DE761416C - Anlage zum elektrischen UEbertragen der Drehbewegung eines Kommandogeraetes auf einen ferngesteuerten Gegenstand - Google Patents

Anlage zum elektrischen UEbertragen der Drehbewegung eines Kommandogeraetes auf einen ferngesteuerten Gegenstand

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DE761416C
DE761416C DEA83765D DEA0083765D DE761416C DE 761416 C DE761416 C DE 761416C DE A83765 D DEA83765 D DE A83765D DE A0083765 D DEA0083765 D DE A0083765D DE 761416 C DE761416 C DE 761416C
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DE
Germany
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winding
pole
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phase
remote
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Expired
Application number
DEA83765D
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English (en)
Inventor
Konrad Beyerle
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Raytheon Anschuetz GmbH
Original Assignee
Anschuetz and Co GmbH
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Publication date
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Application granted granted Critical
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K24/00Machines adapted for the instantaneous transmission or reception of the angular displacement of rotating parts, e.g. synchro, selsyn

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

  • Anlage zum elektrischen Übertragen der Drehbewegung eines Kommandogerätes auf einen ferngesteuerten Gegenstand Das Patent Nr. 755 164 bezieht sich auf eine Artlage zum elektrischen Übertragen der Drehbewegung eines Kommandogerätes auf einen ferngesteuerten, eine schwere Masse darstellenden Gegenstand, bei welcher mit dem Kommandogerät ein Geber und, mit dem ferngesteuerten Gegenstand ein Empfänger und ein Servomotor verbunden sind und Geber und Empfänger nach Art von Drehtransformatoren aufgebaut und so erregt und miteinander verbunden sind, daB der Empfänger eine Steuerspannung zum Betrieb des Servomotors liefert. Das Neue der im Hauptpatent geschützten Erfindung liegt darin, daB das mechanische Übersetzungsverhältnii:s., das zwischen dem ferngesteuerten Gegenstand und dem Empfänger angeordnet ist, wesentlich von dem seich annähernd oder genau auf i : i belaufenden mechanischen Übersetz.ungsverhältnis zwischen drem. Kammandbgerät und dem Geber abweicht und durch eine an sich bekannte elektrische Übersetzung zwischen Geber und Empfänger ergänzt ist, so daß sich das Übersetzungsverhältnis zwischen Empfänger und Servomotor dem Wert i : i nähert oder diesen in an sich bekannter Weise erreicht, wodurch die Neigung des Empfängers zu selb,sterregten Pendelbewegungen verringert wird. Hierbei entspricht also einer Teildrehung des Gebers eine vollständige j'mdreliung des Empfängers, was in bekannter Weise dadurch erreicht ist, daß die Anzahl der Polpaare des Gebers die Zahl der Polpaare des Empfängers übertrifft. Das Übersetzungsverhältnis zwischen Geber und Empfänger entspricht dann dem Verhältnis der Anzahl der Polpaare.
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es nun, den Geber so auszugestalten, daß sich eine genaue Proportionalität der von Geber und Empfänger zurückgelegten, räumlichen Winkel ergibt. Um das zu erreichen, muß dafür Vorsorge getroffen werden, daß der Effektivwert der elektromotorischen Kraft der Transformation des Gebers in jeder Phasen-Wicklung in Abhängigkeit von dem Drehwinkel des Gebers möglichst s.i.nusförmig sich ändert.
