DE2116177A1 - Dynamoelektrische Vorrichtung - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H."Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weιckmann, Dipl.-Chem. B. Huber

DXIIIHO 8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

<983921/22>

AMPEX CORPORATION
Redwood City, Calif. USA
401 Broadway

Dynamoelektrische Vorrichtung.

Die Erfindung bezieht sich generell auf dynamoelektrische Vorrichtungen und insbesondere auf Gleichstrommotoren, welche ohne Kommutatorbürsten arbeiten.

Bei elektro-mechanisehen, servogeregelten Systemen ist es für viele Anwendungsfälle wünschenswert, die Drehzahl und die rhase eines rotierenden Elementes genau zu regeln. Ein derartiges rotierendes Element findet sich beispielsweise bei einem Magnetbandgerät, das zur Aufnahme und Wiedergabe von breitbandigen Signalen dient. Bei einem derartigen Gerät wird eine magnetische Aufnahme- und Wiedergabekopfanordnung mit hohen Drehzahlen gegenüber einem Magnetband in Rotation versetzt, das seinerseits in Längsrichtung an dieser Anordnung

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vorbeibewegt wird. Die beträchtliche Relativgeschwindigkeit zwsichen Kopfanordnung und Band macht es in derartigen Geräten möglich, Videosignale mit Sendequalität auf das Magnetband aufzunehmen und wiederzugeben. Da die Geschwindigkeit, mit der die Magnetkopfanordnung bzw. -trommel ein voraufgezeichnetes Videosignal abtastet, die Zeitcharakteristik des wiedergegebenen Videosignals bestimmt, ist ersichtlich, daß ein wesentlicher Aspekt eines derartigen Transportsystems die Möglichkeit ist, die Drehzahl und die Phase der rotierenden Kopftrommel genau servozuregeln.

Bei bestimmten Transportsystemen sind synchrone Hysteresemotoren zum Antrieb der rotierenden Kopftrommel verwendet worden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß derartige Anordnungen elektro-mechanische Resonanzeigenschaften besitzen, welche mit der Prequenzcharaktersistik der zugehörigen Servoschaltung in Wechselwirkung treten, so daß es schwierig wird, den Motor im gewünschten Grad zu regeln.

Bei anderen Transportsystemen sind Gleichstrommotoren verwendet worden, welche an sich für eine genaue Servoregelung geeigneter sind. Allerdings besitzen derartige an sich für den genannten Zweck geeignete Gleichstrommotoren Kommutatorbürsten, welche zu verschiedenen unerwünschten Effekten führen. Beispielsweise ergibt sich aus der großen elektromechanischen Schaltgeschwindigkeit zwischen den Bürsten und den Kommutatoren ein Hochfrequenzrauschen, welches das breitbandige Videosignal beänflusst. v/eiterhin führt die mechanische Bürstenreibung gegen die geschlitzte Kommutatoroberfläche zu einem Rotationsflattern des Motors und der Kopftrommel, wodurch die Zeitbasisstabilität des aufgezeichneten und wiedergegebenen breitbandigen Signals gestört wird.

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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen bürstenlosen Gleichstrommotor anzugeben, welcher speziell zur Verwendung in Verbindung mit Präzisions-Servoregelsystemen geeignet ist. Weiterhin soll ein derartiger bürstenloser Gleichstrommotor einfach und wenig aufwendig herstellbar sein, ohne daß dadurch die genaue Servoregelung nachteilig beeinflusst wird.

Diese Aufgabe wird bei einer dynamoelektrischen Vorrichtung gemäß der Erfindung durch folgende Merkmale gelöst:

eine Ankerwicklungsanordnung,

eine ein Magnetfeld erzeugende, relativ zur Ankerwicklungsanordnung rotierende Anordnung,

eine von der Ankerwicklungsanordnung getragene Magnetfeld-Meßanordnung zur Erzeugung von Signalen, welche dem Phasenwinkel der Rotation der ein Magnetfeld erzeugenden Anordnung proportional sind,

eine Drehzahlmeßanordnung zur Erzeugung einer Folge von Impulsen für jede volle Umdrehlung der ein Magnetfeld erzeugenden Anordnung und

eine an die Ankerwicklungsanordnung angekoppelte Kommutator-Schaltanordnung, welche die Ankerwicklungsanordnung als Punktion des zeitlichen Zusammenhangs zwischen den von der Magnetfeld-Meßanordnung gelieferten Signalen und den von der Drehzahlmeßanordnung gelieferten Impulsen erregt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Kommutatorsignale durch ein elektronisches Schaltnetzwerk erzeugt, dem als Zeittaktinformation eine von der Drehzahlmeßanordnung gelieferte Folge von Impulsen pro Motorumdrehung und von einem Paar von Hall-Generatoren erzeugte, in Quadratur aufeinander bezogene sinusförmige Signale

