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Elektromagnetischer.Antrieb Die Erfindung bezieht sich auf elektromagnetische
Antriebe, die aus einem als Geber dienenden Kontaktsystem mit Abtastorgan und einem
Empfänger bestehen, der aus einer Vielzah@l von Polen und einem längs den Polen
beweglichen; den Antrieb vermittelnden Anker zusammengesetzt ist. Mittels des Kontaktsystems
des Gebers können die Pole des Empfängers in bestimmter Folge erregt werden. Wenn
bei Antrieben dieser Art hohe Geschwindigkeiten angewendet werden, so macht sich
der Umstand -nachteilig bemerkbar, daß mit der Steigerung der Gebergeschwindigkeit
die Gegen-EMK im Empfänger wächst und demgemäß die die Antriebskraft bestimmende
Stromstärke vermindert wird.
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Die Erfindung hat zum Ziel, diese- durch die Gegen-EMK bedingten Mängel
zu beheben und strebt in ihrer vollkommensten Ausbildung an, daß die Differenz zwischen
Speisespannung und Gegen-EMK konstant ist und demgemäß der Antrieb ein konstantes
Drehmoment entwickelt. Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß im
Stromkreis des Empfängers ein Spannungsregler angeordnet ist, der mit zunehmender
Geschwindigkeit des Antriebs die dem Empfänger zugeführte Spannung erhöht. Die Spannungserhöhung
bei Geschwindigkeitszunahme
läßt sich dabei gewünschtenfalls so
einrichten, daß die Differenz zwischen der Speisespannung und der Gegen-EMK konstant
bleibt. Dank dieser Maßnahme ist das von dem Antrieb. entwickelte Drehmoment von
der Gebergeschwindigkeit unabhängig bzw. praktisch unabhängig. Es lassen sich jedenfalls
wesentlich höhere Gebergeschwindigkeiten anwenden als es ohne die erfindungsgemäße
Steuerung der Speisespannung möglich ist. Wenn es erwünscht ist, die Geschwindigkeit
des Gebers noch weiter zu steigern als es die erfindungsgemäße Regelung der Speisespannung
für den Empfänger ermöglicht, so empfiehlt die Erfindung in ihrer weiteren Ausbildung;
den Spannungsregler gleichzeitig für die Steuerung der an dem Anker angelegten Spannung
in der Weise zu verwenden, daß bei Erhöhung der dem Empfänger zugeführten Spannung
die Ankerspannung sinkt und umgekehrt.
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Für die Spannungsregelung hat sich die Verwendung eines einstellbaren
Vorwiderstandes als besonders zweckdienlich erwiesen, der im Empfängerstromkreis,
liegt und: dessen Bürste an; den unter Wirkung einer Rückzugfeder stehenden Eisenkern
eines ebenfalls im Stromkreis des Empfängers liegenden Solenoids angeschlossen ist.
Be., zunehmender Geschwindigkeit des Gebers wird die Gegen-EMK in den Empfängerpolen
zunehmen und die Stärke des dem Empfänger zugeführten Stromes verringern. Infolgedessen
wird die Anziehungskraft des Solenoids nachlassen, so -daß die Rück-. zugfeder den
Vorwiderstand mehr oder weniger ausschaltet und damit die Stärke des dem Empfänger
zugeführten Stromes wieder erhöht. Nach jedem Geschwindigkeitswechsel wird sich
der Spannungsregler jeweils auf einen neuen Widerstandswert einstellen.
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Bei einem Spannungsregler der vorgenannten Art läßt sich die gegebenenfalls
erwünschte Steigerung der Ankerspannung in besonders einfacher Weise verwirklichen,
indem die Ankerwicklung parallel zum Vorwiderstand geschaltet wird.
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Der erfindungsgemäße Antrieb bietet im übrigen die sehr vorteilhafte
Möglichkeit, ihn in einfacher Weise zu einem elektrischen Regelmotor zu ergänzen.
Hierzu ist lediglich erforderlich, den Geber mit einem regelbaren Hilfsantrieb zu
kuppeln. Ein solcher Regelmotor zeichnet sich einerseits durch einen großen Regelbereich
aus und bietet andererseits den Vorteil, daß sein Drehmoment von der Drehzahl unabhängig
sein kann. Es besteht im übrigen die Möglichkeit, den Hilfsantrieb für Fernsteuerung
einzurichten, wobei der Antrieb des Gebers z. B. über ein elektromagnetisches Klinkengetriebe
vermittelt werden kann.
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Um den Regelbereich bis zum Stillstand des Gebers auszudehnen und
darüber hinaus die Antriebsrichtung des Gebers sogar umkehren zu können, empfiehlt
die Erfindung in ihrer weiteren Aus -bildung, in dem Hilfsantrieb ein Differential
vorzusehen. Die Anordnung kann dabei z. B. in der Weise getroffen werden, daß das
eine Planetenrad mit gleichbleibender Drehzahl und das Sonnenrad mit veränderlicher
Drehzahl angetrieben wird und daß das zweite Planetenrad den Antrieb an dem Geber
vermittelt.
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Der Gegenstand der Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert
werden; in der Zeichnung zeigt Abb. i das Schema eines elektromagnetischen Kreisantriebes,
, Abb.2 das Schaltschema des den Antrieb steuernden Spannungsreglers, Abb. 3 einen
als Regelmotor. ausgebildeten elektromagnetischen Antrieb.
