DE426789C - Elektrische Differentialfernsteuerung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
17. MÄRZ 1926

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- M 426789 KLASSE 21 c GRUPPE

(G 63862 V ΊΠ\ 2iC²J

in Paris.

Elektrische Differentialfernsteuerung. Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. März 1925 ab.

Eine bereits bekannt gewordene elektrische Fernsteuerung (französische Patentschrift 54°353) benutzt einen Sender, der aus einer elektrischen Maschine mit festem Magnetgestell und einem Kollektoranker besteht, welcher durch zwei feststehende Bürsten mit Gleichstrom gespeist wird. Am Kollektor ist ein drehbares Gestell für drei Bürsten gleichen gegenseitigen Abstandes angeordnet, die, wenn sie sich drehen, veränderliche Potentiale aufnehmen und einen Dreiphasenstrom in die Verbindungsleitungen mit dem Empfänger senden. Der Empfänger besteht aus einem Synchronmotor, dessen einer Teil (Stator oder Rotor) eine Dreiphasenwicklung besitzt, die durch die obengenannten Leitungen mit Strom versorgt wird, während der andere Teil eine geschlossene Wicklung besitzt, die'

an zwei gegenüberstehenden bestimmten Stellen Gleichstrom erhält. Jeder Stellung des Drehbürstengestelles des Senders entspricht nur eine Stellung des beweglichen Teiles des Empfängers, und mit diesem letzteren ist das zu steuernde Organ verbunden.

Bei dieser bekannten Einrichtung ist die Möglichkeit vorhanden, der Übertragung der Bewegung des Steuerorganes eine zweite ίο Übertragung überzuordnen dadurch, daß man den Induktor des Senders beweglich ausbildet. Die auf diese Weise geschaffene Differentialsteuerung ist in mechanischer Beziehung schwer ausführbar. Die Verteilung der Potentiale der Drehbürsten zum Induktor kann aber auch elektrisch erreicht werden, wenn man ein drehbares Induktorfeld verwendet. Der Induktor des Senders trägt dann eine dreiphasige Hilfswicklung, welche durch drei bewegliche Bürsten gespeist wird, die auf dem Kollektor des Ankers schleifen und mit einem Steuerorgan verbunden sind. Hierdurch erzeugt man ein Induktorfeld, welches mit derselben Geschwindigkeit sich dreht wie die Bürsten und die Umschaltung der letzteren vereinfacht.

Entsprechend -vorliegender Erfindung wird eine elektrische Fernsteuerung der zuerst genannten Art so ausgerüstet, daß sie als Differentialsteuerung verwendet werden kann, indem man als Induktor des Senders eine einzige drei- oder mehrphasige Wicklung verwendet, die durch drei oder mehr feststehende Bürsten, die auf dem Kollektor des Ankers schleifen, gespeist wird und den Ankerkollektor mit Gleichstrom durch zwei Bürsten versorgt, die auf einem beweglichen Gestell aufsitzen, das seinerseits mit dem zweiten Steuerorgan verbunden ist

Jede Änderung in der Stellung der beiden stromzuführenden Bürsten verändert die Richtung des Induktorfeldes und auch die Verteilung der Potentiale auf dem Kollektor, so daß die drei beweglichen Bürsten, von denen die Leitungen ausgehen, dem Empfänger nicht nur die Potentialschwankungen übermitteln, welche infolge ihrer eigenen Lageveränderung auftreten, sondern auch diejenigen, welche aus der Lageveränderung der beiden Gleichstrom zuführenden Bürsten sich ergeben. Man erhält auf diese Weise eine Differential fernsteuerung, weiche auf dem Empfänger die Bewegungen beider Steuerorgane algebraisch summiert. Bildet man den Induktionsstator des Empfängermotors aus einer geschlossenen Wicklung mit Kollektor und setzt auf diesen Kollektor bewegliche Stromzuführungsbürsten, die mit einem dritten Steuerorgan verbunden sind, so ist man in der Lage, auf den Empfänger ι noch eine dritte Bewegung zu übertragen.

Diese Einrichtung kann sogar dazu dienen, eine noch vollkommenere Steuerung herzustellen, welche die Bewegungen von vier Steüerorganen algebraisch summiert. In diesem Falle nimmt man als Empfänger einen Synchronmotor, der aus zwei Dreiphasenwicklungen besteht, wovon die eine fest, die andere beweglich ist und die entsprechend durch die Leitungsdrähte zweier Sender der oben beschriebenen Art gespeist werden. Jede Änderung in der Verteilung der Potentiale in der einen oder anderen Wicklung des Empfängers ruft eine Drehung des beweglichen Teiles hervor. Da die Änderung für die eine Wicklung der algebraischen Summe der Bewegungen der beiden Steuerorgane des ersten Senders entsprechen, für die andere Wicklung der algebraischen Summe der Bewegungen der beiden Steuerorgane des zweiten Senders, so werden im Empfänger die Bewegungen sämtlicher vier Steuerungen addiert.