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zugeführt werden. Die letztgenannten sinusförmigen Signale werden dabei als Funktion der Rotation des Motorfeldes erzeugt. Die-Ankerwicklungsanordnung und die Hall-Generatoren sind bei dem hier in Rede stehenden Ausführungsbeispiel stationär in Bezug auf einen rotierenden zweipoligen Permanentmagneten angeordnet. Die Hall-Signale dienen dabei als eine Grob-Phasenidentifikation der Winkelstellung des Permanentmagnetfotors-y während die scharfen Zeittaktflanken der Drehzahlmeßimpulse eine volle Umdrehung des Rotors genau, in Kommutator-Zeittaktintervalle teilen. Das elektronische Schaltnetswerk korreliert die in diesen beiden Signalen enthaltene Zeittaktinformation und liefert Kommutatorschaltsignale, welche in ihrer Phasenlage hinsichtlich der Winkelbeziehung zwischen den Polen des Magnetrotors und der Ankerwicklungsanordnung genau festgelegt sind.

Weiterhin dient das die Kommutatorsignale erzeugende Schaltnetzwerk auch zur Erzeugung von mehrphasigen Drehzahl- oder Winkelstellungssignalen, welche für bestimmte Servooperationen geeignet sind, wie sie beispielsweise in der Deutschen Patentanmeldung *....„.„..,.,». _o......(entspr. der US-Anmeldung Ser.Mo. 25052) beschrieben sind»

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figuren. Es zeigt?

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Bandtransports und ein elektrisches Blockschaltbild eines Servosystems, für die der erfindungsgemäße Gleichstrommotor und die Kommutator-Schaltanordnung verwendbar sind; .

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Figur 2 eine detailierte Darstellung des Motors und der Kommutator-Schaltanordnung nach Fig. 1}

ffigur 3 ein Schaltbild einer in der Anordnung nach Fig. verwendbaren Schaltlogikj

Figur 4 ein Schaltbild einer weiteren in der Anordnung nach Fig. 2 verwendbaren Schaltlogik; und

Figur 5 ein Signaldiagramm mit gemeinsamer Zeitbasis von verschiedenen in den Schaltungen nach Fig. 1 bis 4 auftretenden elektrischen Signalen.

Gemäß Fig. 1 ist für einen Magnetbandtransport ein erfindungsgemäß ausgebildeter Motor 10 vorgesehen, der eine mit mehreren Wandlern 12, 13, 14 und 15 versehene Wandleranordnung 11 antreibt. Liese Wandleranordnung tastet ein Magnetband 17 quer ab. Der Motor 10 ist ein bürstenloser Gleichstrommotor, bei dem die Kommutierung zur Erregung der Ankerwicklungen extern außerhalb des Motorgehäuses durch eine Kommutator-Schaltanordnung vorgenommen wird, welche gemäß Fig. 1 durch eine Drehzahlsignal-Verarbeitungseinheit 20 und eine Motorantriebsschaltung 25 gebildet wird. Die Schaltung 25, die Einheit 20 und der Motor 10 arbeiten in einem Rückkopplungs- bzw. Servokreis zusammen, um die Drehgeschwindigkeit und den Phasenwinkel der Anordnung 11 genau zu regeln. Damit wird es möglich, daß die Wandler 12 - 15 breitbandige Signale zunächst in aufeinanderfolgenden Querspuren auf d em Band aufzeichnen und danach wiedergeben. Derartige Spuren sind beispielsweise die Spuren 21,22,23 und 24. Der Längsabstand der Spuren 21 bis 24 ergibt sich aus der Längsbewegung des Bandes 17» welche durch die servogeregelte Rotation einer bandantreibenden Welle 18 hervor-

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gerufen wird. Die vorliegende Erfindung wird zwar im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Form eines Motors beschrieben; es ist jedoch zu bemerken, daß es sich dabei im generellen Sinn um eine dynamoelektrische Vorrichtung handelt.

In Figur 2 sind die wesentlichen Merkmale des Motors 10, der Einheit 20 und der Schaltung 25 im Einzelnen dargestellt. Der Motor 10 wird dabei aus einem zweipoligen Permanentmagnetrotor 134 gebildet, der relativ zu einem Gehäuse 36 rotiert« das mit Ankerwicklungen 137 versehen ist. Der Rotor 136 erzeugt auf diese Weise ein rotierendes Magnetfeld, das die Windungen der Wicklungen 137 schneidet. Werden diese Wicklungen in geeigneter Weise erregt, so wird dadurch eine Drehkraft auf den Permanentmagnetrotor ausgeübt. Bei der vorliegenden Ausführungsform umfassen die Ankerwicklungen 137 acht Abschnitte bzw. Segmente 141 bis 148, welche um die Rotationsachse des Rotors 134 mit Umfangsabstand im Gehäuse 136 angeordnet sind. Um die Darstellung zu vereinfachen, sind die Segmente der Ankerwicklungen 137 lediglich auf der linken Seite des Gehäuses 136 und des Rotors 134 dargestellt. Bei dem hier in Rede stehenden bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Ankerwicklungen 137 fest angeordnet, während der Permanentmagnet bzw. die ein Magnetfeld erzeugende Anordnung relativ dazu rotiert. Diese Konstruktion unter Verwendung eines Permanentmagneten als felderzeugende Anordnung vereinfacht die Konstruktion der Motorvorrichtung wesentlich; weiterhin wird dadurch die Zuverlässigkeit und der glatte Lauf der Vorrichtung wesentlich verbessert. Um Signale mit der

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richtigen Phasenlage zur zeitlichen Erregung der Wicklungssegmente 141 - 148 zu erzeugen, werden erfindungsgemäß zwei Arten von Winkelstellungssignalen erzeugt, welche die Phase bzw. die Rotationsposition des vom Rotor 134 ausgehenden Magnetfeldes repräsentieren. Ein Satz von Winkelstellungssignalen wird durch ein Paar von Hall-Generatoren 151 und 152 erzeugt, welche derart am Gehäuse 156 montiert sind, daß sie sich in einer festen Stellung in Bezug auf die Ankerwicklungen 137 und im Einflussbereich des vom Rotor 134 erzeugten rotierenden Magnetfeldes befinden« Darüberhinaus sind die Hall-Generatoren 151 und 152 relativ zur Rotationsachse des Rotors 134 in Quadratur, d.h. in einem Abstand von 90 angeordnet. Auf diese V/eise erzeugen sie je eine Spannung, deren Polarität und Größe proportional zur Richtung und Intensität des auf sie einwirkenden Magnetfeldes ist. Die Verwendung von Hall-Generatoren zur Messung der Intensität oder Intensitätsänderung eines Magnetfeldes ist an sich bekannt, so daß hier zum grundsätzlichen Aufbau und zur grundsätzlichen Wirkungsweise derartiger Elemente keine näheren Ausführungen gemacht werden. Aufgrund der Anordnung der Hall-Generatoren 151 und 152 in Quadratur bestehen die über Leitungen 153 und 154 zur Einheit 20 gelieferten Signale aus einem Paar in Quadratur aufeinander bezogenen sinusförmigen Spannungen, wie sie in Mg. 5 dargestellt sind. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, werden die von den Hall-Generatoren erzeugten sinusförmigen Signale zur Erzeugung von Schaltsignalen dekodiert, welche dann eine Grobidentifikation der Winkelstellung des Rotors 134 darstellen.

Zusätzlich zu den von den Hall-Generatoren erzeugten

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Signalen wird gemäß der Erfindung eine weitere Folge von Winkelstellungssignalen erzeugt. Diese werden hier dur-ch von einer Drehzahlmeßanordnung 156 gelieferte Impulse geliefert. Die Drehzahlmeßanordnung 156 ist am Motor 10 montiert, wie dies schematisch in Fig. 1 dargestellt ist. Lurch eine mechanische Verbindung, welche in !ig. 2 in Form einer gestrichelten Linie 157 dargestellt ist, rotiert eine einen Teil der Drehzahlmeßanordnung 156 bildende Drehzahlmeßscheibe 158 zusammen mit dem Eotor 134. Diese Scheibe 158 trägt mehrere - im vorliegenden Falle acht - am Umfang in gleichem Abstand angeordnete Markierungen 159. Diese Markierungen 159 können beispielsweise in Form von ferromagnetischen Streifen ausgebildet sein, deren Relativbewegung in Bezug auf einen magnetischen Abnahmekopf 161 jeweils einen elektrischen Impuls erzeugt, welcher über eine Leitung 162 auf die Einheit 20 gegeben wird. Die Drehzahlmeßanordnung 156 kann aber auch durch eine andere äquivalente Anordnung gebildet werden. Im Rahmen der Erfindung kann die Drehzahlmeßanordnung 156 als eine eine vorgegebene Anzahl von relativ scharf definierten elektrischen Impulsen erzeugende Anordnung angesehen werden, wobei diese Impulse pro Umdrehung des Rotors 134 in bekannten Winkelstellungen relativ zu den Polen des Rotors auftreten. Die Anzahl der pro Umdrehung des Rotors 134 erzeugten Impulse ist vorzugsweise gleich der Anzahl der Segmente, in welche die Ankelwicklung 137 unterteilt ist. Im vorliegenden Falle handelt es sich dabei also um acht Impulse.

