DE102004013423B4

DE102004013423B4 - voltage generator

Info

Publication number: DE102004013423B4
Application number: DE200410013423
Authority: DE
Inventors: Ulrich Wetzel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-03-18
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2024-03-19
Also published as: DE102004013423A1

Abstract

Spannungserzeuger (10) mit
– einer Erregerspule (13) zum Erzeugen einer Spannung,
– einem axial zur Erregerspule (13) versetzt angeordneten Erregermagnet (15), welcher um eine senkrecht zur Achse der Erregerspule (13) stehende Mittelachse (14) drehbar gelagert ist und über ein bezüglich der Mittelachse (14) diametral gegenüber der Erregerspule (13) angeordnetes, Koppelmagnete (12) alternierender Polung aufweisendes Drehelement (11) antreibbar ist, wobei durch eine aus einer Drehbewegung des Drehelements (11) resultierenden Bewegung des Erregermagneten (15) eine Spannung in der Erregerspule (13) induziert wird, und mit
– bezüglich der Mittelachse (14) diametral gegenüberliegend und senkrecht zur Achse der Erregerspule (13) angeordneten Koppelelementen (16) aus magnetisch aktivem Material.Voltage generator (10) with
An exciting coil (13) for generating a voltage,
- An axially to the excitation coil (13) arranged offset excitation magnet (15) which is rotatably mounted about a perpendicular to the axis of the exciter coil (13) central axis (14) and about a relative to the central axis (14) diametrically opposite the exciter coil (13) arranged, coupling magnets (12) alternating polarity exhibiting rotating element (11) is drivable, wherein by a rotational movement of the rotary member (11) resulting movement of the exciter magnet (15) a voltage in the exciting coil (13) is induced, and with
- With respect to the central axis (14) diametrically opposite and perpendicular to the axis of the exciter coil (13) arranged coupling elements (16) of magnetically active material.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spannungserzeuger, wie er beispielsweise aus der DE 101 13 250 A1 oder der EP 0 658 745 B1 jeweils für sich als bekannt hervorgeht.The present invention relates to a voltage generator, as it is known for example from DE 101 13 250 A1 or the EP 0 658 745 B1 in each case as known.

In der DE 101 13 250 A1 ist ein Drehstellungsgeber beschrieben, welcher zur Erfassung der Drehbewegung eines um eine Drehachse drehbaren Drehelements eine Sensoreinrichtung aufweist, die dem vorliegenden Spannungserzeuger entspricht. Es ist eine Erregerspule gegeben, die zum Erzeugen einer Spannung dient. Axial zur Erregerspule versetzt, ist ein Erregermagnet um seine senkrecht zu dieser axialen Richtung stehenden Mittelachse drehbar gelagert. Der Erregermagnet wird durch die Drehbewegung eines Drehelements angetrieben, welches diametral gegenüberliegend bezüglich der Mittelachse zur Erregerspule angeordnet ist. Das Drehelement weist dabei an seiner dem Erregermagneten zugewandten Seite Koppelmagneten auf, welche eine alternierende Polung aufweisen, so dass eine Drehbewegung über das erzeugte Magnetfeld eine Drehbewegung des Erregermagneten veranlasst. Dabei führt der Erregermagnet aufgrund der wechselnden magnetischen Polung der Koppelmagneten sowie der anziehenden und abstoßenden Magnetkräfte eine schlagartige Kippbewegung aus, sobald die Polung des Koppelmagneten an der gegenüberliegenden Seite der Erregerspule wechselt.In the DE 101 13 250 A1 a rotary encoder is described, which has a sensor device which corresponds to the present voltage generator for detecting the rotational movement of a rotatable about a rotation axis rotary member. There is an exciting coil which serves to generate a voltage. Spaced axially to the exciter coil, an exciter magnet is rotatably mounted about its central axis perpendicular to this axial direction. The excitation magnet is driven by the rotational movement of a rotary element, which is arranged diametrically opposite to the center axis to the exciter coil. In this case, the rotary element has coupling magnets on its side facing the excitation magnet, which magnets have an alternating polarity, so that a rotational movement via the generated magnetic field causes a rotational movement of the exciter magnet. Due to the alternating magnetic polarity of the coupling magnets and the attractive and repulsive magnetic forces, the exciter magnet executes a sudden tilting movement as soon as the polarity of the coupling magnet changes on the opposite side of the exciter coil.