Die obengenannten Vorrichtungen können selbstverständlich unter sich in zahlreichen Kombinationen verwandt werden. So kann man z. B. die Empfänger von zwei Fernsteuerungen dazu verwenden, die beiden Steuerungen des Senders einer dritten Steuerung zu betätigen, dessen Empfänger auf _go diese Weise die Bewegungen der beiden ersten Steuerungen addiert.

Als Beispiel ist nachstehend jede dieser beiden Steuerungen in einfacher bzw. doppelter Ausführung beschrieben und auf den beiliegenden Zeichnungen dargestellt.

Abb. ι zeigt schematisch eine einfache Differentialsteuerung. In dem mittleren oberen Teil dieser Abbildung zeigt A den Sender in Längsansicht und zu dessen beiden Seiten schematisch seine beiden Endverbindungen.

Abb. 2 zeigt eine Korrekturvorrichtung für die Steuerung der Abb. 1 und

Abb. 3 schematisch die Steuerung in Verbindung mit der Korrekturvorrichtung.

Abb. 4 stellt eine doppelte Differentialsteuerung dar und Abb. 5 dieselbe im Schema.

Abb. 6 ist das Schema einer mehrfachen Differentialsteuerung zur algebraischen Summierüng einer beliebigen Anzahl von einzelnen n₀ Elementen. Entsprechend Abb. 1 besteht die" Steuerung aus dem Sender A und dem Empfänger B.

Der Sender A besitzt einen festen Induktor ι aus einer Dreiphasenwicklung 2, welche an drei in gleichem Abstand unter sich befindlichen Stellen 3, 4 und 5 mit Strom versorgt wird. Der Anker; dessen Wicklung nicht dargestellt ist, trägt einen zweiteiligen Kollektor 7 und 8 mit je einem Teil an seinen beiden Enden. Dieser Kollektor erhält bei 7 Gleichstrom durch die Leitung L und durch

zwei Bürsten 9 und 10. Auf dem Kollektor 7 schleifen drei feste Bürsten 11, 12, 13, welche über die drei Zuleitungen 3, 4 und 5 die Induktorwicklung 2 speisen. Die beiden Bürsten 9 und 10 sitzen auf einem beweglichen Gestell mit zwei Ringen 17 und i8, auf welchen die beiden Bürsten 19 und 20 schleifen, an die die Drähte der Leitung L angeschlossen sind. Das bewegliche Gestell trägt außerdem einen Zahnkranz 21, der durch ein Kegelrad 22 der Kurbelwelle I '^χ in Umdrehung versetzt wird.

Auf dem Kollektor 8 (rechts von dem Sender) schleifen drei bewegliche, in gleichem Abstand zueinander stehende Bürsten 14, 15, 16, deren Umdrehung durch einen Zahnkranz 28 und ein Kegelrad 29 der Kurbelwelle V" veranlaßt wird. Die drei Bürsten 14, 15, 16 sind an drei Ringen 22, 23, 24 des Gestelles befestigt, auf welchen Bürsten 25, 26, 27 schleifen, von welchen die drei Leitungsdrähte 3°> 3¹» 3² der Fernsteuerung ausgehen.

Der Empfänger B besteht aus einem Rotor mit Dreiphasenwicklung 33, die beispielsweise im Dreieck angeordnet ist, dessen drei Scheitel mit je einem der drei Ringe 34, 35, 36 verbunden sind. Auf letzteren schleifen drei Bürsten 37, 38, 39, von denen die Leitungsdrähte 30, 31, 32 ausgehen. Der Stator des Empfängers B besteht aus einer Wicklung 40, welche auf einen zweipoligen Induktor aufgesetzt ist und mit Gleichstrom durch die Zweigleitungen 41, 42 der Hauptleitung L versorgt wird.

Die Arbeitsweise dieser Steuerung ist folgende: I

Die Stellung der festen Bürsten 11, 12, 13, welche den Induktor 2 des Senders mit Strom versorgen, auf dem Kollektor 7 in bezug auf

die drei Wicklungsabschnitte des Induktors ist so getroffen, daß für jede bestimmte Stellung der Bürsten 9 und 10 der Vektor des Feldstromes in Quadratur mit dem Vektor des Ankerstromes sich befindet. Da jede Drehung der Bürsten 9, 10 eine entsprechende Drehung des Erregerfeldes erzeugt, so befinden sich beide Vektoren in allen Stellungen in Quadratur.

