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Drehzahlgebergenerator Die Erfindung betrifft einen Drehzahlgebergenerator
für einen Gleichstrom-Kleinstmotor, beispielsweise für den Antriebsmotor eines Tonbandgerätes,
der eine Wechselspannung mit der der Drehzahl des Motors proportionalen Frequenz
und Spannung erzeugt, mit einem auf der Welle des Motors befestigten Zahnrad aus
ferromagnetischem Material, einem das Zahnrad konzentrisch umgebenden, ortsfesten
ringförmigen Permanentmagneten und einer zwischen dem Zahnrad und dem Permanentmagneten
angeordneten, die Wechselspannung abgebenden ortsfesten, ringförmigen Spule.
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Das auf der Welle des Motors befestigte Zahnrad aus ferromagnetischem
Material bildet zusammen mit dem ortsfesten Permanentmagneten und der die Wechselspannung
abgebenden Spule einen magnet tischen Kreis, dessen magnetischer Widerstand sich
im Takt der umlaufenden Zähne des Zahnrades ändert, wodurch an den Enden der Spule
eine entsprechende Wechselspannung entsteht.
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Eine der Drehzahl des Motors proportionale Meßg größe, beispielsweise
die Frequenz oder die Amplitude der so erzeugten Wechselspannung, wird bekanntlich
zur Stabilisierung der Drehzahl des Motors benötigt.
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Mittels einer geeigneten Einrichtung kann an Hand dieser-Meßgröße
beispielsweise der Betriebsstrom des Motors, etwa durch Veränderung eines Widerstandes,
selbsttätig derart geregelt werden, daß sich die Drehzahl des Motors auf einen genügend
konstanten Wert einstellt.
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Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Drehzahlgebergenerator der
eben geschilderten Art so zu gestalten, daß er bei einfachster und billigster Konstruktion
sowie bei kleinstmöglicher Gestaltung einen hohen Wirkungsgrad liefert und damit
eine große Wechselspannung abgibt.
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Es sind bereits Drehzahlgebergeneratoren bekannt, bei denen ein magnetisches
Zahnrad fest auf der Motorwelle sitzt und mit seinen in abwechselnder Richtung magnetisierten
Polen an einer ortsfesten Induktionsspule vorbeiläuft. An dieser Spule entsteht
dann eine Wechselspannung, deren Frequenz und Amplitude der Drehzahl des Motors
proportional ist.
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Man kann auch in umgekehrter Weise einen Drehzahlgebergenerator mit
feststehendem Magneten bauen. In diesem Fall muß auf der Welle des Motors ein Zahnrad
befestigt sein, das zusammen mit diesem ortsfesten Permanentmagneten einen sich
in seiner Stärke im Takt der umlaufenden Zähne des Zahnrades ändernden magnetischen
Kreis bildet. Für diese Anordnung sind ebenfalls schon zahlreicheAuskhrungsformen
vorgeschlagen worden.
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So ist beispielsweise ein Drehzahlgebergenerator bekannt, bei dem
das auf der Welle des Motors feste Zahnrad von einem ringförmigen Permanentmagneten
konzentrisch umschlossen ist, dessen axiale Länge groß gegenüber der axialen Länge
des Zahnrades ist und der an seinen beiden Stirnseiten durch je eine Weicheisenplatte
abgedeckt ist. Auf- der Innenseite dieser beiden Weicheisenplatten sitzt je eine
Abnahmespule mit achsparallelem Kern. Diese beiden Abnahmespulen sind in bezug auf
die Motorwelle diametral gegenüberliegend angeordnet, so daß der magnetische Kreis
über die beiden Kerne der Abnahmespulen und über das Zahnrad geschlossen wird, wenn
je ein Zahn des Zahnrades an den beiden Kernen der Abnahmespulen vorbeiläuft.
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Dieser bekannte Drehzahlgebergenerator hat - einen sehr komplizierten
und teuren Aufbau, der sich bei einer Kleinstausführung, wie sie die Erfindung anstrebt,
nicht verwirklichen läßt. Außerdem ist der Wirkungsgrad dieses bekannten Drehzahlgebergenerators
sehr schlecht, da der magnetische Kreis auch dann einen relativ großen magnetischen
Widerstand hat, wenn je ein Zahn an den Kernen der beiden Magnetspulen vorbeiläuft,
weil der magnetische Kreis nur über je einen einzigen Zahn des Zahnrades geschlossen
wird.
