DE740603C

DE740603C - Electromagnetic reversing gear

Info

Publication number: DE740603C
Application number: DEA86457D
Authority: DE
Inventors: Adolf Kruessmann
Original assignee: Askania Werke AG
Current assignee: Askania Werke AG
Priority date: 1938-04-12
Filing date: 1938-04-12
Publication date: 1943-10-25

Description

Elektromaghetisches Wendegetriebe Varli!egende Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Wendegetriebe, insbesondere zum Antrieb von Fernsteuerungen und Nachdreheinrichtungen. Die bisher bekannten üblichen: elektromagnetischen Wendegetriebe bestehen ,aus zwei gegenläufig angetriebenen gleichstromerregten, magnetischen Systemen und einem mit der Abtriebswelle gekuppelten, zwischen den beiden magnetischen Systemen verschiebbaren Anker aus magnetischem Material. Bei ,dieser Anordnung kommt der Anker jeweils mit demjenigen magnetischen System in Eingriff, das .erregt wird. Es läßt sich also mit einem derartigen #Vendegetriebelediglich Rechts- oder Linkslauf erreichen, während der Größe nach veränderliche Drehzahlen .an der Abtriebswelle nicht erhalten werden können.Electromagnetic reversing gear Varli! Egende invention relates on an electromagnetic reversing gear, especially for driving remote controls and post-turning devices. The usual ones known so far: electromagnetic reversing gear consist of two counter-rotating, DC-excited magnetic systems and one coupled to the output shaft between the two magnetic systems sliding armature made of magnetic material. With this arrangement comes the Armature in each case with the magnetic system that is .erregt engaged. It is only possible to run clockwise or counterclockwise with such a #Vendegetriebel reach, during the size according to variable speeds .on the output shaft cannot be obtained.

Bei Einrichtungen zur Fernsteuerung oder zur Nachdrehung ist es jedoch häufig @erwünscht, nicht nur ,eine Richtungsumkehr des gesteuerten Teils zu. erhalten, sondern auch die Nachstelleinrichtung mit veränderlicher Drehzahl anzutreiben. Dadurch läßt sicherreichen, daß sich die Nachstellge:schwindigkeit :entsprechend der Größe des Steuerimpulses einstellt. Weiterhin ist es für Nachstewereinrichtungen wichtig, daß die Bewegung des nachzusteuernden Teils nicht ruckweise erfolgt und ein Pendeln vermieden wird, wie es z. B. bei Nachsteuereinrichtungen bekannter Bauart der Fall ist, bei denen ein zwischen zwei Anschlägen bewegliches Steuerorgan mit einer Schaltvorrichtung zusammenarbeitet, die beim Anliegen des Steuerorgans an einen der beiden Anschläge eine Wiederherstellung der Symmetrzela ge des Steuerorgans bezüglich der Anschläge bewirkt. Benutzt man hierbei :einen Nachstellmotor mit durch elektromagnetische Wendegetriebe umkehrbarer Drehrichtung, das die Nachstellung in der einen Richtung vor= nimmt, sobald das Steuerorgan an dem einen inschlag anliegt, und das in umgekehrtem Sinn nachsteuert, sobald das Steuerorgan an dem anderen Anschlag anliegt, so wird während der Nachstellung das Getriebe mehrmal in wechselndem Drehsinn betrieben, wobei das. Getriebe jeweils aus dem Stillstand gleich auf die höchste Drehzahl gebracht und wieder stillgesetzt wird. Dadurch erfolgt die Nachsteuerung ruckweise. Das wird in besonders starkem Maße dann eintreten, wenn die Geschwindigkeit des Wendegetriebes größer ist als die Geschwindigkeit, mit der sich das Steuerorgan bewegt.In the case of devices for remote control or for post-rotation, however, it is often @ desired, not only, a direction reversal of the controlled part. obtain, but also to drive the adjustment device at a variable speed. Through this lets you ensure that the adjustment speed: according to the size of the control pulse. Furthermore, it is important for Nachstewereinrichtungen, that the movement of the part to be readjusted does not take place jerkily and that it oscillates is avoided, as z. B. the case with readjustment devices of known design is, in which a movable between two stops control member with a switching device cooperates when the control organ makes contact with one of the two stops a restoration of the Symmetrzela ge of the control member with respect to the attacks causes. One uses here: an adjusting motor with by electromagnetic Reversing gear with reversible direction of rotation, which allows adjustment in one direction before = takes place as soon as the control unit is in contact with one stop, and vice versa Sinn readjusts as soon as the control organ reacts the other stop is applied, the gear is rotated several times in alternating directions during the readjustment operated, with the. Gear in each case from standstill equal to the highest Speed is brought and stopped again. This results in the readjustment jerky. This will occur to a particularly great extent when the speed of the reversing gear is greater than the speed at which the control unit emotional.