Derartige Einrichtungen mit einem Erregermagneten und einer Erregerspule haben den Vorteil, dass der erzeugte Spannungsimpuls nicht nur als Messsignal für die Drehbewegung des Drehteils dienen kann, sondern dass zugleich über die induzierte Spannung in der Erregerspule die Betriebsspannung für eine Auswerteeinheit zur Vornahmeregistrierung der Drehbewegung besteht. Die Einrichtung ist also in der Lage, als Generator zu fungieren.such Have facilities with a field magnet and an exciter coil the advantage that the generated voltage pulse not only as a measurement signal for the Rotational movement of the rotating part can serve, but that at the same time over the induced voltage in the excitation coil, the operating voltage for an evaluation unit for pre-registration of the rotary motion exists. The device is thus able to act as a generator.

Aufgrund der auftretenden schlagartigen Wechselbewegung der Erregerspule tritt jedoch eine Geräuschbildung ein, die mit höherwerdender Drehfrequenz des Erregermagneten zunehmend als störend empfunden wird. Darüber hinaus besteht bei zunehmender Drehzahl des Drehelements nicht mehr unbedingt das Bedürfnis, die Bewegung des Drehelements über einen Sensor zu erfassen, der den Versorgerstrom für die Sensoreinrichtung selbst erzeugt, da dann meist eine externe Spannungsversorgung verfügbar ist. Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Spannungsanordnung derart auszubilden, dass sie ab einer bestimmten Drehfrequenz des Erregermagneten selbstabschaltend ist.by virtue of the occurring sudden change movement of the exciter coil However, a noise occurs one with the higher Rotational frequency of the exciter magnet increasingly perceived as disturbing becomes. About that In addition, with increasing speed of the rotary member is no longer necessarily the need, the movement of the rotary element over to detect a sensor which is the supply current for the sensor device self-generated, because then usually an external power supply is available. The object of the invention is therefore, the voltage arrangement such train that they start from a certain rotational frequency of the exciter magnet self-disconnecting.

Diese Aufgabe wird durch einen Spannungserzeuger gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Ein derartiger Spannungserzeuger weist eine Erregerspule zum Erzeugen einer elektrischen Spannung, und einen axial zur Erregerspule versetzt angeordneten Erregermagneten auf. Der Erregermagnet ist um eine senkrecht zur Achse der Erregerspule stehende Mittelachse drehbar gelagert und wird über ein bezüglich der Mittelachse diametral der Erregerspule gegenüberliegendes Drehelement angetrieben, welches zum Erzeugen einer magnetischen Wechselwirkung mit dem Erregermagneten dem Erregermagnet zugewandte Koppelmagnete aufweist, welche derart angeordnet sind, dass ihre Polung alternierend ist. Aus einer Drehbewegung des Drehelements resultiert eine Bewegung des Erregermagneten, welche dann in der Erregerspule eine Spannung induziert. Gemäß der Erfindung sind bezüglich der Mittelachse diametral gegenüberliegend und senkrecht zur Achse der Erregerspule Koppelelemente aus magnetisch aktivem Material angeordnet.These Task is solved by a voltage generator according to claim 1. One Such voltage generator has an exciter coil for generating an electrical voltage, and an offset axially to the exciter coil arranged exciter magnets. The exciter magnet is perpendicular to one rotatably mounted to the axis of the exciter coil standing central axis and will be over a respect the center axis diametrically driven opposite to the exciting coil rotating element, which for generating a magnetic interaction with the exciter magnet Having the excitation magnet facing coupling magnets, which arranged such are that their polarity is alternating. From a rotary motion of the rotary element results in a movement of the exciter magnet, which then induces a voltage in the exciter coil. According to the invention, with respect to Center axis diametrically opposite and perpendicular to the axis of the exciter coil coupling elements of magnetically active Material arranged.