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Ferner ist es bekannt, einen Drehzahlgebergenerator so auszubilden,
daß das auf der Motorwelle feste Zahnrad an den Zähnen eines koaxial gelagerten,
magnetisierten Zahnrades vorbeiläuft. Zahnräder aus modernen hochwertigen Magnetwerkstoffen,
insbesondere aus Ferriten, lassen sich nur mit sehr großen Schwierigkeiten herstellen,
vor allem wenn eine große Genauigkeit der Zahn abmessungen gefordert wird. Durch
die Erfindung soll die Verwendung solcher schwer herzustellenden Magnetzahnräder
überflüssig werden.
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Schließlich ist in einem älteren Patent ein Drehzahlgebergenerator
mit feststehender, zur Drehachse koaxialer Aufnahmespule, feststehenden achsparallelen
Dauermagneten und drehbaren Kraftlinienleitstücken unter Schutz gestellt.
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Gegenstand der Erfindung ist nun ein Drehzahlgebergenerator einfachster
baulicher Gestaltung, der sich sehr schnell und billig montieren läßt und außerdem
einen sehr hohen Wirkungsgrad zeigt.
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Die Erfindung geht aus von einem Drehzahlgebergenerator für einen
Gleichstrom-Kleinstmotor, beispielsweise für den Antriebsmotor eines Tonbandgerätes,
der eine Wechselspannung mit der der Drehzahl des Motors proportionalen Frequenz
und Spannung erzeugt, mit einem auf der Welle des Motors befestigten Zahnrad aus
ferromagnetischem Material, einem das Zahnrad konzentrisch umgebenden, ortsfesten
ringförmigen Permanentmagneten und einer zwischen dem Zahnrad und dem Permanentmagneten
angeordneten, die Wechselspannung abgebenden ortsfesten, ringförmigen Spule.
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Die Erfindung besteht darin, daß die axiale Länge des Zahnrades mindestens
gleich der axialen Länge des ringförmigen Permanentmagneten ist und an den Stirnseiten
des Permanentmagneten ringscheibenförmige Polschuhe angebracht sind, deren nach
innen gewandter und mit einer der Zahl der Zähne des Zahnrades gleichen Anzahl von
Zähnen versehener Rand dem Zahnrad mit geringem Abstand gegenübersteht, während
die Spule den von dem Zahnrad, den Polschuhen und dem Permanentmagneten umschlossenen
ringförmigen Raum ausfüllt.
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Die Erfindung ermöglicht es, einen vollständig glatten, ringförmigen
Permanentmagneten sowie durch einen Stanzvorgang herzustellende ringscheibenförmige,
nach innen gezahnte Polschuhe zu benutzen. Beide Teile lassen sich äußerst preiswert
anfertigen. Auch das auf der Motorwelle feste Zahnrad ist durch einen arbeitssparenden
Gußvorgang herzustellen. Lediglich die Zahnkronen des Zahnrades und der Polschuhe
sind durch einen kurzen Schleifvorgang zu glätten.
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Durch den Erfindungsvorschlag werden die Montage des Drehzahlgebergenerators
und seine bauliche Vereinigung mit dem Gleichstrom-Kleinstmotor besonders einfach.
Zu diesem Zweck ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung an einer Stirnseite
des Motors bzw. des Motorgehäuses ein hohlzylindrischer Ansatz aus Isoliermaterial
angebracht, in den eine das Zahnrad tragende Verlängerung der Motorwelle hineinragt
und dessen Innendurchmesser etwa gleich dem Außendurchmesser des ringförmigen Permanentmagneten
sowie der ringscheibenförmigen Polschuhe entspricht, derart, daß der Permanentmagnet,
die von ihm umschlossene Spule und die Polschuhe je für sich schichtweise in den
Ansatz lose eingelegt sowie durch einen den Ansatz verschließenden Deckel festgehalten
sind.
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Die genannten Teile des Drehzahlgebergenerators, nämlich die erste
der als Polschuh dienenden beiden Zahnscheiben, den Ringmagneten, die Spule und
die zweite Zahnscheibe, nacheinander in den zylindrischen Ansatz einzulegen, kann
von ungelernten Arbeitskräften vorgenommen werden, da keinerlei Justierarbeiten
oder Vorrichtungen dazu benötigt werden. Die Montage wird also billig.