Die auf den Leitungen 153, 154 und 162 geführten, die Winkelstellung anzeigenden Signale, werden auf die Verarbeitungseinheit 20 gegeben, welche auf die in diesen Signalen

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enthaltene Zeitinformation anspricht und Kommutatorsignale mit richtiger Phasenlage zur sequenziellen Erregung der Ankerwicklungssegmente 141 - 148 erzeugt. Speziell werden die in Quadratur aufeinander bezogenen sinusförmigen Signale auf den Leitungen 153 und 154 auf einen in den Figuren 2 und 3 dargestellten Hallsignal-Dekoder 166 gegeben. Dieser Dekoder 166 liefert eine Folge von acht Sehaltsignalen mit diskreten Werten, welche zusammen die Winkelstellung der Pole des Rotors 134 in einem Bereich von - 22 1/2 ° der tatsächlichen Winkelstellung identifizieren. Zu diesem Zweck enthält der Dekoder 166 getrennte Verstärker 167 und 168, deren Eingänge die relativ schwachen Hall-Spannungen auf den Leitungen 155 und 154 aufnehmen. Nach der Verstärkung werden die Hall-Signale mittels Polaritätsinvertern 171 und 172, welche jeweils in Serie zum Ausgang der Verstärker 167 und 168 geschaltet sind, in entgegengesetzte Phasenkomponenten (180 gegeneinander verschoben) aufgespalten. Daher erscheinen an Punkten 173, 174, 175 und vier getrennte Signale, wobei die Signale an den Punkten 175 und 176 gegenphasig zueinander und auf die gegenphasigen Signale an den Punkten 173 und 174 in Quadratur bezogen sind. Jeweils eines der Signale wird sodann auf eine von vier Spannungsvergleichsstufen 177, 178, 179 und 180 gegeben, welche eine positive Abweichung des entsprechenden .Eingangssignals von einer Schwel!spannung anzeigen. Bei dieser Schwellspannung handelt es sich im vorliegenden Fall um den Wert +V_n, welcher auf die verbleibende Eingangsklemme der jeweiligen Vergleichsstufe 177 - 180 gegeben wi rd.

Die Spannungsvergleichsstufen 177 - 180 sind im wesent-

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lichen sättigbare Verstärker, deren Ausgangsspannungen solange einen diskreten Wert annehmen, wie die Eingangsspannungen an den Punkten 173 - 176 kleiner als +V_G bleiben. Übersteigt das Eingangssignal den Wert +V^, so erscheint am Ausgang der entsprechenden Spannungsvergleichsstufe ein zweiter diskreter Spannungswert. Um eine Signalinformation zu erzeugen, welche einer Winkelstellung des Rotors 134 in einem Bereich von - 22 1/2° tntspricht, wird die Bezugsspannung +V~ so gewählt, daß die entsprechenden Spannungsvergleichsstufen zu einem Zeitpunkt schalten, welcher im wesentlichen in der Mitte zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen von der Drehzahlmeßanordnung 156 liegen. Im vorliegenden Falle ist die Spannung +Vq auf etwa 1/3 der Amplitude der sinusförmigen Hall-Signale an den Eingänge^ der Vergleichsstufen eingestellt. Dies führt im Effekt dazu, daß die Ausgänge der Vergleichsstufen 177 180 als Punktion und für die Dauer jeder positiven Spitze ihres zugehörigen Eingangssignals umschalten, wobei die Vorder- und Hinterflanken dieser Signale grob - 67 1/2° Winkelgraden auf jeder Seite der Spitzenamplitude entsprechen, ligur 5 zeigt den Phasenzusammenhang zwischen den sinusförmigen Hall-Signalen und den daraus erzeugten dekodierten SchaltSignalen. Die Amplituden der sinusförmigen Hall-Signale nach Pig. 5 entsprechen den relativen Signalamplituden an den Punkten 173 - 176.

Die an den Ausgängen der Spannungsvergleichsstufen 177 180 verfügbaren Vierphasensignale werden mittels eines Satzes von vier elektrischen Gattern 186, 187, 188 und 189 in acht Schaltsignale mit jeweils definierter Phase

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aufgeteilt. Zur Erzeugung dieser weiteren Phasenteilung der Schaltsignale sind die Eingänge der genannten elektrischen Gatter in der dargestelten Weise verschaltet. Die an Ausgängen 191 - 198 des Dekoders 166 nach Fig. 3 verfügbaren acht Signale sind in Pig· 5 dargestellt.

Aus Fig. 5 ist zu ersehen, daß die an den Ausgängen des Dekoders 166 verfügbaren Schaltsignale die Augenblickswinkelstellung der Pole des Rotors 134 in einem Bereich von - 22 1/2° seiner tataächlichen Winkelstellung in Bezug auf die Anordnung der Hall-Generatoren 151 und 152 und damit in Bezug auf die Lage der Ankelwicklungen 137 identifizieren. Wie Fig. 2 zeigt werden die an den Ausgängen 191 - 198 verfügbaren Schaltsignale vom Dekoder 166 über eine Verbindung 199 auf ein Schieberegister 201 gegeben. Gleichzeitig wird die vom Abnahmekopf 161 über die Leitung 162 auf die Einheit 20 gegebene Folge von Drehzahlimpulsen durch einen Impulsformer 202 geformt und danach über eine Leitung 203 auf das Schieberegister 201 gegeben. Die durch den Impulsformer 202 durchgeführte Impulsformung ist ebenfalls aus Fig. 5 ersichtlich.

Das Schieberegister 201 korreliert die Zeittaktinformation, welche durch die auf der Leitung 199 verfügbaren dekodierten Hallr-Signale und die auf der Leitung 203 verfügbaren Drehzahlimpulse gegeben ist, und erzeugt in Abhängigkeit davon eine Folge von phasenbezogenen Schaltsignalen. Jedes dieser Signale besitzt eine Periode, welche einer vollen Umdrehung des Rotors 134 entspricht, und definiert dazu einen bestimmten Phasenzusammenhang. Die Phase dieser Signale wird durch die Hall-Signale festgelegt. Die

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schrittförmigen Übergänge dieser Signale zwischen den Sehaltzustanden treten zu Zeitpunkten auf, welche genau durch die Impulsinformation von der l*rehzahlmeßanordnung 156 definiert sind. Die dekodierten Hall-Signale würden zu weniger präzisen Schaltzeiten führen.

Eine in PIg₀ 4 dargestellte Ausführungsform des Schieberegisters 201 enthält vier, mit ihren verschiedenen Eingängen und Ausgängen zu einem Schieberegister zusammengeschaltete bistable Multivibratoren 211, 212, 213 und 214. Speziell werden die durch den Dekoder 166 gelieferten Phasenschalt signale auf die direkten Stelleingänge (S-p) und die direkten Rückstelleingänge (C-n) der Multivibratoten 211 - 214 gegeben und zwar derart, daß die Multivibratoren 211 - 214 als -funktion jedes gemeinsam auf Takteingänge (T) gegebenen Taktimpulses aufeinanderfolgend zu einem Zeitpunkt einmal ihren Schaltzustand ändern. Jeder Multivibrator 211 - 214 ändert als Punktion jedes vierten Taktimpulses seinen SehaltZeitpunkt, so daß jeder Multivibrator bei acht Taktimpulses. bzw. einer vollen Umdrehung des Rotors 134 eine volle Schaltperiode ausführt.

Die dekodierten Hall-Signale stellen dabei einen richtigen Phasenbetrieb der Multivibratoren 211 - 214 sicher, wenn diese auf die von der Lrehzahlmeßanordnung 156 gelieferte kontinuierliche Folge von Taktimpulsen ansprechen. Im Falle eines Schaltfehlers übersteuern die auf die direkten Stelleingänge und direkten Rückstelleingänge gegebenen Hall-Signale das Ansprechvermögen der Multivibratoren auf die Taktimpulse, so daß sie als kontinuierliche Verifikation und automatische Korrektur des augenblicklichen

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Phasenzustandes des Schieberegisters 201 dienen. Darüber-Mnaus bilden die Hall-Signale in der Anlaufphase bei der Drehzahl Null oder bei kleinen Drehzahlen eine genaue Phaseninformation für die richtige Kommutierung der Ankerwicklungen, ohne daß beispielsweise eine volle Umdrehung und damit ein voller Ausgangsimpulszyklus der Drehzahlmeßanordnung 156 erforderlich ist. Im Effekt ist es möglich, den Motor 10 direkt als Funktion der von den HaIl-G-eneratoren gelieferten Kommutator-S ehalt information laufen zu alassen, ohne daß dazu die Drehzahlimpulse erforderlich sind. Während des stationären Kaufes ist es jedoch aufgrund der genaueren Regelung durch die voll verarbeiteten Kommutatorsignale zweckmäßig, die Drehzahlsignalinformation auszunutzen.

Die an den "Sins"- und "NuI!"-Ausgängen der Multivibratoren 211 - 214 verfügbaren Signale sind in Fig. 5 dargestellt. Dabei handelt es sich um acht Signale mit einem Phasenabstand von 45 und einer einer vollen Umdrehung des Rotors 134 entsprechenden Schaltperiode. Obwohl diese Signale eine ausreichende Zeittaktinformation für die Kommutierung enthalten, eignen sich ihre gleichen Schaltcharakteristiken nicht für eine kommutierende Erregung der Ankerwicklungssegmente.

Um Kommutatorsignale mit geeigneten "Ein"- und "Aus"-Sehalteigenschaften zu erzeugen, ist eine in den Fig. 2 und 4 dargestellte Kommutator-Dekodierschaltung 221 vorgesehen, in der die Ausgangssignale des Schieberegisters 201 auf bestimmte Eingänge eines Satzes von elektrischen Gattern 222 - 229 gegeben werden. Durch Dekodierung der

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der Ausgangssignale der «mit!vibratoren 211 - 214 in dieser Weise liefern die Gatter 222 - 229 acht Schaltsignale mit richtiger Phasenlage, welche gemäß Fig. 5 mit 01 - 08 bezeichnet sind. Im vorliegenden Fall ist es erwünscht, jedes yvicklungssegment 141 - 148 des Ankers für eine Viertelumdrehung (entsprechend 90°) des Rotors 134 zu erregen. Die in Fig. 5 dargestellten Schaltsignale 01 - 08 fuhren daher zu einer Abschaltperioüe für eine Dreiviertelumdrehung (entsprechend 270°) and einer Einschaltperiode, während der das zugehörige Wicklungssegment erregt ist, für eine Viertelumdrehung (entsprechend 90 ) des Rotors. Daruberhinaus fallen die Vorder- und Hinterflanken des ^!'Ein"-Intervalls jedes der Signale 01 - ,08 mit den scharfen Triggerimpulsen zusammen, welche über die leitung 203 von der Lrehzahlmeßanordnung 156 geliefert werden.

Um die Erregung der Wicklungssegmente 141 - 148 durchzuführen, werden die Kommutierungasehaltsignale 01 von der Schaltung 221 über eine Leitung 231 auf Kommutatorschalter 232 gegeben, welche zur Verbindung mit einem Ende der zugehörigen Wicklungssegmente 140 - 148 acht Ausgangsklemmen 233 - 240 aufweisen. Die Kommutierungsschaltsignale 01 - 08 verbinden jeweils eine Klemme der Klemmen 232 - 240 und das zugehörige Wicklungssegment während der Einsehaltphase mit einem Bezugspunkt 241. Die anderen Enden der Ankerwicklungen 141 - 148 sind gemeinsam an einen Punkt 242 geschaltet, welcher mit einem Ausgang 243 eines Leistungsverstärkers 244 verbunden ist. Der Ausgang 243 liefert als Funktion eines auf den Leistungsverstärker 244 gegebenen Regeleingangs signals eine geregelte Spannung in Bezug auf

