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Elektromaghetisches Wendegetriebe Varli!egende Erfindung bezieht sich
auf ein elektromagnetisches Wendegetriebe, insbesondere zum Antrieb von Fernsteuerungen
und Nachdreheinrichtungen. Die bisher bekannten üblichen: elektromagnetischen Wendegetriebe
bestehen ,aus zwei gegenläufig angetriebenen gleichstromerregten, magnetischen Systemen
und einem mit der Abtriebswelle gekuppelten, zwischen den beiden magnetischen Systemen
verschiebbaren Anker aus magnetischem Material. Bei ,dieser Anordnung kommt der
Anker jeweils mit demjenigen magnetischen System in Eingriff, das .erregt wird.
Es läßt sich also mit einem derartigen #Vendegetriebelediglich Rechts- oder Linkslauf
erreichen, während der Größe nach veränderliche Drehzahlen .an der Abtriebswelle
nicht erhalten werden können.
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Bei Einrichtungen zur Fernsteuerung oder zur Nachdrehung ist es jedoch
häufig @erwünscht, nicht nur ,eine Richtungsumkehr des gesteuerten Teils zu. erhalten,
sondern auch die Nachstelleinrichtung mit veränderlicher Drehzahl anzutreiben. Dadurch
läßt sicherreichen, daß sich die Nachstellge:schwindigkeit :entsprechend der Größe
des Steuerimpulses einstellt. Weiterhin ist es für Nachstewereinrichtungen wichtig,
daß die Bewegung des nachzusteuernden Teils nicht ruckweise erfolgt und ein Pendeln
vermieden wird, wie es z. B. bei Nachsteuereinrichtungen bekannter Bauart der Fall
ist, bei denen ein zwischen zwei Anschlägen bewegliches Steuerorgan mit einer Schaltvorrichtung
zusammenarbeitet, die beim Anliegen des Steuerorgans an einen der beiden Anschläge
eine Wiederherstellung der Symmetrzela ge des Steuerorgans bezüglich der Anschläge
bewirkt. Benutzt man hierbei :einen Nachstellmotor mit durch elektromagnetische
Wendegetriebe umkehrbarer Drehrichtung, das die Nachstellung in der einen Richtung
vor= nimmt, sobald das Steuerorgan an dem einen inschlag anliegt, und das in umgekehrtem
Sinn nachsteuert, sobald das Steuerorgan an
dem anderen Anschlag
anliegt, so wird während der Nachstellung das Getriebe mehrmal in wechselndem Drehsinn
betrieben, wobei das. Getriebe jeweils aus dem Stillstand gleich auf die höchste
Drehzahl gebracht und wieder stillgesetzt wird. Dadurch erfolgt die Nachsteuerung
ruckweise. Das wird in besonders starkem Maße dann eintreten, wenn die Geschwindigkeit
des Wendegetriebes größer ist als die Geschwindigkeit, mit der sich das Steuerorgan
bewegt.
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Bei elektromagnetischen Kupplungen, also bei: Einrichtungen, bei ä:enen
die Drehzahl nur in einer bestimmten Richtung regelbar ist, ist es bekannt, mittels
zweier in entgegengesetztem Drehsinn in Umlauf gesetzter Elektromagnete einen mit
der Abtriebswelle gekuppelten Anker aus magnetischem Material durch Erregen des
e.
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infen oder anderen Magneten oder beider gleichzeitig die Drehzahl
der AbtrIebswelle gleichzuhalten. Hierbei erfolgt die Kraft-
übertragung auf
den Anker durch die magnetische Anzi:ehu!ng des Ankers durch die Elektromagnete.
Diese Anordnung hat den Nachteil, daß sich die Reibung, die zwischen dem Anker und
dein gegensinnig umlaufenden Magnetpollen erzeugt wird, mit der Oberflächenbeschaffenheit
und der Temperatur ändert und daß die Gefahr des Heißlaufens besteht, besonders
wenn beide gegensinnig umlaufeiudem Elektromagnete gleichzeitig erregt sind und
somit von beiden Elektromagneten Reibung auf dein Anker ausg°übt wird. Außerdem
sind Induktionskupplungen bekannt, bei dienen @e:n umlaufendes magnetisches Feld
auf einen WirbeIstromanker induzierend reinwirkt.
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Man hat .auch bereits ein elektrisches W emdeg; triebe mit zwei durch
GleichstromerregerwilckIuingen steuerbaren, gegenläufigen Wirbelstro:mkupplungen
vorgeschlagen, über welche em Gegenstand von :einem dauernd laufenden Antrieb wahlweise
in zwei einander entgegengesetzten Richtungen einstellbar ist. Damit hierbei die
durch die :eine Wirbelstromkupphing vermittelte Steuerbewegung die durch die andere
Wirhels:tro:mkupplung vermittelte Steuerbewegung unmittelbar ablösen kann, hat man
die Erregerwicklungen beider Kupplungen induktiv über einen Kopplungstransformator
oder durch eine kapazitive Kreuzschaltung miteinander gekuppelt. Beim Öffnen dies
Steuerkontaktes schließt sich der Magnetisieru!ugsstrom der bisher :erregten Kupplung.
