DE821435C

DE821435C - Gear to achieve a constant speed of rotation independent of fluctuations in the drive speed

Info

Publication number: DE821435C
Application number: DEP10677D
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Edler
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-11-19

Description

Getriebe zur Erzielung einer konstanten, von Schwankungen der Antriebsdrehzahl unabhängigen Drehgeschwindigkeit Für 7eitlaufwerke, Meßvorrichtungen, Tarifgeräte usw. benötigt man häufig ein mit zeitlich unveränderlicher Drehzahl umlaufendes Meß- oder Antriebswerk. Man verwendet dabei meist keine Uhren, sondern Elektromotoren, weil diese in der Regel billiger, weniger störungsanfällig sind, ein größeres Drehmoment entwickeln oder leichter in und außer Betrieb gesetzt werden können. So haben sich z. B. in Wechselstromnetzen die sog. Synchronkleinmotoren als Zeitwerksantrieb auf breiter Linie eingeführt. Durch genaue Einsteuerung der Netzfrequenz läßt sich bei Anwendung solcher Motoren oft ein viel höherer Grad von Genauigkeit in der Zeitmessung erhalten als bei durchschnittlichen Uhren. Für Gleichstromnetze steht aber kein derartiger Motor zur Verfügung., Desgleichen fehlt ein Universalmotor konstanter Drehzahl, der sowohl für Gleich- wie Wechselstromnetze verwendet werden kann.Gear to achieve a constant, from fluctuations in the drive speed independent speed of rotation For trolleys, measuring devices, tariff devices etc. one often needs a rotating speed that does not change over time Measuring or drive mechanism. Usually no clocks are used, but electric motors, because these are usually cheaper, less prone to failure, a greater torque develop or can be more easily put in and out of service. So have yourself z. B. in AC networks. The so-called. Small synchronous motors as a timer drive broad line introduced. By precisely controlling the network frequency, Such motors often use a much higher degree of accuracy in timing preserved than with average watches. But there is no for direct current networks Such a motor available., Likewise, a universal motor constant is missing Speed that can be used for both direct and alternating current networks.

Es ist bekannt, eine annähernd konstante Drehzahl mittels Gleichstromzähler zu erzielen, deren Feld- und Triebanker an Spannurig liegen, während auf den Bremsanker ein von der Spannung erregter Dämpfungsmagnet wirkt. Nach einem älteren Vorschlag wird eine schwankende Drehzahl irgendeines Antriebsmotors dadurch in eine konstante Drehgeschwindigkeit übergeführt, daß man mit der Antriebswelle über eine Hysteresiskupplung eine in einem permanenten Magnetfeld umlaufende Wirbelstromscheibe antreibt. Bei einer solchen Hysteresiskupplung besteht der eine Kupplungsteil aus einem Magnetsystem unveränderlicher Feldstärke, der andere aus einem Anker aus Stahl oder einem anderen Baustoff hoher Hysteresis. Eine solche Kupplung hat die Eigenschaft, unabhängig von der Drehzahl, stets das gleiche Drehmoment zu übertragen. Da auf die darauffolgende Wirbelstrombremse infolgedessen stets das gleiche Drehmoment ausgeübt wird, ist auch ihre Drehzahl konstant.It is known to have an approximately constant speed by means of a direct current meter to achieve whose field and drive anchors are on Spannurig, while on the brake anchor a damping magnet excited by the voltage acts. According to an older suggestion turns a fluctuating speed of any drive motor into a constant one Rotational speed transferred that one with the drive shaft via a hysteresis coupling drives an eddy current disc rotating in a permanent magnetic field. at In such a hysteresis coupling, one coupling part consists of a magnet system constant field strength, the other from an anchor made of steel or another High hysteresis building material. Such Coupling has the property to transmit the same torque regardless of the speed. Up there the subsequent eddy current brake consequently always the same torque is exercised, its speed is also constant.

Gegenstand der Erfindung ist , ein ähnliches Getriebe zur Erzielung einer konstanten, von Schwankungen der Antriebsdrehzahl unabhängigen Drehgeschwindigkeit, das von Wirbelstrom und Hysteresisgliedern Gebrauch macht. Erfindungsgemäß treibt ein Antriebsmotor zwei voneinander unabhängig umlaufende Wirbelstrombremsen mit gleichen Bremsmomenten,, bei verschiedenen übersetzungen mit entsprechend den übersetzungsverhältnissen auf den Antrieb reduzierten gleichen Bremsmomenten, von denen die eine mit einer Hvsteresisbremse oder die @ eine mit einer stärker wirkenden Hysteresisbremsvorrichtung als die andere verbunden ist, an und die beweglichen Teile der Bremsen wirken in entgegengesetztem Sinne über ein Differentialgetriebe auf den Antrieb, der mit konstanter Winkelgeschwindigkeit umlaufen soll. Der Motor kann .die beiden Wirbelstrombremsen über ein Differentialgetriebe antreiben, dessen erster Teil mit dem Motor und dessen zweiter und dritter Teil je mit einer Bremsvorrichtung verbunden ist, oder man kann bei Verwendung eines Motors, bei dem sowohl -der Läufer wie der Ständer drehbar gelagert sind, .den Läufer mit der einen, den Ständer mit der anderen Bremsvorrichtung verbinden.The object of the invention is to achieve a similar transmission a constant speed of rotation independent of fluctuations in the drive speed, that makes use of eddy currents and hysteresis terms. According to the invention drives a drive motor with two independently rotating eddy current brakes same braking torques, with different gear ratios according to the gear ratios the same braking torques reduced to the drive, one of which with a Hysteresis brake or the @ one with a more powerful hysteresis brake device than the other is connected to and the moving parts of the brakes act in opposite sense via a differential gear on the drive, which with constant Should revolve angular velocity. The motor can .the two eddy current brakes drive via a differential gear, the first part of which with the engine and its second and third part are each connected to a braking device, or you can when using a motor in which both the rotor and the stator are rotatable are stored, .the rotor with one, the stand with the other braking device associate.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.An embodiment of the invention is shown in the drawing.

