DE1588577A1 - Drehzahl-Regelungseinrichtung fuer kleine Gleichstrommotoren - Google Patents

Description

DR. MÜLLER-BOR£. DIPL.-ING. GRALFS DR. MANITZ PATENTANWÄLTE 1RPRR77

Braunschweig, den 21.4.1967 Unser Zeichen:Kl/kl - N

Nippon Electronics Kaisha Limited 27-17, Minami-Kamata
2-chome,0hta-lcu,Tokyo / Japan

Drehzahl-Regelungseinrichtung für kleine Gleichstrommotoren Priorität: Japan vom 25.4,1966 ( 25 870 / 1966 )

Die Erfindung betrifft eine Drehzahl-Regelungseinrichtung für kleine Gleichstrommotoren,insbesondere eine neuartige Drehzahl-Regelungseinrichtung für die Anwendung bei Kleingleichstrommotoren herkömmlicher Bauart.

bekanntes Verfahren zum konstanthalten der Drehzahl von Kleingleichstrommotoren mit Hauptstromcharakteristik, bei denen die Drehzahl mit der Belastung schwankt,besteht darin,die elektrische Energiequelle mit dem Schaltkontakt eines Fliehkraftreglers zu schalten.Bei einem weiteren Verfahren wird eine Steuerspannung von einem mit dem Läufer des Motors verbundenen Steuergenerator geliefert und zur Drehzahlregelung verwendet.

Das erstgenannte Verfahren hat jedoch den Nachteil,bei LastSchwankungen zu langsam anzusprechen,während die Anordnung eines Steuergenerators nach dem zweiten Verfahren den Gesamt-

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aufbau wesentlich vergrößert.

Ziel der Erfindung ist es,eine Drehzahl-Kegelungseinrichtung einfachen Aufbaus zu schaffen,die genau arbeitet und mit herkömmlichen Kleingleichstrommotoren kombiniert werden kann ,so daß sich eine klein bauende und empfindlich arbeitende Drehzahl-Regelungseinrichtung ergibt.

Gemäß der Erfindung enthält eine Drehzahl-Kegelungseinrichtung für einen Kleingleichstrommotor mit einem mehr als zweipoligen Ständer,einem Läufer,einem Kommutator,Kommutatorbürsten usw.,am Kommutator weiterhin Bürsten zur Abnahme einer Steuerspannung,die vom Läufer abgeleitet wird und zur Ansteuerung einer Drehzahlregelungsschaltung dient,die die Motordrehzahl regelt.

Die Erfindung ist nachfolgend im Zusammenhang mit der Zeichnung beschrieben.Dabei zeigt:

Figur 1 ein Schaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehzahl-Kegelungseinrichtung für Kleingleichstrommotoren und

Figur 2 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß Figur 1 enthält ein Kleingleichstrommotor 1 einen Ständer mit zwei Polen 2,2* , einen Läufer 3,einen Kommutator 4, Kommutatorbürsten 5,6 und eine Achse 7.Der Gleichstron wird von einer Stromquelle 8 den Kommutatorbürsten 5,6 über eine Drehzahlregelungsschaltung 9 zugeführt,so daß der Läufer

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in Drehung versetzt wird.Weiterhin sind Abnahmebürsten 10,11,die gegen die Konmutatorbürsten 5,6 phasenmäßig versetzt sind,am Kommutator 4 des Motors 1 vorgesehen. Bei dieser Anordnung wird bei Drehung ^^es Läufers eine Gleichspannung mit beispielsweise negativer Polarität an der Bürste 10 und positiver Polarität an der Bürste 11 als geeignete Ausgangsspannung mit einem bestimmten Verhältnis zur Motordrehzahl von diesem Bürstenpaar abgeleitet. Die Drehzahlregelungsschaltung 9 wird von dieser Ausgangsspannung angesteuert.