Betrachtet man eine bestimmte Stellung der

So Bürsten 9, 10, so bewirkt jede Bewegung des Antriebes V'² der drei beweglichen dreiphasigen Bürsten 14, 15, 16 die Drehung des Feldes des Empfängerankers 33 um einen ent- ^] sprechenden Wert und, da bei diesem Emp- :

fänger B das Erregerfeld eine bestimmte ; Richtung hat, so veranlaßt es eine entspre- j chende Drehung des Ankers 33. Andererseits bewirkt jede Drehung der Gleichstrombürsten 9 und 10 durch das KurbelradV die Drehung des Erregerfeldes 2 um einen entsprechenden Wert und im Anker des Gebers \ und mittels der beweglichen Bürsten 14,15, 16 auch innerhalb des Empfängerankers 33 eine entsprechende Drehung der Felder und demnach des Ankers 33. Jede Drehung des Kurbelrades F¹ und des Kurbelrades V² hat also eine Drehung des Empfängerankers 33 im Gefolge, bei welcher die Bewegungen der beiden Kurbeiräder algebraisch addiert werden.

In Abb. 2 ist eine Ausführungsform des Stators des Empfängers B dargestellt, derzufolge man auf dem Empfänger selbst durch eine elektrische Steuerung eine dritte Bewegung zu den beiden durch die Kurbelräder.V¹ und V² veranlaßten Bewegungen addieren kann. Zu diesem Zwecke besteht der Induktor aus einer geschlossenen Wicklung 43 mit Kollektor 44. Auf letzterem schleifen zwei Bürsten 45,46, die auf einem Drehgestell aufsitzen, das einen Zahnkranz 47 trägt, welcher durch ein Kegelrad 48 durch das Kurbelrad V^s in Umdrehung versetzt wird. Dieses Gestell trägt außerdem zwei Ringe 49, 50, die mit den Bürsten 45, 46 verbunden sind und auf welchen zwei Bürsten 51, 52 schleifen, an welche die Enden der Verteilungsleitungen 41, 42 für den Gleichstrom angeschlossen sind. Der Rotor entspricht dem des Empfängers B in Abb. 1.

Dreht man von Hand die Bürsten 45, 46, so dreht man das Erregerfeld um denselben Wert und dementsprechend auch den Rotor 33. Durch diese Einrichtung ist man somit in der Lage, bei dem Empfänger B eine entsprechende Korrektur vorzunehmen, was wesentlich von Nutzen ist in dem Falle, wo der Sender A mehrere Empfänger entsprechend B steuert.

In Abb. 3 ist diese Einrichtung schematisch i_Oo gezeigt unter Darstellung des üblichen mechanischen Differentialantriebes. Am Beginne des Antriebes A stellt V¹ das Kurbelrad V¹ und das Gestell für die beiden Gleichstrombürsten 9 und 10 dar, V² das Kurbelrad V² nebst dem beweglichen Gestell der Dreiphasenbürsten 14, 15, 16 des Senders. Das Planetengetriebe 6" bedeutet die drei Bürsten 25, 26, 27, von welchen die Fernsteuerleitungen ausgehen und welche die elektrische Dif- no ferentialwirkung von V¹ und V'² erhalten. Am Schuß des Fernantriebs bei C bezeichnen s die dreiphasigen Bürsten 37, 38, 39 des Empfängers und V^s die Gleichstrombürsten 45, 46, welche durch das Kurbelrad V^s ge- n₅ dreht werden. Das Planetengetriebe R veranschaulicht den Rotor 33, dessen Bewegung die algebraische Summe der Bewegungen der Kurbelräder V¹, V², V³ ist.

Die in Abb. 4 dargestellte doppelte DifFerentialsteuerung besteht aus den beiden Sendern Ä und A", welche dem Sender A der

Abb. ι entsprechen, und aus dem Empfänger C, der aus einem Synchronmotor besteht, dessen beide Teile durch dreiphasige Wicklungen gebildet sind. Der induzierende Stator 53 ist mit drei Leitungsdrähten verbunden, welche von dem Sender A' ausgehen; der induzierte Rotor 54 ist mit den drei Drähten des Senders .4" durch drei Ringe verbunden, an deren Bürsten die genannten drei Drähte ίο angeschlossen sind. Jede Drehung der Räder V'¹ und V'² des Senders A' bewirkt eine entsprechende Drehung des Stromes des Induktors 53. In gleicher Weise bewirkt jede Drehung der Räder V"^x und V"² des Senders A" eine entsprechende Drehung des Stromes des Rotors 54. Infolgedessen wird die Drehbewegung des Rotors 54 in bezug auf den Stator 53 die algebraische Summe der Bewegungen der vier Räder V'¹, V'\ V"¹, V"² ausmachen.