Ein Motor i, beispielsweise ein Universalmotor für Gleich- und Wechselstrom treibt den ersten Teil 3 eines Differentialgetriebes 2 an, dessen zweiter Teil 4 mit einer Wirbelstromscheibe 5 und dessen dritter Teil 6 mit einer Wirbelstromscheibe 7 und einer Scheibe 8 aus gehärtetem Stahl verbunden ist. Alle drei Scheiben laufen je durch das Maul eines Dauermagneten 9. Die Welle der Scheibe 5 ist über Zahnräder io mit dem ersten Teil i i eines zweiten Differentialgetriebes 14verbunden, während die Welle der Scheiben 7, 8 über Zahnräder 15 .mit denn zweiten Teil 12 dieses Getriebes in Verbindung stehen. Die Teile i i und 12 werden in entgegengesetztem Sinn angetrieben. Der dritte Teil 13 des Differentialgetriebes treibt über Zahnräder 16 eine Zeitanzeigevorrichtung 17 an.A motor i, for example a universal motor for direct and alternating current drives the first part 3 of a differential gear 2, the second part 4 with an eddy current disk 5 and its third part 6 with an eddy current disk 7 and a disc 8 made of hardened steel is connected. All three discs are running each through the mouth of a permanent magnet 9. The shaft of the disc 5 is via gears io connected to the first part i i of a second differential gear 14, while the shaft of the disks 7, 8 via gears 15 .mit the second part 12 of this gear stay in contact. The parts i i and 12 are driven in opposite directions. The third part 13 of the differential gear drives a time display device via gears 16 17 at.

Das Getriebe arbeitet folgendermaßen: Sind die Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Zeiger 17 und der Scheibe 5 einerseits sowie zwischen diesem Zeiger und den .Scheiben 7, 8 andererseits gleich, ebenso die entsprechenden Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Motor und den Scheibengruppen, und ist M das Moment des Motors, M, das Drehmoment und v, die Winkelgeschwindigkeit der Wirbelstrombrerrrse 5, 9, M= das Drehmoment und v, die Winkelgeschwindigkeit der Bremsen 7, 8, 9, ist ferner b, die Bremskonstante der ersten, b2 die Bremskonstante der zweiten Wirbelstrombremse und a das für alle Winkelgeschwindigkeiten gleiche Hysteresisgegendrehmoment der Hysteresisbremse 8, 9, dann gilt Ml = b1 # v1; M2 = b2 - v2 + a. Da Ml= M$ = M ,ist vl -V2 = M b2 bl -f- a und für 2 2 b1 b2 b2 b, = b8 = b v1 - v2 = -a , d. h. der Zeiger 17, der b sich mit der Differenz der Geschwindigkeit v, - v2 dreht, hat eine konstante Drehzahl, wenn die Bremskonstanten der beiden Wirbelstrombremsen gleich sind und seine Drehzahl ist um so höher, je größer das Hysteresisgegendrehmomenta gemacht wird. Die Drehzahl des Motors i kann dabei in verhältnismäßig großen Grenzen schwanken.The transmission works as follows: If the gear ratios between the pointer 17 and the disk 5 on the one hand and between this pointer and the disks 7, 8 on the other hand are the same, as are the corresponding gear ratios between the motor and the disk groups, and M is the motor torque, M, the torque and v, the angular speed of the eddy current brake 5, 9, M = the torque and v, the angular speed of the brakes 7, 8, 9, is also b, the braking constant of the first, b2 the braking constant of the second eddy current brake and a das the same hysteresis counter torque of the hysteresis brake for all angular speeds 8, 9, then Ml = b1 # v1; M2 = b2 - v2 + a. There Ml = M $ = M, is vl -V2 = M b2 bl -f- a and for 2 2 b1 b2 b2 b, = b8 = b v1 - v2 = -a, ie the pointer 17, the b rotates with the difference in speed v, - v2, has a constant speed if the braking constants of the two eddy current brakes are the same and its speed is higher, the greater the hysteresis counter torque is made. The speed of the motor i can fluctuate within relatively large limits.