  • Man könnte daran denken, dieses Ziel durch ähnliche Maßnahmen zu erreichen, mit denen man bei Synchronwechselstromerzeugern den sinusförmigen Verlauf des Momentanivertes der Spannung in Abhängigkeit von der Zeit zu erreichen sucht. Man könnte also versuchen, je Phase und Pol mehrere Leiter auf eine entsprechende Zahl von 'Nuten zu verteilen (1lehrlochwicklung) und dem Polschuh zur Erzielung einer sinusförmia n Feldverteilung eine besondere Gestalt zu geben. Im vorliegenden Fall sind diese Maßnahmen aber für sehr große Übersetzungsverhältnisse nicht anwendbar, weil bei diesen die Gesamtzahl der Leiter der Phasenwicklungen ein Vielfaches der Polzahl beträgt, was einen großen Durchmesser der Maschine bedingt. Bemißt man aber die Polteilung möglichst klein, so kann, man innerhalb dieser Polteilung nur eine einzige Nut ausführen. Hierbei läßt sich weder ein sinusförmiges Diagramm der elektromotorischen Kraft in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Läufers erzielen, noch kann eine mehrphasige Wicklung angeordnet werden.
  • Erfindungsgemäß wird nun die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Polteilung des mit Einphasenstrom erregten mehrpoligen Feldsystems des Gebers von der Nutenteil.ung des mehrphasig zu bewickelnden Ankers nur um einen Bruchteil einer Polteilung abweicht und infolgedessen aufeinanderfolgeude Elemente der Ankerwicklung in verschiedenen Polfeldern liegen und in diesen jeweils unterschiedliche Stellungen einnehmen. Durch die Unterschiedlichkeit dieser Stellungen wird erreicht, daß sich die :Abweichungen der Kennknien der in den einzelnen Leitern induzierten Spannungen von der Sinusform durch die Addition der Einzelspannungen in den Leitern ausgleichen. An sich sind elektrische Wechselstrommaschinen, z. B. Motoren, bekannt, bei denen die Polteilung des Feldsystems von der \ uten teilung des Ankers um einen Bruchteil einer Polteilung abweicht. Die Erfindung liegt demgegenüber in der Anwendung dieser Maßnahme auf einen nach Art eines Drehtransformators aufgebauten Geber im Rahmen der durch das Hauptpatent unter Schutz gestellten Anlage.
  • Die Erfindung ist in den Zeichnungen veranschaulicht. In diesen zeigt Abb. i im Querschnitt abgewickelt einen Teil des Läufers und des Ständers des Gebers einer Fernübertragungsanlage nach der vorliegenden Erfindung mit feststehender Mehrphasenwicklung, Abb. 2 schematisch den zur Abb. i gehörigen Grund.riß unter Darstellung der Pole und der Wicklungselemente, Abb. 3 die Seitenansicht eines mach dem Schema der Abb. i und 2 ausgeführten Gebers mit zweiphasiger Einlochwicklung, wobei der Läufer schematisch unter Fortlassung seiner Wicklung dargestellt ist, Abb.4 einen Geber mit zweiphasig angezapfter Wicklung samt zweiphasigem Empfänger, Abb. S einen Geber mit zwei getrennten Phasenwicklungen und mit auf dem Ständer angeordneten Erregerwicklungen zur Erzeugung der Polflüsse und . Abb.6 die Kennlinien der Einzelspannungen und deren Addition zu einer Spannung mit nahezu sinusförmiger Kennlinie.
