DE3020490C2 - Anordnung zur Stabilisierung einer Antriebsvorrichtung für einen Plattenteller - Google Patents

Description

55

60

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Viele Systeme zum Aufzeichnen und Abspielen von Informationen benötigen einen Platten- oder Drehteller, der für einwandfreien Betrieb mit einer sehr genau einzuhaltenden Drehzahl umlaufen muß. Ein typisches Beispiel hierfür sind Bildplattensysteme mit spiralförmig an der Plattenoberfläche aufgezeichneter Videoinformation, die mit Hilfe einer Signalverarbeitungsschaltung in elektrische Signale für einen üblichen Fernsehempfänger umgewandelt wird (vergleiche US-PS 3842194). In einem solchen Bildplattensystem muß nicht nur die mittlere Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen der Aufzeichnung in der Platte und der Abspielnadel auf einen bestimmten Wert (z. B. 7,5 U/s) gehalten werden, sondern es müssen auch dieser mittleren Geschwindigkeit überlagerte Geschwindig-, keitsschwankungen innerhalb bestimmter Toleranzgrenzen (z.B. ±0,01%) gehalten werden, damit eine gute Wiedergabe des aufgezeichneten Signals möglich ist Die Drehzahl und die genannten Toleranzgrenzen müssen auch deswegen eingehalten werden, damit die Horizontal- und Vertikalsynchronisierinformationen stabil sind und innerhalb des Synchronisiermitnahmebereichs der Ablenkkreise des Fernsehempfängers liegen. Ist darüber hinaus die aufgezeichnete Information ein Farbvideosignal mit Farbinformation, die als modelliertes Trägersignai aufgezeichnet ist, dann muß das abgespielte Signal stabil und innerhalb des Synchronisiermitnahmebereichs der Farbschaltkreise des Abspielsystems liegen, damit Phasenstörungen so klein wie möglich gehalten werden.

In der US-PS 39 12 283 ist eine Drehzahlsteuereinrichtung für einen Drehteller beschrieben, die eine sehr genaue Konstanthaltung der gewünschten Drehzahl des Drehtellcrs auch bei Belastungsschwankungen, Abnutzung von Teilen, Netzspannungsschwankungen usw. ermöglicht Bei dieser Einrichtung befinden sich am motorgetriebenen Drehteller mit diesem umlaufende Permanentmagnete von gerader Anzahl (z. B. 16), die in symmetrischer Verteilung am Umfang eines Ringes konzentrisch zum Mittelpunkt des Drehtellers mit abwechselnder Polarität angebracht sind. Ein Kern eines magnetisierbaren Materials mit einem Paar von Polstücken mit Flächen, die voneinander einen Abstand haben und einen Luftspalt zwischen sich bilden, über den ein magnetischer Fluß hinweggeht, wenn eine auf dem Kern befindliche Wicklung mit Wechselstrom (z. B. 60 Hz) erregt wird, ist derart befestigt, daß die Permanentmagnete nacheinander durch den Luftspalt hindurchgehen, wenn der Drehteller umläuft Der umlaufende Magnetring und der erregte Kern stellen eine Synchronisiereinrichtung dar, die jegliche Abweichung der Drehteller-Drehzahl von einer festgelegten Umlauffrequenz (z. B. 7,5 U/s) unterbindet, welche sich aufgrund der Frequenz des Erregerstromes der Wicklung (60 Hz) geteilt durch die halbe Anzahl der Ringmagnete (8 Magnete) ergibt. Die Kopplung zwischen dem Antriebsmotor (z. B. ein Synchronmotor) und dem Drehteller sollte vorzugsweise derart sein, daß, wenn nötig, ein asynchroner Betrieb zwischen den einzelnen Drehzahlwerten möglich ist. Dies läßt sich z. B. mit Hilfe eines nicht schlüpfenden Riemenantriebs erzielen, über den von der Motorwelle die Drehzahl auf den Drehteller übertragen wird, wobei ein dehnbares Material für den Riemen gewählt wird, das eine Deformation zuläßt, damit eine Anpassung an die asynchronen Drehzahlverhältnisse möglich wird. Ein derartiger dehnbarer Riemenantrieb kann beispielsweise entsprechend den Ausführungen in der US-PS 38 73 365 gestaltet sein.

Mit dem vorstehend beschriebenen System läßt sich eine sehr exakte Beziehung zwischen der Drehtellerumlauffrequenz und der Speisungsfrequenz der Wicklungserregung einhalten. Soll jedoch diese Einrichtung dazu dienen, den Absolutwert der Umlauffrequenz des

Drehtellers mit hoher Genauigkeit auf einem bestimmten Wert zu halten, dann ist es von Bedeutung, daß die Stromquelle für die Erregung der Wicklung in hohem MaBe frequenzstabil ist.

