DE648943C

DE648943C - Speed controller with an eddy current brake

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Publication number: DE648943C
Application number: DEL88196D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1935-06-01
Filing date: 1935-06-01
Publication date: 1937-08-12

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen insbesondere für kleine Motoren geeigneten Drehzahlregler mit Wirbelstrombremse. Es sind bereits Regler dieser Art bekanntgeworden, bei denen die Wirbelstrombahn und das Feld der Wirbelstrombremse mit Bezug aufeinander in Abhängigkeit der Drehzahl verstellbar sind.The invention relates to one particularly suitable for small engines Speed controller with eddy current brake. Regulators of this type have already become known, in which the eddy current path and the field of the eddy current brake are related to each other as a function of the speed are adjustable.

Von diesen unterscheidet sich der Gegenstand der Erfindung dadurch, daß der Felderzeuger betriebsmäßig stillsteht und die Wirbelstrombahn der umlaufende Teil der Wirbelstrombremse ist.The subject matter of the invention differs from these in that the field generator operationally stands still and the eddy current path is the revolving part of the Eddy current brake is.

Die Vorteile des neuen Drehzahlreglers beruhen im folgenden:The advantages of the new speed controller are based on the following:

Bei hochwertigen Wirbelstrombremsen ist der Felderzeuger ein verhältnismäßig schwerer Teil. Ist der Felderzeuger, wie das bei den bekannten Einrichtungen der Fall ist,With high-quality eddy current brakes, the field generator is relatively heavy Part. Is the field generator, as is the case with the known devices,

zo mit dem zu 'regelnden Antrieb gekuppelt, so wird dessen Trägheitsmoment durch den Regler wesentlich vergrößert, was in vielen Fällen unerwünscht ist. Diese Nachteile sind bei dem neuen Drehzahlregler vermieden.zo coupled with the drive to be controlled, so its moment of inertia is increased significantly by the controller, which in many Cases is undesirable. These disadvantages are avoided with the new speed controller.

Darüber hinaus ergibt sich noch folgendes: Die Wirbelstrombahn ist derjenige Teil, der bei Benutzung der Wirbelstrombremse am stärksten erhitzt wird. Infolgedessen ergibt sich beim Erfindungsgegenstand, bei dem die Wirbelstrombahn mit dem hinsichtlich der Drehzahl zu regelnden Antrieb gekuppelt ist, der Vorteil, daß durch die Drehbewegung der Wirbelstrombremse eine Kühlung ohne besondere Mittel erzielt wird. DadurchIn addition, the following results: The eddy current path is the part that Heats up the most when the eddy current brake is used. As a result, results the subject of the invention, in which the eddy current path with respect to the speed to be controlled drive is coupled, the advantage that by the rotary movement the eddy current brake cooling is achieved without special means. Through this

ist die Möglichkeit gegeben, die Wirbelstrombremse höher zu belasten, als es bei den bekannten Ausführungen der Fall ist. Bei gleicher Belastung ermöglicht die Anwendung der Erfindung kleinere Abmessungen der Wirbelstrombremse.it is possible to load the eddy current brake higher than with the known designs is the case. With the same load, the application enables the invention smaller dimensions of the eddy current brake.

Um Änderungen der von der Wirbelstrombremse erzeugten Bremskraft infolge Spannungsdhwankungen der Erregerstromquelle zu« vermeiden,' empfiehlt es sich, im stark übersättigten Gebiet zu arbeiten. Es ist hier vorausgesetzt, daß als Wirbelstrombremse eine solche mit Erzeugung des Feldes durch einen Elektromagneten verwendet wird. Es kann natürlich statt dessen auch eine Wirbelstrombremse mit einem Dauermagneten benutzt werden. Um eine möglichst große Bremskraft zu erzielen, wird es sich jedoch in der Regel empfehlen, das Feld der Wir- * bei strombremse durch einen Elektromagneten zu bilden.Changes in the braking force generated by the eddy current brake as a result of voltage fluctuations to "avoid" the excitation current source, it is advisable to use the strong oversaturated area to work. It is assumed here that as an eddy current brake one with generation of the field by an electromagnet is used. It You can of course use an eddy current brake with a permanent magnet instead will. In order to achieve the greatest possible braking force, however, it is usually advisable to use the field of we- * to form with current brake by an electromagnet.

