DE648943C - Drehzahlregler mit einer Wirbelstrombremse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen insbesondere für kleine Motoren geeigneten Drehzahlregler mit Wirbelstrombremse. Es sind bereits Regler dieser Art bekanntgeworden, bei denen die Wirbelstrombahn und das Feld der Wirbelstrombremse mit Bezug aufeinander in Abhängigkeit der Drehzahl verstellbar sind.

Von diesen unterscheidet sich der Gegenstand der Erfindung dadurch, daß der Felderzeuger betriebsmäßig stillsteht und die Wirbelstrombahn der umlaufende Teil der Wirbelstrombremse ist.

Die Vorteile des neuen Drehzahlreglers beruhen im folgenden:

Bei hochwertigen Wirbelstrombremsen ist der Felderzeuger ein verhältnismäßig schwerer Teil. Ist der Felderzeuger, wie das bei den bekannten Einrichtungen der Fall ist,

zo mit dem zu 'regelnden Antrieb gekuppelt, so wird dessen Trägheitsmoment durch den Regler wesentlich vergrößert, was in vielen Fällen unerwünscht ist. Diese Nachteile sind bei dem neuen Drehzahlregler vermieden.

Darüber hinaus ergibt sich noch folgendes: Die Wirbelstrombahn ist derjenige Teil, der bei Benutzung der Wirbelstrombremse am stärksten erhitzt wird. Infolgedessen ergibt sich beim Erfindungsgegenstand, bei dem die Wirbelstrombahn mit dem hinsichtlich der Drehzahl zu regelnden Antrieb gekuppelt ist, der Vorteil, daß durch die Drehbewegung der Wirbelstrombremse eine Kühlung ohne besondere Mittel erzielt wird. Dadurch

ist die Möglichkeit gegeben, die Wirbelstrombremse höher zu belasten, als es bei den bekannten Ausführungen der Fall ist. Bei gleicher Belastung ermöglicht die Anwendung der Erfindung kleinere Abmessungen der Wirbelstrombremse.

Um Änderungen der von der Wirbelstrombremse erzeugten Bremskraft infolge Spannungsdhwankungen der Erregerstromquelle zu« vermeiden,' empfiehlt es sich, im stark übersättigten Gebiet zu arbeiten. Es ist hier vorausgesetzt, daß als Wirbelstrombremse eine solche mit Erzeugung des Feldes durch einen Elektromagneten verwendet wird. Es kann natürlich statt dessen auch eine Wirbelstrombremse mit einem Dauermagneten benutzt werden. Um eine möglichst große Bremskraft zu erzielen, wird es sich jedoch in der Regel empfehlen, das Feld der Wir- * bei strombremse durch einen Elektromagneten zu bilden.

Die weiteren Einzelheiten ergeben sich aus der Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele.

Es zeigt

Fig. ι einen Längsschnitt durch eine Ausführung des neuen Reglers und eines mit ihm verbundenen Kleinmotors,

Fig. 2 eine Teilansicht auf die Stirnfläche der Wirbelstrombremse,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein zweites 6g Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 eine Draufsicht auf ein viertes Ausführungsbeispiel und

Fig. 6 eine Seitenansicht auf einen Teil der Ausführung nach Fig. 5,

Fig. 7 eine Teil darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist mit der Welle' des hinsichtlich seiner Drehzahl zu regelnden Motors 1 ein Querträger 2 fest ίο verbunden. An diesem Querträger 2 sind zwei Fliehgewichte 3 und. 4 schwenkbar gelagert. Jedes Fliehgewicht greift über einen mit ihm fest verbundenen Arm 3" bzw. 4" lose an dem Boden des Wirbelstromzylinders 5 an, dessen Achse 5" in einer Bohrung des Kernes des Feldmagneten 6 drehbeweglich gelagert ist. Die Achse 5" ist zugleich längs verschieblich und steht bezüglich der Längsverschieblichkeit außer unter der WIrkung der Fliehgewichte 3 und 4 noch über den Stößel 7 unter der Wirkung einer Druckfeder 8, die sich mit ihrem anderen Ende an einem mit Schraubengewinde versehenen und daher in der Längsrichtung der Feder 8 einstellbaren Anschlag 9 abstützt; Die Erregerwicklung des nach Art eines Topfmagneten ausgebildeten Feldmagneten 6 ist mit 6" bezeichnet. Der Mantel des Wirbelstromzylinders 5 taucht in einen Luftspalt des FeIdmagneten 6 ein. Zur Erzeugung der Bremskraft ist es bekanntlich notwendig, daß der Fluß über den Umfang der Bahn des Wirbelstromzylinders oder sonstigen Wirbelstromelementes ungleichförmig verteilt ist. Diese ungleichförmige Flußverteilung kann in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise dadurch erreicht werden, daß der eine oder beide den Luftspalt begrenzenden Pole gezahnt sind.

Die Kupplung des Wirbelstromzylinders mit dem zu regelnden Motor ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mit Hilfe eines Bolzens 10 erreicht, der mit dem Querträger 2 fest verbunden und mit leichtem Spiel durch eine Öffnung des Bodens des Wirbelstromzylinders 5 geführt ist.