beispielsweise über die :eine Wicklung des Kopplungstransformators; und erzeugt
dadurch einen Induktionsstromstoß in der zweiten Transformatorw,#cklung, der sich
über die Erregerivick-Iung der zweiten Kupplung derart schließt, daß diese bereits
im richtigen Sinne vorerregt ist, wenn der Steuerkontakt von der einen auf die andere
Kupplung überschaltet. Durch dein von dem Ko:pplumgstransformatorabgegebenen Stromstoß
ist daher der für die zweite Kupplung zu erwartende Einstellbefehl bereits vorbe-reitet,
soi daß das Ansprechen der zweiten Wirbels@tro:mkupplung wesentlich rascher und
verzögerungsfreier erfolgt.
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Um die Abtriebswelleinverschiedener Drehrichtung und mit verschiedener
Drehzahl anzutreiben, hat man bei Induktionsmotoren dem Stator zwei Drehfelder von
entgegengesetzter Drehrichtung und von gegenläufig regelbarer Stärke zugeführt,
die gleichzeitig in dem be-
lasteten Rotor durch Induktion zwei einander e!ntgegenw'rkende
Drehmomente von einstellbarer Stärke erzeugen und :es: gestatten, durch Veränderung
des gegenseitigen Verhältnisses beider Drehfelder das Drehmoment und die Drehzahl
des Induktionsmotors in weiten Grenzen zu ändern.
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Exfindumgsgemäß wird das letztgenannte Prinzip in der Weise verbessert,
daß zwei in einander @entgegengesetztem Dr-ehsi.nn mechanisch in Umlauf gesetzte
magnetische Gleichfelder gleichzeitig induzierend auf enen Läufer einwirken; der
als Wirbelstro:manker ausgebildet ist. Ein solches Wi.rbelstromwendegetriebe hat
gegenüber den vorerwähnten Induktionsmotoren den Vorteil, daß das Wendegetriebe
von einfacherer Bauart und geringerem Gewicht ist, da tvechselstromerregte Drehfelde
r und die dadurch bedingten bewickelten Statorteile vermieden sind und auch der
Anker sehr leicht gehalten werden kann.
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An Stelle der wechselstromerregten Drehfelder werden ähnlich wie bei
den vorerwähnten Wirbelstromwendegetrieben in einander entgegengesetztem Drehsinn
mechanisch in Umlauf gesetzte magnetische Gleichfelder verwandt, die bei ihrem Umlauf
in dem Läufer Wirbelströme erzeugen. Besonders leicht läßt sich der Wirbelstramläufer
machen, wenn in die ringförmigen Luftspalte zweier =laufender gleichstromerregter
Magnetsysteme ein zylinderförmiger Anker eintaucht, der nach Art eines bei Ferrarismotoren
üblichen Läufers aus gutleitendem Material gebildet ist.
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Gegenüber dem vorgeschlagenen Wirbelstromwen.degetri@ebe besteht der
Vorteil der Erfindung darin, daß durch gegenläufige, gleichzeitige Änderung der
Stärke beider umlaufender magnetischer Gleichfelder oder durch gegenläufige Änderung
der Eintauchtiefe dies Läufers in die induzierenden magnetischen Felder sich nicht
nur die Drehrichtung ändern, sondern auch eine weiche, zügige Drehzahlregelung der
Ahtriebswelle erreicben läßit.
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Durch die vereinigte Anwendung der beiden letzterwähnten Prinzipien
lassen sich daher :deren Vorteile bei ,gleichzeitiger Vermeidung ihrer Nachteile
nutzbar machen.
- Der Erfindungsgegenstand sei, an Hand er Abb.
i und 2 näher erläutert. -Gemäß Abb. i werden zwei; Topfmagnete i, i' duuch
je ein Zahnrad 2, 2' gegenläufig von einem nicht dargestellten Antriebsmotor
in Umlauf gesetzt. Die Topfmagnete haben ausgeprägte Pole und je einen koaxial zu
der Antriebswelle des Topfmagneten angeordneten ringförmigen Luftspalt 3, 3'. In
beide ringförmigen Luftspalte taucht, ein. - zylinderförmiger leitender Anker q.
ein, der .auf der Abtriebswelle 5 des Wendegetriebes sitzt. Diese Abtriebswellle
ist ,durch die als, Hohlachsen ausgebildeten Antriebswellen .6,, 6' der'beiden Topfmagnete
zentral binduxchgeführt. Die- Wicklungen 7,.7' der beiden Topfmagnete liegen in
Hintereinanderschaltung an einer Gleichgpannungsquelle B. Mittels eines zu dieser
Spannungsquelle parallel liegenden Spannungsteilerwiderstandes 9 mit verschiebbarem
Abgriff i o, der ,an die Verbindungsleitung der beiden -I Wicklungen 7, 7' angeschlossen
ist, -kann bei Verschiebung des. Abgriffes io nach rechts oder links der Spannungsteiler
jeder der beiden Wicklungen gleichzeitig verändert werden, derart, daß der Spannungsanteil
der einen Wicklung zunimmt, während derjenige der anderen zugleich abnimmt.