Sind die Übersetzungsverhältnisse zwischen 'den Bremsvorrichtungen und dem An- bzw. Abtrieb nicht gleich, dann gehen in die oben angegebenen Formeln ,die Übersetzungsverhältnisse als Koeffizienten ein.. Die Differenzgeschwindigkeit v, - v.= verschwindet aber trotzdem, wenn man die entsprechend den Übersetzungsverhältnissen auf den Abtrieb reduzierten Bremsmomente der Wirbelstrombremsen gleich macht.Are the gear ratios between 'the braking devices and the input or output are not the same, then go into the formulas given above , the gear ratios as coefficients .. The differential speed v, - v. = disappears anyway, if the corresponding to the gear ratios Makes the braking torques reduced to the output equal to the eddy current brakes.

Eine unveränderliche Drehzahl der Abtriebswelle erhält man auch dann, wenn man mit beiden Wirbelstrombremsen Hysteresisbremsen verbindet, von ,denen die eine stärker als die andere wirkt.An unchangeable speed of the output shaft is also obtained when if one combines hysteresis brakes with both eddy current brakes, of which the one seems stronger than the other.

Die Drehzahl des Zeigers 17 bleibt auch dann konstant, wenn auf seine Welle ein konstanter Bewegungswiderstand einwirkt. Man kann also ein solches Getriebe auch für Antrieb von Tarifgeräten o. dgl. mit nicht unwesentlichem Kraftverbrauch verwenden. Überhaupt läßt sich ein solches Getriebe überall dort benutzen, wo man sonst Synchronkleinmotore verwendet hat, und zwar auch für Geräte von Gleichstromnetzen, bei denen bisher der Synchronkleinmotor versagte, also beispielsweise Verwendung als Zeitmotor, Uhr mit Gleiehstromantrieb, Gleichstromzeitrelais, Gegenantrieb für Subtraktionszähler, Auslösung von Maximumwerken usw. Wird mit der Welle des Zeigers 17 ein Zeitzählwerk verbunden, dann kann das Getriebe ohne weiteres als Benutzungsdauermesser für irgendwelche Motoren, umlaufende Wellen o. dgl. verwendet werden. Wird auch mit der Welle des Motors i ein Zählwerk verbunden, dann ergibt der Quotient der Angaben des Motors und des Zeitzählwerks die mittlere Drehgeschwindigkeit des Motors. Eine solche Anordnung kann man z. B. auch zur Ermittlung der Durchschnittsfahrgeschwindigkeit von Fahrzeugen benutzen. Das Getriebe kann auch ohne weiteres an Stelle eines Gangreglers (Pendel, Unruhe o. dgl.) in Uhren benutzt werden, indem man z. B. die Feder des Uhrwerks an Stelle des Motors i und das Zeigergetriebe an Stelle des Zeigers 17 setzt.The speed of the pointer 17 remains constant even when on his A constant resistance to movement acts on the wave. So you can have such a gear also for driving tariff devices or the like with not insignificant power consumption use. In general, such a gear can be used wherever one otherwise used small synchronous motors, also for devices in direct current networks, in which the small synchronous motor failed so far, for example use as a time motor, clock with DC drive, DC time relay, counter drive for Subtraction counter, triggering of maximum works, etc. Is with the shaft of the pointer 17 connected to a time counter, then the transmission can easily be used as a duration meter Can be used for any motors, rotating shafts or the like. Will also be a counter connected to the shaft of the motor i then gives the quotient of Information from the motor and the timer indicate the mean rotational speed of the motor. Such an arrangement can be, for. B. also to determine the average speed use of vehicles. The transmission can easily replace a gear regulator (Pendulum, unrest or the like) can be used in clocks by z. B. the spring of the Movement in place of motor i and the pointer gear in place of pointer 17 puts.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Gear to achieve a constant rotational speed independent of fluctuations in the drive speed with the aid of eddy current and hvsteresis elements, characterized in that a drive motor (i) has two independently rotating eddy current brakes (5, 9 and 7 , 9) with the same braking torques, with different ratios with the same braking torques reduced to the output according to the gear ratios, one of which (7, 9) is connected to a hysteresis brake (8, 9) or one is connected to a more powerful hysteresis brake device than the other, and drives the moving parts (5 , 7, 8) of the brakes (5, 9 and 7, 8, 9) act in the opposite direction via a differential gear (i4) on the output (i7), which should rotate at a constant angular speed.

2. Gear after Claim i, characterized in that the motor has a differential gear (2) drives the brakes (5, 9 and 7, 8, 9).

3. Transmission according to claim i, characterized marked that the rotor and stator of the drive motor are rotatably mounted and the rotor is connected to the one braking device and the stator is connected to the other braking device is.

4. Application of the transmission according to claim i for determining average speeds, characterized in that the shaft whose average speed serves as the drive should be determined, and that both this wave and the. Wave more constant Speed is connected to a totalizer, whose information is based on the formation of quotients Average speed.

5. Application of the transmission according to claim i as a regulator in clocks.