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Drehfeldempfänger Für die Fernanzeige und die Ferneinstellung sind
Übertragungseinrichtungen bekanntgeworden, bei denen das von der Ständerwicklun@g
des Empfängers erzeugte Feld durch Verstel,llung dIes Gebers gedreht wird und der
Empfängerläufer der Drehung des Feldes folgt. Diese Empfänger werden auch kurz al,s
Dreihfe,ldempfänger bezeichnet. Umeine Doppeldeutigkeit Ader Läuferstellung durch
eine stabile r8o°-Lage zu vermeiden, verwendet man in der Regel einen mit Hilfe
einer Polarisationswicklung polarisierten Läufer. Es sind Empfänger dieser Art -in
Gebrauch, bei denen, der Läufer als aktiven Teill eine in Richtung der Läuferachse
abgewinkelte Eisenfahne enthält und die Polarisationswicklung sIcb indem von der
Fahne umfaßten Raum befindet. Das von diesen Empfängern entwickelte Drehmoment ist
für viele Zwecke nicht groß genug. Es erscheint naheliegend, zur Vergrößerung des
Drehmoments noch eine zweite Fahne anzubringen; ein solcher Vorschlag !ist auch
bereits aus der Patentl:iteratur bekannt. Die hierbei @in. dem Rauen zwsschen Aden
beiden Fahnen untergebrachte Polarisationswicklunig hindert jedoch durch ihre Anschlüsse
die Durchdrehbarkeit des Läufers. Infolgedessen ist der Empfänger nach dem genannten
Vorschlag nur zur Anzeige oder zur Einstellung über einen beschränkten Winkelbereich
verwendbar; dlas ist für viele Zwecke nicht ausreichend. Infolgedessen haben bisher
von der genannten Empfängerart nur diejenigen mit einer einzigen Fahne Anwendung
gefunden.
Die Erfindung greift zur Schaffung eines Empfängers mit
größerem Drehmoment auf den Gedanken der Verwendung von zwei in die; Richtung der
Läuferachse abgewinkelten und zusammen annähernd ein Rechteck umschreibenden Eisenfahnen
zurück. Die bisher für diese: Bauart bestandenen Schwierigkeiten bzw. Einschränkungen
sind @dadurch beseitigt, idaß unter Aufteilung des Polarisationsflusses in zwei
Flüsse, je einen für jede Eisenfahne, jeder Eisenfahne eine gesonderte, außerhalb
des Rechtecks befindliche Polarisati:on:swicklung zugeordnet ist.
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Durch diese Lösung ist die Vergrößerung des Drehmoments gegenüber
Aden Empfängern mit nur einer einzigen Fahne, erreicht, zugleich ist aber der Empfänb
erläufer durchdrehbar, d@adie Polari,satiouswicklungen sich außerhalb des von den
beiden Ei,senfahnen umschriebenen Rechtecks befinden. und infoligedessen die Anschlüsse
dieser Wicklungen die Durchdrehbarkeit der !beiden Fahnen und somit des Läufers
nicht hindern.
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Zur Vermeidung von, das Drehmoment herabsetzenden Streuflüssen ist
eine möglichst gute Trennung der heiden Polarisationsflüsse anzustreben. Diese Trennung
kann gemäß weliterer Erfindung wesentlich dadurch erhöht werden, daß entweder die
Läuferachse innerhalb des von den beiden Fahnen umschriebenen Rechtecks durch eine
magnetisch nichtleitende Stelle unterteilt wird oder d@aß die Läuferachse innerhalb
des von den beiden Fahnen umschriebenen Rechtecks von einer Kurzschlußwicklung,
z. B. in Gestalt einer Messinghülse, umgeben wird. Der letztere Weg hat den Vorteil
der einfacheren Herstellung, zudem,ist auch die Festigkeit der Läuferachse größer,
dia sie nicht aus zwei durch ein. nichtmagnetisches Stück getrennten Teilen herzustellen
ist. Im Bedarfsfalle sind auch beide Wege gleichzeitig verwendbar.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel; es zeigt Fig.
i .die schematische Schaltung des Gebers und Empfängers, Fig.2 eine etwas abweichende
Schaltung des Empfängers, Fig. 3 den neuen Empfänger in einer schaubildlichen Schnittdarstellung,
Fig. ,4 und 5 je eine abgeänderte Einzelheit.
