DE700419C

DE700419C - Eddy current brake with a stand rotatably mounted in the manner of a power balance

Info

Publication number: DE700419C
Application number: DE1937A0083180
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Fritz Bartelt; Dr-Ing Gottfried Borkowetz
Original assignee: Askania Werke AG
Current assignee: Askania Werke AG
Priority date: 1937-06-03
Filing date: 1937-06-03
Publication date: 1940-12-19

Description

Die Erfindung bezweckt, eine Wirbelstrombremse mit einem nach Art einer Leistungswaage verdrehbar gelagerten Ständer zu schaffen, welche besonders für die Serienprüfung von Kleinmotoren geeignet ist. Bei der Serienprüfung von Kleinmotoren ist es wichtig, daß der koaxiale Lauf zwischen der Welle des Prüfmotors und der Achse des unter dem Einfluß der Wirbelströme verdreh-The aim of the invention is to provide an eddy current brake with a stand that is rotatably mounted in the manner of a power balance create, which is particularly suitable for the series testing of small engines. at the series testing of small engines, it is important that the coaxial run between the Shaft of the test motor and the axis of the rotating under the influence of eddy currents

»o baren Ständers der Wirbelstrombremse sowie das jeweils gewünschte Drehmoment leicht einstellbar sind und daß selbst bei den unvermeidlichen axialen Verschiebungen der Motorwelle nicht der induzierte Teil mit dem indu-»O the eddy current brake's stand as well the torque desired in each case can be easily adjusted and that even with the inevitable axial displacements of the motor shaft not the induced part with the inductive

t5 zierenden Magnetsystem in Berührung kommt. Außerdem ist es in Anbetracht der kleinen zu messenden Leistung wichtig, Lagerreibungen in der Bremse nach Möglichkeit klein zu halten.t5 the decorative magnet system comes into contact. Also, in view of the small power to be measured, it is important to avoid bearing rubs to keep the brake as small as possible.

Es sind bereits nach Art einer Leistungswaage gebaute Wirbelstormbremsen bekannt mit einer zwischen Magnetpolen umlaufenden Bremsscheibe. Derartige Leistungswaagen erfüllen die vorerwähnten Bedingungen nicht. Bei Benutzung einer derartigen Bremse kann ₂g es leicht vorkommen, daß die Scheibe in die einzelnen Magnete verschieden tief eintaucht, d. h. daß keine Koaxialität zwischen der Welle des Prüfmotors und der Achse des verdrehbaren Ständers der Wirbelstrombremse besteht. Insbesondere läßt sich bei diesen Bremsen zwecks Einstellung des Drehmomentes die Eintauchtiefe der Bremsscheibe relativ zu den Magnetpolen ohne Gleichgewichtsver-There are already known eddy-storm brakes built in the manner of a power balance with a brake disk rotating between magnetic poles. Such performance balances do not meet the aforementioned conditions. When using such a brake ₂ g can it easily happen that the disc in the individual magnets immersed to different depths, ie that no coaxiality between the shaft of the engine under test and the axis of the rotatable stand consists of the eddy current brake. In particular, with these brakes, for the purpose of adjusting the torque, the immersion depth of the brake disc relative to the magnetic poles can be

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lagerung nicht mit einfachen Mitteln ändern. Außerdem bietet diese Einrichtung nicht die Gewähr für einwandfreien Lauf bei axialen Verschiebungen der Motorwelle. Weiter sind zur Wirkuiigsgradbestiminung von größeren Motoren Wirbelstrombremsen nach Art einer Leistungswaage bekannt, bei denen die induzierenden Magnetpole mit einer eisernen Bremstrommel einen ringförmigen ι« Luftspalt begrenzen. Bei derartigen Bremsen ist die Bremstrommel in besonderen Lagern gelagert. Die dadurch verursachte Lagerreibung würde die Wirbelstrombremse zur Prüfung von Kleinmotoren ungeeignet machen. Es sind weiterhin Wirbdstronigetriebe bekannt, bei denen das induzierende Magnetsystem einen ringförmigen Luftspalt besitzt, in den ein Wirbelstromzylinder mit unveränderlicher Tiefe eintaucht. Außerdem sind ähnlich aufgebaute Geschwindigkeitsregler bekannt, bei denen das Magnetsystem und der leitende Zylinder, durch die zu regelnde Drehzahl gesteuert, axial gegeneinander verschiebbar sind. Do not change storage with simple means. Also, this facility does not offer the Guarantee for perfect running with axial displacements of the motor shaft. Next are to determine the effectiveness Eddy current brakes in the manner of a power balance are known from larger motors which the inducing magnetic poles with an iron brake drum an annular ι «Limit the air gap. With such brakes, the brake drum is in special bearings stored. The resulting bearing friction would make the eddy current brake unsuitable for testing small motors. Vortex gears are still known, in which the inducing magnet system has an annular air gap into which an eddy current cylinder with invariable Deep immerses. There are also similarly constructed speed controls known, in which the magnet system and the conductive cylinder, through the speed to be regulated controlled, are axially displaceable against each other.