Bei elektromagnetischen Kupplungen, also bei: Einrichtungen, bei ä:enen die Drehzahl nur in einer bestimmten Richtung regelbar ist, ist es bekannt, mittels zweier in entgegengesetztem Drehsinn in Umlauf gesetzter Elektromagnete einen mit der Abtriebswelle gekuppelten Anker aus magnetischem Material durch Erregen des e.With electromagnetic clutches, i.e. with devices, with external devices the speed can only be regulated in a certain direction, it is known by means of two electromagnets circulating in opposite directions one with the output shaft coupled armature made of magnetic material by exciting the e.

infen oder anderen Magneten oder beider gleichzeitig die Drehzahl der AbtrIebswelle gleichzuhalten. Hierbei erfolgt die Kraft- übertragung auf den Anker durch die magnetische Anzi:ehu!ng des Ankers durch die Elektromagnete. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß sich die Reibung, die zwischen dem Anker und dein gegensinnig umlaufenden Magnetpollen erzeugt wird, mit der Oberflächenbeschaffenheit und der Temperatur ändert und daß die Gefahr des Heißlaufens besteht, besonders wenn beide gegensinnig umlaufeiudem Elektromagnete gleichzeitig erregt sind und somit von beiden Elektromagneten Reibung auf dein Anker ausg°übt wird. Außerdem sind Induktionskupplungen bekannt, bei dienen @e:n umlaufendes magnetisches Feld auf einen WirbeIstromanker induzierend reinwirkt.infen or other magnets or both at the same time to keep the speed of the output shaft the same. Here, the force is - transfer to the armature by the magnetic Anzi: ehu ng of the anchor through the electromagnets!. This arrangement has the disadvantage that the friction that is generated between the armature and the oppositely rotating magnetic pollen changes with the surface quality and temperature and that there is a risk of overheating, especially if both oppositely rotating electromagnets are excited at the same time and thus by friction is exerted on your armature by the two electromagnets. In addition, induction couplings are known in which a rotating magnetic field has an inducing effect on a vortex armature when serving @e: n.

Man hat .auch bereits ein elektrisches W emdeg; triebe mit zwei durch GleichstromerregerwilckIuingen steuerbaren, gegenläufigen Wirbelstro:mkupplungen vorgeschlagen, über welche em Gegenstand von :einem dauernd laufenden Antrieb wahlweise in zwei einander entgegengesetzten Richtungen einstellbar ist. Damit hierbei die durch die :eine Wirbelstromkupphing vermittelte Steuerbewegung die durch die andere Wirhels:tro:mkupplung vermittelte Steuerbewegung unmittelbar ablösen kann, hat man die Erregerwicklungen beider Kupplungen induktiv über einen Kopplungstransformator oder durch eine kapazitive Kreuzschaltung miteinander gekuppelt. Beim Öffnen dies Steuerkontaktes schließt sich der Magnetisieru!ugsstrom der bisher :erregten Kupplung. beispielsweise über die :eine Wicklung des Kopplungstransformators; und erzeugt dadurch einen Induktionsstromstoß in der zweiten Transformatorw,#cklung, der sich über die Erregerivick-Iung der zweiten Kupplung derart schließt, daß diese bereits im richtigen Sinne vorerregt ist, wenn der Steuerkontakt von der einen auf die andere Kupplung überschaltet. Durch dein von dem Ko:pplumgstransformatorabgegebenen Stromstoß ist daher der für die zweite Kupplung zu erwartende Einstellbefehl bereits vorbe-reitet, soi daß das Ansprechen der zweiten Wirbels@tro:mkupplung wesentlich rascher und verzögerungsfreier erfolgt.You already have an electrical switch; drive through with two DC exciter WilckIuingen controllable, counter-rotating eddy current clutches suggested about which em subject of: a continuously running drive optionally is adjustable in two opposite directions. So that the through the: one eddy current coupling mediated control movement that through the other Wirhels: tro: mkupplung can immediately replace mediated control movement, one has the excitation windings of both clutches inductively via a coupling transformer or coupled to one another by a capacitive cross connection. When opening this Control contact closes the magnetizing current of the previously excited clutch. for example via: a winding of the coupling transformer; and generated as a result, an induction current surge in the second transformer w, # cklung, which The second clutch closes on the Erregerivick-Iung in such a way that it already is pre-excited in the right sense when the control contact is from one to the other Clutch is overridden. By the current surge given by the power transformer the setting command to be expected for the second clutch is therefore already prepared, so that the response of the second vortex @ tro: m coupling is much faster and without delay.