Die Wirkungsweise ist folgende: Bei Einschaltung des Elektromotors beginnt dieser anzulaufen. Gleichzeitig hiermit schwingen die Fliehgewichte 3 und 4 aus und vergrößern entgegen der Wirkung der Feder 8 die Eintauchtiefe des W^Tirbelstromzylinders 5. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis sich bei Erreichen der Soll-Drehzahl ein Gleichgewichtszustand ergibt. Tritt z. B. infolge Belastungsänderung eine Änderung der Drehzahl des Alotors 1 ein, so ergibt sich eine Änderung der Ausscbwingweite der beiden Fliehgewichte 3 und 4 und hierdurch eine Änderung der Eintauchtiefe des Wirbelstromzylinders 5 im Sinne der Wiederherbeiführung der Soll-Drehzahl.

Es empfiehlt sich, der Feder 8 eine besondere Charakteristik zu geben, und zwar derart, daß sich zwischen ihr und der Flieh-,,gewichtsanordnung 3 und 4 ein indifferentes ,,'iJteichgewicht ergibt, d. h. daß unter der Annahme konstanter Drehzahl die Fliehgewichte '3 und 4 in jedem beliebigen Punkt ihrer Ausschwingbahn durch die Feder im Gleichgewicht gehalten werden.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist der Wirbelstromzylinder- 5 der Wirbelstrombremse auf der Welle des zu regelnden Motors längs verschieblich gelagert und gegen Drehbewegungen relativ zur Motorwelle durch einen Bolzen 5", der durch ein Langloch der Motorwelle hindiirchgreift, gesichert. Die Fliehgewichte 3 und 4 sind mit Hilfe von Stangen 11 und 12 einerseits mit einem auf der Motorachse befestigten Bund 13 und andererseits über Stangen 14 und 15 mit einer auf der Motorwelle längs verschivblichen Muffe 16 gelenkig verbunden. Die Muffe 16 ist durch einen durch ein Langloch der Motorwelle hindurchgreifenden Bolzen mit einem in einer Bohrung der Motorwelle längs vcrschieblichen Stößel verbunden, der seinerseits mit dem Querbolzen 5" des Wirbelstromzylinders 5 verbunden ist. Mit 8 ist wieder die Feder bezeichnet, gegen deren Wirkung die Fliehgewichte 3 und 4 ausschwingen.

Es sei angenommen, daß die Drehzahl des zu regelnden Motors der Soll-Drehzahl entspricht: der Wirbel Stromzylinder 5 wird dann um einen bestimmten Betrag in den Spalt des Feldmagneten O eingetaucht sein. Bei Abweichungen der Ist-Drehzahl von der Soll-Drehzahl ändert sich die Ausschwingweite der Fliehgewichte 3 und 4 und damit die Eintauchtiefe des Wirbelstromzylinder« 5 im Sinne der Wiederherbeiführung der Soll-Drehzahl.

Die Ausführung nach Fig. 4 stimmt bezüglich der Anordnung und Wirkungsweise der meisten Bauteile mit der nach Fig. 3 überein, jedoch fällt der besondere Feldmagnet der Wirbelstrombremse weg, da das Feld des zu regelnden Motors für die Wirbelstrombremse mitbenutzt wird. Zu diesem Zwecke sind die Polschuhe des Elektromotors bei i" mit Aussparungen versehen, und hierdurch ist ein Luftspalt zur Aufnahme des Wirbelstromzylinders 5 gebildet. Der Wirbel stromzylinder 5 wird gegenüber dem Feld mit Hilfe der Fliehgewichte 3 und 4 in der gleichen Weise wie bei der Ausführung nach Fig. 3 verschoben.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Ausführung, bei der die Wirbelstrombahnen zugleich die Fliehgewichte bilden. Mit 1* ist in Fig. 5 die Welle des zu regelnden Motors bezeich-

net. Mit ihr ist eine Tragscheibe 20 verbunden, an der vier aus elektrisch leitendem Stbff bestehende kreisringsegmentförmige Wirbelstrombahnen 21 an den Punkten 21" S drehbeweglich gelagert sind. Die anderen Enden der vier Elemente 21 sind mit Zug-' federn 22 verbunden, die mit ihren anderen Enden an der Nabe der Tragscheibe 20 angreifen. 23 ist der in Fig. 6 in Seitenansicht veranschaulichte Feldmagnet. Es sei angenommen, daß die Drehzahl des zu regelnden Motors der Ist-Drehzahl entspricht. Die Scheiben 21 werden dann entgegen der Wirkung der Federn 22 eine bestimmte Auslenkung aufweisen und damit auch bezüglich des Feldmagneten 23 eine bestimmte Eintauchtiefe besitzen. Bei Abweichungen der Ist-Drehzahl von der Soll-Drehzahl werden die Elemente 21 um die Punkte 21° in dem einen oder anderen Sinne geschwenkt werden. Hiermit ist eine entsprechende Änderung der Eintauchtiefe bezüglich des Feldmagneten 23 im Sinne der Wiederherbeiführung· der Ist-Drehzahl verbunden.