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den Bezugspunkt 241. Das Regeleingangssignal für den Verstärker 24-4 wird dabei über eine Eingangsleitung 247 geliefert, wobei die Größe der resultierenden Ausgangsspannung die durch die Ankerwicklungsanordnung 137 auf den Rotor 254 ausgeübte Drehkraft bestimmt. Wie in der oben angeführten deutschen Patentanmeldung näher beschrieben ist, wird die über die Eingangsleitung 247 zugeführte Regelspannung von einem Summationspunkt 51 nach Fig. 1 abgenommen, an dem als Funktion der Ausgangssignale von verschiedenen, den Motor 10 regelnden Rückkopplungsschleifen eine resultierende Regelspannung entsteht. DJe Rückkopplungsschleifen setzen sich dabei aus einer Geschwindigkeitsregelschaltung 52, einer Phasenvergleichsschaltung 44 und einer Phasenkorrekturschaltung 43 zusammen. In der genannten Patentanmeldung wird die Motorantriebs schaltung 25 in einfacher V/eise durch einen Motorantriebsverstärker gebildet.

Für eine richtige Funktion müssen die Hall-Generatoren 151 und 152 so angeordnet sein, daß ihre Ausgangesignale die Augenblicksbeziehung des rotierenden Magnetfeldes in Bezug auf die Ankerwicklungsanordnung 137 angeben. Speziell wird zunächst einer der Hall-Generatoren im Zentrum der Wicklungsverteilung eines willkürlich gewählten Bezugswicklung s segment es (eines der Segmente 141 - 148Jangeordnet, so daß sein Ausgangssignal durch die positive und negative Spitzenamplitude läuft, wenn der Nord- und der Südpol des Rotors 134 durch das Zentrum des zugehörigen Wicklungssegmentes läuft. Danach wird der zweite Hall-Generator um 90 versetzt gegen den ersten Hall-Generator angeordnet, was im vorliegenden Ausführungsbeispiel einer

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Lage im Zentrum eines zweiten, gegen das Bezugssegment versetzten Wicklungssegmentes entspricht« Die Tachometerscheibe 158 ist unter einem festen Winkel relatig zum Rotor 134 angeordnet, so daß aufgrund der Markierungen 159 jedesmal dann ein Drehzahl-Taktimpuls geliefert wird, wenn einer der Pole des Permanentmagnetrotors das Verteilung szentruia einer der Wicklungssegmente 141 - 148 kreuzt. Die Wicklungssegmente müssen natürlich relativ zum Bezugswicklungssegment korreliert und demgemäß an Kommutierungssehalter mit richtiger Phasenlage angekoppelt sein. Es ist dabei zu bemerken, daß die vorgenannte Anordnung der Hall-Generatoren 151 und 152 sowie der Drehzahlmeßscheibe 158 zu dem gewünschten abwechselnden Zeittakt der Drehzahlmeßimpulse und den Wertübergängen der dekodierten sinusförmigen Hall-G-eneratorsignalen führt.

Die Drehzahlsignal-Verarbeitungseinheit 2o gemäß der Erfindung liefert in vorteilhafter Weise am Ausgang des Schieberegisters 201 Drehzahlrückkopplungssignale mit acht Phasen zur Verwendung in einem automatischen Spuraus wahl- Netzwerk, wie es auch in der oben genannten deutschen Patentanmeldung beschrieben ist. DieFiguren 1 und 2 zeigen, daß die am Ausgang desSchieberegisters 201 erzeugten Drehzahlmeßsignale mit acht Phasen über eine Leitung 248 auf das automatische Spurauswahlnetzwerk gegeben werden. Die genannten Rückkoppelsignale werden an den "Eins-" und "Null"-Ausgängen der Multivibratoren 211 214 nach Fig. 4 erzeugt und besitzen Zeittakt- und Phasencharakteristiken, wie sie in Jj¹Ig. 5 dargestellt sind.

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Die verbleibenden Komponenten der Anordnung nach Fig. 1 sind auch in der vorgenannten deutschen Patentanmeldung beschrieben. Kurzgesagt wird das Band 17 in seiner Längsrichtung mittels einer Bandantriebswelle 18 an der rotierenden Wandleranordnung 11 vorbeigeführt. Die Bandantriebswelle 18 wird dabei von einer Bandantriebs-Servoschaltung 34, einer Bildeinstell-Regelschaltung 28 und einer Betriebsart-Regelschaltung 108 betätigt. Die verschiedenen Servoregel-Betriebsarten werden von einer Regelspur 19 auf dem Band unterstützt, in der gleichzeitig mit der Aufzeichnung des breitbandigen Signals in Querspüren - hier die Spuren 21 - 24 - ein Regelsignal aufgezeichnet wird. Dieses Regelsignal wird durch einen Wandler 26 und einen Wiedergabeverstärker 27 zurückgewonnen. Das Breitbandsignal wird durch die die Querspuren aufeinanderfolgend abetastenden Wandler 12 - 15 wiedergegeben, wobei eine Schalt- und Demodulatoranordnung 71 die wiedergegebenen Signale kombiniert und demoduliert, da sie in frequenzmodulierter Form aufgezeichnet wurden. Das wiedergegebene Breitbandsignal, das im vorliegenden Fall ein Videosignal iet, kann daher am Ausgang der Anordnung 71 abgenommen werden. Eine Vertikalsynchronsignal-Abtrennstufe 72 trennt die Vertikalsynchronimpulse aus dem wiedergegebenen Signal ab, so daß sie für bestimmte andere Signalregelvorgänge des Transportsystems verwendbar sind·

