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Einrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine solche niedrigerer
Drehzahl Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung
in eine solche niedrigerer Drehzahl. Gemäß der Erfindung wird die umzuwandelnde
Drehbewegung auf den ersten Teil eines aus zwei mechanisch immer getrennten Teilen
bestehenden Systems übertragen, welche Teile mit je mindestens einem Magnetkreis
versehen sind, die gegenseitig magnetisch gekuppelt sind und dessen beide Teile
zueinander in der Nähe der mechanischen Resonanzfrequenz des Systems schwingen und
sich somit gegeneinander mit einer praktisch nur durch diese Resonanzfrequenz bedingten
Drehzahl drehen. Da die Resonanzfrequenz eines Systems einen bestimmten Wert hat
und der Unterschied zwischen der Drehzahl der Eingangsdrehbewegung und der der Ausgangsbewegung
gerade proportional zu- der Resonanzfrequenz des Systems ist, ergibt sich der Vorteil,
daß absolute Änderungen der Drehzahl der Eingangsdrehbewegung unverändert auf die
Drehzahl der Ausgangsdrehbewegung übertragen werden. Die relative Drehzahländerung
der Eingangsdrehbewegung kommt somit als eine vergrößerte; relative Drehzahländerung
der Ausgangsdrehbewegung zum Ausdruck.
Die vorerwähnte Einrichtung
eignet sich dadurch insbesondere zur Messung von Drehzahländerungen und zur Stabilisierung
der Drehzahl einer Antriebsvorrichtung.
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An Hand einiger in den Figuren schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele
wird die Erfindung näher erläutert.
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Fig. I zeigt eine Einrichtung nach der Erfindung mit zwei scheibenförmigen
Magnetkreisen, von denen einer ausschließlich in axialer Richtung nachgiebig aufgehängt
ist.
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Fig. 2 ist eine Ansicht in axialer Richtung des nachgiebig aufgehängten
Magnetkreises nach Fig. I.
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Fig. 3 zeigt eine ähnliche Einrichtung wie Fig. I, wobei der Antrieb
dieser Einrichtung über ein Differentialgetriebe erfolgt und die Ausgangsdrehbewegung
einen Regler einschließt, der auf eine die Drehzahl eines Motors steuernde Regelvorrichtung
zurückwirkt, und Fig. 4 zeigt einen Teil einer Abart der Einrichtung nach Fig. 3,
wobei zylindrische Magnetkreise verwendet sind.
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Gemäß Fig. I enthält die Einrichtung einen ersten sich drehenden Mechanismus
I, dessen Umdrehung gemäß der Erfindung derart umgewandelt wird, daß ein Mechanismus
2 sowohl eine Drehbewegung als auch eine Schwingbewegung vollführt. Der Mechanismus
2 ist dazu in axialer Richtung leicht bewegbar und in tangentialer Richtung starr
in einem deckelförmigen Körper 3 aufgehängt, in der Weise, daß ein Kräftepaar übertragen
werden kann. Der Mechanismus 2 ist zu diesem Zwecke, wie in Fig. 2 dargestellt,
am Umfang mit Blattfedern 4 versehen, deren äußere Enden am deckelförmigen Körper
3 befestigt sind. Sowohl der Mechanismus I als auch der Mechanismus 2 bestehen aus
einem scheibenförmigen Magnetkreis aus dauermagnetischem Material, in dem in axialer
Richtung Pole N und S magnetisiert sind, die, längs der kreisförmigen Teillinie
T gemessen, ein wechselweise in der Richtung veränderliches Magnetfeld erzeugen.
Sowohl der Mechanismus I als auch der deckelförmige Körper 3 sind derart angeordnet,
daß eine Bewegung in axialer Richtung verhindert wird. Bei Umdrehung des Mechanismus
I mit einer Drehzahl n1 wird der Mechanismus 2 bei einer Drehzahl n2, die geringer
als nl ist, mit dem Mechanismus I gleichlaufen können, wenn der Unterschied n1-n2
der Drehzahlen der mechanischen Resonanzfrequenz des Systems der Mechanismen I und
2 entspricht. Durch richtige Wahl der mit dem Körper 3 verbundenen Masse und gegebenenfalls
durch Bremsen des Körpers 3 beim Anlassen des Mechanismus I kann verhütet werden,
daß der Mechanismus 2 dieselbe Drehzahl wie der Mechanismus I annimmt. Die mit dem
Körper 3 gekuppelte Belastung liegt vorzugsweise in der Nähe der Hälfte des maximalen
Belastungsmoments des Resonanzsystems.