Durch die Koppelelemente aus magnetisch aktivem Material kann eine Wechselwirkung zwischen Erregermagnet und Koppelelement erreicht werden, welche den Erregermagneten in einer Stellung hält, in der er von seiner Ausrichtung her die geringste Wechselwirkung mit den Koppelmagneten des Drehelements aufweist. Weist das Drehelement eine relativ hohe Drehgeschwin digkeit auf, so verändert sich das magnetische Feld im Bereich des Erregermagneten in so rascher Folge, dass aufgrund der Wechselwirkungen zwischen Erregermagnet und Koppelelementen der Erregermagnet in einer Stellung verharrt, in der er sich axial ausgerichtet zu den beiden Koppelelementen dazwischenliegend befindet. Die Drehbewegung des Erregermagnet wird dadurch in dieser Stellung, in der er der geringsten Feldwirkung durch die Koppelmagnete ausgesetzt ist, feststehend gehalten, so dass keine weiteren Drehbewegungen des Erregermagneten stattfinden und daher auch keine Spannung mehr in der Spule induziert wird.By the coupling elements of magnetically active material can interact be achieved between the exciter magnet and coupling element, which holding the exciter magnet in a position in which it depends on its orientation fro the slightest interaction with the coupling magnets of the rotary element having. Does the rotary member a relatively high speed Drehgeschwin on, so changed The magnetic field in the field of the exciter magnet in so faster Consequence that due to the interactions between exciter magnet and coupling elements of the excitation magnet remains in a position, in which it is axially aligned with the two coupling elements located in between. The rotational movement of the excitation magnet is in this position, in which he has the least field effect is suspended by the coupling magnets, held stationary, so that no further rotational movements of the exciter magnet take place and Therefore, no voltage is induced in the coil.

Durch diese Maßnahme wird insbesondere erreicht, dass die Drehlager des Erregermagneten geschont werden, weil Drehbewegungen zu hoher Drehfrequenz vermieden werden. Darüber hinaus wird die Geräuschentwicklung, die auf der unsteten, ungleichmäßigen Bewegung des Erregermagneten beruht, vermieden, da er aufgrund seiner eigenen Trägheit ab einer bestimmten Geschwindigkeit gestoppt wird. Das ständige Beschleunigen und Abbremsen entfällt, wodurch die Geräuschquelle für ein klopfendes, klapperndes Geräusch entfällt.By This measure is achieved in particular that the pivot bearing of the exciter magnet spared be avoided because rotational movements to high rotational frequency. About that In addition, the noise, the on the unsteady, uneven movement is based on the exciter magnet, avoided because it due to its own inertia from a certain speed is stopped. The constant acceleration and braking is eliminated, causing the noise source for a knocking, rattling noise eliminated.

Gemäß bevorzugter Ausbildung des Spannungserzeugers sind die Koppelelemente aus magnetisch aktivem Metall, insbesondere Eisen oder aus magnetischem Material hergestellt. Magnetisches Material, insbesondere mit einer vorgegebenen Polung ist dazu geeignet, eine große Haltekraft in der neutralen Zwischenstellung auszuüben und daher schon relativ frühzeitig, bei geringer Drehfrequenz des Drehelements ein Festhalten des Erregermagneten in der bestimmten Lage vorzunehmen. Beispielsweise Eisen oder Ferritmaterial tritt aber auch in eine magnetische Wechselwirkung mit dem Erregermagneten ein, so dass auch diese Materialien geeignet sind, als Koppelelemente zu dienen.According to a preferred embodiment of the voltage generator, the coupling elements are made of magnetically active metal, in particular iron or of magnetic material. Magnetic material, in particular with a predetermined polarity is adapted to exert a large holding force in the neutral intermediate position and therefore already relatively early, make a detention of the exciter magnet in the specific position at low rotational frequency of the rotary member. However, for example, iron or ferrite material also enters into a magnetic interaction with the exciter magnet, so that these materials are also suitable to serve as coupling elements.