Diese doppelte Fernsteuerung ist schematisch in Abb. 5 in ähnlicher Weise dargestellt, wie dies in Abb. 3 geschehen ist, so daß ein weiteres Eingehen nicht nötig ist. Wenn man die Räder V¹ und V² eines anderen Senders A durch die Empfänger von zwei Fernsteuerungen oder durch einen Empfänger und einen Handantrieb steuert, so kann man eine sehr große Anzahl von verschiedenen Kombinationen der Differentialantriebe erhalten, welche eine beliebige Anzahl Elemente algebraisch summieren.

Das in Abb. 6 dargestellte System kann in nachstehender Weise erläutert werden: Eine Doppelsteuerung enthält zwei Sender A¹ (Antriebsräder V¹ und V²) und A² (Antriebsräder V³, V*) und einen Empfänger C¹. Eine andere Doppelsteuerung enthält zwei Sender^³ (V⁵, F⁶) und A⁴- (V', V⁹) und den Empfänger C². Die beiden Empfänger C¹ und C² steuern die Räder des Senders Ä^z, dessen Empfänger C³ ist. Auf dem Empfänger C³ wird die Bewegung des Rades V^a addiert (entsprechend der Einrichtung Abb. 2), und der Rotor dieses Empfängers C³ steuert eines der Räder des Senders A^e, während das andere Rad F¹⁰ dieses Senders von neuem Bewegung erhält. Der Empfänger C* dieses Senders A^e, nach Aufnahme der Bewegung des Rades P'¹¹, treibt eines der beiden Räder des folgenden Senders A~ usf.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Elektrische Differentialfernsteuerung zur algebraischen Summierung der Bewegungen von S teuer Organen, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Summierung der Bewegungen zweier Organe als Sender (A) eine elektrische Maschine verwendet wird, die mit einem Kollektoranker ausgestattet ist, welcher durch zwei drehbar mit der einen- Steuerung verbundene Bürsten (9, 10) mit Gleichstrom versorgt wird, und gekennzeichnet durch einen Induktor mit einer Dreiphasen- (oder η-Phasen-) Wicklung (2), welche durch drei (oder n) in gleichen Abständen auf dem Kollektor befestigte Bürsten (11, 12, 13) Strom erhält, während drei (oder n) andere unter gleichen Abständen auf dem Kollektor drehbare Bürsten (14, 15, 16) mit den Verbindungsleitungen des Empfängers (B) verbunden sind, welch letzterer aus einem Synchronmotor besteht, dessen eine Wicklung (des Rotors oder Stators) an zwei gegenüberliegenden bestimmten Punkten der Wicklung Gleichstrom erhält und dessen andere Wicklung an drei (oder n) in gleichen Abständen angeordneten Punkten durch die Steuerleitungen (30, 31, 32) gespeist wird.
2. 2. Elektrische Differentialfernsteuerung nach Anspruch 1 in Verbindung mit einer Korrekturvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängerwicklung, die mit Gleichstrom gespeist wird, aus einer geschlossenen Wicklung besteht und mittels eines Kollektors gespeist wird, auf welchem zwei bewegliche, durch die Korrekturvorrichtung gesteuerte Stromzuleitungsbürsten schleifen.
3. 3. Doppelte elektrische Differentialfernsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks algebraischer Summierung der Bewegungen von vier Steuerorganen zwei Sender nach Anspruch ι verwendet werden und ein Empfänger, der aus einem Synchronmotor besteht, dessen beide Wicklungen, sowohl die fest und die beweglich angeordnete, dreiphasig sind und durch die Leitungsdrähte der beiden Sender gespeist werden.
4. 4. Elektrische Differentialzwangssteuerung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks algebraischer Summierung einer beliebigen Anzahl von Bewegungen mehrere Steuerungen hintereinandergeschaltet werden derart, daß eines der Steuer organe, welches am Anfange einer Steuerung liegt, .durch den Empfänger, der am Ende der voraufgehenden Steuerung sich befindet, gesteuert wird.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.