-
Geschwindigkeitsregler für Elektromotoren Die Erfindung betrifft einen
für mit Wechselstrom oder Gleichstrom von geringer Leistung betriebene Elektromotoren
bestimmten Geschwindigkeitsregler zur Konstanthaltung der Motordrehzahl, wobei die
Einstellung sowohl vor Inbetriebnahme als auch während des Betriebes des Motors
in einfachster Weise möglich ist.
-
Es sind bereits Geschwindigkeitsregler mit einem Unterbrecher bekannt,
der ein bewegliches, den Motorkreis mit regelbarer Frequenz öffnendes und schließendes
Element, ein elektromagnetisches, aus zwei auf das bewegliche Element differenziell
wirkenden Spulen bestehendes System uiid eine auf das bewegliche Element federnd
einwirkende Vorrichtung aufweist.
-
Die Erfindung will diese Geschwindigkeitsregler verbessern, indem
sie zwei aus zwei verschiedenen Teilen des schwingfähig gelagerten beweglichen Elements
und zwei Spulen mit verschiedener Wickiungszahl bestehende Magnetkreise zur Erzeugung
zweier voneinander unabhängiger und ein differenzielles Drehmoment auf das bewegliche
Element ausübende Magnetfelder vorsieht.
-
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im einzelnen
an Hand der Abbildungen beschrieben, ohne daß aber die Erfindung auf dieses
Ausführungsbeispiel
beschränkt wäre. Die Zeichnungen zeigen in Abb. i ein Schaltschema der erfindungsgemäßen
Regelvorrichtung; Abb. 2 ist eine Stirnansicht des- Reglers gemäß der Abb. i ; Abb.
3 und 4 sind eine der Abb. 2 entsprechende Vorderansicht und Aufsicht dieses Reglers.
-
Bei dem in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiel ist der
Geschwindigkeitsregler A mit einem Motor B kombiniert, dessen Welle
b
(Abb. 3) eine beliebige Vorrichtung C, z. B. den Messersatz einer Kaffeemühle
oder das Werkzeug einer anderen ähnlichen Vorrichtung für den Gebrauch im Haushalt
oder andere Zwecke antreibt. Die Gesamtanordnungvon GeschwindigkeitsreglerA und
Motor B ist in ein und demselben Gehäuse D
untergebracht (Abb. 2 bis
4).
-
Der Regler A ruht auf einem Träger 21, der seinerseits an dem den
Regler tragenden Organ, gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel dem Gehäuse
D, durch Schrauben 22 befestigt werden kann.
-
In einer mittleren Querbohrung des Trägers 21 ist die Achse 23 der
kreisförmigen Metallscheibe 24 drehbar gelagert.
-
Auf dieser Scheibe sind in einander diametral gegenüberliegenderAnordnung
zwei konsolenartige Segmente 25 und 26 angebracht, deren lange Schenkel sich parallel
zu dem Zapfen 23 nach der gleichen Seite wie dieser erstrecken.
-
Diese Segmente wirken mit dem einen oder anderen der Enden 27 und
28 eines metallischen zylindrischen Kernes 29 zusammen, der in eine Bohrung 3o des
Trägers 21 eingeschrumpft ist. Dieser Kern ist so ausgebildet, daß seine Enden in
der dargestellten mittleren Lage der Scheibe 24 außerhalb des durch die Segmente
25 und 26 begrenzten diametralen Raumes liegen. Die Endflächen 27 und 28 bestehen
aus Teilen von zylindrischen Flächen, deren Achse mit der des Zapfens 23 zusammenfällt.
-
Wie ersichtlich, bildet die beschriebene Gesamtanordnung zwei verschiedene
magnetische Kreise, die in Abb.3 durch die zwei strichpunktierten Linien M1 und
M2 veranschaulicht sind.
-
Der Kreis Ml umfaßt einen radialen Teil der Scheibe 24, das Segment
25, den Spalt zwischen diesem und dem Kern 29, den oberen Teil dieses Kernes, den
Träger 21 und den breiten Spalt zwischen dem Feld dieses Stabes und der Scheibe
24.
-
Der Kreis M2 ist in ähnlicher Weise ausgebildet und durch das andere
Segment 26 geschlossen. Jeder dieser Kreise verläuft also durch den Träger 21, der,
um seine Sättigung auszuschließen, von ausreichender Dicke sein muß.
-
Der durch die Scheibe 24 und die Segmente 25 und 26 gebildete bewegliche
Anker kann sich zwischen zwei Endstellungen verschwenken. In der ersten dieser Endstellungen
liegt das Segment 25 rechts vom Ende 27 des Kernes, während in der zweiten Endstellung
das andere Segment 26 dem anderen Ende des Kernes gegenüberliegt. Eine die Scheibe
24 mit dem Träger 2 i verbindende Feder 31
ist bestrebt, den Anker unter Drehung
im Sinne des Pfeiles f 1 (Abb. 2) in die zweite Stellung zu verbringen.
