DE2643195A1

DE2643195A1 - Direktantrieb fuer plattenteller

Info

Publication number: DE2643195A1
Application number: DE19762643195
Authority: DE
Inventors: Jun Frank Arnold
Original assignee: Kollmorgen Corp
Current assignee: Kollmorgen Corp
Priority date: 1975-10-14
Filing date: 1976-09-22
Publication date: 1977-04-28
Also published as: CH607205A5; FR2328260A1; ZA764503B; AU506566B2; FR2328260B1; CA1051078A; IT1080033B; GB1518618A; AT355333B; ATA720076A; JPS5249801A; US4072874A; AU1798076A

Description

2R43195

PATENTANWÄLTE 22. September 1976 PFENNING MAAS MEINIG Me/St (CRC-85)

LEMKE SPOTT Oldenburgallee 10 1000 Berlin 19

KOLLMORGEN CORPORATION

60 Washington Street, Hartford, Connecticut,

V.St.v.A.

Direktantrieb für Plattenteller

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antrieb für Plattenteller, und insbesondere einen Direktantrieb für Plattenteller.

Es soll vorausgeschickt werden, daß der Ausdruck Plattenteller hier sämtliche Arten von Präzisionsplattentellern einschließt, seien sie für Audio-, Video- oder allgemein für instrumenteIlen Gebrauch.

Es ist allgemein bekannt, daß das Antriebssystem eines Plattentellers dazu dient, diesem eine ganz bestimmte Umdrehungsgeschwindigkeit zu verleihen. Dab'ei soll der Antrieb einen möglichst geräuschlosen und vibrationsarmen Lauf garantieren. Vibrationen im Antriebssystem übertragen sich auf den Platten-

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teller und wirken sich störend auf die Tonwiedergabe aus. Ebenfalls haben LaufSchwankungen einen unerwünschten Effekt auf die Klangqualität. Um diese unerwünschten, durch ein unregelmäßiges Antriebssystem bedingten Störungen zu reduzieren, wurden vielfach schwere und genau ausbalancierte Plattenteller verwendet.

Grundsätzlich unterschiedet man zwischen direkten und indirekten AntriebssySternen für alle Arten von Plattentellern. Als indirekte Antriebssysteme werden solche bezeichnet, bei denen der Motor über Riemen oder Gummischeiben mit dem Plattenteller verbunden ist; wahlweise werden noch schwingungsdämpfende Glieder wie Gummireibungsräder eingefügt, um unerwünschte Geräuschübertragung^n zu reduzieren. Derartige Hilfsmittel reichen aber nicht aus, um die unerwünschten Nebengeräusche genügend zu dämpfen.

Direkte Antriebs systeme verwenden in der Regel bürsren- ,' lose Gleichstrommotoren mit einer Ringspule, die auf der Trägerplatte montiert ist und aus einem Ring aus einer Vielzahl von Spulen oder Wicklungen besteht, die am Sockel des Plattentellers ' befestigt sind. Die Ringspule wird dauernd unter Strom gehalten, ₍ während der Stromdurchfluß durch die Einzelspulen oder Wicklungen am Plattentellersockel durch Hallsonden gesteuert wird, die um den Motor verteilt sind. Durch Überlagerung der Ströme durch die Einzelspulen und die Ringspule wird der Plattenteller in Rotation versetzt. Ein Nachteil dieser bürstenlosen Motoren ist, daß sie eiserne Rückschlußglieder erforderlich machen, um die entgegengesetzten Pole mit dem Rückschl-ußstrom zu verbinden.

Die direkten Antriebssysteme haben gegenüber den indirekten den Vorteil, daß sie wesentlich geringere Nebengeräusche

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und LaufSchwankungen aufweisen; sie haben aber den Nachteil, daß durch die Motoranordnung der Platz für das Unterbringen eines mechanischen Plattenwechslers fehlt, und diese Direktantriebssysterne so auf Apparate mit Handwechselbetrieb beschränkt sind.

Es ist ein wesentlicher erfindungsgemäßer Grundgedanke, einen ver besserten Gleichstromrnotor-Direktantrieb für Plattenteller herzustellen; ein weiterer erfindungsgemäßer Gegenstand ist, dies verbesserte Antriebssystem so zu gestalten, daß ein mechanischer ■ Plattenwechsler untergebracht werden kann.

Weiterhin hat die erfindungsgemäße Antriebskonstruktion den Vorteil, daß sich ein Eisenrückschlußglied erübrigt.

