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Vorrichtung zum synchronen Übertragen von Bewegungen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum synchronen Übertragen von Bewegungen und eignet sich besonders für die Fernsteuerung von Bewegungen z. B. die Fernangabe von Lagen- änderungen, wie sie zum Übertragen von Winkelund Abstandsänderungsangaben an Flugabwehrwaffen od. dgl. benutzt werden. Die Erfindung bezieht sich im besonderen auf solche Vorrichtungen zum synchronen Übertragen von Bewegungen, bei denen ein Geber mit einem Stromverteiler zum nacheinander erfolgenden Anschliessen einer Anzahl Magnetspulen am Ständer an eine Stromquelle versehen ist, so dass ein jeder Magnetspule entsprechendes Paar von Polen erregt wird, die an entgegengesetzten Enden des Ständers vorgesehen sind.
Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung dieser Art zu schaffen, bei der der Empfänger imstande ist, sehr raschen Bewegungs-bzw.
Lageänderungen des Gebers mit grösster Genauigkeit zu folgen. Demgemäss ist die Erfindung im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer an beiden Endteilen zur Bildung ausgeprägter, zweckmässig in einem Stück mit dem zwischen den Endteilen liegenden Mittelteil ausgeführter Polschuhe erweitert ist. Um den magnetischen Widerstand gering zu halten, besteht der Läufer zweckmässig aus einem Hohlzylinder, der an den Endteilen erweitert und mit axialen Aussparungen zur Bildung zweier oder mehrerer Polschuhe zwischen diesen Aussparungen versehen ist. Um die Schwungmasse des Läufers möglichst gering zu halten, können auch die Endteile innen erweitert sein. Zweckmässig ragen die Magnetspulen teilweise in den zwischen den Endteilen des Läufers gebildeten Raum hinein.
Dies besagt, dass die Weite der Polschuhe im Verhältnis zur Grösse des Empfängers möglichst gross sein kann, so dass auch das Drehmoment zum schnellen Anlassen des Läufers gross ist.
Die Erfindung ist in einer Ausführungsform in der Zeichnung schematisch veranschaulicht. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung der Übertragungsvorrichtung und ihrer elektrischen Schaltverbindungen, Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des Empfängermotors, Fig. 3 einen Querschnitt durch den Empfängermotor nach der Linie III-III in
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segment 2 verschoben wird, wird der Strom durch die Magnetspule unterbrochen und die Magnetspule S2 an die Stromquelle 10 ange-
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sich der Läufer um 30 0 entgegengesetzt der
Uhrzeigerrichtung dreht.
Wird die Bewegung des beweglichen Schleifkontaktes 5 fortgesetzt, werden die Magnetspulen S3 und S4 nach- einander an die Stromquelle 10 angeschlossen, wobei der Ständerpol M3 den Läuferpol P3 und der Ständerpol M4 den Läuferpol P anzieht. Wenn der Schleifkontakt 5 eine Umdrehung ausgeführt hat, ist der Läufer in vier Bewegungs- stufen um l200 gedreht worden. Die somit erhaltene Bewegung des Läufers kann in einfacher, nicht angegebener Weise z. B. über ein Über- setzungsgetriebe, der Läuferwelle entnommen werden.
Statt nur eines Kontaktsegmentes für jede Magnetspule können auch mehrere Kontakte vorgesehen werden, die im gleichen Winkelabstand voneinander im Stromverteilerring angeordnet sind. In Fig. 4 wird ein Verteilerring mit 12 Kontaktsegmenten gezeigt, welche drei Gruppen mit je vier Segmenten 1, 2, 3, 4 in jeder Gruppe bilden. Die drei mit 1 bezeichneten Kontaktsegmente sind untereinander und mit der Spule S1 > die mit 2 bezeichneten Segmente jeder Gruppe untereinander und mit der Spule S, die Segmente 3 untereinander und mit der Spule S 3 und die Segmente 4 untereinander und mit der Spule S4 elektrisch verbunden.