In weiterführender Ausgestaltung der Erfindung, sind die Koppelelemente mittig zwischen Erregerspule und Drehelement und rechtwinklig zur Mittelachse des Erregermagneten angeordnet. In dieser Positionierung bildet sich die größte Kraftwirkung zwischen dem Erregermagneten und dem Koppelelement aus, wobei gleichzeitig die Kraftwirkung der Koppelmagnete auf dem Drehelement in ihrer Wirkung auf den Erregermagneten am geringsten sind. Somit ist diese Position am besten zum Aufrechterhalten einer festen Lage des Erregermagneten geeignet. Gemäß weiterführender bevorzugter Ausgestaltung sind die Koppelelemente in ihrer Breite entsprechend der Breite des Erregermagneten ausgebildet. Hierdurch ist eine Zone geschaffen, die eine einer Drehbewegung entgegenwirkende Stellung des Erregermagneten bewirkt, die sich in ihrer Breite über die Drehbewegung des Erregermagneten hinweg genau so weit erstreckt, dass eine eindeutige Lage definiert wird. Eine Zentrierung des Erregermagneten in einer lokal stabilen Gleichgewichtslage wird ermöglicht.In further leading Embodiment of the invention, the coupling elements are centrally between Excitation coil and rotary element and perpendicular to the central axis of the Exciter magnet arranged. In this positioning forms the greatest force effect between the excitation magnet and the coupling element, wherein at the same time the force effect of the coupling magnets on the rotary element in their Effect on the exciter magnet are the lowest. So this is Position best for maintaining a fixed position of the exciter magnet suitable. According to continuing Preferred embodiment, the coupling elements in their width formed according to the width of the exciter magnet. hereby a zone is created which counteracts a rotational movement Position of the exciter magnet causes, in width across the Rotary movement of the exciter magnet extends so far away, that a definite position is defined. A centering of the exciter magnet in a locally stable equilibrium position is possible.

Gemäß weiterführender Ausgestaltung der Erfindung entspricht die Länge des Koppelelements in Richtung der Mittelachse des Erregermagneten der Länge des Erregermagneten in dieser Richtung. Durch die Erstreckung über eine gemeinsame Länge hinweg, wird die Wechselwirkung zwischen Erregermagnet und Koppelelement größtmöglich gestaltet.According to continuing Embodiment of the invention corresponds to the length of the coupling element in the direction the central axis of the exciter magnet the length of the excitation magnet in this direction. By extension over a common length, becomes the interaction between excitation magnet and coupling element as large as possible.

Gemäß weiterführender vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Koppelelemente in definiertem radialen Abstand bezüglich dem äußeren Drehkreis des Erregermagneten um seine Mittelachse herum angeordnet. Der definierte Abstand zwischen dem Koppelelement und dem Erregermagnet definiert die Haltekraft, welche in der Mittellage bezüglich der Koppelelemente gegeben ist. Der Abstand ist so auszuwählen und zu bestimmen, dass einerseits das Verharren des Erregermagneten in seiner axial ausgerichteten Stellung zu den Koppelelementen ab der gewünschten Drehzahl des Drehelements und andererseits das Verlassen dieser festen Position bei darunterliegenden Drehzahlen, wenn die Koppelmagnete auf den Erregermagneten einwirken, gewährleistet. Bei jeder beliebigen Drehbewegung des Drehelements unterhalb der festgelegten Drehfrequenz muss zu entsprechender Drehbewegung des Erregermagneten führen.According to continuing Advantageous embodiment of the invention are the coupling elements in a defined radial distance with respect to the outer turning circle of the exciting magnet arranged around its central axis. The defined distance between the coupling element and the exciter magnet defines the holding force, which in the middle position regarding the coupling elements is given. The distance is to be selected and to determine that, on the one hand, the persistence of the exciter magnet in its axially aligned position to the coupling elements the desired Speed of the rotary member and on the other hand leaving this fixed position at underlying speeds when the coupling magnets act on the exciter magnet ensures. At any Rotary movement of the rotary element below the specified rotational frequency must lead to appropriate rotational movement of the exciter magnet.

Gemäß weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist der definierte radiale Abstand zumindest über ein bestimmtes Intervall hinweg einstellbar. Durch diese Maßnahme können zum einen Fertigungstoleranzen und Toleranzen in der magnetischen Kraftwirkung der Koppelelemente oder des Erregermagnets, aber auch der Koppelmagnete auf dem Drehelement ausgeglichen werden. Andererseits kann auch die Kopplung zwischen den Koppelelementen und dem Erregermagneten eingestellt werden und so eine anwendungsabhängige Einstellung der Drehfrequenz des Drehelements vorgenommen werden, ab welcher die Erregerspule zwischen den Koppelelementen gehalten wird und die Drehbewegung des Drehelements nicht mehr mit nachvollzieht.According to others Preferred embodiment, the defined radial distance is at least over a certain Interval adjustable. By this measure, on the one hand, manufacturing tolerances and Tolerances in the magnetic force effect of the coupling elements or of the exciter magnet, but also the coupling magnets on the rotary element be compensated. On the other hand, the coupling between the coupling elements and the exciter magnet can be adjusted and such an application-dependent Setting the rotational frequency of the rotary element to be made, from which the exciter coil is held between the coupling elements is and no longer follows the rotational movement of the rotary element with.

Gemäß bevorzugter Verwendung eines erfindungsgemäßen Spannungserzeugers handelt es sich um einen Bestandteil eines Drehstellungsgebers für die Erfassung der Drehbewegung des Drehelements oder einem mit der Bewegung des Drehelements festgekoppelten anderen Bauteils, welches eine Relativbewegung bezüglich dem feststehenden Bezugspunkt ausübt und dessen Bewegung zumindest in eine Relativ- oder Drehbewegung des Drehelements umsetzbar ist. Es entspricht dabei besonders bevorzugter Ausgestaltung, wenn Erregerspule, Erregermagnet und Koppelelemente in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, wobei das Gehäuse bevorzugt aus nicht magnetisch aktivem Material hergestellt ist, so dass es keine Wechselwirkung mit dem Erregermagneten aufweist. Es entspricht dabei besonders bevorzugter Ausgestaltung, wenn das Gehäuse als blockartiges Element ausgebildet ist, in das in axialer Richtung gesehen, ein Drehlager für den Erregermagneten eingearbeitet ist und in rechtwinkliger Richtung zu der axialen Anordnung von Mittelachse und Erregerspule, lateral der Mittelachse die beiden Koppelelemente in entsprechenden Nuten oder Ausnehmungen des Gehäuses angeordnet sind und dort beispielsweise durch Klemmschrauben feststehend gehalten sind. Eine andere Möglichkeit ist, dass die Koppelelemente in ein Gehäuse beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial ebenso eingegossen sind, wie die Drehlager des Erregermagneten, welche diesen in einer entsprechend kreisrunden Führung halten.According to preferred Use of a voltage generator according to the invention it is part of a rotary encoder for capture the rotational movement of the rotary member or one with the movement of the Rotary element coupled other component, which is a relative movement in terms of the fixed reference point and whose movement at least in a relative or rotational movement of the rotary member can be implemented. It corresponds to a particularly preferred embodiment, when the excitation coil, exciter magnet and coupling elements are arranged in a common housing, wherein the housing preferably made of non-magnetically active material, so that it has no interaction with the exciter magnet. It corresponds to a particularly preferred embodiment, if the casing is designed as a block-like element in which in the axial direction seen a pivot for the exciter magnet is incorporated and in a right-angle direction to the axial arrangement of central axis and exciter coil, lateral the central axis of the two coupling elements in corresponding grooves or recesses of the housing arranged are and kept fixed there, for example by clamping screws are. Another possibility is, that the coupling elements in a housing, for example, a Plastic material are poured as well as the pivot bearing of the Excitation magnets, which in a correspondingly circular guide hold.

Nachfolgend ist die Erfindung auch anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert; dabei zeigt:following the invention is also based on the one shown in the drawing embodiment explained in more detail; there shows:

1a, 1b in schematischer Darstellung jeweils das Drehverhalten des Trägermagneten bei geringer bzw. großer Drehgeschwindigkeit; und 1a . 1b in a schematic representation in each case the rotational behavior of the carrier magnet at low or high rotational speed; and

2a bis 2d Schrägbild bzw. Seitenansicht unterschiedlicher Darstellungen eines erfindungsgemäßen Spannungserzeugers. 2a to 2d Inclined or side view of different representations of a voltage generator according to the invention.