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Die Erfindung sowie deren Wirkungsweise wird nachfolgend an Hand
der Zeichnungen erläutert, in
denen ein Ausführungsbeispiel des erfindung gemäßen
Drehzahlgebergenerators dargestellt ist.
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F i g. 1 zeigt in etwa natürlichem Maßstab eine perspektivische Ansicht
auf den Motor des Drehzahlgebergenerators, in dessen zylindrischem Ansatz nur ein
Zahnrad bereits eingesetzt ist, während die anderen Teile einzeln vor der Öffnung
des Ansatzes gezeichnet sind; F i g. 2 bringt den in den Motor eingebauten Drehzahlgebergenerator
in einer perspektivischen Ansicht; F i g. 3 entspricht F i g. 2, den Motor in der
Ansicht, den Drehzahlgebergenerator im Schnitt dargestellt.
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Ein in einem zylindrischen Gehäuse 14 eingeschlossener Motor 1 trägt
an seiner rechten Stirnseite einen hohlzylindrischen Ansatz 2 aus Isoliermaterial,
in den nacheinander ein flacher Isolierring 5, ein erster ringscheibenförmiger Polschuh
6, ein Ringmagnet 7, eine Spule 8, ein zweiter Polschuh 10 und ein Deckel 11 einsetzbar
sind. Außerdem ist auf eine Verlängerung 3 der Motorwelle ein Zahnrad 4 nennenswerter
Länge aufgeschoben.
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Der Ringmagnet 7, die beiden ringscheibenförmigen Polschuhe 6, 10
und das Zahnrad 4 nennenswerter Länge bilden also einen Topfmagneten, wobei sich
zwei veränderliche Luftspalte, nämlich zwischen jedem der beiden Polschuhe und dem
Zahnrad, ergeben.
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Sowohl das Zahnrad 4 als auch die beiden Zahnscheiben 6, 10 besitzen
je zehn Zähne. Das Zahnrad hat, wie aus Fig. 3 zu ersehen, eine solche Länge, daß
im eingebauten Zustand des Drehzahlgebergene rators die nach innen gewandten Zähne
beider Zahnscheiben 6, 10 bei zwischen letzterem liegendem Ringmagneten 7 in ihrer
vollen Höhe dem Zahnrad gegenüberstehen.
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Damit die Zahnscheiben 6, 10 eine genau defk nierte Lage innerhalb
des zylindrischen Ansatzes 2 haben, besitzt letzterer an seiner Innenwandung eine
axial verlaufende Nut 16, in die je ein Höcker 17 bzw.
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18 an dem Außenrand der Zahnscheibe 6 bzw. 10 hineinpassen.
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Der flache Isolierring 5 dient zur Isolierung von an der rechten
Stirnseite des Motors 1 montierten Kontaktträgern gegenüber der Zahnscheibe 6 aus
ferromagnetischemMaterial. DieSpule8 paßt mit dem Außenumfang ihres Spulenkörpers
19 in die Höhlung des Ringmagneten hinein; ihre Wicklungsenden werden in Drahtführungen
9 eingelegt, die mit dem Spulenkörper aus einem Stück hergestellt sind und genau
jeweils den Raum einer Lücke zwischen zwei Zähnen der Zahnscheibe 10 ausfüllen.
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An der rechten Stirnseite des Motors 1 sind langgestreckte Lötösen
13 verankert. Zwei von diesen div nen der Stromzuführung zum Motor, und an zwei
sind dieWicklungsenden derSpule8 angelötet. AlleLötösen gehen durch Schlitze 12
in dem Deckel 11 hindurch, werden dann leicht zur Achse des Motors 1 hin umgebogen
und sichern somit die Lage des Deckels sowie der anderen Teile 6, 7, 8, 10 in dem
zylindrischen Ansatz 2. Für denselben Zweck sind vier Zungen 15 in Vertiefungen
der Deckelfläche hinein, gebogen.
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Die in der Spule 8 induzierte Wechselspannung ist in der Höhe ihrer
Spannung und in ihrer Frequenz proportional der Drehzahl des Motors. Um die Drehzahl
des Motors zu stabilisieren, kann eine dieser
Meßgrößen in Verbindung
mit bekannten Einrichtungen benutzt werden.