Wenn der Schleifkontakt 5 eine Umdrehung um den Verteilerring herum ausführt, werden die Ständerpole im Empfängermotor dreimal nacheinander in Reihenfolge um den Ständer herum erregt und die durch die Umdrehung des Schleifkontaktes 5 erzeugten 12 Impulse haben eine volle Umdrehung des Läufers zur Folge. In diesem Fall laufen der Schleifkontakt 5 und der Empfängerläufer mit derselben Winkelgeschwindigkeit um. Irgendwelche anderen Verhältnisse zwischen den Umlaufsgeschwindigkeiten des Schleifkontaktes 5 und des Läufers des Empfängermotors können durch zweckmässiges Teilen des Verteilerringes in eine geeignete Anzahl von Kontaktsegmentgruppen erhalten werden, wobei jede Gruppe eine Anzahl Kontaktsegmente enthält, die gleich der Anzahl Magnetspulen im Ständer des Empfängermotors ist.
In Fig. 2 und 3 ist die bauliche Ausführung des elektrischen Motors im Empfänger in einer Ausführungsform dargestellt. Der Ständer des Motors umfasst vier Magnetkerne 11 mit Magnetwicklungen 12 und Polschuhen 13, 13'an beiden Enden der Kerne. Die Magnetkerne 11 sind parallel zur Welle 14 des Motors um diese gleichmässig verteilt und die Polschuhe 13, 13'sind mit nach innen gewandten zylindrischen Flächen versehen, die eine die äusseren zylindrischen Polflächen des Läufers mit dem für die Bewegung erforderlichen Spalt umgebende Zylinderfläche bilden. Der Läufer umfasst einen zylindrischen
Mittelteil 15 geringen Durchmessers und zwei
Endteile 16, 16'grösseren Durchmessers, die als verhältnismässig dünne, nach aussen offene Hohl- zylinder mit den Polflächen des Läufers ent- sprechendem Durchmesser ausgebildet sind.
Die
Endteile 16, 16'sind mit axialen Einschnitten versehen, zwischen denen die Polschuhe des
Läufers belassen sind. Die Polschuhe an beiden
Enden des Läufers liegen in der axialen Verlängerung voneinander. Die Läuferwelle 14 ist in Lagern gelagert, die auf der Zeichnung nur schematisch dargestellt sind, und trägt am einen Ende ein Zahnrad 17 zum Ableiten der Bewegungen des Empfängers.
Das Fehlen von Wicklungen auf dem Läufer, dessen leichter Bau und die Zusammendrängung des Baustoffes nahe an dessen Achse, tragen dazu bei, dem Motorläufer das kleinstmögliche Trägheitsmoment zu verleihen, wodurch sehr rasche Bewegungen und Beschleunigungen sowie Richtungsänderungen des Läufers möglich werden.
Im gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel enthält der Ständer des Empfängermotors vier Magnetpole und der Läufer drei Pole in einer zur Motorachse senkrechten Polebene. Im Nachstehenden wird mit der Polzahl immer nur die Anzahl der Pole in einer solchen Polebene gemeint. Es können aber offensichtlich auch andere Polzahlen gewählt werden, je nach der erwünschten Anzahl Impulse pro Umdrehung des Läufers oder mit anderen Worten des erwünschten Drehwinkels des Läufers beim Übergang des Schleifkontaktes von einem Kontaktsegment des Stromverteilers zum nächsten.
Für einen gedrängten Bau des Empfängermotors ist es erwünscht, eine kleine Anzahl Pole im Ständer und im Läufer zu haben, und um in Zusammenhange damit eine grösstmögliche Anzahl Impulse pro Umdrehung des Läufers zu erhalten, gilt vorzugsweise die Regel, dass die Anzahl der Impulse des Gebers pro Umdrehung des Läufers. gleich dem Produkt der Polzahl des Ständers und der Polzahl des Läufers ist. Dies kann aber nur erreicht werden, wenn die Polzahl im Ständer und die des Läufers keinen gemeinsamen Teiler haben.