In der Drehzahlregelungsschaltung 9 befindet sich ein Steuertransistor 12,dessen Kollektor mit der negativen Seite der Stromquelle 8,dessen Emitter mit der Kommutatorbürste des Motors 1 und dessen Basis mit dem Kollektor eines weiteren Transistors 13 verbunden ist.Zwischen der positiven Seite der Stromquelle 8 und dem Emitter des ^tvnsistors 13 ist eine Bezugsspannungsdiode 14,beispielsweise 3ine Zenerdiode, geschaltet,so daß eine Bezugsspannung VS erzielt wird.Der

Schleifer 16 eines veränderlichen Widerstandes 15 ist mit der Basis des Transistors 13 verbunden.

Zwischen dem Kollektor des Transistors 12 und dem Kollektor des Transistors 13 liegt ein Lastwiderstand 17.Weiterhin ist ein Vorspannungstransistor 18 zwischen iümitter des Transistors 12 und Emitter des Transistors 13 geschaltet.

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Die eine Seite des Widerstandes 15 ist mit der Abnahmebürste 10 verbunden, währ end die andere Seite dieses »Widerstandes mit der positiven Seite der Stromquelle 8 verbunden ist,an der auch die Kommutatorbürste 6 des Motors 1 liegt. Bei dieser Ausführungsform ist der Widerstand,an dem die Steuerspannung auftritt,veränderlich.Es kann jedoch jede andere Form eines Widerstandes eingesetzt werden.Ein Kondensator 19 ist zur Glättung der Steuerspannung zu dem Widerstand 15 parallel geschaltet.

In den meisten Fällen genügt zur Ansteuerung der Drehzahlregelungsschaltung 9 die einpolare Steuerspannung (zwischen Bürste 10 und Kommutatorbürste 6).Dementsprechend ist die Spannungshälfte mit der anderen Polarität (Bürste 11) über eine Diode 20 mit der Stromquelle verbunden,um einen Kurzschluß zu verhüten.

Wie vorstehend beschrieben dient die erfindungsgemäße Eir^'i ehtung zur Einhaltung der Motordrehzahl auf einen konstui⁴en Wert,indem die von den zusätzlich zu den Kommutatorbürstesrt vorgesehenen Abnahmebürsten gelieferte Steuerspannung die i*rehzahlregelungsschaltung als Drehzahlsteuersignal ansteuert.Läuft daher der Motor 1 mit konstanter Drehzahl, so bleibt die Ausgangs-Steuerspannung an der Bürste 10 ebenfalls konstant.Dabei muß der Vergleichswert zwischen der Basisspannung VB und der Bezugsspannung VS am Emitter des Transistors 13 konstant bleiben,so daß der Innenwiderstand des

Transistors 12 konstantgehalten werden kann. Durch richtiger Einstellung des Schleifers auf dem Steuerwiderstand 15 kann daher der Innenwiderstand des Transistors 12 verändert werden und somit die Speisespannung für den Motor 1.Damit kann die Drehzahl des Motors 1 auf jeden gewünschten Wert eingestellt werden.

Wird die äußere Belastung des Motors größer,so daß die Drehzahl abfällt und kleiner als der eingestellte Wert wird, so fällt auch die Steuerspannung an der Abnahmebürste 10. Dadurch wird die Basisspannung des Transistors 12 verändert, weil die Spannung VB an der Basis des Transistors 13 verringert wird und der Stromfluß zwischen Bais und Emitter des Transistors 13 ansteigt,so daß auch der Kollektrostrom dieses Transistors zunimmt.Es wird dann der Innenwiderstand des Transistors 12 klein und somit der an ihm auftretende Spannungsabfall,so daß die dem Motor 1 zugeführte Spannung ansteigt und die Drehzahl zunimmt,bis die eingestellte Drehzahl wieder erreicht ist.

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Nimmt andrerseits die äußere Belastung des Motors ab,so daß die Drehzahl über den voreingestellten Wert hin zunimmt, so steigt auch die oteuerspannung an der Abnahmebürste 10 üMd die Spannung VB an der Basis des Transistors 13.Damit wird der Stromfluß zwischen Basis und Emitter des Transistors 13 kleiner,so daß eine ^egenspannung zu der Bezugsspannung VS ausgebildet wird.Dementsprechend wird der Innenwiderstand

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des Transistors 12 größer und damit der an ihm auftretende Spannungsabfall und die Drehzahl des Motors 1 wird infolge der Abnahme der ihm zugeführten Speisespannung herabgesetzt, bis sie den eingestellten Wert erreicht hat.