»5 Die nach Art einer Leistungswaage ausgebildete Wirbelstrombremse weist errindungsgemäß ein induzierendes Magnetsystem auf, bei dem durch zwei konzentrisch zueinander angeordnete Polkräuze ein koaxial zur Welle des Prüfmotors verlaufender ringförmiger Luftspalt gebildet wird, in dem als Wirbelstrombahn ein leitender Zylinder mit regelbarer Eintauchtiefe angeordnet ist. Bei dieser Anordnung ist der koaxiale Lauf zwisehen der Welle des Prüfmotors und der Achse des verdrehbaren Ständers durch eine sehr einfache Einstellung ohne weiteres zu erzielen. Die Einstellung unterschiedlicher Drehmomente läßt sich leicht durch Veränderung der Eintauchtiefe des leitenden Zylinders erreichen. Ein axiales Verschieben der Antriebswelle beeinträchtigt die Wirksamkeit der Leistungswaage in keiner Weise, da die Anordnung nach der Erfindung ohne weiteres ein mehr oder weniger tiefes Eintauchen des leitenden Zylinders in den Ringspalt unter dem Einfluß des axialen Spieles der Antriebswelle gestattet. Außerdem gestattet die Vorrichtung gemäß der Erfindung eine weitgehende Herabsetzung der Lagerreibung, da hierbei der verdrehbare Ständer der Leistungswaage in Schneiden gelagert werden kann. Zweckmäßigerweise dient als induzierendes Magnetsystem ein Topfinagnet, wobei die den ringförmigen Luftspalt begrenzenden Polschuhe des Topfmagneten in bekannter Weise als einander gegenüberstehende Zinnen ausgebildet sind.»5 The one trained in the manner of a performance scale According to the invention, eddy current brakes have an inducing magnet system on, in which by two concentrically arranged polar crosses a coaxial to Shaft of the test engine running annular air gap is formed in which as Eddy current path a conductive cylinder with adjustable immersion depth is arranged. at this arrangement is the coaxial run between the shaft of the test motor and the Axis of the rotatable stand by a very simple adjustment to easily achieve. The setting of different torques can easily be changed the immersion depth of the conductive cylinder. Axial displacement of the drive shaft affects the effectiveness of the power balance in no way, since the arrangement according to the invention readily a more or less deep immersion of the conductive cylinder in the annular gap the influence of the axial play of the drive shaft allowed. In addition, the device allows According to the invention, a substantial reduction in bearing friction, since in this case the rotatable stand of the power balance can be stored in cutting edges. A pot magnet is expediently used as the inducing magnet system, with the annular air gap limiting pole pieces of the pot magnet in a known manner are designed as opposing battlements.

Die Biegungsbeanspruchung der Motorwelle läßt sich auf ein möglichst geringes Maß zurückführen, wenn der mit der Welle des Kleinmotors zu kuppelnde Teil der leitende Zylinder ist. Es ist ohne weiteres einzusehen, daß gerade bei Kleinmotoren die Belastung der Welle so gering wie möglich gehalten werden muß. Bei einer derartigen Anordnung geschieht die Einstellung des Drehmomentes dadurch, daß der Motor samt leitendem Zylinder einerseits und das Magnetsystem anderseits relativ zueinander in einer Schlittenführung axial verschiebbar sind. Die axiale Länge des längs des Umfanges des ringförmigen Luftspaltes durch die beiden konzentrisch zueinander angeordneten Polkränze erzeugten ungleichmäßigen magnetischen Feldes bzw. die axiale Länge der Polkränze muß J dabei der größten Eintauchtiefe der Wirbelstrombahn angepaßt sein. Das den verdreh-J baren Ständer der Leistungswaage bildende, in Schneiden gelagerte Magnetsystem ist mit einer Einrichtung versehen, welche das durch die Wirbelströme auf das Magnetsystem ausgeübte Drehmoment zu messen gestattet. Beispielsweise kann man den Topfmagnet mit zwei Waagebalken versehen, deren jede eine Waagschale trägt.The bending stress on the motor shaft can be reduced to the lowest possible level when the part to be coupled to the shaft of the small motor is the conductive part Cylinder is. It can be seen without further ado that especially with small motors the load the shaft must be kept as small as possible. With such an arrangement the setting of the torque is done by the motor and the conductive cylinder on the one hand and the magnet system on the other hand relative to one another in a slide guide are axially displaceable. The axial length of the along the circumference of the annular Air gap generated by the two concentrically arranged pole rings uneven magnetic field or the axial length of the pole rings J must be the greatest immersion depth of the eddy current path be adjusted. The rotatable stand of the performance balance, The magnet system stored in the cutting edges is provided with a device that enables the to measure the eddy currents exerted on the magnet system. For example you can equip the pot magnet with two balance beams, each one Weighing pan carries.