  • In den Nuten oder Löchern des Ständers io (Abb. i), der den Läufer mit den Polen i i umgibt, liegen parallel zur Achse des Polrades, also senkrecht zur Bewegungsebene der Pole, die Leiter 12, die im Sinn einer offenen ,wellenförmigen Einlochwicklung in der aus Abb. 2 ersichtlichen Weise in Reihe geschaltet werden. Die Pole, welche die Primärseite des Drehtransformators darstellen, werden mit Einphasenstrom erregt., und zwar abwechselnd in entgegengesetztem Sinn. Sie haben die Teilung p, die von der Teilung a der Nuten i z um einen geringen Betrag abweicht. Bei dem in den Abb. i und 2 gewählten Beispiel kommen auf elf Pole zehn Nuten. Die Wickhing, eine einfache Einlochwicklung, ist wellenförmig um die Ständerzähne gelegt, wie dies Abb. 2 zeigt. Infolge der von der Polteilung abweichenden Nutenteilung nehmen die in Reihe geschalteten Wicklungselemente 12 in den verschiedenen, sie gleichzeitig induzierenden Polfeldern unterschiedliche Stellungen ein. So liegt der mit i bezifferte Leiter dem linken Rand eines Nordpoles gegenüber, während der Leiter 3 schon weiter nach der Mitte des Nordpolfeldes hin gelegen ist. Genau die Mittellage nimmt der Leiter 5 ein usf. InfOl:ge dieser unterschiedlichen Stellungen der Leiter 12 in den einzelnen Polfeldern werden in ihnen verschieden hohe Spannungen erzeugt, die sich zu. der Gesamtspannung zwischen den Punkten A und E summieren. Trägt man. die Kennlinie der Summenspannung zwIschenA und E in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Läufers auf, so erhält man fast genau eine Sinuskurve. Dies isst in Alb. 6 näher veranschaulicht. Dort sind in Abhängigkeit von dem Drehwinkel a des, Läufers die Spannungen von neun aufeinande.rfol:genden Leitern aufgetragen. Es wurde angenommen, daß sich die Spannjung jedes einzelnen Leiters nach einer Kennlinie ändert, die erheblich von: der Sinuslinie abweicht.
  • Addiert man die Einzelspannungenr, so. erhält man eine fast sinusförmi@ge Kurve, die unter Verkleinerung des Ordiuatenmaßstabes unten in Abb. 6 wiedergegeben, ist..
  • Man sieht also, da.ß die Wirkung der Erfindung auf der Interferenz, der Magnetpolteilurig mit deir Ankernuten:teilun:g beruht. Diese Interferenz hat zur Folge:, daß in jedem der in Reihe geschalteten Wicklungselemente verschieden starke Teilspannungen induziert werden. Diese Teilspannungen addieren sich zu einer Gesamtspannung mit nahezu sinus förmiger Kennlinie.
  • Der in den schematischen Darstellungen der Abb. i und 2 veranschaulichte Grundgedanke läßt sich in den verschiedensten Bauarten des Gebers verwirklichen, von denen im nachstehenden einige Beispiele erläutert seien.
  • Der Unterschied der Nutenzahl und der Polzahl beläuft sich zweckmäßig auf einen kleinen Bruchteil der Anz:ahl der Polpaare, vorzugsweise auf i oder 2. Eine ges .chsossene Einlochwicklung läßt sich verwenden, wenn bei p Polpaaren die Anzahl der Nuten mit 2 p ± 2 gewählt wird. Ein solcher Geber ist in Abb. 3 veranschaulicht. Hier beläuft sich die Zahl der Läuferpole auf 34 und die Zahl der Ständernuten auf 36. Die m.i:tr Einiphasenrstrom erregte Wicklung des. Polrades ist die, Einfachheit halbier fortgelassen. Die in den Ständernuten liegende Einlochwicklung ist wellenförmig um die Zähere herumge;legt. Die Addition der in den einzelnen Wicklungselementen induzierten Spannungen lehrt, daß die höchste Spannungsdifferenz in: der Wicklung an zwei. gegenüberfliegenden Punkten auftritt, z.. B. zwischen A und B oder zwischen C und D. Werden: diese Punkte so gewählt, wie dies in Abb. 3 und q. gezreigt ist, so entspricht die Ständerwick:lung einer verketteten Zweiphasenwicklung, für die vier Leitungen zur Verbindung mit dem: Empfänger erforderlich sind. Der Läufer, der die Primärseite des Drehtransformators, bildet, hat eine einfache Wellenwicklung, die über Schleifringe S1 und S2 und Bürsten mit Einphasenstrom von der Stromquelle G gespeist wird.
  • Der Empfänger D1 besteht aus einem zweiphasigen Statur C1 und einem. Läufer mit nur einer Wicklung, deren Achse in der Richtung eines Durchmessers liegt und deren Klemmen E, A über einen Verstärker dien, hier nicht dargestellten Hilfsmotor steuern.
