DE932379C

DE932379C - Electromagnetic drive

Info

Publication number: DE932379C
Application number: DESCH3718D
Authority: DE
Inventors: Arthur Geyer; Wolfgang Karl Schmid
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1944-03-26
Filing date: 1944-03-26
Publication date: 1956-01-05

Description

Elektromagnetischer.Antrieb Die Erfindung bezieht sich auf elektromagnetische Antriebe, die aus einem als Geber dienenden Kontaktsystem mit Abtastorgan und einem Empfänger bestehen, der aus einer Vielzah@l von Polen und einem längs den Polen beweglichen; den Antrieb vermittelnden Anker zusammengesetzt ist. Mittels des Kontaktsystems des Gebers können die Pole des Empfängers in bestimmter Folge erregt werden. Wenn bei Antrieben dieser Art hohe Geschwindigkeiten angewendet werden, so macht sich der Umstand -nachteilig bemerkbar, daß mit der Steigerung der Gebergeschwindigkeit die Gegen-EMK im Empfänger wächst und demgemäß die die Antriebskraft bestimmende Stromstärke vermindert wird.Electromagnetic. Drive The invention relates to electromagnetic Drives that consist of a contact system serving as a transmitter with a scanning element and a Recipients consist of a plurality of poles and one along the poles movable; the drive mediating armature is composed. By means of the contact system of the transmitter, the poles of the receiver can be excited in a specific sequence. if high speeds are used in drives of this type, so it makes the fact - disadvantageously noticeable that with the increase in the encoder speed the back EMF in the receiver increases and accordingly the one that determines the driving force Amperage is reduced.

Die Erfindung hat zum Ziel, diese- durch die Gegen-EMK bedingten Mängel zu beheben und strebt in ihrer vollkommensten Ausbildung an, daß die Differenz zwischen Speisespannung und Gegen-EMK konstant ist und demgemäß der Antrieb ein konstantes Drehmoment entwickelt. Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß im Stromkreis des Empfängers ein Spannungsregler angeordnet ist, der mit zunehmender Geschwindigkeit des Antriebs die dem Empfänger zugeführte Spannung erhöht. Die Spannungserhöhung bei Geschwindigkeitszunahme läßt sich dabei gewünschtenfalls so einrichten, daß die Differenz zwischen der Speisespannung und der Gegen-EMK konstant bleibt. Dank dieser Maßnahme ist das von dem Antrieb. entwickelte Drehmoment von der Gebergeschwindigkeit unabhängig bzw. praktisch unabhängig. Es lassen sich jedenfalls wesentlich höhere Gebergeschwindigkeiten anwenden als es ohne die erfindungsgemäße Steuerung der Speisespannung möglich ist. Wenn es erwünscht ist, die Geschwindigkeit des Gebers noch weiter zu steigern als es die erfindungsgemäße Regelung der Speisespannung für den Empfänger ermöglicht, so empfiehlt die Erfindung in ihrer weiteren Ausbildung; den Spannungsregler gleichzeitig für die Steuerung der an dem Anker angelegten Spannung in der Weise zu verwenden, daß bei Erhöhung der dem Empfänger zugeführten Spannung die Ankerspannung sinkt und umgekehrt.The aim of the invention is to remedy these deficiencies caused by the back EMF to correct and strive in their most perfect formation that the difference between Supply voltage and back EMF is constant and accordingly the drive is constant Torque developed. This aim is achieved according to the invention in that in Circuit of the receiver a voltage regulator is arranged, which increases with Speed of the drive increases the voltage supplied to the receiver. The increase in tension when the speed increases can be so if desired set up the difference between the supply voltage and the back EMF to be constant remain. Thanks to this measure, this is from the drive. developed torque of independent or practically independent of the encoder speed. In any case, it can be done Use significantly higher encoder speeds than without the inventive Control of the supply voltage is possible. If it is desired, the speed to increase the encoder even further than the inventive control of the supply voltage allows for the recipient, recommends the invention in its further training; the voltage regulator simultaneously for controlling the voltage applied to the armature to be used in such a way that when the voltage supplied to the receiver is increased the armature voltage drops and vice versa.

Für die Spannungsregelung hat sich die Verwendung eines einstellbaren Vorwiderstandes als besonders zweckdienlich erwiesen, der im Empfängerstromkreis, liegt und: dessen Bürste an; den unter Wirkung einer Rückzugfeder stehenden Eisenkern eines ebenfalls im Stromkreis des Empfängers liegenden Solenoids angeschlossen ist. Be., zunehmender Geschwindigkeit des Gebers wird die Gegen-EMK in den Empfängerpolen zunehmen und die Stärke des dem Empfänger zugeführten Stromes verringern. Infolgedessen wird die Anziehungskraft des Solenoids nachlassen, so -daß die Rück-. zugfeder den Vorwiderstand mehr oder weniger ausschaltet und damit die Stärke des dem Empfänger zugeführten Stromes wieder erhöht. Nach jedem Geschwindigkeitswechsel wird sich der Spannungsregler jeweils auf einen neuen Widerstandswert einstellen.For the voltage regulation the use of an adjustable Series resistor proved to be particularly useful, the one in the receiver circuit, lies and: its brush on; the iron core under the action of a return spring of a solenoid that is also in the circuit of the receiver is connected. Be., The increasing speed of the encoder is the back EMF in the receiver poles increase and decrease the strength of the current supplied to the receiver. Consequently the attraction of the solenoid will subside, so that the back. tension spring the Series resistor more or less turns off and thus the strength of the receiver supplied current increased again. After each speed change it will be set the voltage regulator to a new resistance value each time.

Bei einem Spannungsregler der vorgenannten Art läßt sich die gegebenenfalls erwünschte Steigerung der Ankerspannung in besonders einfacher Weise verwirklichen, indem die Ankerwicklung parallel zum Vorwiderstand geschaltet wird.In the case of a voltage regulator of the aforementioned type, the Realize the desired increase in the armature voltage in a particularly simple manner, by connecting the armature winding in parallel with the series resistor.

Der erfindungsgemäße Antrieb bietet im übrigen die sehr vorteilhafte Möglichkeit, ihn in einfacher Weise zu einem elektrischen Regelmotor zu ergänzen. Hierzu ist lediglich erforderlich, den Geber mit einem regelbaren Hilfsantrieb zu kuppeln. Ein solcher Regelmotor zeichnet sich einerseits durch einen großen Regelbereich aus und bietet andererseits den Vorteil, daß sein Drehmoment von der Drehzahl unabhängig sein kann. Es besteht im übrigen die Möglichkeit, den Hilfsantrieb für Fernsteuerung einzurichten, wobei der Antrieb des Gebers z. B. über ein elektromagnetisches Klinkengetriebe vermittelt werden kann.The drive according to the invention also offers the very advantageous one Possibility of adding an electric control motor to it in a simple manner. All that is required is to provide the encoder with a controllable auxiliary drive couple. Such a control motor is characterized on the one hand by a large control range and on the other hand has the advantage that its torque is independent of the speed can be. It is also possible to use the auxiliary drive for remote control set up, the drive of the encoder z. B. via an electromagnetic ratchet gear can be conveyed.

Um den Regelbereich bis zum Stillstand des Gebers auszudehnen und darüber hinaus die Antriebsrichtung des Gebers sogar umkehren zu können, empfiehlt die Erfindung in ihrer weiteren Aus -bildung, in dem Hilfsantrieb ein Differential vorzusehen. Die Anordnung kann dabei z. B. in der Weise getroffen werden, daß das eine Planetenrad mit gleichbleibender Drehzahl und das Sonnenrad mit veränderlicher Drehzahl angetrieben wird und daß das zweite Planetenrad den Antrieb an dem Geber vermittelt.To extend the control range until the encoder comes to a standstill and in addition to being able to reverse the drive direction of the encoder is recommended the invention in its further training, in the auxiliary drive a differential to be provided. The arrangement can, for. B. be taken in such a way that the a planet gear with constant speed and the sun gear with variable Speed is driven and that the second planet gear is the drive to the encoder conveyed.

Der Gegenstand der Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden; in der Zeichnung zeigt Abb. i das Schema eines elektromagnetischen Kreisantriebes, , Abb.2 das Schaltschema des den Antrieb steuernden Spannungsreglers, Abb. 3 einen als Regelmotor. ausgebildeten elektromagnetischen Antrieb.The object of the invention is to be explained in more detail with reference to the drawing will; In the drawing, Fig. i shows the scheme of an electromagnetic circular drive, , Fig.2 the circuit diagram of the voltage regulator controlling the drive, Fig. 3 a as a control motor. trained electromagnetic drive.

Der Antrieb ist aus einem Geber A, -einem Empfänger B .und einem Spannungsregler C zusammengesetzt. Gemäß Abb. i besteht der Geber A aus einer in Kreisform angeordneten Reihe von Kontakten a, b, c, d, e, f und aus einem Abtastschleifer i mit zwei Tastarmen 2 und 3, die mit gegeneinander isolierten Stromzuführungen ausgestattet und an die entgegengesetzten Pole der Stromquelle angeschlosesn sind. In einem der Stromzweige ist der Spannungsregler C angeordnet. Der Empfänger B besteht aus einer in Ringform angeordneten Reihe von Polen o, p, q, r, s; t, die an einem gemeinsamen Träger 5 befestigt sind, und einem Anker 6, der mit dem anzutreibenden Mechanismus in irgendeiner Weise gekuppelt ist. Die Wicklungen der Pole sind mit ihren inneren, d. h. dem Anker zuweisenden Enden, miteinander verbunden und zeit den außenliegenden Enden in_ der Weise an die Kontakte -- bis f des Gebers A angeschlossen, daß jeweils zwei diametral gegenüberliegende Pole in entgegengesetztem Sinn erregt werden. In der aus Abb. i ersichtlichen Stellung werden die Pole o und r erregt. Wenn der Abtastschleifer um 6o° im Uhrzeigersinn verdreht wird und auf die Kontakte b und e zu liegen kommt, so hört die Erregung der Pole o und r auf, während die Erregung der Folgepole p und s einsetzt. Das auf den Anker 6 wirkende Magnetfeld erfährt also eine Verdrehung im Uhrzeigersinn, so däß der Anker 6 zu einer entsprechenden Drehung gezwungen wird und sich gegenüber den, Polen p und s des Empfängers einstellt.The drive is composed of a transmitter A, a receiver B and a voltage regulator C. According to Fig. I, the encoder A consists of a row of contacts a, b, c, d, e, f arranged in a circle and of a scanning grinder i with two probe arms 2 and 3, which are equipped with mutually isolated power leads and to the opposite poles are connected to the power source. The voltage regulator C is arranged in one of the current branches. The receiver B consists of a row of poles o, p, q, r, s arranged in a ring shape; t, which are attached to a common support 5, and an armature 6, which is coupled to the mechanism to be driven in some way. The windings of the poles are connected with their inner ends, ie the armature-facing ends, and the outer ends are connected to the contacts - to f of the encoder A in such a way that two diametrically opposite poles are excited in opposite directions. In the position shown in Fig. I, the poles o and r are excited. If the scanning grinder is rotated by 60 ° clockwise and comes to rest on contacts b and e, the excitation of poles o and r ceases, while the excitation of the following poles p and s begins. The magnetic field acting on the armature 6 thus experiences a clockwise rotation, so that the armature 6 is forced to rotate accordingly and adjusts itself to the poles p and s of the receiver.

Der im Stromkreis des Empfängers liegende Spannungsregler C hat die Aufgabe, die den Empfängerpolen zugeführte Spannung selbsttätig in einer vorbestimmten Weise zu steuern, z. B. derart, daß das-durch den Antrieb ausgeübte Drehmoment unabhängig von Drehzahländerungen konstant ist. Der Regler besteht im wesentlichen aus einem Regelwiderstand 7 und einem Solenoid 8, die beide im Stromkreis des-Empfängers liegen. Die Bürste 9 des Widerstandes ist an. dem Eisenkern io des Solenoids befestigt. Der Eisenkern steht unter dem Einfluß einer Zugfeder, die der Anziehungskraft des Solenoids entgegenwirkt.The voltage regulator C in the circuit of the receiver has the Task, the voltage supplied to the receiver poles automatically in a predetermined Way to control e.g. B. such that the torque exerted by the drive is independent of speed changes is constant. The controller essentially consists of one Variable resistor 7 and a solenoid 8, both of which are in the circuit of the receiver. The brush 9 of the resistor is on. attached to the iron core io of the solenoid. The iron core is under the influence of a tension spring, which is the attraction of the Counteracts solenoids.

Wenn die Drehzahl des Gebers A gesteigert wird, so entsteht in den Wicklungen der Empfängerpole eine entsprechend höhere Gegen-EMK; die Stärke des den Antrieb bewirkenden Stromes sinkt infolgedessen. Da dieser Strom das Solenoid 8 durchfließt, so wird auch dessen Anziehungskraft geringen, und die Feder kann; den Eisenkern io mehr oder weniger aus dem Solenoid herausziehen. An dieser Bewegung nimmt auch die Bürste 9 des Widerstandes 7 teil, dessen Größe demgemäß abnimmt. Das hat wiederum zur Folge, daß die am Empfänger liegende Spannung erhöht wird. Die Stromstärke des Antriebs steigt hiermit und bewirkt ihrerseits eine gesteigerte Anzugskraft des Solenoids. Die auf den Eisenkern lo wirkenden Kräfte - magnetische Anzugskraft und Gegenkraft der Feder - spielen sich auf einen bestimmten neuen Wert ein, der der jeweiligen Drehzahl proportional ist. Der geschilderte Vorgang vollzieht sich im umgekehrten Sinn, wenn die Drehzahl verringert wird.If the speed of encoder A is increased, the result is Windings of the receiver poles a correspondingly higher back EMF; the strength of the the current causing the drive decreases as a result. Because this current is the solenoid 8 flows through, then its force of attraction is also less, and the spring can; the iron core ok more or less pull out of the solenoid. The brush 9 of the resistor 7, its size, also takes part in this movement accordingly decreases. This in turn has the consequence that the voltage applied to the receiver is increased. This increases the amperage of the drive and, in turn, causes it an increased pull of the solenoid. The forces acting on the iron core lo - Magnetic attraction force and opposing force of the spring - play on a certain a new value that is proportional to the respective speed. The described process takes place in the opposite sense when the speed is reduced.

Nach Abb. 2 ist der Anker 6 des Empfängers bzw. die Ankerwicklung zu dem Widerstand 7 parallel geschaltet. Die Ankerspannung wird demgemäß selbsttätig eine Herabsetzung erfahren, wenn die an den Polen des Empfängers liegende Spannung zunimmt und umgekehrt. Es ist auf diese Weise eine besonders, weitgehende Unab, hängigkeit der Antriebswirkung von Drehzahländerungen erreicht.According to Fig. 2, the armature 6 of the receiver or the armature winding connected in parallel to the resistor 7. The armature voltage is accordingly automatic experience a reduction if the voltage applied to the poles of the receiver increases and vice versa. In this way it is a particularly, far-reaching independence dependence of the drive effect on changes in speed reached.

Abb. 3 zeigt einen elektromagnetischen Antrieb mit Geber A, Empfänger B und Spannungsregler C, der als elektrischer Regelmotor verwendbar ist. Der Geber A erhält dabei seinen Antrieb von einem Hilfsmotor i i, und zwar unter Vermittlung eines Reibradgetriebes. Die Planscheibe 12 dieses Getriebes wird von dem Hilfsmotor i i mit gleichbleibender Drehzahl angetrieben. Das Reibrad 13 des Getriebes ist auf der Geberwelle 14 verschiebbar; seine Nabe ist zu@ diesem Zweck als Verstellmuffe ausgebildet, in welche das mit der auf der Spindel 15 sitzenden Mutter 16 verbundene Gestänge 17 eingreift. Die Spindel trägt ein Handrad i8-, bei dessen Verdrehung die Übersetzung des Geberantriebs verändert wird.Fig. 3 shows an electromagnetic drive with transmitter A, receiver B and voltage regulator C, which can be used as an electric regulating motor. The encoder A receives its drive from an auxiliary motor ii, through the intermediary of a friction gear. The face plate 12 of this gear is driven by the auxiliary motor ii at a constant speed. The friction wheel 13 of the transmission is displaceable on the encoder shaft 14; For this purpose, its hub is designed as an adjusting sleeve into which the linkage 17 connected to the nut 16 sitting on the spindle 15 engages. The spindle carries a handwheel i8- which, when turned, changes the transmission ratio of the encoder drive.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electromagnetic drive, consisting of one Serving as a donor contact system with scanning element and a receiver, which consists of a A large number of poles and poles that can be excited in a certain sequence by means of the contact system an armature which is movable along the poles and provides the drive, thereby characterized in that a voltage regulator is arranged in the circuit of the receiver is that which is supplied to the receiver with increasing speed of the drive Voltage increased, expediently such that the difference between the supply voltage and Back EMF remains constant.

2. Electromagnetic drive according to claim i, characterized characterized in that the voltage regulator is simultaneously applied to the armature Voltage controls in such a way that when increasing the voltage supplied to the receiver the armature voltage drops and vice versa.

3. Electromagnetic actuator according to claim i, characterized in that the voltage regulator has a -in the receiver circuit lying, adjustable series resistor, the brush on the under effect a return spring standing iron core also in the electrical circuit of the receiver lying solenoid is connected.

4. Electromagnetic actuator according to claim 3, with control of the armature voltage according to claim 2, characterized in that the armature winding is connected in parallel to the resistor.

5. Electromagnetic Drive according to claim i or subclaims, characterized in that for the purpose of Training of the device as an electric control motor - the encoder with a controllable, if necessary, auxiliary drive set up for remote control is coupled.

6. Electromagnetic drive according to claim 5, characterized in that the auxiliary drive contains a differential for the purpose of expanding the control range and enabling a reversal of the drive direction. Cited publications: German patent specifications No. 293 630, 298 044, 577 352, 659 887.