Das von den Wirbelströmen ausgeübte Drehmoment kann dabei abgewogen werden, indem durch Auflegen von Gewichten der Waagebalken in die Waagerechte gebracht wird, was durch Einspielen eines Zeigers vor einer Nullmarke ersichtlich gemacht werden kann. Stellt man andererseits durch Auflegen von Gewichten auf die Waagschalen ein bestimmtes Drehmoment ein, so läßt sich durch axiale Verschiebung der Trommel und des Topfmagneten relativ zueinander bei Serienprüfungen von Kleinmotoren leicht feststellen, bei welcher Drehzahl das von dem Motor ausgeübte Drehmoment dem durch Auflegen von Gewichten auf die Waagschalen festliegenden Drehmoment das Gleichgewicht hält.The torque exerted by the eddy currents can be weighed, by placing weights on the balance beam what can be made visible by importing a pointer in front of a zero mark can. On the other hand, if you put weights on the scales to create a certain Torque can be achieved by axially displacing the drum and the pot magnet relative to one another during series tests of small motors easily determine the speed at which the motor is exerted Torque keeps the torque fixed by placing weights on the weighing pans in balance.

Um bei Verwendung eines Elektromagneten, den Einfluß der durch die Stromzuführung bedingten Reibung auf die Meßgenauigkeit »05 auszuschalten, kann das Magnetjoch des Elektromagneten in Schneiden drehbar gelagert und die Erregerwicklung des Elektromagneten an dem Lagerträger des Magnetjochs befestigt sein. Hierbei nimmt also die no Erregerwicklung an der Verdrehung des Magnetsystems nicht teil. Es kann daher durch die Stromzuführung eine die Meßgenauigkeit beeinträchtigende Reibung nicht auftreten. Weiterhin macht eine derartige Anordnung die Verwendung von Schleifringen und Schleifbürsten überflüssig. Man kann auch die Strom Zuführungsleitungen dadurch vollkommen vermeiden, daß der Topfmagnet in bekannter Weise als permanenter Magnet aus hochwertigem Magnetstahl ausgebildet wird. Man vermeidet dabei zugleichTo avoid the influence of the power supply when using an electromagnet The magnetic yoke of the Electromagnet rotatably mounted in cutting edges and the excitation winding of the electromagnet be attached to the bearing bracket of the magnet yoke. So here the no Excitation winding does not participate in the twisting of the magnet system. The measuring accuracy can therefore be reduced by the power supply debilitating friction does not occur. Furthermore, such an arrangement makes the use of slip rings and grinding brushes superfluous. One can also use the electricity supply lines through it completely avoid that the pot magnet is designed in a known manner as a permanent magnet made of high-quality magnetic steel will. You avoid doing this at the same time

auch noch den sonst erforderlichen Stromverbrauch in der Erregerspule.also the otherwise required power consumption in the excitation coil.

Weitere Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes gehen aus der nachfolgenden Be-Schreibung eines Ausführungsbeispieles an Hand der Zeichnung hervor.Further details of the subject matter of the invention can be found in the following description of an embodiment based on the drawing.