-
In dem ersten magnetischen Kreis Ml ist auf dem Kern 29 eine Wicklung
32 kleinen Drahtquerschnittes und auf der anderen Hälfte des Kernes in dem zweiten
magnetischen Kreis M2 eine Wicklung 33 von vergleichsweise großem Drahtquerschnitt
angeordnet.
-
Der Geschwindigkeitsregler besteht aus einem Unterbrecher I mit zwei
Kontaktorganen 34 und 35 , die von zwei elastischen Lamellen 36 und 37 getragen
werden. Diese Lamellen sind gegeneinander elektrisch isoliert und ihrerseits am
Träger 21 befestigt.
-
Die Arbeitsweise der beschriebenen Anordnung ist so, daß einerseits
die beiden Lamellen in freiem Zustand die Kontaktorgane 34 und 35 voneinander entfernen,
andererseits in der dargestellten mittleren Stellung der Scheibe die Kontaktorgane
sich unter der Wirkung eines Anschlages aus isolierendem Werkstoff 38, der mittels
eines Nietes 39 an der Scheibe befestigt ist, in Kontakt miteinander befinden.
-
Die Gesamtänordnung des Reglers wird durch einen Kondensator 4o vervollständigt,
der in einer Bohrung 41 der Stange 21 untergebracht ist.
-
Der vorstehend beschriebene Regler wird mit dem Motor B kombiniert,
wie dies aus Abb. i ersichtlich ist, in der mit 42 eine Stromzuleitung, mit 43a
und 43b die Induktionswicklungen des Motors und mit 44 der Anker des Motors bezeichnet
sind.
-
Die Wicklung von großem Drahtquerschnitt ist in Reihe mit dem Unterbrecher
I, den Induktionswicklungen 43a, 43b und dem Anker 44 geschaltet.
-
Die Wicklung von kleinem Drahtquerschnitt 32 ist parallel mit dem
Anker und in Reihe mit ihr ein Widerstand 45 mit Gleitkontakt 46 und totem Kontakt
47 geschaltet.
-
Im Nebenschluß zu dem Unterbrecher I liegt ein Kondensator 40, um
den Abreißfunken zu vermindern.
-
Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist die folgende:
Wenn der Gleitkontakt 46 des Widerstandes 45 auf den toten Kontaktpunkt 47 verschoben
wird, so ist die Spule 32 des Reglers ausgeschaltet, und der Motor arbeitet ohne
jede Regelung wie ein normaler Motor, denn der durch die Wicklung 33 fließende Strom
zieht das Segment 26 an und bewirkt in Kombination mit der Wirkung der Feder 31
die Drehung der Scheibe 24 im Sinne des Pfeiles f 1 und damit das Schließen des
Unterbrechers I.
-
Wenn im Gegensatz hierzu der Regler A benutzt werden soll, so wird
mit Hilfe des Widerstandes 45 der Strom, der die Wicklung 35 durchfließt, so geregelt,
daß unter der Einwirkung der zwei einander entgegenwirkenden Drehmomente, die auf
die Scheibe 24 durch die beiden Spulen 32 und 33 ausgeübt werden, und des Rückführmomentes
der Feder. 31 der Polwechsler (Summer) mit einer solchen Frequenz arbeitet, daß
der Motor B unter Berücksichtigung
des entgegenwirkenden, durch
die anzutreibende Vorrichtung C ausgeübten Momentes mit der gewünschten Geschwindigkeit
umläuft.
-
Wenn der magnetische Fluß Ml so stark ist, daß das als Folge der Anziehungswirkung
des Kernes auf das Segment 25 ausgeübte Moment die Summe der Momente übersteigt,
deren eines durch die Anziehungswirkung des anderen Endes des Kernes auf das Segment
26 als Folge der Wicklung 35 gegeben ist, deren anderes die Kraft der Feder 31 darstellt,
so verdreht sich die Scheibe 24 in zu der des Pfeiles f1 umgekehrter Richtung. Sobald
der Anschlag 38 nicht mehr der Lamelle 37 anliegt, trennen sich die beiden Kontaktteile
des Unterbrechers I, und damit ist der Stromkreis des Motors B unterbrochen.
-
Gleichzeitig hört der Einfluß der differenziellen Wirkungen der beiden
Wicklungen auf, so daß die Scheibe sich unter der Wirkung der Feder 31 im
Sinne des Pfeiles f1 dreht und den Unterbrecher I von neuem schließt usf. Es ist
ersichtlich, daß die Frequenz der Unterbrechungen eine Funktion des Unterschiedes
zwischen den auf die Scheibe 2,4 durch die beiden magnetischen Kreise Ml und M2
sowie der Feder 3 1 ausgeübten Drehmomenten ist. Je kleiner dieser Unterschied
ist - wobei er aber immer größer als das im rückführenden Sinne wirkende Moment
der Feder ist -, um so größer ist die Frequenz der Unterbrechungen.
-
Wenn der Motor B langsamer läuft, weil seine Belastung ansteigt, so
verstärkt sich auch der durch die Wicklung 33 fließende Strom. Demzufolge nimmt
die differentielle Einwirkung der beiden Elektromagneten auf die Scheibe ab, und
die Frequenz der Unterbrechungen steigt an. Die dem Motor B zugeführte Leistung
vergrößert sich demzufolge, das Drehmoment des Motors steigt an, und er nimmt die
Geschwindigkeit, auf die er eingeregelt ist, unmittelbar wieder auf.
-
Wenn die Geschwindigkeit des Motors an sich und damit die Arbeitsfrequenz
des Polwechslers geändert werden soll, so genügt es, den Widerstand .45 zu verstellen.
Statt dessen könnte auch eine Änderung der Spalte oder der Energie der Feder 31
erfolgen.
-
Wie ersichtlich, geht bei den beiden dargestellten Ausführungen die
Nebenschlußwicklung von den Ankerklemmen des Motors aus, denn demzufolge ändert
sich die Spannung in dieser Wicklung, in dem der Wirkung, die ausgeübt werden soll,
entsprechenden Sinne. Bei einem Universalmotor nimmt mit ansteigender Belastung
die Spannung an den Ankerklemmen ab, während sie an den Statorklemmen ansteigt.
Eine solche Schaltung ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, sondern die N ebenschlußwicklung
kann auch von den Motorklemmen selbst abgezweigt werden.
-
Die erfindungsgemäße Anordnung besitzt den bekannten Anordnungen gegenüber
folgende Vorteile: i. Ein statisches Gleichgewicht des schwingenden Elementes, weil
dieses aus der Scheibe 2q. und den beiden diametral gegenüberliegenden Segmenten
25, 26 bestehende Element sich in bezug auf die Achse 23 im indifferenten Gleichgewicht
befindet.
-
2. Eine beträchtliche Gewichtsersparnis bei einer der Wicklungen,
da diese Wicklungen nicht übereinanderliegen und es demzufolge möglich ist, die
Länge der Windungen der Wicklung zu verringern, die, praktisch gesehen, der anderen
überlagert ist, wenn die beiden Wicklungen, wie nach dem ersten Ausführungsbeispiel,
in dem gleichen magnetischen Kreis liegen.
-
3. Eine völlige Selbständigkeit der beiden Wicklungen 32, 33 in dem
Sinne, daß die Intensität des in jeder Wicklung fließenden Stromes nicht durch eine
Änderung der zugeordneten Felder unter dem Einfluß einer Änderung des anderen Stromes
beeinflußt wird, wie dies der Fall wäre, wenn die beiden Wicklungen 'in ein und
demselben magnetischen Kreis liegen, denn in diesem Fall wirkt sich eine Verstärkung
des Stromes in der Wicklung mit großem Drahtquerschnitt in einer Verringerung des
differentiellen Feldes und hierdurch gleichzeitig in einer Vergrößerung des in der
Wicklung mit kleinem Drahtquerschnitt fließenden Stromes, die sich demzufolge erwärmen
kann, aus.
-
Eine gute Ausbildung der magnetischen Kreise, weil der Spalt zwischen
der Scheibe 24 und der tragenden Stange 21 sich über deren ganze Seitenfläche erstreckt.
Aus diesem Grunde wird, wie ersichtlich, der gesamte magnetische Widerstand der
beiden Kreise verringert, und entsprechend können auch die notwendigen Amperewindungen
verkleinert werden.
-
5. Verbesserung des Kontaktes zwischen den Kontaktorganen des Unterbrechers
bei voller Belastung des Motors, da dann die unter diesen Voraussetzungen überwiegende
Wirkung der Wicklung 33 im gleichen Sinne wie die Feder 31 wirkend, den Unterbrecher
I schließt und geschlossen hält.
-
6. Wegfall jeder Gefahr einer Umkehr des Feldes im Falle einer Überlastung
des Motors. Die in diesem Falle vorherrschende Wirkung der Wicklung 33 kommt dann
weiter, und zwar immer in gleichem Sinne, nämlich dem des Schließens des Unterbrechers
I, zur Auswirkung.
-
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die vorstehend im einzelnen
beschriebenen und in den Abbildungen dargestellten Ausführungsformen beschränkt,
die nur als Beispiele anzusehen sind.