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Bei einem bestimmten System, das eine konstante mechanische Resonanzfrequenz
hat, werden Abweichungen 4n von der Drehzahl n1 unverändert auf den zweiten Mechanismus
übertragen. Die relative Drehzahlabweichung
des Mechanismus I wird somit eine vergrößerte relative Drehzahlabweichung
des Mechanismus 2 zur Folge haben. Indem die Drehzahl n2 gemessen wird, z. B. mittels
eines in Fig. I dargestellten Tachometers 5, werden die Drehzahl und etwaige Abweichungen
von dieser genau bestimmt.
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Fig. 3 zeigt eine Einrichtung nach der Erfindung, bei der ein Elektromotor
6 über ein Zahnradgetriebe 7 ein Kegelrad 8 eines Differentialgetriebes mit Differentialrädern
Io antreibt. Im Gehäuse 9 sind diese Differentialräder Io, auf den Umfang des Gehäuses
verteilt, drehbar gelagert. Weiter ist das Gehäuse g mit einem scheibenförmigen
Magnetkreis I2 aus dauermagnetischem Material verbunden, das entsprechend den Mechanismen
I und 2 der Fig. I magnetisiert ist. Gegenüber dem Magnetkreis ist ein entsprechender
Kreis vorgesehen, der mittels einer ringförmigen gewellten Platte I4 mit einem feststehenden
Bauteil verbunden ist. Die Platte I4 ermöglicht dem Kreis sich in axialer Richtung
leicht zu bewegen, während in tangentialer Richtung keine Bewegung möglich ist.
Däs Kegelrad treibt z. B. mittels der zwei Kegelräder I7 und I8 einen Geschwindigkeitsregler
an. Der Regler enthält Gewichte I9, die in Abhängigkeit von der Drehzahl einen Ausschlag
aufweisen. Mittels eines Hebelsystems 2o wird von diesem Ausschlag eine Regelgröße
abgeleitet, die eine die Drehzahl des Elektromotors steuernde Einrichtung in Form
eines Regelwiderstandes 2I beeinflußt. Der Regelwiderstand kann derart eingerichtet
werden, daß der Regler eine stabilisierende Wirkung auf die Drehzahl des Motors
6 ausübt. Eine Nutzbelastung 27 kann gewünschtenfalls über ein 28 mit der Zahnradübersetzung
7 gekuppelt werden.
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Wird das Kegelrad 8 mit einer Drehzahl n1 angetrieben, so wird das
Radgehäuse g eine konstante Drehzahl N annehmen, die der mechanischen Resonanzfrequenz
des schwingenden Systems der Kreise und entspricht. Der Drehzahlunterschied n2=nl-2N
wird auf das Kegelrad übertragen, wodurch der Regler eine entsprechende Drehzahl
annimmt.
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Ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. i werden auch in diesem
Falle bei einem bestimmten System, das eine konstante mechanische Resonanzfrequenz
N hat, Abweichungen d n von der Drehzahl n1 unverändert auf das Kegelrad
ig und den Regler überfragen. Die relative Drehzahlabweichung
des Motors 6 wird also eine vergrößerte, relative Drehzahlabweichung
des Reglers zur Folge haben. Auf diese Weise ergibt sich einte Einrichtung, bei
der die sehr empfindlich ist.
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Gegenüber der Ausführungsform nach Fig. i hat die Ausführungsform
nach Fig. 3 unter anderem den Vorteil, daB die mechanische Resonanzfrequenz des
schwingenden Systems während des Betriebes geändert werden kann. Diese Änderung
kann sowohl bei der Ausführungsform nach Fig. i als auch bei der
nach
Fig. 3 durch Änderung der Länge der Federn 4 bzw. I4, durch Änderung der Elastizität
dieser Federn oder der mit dem Magnetkreis 2 bzw. 13 verbundenen Masse erzielt werden.
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Bei den vorerwähnten Ausführungsformen ist es selbstverständlich auch
möglich, die Kreise i bzw. I3 in tangentialer Richtung leicht beweglich aufzuhängen,
während in axialer Richtung praktisch keine Bewegung erlaubt wird.
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Fig. 4 zeigt eine Abart der Teile 9, 12 und 13 der Fig. 3. Ein Radgehäuse
9 trägt dabei zwei zylindrische Magnetkreise 23 und 24, und der andere Mechanismus
ist mit einem zylindrischen Magnetkreis 25 versehen, so daß bei Umdrehung des Radgehäuses
9 der Magnetkreis 25 mit zugehörigen Massen in mechanische Resonanz versetzt werden
kann.
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Auf ähnliche Weise kann eine Einrichtung nach Fig. I mit zylindrischen
Magnetkreisen versehen werden.
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Die dargestellten Magnetkreise werden vorzugsweise aus einem Material
hergestellt, dessen Verhältnis zwischen der remanenten Induktion Br in Gauß und
der Koerzivität BHC in Oersted kleiner als 4 ist..