Um die Abtriebswelleinverschiedener Drehrichtung und mit verschiedener Drehzahl anzutreiben, hat man bei Induktionsmotoren dem Stator zwei Drehfelder von entgegengesetzter Drehrichtung und von gegenläufig regelbarer Stärke zugeführt, die gleichzeitig in dem be- lasteten Rotor durch Induktion zwei einander e!ntgegenw'rkende Drehmomente von einstellbarer Stärke erzeugen und :es: gestatten, durch Veränderung des gegenseitigen Verhältnisses beider Drehfelder das Drehmoment und die Drehzahl des Induktionsmotors in weiten Grenzen zu ändern.In order to drive the output shaft in different directions of rotation and at different speeds, induction motors have two rotating fields of opposite direction of rotation and of variable intensity which can be controlled in opposite directions, which simultaneously generate two opposing torques of adjustable intensity in the loaded rotor by induction and: it: allow the torque and the speed of the induction motor to be changed within wide limits by changing the mutual relationship between the two rotating fields.

Exfindumgsgemäß wird das letztgenannte Prinzip in der Weise verbessert, daß zwei in einander @entgegengesetztem Dr-ehsi.nn mechanisch in Umlauf gesetzte magnetische Gleichfelder gleichzeitig induzierend auf enen Läufer einwirken; der als Wirbelstro:manker ausgebildet ist. Ein solches Wi.rbelstromwendegetriebe hat gegenüber den vorerwähnten Induktionsmotoren den Vorteil, daß das Wendegetriebe von einfacherer Bauart und geringerem Gewicht ist, da tvechselstromerregte Drehfelde r und die dadurch bedingten bewickelten Statorteile vermieden sind und auch der Anker sehr leicht gehalten werden kann.According to the present invention, the last-mentioned principle is improved in such a way that that two dr-ehsi.nn in opposite directions mechanically put into circulation DC magnetic fields have an inducing effect on a rotor at the same time; the trained as a whirlwind manker. Such a Wi.rbelstromwendegetrieb has over the aforementioned induction motors the advantage that the reversing gear is of a simpler design and lighter weight, since the rotating fields are AC excited r and the resulting wound stator parts are avoided and also the Anchor can be held very easily.

An Stelle der wechselstromerregten Drehfelder werden ähnlich wie bei den vorerwähnten Wirbelstromwendegetrieben in einander entgegengesetztem Drehsinn mechanisch in Umlauf gesetzte magnetische Gleichfelder verwandt, die bei ihrem Umlauf in dem Läufer Wirbelströme erzeugen. Besonders leicht läßt sich der Wirbelstramläufer machen, wenn in die ringförmigen Luftspalte zweier =laufender gleichstromerregter Magnetsysteme ein zylinderförmiger Anker eintaucht, der nach Art eines bei Ferrarismotoren üblichen Läufers aus gutleitendem Material gebildet ist.Instead of the alternating current excited rotating fields, similar to the aforementioned eddy current reversing gear in opposite directions of rotation mechanically set in circulation magnetic constant fields related to those in their circulation generate eddy currents in the rotor. The eddy striker is particularly easy to use do if in the ring-shaped air gaps two = running DC exciters Magnetic systems, a cylindrical armature is immersed, similar to a Ferrari engine usual rotor is formed from a highly conductive material.