  • Die eine Phase des Stators C1 ist an die Klemmen A, B des Gebers und die andere Phase an die Klemmen C, D des Gebers durch die Fernleitungen U und h angeschlossen. Nimmt der Geberläufer eine solche Stellung ein, das zwischen den Klemmen C und D die höchste Spannung herrscht, die Spannung zwischen den Klemmen A und B aber verschwindet, so hat das im Stator des Empfängers erzeugte Magnetfeld eine: senkrechte Richtung. (Quer zu dieser stellt sich dann der Empfängerläufer ein. Wird aber der Ge:ber@ läufer von dieser Lage ausgehend um die Hälfte seiner Polteilung gedreht, so besteht die- höchste Spannung zwischen den Klemmen A und B, während die Spannung zwi@ scheu den Klemmen C und D verschwindet. Infolgedessen liegt die Richtung des, im Em:pfängerstator erzeugten Feldes waagerecht. Dies entspricht im Vergleich mit der zuerst betrachteten Lage einer Drehung dies Empfängers um 9o°. Einer vollen Umdrehung des Empfängers entspricht sonach eine! Drehung des Gebers uni zwei Polteilungen. Da der Geberläufer im vorliegenden Beispiel 34. Pole hat, beträgt das Übersetzungsverhältnis: i : 17.
  • Man kann auch dann einen sehr genau sinusförmigen Verlauf der Spannungsänderung erhalten, wenn man den Unterschied der Nutenzahl und der Polzahl nur auf i bemißt, also etwa bei 17 Polpaaren des Geberläufers 33 oder 35 Nuten im Stator vorsieht.
  • Ab:b. 5 veranschaulicht die Erfindung in Anwendung auf eine andere Bauart des Gebers.. Hier trägt der innen genutete Stator, 23 außer @ der Nutenwicklung vier für Reihe geschaltete und mit Einphasenstrom gespeiste Erregersp:ule:n 2q.. Jede Spule 24 umgibt hierbei eine Gruppe von Statorzähnen und treibt einen Magnetfluß durch den inne@nliegendien, unbewickelten Läufer 25, der aus gezahnten Blechen besteht, und dessen Zähne 26, als Pole zu betrachten sind. Diese Pole stehen bei der Drehung abwechselnd geradzahli,gen und ungeradzahligen Statorzähnen. 27 gegenüber. Die bei einer Drehung des, Läufers für den, Zähnen 27 auftretenden Änderungen: des, Magnetflusses führen auch; zu, einer Änderung der in der Statorwicklu.ng erzeugten Wechselspannung. Die Statorwicklung ist wiederum wellenförmig um die Sta.torzähne 27 herumgelegt. Es ist dabei zu beachten, daß es zum bestmöglichen Ausgleich der Abweichungen der Einzelkemzlinien von der Sinusform nicht nötig ist, die in Reihe geschalteten Einzelleiter über den vollen. Bereich der Spannungsdifferenz zwischen A und E zu erstrecken, wie es in den Abb..2 und 3 vorgesehen ist. Man kommt bereits mit einem erheblich geringeren Spannungsunterschied der Einzelspannungen im ersten und letzten Wicklungselement eines Stromzweiges aus. Man kann also anstatt einer geschlossenen Ringwicklung eine Wicklung mit mehreren Paaren gegenüberliegender Leitergruppen verwenden, wobei die Leiter jeder Gruppe durch Reihen- oder Parallelschaltung zu einer Phasenwicklung vereinigt sind. Hiervon ist inAbb. 5 Gebrauch gemacht. Die Ständerwicklung ist in vier Gruppen von Wicklungselementen unterteilt, die mit 13, 14, 15 und 16 bezeichnet sind. Die Gruppen 14 und 16 sind durch die Querverbindung 17 in Reihe geschaltet und an die Klemmen A und B angelegt. In entsprechender Weise sind die Wicklungen 13 und 15 durch die Querverhindung 18 verbunden. Diese Phasenwicklung liegt an den Klemmen C und D. Man erhält also zwei Phasenwicklungen.