Für Bildplatten-Wiedergabeeinrichtungen (z.B. ge- s maß US-PS 3842194) wird gefordeit, daß die Umlauffrequenz des Drehtellers .unerhalb einer Schwankungsbreite von ±0,01% bei einem bestimmten, vorgegebenen Umlauffrequenzwert (z. B. 7,5 U/s) gehalten wird. In einigen Stromversorgungsbereichen reicht die Frequenzstabilität des Netzstromes aus, so daß dieser zur Speisung der Synchronisierwicklung herangezogen werden kann und dabei sichergestellt ist, daß mit Hilfe der Synchronisiervorrichtung am Drehteller dessen Umlauffrequenz innerhalb der Schwankungs- grenzen von ±0,01% gehalten wird. Häufig ist die Frequenzstabilität des Netzes jedoch schlechter, beispielsweise nur ±0,25%, so daß bei Verwendung des Netzstroms als Erregung für die Wicklung der Synchronisiereinrichtung die benötigte Drehfrequenz-Stabilität für die Wiedergabe von Videoplatten nicht erzielt wird. In der US-PS 4100 465 wird eine Einrichtung beschrieben, die es ermögücht, mit Hilfe der oben erläuterten Synchronisiereinrichtung den hohen Anforderungen an die Stabilität der Umlauffrequenz des Drehtellers in Bereichen relativ großer Netzfrequenzschwankungen zu genügen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung anzugeben, mit der die Antriebsvorrichtung für den Plattenteller mit weniger Aufwand und Energieverbrauch stabilisiert werden kann als bisher.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Anordnung gelöst

Anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nun im einzelnen erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Teil eines Bildplattenspielers mit der hier beschriebenen Anordnung;

F i g. 2 eine Seitenansicht der Anordnung nach F i g. 1;

F i g. 3 eine Detailseitenansicht einer abgewandelten Ausführungsform; und

Fig.4 den magnetisierten Ring mit einer geraden Anzahl von Permanentmagnetpolen in symmetrischer Verteilung am Umfang.

Der Bildplattenspieler 10 in den F i g. 1 und 2 entspricht dem nach der US-PS 38 42 194. Der Drehteller 12 sitzt drehbar auf einer Achse 14, die fest auf einer Tragplatte 16 des Plattenspielergehäuses angebracht ist Eine Abspielnadel 18 tastet die aufgezeichnete Information einer Platte 20 ab, die auf den Drehteller aufgelegt ist, wie dies F i g. 2 erkennen läßt. Nach entsprechender Verarbeitung wird das von der Abspielnadel 18 aufgenommene Signal an einen gewöhnlichen Fernsehempfänger abgegeben.

Die Antriebseinrichtung 22 für den Drehteller besteht aus einem Motor 24 und einer Drehzahlsteuereinrichtung 26. Der Motor hat einen Stator mit Eisenkern 28, der fest mit der Tragplatte 16 verbunden ist, und einen Rotor 30, der mit einem Luftspalt 32 in dew Eisenkern des Stators eingesetzt ist Eine Feldwicklung 34 mit Anschlüssen 36 umgibt den Eisenkern. Wenn an die Klemmen Spannung angelegt wird, z. B. durch Anschluß an das Wechselstromnetz, wird im Statorkern ein Magnetwechselfluß mit Netzfrequenz erzeugt. Der so erregte Motor treibt den Drehteller über einen elastischen Riemen 38, welcher um eine Riemenscheibe 40 auf der Welle 42 des Motors und einen an den Drehteller nach unten koaxial angeformten ringförmigen Flansch 44 herumgeführt ist. Die Drehzahl des Motors und die Abmessungen der Riemenscheibe 40 und des Flansches 44 sind so gewählt, daß der Drehteller nominell mit der gewünschten Drehzahl (z. B. 7,5 U/s) umläuft Der Antriebsriemen besteht beispielsweise aus Neoprengummi, Polyurethan oder dgL mit elastischen Eigenschaften.

Die Drehzahlsteuereinrichtung 26 weist einen magnetischen Ring 50 auf, der an der Innenseite des abwärts gerichteten Flansches 44 befestigt ist, und ein Paar von Elementen 52 und 54, die fest mit dem Eisenkern 28 in Verbindung stehen und Polstücke 56 und 58 aufweisen, die nahe an die Außenseite des abwärts gerichteten Flansches 44 herangeführt sind, wie dies die F i g. 1 und 2 erkennen lassen. Der Ring 50 hat eine gerade Anzahl von permanentmagnetisierten Polen abwechselnder Polarität (z. B. 16 Pole), die symmetrisch am Umfang des Ringes verteilt sind, wie dies aus der Darstellung der Fig.4 hervorgeht Der magnetisierte Ring besteht vorzugsweise aus einem plastisch formbaren Permanentmagnetmaterial BX-1013 der Type 1.4H. Der Drehteller und der von ihm abwärts weisende Flansch 44 sind aus einem nicht magnetischen Material hergestellt Die Elemente 52 und 54 leiten einen Teil des magnetischen Wechselflusses ab, der im Eisenkern hervorgerufen wird, und führen ihn in den Bereich der zu einem Ring angeordneten Magnete. Die Beziehung zwischen der Erregerfrequenz und der Anzahl der permanentmagnetisierten Polpaare des magnetisierten Ringes ist derart daß beispielsweise bei einem Verhältnis von 60 Hz zu 8 Polpaaren Abweichungen der Drehzahl des Drehtellers von der angestrebten Drehzahl entgegengewirkt wird.