Gegenüber dem vorgeschlagenen Wirbelstromwen.degetri@ebe besteht der Vorteil der Erfindung darin, daß durch gegenläufige, gleichzeitige Änderung der Stärke beider umlaufender magnetischer Gleichfelder oder durch gegenläufige Änderung der Eintauchtiefe dies Läufers in die induzierenden magnetischen Felder sich nicht nur die Drehrichtung ändern, sondern auch eine weiche, zügige Drehzahlregelung der Ahtriebswelle erreicben läßit.Compared to the proposed Edbelstromwen.degetri@ebe there is the Advantage of the invention is that by opposite, simultaneous change of Strength of both circulating magnetic constant fields or by changing them in opposite directions the immersion depth of this runner in the inducing magnetic fields does not matter only change the direction of rotation, but also a smooth, brisk speed control of the Drive shaft can be reached.

Durch die vereinigte Anwendung der beiden letzterwähnten Prinzipien lassen sich daher :deren Vorteile bei ,gleichzeitiger Vermeidung ihrer Nachteile nutzbar machen. - Der Erfindungsgegenstand sei, an Hand er Abb. i und 2 näher erläutert. -Gemäß Abb. i werden zwei; Topfmagnete i, i' duuch je ein Zahnrad 2, 2' gegenläufig von einem nicht dargestellten Antriebsmotor in Umlauf gesetzt. Die Topfmagnete haben ausgeprägte Pole und je einen koaxial zu der Antriebswelle des Topfmagneten angeordneten ringförmigen Luftspalt 3, 3'. In beide ringförmigen Luftspalte taucht, ein. - zylinderförmiger leitender Anker q. ein, der .auf der Abtriebswelle 5 des Wendegetriebes sitzt. Diese Abtriebswellle ist ,durch die als, Hohlachsen ausgebildeten Antriebswellen .6,, 6' der'beiden Topfmagnete zentral binduxchgeführt. Die- Wicklungen 7,.7' der beiden Topfmagnete liegen in Hintereinanderschaltung an einer Gleichgpannungsquelle B. Mittels eines zu dieser Spannungsquelle parallel liegenden Spannungsteilerwiderstandes 9 mit verschiebbarem Abgriff i o, der ,an die Verbindungsleitung der beiden -I Wicklungen 7, 7' angeschlossen ist, -kann bei Verschiebung des. Abgriffes io nach rechts oder links der Spannungsteiler jeder der beiden Wicklungen gleichzeitig verändert werden, derart, daß der Spannungsanteil der einen Wicklung zunimmt, während derjenige der anderen zugleich abnimmt.Through the combined application of the two last-mentioned principles, it is therefore possible to: utilize their advantages while at the same time avoiding their disadvantages. - The subject of the invention is explained in more detail with reference to Figs. I and 2. -According to Fig. I there are two; Pot magnets i, i ' each set a gear 2, 2' in opposite directions by a drive motor (not shown). The pot magnets have pronounced poles and an annular air gap 3, 3 'each arranged coaxially to the drive shaft of the pot magnet. Immersed in both ring-shaped air gaps. - cylindrical conductive armature q. one that sits on the output shaft 5 of the reversing gear. This output shaft is centrally connected through the drive shafts 6, 6 'of the two pot magnets, which are designed as hollow axles. The windings 7, .7 'of the two pot magnets are connected in series to a DC voltage source B. By means of a voltage divider resistor 9 lying parallel to this voltage source with a displaceable tap io, which is connected to the connecting line of the two -I windings 7, 7', -can be changed at the same time when moving the tap io to the right or left of the voltage divider of each of the two windings, in such a way that the voltage component of one winding increases while that of the other decreases at the same time.

Sobald beide Wicklungen 7, 7' erregt sind, versucht der Elektromagnet i den Anker q. durch Hervorrufen von Wirbelströmen in dem Anker in der einen Richtung mitzunehmen, während der Elektromagnet i' das Bestreben hat, !den Anker q. in der anderen Richtung mitzunehmen. Es wird also auf den Anker von den beiden induzierenden Topfmagneten i, i' ein Drehmoment ausgeübt, das die Differenz der vom beiden Topfmagneten ausgeübten Drehmomente ist. Steht der Abgriff io in der elektrischen Mitte des Spannungsteilerwiderstandes 9; so. sind die Felder beider Topfmagnete i, i' und damit die auf den Anker q. ausgeübten D-nehmomente gleich ,groß und einander entgegengesetzt. Der Anker q. und damit die Abtriebswelle 5 bleiben demnach in. Ruhe. Je nach dem Verschiebungssinn des Abgriffes i o in der einen oder anderen Richtung überwiegt das elektromagnetische Feld und damit das auf den, Anker q: ausgeübte Drehmoment des Topfmagneten i oder desi Topfmagneten i'. Die Abtriebswelle 5 läuft dann entsprechend der Differenz der .auf den Anker q. ausgeübten Drehmomente um. Soll die besichriebene Einrichtung zum Zweck der Fernsteuerung oder Nachdrehung benutzt werden, so wird der Abgriff io mit dem Steuerorgangekuppelt, dessen Bewegung fernübertragen werden oder entsprechend dessen Bewegung rain anderes Organ nachgestellt werden soll.As soon as both windings 7, 7 'are energized, the electromagnet tries i the anchor q. by inducing eddy currents in the armature in one direction to take along, while the electromagnet i 'tends to! the armature q. in the other direction. So it is inducing on the anchor of the two Pot magnets i, i 'exerted a torque which is the difference between the two pot magnets exerted torques. If the tap io is in the electrical center of the voltage divider resistor 9; so. are the fields of both pot magnets i, i 'and thus those on the armature q. exercised D-moments equal, large and opposite to each other. The anchor q. and with it the Output shaft 5 therefore remain at rest. Depending on the direction of displacement of the tap i o in one direction or the other predominates the electromagnetic field and thus the torque of the pot magnet i or desi pot magnet exerted on the armature q i '. The output shaft 5 then runs according to the difference in the .auf the armature q. exerted torques. Should the described device be used for remote control purposes or post-rotation are used, the tap io is coupled to the control unit, whose movement is transmitted remotely or, corresponding to its movement, something else Organ is to be adjusted.

Anstatt die Drehzahländerung der Abtriebswelle 5 durch Ändern der Stärke der elektromagnetischen Felder zu erreichen, kann man auch die Eintawchtiefe des leitenden Ankers q. in bezug auf die beiden ringförmigen Luftspalte 3, 3' der Topfmagnete i, i' derart verändern, daß die Eintauchtiefe des Ankers ¢ in. bezug .auf den seinen Ringspalt zunimmt, während sie in demselben Maß in bezug auf d--;n anderen Ringspalt abnimmt. In einfachster Weisse läßt sich das bei einer Einrichtung gemäß Abb. i dadurch erzielen, daß der zylind@erförm:ge Anker q. in nicht näher erläuterter Weise in beiden ringförmigen Luftspalten axial verschiebbar angeordnet wird. Bei einer Verschiebung des Ankers aus der gezeichneten Mittellage überwiegt -das auf diesen ausgeübte Drehmoment desjenigen Topfmagneten, in. dessen Ringspalt der Anker stärker eintaucht.Instead of changing the speed of the output shaft 5 by changing the To achieve the strength of the electromagnetic fields, one can also use the input depth of the conductive anchor q. with respect to the two annular air gaps 3, 3 'of Change pot magnets i, i 'in such a way that the immersion depth of the armature ¢ in .to which its annular gap increases, while it increases to the same extent with respect to d -; n other annular gap decreases. This can be done in the simplest of terms with a facility according to Fig. i achieve that the zylind @ erform: ge anchor q. in not closer As explained, arranged axially displaceably in both annular air gaps will. If the anchor is shifted from the center position shown, it predominates -The torque exerted on this by that pot magnet in. Its annular gap the anchor is immersed more strongly.

