DE2916819C2 - Vibrationsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vibrationsmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Vibrationsmotor ist aus dem SU-Erfinderschein 5 84 332 bekannt.

Vibrationsmotoren dieser Art dienen vorwiegend als Antrieb für hochwertige Geräte zur Tonaufzeichnung und -wiedergabe, wobei eine gute Stabilisierung der Drehzahl des Läufers von besonderer Bedeutung ist sowie auch der Bauaufwand und damit die Kosten in vertretbaren Grenzen bleiben sollen.

Bei dem bekannten Vibrationsmotor dient üblicherweise als Drehzahlgeber des Läufers ein fotoelektrischer Geber oder ein Magnetfeldgeber. Solche Geber sind kompliziert und kostspielig, was die Kosten und die Störanfälligkeit des ganzen Vibrationsmotors erhöht. Dies ist bei Verwendung des letzteren in Plattenspielern besonders unerwünscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verhältnismäßig einfachen und preisgünstigen Vibrationsmotor zu schaffen, der bei guter Stabilität der Drehzahl des Läufers eine hohe Leistung an der 6-> Vibrationsmotorwelle gewährleistet. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch I gekennzeichneten Merkmale gelöst.

An sich ist aus der GB-PS 1485 524 ein Motor bekannt, an dessen Stirnfläche ein Läufer angedrückt ist, der an seinem Kreisumfang gleichmäßig verteilte Marken aufweist, die zur Wechselwirkung mit einem Drehzahlgeber bestimmt sind. Dabei besteht der Drehzahlgeber des Läufers aus einem Magnetsystem, welches eine Magnetfeldquelle enthält und aus einem Magnetleiter aufgebaut ist, dessen einer Teil beweglich ist, mit dem Läufer starr verbunden ist und in etwa eine Scheibe mit an deren Kreisumfang ausgeführten Schlitzen darstellt, die als Läufermarken wirken, und dessen anderer Teil, der von dem beweglichen Teil durch einen Spalt getrennt ist, unbeweglich ist, die Magnetflußquelle umfaßt, und Schlitze aufweist, die denjenigen des beweglichen Teils gegenüberliegen.

Gegenüber dieser bekannten Ausbildung dient beim vorliegenden Erfindungsgegenstand jedoch die Magnetfeldquelle gleichzeitig zur Sicherstellung der Funktion des Vibrationsmotors und des Drehzahlgebers.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Der erfindungsgemäße Vibrationsmotor zeichnet sich durch hohe Leistung sowie gute Stabilität der Drehzahl des Motorläufers aus. Dadurch, daß mit gleichen konstruktiven Mitteln ein der Drehzahl des Läufers proportionales Signal erzeugt und das Andrücken des Läufers an die Stirnfläche des Konzentrators bewirkt wird, ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung des Aufbaus. Die Möglichkeiten zur Steuerung der Drehzahl des Vibrationsmotors sind vereinfacht und erweitert, nämlich durch Beeinflussung der Schwingungsamplitude oder auch durch Änderung der Andrückkraft mittels des Magnetsystems.

Nachstehend wird die Erfindung durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen weiter erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Vibrationsmotors mit einem auf der Basis eines Dauermagneten ausgeführten Magnetsystem,

Fig.2 einen Längsschnitt durcn einen Teil eines Vibrationsmotors, bei dem der Dauermagnet mit dem Läufer gekoppelt ist,

F i g. 3 einen Vibrationsmotor mit einem auf der Basis eines Elektromagneten ausgeführten Magnetsystems im Längsschnitt,

Fig.4 eine Ausführungsform des Vibrationsmotors mit einer zusätzlichen Magnetspule im Längsschnitt

Der Vibrationsmotor enthält einen Läufer 1 (Fig. 1), der mit einem beweglichen Teil des Magnetleiters verbunden ist, wobei dieser Teil als eine Scheibe 2 mit Schlitzen 3 ausgebildet ist, die am Kreisumfang angeordnet sind und die Funktion der Marken des Läufers 1 erfüllen. Der Läufer 1 und die Scheibe 2 des Magnetleiters sind mit dem Teller 4 eines Plattenspielers verbunden und auf eine Welle 5 aufgesetzt. Unter dem beweglichen Teil des Magnetleiters ist eine Magnetfeldquelle, ein Ringdauermagnet 6, angeordnet. Die obere Stirnfläche 7 des Magneten 6 ist an die Scheibe 2 des Magnetleiters unter Belassung eines Abstandes (Spaltes) 8 angenähert. Die untere Stirnfläche 9 ist mit einem unbeweglichen Teil 10 des Magnetleiters gekoppelt, durch welchen der Magnet 6 umfaßt ist. Der Magnet 6 besitzt eine Kraft, die für den sicheren Andruck des Läufers 1 an die Stirnfläche eines Konzentrators 13 ausreichend ist. Auf der Stirnseite des Teils 10 des Magnetleiters sind längs der Kontur angeordnete Schlitze 11 ausgeführt, die den Schlitzen 3

des peweglichen Teiij des Magnetleiters identisch sind und ihnen gegenüberliegen.