In der Beschreibung der dargestellten Ausführungsbeispiele ist angenommen, daß die Drehzahl die im Endergebnis zu regelnde Größe sei. Die beschriebene Regeleinrichtung kann indes auch benutzt werden, um andere Werte konstant zu halten. Es sei zum besseren Verständnis der Fall betrachtet, daß der Motor 1 zum Antriebe eines Generators verwendet wird und es sich darum handelt, die Klemmenspannung des Generators unabhängig von der Belastung konstant zu halten. Dies läßt sich dadurch erreichen,. daß der Drehzahlsollwert in Abhängigkeit von der Spannung geändert wird. Es ist daher eine Möglichkeit der Änderung bzw. Einstellung des Drehzahlsollwertes vorzusehen. Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist zu diesem Zweck der Anschlag 9, an dem sich die Feder 8 mit ihrem einen Ende abstützt, in der Längsrichtung der Feder einstellbar. In ■ dem vorerwähnten Fall der Benutzung der Regeleinrichtung zur Spannungsgleichhaltung wie auch in anderen Fällen wird es sich empfehlen, die Einstellung der Federspannung von der gleichzuhaltenden Größe im Sinne der selbsttätigen Einstellung abhängig zu machen. In Fig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel dieser Art dargestellt. Es kann im übrigen mit der Ausführung nach Fig. 1 übereinstimmen, und demgemäß sind in Fig. 7 nur diejenigen Teile gezeigt, in denen dieses Ausführungsbeispiel von dem nach Fig. 1 abweicht. Wie aus Fig. 7 hervorgeht, ist in die Feder 8 der Anker 30 eines Elektromagneten eingeschaltet, dessen ruhende Erregerwicklung mit 31 bezeichnet ist.

Die Wirkungsweise dieser Ausführung sei erläutert unter Bezugnahme auf das oben angegebene Beispiel, daß nämlich der hinsichtlich seiner Drehzahl zu regelnde Motor einen Generator antreibt und die Klemmenspannung des Generators die konstant zu haltende Größe ist. Die Erregerwicklung 31 der Ausführung nach Fig. 7 kann in diesem Fall an die Klemmenspannung des Generators gelegt werden. Es sei angenommen, daß die Klemmenspannung den Sollwert besitze und hierbei von den einzelnen Elementen der Regeleinrichtung die in Fig. 7 dargestellten Lagen eingenommen werden. Es möge nun die konstant zu haltende Klemmenspannung sich ändern, z. B. infolge Erhöhung der Belastung fallen. Das hat zur Folge, daß der Erregerstrom, der über die Wicklung 31 fließt, kleiner wird, wodurch wiederum^ die auf dem Anker 30 im Sinne einer Verringerung der auf den Stößel 7 ausgeübten Kraft der Feder 8 wirkenden elektromagnetischen Kräfte abnehmen. Hieraus folgt eine Abnahme der Eintauchtiefe des Wirbelstromzylinders 5 und damit eine Erhöhung der Drehzahl im Sinne der Wiederherbeiführung des Sollwertes der Generator klemmen spannung. Es ist klar, daß von der gleichen oder ähnlichen Einrichtung Gebrauch gemacht werden kann, wenn es sich um die Gleichhaltung anderer Größen handelt. In jedem Fall ist die Möglichkeit gegeben, über ein diese Größe messendes Meßgerät, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme eines Servomotors, die Spannung der Feder 8 zu ändern. Von dem Gedanken der selbsttätigen Einstellung des Drehzahlsollwertes in Abhängigkeit von der gleich zu haltenden Größe kann selbstverständlich auch in Verbindung mit den in Fig. 2 dargestellten Ausführungen Gebrauch ioo gemacht werden. Allerdings wird es sich bei diesen Ausführungen empfehlen, den Feldmagneten gegenüber dem Gerät im Sinne der Änderung der Eintauchtiefe, der Wirbelstrombahn zu verstellen. Diese Möglichkeit besteht auch bei der Ausführung nach Fig. 1.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Drehzahlregler, insbesondere für Elektromotoren, mit einer Wirbelstrombremse, deren Wirbelstrombahn und Feld mit Bezug aufeinander in Abhängigkeit von der Drehzahl verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Felderzeuger (6) betriebsmäßig stillsteht und 'die Wirbelstrombahn (5) der umlaufende Teil der Wirbelstrombremse ist.

2. Drehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feld des Elektromotors zugleich das Feld der Wirbelstrombremse bildet.

3. Drehzahlregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelstrombahn als Fliehgewicht ausgebildet ist.

4. Drehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konstanthaltung einer anderen Größe, z. B. der Spannung eines mit dem Motor gekuppelten Generators, der Drehzahlsollwert mittels einer elektromagnetischen oder sonstigen Einstellvorrichtung zur Änderung der Federspannung des Fliehkraftreglers oder der Lage der nicht umlaufenden Feldmagnete relativ zur Wirbelstrombahn selbsttätig gesteuert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen