DE714451C - Durch Wirbelstroeme gesteuerte Schaltvorrichtung fuer elektrische Maschinen - Google Patents

Description

• Durch Wirbelströme gesteuerte Schaltvorrichtung für elektrische Maschinen Es ist bekannt, durch Wirbelstrombildung unter Zuhilfenahme eines beweglichen Ankers Schaltvorrichtungen zur Drehzahlregelung von Elektromotoren zu steuern. Hierbei wird die magnetische Zugkraft zwischen dem relativ beweglichen Anker bzw. Magneten und qinem Leiter zur Erzielung der Schaltwirkung benutzt und der Leiter im allgemeinen als Scheibe ausgebildet, die mit einer der Maschinendrehzahl proportionalen Drehzahl im Magnetfeld umläuft. Die dem Leiter zugeordneten Magneten bewirken dann bei einer Drehzahländerung des zu regelnden Motors die Betätigung einer Anzeige- oder einer Schaltvorrichtung. Nachteilig bei diesen bekannten Reglern ist ihre geringe Schaltwirkung, obwohl sie durch schwere Magnete eingeleitet. wird, sowie die sehr- schwierige Einstellung und das Auftreten von Fendelerscheinungen, wodurch die Schaltkontakte unnötig beansprucht werden. Nach der Erfindung lassen sich diese Nachteile dadurch beheben, daß auf der einen Seite einer in einem Magnetfeld mit einstellbarem Luf;spaltwiders.and umlaufenden Scheibe die Polschuhe eines das Feld erzeugenden Dauermagneten angeordnet sind, denen auf der anderen Seite die Polschuhe eines beweglichen Ankers gegenüberliegen, der unter Wirkung des durch die Wirbelströme in der umlaufenden Scheibe erzeugten Feldes eine Drehbewegung ausführt und dadurch einen Schaltvorgang oder eine Anzeigevorrichtung steuert. Da d@e Schaltwirkung durch einen verhältnismäßig kleinen und leicht zu beeinflussenden Anker ausgelöst wird, können die äußeren Abmessungen und das Gewicht einer deraritigen Schaltvorrichtung äußerst klein gehalten werden, während durch Veränderung des Lüftspal.twiderstandes die magnetische Zugkraft in beiden Drehrichtungen derart beeinflußt werden

  kann, daß keinerlei Pendcaerscheinungen auf-

  treten.

  Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung

  sind in der Zeichnung dargestellt. Wie atis

  Aibb. i h_r.o:gellt. ,ie@t d-r in seiner Drehzahl

  zu regelnde Motor i am Netz 2. In Reihe

  mit dem 'Motor 1 ist eile Widerstand 3 ange-

  ordnet, der periodisch mittels von dein Reg-

  ler 5 betätigter Kontakte .1, kurzgeschlossen

  wird. Parallel zu den Kontakten .l ist in

  bekann:er Weis-- ein Kondensator 6 geschal-

  tet. Auf der Motorwelle ; ist eine Scheibe S

  aus elek;r:sch gut le:tendeni, unmagnetischeni

  Werkstoll. z. B. aus Kupfer. befestigt. auf

  der eilen Seit: dieser Sclicibe ist mittels

  eines Trägerset und der Bolzen io ein Magnet

  t t axial verstellbar aii-eordnet. Zweckmäßig

  wird man ihn als Dauermagneten ausbilden

  und. um eine möglichst hohe Flußdichte zu

  erzielen -. mit Polschulieil12 aus Weicheisen

  versehen. deren ei- gentliche Polfläch; par-

  allel zu der Scheibe S liegt. auf der anderen

  Seite der Scheibe S ist ein Anker i aus

  Weicheisen angeordnet und ebenfalls init Pol-

  schuhen 1.1 versehen, die denen des Dauer-

  magneten 12 gegenüberlie;en. Der Anker 13

  ist über die Speichz i ; exzentrisch drehbar

  gelagert auf der Welle i6. die ihrerseits in

  zwei feststehenden Trägern i; und i9 ruht.