Das erfindungsgemäße Antriebssystem hat weiterhin den Vorzug, daß es wirtschaftlich, zuverlässig und exakt im Betrieb ist. :

Schließlich sei noch erwähnt, daß ein weiterer erfinderischer Grundgedanke darin liegt, ein Antriebssystem mit eisenfreiem Läufer so zu gestalten, daß auch bei niedrigen Geschwindigkeiten ^; ein gleichmäßiger und störungsfreier Lauf garantiert ist.

Noch weitere Vorteile und Möglichkeiten, die im Rahmen des erfindungsgemäßen Grundgedankens gegeben sind, werden durch die Zeichnungen und deren Beschreibung verdeutlicht.

Kurz zusammengefaßt beinhaltet die nachgesuchte Erfindung einen Direktantrieb für Plattenteller vermittels eines Gleichstrommotors, dessen Läufer aus einer scheibenförmigen Wicklung besteht, die eine kreisförmige öffnung besitzt und dessen Wicklungsscheibe mit dem Plattenteller direkt und mechanisch gekuppelt ist und dessen ein Magnetfeld erzeugende Einrichtung

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gegenüber dem Plattenteller feststehend angeordnet ist, derart, daß die Pole der Einrichtung zumindest im wesentlichen im aktiven Bereich der Wicklungsscheibe angebracht sind, und daß die Bürsten gleichfalls feststehend und vorzugsweise mit dem Träger der das Magnetfeld erzeugenden Einrichtung fest verbunden angebracht sind und mit dem der Wicklungsscheibe zugeordneten Kommutator zusammenwirken, so daß der über die Bürsten der Wicklungsscheibe zugeführte, entsprechend der gewünschten Drehzahl geregelte Gleichstrom den Plattenteller auf die gewünschte Drehzahl beschleunigt und auf dieser hält.

Eine vorzugsweise Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es soll aber ausdrücklich betont werden, daß die in diesen dargestellte Ausführungsform nur beispielhafter Natur ist und daß die Erfindung keineswegs auf diese beschränkt ist.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Platten tellerantriebs.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Läufers; zur Sicht- i barmachung der dahinter liegenden Teile wurden die Abdeckungen teilweise fortgelassen.

Fig. 3 ist eine Aufsicht des in Fig.- 2 dargestellten Läufers unter Darstellung des momentanen Magnetflusses.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm eines phasenstarren Regelstromes.

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In Fig. 1 ist der erfindungsgemäße Gleichstrom-Antriebsmotor dargestellt. Der Gleichstrommotor 10 besitzt einen keramischen Ringmagneten 12, der auf dem Träger 14 des Plattentellers 16 befestigt ist und dessen Achse konzentrisch zur Hohlachse 18 angeordnet ist und ein Stück mit der Platte 22 des Plattentellers 16 bildet. Die Hohlachse 18 ist auf der feststehenden Zapfenachse 24 montiert und ruht auf dem Axialkugellager 20, das zum Drehen der Platte 22 relativ zum Träger 14 dient.Vorzugsweise ist die Hohlachse 18 an ihrem unteren Ende und benachbart zum Axialkugellager 20 so ausgerüstet, daß ein Plattenwechselgetriebe 25 eines Plattenwechselmechanismus 27 (nicht gezeigt) mit dieser verbunden werden kann.

Die Wicklungsscheibe 26 des Gleichstrom-Direktantriebmotors ist konzentrisch über der Hohlachse 18 montiert und mit der Trägerplatte 22 fest verbunden. Vorzugsweise wird als Wicklungsscheibe 26 eine solche verwendet, die aus mehreren isolierten Lagen besteht und deren Lagen als Flachkupferleiter nach Art gedruckter Leiterzüge ausgebildet sind.

Vorzugsweise wird die obere Fläche der Wicklungsscheibe 26 mit

der magnetischen Rückschlußscheibe 28 verbunden, welche ebenfall konzentrisch auf der Hohlachse 18 montiert ist. Die magnetische _ Rückschlußscheibe 28 besteht vorzugsweise aus Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt. Die andere Seite der Scheibe 28 ist mit der Schwungscheibe 30 verbunden, die ebenfalls konzentrisch zur Hohlachse 18 montiert ist. Vorzugsweise besteht die Schwungscheibe 30 aus Stahl. Die andere Seite der Scheibe 30 ist mit der Plattentellerträgerplatte 22 durch ein geeignetes Klebe-

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mittel verbunden und dient zur Vergrößerung der Schwungmasse des Plattentellers. Es soll aber betont werden, daß sowohl die Scheibe 28 als auch die Scheibe 30 fortgelassen werden können und die Wicklungsscheibe 26 direkt mit der Platte 22 verbunden werden kann. In diesem Fall sorgt die Platte 22 für den magnetischen Rückschluß wie auch für die erforderliche Schwungmasse.