In der F i g. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt Bei diesem befinden sich wieder die zu einem Ring 50' zusammengefügten Magnete auf der Innenseite des abwärts gerichteten Flansches 44, jedoch greifen auch die Polstücke 56' auf die Innenseite. In diesem Fall kann der abwärts gerichtete Flansch sowohl aus nicht magnetisierbarem als auch aus magnetisierbarer!! Material bestehen.

Das Wirkungsprinzip des Antriebssystems für den Drehteller ist folgendes. In einem magnetischen Schließungskreis, in dem sich ein feststehendes und ein bewegliches, magnetischen Fluß führendes Element befinden, trachtet das bewegliche Element danach, eine solche Stellung einzunehmen, daß der magnetische Widerstand (Reluktanz) im magnetischen Schließungskreis ein Minimum annimmt, so daß auf das bewegliche Element eine synchronisierende Kraft einwirkt, die darauf abzielt diese Stellung der minimalen Reluktanz hervorzurufen. Bei der Anordnung nach der Erfindung ist das Minimum der variablen Reluktanz zwischen den Polstücken 56 und 58 dann erreicht, wenn der mit dem Drehteller verbundene Ring 50 mit einer vorbestimmten Drehzahl umläuft. Diese vorbestimmte Drehzahl (z. B. 7,5 U/s) ergibt sich aus der Frequenz der speisenden Energie (z. B. 60 Hz) dividiert durch die Anzahl der Polpaare (z. B. 8). Es sei noch angeführt, daß die Reluktanz des magnetischen Schließungskreises ihren Minimalwert hat, wenn der variable Teil der Reluktanz ein Minimum ist, d. h. der Teil der Reluktanz, der durch den Weg des magnetischen Flusses über die Polst'icke 56 und 58 gebildet wird. Wenn sich der Drehteller 12 mit einer höheren Drehzahl als der vorgesehenen dreht dann verzögert die synchronisierende Kraft den Drehteller, während er bei niedriger Drehzahl beschleunigt wird. Der Drehteller wird also

mit der vorgesehenen Drehzahl in Tritt gezogen. Versuche haben gezeigt, daß die Drehzahlgenauigkeit bei der beschriebenen Anordnung besser als ±0,01% ist. Dennoch ist die Anordnung einfach, billig und robust und besonders für die Massenproduktion geeignet

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Stabilisierung einer Antriebsvorrichtung für einen Plattenteller insbesondere eines Bildplattenspielers mit einem Gehäuse, einem s drehbar in dem Gehäuse montierten Drehteller und einem Motor für den Drehteller mit einem Stator und einem Rotor, von denen der Stator aus einem Kern mit Luftspalt zur Aufnahme des Rotors und einer Feldwicklung besteht, die im Kern einen magnetischen Wechselfluß von vorgegebener Frequenz erzeugt, während der Rotor mit dem Drehteller über eine elastische Antriebseinrichtung verbunden ist, und mit einer Drehzahlsteuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlsteuereinrichtung (26) eine '/on der elastischen Antriebseinrichtung (38) unabhängige magnetische Kopplung zwischen dem Motor (24) und dem Drehteller (12) derart bildet, daß mit dem Kern (28) verbundene Element (52, 54) einen Teil des magnetischen Flusses zu einem Paar von Polstücken (56,58) ableiten und ein am Drehteller (12) nahe den Polstücken (56,58) befestigter Ring (50) eine Anzahl permanentmagnetisierter Pole von abwechselnder Polarität über den Ringumfang aufweist, und daß das Verhältnis zwischen der vorgegebenen Frequenz und der Anzahl der permanentmagnetisierten Pole derart ist, daß die Drehzahlsteuereinrichtung (26) Drehzahlabweichungen des Drehtellers (12) von einer gewünschten Drehzahl entgegenwirkt

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Antriebseinrichtung eine auf dem Rotor (30) sitzende Riemenscheibe (40) und einen am Drehteller (12) befestigten Flansch (44) sowie einen um Riemenscheibe (40) und Flansch (44) herumgeführten Riemen (38) aufweist und der magnetisierte Ring (50) an der Innenfläche des Flansches (44) befestigt ist

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den TeilfluQ ableitenden Elemente (52,54) zwei an dem Motor (24) befestigte Teile haben, die das Paar von Polstücken (56, 58) bilden.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar von Polstücken (56, 58) auf der dem magnetisierten Ring (50) gegenüberliegenden Seite des Drehtellerflansches (44) angeordnet sind.

5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar von Polstükken (56', 58') auf derselben Seite des Drehtellerflansches (44) liegt, auf der der magnetisierte Ring (50) am Drehtellerflansch (44) befestigt ist.