  Die Polfläche des Ankers 13 wird zweck-

  mäßig mit Rücksicht auf die Flußdichte be-

  messen, da bei zu groL.er Fläche, bedingt

  durch den langen Strompfad in der Scheib; S,

  ein entsprechend größerer Widerstand <i:

  Stromwerte erniedrigt und so die erzielbare

  Kraftwirkung herabsetzt. während bei zu klei-

  ner Fläche Sättigungserscheinungen auftreten,

  die den Gesamtiluß vermindern und so eben-

  falls die Kraftwirkung verringern.

  Das (:Minen der Kurzschlußkontakte +, die

  etwa durch eine Feder =_ geschlossen gehal-

  ten werden, erfolgt durch einen an der

  Speiche i ; befestigten Bolzen 2o, der den als

  hontaktträer ausgebildeten Arm 21 abli; bt.

  Der Dauermagnet 1 I ist. wie erwähnt, axial

  verstellbar. so daß durch Vergrößern des

  Luftspaltes zwischen den Polschuhen die Fluß-

  verhältnisse in weit; ti Grenzen belicibig ge-

  ändert werden können.

  Die \\-irkuiigm%eise einer Anordnuli@ iiarh

  Abb. i ist folgende. Angenommen, der Mo-

  tor t dreht die Schein: S linksläufig in Pfeil-

  richtung. so tver@len durch den Umlauf in

  der Scheibe in dem \l:tgn°tfc#ld zwischen den

  Polschuhen i:! und 1.1 ` in bekannter Weis:

  Wirbelströme erzeugt, als deren Folge sich

  'Ma gnetpo'.e bilden. die nun die Pole des

  Ankers i ; anziehen und dergestalt den Anker

  1,3 in der Pfeilrichtung mitnehmen. Bei dies:r

  Drehbe«egting lüg

  11 t sich der Bolzen 2o geg-il

  dell Kontaktträger 21, und bei einer bestimm

  teti Drt:lizahl, die durch axiale N-erstellitn l;

  des Dauermagneten i i, d. h. durch die Gröl.')(-

  des Luttspaltes, festgelegt ist, wird die ain clean

  Anker 1 3 angreifend; magnctischc- Zugkratt

  einen Wert annehnlon und entgegen derKraft

  der Feder 22 die Kurzschlußkontakte öifli:n.

  Die überbriickung des Widerstands 3 ist da-

  mit aufgehoben und dieser mit dem Motor in

  Reihe geschaltet, so daß die Nlotordrelizahl

  absinkt. Beim Absinken der 'Iotordrehzalil

  reicht aber die magnetische Zugkraft nicht

  mehr aus, tnn die Kontakte entgegen der

  Feder 22 geöffnet zu halten. so daß mit dem.

  Schlief?en der Kontakte 4. der Widerstand 3

  wieder kurz-- eschlossen wird- und d:r Motor

  sich beschletnii-t. Das Offnen und Schließen

  der Kontakte erfol-t auf>erordentlich rasch.

  so daß eine vollkommene Drehzahlkonstanz

  erreicht wird.

  Die Arbeitsweise dz-s Reglers wird wesent-

  lich unterstützt durch eine Pendele rseheinun-

  geil unterdrückende Wirkung, die z. B. bei

  Bewegung des Ankers 13 im Sinne einer Kon-

  taktöftnung die magnetische Zugkraft in die-

  ser Bewegungsriclittuig verrinsert, und zwar

  unabüängi- voll einer Drehzahländerung.