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Der neue Empfänger ist grundsätzlich für Gleichstrom und Wechselstrom
verwendbar. Als Geber sind alle Anordinungen. geeignet, mit deren Hilfe das von
der Ständerwi klun.g des Empfängers erzeugte Feld gedreht werden kann. Man kann
hierfür unter anderem Potentiometergeber verwenden., wie sie z. B. in der Patentschrift
690 284 der Patentinhaberinbeschriebensind. Bei Wechselstrombetrieb sind als Geber
insbesondere die bekannten Siemens svsteme oder, in anderer Bezeichnung, die Wechselstrominduktionsgeber
verwendbar. Die sich in diesem Falle ergebende Schaltung des Gebers und Empfängers
ist in Fig. i schematisch dargestellt. Der Geber enthält die an das Wechselstromnetz
i angeschlossene Erregerw ieklung 2 und die von dieser induzierte dreiphasige Wicklung
3. Eine dieser beiden Wicklungen wird auf idem Ständer und die andere auf dem Läufer
untergebracht. In Fing. i ist angenommen, d:äß die Wicklung 3 sich auf dem Läufer
befindet. Der besseren Mers-icht halber ist er in der Darstellung mit einem Handriad
.l verbunden. Es ist also die Annahme zugrunde gelegt, daß .der Gelber von Hand
eingestellt wird. Der Empfänger enthält eine in Nuten des Ständereisens verlegte
Wicklung 5; sie ist in Fig. i in Dreieck geschaltet und an die WicklInn:g 3 angeschlossen.
Die Ständerwicklung des Empfängers kann. auch in Stern geschaltet werden, wie Idas
Fig. 2 zeigt, in der d=ie Ständerwicklung mit 5a bezeichnet ist.
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Der Läufer des Empfängers enthält zwei Eisenfahnen 6 und 7. Die Polarisationswicklung
ist bei 8 angedeutet, sie ist an das Netz i angeschlossen, also an das gleiche Wechsels.trornnetz
wie die Erregerwicklung 2 des Gebers. Bei Gleichstrombetrieb wird ,die Polarisationswicklung
an irgendeine geeignete Gleichstromquelle angeschlossen. In Fig. i und 2 ist der
besseren Übersicht wegen nur eine einzige Polarilsatio@nsw@ick !hing dargestellt.
Man kann die Darstellung auch als Wiedergabe des obenerwähnten Vorschlags mit einer
einzigen zwischen den beide-n: abgewinkelten Fahnen untergebrachten Polarisationswicklung
betrachten. An Fi:g. i und 2 läßt sich dann überseben"daß @in id!iesem Falle der
hauptsächlich .aus den beiden Fahnen 6 und 7 bestehende Läufer wegen de r erforderlichen
Anschlüsse für die Polarisationswicklung 8 nicht durchdrehbar sein würde.
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Fig. 3 zeigt den Aufbau ades neuen Empfängers. Der Eisenkreis des
Ständers besteht aus dem Ständereisen 9; dem Ständergehäuse io, den beiden Lagerschilden
i i ünid 12 und den mit diesen. verbundenen Axialpo en 13 und 1q.. Das Ständereisen
9 ist .bei dem insbesondere für Wechselstrombetrieb gedachten Ausführungsbeispiel
aus geschichtetem Eisen aufgebaut. Die Ständerwicklung wird in Nuten 911 (des Ständereisens
9 verlegt und ist der Übersicht halber in Fig. 3 fortgelassen. Die gestrichelte
Linie 15 zeigt indes an einer Stelle dem Verlauf der Wicklungsköpfe. Die Schaltung
der Ständerwicklung erfolgt gemäß Fig. i oder Fig. 2.