Die weiteren Einzelheiten ergeben sich aus der Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele.The further details emerge from the description of the illustrated in the drawing Embodiments.

Es zeigtIt shows

Fig. ι einen Längsschnitt durch eine Ausführung des neuen Reglers und eines mit ihm verbundenen Kleinmotors,Fig. Ι a longitudinal section through an embodiment of the new controller and one with it connected small motor,

Fig. 2 eine Teilansicht auf die Stirnfläche der Wirbelstrombremse,2 shows a partial view of the end face of the eddy current brake,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein zweites 6g Ausführungsbeispiel,3 shows a longitudinal section through a second 6g Embodiment,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel,4 shows a longitudinal section through a third embodiment,

Fig. 5 eine Draufsicht auf ein viertes Ausführungsbeispiel undFig. 5 is a plan view of a fourth embodiment and

Fig. 6 eine Seitenansicht auf einen Teil der Ausführung nach Fig. 5,6 shows a side view of part of the embodiment according to FIG. 5,

Fig. 7 eine Teil darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels.Fig. 7 is a partial representation of another Embodiment.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist mit der Welle' des hinsichtlich seiner Drehzahl zu regelnden Motors 1 ein Querträger 2 fest ίο verbunden. An diesem Querträger 2 sind zwei Fliehgewichte 3 und. 4 schwenkbar gelagert. Jedes Fliehgewicht greift über einen mit ihm fest verbundenen Arm 3" bzw. 4" lose an dem Boden des Wirbelstromzylinders 5 an, dessen Achse 5" in einer Bohrung des Kernes des Feldmagneten 6 drehbeweglich gelagert ist. Die Achse 5" ist zugleich längs verschieblich und steht bezüglich der Längsverschieblichkeit außer unter der WIrkung der Fliehgewichte 3 und 4 noch über den Stößel 7 unter der Wirkung einer Druckfeder 8, die sich mit ihrem anderen Ende an einem mit Schraubengewinde versehenen und daher in der Längsrichtung der Feder 8 einstellbaren Anschlag 9 abstützt; Die Erregerwicklung des nach Art eines Topfmagneten ausgebildeten Feldmagneten 6 ist mit 6" bezeichnet. Der Mantel des Wirbelstromzylinders 5 taucht in einen Luftspalt des FeIdmagneten 6 ein. Zur Erzeugung der Bremskraft ist es bekanntlich notwendig, daß der Fluß über den Umfang der Bahn des Wirbelstromzylinders oder sonstigen Wirbelstromelementes ungleichförmig verteilt ist. Diese ungleichförmige Flußverteilung kann in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise dadurch erreicht werden, daß der eine oder beide den Luftspalt begrenzenden Pole gezahnt sind.In the embodiment of FIG. 1 is with the shaft 'of the motor 1 to be controlled with regard to its speed, a cross member 2 fixed ίο connected. On this cross member 2 are two flyweights 3 and. 4 pivoted. Each flyweight grips loosely on the bottom of the eddy current cylinder via an arm 3 "or 4" firmly connected to it 5, the axis 5 ″ of which can rotate in a bore in the core of the field magnet 6 is stored. The axis 5 "is also longitudinally displaceable and is with respect to the Longitudinal displacement except under the effect of the flyweights 3 and 4 still over the plunger 7 under the action of a compression spring 8, which at its other end to one provided with a screw thread and therefore adjustable in the longitudinal direction of the spring 8 Stop 9 is supported; The excitation winding of the field magnet 6, which is designed in the manner of a pot magnet, is denoted by 6 ″. The jacket of the eddy current cylinder 5 is immersed in an air gap of the field magnet 6 a. To generate the braking force, it is known that it is necessary that the flow over the circumference of the path of the eddy current cylinder or other eddy current element is distributed unevenly. This uneven flow distribution can in the manner shown in Fig. 2 can be achieved in that one or both of the Poles delimiting the air gap are toothed.