Anhand der beiden 1a und 1b ist die Funktionsweise der Erfindung dargelegt. Die 1a zeigt das Verhalten eines Spannungserzeugers 10 bei geringer Drehgeschwindigkeit des Drehelements 11 mit seinen Koppelmagneten 12 bezüglich dem Spannungserzeuger. Die 1b zeigt das Verhalten des Spannungserzeugers 10 bei großer Drehgeschwindigkeit bzw. Drehfrequenz des Drehelements 11. Da es sich beidesmal um dieselbe Anordnung handelt, ist die Anordnung nachfolgend gemeinsam beschrieben. Axial zueinander ausgerichtet ist die Erregerspule 13 und die dazu senkrecht stehende Mittelachse 14 des Erregermagneten 15 angeordnet, wobei diametral gegenüberliegend Erregerspule 13 das Drehelement 11 mit seinen Koppelmagneten 12 angeordnet ist. Zur Verstärkung der Feldwirkung weist die Erregerspule 13 einen Ferritkern oder einen anderen magnetisch wirksamen Kern auf, der eine Verstärkung der Feldlinien im Bereich der Spule bewirkt. Auf Höhe der Mittelachse 14 lateral mittig zwischen der Erregerspule 13 und dem Drehelement 11 sind beiderseits des Erregermagneten 15 Koppelelemente 16 angeordnet. Dabei besteht ein radialer Abstand d zwischen der Außenkontur des Trägermagneten 15 und der zugewandten Innenseite der Koppelelemente 16.Based on the two 1a and 1b is set forth the operation of the invention. The 1a shows the behavior of a voltage generator 10 at low rotational speed of the rotary member 11 with his coupling magnets 12 with respect to the voltage generator. The 1b shows the behavior of the voltage generator 10 at high rotational speed or rotational frequency of the rotary member 11 , Since it is the same arrangement both times, the arrangement is described below together. Axially aligned with each other is the exciter coil 13 and the perpendicular center axis 14 of the exciter magnet 15 arranged, with diametrically opposite exciting coil 13 the rotary element 11 with his coupling magnets 12 is arranged. To amplify the field effect, the exciter coil 13 a ferrite core or other magnetically active core, which causes an amplification of the field lines in the region of the coil. At the height of the central axis 14 lateral centered between the exciter coil 13 and the rotary element 11 are on both sides of the exciter magnet 15 coupling elements 16 arranged. In this case, there is a radial distance d between the outer contour of the carrier magnet 15 and the facing inside of the coupling elements 16 ,

Wie aus der 1a ersichtlich, wirkt das magnetische Feld des Koppelmagneten 12, welcher sich von links nach rechts unter der Erregerspule 13 hindurchbewegt, durch die magnetische Anziehung derart auf den Erregermagnet 15 ein, dass dieser eine Kippbewegung ausführt, und sich axial zum Koppelmagnet 12 hin ausrichtet, wobei die magnetische Polarisierung der Koppelmagneten 12 entgegengerichtet ist. Aufgrund der magnetischen Anziehung führt der Erregermagnet unabhängig von seiner Ausgangsstellung eine Kippbewegung durch, die ihn entsprechend ausrichtet. Aufgrund der Relativbewegung des Drehelements wird in der weiteren Bewegung der nächstfolgende Koppelmagnet 12 unterhalb der Erregerspule 13 vorbeibewegt, so dass ein schlagartiges Kippen des Erregermagneten 15 um seine Mittelachse 14 herum erfolgt. Aufgrund dieser Kippbewegung des Erregermagneten 15, und des dadurch im Bereich des Ferritkerns 17 erzeugten Magnetfelds ändert sich das Feld im Kern der Erregerspule 13 und somit wird eine Spannung U in der Erregerspule 13 induziert.Like from the 1a can be seen, the magnetic field of the coupling magnet acts 12 which extends from left to right under the exciter coil 13 moved through, by the magnetic attraction to the exciter magnet 15 a, that this performs a tilting movement, and axially to the coupling magnet 12 aligns with the magnetic polarization of the coupling magnets 12 is opposite. Due to the magnetic attraction of the exciter magnet performs regardless of its initial position by a tilting movement, which aligns him accordingly. Due to the relative movement of the rotary element in the further movement of the next following coupling magnet 12 below the exciter coil 13 Moved past, causing a sudden tilting of the exciter magnet 15 around its central axis 14 done around. Due to this tilting movement of the exciter magnet 15 , and thereby in the area of the ferrite core 17 generated magnetic field changes the field in the core of the exciter coil 13 and thus a voltage U in the exciter coil 13 induced.

Wie in der 1b ersichtlich, ist bei großer Drehgeschwindigkeit die Situation gegeben, dass aufgrund der Massenträgheit des Erregermagneten 15 und der raschen Bewegung der Koppelmagnete 12 unterhalb der Erregerspule 13 hinweg die Polarisierung der Koppelmagnete 12 schneller wechselt als der Erregermagnet 15 folgen kann. Aus diesem Grund richtet er sich derart aus, dass er linear zu den lateral angeordneten Koppelelementen 16 hin ausgerichtet ist. Dabei wird ausgenutzt, dass zwischen den aus einem magnetisch aktivem Material gebildeten Koppelelementen 16 und dem Erregermagneten 15 eine magnetische Anziehungskraft wirkt, so dass eine metastabile Lage eintritt, welche bei der in 1a dargestellten Situation noch aufgrund der größeren Magnetkräfte zwischen den Koppelmagneten 12 und dem Erregermagnet 15 überfahren wurde. Bei der höheren Bewegungsgeschwindigkeit der Koppelmagnete 12 unter dem Erregermagnet 15 hindurch, reicht aber die magnetische Wirkung nicht mehr aus, um diese metastabile Lage zu überwinden.Like in the 1b it can be seen, given a high rotational speed, the situation is that due to the inertia of the exciter magnet 15 and the rapid movement of the coupling magnets 12 below the exciter coil 13 the polarization of the coupling magnets 12 changes faster than the excitation magnet 15 can follow. For this reason, it aligns in such a way that it is linear with the laterally arranged coupling elements 16 is aligned. It is exploited that between the coupling elements formed of a magnetically active material 16 and the exciter magnet 15 a magnetic attraction acts, so that a metastable position occurs, which at the in 1a shown situation due to the larger magnetic forces between the coupling magnets 12 and the exciter magnet 15 was run over. At the higher speed of movement of the coupling magnets 12 under the exciter magnet 15 but the magnetic effect is no longer sufficient to overcome this metastable position.

Wird anstelle eines magnetisch aktiven Materials, wie einem Eisen- oder Ferritkern für die Koppelelemente 16 selbstmagnetisches Material verwendet, so ist darauf zu achten, dass dieses an den beiden Seiten mit unterschiedlicher Polung hin zum Erregermagnet 15 ausgerichtet ist. Es tritt dann ein Orientierungseffekt für den Erregermagneten 15 ein, der dann nur eine der beiden ausgerichteten Lagen entgegengesetzte magnetische Polungen zwischen Koppelelement 16 und dem benachbarten Pol des Erregermagneten 15 aufweist.Used in place of a magnetically active material, such as an iron or ferrite core for the coupling elements 16 self-magnetic material used, so it is important to ensure that this on the two sides with different polarity towards the excitation magnet 15 is aligned. There then occurs an orientation effect for the excitation magnet 15 a, then only one of the two aligned layers opposite magnetic polarity between the coupling element 16 and the adjacent pole of the exciter magnet 15 having.

Dadurch, dass der Erregermagnet 15 in der metastabilen Lage festgehalten wird, ändert sich das magnetische Feld in dem Eisen- oder Ferritkern 17 in der Erregerspule 13 nicht mehr, so dass auch keine Spannung mehr in der Spule 13 induziert wird.Because of the excitation magnet 15 is held in the metastable position, the magnetic field in the iron or ferrite core changes 17 in the exciter coil 13 no more, so no tension in the coil 13 is induced.