  • Auch hier ist die Nutenteilung etwas abweichend von der halben Teilung der Pole 26 ausgeführt. Die Zahl der Pole 26 beläuft sich auf siebzehn. Die Teilung der die Statorw-icklung aufnehmenden Nuten ist beispielsweise so ausgeführt, daß sich unter Mitzählung der für die Lücken der Spulen 24 ausgefallenen Zähne sechsunddreißig Zähne ergeben.
  • Bezeichnet man die Zahl der Polpaare bzw. der Pole 26 bei der Ausführung der Abb. 5 mit p. so ergibt sich: die Zahl der die Wicklung aufnehmenden Stato,rnutennach der Formel 2 p -- q, wobei q erfindungsgemäß klein gegen ;2p sein muß.
  • Wenn auch die beiden Teile des Gebers vorstehend mit Stator und Rotor bezeichnet -,worden sind, so ist die Erfindung doch ebensogu:t anwendbar auf Geberbauarten, bei denen der mit Einphasenstrom erregte Teil feststeht und der die 11ehrphasenwicklungen tragende Teil umläuft. Ebenso ist es gleichgültig, welcher der beiden Teile außen und welcher innen liegt.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anlage zum elektrischen Übertragen der Drehbewegung eines Kommandogerätes auf einen ferngesteuerten, eine schwere Masse darstellenden Gegenstand, bei welchem eine elektrische Übersetzung zwischen dem mit dem Kommandogerät verbundenen Geber und dem mit dem ferngesteuerten Gegenstand verbundenen Empfänger vorhanden ist, nach Patent N r. 755 164, dadurch gekennzeichnet, daß die Polteilung des mit Einphasenstrom erregten mehrpoligen Feldsvstems des Gebers von der -Nutenteilung des mehrphasig zu bewickelnden Ankers nur um einen Bruchteil einer Polteilung abweicht und infolgedessen: aufeinanderfolgende Elemente der Ankerwicklung in verschiedenen Polfeldern liegen und in diesen Jeweils unterschiedliche Stellung einnehmen.
  2. 2. Anlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Unterschied der Nutenzahl und der Polzahl auf einen kleinen Bruchteil der Anzahl der Polpaare, vorzugsweise auf 2, beläuft.
  3. 3. Anlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine geschlossene Einlochwicklung des Gebers mit an je zwei gegen,-überliegenden Punkten der Wicklung angeschlossenen Fernleitungen.
  4. 4.. Anlage nach Anspruch i oder 2, gekennzeichnet durch eine Wicklung mit mehreren Paaren gegenüberliegender Leitergruppen, bei welcher die beiden Gruppen eines jeden Paares durch Reihen-oder Parallelschaltung zu einer Phasenwicklung vereinigt sind.
  5. 5. Anlage nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß der Polfluß durch die Zähne des unbewickelten Polrades des Gebers durch Erregerspulen getrieben wird, die auf dem die Mehrphasen,-wicklung tragenden Ständer angeordnet sind. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschrift Nr. 6oi o52.
DEA83765D 1937-07-28 1937-07-28 Anlage zum elektrischen UEbertragen der Drehbewegung eines Kommandogeraetes auf einen ferngesteuerten Gegenstand Expired DE761416C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1053070B (de) * 1956-12-06 1959-03-19 Anschuetz & Co Gmbh Geber zur elektrischen Fernuebertragung der Drehbewegung eines Kommandogeraets an den Ort eines Empfaengers

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE601052C (de) * 1930-02-22 1934-08-07 Aeg Reaktionssynchronmaschine mit Staender und Laeufer aus lamelliertem Blech

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