In der Zentralöffnung des Ringdauermagneten 6 ist eine Antriebsstufe 12 des Torsionsschwingungskonzentrators 13 untergebracht Der Konzentrator 13 ist mit einer aus Piezoelementen bestehenden Baugruppe gekoppelt Die letztere setzt sich aus einem Arbeitspiezoelement 14 und einem Rückkopplungspiezoelement 15 zusammen. Die Piezoelemente 14, 15 sind mittels Zwischenlagen 16 und 17 voneinander isoliert, und zwischen diesen ist ein dünner Befestigungsflansch 18 angeordnet Die Piezoelemente 14, 15, Zwischenlagen 16,17 und der Flansch 18 sind an den Konzentrator 13 mittels eines Bolzens 19 und einer Scheibe (Lasche) 20 akustisch sicher angedrückt.

Der Konzentrator 13 wirkt über die Stirnfläche der Antriebsstufe 12 auf den Läufer 1, z. B. mittels einer konischen Verbindung, die die Funktion eines Antriebs und von Lagern ausübt, wie dies in F i g. 1 dargestellt ist Es sind konstruktive Ausführungsformen des Vibrationsmotors möglich, wo die Welle 5 in Lagern gelagert ist

Der Konzentrator 13 bzw. der Befestigungsflansch 18 und der unbewegliche Teil 10 des Magnetleite,* sind im Gehäuse 21 des Vibrationsmotors starr befestigt

Das Arbeitspiezoelement 14 ist mit dem Ausgang einer regelbaren HF-Schwingungsquelle (eines HF-Schwingungsgenerators) 22 verbunden, deren einer Eingang an eine regelbare Gleichstromquelle 23 und deren anderer Eingang an eine Frequenzabtrennungseinheit 24 angeschlossen ist

Das Piezoelement 15 der Rückkopplung steht über die Frequenzabtrennungseinheit 24 und einen Frequenzdetektor 25 mit dem Eingang der genannten Gleichstromquelle 23 in Verbindung, wodurch ein geschlossener Stabilisierungskreis für die Drehzahl des Läufers 1 gebildet wird:

15-24-25-23-22-14.

Es sei erwähnt daß der Ringdauermagnet 6 auf dem beweglichen Teil des Magnetleiters angeordnet sein kann, wie dies in Fi g. 2 gezeigt ist.

Bei einigen Ausführungsl°rmen des Vibrationsmotors muß die Andruckkraft des Läufers 1 an den Kondensator 13 gesteuert werden.

Um die Andruckkraft ^auf elektrischem Wege zu steuern, kann als Magnetf£ldquelle ein Elektromagnet eingesetzt werden.

Bei der in Fig.3 dargestellten Ausführungsform des Vibrationsmotors ist im Inneren des unbeweglichen Teils 10 des Magnetleiters eine Spule 26 mit einer Wicklung 27 untergebracht, die gemeinsam mit dem beweglichen Teil des Magnetleiters einen Stirndrehzahlgeber vom Integraltyp bildet. Um einen Steuerkreis zum Steuern der Drehzahl des Läufers durch Änderung des Andrucks des letzteren an den Konzentrator 13 zu bilden, ist die Wicklung 27 mit dem Ausgang der regelbaren Gleichstromquelle 23 verbunden. Im übrigen ist der Stabilisierungskreis ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten.

In Fig.4 ist eine weitere Ausführungsform des Vibrationsmotors dargestellt, bei der im Gegensatz zu der in Fig.3 gezeigten Ausführungsform die Spule 26 mit einer zusätzlichen Wicklung 28 versehen ist, die für die getrennte Abnahme der Information über die Drehzahl des Läufers 1 bestimmt ist.

In diesem Fall ist ilas Rückkopplungspiezoelement 15 unmittelbar mit i'cm HF-Spannungsgenerator 22 verbunden, während der Eingang des Frequenzdetektors 25 mit der zweiten (Signal-)Wicklung 28 in Verbindung steht Die erste (Arbeits-)Wicklung 27 ist wie auch in F i g. 3 mit dem Ausgang der regelbarer Gleichstromquelle 23 verbunden.