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Der Läufer enthält zwei mit der Läuferachse 16 verbundene Eisenfahnen
17 und 18, die den Eisenf ahnen 6 unfd 7 der Fing. i und 2 entsprechen. jede Eisenfahne
besteht aus einem senkrecht zur Läuferachse verlaufenden flachen Teil und einem
zu diesem Teil in die Richtung der Läuferachse abgewinkelten zylindersegmentförmigen
Teil. Jeder Fahne ist eine Polarisationswicklung 19 bzw. 2o zugeordnet, deren eine
den Axiialpol 13 und öderen andere den Axialpal, 14. ,u,mgi,bt. Die beiden°Polarisationswicklungen
werden :in Reihe oder parallel an die zugehörige Stromquelle, bei der Schaltung
nach Fig. i also an das Netz i, angeschlossen. Mit Bezug aufeinander werden die
beiid@'en Polarisationswicklungen so gepolt, d;aß, beizogen auf den Luftspalt zwischen
den beiden Fahnen und dem Ständereisen 9, jeweils der von der einem erzeugte Polarisationsfluß
in die zugehörige Fahne eintritt, wenn der von der anderen Polarisationswicklung
erzeugte F'luß aus der zugehörigen
Fahne austritt und umgekehrt.
Das ist auch ,durch die Pfeile angezeigt, mit denen dlie-beiden zur Darstellung
der Polarisationsflüsse dienernden Linien 21 und 2,2 versehen sind. Es bildet also
jeweils,die eine Fahne einen Nordpol, wenn die andere Fahne einen Südpol bildet,
und umgekehrt. Die Linnen 21 und 22 sollen nur überschlägig den Verlauf der beiden
Polarisationsflüsse wiedergeben; eine genaue Darstellung ist mit diesen Linien nicht
beabsichtigt.
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Man übersieht an Hand des bei 21 und 22 angedeuteten Flußverlaufs,
da,ß eine Verringerung der Wirkung eintritt, wenn der einzelne Polarisationsfluß
Gelegenheit fände, statt über die Fahne 17 bz@w. 18 sich über den der Polarisationswicklung
gegenüberliegenden Axialpol und das gegenüberliegende Lagerschild zu schließen.
Hierbei würden in 'dem Raum zwischen den beiden Axialpolen die Streuflüsse vor allem
den Werg über die aus Stahl bestehende Läuferachse 16 nehmen. Diese Streuflü@sse
sind möglichst zu- vermeiden. Im Ausführungsbeispiel ist das mit einer .auf die
Läuferachse 16 aufgebrachten Kurzsc hlußwickl.ung erreicht; sie wird, wie,dargestellt,
vorzugsweise durch eine elektrisch gut leitende MetallibuchSe 23, z. B. eine Messingbuchse,
gebildet. Durch diese Buchse können zugleich, wie man deutlicher in Fig.5 sieht,
die beiden Fahnen 17 und 18 mit der Läuferachse 16 verbunden werden. Die Kurzschlußwic'klung
23 wirkt flußverdrängend. Als zweiter Weg für die Vermeidung von Streuflüssen wurde
schon oben die Unterteilung der Läuferachse 16,in zwei Teeile und idie Trennung
dieser beiden Teile durch einen magnetisch nichtleibenden Teil angegeben. Die in
Fig. 3 dargestellte Ausführung mit einteiliger Läuferachse ist demgegenüber in der
Herstellung einfacher. Bei Gleichstrombetrieb kommt indes von den beiden Wegen nur
der letztere -in Betracht.
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Wise man sieht, ist durch die Aufteilung des Polarisationsflusses
in zwei getrennte Flüsse, einen für jede Läuferachse, und idie damit zusammenhängende
Anordnung der Polarisationswicklungen 1g und 20 der angestrebte Zweck, Vergrößerung
des Drehmoments in Verbindung mit Durch:drehbarkeit des Läufers, erreicht; zugleich
ist der Aufbau des Empfängers einfach geblieben.