Es ergibt sich aus dem Vorhergesagten, daß die Drehzahl der Abtriebswelle 5 je nach der Größe der Bewegung des mit dem Abgriff to gekuppelten Steuerorgans verschiedene Werte in der einen oder anderen Drehrichtung erhalten kann. Abb. 2 zeigt die Benutzung des vorbeschTiebenen Wendegetriebes bei einer Nachdrebeinri:chtung. In dieser Abbildung sind diej;enigen Teile, die mit der Abb. i übereinstimmen, mit den gleichen Zahlen bezeichnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel soll entsprechend dien Ausschlägen des Pendels i i, das um einen Zapfen 12 schwenkbar ist, ein S.chneekenradsegm,ent 13 nachgesteuert werden, das @ebenfalls um den Zapfen 12 schwenkbar gelagert ist. Auf dem Schneckenrads,egment 13 sitzt der Spannungsteilerwiderstand 9; dessen Enden sowohl mit den Klemmen der Gleichspannungsquelle 8 als auch mit den Enden der hintereinandergesichalteten Feldwicklungen der Topfmagnete i, i' verbunden sind. Die Verbindungsleitung der beiden Erregerwicklungen der beidem. Topfmagnete ist an das Pendel bei 1q. angeschlossen, dessen frei schwingendes Ende den Abgriff i o trägt. Mit 15 ist der Antriebsmotor für die beiden Topfmagnete i, i' bezeichnet- Der Antrieb erfolgt mittels eines auf der Welle des Motors 15 sitzenden Kegelrades 18, das in die beiden Antriebskegelräder 2, 2' für die beiden Topfmagnete i, i' eingreift. Die Abtriebswelle 5 trägt einerseits den Anker ¢ des WendegetrIebes und anderseits eine Schnecke ig, welche in den Zahnkranz 2o des Schneckenradsegmentes 13 reingreift. Aus dem Vorerwähnten ,ergibt sich, daß je nach dem Ausschlagesinn des Pendels und je nach der Größe des Pendelausschlages der Anker q. des. Wendegetriebes und damit die Schnecke i9 in verschiedenem Drehsinn und mit der Größe des Pendelausschlages angepaßter Geschwindigkeit umläuft. Um ,ein Überregeln, d. h. Pendeln, mit Sicherheit zu vermeiden, ruß der, Anker, möglichst leicht ausgebildet werden.It follows from the foregoing that the speed of the output shaft 5 can have different values in one or the other direction of rotation depending on the size of the movement of the control element coupled to the tap to. Fig. 2 shows the use of the previously described reversing gear with a Nachdrebeinri: rect. In this figure, the parts that correspond to Fig. I are given the same numbers. In the illustrated embodiment, the deflections of the pendulum ii, which is pivotable about a pin 12, a S.chneekenradsegm, ent 13, which is also pivoted about the pin 12, should be readjusted. The voltage divider resistor 9 sits on the worm wheel, segment 1 3; the ends of which are connected both to the terminals of the DC voltage source 8 and to the ends of the field windings of the pot magnets i, i ', which are connected one behind the other. The connecting line of the two excitation windings of the two. Pot magnet is attached to the pendulum at 1q. connected, the freely oscillating end of which carries the tap i o. 1 5, the drive motor is i for the two solenoids, i '-referred The drive is effected by means of a passenger seated on the shaft of the motor 1 5 bevel gear 1 8, in the two driving bevel gears 2, 2' i for the two solenoids, i ' intervenes. The output shaft 5 carries, on the one hand, the armature [of the reversing gear] and, on the other hand, a worm which engages in the ring gear 2o of the worm wheel segment 13. From the above, it follows that, depending on the direction of deflection of the pendulum and depending on the size of the pendulum deflection, the armature q. des. Reversing gear and thus the worm i9 revolves in different directions of rotation and with the size of the pendulum deflection adjusted speed. In order to avoid over-regulation, that is to say oscillation, with certainty, the soot, the anchor, should be designed as lightly as possible.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electromagnetic reversing gear, in which two magnetic fields rotating in opposite directions of rotation simultaneously generate opposing torques of adjustable strength in a rotor coupled to the output leveler by induction, characterized in that two magnetic fields that are mechanically set in rotation in opposite directions of rotation Direct fields simultaneously have an inducing effect on a rotor, which is designed as an eddy current armature. -z. Reversing gear according to claim i, characterized in that DC-excited magnet systems with annular air gaps arranged coaxially to their drive shafts serve as circulating magnetic DC fields and a cylindrical armature, which is made of a highly conductive material in the manner of a rotor customary in ferric motors, in both annular air gaps immersed. 3. Reversing gear according to claim i or z, characterized in that the resulting torque exerted on the armature by the two individual inducing magnetic fields is adjustable by changing the depth of engagement of the armature with respect to the inducing magnetic fields.