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Claims (10)

1. Patent ansprüche

   Dynamoelektrische Vorrichtung, gekennzeichnet durch eine Ankerwieklungsanordnung (137), eine ein Magnetfeld erzeugende, relativ zur Ankerwieklungsanordnung (137) rotierende Anordnung (134), eine von der Ankerwieklungsanordnung (137) getragene Magnetfeld-Meßanordnung (151,152) sur Erzeugung von Signalen, welche dem Phasenwinkel der Rotation der ein Magnetfeld erzeugenden Anordnung (134) proportional sind, eine Drehzahlmeßanordnung (156) zur Erzeugung einer Folge von Impulsen für jede volle Umdrehung der ein Magnetfeld erzeugenden Anordnung (134) und durch eine an die Ankerwieklungsanordnung (137) angekoppelte Kommutator-Sehaltanordnung (2o,25), welche die Ankerwieklungsanordnung als Funktion des zeitlichen Zusammenhangs zwischen den von der Magnetfeld-Meßanordnung (151»152) gelieferten Signalen und den von der Drehzahlmeßanordnung (156) gelieferten Impulsen erregt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeld-Meßanordnung (151»152) durch ein Paar von Hall-Generatoren gebildet ist und daß die Hall-Generatoren (151»152) relativ zur Rotationsachse der ein Magnetfeld erzeugenden Anordnung {134) in Quadratur angeordnet sind.

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3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerwicklungsanordnung (157) eine vorgegebene Anzahl von Yvicklungssegmenten (141-148) aufweist und daß die Anzahl der von der Drehzahlmeßanordnung (156) gelieferten Impulse gleich der Anzahl der Wicklungssegmente ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ein Magnetfeld erzeugende Anordnung (134) als rotierender zweipoliger Permanentmagnet ausgebildet ist und daß aie Wicklungssegmente (141- 148) der Ankerwicklungsanordnung (137) um die Äotationsachse des Permanentmagneten angeordnet sind.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlmeßanordnung (156) eine mit dem Permanentmagneten (134) gemeinsam rotierende Scheibe (158) aufweist, daß auf der Scheibe (158) mehrere Markierungen (159) vorgesehen sind, und daß ein Abnahmekopf (161) in Bezug auf die Scheibe (158) stationär angeordnet ist, welcher auf die Markierungen (159) anspricht und die Folge von Impulsen liefert.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutator-Sehaltanordnung (2o,25) einen Hallsignal-Dekoder (166) mit einem Paar von i'hasenaufspaltanordnungen (171,172) aufweist, welche jeweils das Signal von einem Hall-Generator (151 bzw. 152) aufnehmen und für jedes der in Quadratur aufeinander bezogenen Signale gegenphasige Signale erzeugen und daß an die Phasenaufspaltanordnungen Schältstufen (177 - 180)
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8. (186 - 189) angeschaltet sind, welche als Funktion der gegenphasigen Signale für jedes Viertel der Helativdrehung zwischen der Ankerwicklungsanordnung (137) und der ein Magnetfeld erzeugenden Anordnung (134) ein einheitliches Schaltsignal liefern.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutator-Schaltanordnung (2o,25) ein Schieberegister (2ol) enthält, das die Drehzahlmeßimpulse und an direkten Stell- und Rückstelleingängen die vom Hallsignal-Dekoder (166) gelieferten Signale aufnimmt, und daß das Schieberegister an seinen Ausgängen eine Folge von phasenbezogenen SehaltSignalen liefert, deren Phasen durch die Signale vom Hallsignal-Dekoder und deren Vorder- und Hinterflanken durch die Drehzahlmeßimpulse festgelegt sind.
10. 10 9-85 1/096 1

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