  Wenn andererseits der Anker in umgekehr-

  tem Sinne unter Wirkung der Feder 22 eino

  Lewegung ausführt, so wird die an ihm an-

  greifende magnetische Zugkraft verstärkt, und

  zwar wiederum uilaliliängig von ein cr Ände-

  rung der Drehzahl. Dies,- Wirkung ist fol-

  geüderm@l@en zu erklären. Normalerweis; lie-

  gen die Polflächen der l'olschull@ i :z denen

  des Ankers genau l,:g_#iüil,cr, so daß der

  Luftspaltwiderstand einett Kleinstwe rt und der

  Fluß einen Höchstwert hat. Wenn nun d:-r

  Anker 13 sich im t'iffnungsinne. d.li. links-

  läufig, bewegt. so verändert sich damit die

  gegenseitige Lage der Polflächen 12 und 1.1.

  womit der Luftspaltwiderstand vergröVert, d:r

  Fluß dagegen verringert wird. so daß also

  die magnetische Zugkraft erhöht wird, und

  zwar bevor eine -Drehzalil:inderung auftritt.

  Dieselben Verhältnisse liegen vor b, -i Bewe-

  gung des Ankers im Uhrzeigersinn. d. h. unu^r

  Wirkung der Federaa, so daß eine genaue

  Regelung ohne Pendelerscheinung entsteht.

  Eine noch

  Bauart des Reglers

  ergibt die Anordnung nach Abb. 2; bei dieser

  ist der Querschnitt des Dauermagneten i i im

  Vergleich 711 seiner Länge wesentlich ver-

  -rößert arid niit Weichciscnpolscliulien vcr-

  seheii, deren Polil:ichen in L:mfangsrichtung

  zu- und abnehmen. Der 'Magnet i i ist auf

  einem unmagnetischen Träger 24 be'11estigt, d-:-r

  in Umfangsrichtung koaxial zur Motorwelle

  verstellbar am Lagerschild 25 angeordnet ist

  und mittels einer Schraube 26 festgestellt wer-

  den kann. Wird der Magnet mittels des

  Handgriffes =,- oben am Träger. 2.1 in Pf: i1-

  richtung verstellt, so nimmt die Fläch-- der den Polen 14 gegenüberliegenden Polschuh,-12 zu, so daß der Fluß erhöht und damit die l-',e,eldrchzahl herabgesetzt wird. Bei einer Verstellung in entgegengesetztem Sinn wird die den Polen 14 gegenüberlieg--nde Pollläclie der Pole 12 verkleinert, damit der Widerstand des magnetisclrcn Kreises erhöht und der Fl.uß verringert mit dem Ergebnis, daß die Regel.drehzähl erhöht wird, da die Scheibe 8 nunmehr mit einer höheren Drehzahl umlaufen muß, damit die magnetisch Zugkraft die Gegenkraft der Feder 22 üb:rwinden kann. Die Scheibe S kann 7.B. all einer habe 28 befestigt sein, die mittels der Schraube 29 auf der Motorwelle hefestigt ist. Uni die Federspannung an d2ri Kontakten .l einzustellen, sind eine weiter= Feder 3o und die Stellschraube 31 vorgIsChen. Soll dr Regler eine Anzeige vermitteln. so kann die Speicher 5 oder der Bolzen 2o als Zeiger ausgebildet werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Durch Wirbelströme gest,-ucrte Schaltvorrichtung für elektrische Maschinen mit einem in einem llagii°tfeld bewegteil scheibenförmigen Leiter, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen Seite einer in einem Magnotfeld mit einstellbärem Luftspaltwiderstand umlaufenden Scheibe die Polschuhe eines das Feld erzeugenden Dauermagneten ,angeordnet sind, denen auf der anderen Seite die Polschuhe eines beweglichen Ankers gegenüberliegen, der unter Wirkung des durch die Wirbelströme in der umlaufenden Scheibe erzeugten Feldes eine Drehbewegung ausführt und dadurch einen Schaltvorgang oder eine Anzeigevorrichtung steuert.
2. 2. Schaltvorrichtung nach Anspruch r. dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Regeldrehzahl durch axiale Verstellung des Magneten erfolgt.
3. 3. Schaltvorrichtung nach Anspruch r und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker exzentrisch zur Motorwelle drehbar gelagert ist. .l. Schaltvorrichtung nach Ansprucli r. dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Regeldrehzahl durch Veränderung der den Polen des Ankers zugeordneten Polschuhtläche des Dauermagneten erfolgt.