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Der Antrieb ist aus einem Geber A, -einem Empfänger B .und einem Spannungsregler
C zusammengesetzt. Gemäß Abb. i besteht der Geber A aus einer in Kreisform angeordneten
Reihe von Kontakten a, b, c, d, e, f und aus einem Abtastschleifer i mit
zwei Tastarmen 2 und 3, die mit gegeneinander isolierten Stromzuführungen ausgestattet
und an die entgegengesetzten Pole der Stromquelle angeschlosesn sind. In einem der
Stromzweige ist der Spannungsregler C angeordnet. Der Empfänger B besteht aus einer
in Ringform angeordneten Reihe von Polen o, p, q, r, s; t, die an
einem gemeinsamen Träger 5 befestigt sind, und einem Anker 6, der mit dem anzutreibenden
Mechanismus in irgendeiner Weise gekuppelt ist. Die Wicklungen der Pole sind mit
ihren inneren, d. h. dem Anker zuweisenden Enden, miteinander verbunden und zeit
den außenliegenden Enden in_ der Weise an die Kontakte --
bis f des
Gebers A angeschlossen, daß jeweils zwei diametral gegenüberliegende Pole
in entgegengesetztem Sinn erregt werden. In der aus Abb. i ersichtlichen Stellung
werden die Pole o und r erregt. Wenn der Abtastschleifer um 6o° im Uhrzeigersinn
verdreht wird und auf die Kontakte b und e zu liegen kommt, so hört die Erregung
der Pole o und r auf, während die Erregung der Folgepole p und s einsetzt. Das auf
den Anker 6 wirkende Magnetfeld erfährt also eine Verdrehung im Uhrzeigersinn, so
däß der Anker 6 zu einer entsprechenden Drehung gezwungen wird und sich gegenüber
den, Polen p und s des Empfängers einstellt.
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Der im Stromkreis des Empfängers liegende Spannungsregler C hat die
Aufgabe, die den Empfängerpolen zugeführte Spannung selbsttätig in einer vorbestimmten
Weise zu steuern, z. B. derart, daß das-durch den Antrieb ausgeübte Drehmoment unabhängig
von Drehzahländerungen konstant ist. Der Regler besteht im wesentlichen aus einem
Regelwiderstand 7 und einem Solenoid 8, die beide im Stromkreis des-Empfängers liegen.
Die Bürste 9 des Widerstandes ist an. dem Eisenkern io des Solenoids befestigt.
Der Eisenkern steht unter dem Einfluß einer Zugfeder, die der Anziehungskraft des
Solenoids entgegenwirkt.
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Wenn die Drehzahl des Gebers A gesteigert wird, so entsteht in den
Wicklungen der Empfängerpole eine entsprechend höhere Gegen-EMK; die Stärke des
den Antrieb bewirkenden Stromes sinkt infolgedessen. Da dieser Strom das Solenoid
8 durchfließt, so wird auch dessen Anziehungskraft geringen, und die Feder kann;
den Eisenkern io mehr
oder weniger aus dem Solenoid herausziehen.
An dieser Bewegung nimmt auch die Bürste 9 des Widerstandes 7 teil, dessen Größe
demgemäß abnimmt. Das hat wiederum zur Folge, daß die am Empfänger liegende Spannung
erhöht wird. Die Stromstärke des Antriebs steigt hiermit und bewirkt ihrerseits
eine gesteigerte Anzugskraft des Solenoids. Die auf den Eisenkern lo wirkenden Kräfte
- magnetische Anzugskraft und Gegenkraft der Feder - spielen sich auf einen bestimmten
neuen Wert ein, der der jeweiligen Drehzahl proportional ist. Der geschilderte Vorgang
vollzieht sich im umgekehrten Sinn, wenn die Drehzahl verringert wird.
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Nach Abb. 2 ist der Anker 6 des Empfängers bzw. die Ankerwicklung
zu dem Widerstand 7 parallel geschaltet. Die Ankerspannung wird demgemäß selbsttätig
eine Herabsetzung erfahren, wenn die an den Polen des Empfängers liegende Spannung
zunimmt und umgekehrt. Es ist auf diese Weise eine besonders, weitgehende Unab,
hängigkeit der Antriebswirkung von Drehzahländerungen erreicht.
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Abb. 3 zeigt einen elektromagnetischen Antrieb mit Geber
A, Empfänger B und Spannungsregler C, der als elektrischer Regelmotor
verwendbar ist. Der Geber A erhält dabei seinen Antrieb von einem Hilfsmotor i i,
und zwar unter Vermittlung eines Reibradgetriebes. Die Planscheibe 12 dieses Getriebes
wird von dem Hilfsmotor i i mit gleichbleibender Drehzahl angetrieben. Das Reibrad
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des Getriebes ist auf der Geberwelle 14 verschiebbar; seine Nabe ist zu@
diesem Zweck als Verstellmuffe ausgebildet, in welche das mit der auf der Spindel
15 sitzenden Mutter 16 verbundene Gestänge 17 eingreift. Die Spindel trägt ein Handrad
i8-, bei dessen Verdrehung die Übersetzung des Geberantriebs verändert wird.