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Mit der Steigerung ides Drehmoments stehen noch weitere neue Merkmale
in Verbindung. Das erste ist die besondere Art der Lagerung. Nach Fig. 3 sind für
die Läuferachse zwei Halslager 24 und 25 vorgesehen, und ferner 'ist dem einen Ende
der Läuferachse 16 bei 26 ein Spurlager zugeordnet. Diese Anordnung verursacht wenig
Reibung und ist hinreichend, wenn der Empfänger stets die dargestellte aufrechte
Lage einnimmt. Im allgemeinen soll aber der Empfänger in der Wirkungsweise von seiner
Lage unabhängig sein. Das ist bei dem Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, daß
die Spurlagerplatte 26 als Dauermagnet ausgebildet -isst, der somit die Läuferachse
16 @in Berührung mit dem Spurlager zu halten sucht. Bei dieser Anordnung sind größere
Neigungen aus der aufrechten Lagre des Empfängers zulässig. Will man eine noch weitergehende
Sicher-' heithaben, so empfiehlt sich für das Spurlager die in. Fi;g. d. in Einzeldarstellung
gezeugte Ausführung. Bei dieser ist die Spurplatte 26 der Ausführung nach Filg.
3 durch einen stärkeren Dauermagneten 26a ersetzt, und e s ist ferner der Eisenweg
durch ein zugleich als Träger für den Dauermagneten 26a dienendes Joch 27 ergänzt,
so,daß sich für den vom Dauermagneten 26a erzeugten F1uß ein i-m wesentlic hen geschlossener
Eisenweg ergibt, und zwar von 26a über 27, 12, 1d. und 16 zurück zu 26a. Die beiden
Halslager 2¢ undi 25 bestehen aus magnetisch nichtleitendem Stoff, z. B. aus Rotguß.
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Ein weitereis Mittel, den Empfänger lagenunabhängig zu machen, be
steht darin, den der Spurplatte zugewendeten Polarisationskreis magnetisch stärker
zu erregen als den zweiten Polarisationskreis, wo-.durch der der Läufer dauernd
einen magnetischen Zug gegen die Spurplatte erhält.
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Die gleiche Wirkung kann dadurch erreicht werden, daß der der Spurplatte
nächstgelegene Axiallufbspalt zwischen Axialpol und Läuferfahne kleiner gehalten
wird als der gegenüberliegende zweite .,'£xi:alluftspalt.
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Die vorgenannten Wege zur Heribeiführung der Lagenunabhängigkeit sind
,auch vereint anwendbar. Mit dem dem Spurlager abgewandten Ende der Läuferachse
16 wird der von Odem Empfänger einzustellende Teil, im einfachsten Falle eiin Zeiger,
verbunden. Die Lagerung mit Hilfe von zwei Halslagernund einem Spurlager in Verbindung
mit der magnetischen Lagensicherung der Läuferachse 16 hat den Vorteil, @d@aß die
Reibung auf sehr kleine Beträge verringert wind: (für die Halslager können an Stelle
der dargestellten Gleitlager auch Kugellager verwendet werden), die Lagerung gegen
Wärmedehnungen unempfindlich ist und dennoch infolge der magnetischen Lagens@icherung
von de-r Lage des Empfängers in größeren Grenzen oder überhaupt unabhängig ist.
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Für die oben erläuterten Zwecke Mist es endlich auch vorteilhaft,
wenn, der Läufer möglichst leicht gehalten wird. Hier hat sich nun gezeigt, daß
unter Umständen die Fahnen 17 und' 18 in Schwingungen geraten, die ihrerseits zu
leichbein Drehschwingungen des Läufers führen. Dennoch kann man: an einer leichten
Bauweise ,der beiden Läuferfahnen 17 und 18 festhalten, wenn man gemäß Fiig. 5 die
freien Enden ider Läuferfahnen 17 und 18 durch je einen, z. B. angeschweißten Steig
28 bzw. 29 mit der Ankerachse 16 verbindet. Diese Verbindung kann in einfachster
Weise dadurch erfolgen, daß der einzelne Steg mit einem Auge versehen und über dieses
und die als Hohlniet mitbenutzte Kurzsohlußbuchse 23 mit der Läuferachse 16 verbunden
wird.