Die Kupplung des Wirbelstromzylinders mit dem zu regelnden Motor ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mit Hilfe eines Bolzens 10 erreicht, der mit dem Querträger 2 fest verbunden und mit leichtem Spiel durch eine Öffnung des Bodens des Wirbelstromzylinders 5 geführt ist.The coupling of the eddy current cylinder with the motor to be controlled is in the embodiment according to Fig. 1 achieved with the help of a bolt 10, which with the cross member 2 firmly connected and with slight play through an opening in the bottom of the eddy current cylinder 5 is performed.

Die Wirkungsweise ist folgende: Bei Einschaltung des Elektromotors beginnt dieser anzulaufen. Gleichzeitig hiermit schwingen die Fliehgewichte 3 und 4 aus und vergrößern entgegen der Wirkung der Feder 8 die Eintauchtiefe des W^Tirbelstromzylinders 5. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis sich bei Erreichen der Soll-Drehzahl ein Gleichgewichtszustand ergibt. Tritt z. B. infolge Belastungsänderung eine Änderung der Drehzahl des Alotors 1 ein, so ergibt sich eine Änderung der Ausscbwingweite der beiden Fliehgewichte 3 und 4 und hierdurch eine Änderung der Eintauchtiefe des Wirbelstromzylinders 5 im Sinne der Wiederherbeiführung der Soll-Drehzahl.The mode of operation is as follows: When the electric motor is switched on, it starts to run. Simultaneously with this swinging the centrifugal weights 3 and 4, and a larger counter to the action of the spring 8, the immersion depth of the W ^T irbelstromzylinders 5. This process continues until, upon reaching the target rotational speed results in an equilibrium state. Occurs z. B. as a result of a change in load a change in the speed of the Alotors 1, then there is a change in the swing-out width of the two flyweights 3 and 4 and thereby a change in the immersion depth of the eddy current cylinder 5 in the sense of restoring the target speed.

Es empfiehlt sich, der Feder 8 eine besondere Charakteristik zu geben, und zwar derart, daß sich zwischen ihr und der Flieh-,,gewichtsanordnung 3 und 4 ein indifferentes ,,'iJteichgewicht ergibt, d. h. daß unter der Annahme konstanter Drehzahl die Fliehgewichte '3 und 4 in jedem beliebigen Punkt ihrer Ausschwingbahn durch die Feder im Gleichgewicht gehalten werden.It is advisable to give the spring 8 a special characteristic in such a way that that between her and the fleeing - ,, weight arrangement 3 and 4 results in an indifferent “iJteichgewicht, ie. H. that assuming constant speed the flyweights' 3 and 4 in any point of their The swing-out path is kept in balance by the spring.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist der Wirbelstromzylinder- 5 der Wirbelstrombremse auf der Welle des zu regelnden Motors längs verschieblich gelagert und gegen Drehbewegungen relativ zur Motorwelle durch einen Bolzen 5", der durch ein Langloch der Motorwelle hindiirchgreift, gesichert. Die Fliehgewichte 3 und 4 sind mit Hilfe von Stangen 11 und 12 einerseits mit einem auf der Motorachse befestigten Bund 13 und andererseits über Stangen 14 und 15 mit einer auf der Motorwelle längs verschivblichen Muffe 16 gelenkig verbunden. Die Muffe 16 ist durch einen durch ein Langloch der Motorwelle hindurchgreifenden Bolzen mit einem in einer Bohrung der Motorwelle längs vcrschieblichen Stößel verbunden, der seinerseits mit dem Querbolzen 5" des Wirbelstromzylinders 5 verbunden ist. Mit 8 ist wieder die Feder bezeichnet, gegen deren Wirkung die Fliehgewichte 3 und 4 ausschwingen. In the embodiment according to FIG. 3, the eddy current cylinder 5 is the eddy current brake mounted on the shaft of the motor to be controlled so that it can slide lengthways and against rotational movements relative to the motor shaft secured by a 5 ″ bolt that engages through an elongated hole in the motor shaft. The flyweights 3 and 4 are with the help of rods 11 and 12 on the one hand with a on the motor axis attached collar 13 and on the other hand via rods 14 and 15 with hingedly connected to a sleeve 16, which is longitudinally displaceable on the motor shaft. The socket 16 is through a bolt reaching through an elongated hole in the motor shaft with a connected in a bore in the motor shaft along the sliding plunger, which in turn is connected to the cross bolt 5 ″ of the eddy current cylinder 5. With 8 is again denotes the spring, against the action of which the flyweights 3 and 4 swing out.

Es sei angenommen, daß die Drehzahl des zu regelnden Motors der Soll-Drehzahl entspricht: der Wirbel Stromzylinder 5 wird dann um einen bestimmten Betrag in den Spalt des Feldmagneten O eingetaucht sein. Bei Abweichungen der Ist-Drehzahl von der Soll-Drehzahl ändert sich die Ausschwingweite der Fliehgewichte 3 und 4 und damit die Eintauchtiefe des Wirbelstromzylinder« 5 im Sinne der Wiederherbeiführung der Soll-Drehzahl. It is assumed that the speed of the motor to be controlled corresponds to the target speed: the vortex current cylinder 5 will then be immersed in the gap of the field magnet O by a certain amount. If the actual speed differs from the target speed, the swing of the flyweights 3 and 4 and thus the immersion depth of the eddy current cylinder «5 changes in the sense of restoring the target speed.

Die Ausführung nach Fig. 4 stimmt bezüglich der Anordnung und Wirkungsweise der meisten Bauteile mit der nach Fig. 3 überein, jedoch fällt der besondere Feldmagnet der Wirbelstrombremse weg, da das Feld des zu regelnden Motors für die Wirbelstrombremse mitbenutzt wird. Zu diesem Zwecke sind die Polschuhe des Elektromotors bei i" mit Aussparungen versehen, und hierdurch ist ein Luftspalt zur Aufnahme des Wirbelstromzylinders 5 gebildet. Der Wirbel stromzylinder 5 wird gegenüber dem Feld mit Hilfe der Fliehgewichte 3 und 4 in der gleichen Weise wie bei der Ausführung nach Fig. 3 verschoben.The embodiment according to FIG. 4 is correct with regard to the arrangement and mode of operation of the Most of the components are the same as that of FIG. 3, but the special field magnet falls the eddy current brake, since the field of the motor to be controlled for the eddy current brake is shared. For this purpose, the pole shoes of the electric motor are provided with recesses at i ″, and thereby an air gap for receiving the eddy current cylinder 5 is formed. The eddy current cylinder 5 is opposite the field using the flyweights 3 and 4 in the same way as in the execution after Fig. 3 shifted.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Ausführung, bei der die Wirbelstrombahnen zugleich die Fliehgewichte bilden. Mit 1* ist in Fig. 5 die Welle des zu regelnden Motors bezeich-5 and 6 show an embodiment in which the eddy current paths at the same time Form flyweights. The shaft of the motor to be controlled is denoted by 1 * in FIG.

net. Mit ihr ist eine Tragscheibe 20 verbunden, an der vier aus elektrisch leitendem Stbff bestehende kreisringsegmentförmige Wirbelstrombahnen 21 an den Punkten 21" S drehbeweglich gelagert sind. Die anderen Enden der vier Elemente 21 sind mit Zug-' federn 22 verbunden, die mit ihren anderen Enden an der Nabe der Tragscheibe 20 angreifen. 23 ist der in Fig. 6 in Seitenansicht veranschaulichte Feldmagnet. Es sei angenommen, daß die Drehzahl des zu regelnden Motors der Ist-Drehzahl entspricht. Die Scheiben 21 werden dann entgegen der Wirkung der Federn 22 eine bestimmte Auslenkung aufweisen und damit auch bezüglich des Feldmagneten 23 eine bestimmte Eintauchtiefe besitzen. Bei Abweichungen der Ist-Drehzahl von der Soll-Drehzahl werden die Elemente 21 um die Punkte 21° in dem einen oder anderen Sinne geschwenkt werden. Hiermit ist eine entsprechende Änderung der Eintauchtiefe bezüglich des Feldmagneten 23 im Sinne der Wiederherbeiführung· der Ist-Drehzahl verbunden.net. A support disk 20 is connected to it, on the four of which are electrically conductive Stbff existing circular ring segment-shaped eddy current paths 21 at points 21 " S are rotatably mounted. The other ends of the four elements 21 are with tensile ' springs 22 connected, which engage the hub of the support disk 20 with their other ends. 23 is the field magnet illustrated in side view in FIG. 6. It is assumed that the speed of the to be controlled Motor corresponds to the actual speed. The discs 21 are then counter to the effect of the springs 22 have a certain deflection and thus also with respect to of the field magnet 23 have a certain immersion depth. If the actual speed differs from the target speed the elements 21 around the points 21 ° in the be waved in one sense or another. This is a corresponding change the immersion depth with respect to the field magnet 23 in the sense of recovery the actual speed.

In der Beschreibung der dargestellten Ausführungsbeispiele ist angenommen, daß die Drehzahl die im Endergebnis zu regelnde Größe sei. Die beschriebene Regeleinrichtung kann indes auch benutzt werden, um andere Werte konstant zu halten. Es sei zum besseren Verständnis der Fall betrachtet, daß der Motor 1 zum Antriebe eines Generators verwendet wird und es sich darum handelt, die Klemmenspannung des Generators unabhängig von der Belastung konstant zu halten. Dies läßt sich dadurch erreichen,. daß der Drehzahlsollwert in Abhängigkeit von der Spannung geändert wird. Es ist daher eine Möglichkeit der Änderung bzw. Einstellung des Drehzahlsollwertes vorzusehen. Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist zu diesem Zweck der Anschlag 9, an dem sich die Feder 8 mit ihrem einen Ende abstützt, in der Längsrichtung der Feder einstellbar. In ■ dem vorerwähnten Fall der Benutzung der Regeleinrichtung zur Spannungsgleichhaltung wie auch in anderen Fällen wird es sich empfehlen, die Einstellung der Federspannung von der gleichzuhaltenden Größe im Sinne der selbsttätigen Einstellung abhängig zu machen. In Fig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel dieser Art dargestellt. Es kann im übrigen mit der Ausführung nach Fig. 1 übereinstimmen, und demgemäß sind in Fig. 7 nur diejenigen Teile gezeigt, in denen dieses Ausführungsbeispiel von dem nach Fig. 1 abweicht. Wie aus Fig. 7 hervorgeht, ist in die Feder 8 der Anker 30 eines Elektromagneten eingeschaltet, dessen ruhende Erregerwicklung mit 31 bezeichnet ist.In the description of the illustrated embodiments it is assumed that the Speed is the variable to be controlled in the end result. The control device described can also be used to keep other values constant. It is for the better Understanding the case considered that the engine 1 is used to drive a generator is used and it is about the terminal voltage of the generator independent to keep constant from the load. This can be achieved by. that the Speed setpoint is changed depending on the voltage. It is therefore a Possibility of changing or setting the speed setpoint to be provided. In the For this purpose, the embodiment according to FIG. 1 is the stop 9 on which the spring 8 is attached one end is supported, adjustable in the longitudinal direction of the spring. In ■ the aforementioned In the event that the control device is used to maintain voltage equilibrium, as in other cases, it is advisable to to make the setting of the spring tension dependent on the size to be kept the same in the sense of the automatic setting. In Fig. 7, an embodiment of this type is shown. It can also be used with the 1 match, and accordingly in Fig. 7 only those parts shown, in which this embodiment differs from that of FIG. How out Fig. 7 shows, the armature 30 of an electromagnet is switched into the spring 8, whose stationary excitation winding is denoted by 31.