Eine zur Leistungsprüfung von Kleinmotoren geeignete Wirbelstrombremse ist in Abb. ι im Aufriß, in Abb. 2 im Grundriß und in Abb. 3 im Seitenriß dargestellt. Man sieht in Abb. 1 im Schnitt den topfförmig ausgebildeten Elektromagneten 1, dessen Polschuhe 2, 3 einen ringförmigen Luftspalt 4 begrenzen und als einander gegenüberstehende Zinnen oder Zacken ausgebildet sind. In den Ringspalt taucht eine an der Stirnseite offene, aus leitendem Stoff bestehende Bremstrommel 5 ein, die auf die Achse eines von dem Gestell 6 (Abb. 1, links) getragenen zu prüfenden Motors 7 aufgesetzt wird. Der Topfmagnet ι ist auf Schneiden 8, 9 drehbar gelagert, die in entsprechenden Lagerpfannen des Grundgestelles 10 bzw. des an dem Grundgestell befestigten Rahmens 11 ruhen. Der Rahmen 11 greift um den Elektromagneten 1 herum (vgl. besonders Abb. 2), wobei die Polschuhzinnen dort, wo die zur Drehachse des Topfmagneten parallelen Rahmenstücke verlaufen, fortgelassen sind, um das Herumgreifen des Rahmens 11 zu ermöglichen. An dem Rahmen 11 ist außerdem die Erregerspule 18 des Elektromagneten 1 unbeweglich befestigt, wobei zwischen dem Joch des Elektromagneten und der Erregerspule Spiel vorgesehen ist, damit sich bei festgehaltener Erregerspule 18 das Magnet j och reibungslos verdrehen kann. Der Topfmagnet trägt zwei Waagebalken 12, 13, an denen zwei Waagschalen hängen,-von der nur die eine, 14, gezeichnet ist.An eddy current brake suitable for testing the performance of small motors is shown in elevation in Fig. 1, in plan view in Fig. 2 and in side elevation in Fig. 3. One sees in Fig. 1 in section the cup-shaped electromagnet 1, the pole shoes 2, 3 of which delimit an annular air gap 4 and are formed as opposing pinnacles or prongs. A brake drum 5, which is open at the end and made of conductive material, dips into the annular gap and is placed on the axis of a motor 7 to be tested carried by the frame 6 (Fig. 1, left). The pot magnet ι is rotatably mounted on cutting edges 8, 9, which rest in corresponding bearing sockets of the base frame 10 or of the frame 11 attached to the base frame. The frame 11 engages around the electromagnet 1 (see in particular Fig. 2), the pole shoe battlements where the frame pieces running parallel to the axis of rotation of the pot magnet are omitted in order to enable the frame 11 to reach around. In addition, the excitation coil 18 of the electromagnet 1 is immovably attached to the frame 11, with play being provided between the yoke of the electromagnet and the excitation coil so that when the excitation coil 18 is held, the magnet yoke can rotate smoothly. The pot magnet carries two balance beams 12, 13 on which two weighing pans hang, of which only one, 14, is drawn.

Bei umlaufender Bremstrommel werden in ihr von dem den ringförmigen Luftspalt durchsetzenden magnetischen Kraftfeld des Topfmagneten Wirbelströme erzeugt, die rückwirkend auf den drehbar gelagerten Topfmagneten ein Drehmoment ausüben. Dabei bleibt die Erregerspule des Topfmagneten in Ruhe, so daß irgendwelche, die Meßgenauigkeit beeinträchtigende Reibungen der Strom-Zuführungsleitungen zur Erregerspule vermieden sind. Die Wirbelstrombildung und die Stärke des von den Wirbelströmen erzeugten Drehmomentes laßt sich regeln durch gegenseitige axiale Verstellung von Bremstrommel und Topfmagnet. Zu diesem Zweck ist die Lagerung des Topfmagneten in einer Schlittenführung 15 in Richtung der Motorenachse verstellbar mittels einer durch das Handrad 16 betätigten Schraubspindel. Die axiale Länge der Polschuhzinnen ist der größten Eintauchtiefe der Bremstrommel angepaßt.When the brake drum rotates, the annular air gap is created in it penetrating magnetic force field of the pot magnet generates eddy currents, which Retroactively exert a torque on the rotatably mounted pot magnet. Included the excitation coil of the pot magnet remains at rest, so that any, the measuring accuracy harmful friction of the power supply lines to the excitation coil avoided are. The eddy current formation and the strength of the torque generated by the eddy currents can be regulated by mutual axial adjustment of brake drum and pot magnet. For this purpose, the pot magnet is mounted in a slide guide 15 adjustable in the direction of the motor axis by means of a handwheel 16 actuated screw spindle. The axial length of the pole piece battlements is the greatest Immersion depth of the brake drum adapted.

Je tiefer die Bremstrommel in den Luftspalt eingeführt wird, um so mehr Kraftlinien werden geschnitten, wobei eine entsprechend größere Leistung aufzuwenden ist, die der Motor zu liefern hat.The deeper the brake drum is inserted into the air gap, the more lines of force there are cut, whereby a correspondingly greater power has to be expended that the engine has to deliver.