Vorzugsweise ist der Ringmagnet 12 ein Permanentmagnet. Selbstverständlich kann statt dessen auch ein Elektromagnet verwendet werden. Der Ringmagnet 12 ist vorzugsweise auf seiner Unterseite mit einem magnetischen Rückschlußring 32 verbunden, welcher ebenfall konzentrisch auf der Hohlachse montiert ist und mit dem Träger 14 des Plattentellers 16 fest verbunden ist. Es soll aber betont werden, daß der Ringmagnet 12 auch direkt mit dem Träger 14 verbunden werden und der magnetische Rückschlußring 32 ge^nz fortgelassen werden kann. In diesem Fall sorgt der Träger 14 für den magnetischen Rückschluß.

Die Wicklungsscheibe 26 ist mit der Plattentellertransportplatte j 22 verbunden und liegt in einigem Abstand über dem Ringmagnet 12

I und einem Bürstenpaar 34. Das Bürstenpaar 34 ist vom Magnetring j 12 umgeben und mit dem Träger 14 verbunden. Die Bürsten 34 sind so angebracht, daß sie sich in ständigem Kontakt mit der unteren | Fläche der Wicklungsscheibe 26 befinden. Die Bürsten 34 bestehen vorzugsweise aus Silbergraphit und werden mechanisch am Träger ; 14 befestigt, zum Beispiel vermittels einer Gummikompressionshalterung. Wird die eine Bürste 34 mit Strom versorgt, so fließt dieser durch einige der Wicklungen der Wicklungscheibe 26 und schließt den Stromkreis über die zweite Bürste 34.

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Fig. 2 zeigt den keramischen Ringmagneten 12, der am Träger 14 befestigt ist, und der die abwechselnden Pole (Nord - Süd) 36 aufweist. In dieser speziellen Ausfuhrungsform ist die Wicklungsscheibe 26 mit der Rückschlußschexbe 28 fest verbunden und liegt über dem Ringmagneten 12 und sorgt so für den magnetischen Stromfluß von den Polen 36»

Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung den Stromfluß durch die Pole 36, der von jedem Nordpol über den Luftspalt zwischen Ringmagnet 12 und Wicklungsscheibe 26 geleitet, dann durch einzelne Wicklungen der Wicklungsscheibe 26 geführt wird und durch die Rückschlußscheibe 2 8 und zurück durch die Wicklungen der Wicklungsscheibe 26 zum nächsten Südpol und von diesem wieder zum nächsten Nordpol führt.

Das Zusammenwirken des Stromes in jeder Wicklung (IL) und des magnetischen Flusses (B) bewirkt eine Kraft nach der bekannten Gleichung F = ILxB. Diese Kraft bewirkt ein Drehmoment auf die Scheibe 26 und damit auf die Trägerplatte 22 um die Zapfenachse 24. (Am entgegengesetzten Ende der Hohlachse 18 sind gesinterte Lager 35 vorgesehen, welche die Drehbewegung der Hohlachse 18 und_;

der Trägerplatte 22 um die Zapfenachse 24 ermöglichen.)

Da der magnetische Fluß (B) und die Wicklungslänge (L) feste \

i Werte sind, ist die auf die Wicklungsscheibe 26 und damit auf die Trägerplatte 22 wirkende Kraft allein durch den über die Bürsten 34 zugeführten Strom bestimmt.

Fig. 4 zeigt den Rückschluß-Regelstromkreis 38; die Regelschleife regelt den den Bürsten 34 zugeführten Strom. Sie besteht aus einein

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mit der Plattentellerachse 18 gekoppelten Tachometer 40 mit einer optischen Codiereinrichtung 42, einem Phototransistor, der am i

Träger 14 befestigt ist, einer LED (Licht emittierende Diode, nicht gezeigt) und einer Codierfrequenzscheibe 44, die unter der Platte 22 angebracht ist (vergl. Fig. 1). Die Frequenzscheibe 44 ist mit einer Vielzahl von radialen Linien versehen. Wenn die Platte 22 eine Umdrehung gemacht hat, werden N-Linien an der optischen Codiereinrichtung 42 vorbeigeführt und dadurch N-Impuls bewirkt. Die Frequenz der N-Impulse wird mit einer Kontrollfrequenz im Komparator 46 verglichen, um in Abhängigkeit der Komparator- Ausgangssignale den den Bürsten 34 zugeführten Strom zu regeln. (Das Kontrollsignal wird von einem Oszillator gegeben, der nicht abgebildet ist.)