Darüberhinaus kann durch Einfügen eines Thermistors (NTC-Widerstandes) zwischen Abnahmebürste und Steuerwiderstand die DrehzahlSchwankung durch Temperaturänderungen des Motors korrigiert werden,wodurch die Motordrehzahl noch besser stabilisiert werden kann·

Nachdem vorstehend Bezug auf einen Motor mit einen zweipoligen Ständer genommen wurde,soll nachfolgend eine weitere Ausführung beschrieben werden,bei der der Motor einen vierpoligen Ständer aufweist.

Gemäß Figur 2 enthält ein Motor 21 einen Ständer 22 Mit vier Polen 22a,22b,22c und 22d,einem Läufer 23,einem Kommutator 24, Kommutatorbürsten 25,26 und einer Drehachse 27. Die Polanordnung des Ständers 22 ist so ausgelegt,daß,wenn Pol 22a südpolaren Magnetismus zeigt,die benachbarten Pole 22b und 22d nordpolar sind und Pol 22c wieder südpolar ist* Auf dem Kommutator 24 sind zusätzlich zu den Kommutatorbürsten 25,26 Abnahmebürsten 28 und 29 vorgesehen.Die Konmutatorbürste 25 ist mit der Positiven Seite einer Stromquelle 31 über eine Drehzahlregelungsschaltung 30 verbunden,die der bereits beschriebenen Schaltung 9 gemäß Fig.l entspricht.

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Die der Bürste 25 benachbarte Bürste 26 ist mit der negativen Seite der Stromquelle 31,ebenfalls über die Schaltung 30, verbunden.Die Abnahmebürste 29 ist mit dem Eingang der Steuerschaltung 32 der Drehzahlregelungsschaltung 30 und die ihr benachbarte Bürste 28 ist gemeinsam mit der Bürste 25 mit der Stromquelle 31 verbunden.

Wird nun Gleichstrom von der Stromquelle 31 über die Drehzahlregelungsschaltung 30 den Kommutatorbürsten 25,26 zugeführt, so wirken die Pole 22a und 22b des Ständers 22 als Motorpole und der Läufer 23 beginnt,sich zu drehen* Infolge der Drehung des Läufers 23 kann an den Abnahmebürsten 28,29 eine der Drehzahl entsprechende Gleichspannung abgeleitet werden.Die Pole 22c und 22d des Ständers 22 wirken dabei als Generatorpole.

Läufer und Kommutator des Mctors können so als Generator arbeiten,so daß der Gesamtaufbau alt» **ine Kombination aus Motor und Generator angesehen werden kann. Die Ausgangsspannung an den Abnahmebürsten 28,29 ist dabei im Vergleich zu der Ausführung nach Figur 1 größer,so daß die Regelwirksamkeit der Drehzahlregelungsschaltung 30 erhöht werden kann.

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   \J Drehzahl-Regelungseinrichtung für kleine Gleichstrommotoren mit einem Ständer,einem Läufer,einem Kommutator und Kommutatorbiirsten,gekennzeichnet durch Abnahmebürsten auf dem Kommutator des Motors,durch eine Drehzahlregelungsschaltung für die Regelung der Motordrehzahl und durch Mittel zur Übertragung der von den Abnahmebürsten abgeleiteten Spannung auf diese Schaltung.
2. 2. Drehzahl-Regelungseinrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß die Drehzahlregelungsschaltung einen Steuertransistor enthält,der zwischen Stromquelle und Kommutatorbürsten geschaltet ist und der von einem Referenztransistor angesteuert wird,daß die Emitterelektrode des Referenztransistors über eine Bezugsspannungsdiode geerdet ist,die Basiselektrode des Referenztransistors mit einem Steuerwiderständ verbunden ist,dessen eine Seite mit der Abnahmebürste verbunden ist,und daß der Referenztransistor die Ausgangs-Steuerspannung von der Abnahmebürste mit der Bezugsspannung der Bezugsdiode vergleicht,wodurch eine entsprechende Steuerung des Steuertransistors erfolgt.

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