Wenn die Polzahl des Ständers sich von der Polzahl des Läufers nur um einen Pol unterscheidet, müssen die Magnetpole des Ständers fortlaufend der Reihe nach um den Ständer herum erregt werden, damit eine stufenweise Drehung des Läufers mit einer Anzahl Stufen pro Umdrehung erhalten wird, die gleich dem Produkt der Polzahlen des Läufers und des Ständers ist. Wenn der Ständer einen Pol mehr als der Läufer hat, dreht sich der Läufer entgegengesetzt zur Richtung der Erregungsfolge : der Pole des Ständers. Der Motor kann selbstverständlich auch so gebaut werden, dass die Anzahl Pole im Ständer und im Läufer mit mehr als einem Pol voneinander abweichen.
In diesem Falle ist es aber notwendig, eine besondere : Reihenfolge der Erregung der Ständermagnete zu wählen, damit eine Stufenzahl in der Läuferbewegung erhalten wird, die gleich dem Produkt
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der Ständerpolzahl und der Läuferpolzahl ist, wie aus dem nachstehenden Beispiel hervorgeht : Wenn der Ständer in einer Polebene z. B. fünf Pole 1, 2, 3, 4, 5 in angegebener Reihenfolge um den Ständer herum hat, und der Läufer dagegen nur drei Pole, muss die Erregungsfolge der Ständerpole 1-3-5-2-4 sein, damit der Läufer durch fünf aufeinanderfolgende Impulse um 1/3 Umdrehung bewegt wird. Werden die
Ständerpole in der Reihenfolge 1-2-3-4-5 erregt, werden die Bewegungsstufen des Läufers doppelt so gross.
Es entstehen aber weniger magnetische Verluste im Motor, wenn die Erregungsfolge der Ständerpole fortlaufend um den
Ständer herum geschieht, und aus demselben Grunde kann es auch vorteilhaft sein, dass sich der Läufer entgegengesetzt zur Erregungsfolge der Ständerpole dreht. Selbstverständlich kann ein Motor mit nur zwei Polen im Ständer praktisch nicht verwendet werden, da immer zwei Läuferpole in gleichem Abstand vom nicht erregten Ständerpol liegen werden. Ebensowenig kann eine vorteilhafte Wirkung erzielt werden, wenn die Polzahlen im Ständer und im Läufer ein Vielfaches voneinander sind.
Dem Vorhergehenden können somit betreffend die Polzahlen im Ständer und Läufer folgende Regeln entnommen werden, die einzeln oder in zweckentsprechender Verbindung miteinander angebracht werden können : a) die Polzahlen des Ständers und des Läufers bilden nicht ein Vielfaches voneinander ; b) die Polzahl im Ständer ist grösser als zwei ; c) die Polzahlen im Ständer und im Läufer haben keinen gemeinsamen Teiler ; d) die genannten Polzahlen haben einen
Unterschied von einem Pol ; e) der Ständer hat einen Pol mehr als der Läufer. Vielerlei andere Änderungen in der Anordnung und dem Aufbau der erfindungsgemässen Vorrichtung können innerhalb des Schutzbereiches in Frage kommen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum synchronen Übertragen von Bewegungen mit einem Geber und einem aus Ständer und wicklungslosem Läufer bestehenden Empfänger, bei der der Geber mit einem
Stromverteiler zum nacheinander erfolgenden Anschliessen einer Anzahl Magnetspulen am
Ständer an eine Stromquelle versehen ist, so dass ein jeder Magnetspule entsprechendes Paar von Polen erregt wird, die an entgegengesetzten Enden des Ständers vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer an beiden Endteilen zur Bildung ausgeprägter, zweckmässig in einem Stück mit dem zwischen den Endteilen liegenden Mittelteil ausgeführter Polschuhe erweitert ist.