Der Komparator 46 entwickelt eine Fehlspannung, die proportional ' der Phasendifferenz zwischen Vergleichs- und Tachometerfrequenz 40 ist; der Komparator 46 kann beispielsweise ein R-S Flip Flop· sein, welcher vom Tachosignal und dem Vergleichssignal gesteuert I

wird. Die Gleichstromkomponente der entwickelten Wellenform ist j proportional der Phasendifferenz zwischen dem beiden Signalen. Der Komparator 46 ist elektrisch verbunden mit dem Trägerfilter 48, um die Wechselstromkomponente auszufiltern. Vom Trägerfilter 48 wird der Strom über einen Ausgleichsstromkreis 50 und den Verstärker 52 dem Gleichstrommotor 10 zugeleitet.

Der Verstärker 52 bringt die Stromstärke auf den für den Gleichstrommotor erforderlichen Wert.' Auf diese Weise wird die Stromversorgung des Motors und damit die Umdrehungsgeschwindigkeit der direkt gekoppelten Trägerplatte 22 vom Phasendetektor in

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Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Tachometers 40, welches kleiner oder größer als das Vergleichssignal sein kann, geregelt.

Für den Fachmann ist es selbstverständlich, daß Figuren und Beschreibung nur eine beispielhafte Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung darstellen, und daß unzählige Variationsmöglichkeiten im Rahmen des erfindungsgemäßen Grundgedankens gegeben sind.

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Claims

Patentansprüche:

/ΐλ Direktantrieb für Plattenteller vermittels eines Gleichstrommotors, dadurch gekenzeichnet, daß der Läufer aus einer scheibenförmigen Wicklung besteht, die eine kreisförmige Öffnung besitzt, deren Achse mit der der Wicklungsscheibe zusammenfällt; und daß die Wicklungsscheibe mit dem Plattenteller mechanisch und direkt gekuppelt ist; und daß die das Magnetfeld erzeugende Einrichtung gegenüber dem Plattenteller feststehend angeordnet ist, derart, daß die Pole der Einrichtung zumindest im wesentlichen im aktiven Bereich der Wicklungsscheibe angebracht sind; und daß die Bürsten gleichfalls feststehend und vorzugsweise mit dem Träger der das Magnetfeld erzeugenden Einrichtung fest verbunden angebracht sind und mit dem der Wicklungsscheibe zugeordneten Kommutator zusammenwirken, so daß der über die Bürsten der Wicklungsscheibe zugeführte, vorzugsweise entsprechend der gewünschten Drehzahl des Plattentellers geregelte Gleichstrom den Plattenteller auf die gewünschte Drehzahl beschleunigt und auf dieser hält.
2. . Direktantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein magnetischer Rückschluß zwischen Plattenteller und Wicklungsscheibe angeordnet ist.

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ORlGfIMAL INSPECTED
3. Direktantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenteller als magnetischer Rückschluß ausgebildet ist.
4. Direktantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsscheibe aus einer Mehrzahl von isolierten Lagen besteht.
5. Direktantrieb nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen der Wicklungsscheibe als Flachkupferleiter nach Art gedruckter Leiterzüge ausgebildet sind.
6. Direktantrieb nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen magnetischem Rückfluß und Plattenteller eine Schwungmasse angebracht ist.
7. Direktantrieb nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld vermittels eines konzentrisch zur Achse des Plattentellers angeordneten Ringmagneten aus Permanentmagnetmaterial erzeugt wird, der abwechselnd Nord- und Südpole auf der der Wicklungsscheibe zugewandten Fläche aufweist.

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8. Direktantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürsten innerhalb der kreisförmigen Aussparung im Innern des Ringmagneten angebracht sind.
9. Direktantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Flachleiter auf der den Magnetbauteilen zugewandten Oberfläche als Kommutator ausgebildet ist.
10. Direktantrieb nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der den Bürsten zugeführte Strom vermittels einer Regelschleife in Abhängigkeit von der Drehzahl geregelt wird.
11. Direktantrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschleife aus einem mit der Plattentellerachse gekoppelten Tachometer besteht, dessen Ausgangssignal in einem Komparator mit einem Kontrollsignal verglichen wird, um in Abhängigkeit des Komparator-Ausgangssignals den den Bürsten zugeführten Strom zu regeln.
12. Direktantrieb nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Plattentellers als Hohlachse ausgebildet ist.

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13. Direktantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsscheibe vermittels eines Kunstharzes oder dergleichen mit dem Plattenteller bzw. dem magnetischen Rückschlußteil fest verbunden ist.
14. Direktantrieb nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung als Phasenstrasse ausgebildet ist.

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