Das vom Motor abgegebene Drehmoment wird gemessen, indem so viel Gewichte auf die Waagschalen gelegt werden, bis die Waage in die Gleichgewichtslage einspielt.The torque delivered by the engine is measured by putting as much weights on it the weighing pans are placed until the balance is in equilibrium.

Bei Inbetriebnahme ist der Schlitten 15 durch die Kurbel 16 bis zum Anschlag 17 zurückzudrehen und die Waage zu entarretieren. Auf der Achse des zu prüfenden Motors wird die Bremstrommel 5 befestigt. Die Auflagestellen des Motorhalters 6 sind so einzustellen, daß bei aufgelegtem und laufendem Motor die Trommel, ohne zu streifen, in den ringförmigen Luftspalt eingeführt werden kann, was bei Vorwärtsbewegung des Schlittens 15 mit der Kurbel 16 geprüft wird. Ist die Auflagerung für den Motor einmal ■ eingestellt, dann müssen alle Motoren mit den gleichen äußeren Abmessungen ohne weiteres passen. Der Motor wird durch die 8s Platte 19 festgeklemmt. Der Topf elektromagnet wird nun erregt und die Waage auf die Nullstellung eingestellt. Nachdem der Motor eingeschaltet ist, wird die gewünschte Belastung durch Einstellen der Eintauchtiefe go der Wirbelstrombahn durch Drehen der Kurbel 16 eingestellt. Die Drehzahl des Motors wird zweckmäßigerweise mit einem Stroboskop abgelesen.When starting up, the slide 15 is moved by the crank 16 up to the stop 17 turn back and unlock the scales. The brake drum 5 is attached to the axis of the motor to be tested. The support points of the motor holder 6 are to be set so that when the motor is in place and running Motor, the drum can be inserted into the annular air gap without rubbing can, which is checked with the forward movement of the carriage 15 with the crank 16. Once the support for the motor has been set, all motors must also be easily fit the same external dimensions. The engine will run through the 8s Plate 19 clamped. The pot electromagnet is now excited and the scales up the zero position is set. After the engine is turned on, the desired Loading by adjusting the immersion depth go of the eddy current path by turning the crank 16 set. The speed of the motor is expediently set with a stroboscope read.

Abb. 4 zeigt in gleicher Weise wie Abb. 3 im Seitenriß eine andere Art der Ausführung der zinnenartig ausgebildeten Polschuhe, um längs des Umfangs des ringförmigen Luftspaltes eine ungleichmäßige Kraftlinienverteilung zu erreichen.Fig. 4 shows in the same way as Fig. 3 in side elevation another type of embodiment of the crenellated pole pieces, around the circumference of the annular air gap to achieve an uneven distribution of force lines.

Claims

Patent claims:

1. Eddy current brake with a rotatably mounted stungswaage in the manner of a Lei Stand for setting and measuring the torque for the standard Testing of small motors,

■ characterized in that the inducing magnet system consists of two concentrated 11 ο Trically to each other arranged pole rings, which have a coaxial to the shaft of the The test motor forms an annular air gap in which it acts as an eddy current path a conductive cylinder with adjustable immersion depth is arranged.

2. Device according to claim 1, characterized in that the with the The part of the motor shaft to be coupled is the conductive cylinder and the motor and the conductive cylinder on the one hand and the magnet system on the other hand relative to each other

are axially displaceable in a slide guide.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that a Topfmagiu-t as the inducing magnet system is used and the annular air gap limiting pole pieces of the pot magnets are designed as opposing battlements.

4. Device according to claim 2 and 3, characterized in that when in use a cup-shaped electromagnet, the magnet yoke rotatably mounted in cutting edges and the excitation winding on the Bearing bracket of the magnet yoke is attached.

5. Device according to claim 4, characterized in that when used an excitation winding with a coaxial winding axis to the shaft of the test motor, the bearing of the magnet yoke as a frame is formed, whose frame pieces parallel to the axis of rotation of the magnet yoke Magnet yoke so penetrate with play that on the one hand the magnetic yoke for the Is able to perform the required small rotary motion, on the other hand, a relative adjustment of the conductive cylinder and magnet yoke to one another is possible, and at the same time serve as a carrier for the excitation winding.

6. Device according to claim 2, characterized in that the pot magnet is designed as a permanent magnet made of high-quality magnetic steel.

1 sheet of drawings