Die Wirkungsweise dieser Ausführung sei erläutert unter Bezugnahme auf das oben angegebene Beispiel, daß nämlich der hinsichtlich seiner Drehzahl zu regelnde Motor einen Generator antreibt und die Klemmenspannung des Generators die konstant zu haltende Größe ist. Die Erregerwicklung 31 der Ausführung nach Fig. 7 kann in diesem Fall an die Klemmenspannung des Generators gelegt werden. Es sei angenommen, daß die Klemmenspannung den Sollwert besitze und hierbei von den einzelnen Elementen der Regeleinrichtung die in Fig. 7 dargestellten Lagen eingenommen werden. Es möge nun die konstant zu haltende Klemmenspannung sich ändern, z. B. infolge Erhöhung der Belastung fallen. Das hat zur Folge, daß der Erregerstrom, der über die Wicklung 31 fließt, kleiner wird, wodurch wiederum^ die auf dem Anker 30 im Sinne einer Verringerung der auf den Stößel 7 ausgeübten Kraft der Feder 8 wirkenden elektromagnetischen Kräfte abnehmen. Hieraus folgt eine Abnahme der Eintauchtiefe des Wirbelstromzylinders 5 und damit eine Erhöhung der Drehzahl im Sinne der Wiederherbeiführung des Sollwertes der Generator klemmen spannung. Es ist klar, daß von der gleichen oder ähnlichen Einrichtung Gebrauch gemacht werden kann, wenn es sich um die Gleichhaltung anderer Größen handelt. In jedem Fall ist die Möglichkeit gegeben, über ein diese Größe messendes Meßgerät, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme eines Servomotors, die Spannung der Feder 8 zu ändern. Von dem Gedanken der selbsttätigen Einstellung des Drehzahlsollwertes in Abhängigkeit von der gleich zu haltenden Größe kann selbstverständlich auch in Verbindung mit den in Fig. 2 dargestellten Ausführungen Gebrauch ioo gemacht werden. Allerdings wird es sich bei diesen Ausführungen empfehlen, den Feldmagneten gegenüber dem Gerät im Sinne der Änderung der Eintauchtiefe, der Wirbelstrombahn zu verstellen. Diese Möglichkeit besteht auch bei der Ausführung nach Fig. 1.The mode of operation of this embodiment will be explained with reference to the above given example, namely the motor to be controlled with regard to its speed drives a generator and the terminal voltage of the generator is the variable to be kept constant. The excitation winding 31 the embodiment according to FIG. 7 can in this case be connected to the terminal voltage of the generator be placed. It is assumed that the terminal voltage has the nominal value and here of the individual elements of the Control device, the positions shown in Fig. 7 are assumed. May it now the terminal voltage to be kept constant change, e.g. B. as a result of increasing the load fall. As a result, the excitation current flowing through the winding 31 flows, becomes smaller, which in turn ^ the on the armature 30 in terms of a reduction the force of the spring 8 acting on the plunger 7 decrease in electromagnetic forces. A decrease follows from this the immersion depth of the eddy current cylinder 5 and thus an increase in the speed in terms of recovery of the setpoint of the generator clamp voltage. It is clear that of the same or Similar facility can be used when it comes to equality other sizes. In any case, there is the possibility, if necessary, of a measuring device measuring this variable to change the tension of the spring 8 with the aid of a servo motor. From the thought of self-adjustment of the speed setpoint depending on the variable to be kept the same can of course also in connection with the embodiments shown in Fig. 2 use ioo be made. However, with these designs it is recommended to use the field magnet opposite the device in the sense the change in the immersion depth to adjust the eddy current path. This possibility also exists in the embodiment according to FIG. 1.

Claims

Patent claims:

1. Speed controller, especially for electric motors, with an eddy current brake, their eddy current trajectory and field in relation to each other as a function of each other are adjustable by the speed, characterized in that the field generator (6) is operationally stationary and 'The eddy current path (5) is the circumferential part of the eddy current brake.

2. Speed controller according to claim 1, characterized in that the field of the Electric motor at the same time forms the field of the eddy current brake.

3. Speed controller according to claim i, characterized in that the eddy current path is designed as a flyweight.

4. Speed controller according to claim 1, characterized in that for keeping constant another size, e.g. B. the voltage of a generator coupled to the engine, the speed setpoint by means of an electromagnetic or other adjustment device to change the spring tension of the governor or the position of the non-rotating field magnets relative to the eddy current path is automatically controlled.

1 sheet of drawings