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Sobald beide Wicklungen 7, 7' erregt sind, versucht der Elektromagnet
i den Anker q. durch Hervorrufen von Wirbelströmen in dem Anker in der einen Richtung
mitzunehmen, während der Elektromagnet i' das Bestreben hat, !den Anker q. in der
anderen Richtung mitzunehmen. Es wird also auf den Anker von den beiden induzierenden
Topfmagneten i, i' ein Drehmoment ausgeübt, das die Differenz der vom beiden Topfmagneten
ausgeübten Drehmomente ist. Steht der Abgriff io in der elektrischen Mitte des Spannungsteilerwiderstandes
9; so. sind die Felder beider Topfmagnete i, i' und damit die auf den Anker q. ausgeübten
D-nehmomente gleich ,groß und einander entgegengesetzt. Der Anker q. und damit die
Abtriebswelle 5 bleiben demnach in. Ruhe. Je nach dem Verschiebungssinn des Abgriffes
i o in der einen oder anderen Richtung überwiegt das elektromagnetische Feld und
damit das auf den, Anker q: ausgeübte Drehmoment des Topfmagneten i oder desi Topfmagneten
i'. Die Abtriebswelle 5 läuft dann entsprechend der Differenz der .auf den Anker
q. ausgeübten Drehmomente um. Soll die besichriebene Einrichtung zum Zweck der Fernsteuerung
oder Nachdrehung benutzt werden, so wird der Abgriff io mit dem Steuerorgangekuppelt,
dessen Bewegung fernübertragen werden oder entsprechend dessen Bewegung rain anderes
Organ nachgestellt werden soll.
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Anstatt die Drehzahländerung der Abtriebswelle 5 durch Ändern der
Stärke der elektromagnetischen Felder zu erreichen, kann man auch die Eintawchtiefe
des leitenden Ankers q. in bezug auf die beiden ringförmigen Luftspalte 3, 3' der
Topfmagnete i, i' derart verändern, daß die Eintauchtiefe des Ankers ¢ in. bezug
.auf den seinen Ringspalt zunimmt, während sie in demselben Maß in bezug auf d--;n
anderen Ringspalt abnimmt. In einfachster Weisse läßt sich das bei einer Einrichtung
gemäß Abb. i dadurch erzielen, daß der zylind@erförm:ge Anker q. in nicht näher
erläuterter Weise in beiden ringförmigen Luftspalten axial verschiebbar angeordnet
wird. Bei einer Verschiebung des Ankers aus der gezeichneten Mittellage überwiegt
-das auf diesen ausgeübte Drehmoment desjenigen Topfmagneten, in. dessen Ringspalt
der Anker stärker eintaucht.
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Es ergibt sich aus dem Vorhergesagten, daß die Drehzahl der Abtriebswelle
5 je nach der Größe der Bewegung des mit dem Abgriff to gekuppelten Steuerorgans
verschiedene Werte in der einen oder anderen Drehrichtung erhalten kann. Abb. 2
zeigt die Benutzung des vorbeschTiebenen Wendegetriebes bei einer Nachdrebeinri:chtung.
In dieser Abbildung sind diej;enigen Teile, die mit der Abb. i übereinstimmen, mit
den gleichen Zahlen bezeichnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel soll entsprechend
dien Ausschlägen des Pendels i i, das um einen Zapfen 12 schwenkbar ist, ein S.chneekenradsegm,ent
13 nachgesteuert werden, das @ebenfalls um den Zapfen 12 schwenkbar gelagert ist.
Auf dem Schneckenrads,egment 13 sitzt der Spannungsteilerwiderstand 9; dessen
Enden sowohl mit den Klemmen der Gleichspannungsquelle 8 als auch mit den Enden
der hintereinandergesichalteten Feldwicklungen der Topfmagnete i, i' verbunden sind.
Die Verbindungsleitung der beiden Erregerwicklungen der beidem. Topfmagnete ist
an das Pendel bei 1q. angeschlossen, dessen frei schwingendes Ende den Abgriff i
o trägt. Mit 15 ist der Antriebsmotor für die beiden Topfmagnete i, i' bezeichnet-
Der Antrieb erfolgt mittels eines auf der Welle des Motors 15 sitzenden Kegelrades
18, das in die beiden Antriebskegelräder 2, 2' für die beiden Topfmagnete
i, i' eingreift. Die Abtriebswelle 5 trägt einerseits den Anker ¢ des WendegetrIebes
und anderseits eine Schnecke ig, welche in den Zahnkranz 2o des Schneckenradsegmentes
13 reingreift. Aus dem Vorerwähnten ,ergibt sich, daß je nach dem Ausschlagesinn
des Pendels und je nach der Größe des Pendelausschlages der Anker q. des. Wendegetriebes
und damit die Schnecke i9 in verschiedenem Drehsinn und mit der Größe des Pendelausschlages
angepaßter Geschwindigkeit umläuft. Um ,ein Überregeln, d. h. Pendeln, mit Sicherheit
zu vermeiden, ruß der, Anker, möglichst leicht ausgebildet werden.