Der Vibrationsmotor funktioniert wie folgt Der Generator 22 erzeugt elektrische HF-Schwingungen, die zum Arbeitspiezoelement 14 gelangen. Durch das letztere werden die elektrischen Schwingungen in mechanische umgewandelt, wodurch der Torsionsschwingungskonzentrator angeregt wird. Der Konzentrator wandelt die Longitudinalschwingungen in Longitudinal- und Torsionsschwingungen um, die durch Auswahl der Form und Abmessung des Konzentrators π 13 im Bereich der Antriebsstufe 12 den Läufer in Drehung versetzen. Der Magnetleiter (Teile 2 und 10) mit dem Magneten 6 bildet ein geschlossenes Magnetsystem. Durch die in den Teilen 2 und 10 des Magnetleiters ausgeführten Schlitze 3, 11 wird beim Drehen des Läufers die Andruckkraft desselben an den Konzentrator 13 periodisch geändert (pulsiert), was zu einer periodischen Änderung der Beansp'i.diung des Konzentrators führt, der hierbei als Schwingsystem von hoher Güte auftritt Die Frequenzabtrennungseinheit 24 nimmt die HF-Schwingungen des Rückkopplungspiezoelementes 15 auf, welche infolge der periodischen Änderung der Belastung mit einem NF-Signal amplitudenmoduliert sind, dessen Frequenz der Drehzahl des Läufers 1 proportional ist Die durch die Einheit 24 «ι abgetrennten HF-Schwingungen werden dem Generator 22 zwecks dessen Synchronisierung und vom Ausgang des Generators 22 dem Arbeitspiezoelement 14 zugeführt Die Piezoelemente 14, 15 und die Einheiten 24, 22 bilden eine Rückkopplungsschieife für ü die Aufrechterhaltung der Eigenfrequenz des Konzentrators 13.

Die NF-Schwingungen werden dem Frequenzdetektor 25 zugeführt, der eine Frequenzänderung in eine Spannungsänderung umwandelt Die letztere wird auf ■<> das Regelelement der Gleichstromquelle 23 gegeben, durch welches die Ausgangsspannung proportional der Änderung der Drehzahl des Läufers 1 eingestellt wird. Dti- in Fig.2 gezeigte Vibrationsmotor arbeitet auf ähnliche Weise; der Unterschied aber besteht darin, daß j'· eine geringere elektromagnetische Kraft für den Andruck des Läufers 1 an den Konzentrator 13 erforderlich ist.

Die in Fig.3 gezeigte Ausführungsvariante des Vibrationsmotors gestattet es den Andruck des Läufers " 1 an den Konzentrator 13 mitteis der Wicklung 27 elektrisch zu steuern. Dazu ist eine zusätzliche Rückkopplungsschleife für die Regelung der Drehzahl vorgesehen:

15-24-25-23-27.

In diesem Fall wird bei Änderung der Drehzahl des Läufers 1 sie sov/ohl durch Vergrößerung oder Verkleinerung der Amplitude der elektrischen Schwingungen des Generators 22 als auch durch Änderung des

M> die Wicklung 27 durchfließenden Stroms geregelt, d. h. es wird die Änderung der Drehzahl ausgeglichen.

Beim Vibra'Jonsmotor nach F i g. 4 ist eine Rückkopplungsschleife zur Aufrechterhaltung der Eigenfrequenz der Schwingungen des Konzentrators 13 vorhanden:

»■> 15 — 22 — 14. Bei der Drehung des Läuters ändert sich der Magnetfluß der Wicklung 27; die periodische Änderung des Magnetflusses wird von der zusätzlichen Spule 28 (die Frequenz der Änderung des Magnetflusses

ist der Drehzahl des Läufers proportional) aufgenommen. Die Signale, weiche' die Information über die Drehzahl tragen, werden de ι Frequenzdetektor 25 zugeführt. Im übrigen funktioniert dieser Vibrationsmotor analog dem Vibrationsmotor nach Fig. 3.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche;

   1, Vibrationsmotor mit einem Torsionssehwingungskonzentrator, an dessen Stirnfläche ein Läufer s anliegt, der an seinem Kreisumfang gleichmäßig verteilte Markierungen für einen Drehzahlgeber aufweist, welcher über eine Reihenschaltung aus einem Frequenzdetektor, einer Gleichstromquelle und einem HF-Schwingungsgenerator mit einer ein >° Piezoelement aufweisenden Baugruppe verbunden ist, die mit dem Torsionsschwingungskonzentrator gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlgeber ein Magnetsystem aufweist, welches einen unter dem Läufer (1) auf der Seite des Torsionsschwingungskonzentrators (13) angeordneten Magneten enthält, der den Läufer (1) an die Stirnfläche des Konzentrators (13) anzieht und der einen magnetischen Kreis umfaßt, bestehend aus einer beweglichen, kreisförmigen, mit dem Läufer (1) starr verbundenen Scheibe (2) mit Markierungsschlitzen £?) am Umfang, und aus einem den Magneten tragenden unbeweglichen Teil (10), der von der Scheibe (2) durch einen Spalt (8) getrennt ist und Schlitze (11) trägt, welche den Schlitzen (3) der Scheibe hinsichtlich ihrer Teilung entsprechen und ihnen gegenüberliegen.
2. 2. Vibrationsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Magnet ein ringförmiger Dauermagnet verwendet wird.
3. 3. Vibrationsmolor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Magnet ein Elektromagnet dient
4. 4. Vibrationsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (26) des Elektromagneten zwei Wicklungen (27,2& enthält, von denen die eine an eine regelbare Gleichstromquelle (23) und die andere an den Frequenzdetektor (25) angeschlossen ist.

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