Den 2a bis 2d ist in schematischer Darstellung jeweils ein Spannungserzeuger 10 gezeigt, wobei die 2a und 2b jeweils eine Schrägbilddarstellung und die 2c und 2d eine Seitenansicht – entsprechend der Darstellung den 1a und 1b – zeigt. Dabei ist in den 2a und 2c jeweils das Gehäuse 18 des Spannungserzeugers mit dargestellt, während in den 2b und 2d auf die Darstellung des Gehäuses verzichtet wurde.The 2a to 2d is a schematic representation of a voltage generator 10 shown, the 2a and 2 B each an oblique image representation and the 2c and 2d a side view - as shown 1a and 1b - shows. It is in the 2a and 2c each case 18 of the voltage generator with, while in the 2 B and 2d was dispensed with the representation of the housing.

Dabei ist zu sehen, dass das Gehäuse 18 sowohl die Erregerspule 13 mit ihrem Ferritkern 17 umschließt und nur die Leitungen der Spannungsabfuhr aus der Spule 13 aus dem Gehäuse herausgeführt sind als auch den Erregermagneten 15 sowie die Koppelelemente 16 umschließt. Dabei sind die Koppelelemente 16 in definierter Lage im Gehäuse 18 gehalten und insbesondere in dieses eingegossen. Im Gehäuse 18 sind zur Drehbefestigung des Erregermagnets 15 Drehlager 19 – beispielsweise Ku gellager – angeordnet, welche den Erregermagnet 15 um die Mittelachse 14 drehbar halten. Dabei sind die Koppelelemente 16 lateral zum Erregermagneten 15 in Höhe der Mittelachse 14 angeordnet, jedoch um den radialen Abstand d von diesem beabstandet, wenn dieser sich in seiner Quererstreckung zwischen den beiden Koppelelementen 16 befindet. Wie insbesondere aus der 2d ersichtlich, entspricht die Breite B der Koppelelemente 16 der Breite des Erregermagneten 15, während in axiale Richtung der Mittelachse 14 die Längen L von Erregermagnet 15 und Koppelelementen 16 ebenfalls einander entsprechen.It can be seen that the housing 18 both the exciter coil 13 with her ferrite core 17 encloses and only the lines of voltage drain from the coil 13 led out of the housing as well as the exciter magnet 15 and the coupling elements 16 encloses. In this case, the coupling elements 16 in a defined position in the housing 18 kept and in particular poured into this. In the case 18 are for rotary attachment of the exciter magnet 15 pivot bearing 19 - For example, Ku gellager - arranged, which the excitation magnet 15 around the central axis 14 keep rotating. In this case, the coupling elements 16 lateral to the exciter magnet 15 at the level of the central axis 14 arranged, but spaced by the radial distance d from this, when this is in its transverse extension between the two coupling elements 16 located. As in particular from the 2d can be seen, corresponds to the width B of the coupling elements 16 the width of the exciter magnet 15 while in the axial direction of Mit center axis 14 the lengths L of exciter magnet 15 and coupling elements 16 also correspond to each other.

Bei der Gestaltung des Gehäuses ist darauf zu achten, dass dieses die Feldwirkungen von den Koppelmagneten 12, den Erregermagnet 15 sowie auch die Wirkungen der Koppelelemente 16 nicht beeinflusst, wozu es aus magnetisch nicht aktivem Material, beispielsweise einem Kunststoff hergestellt ist. Es kann aber auch aus einem nicht eisenhaltigen, metallischem Material hergestellt sein, das geringe Magnetwirkung aufweist. Ein solcher Spannungserzeuger 10 ist insbesondere dazu geeignet, als Sensor für die Drehbewegung oder eine andere Relativbewegung eines mit dem Koppelmagneten 12 versehenen Drehelements verwendet zu werden, wobei aufgrund der in der Erregerspule 13 erzeugten Spannungsimpulse durch die schlagartigen Drehbewegungen des Trägermagneten 15 nicht nur ein Signal, das eine Relativbewegung kennzeichnet – wobei die Richtung der Relativbewegung ebenfalls erfasst werden kann – erzeugt wird, sondern die Spannung und der erzeugte induzierte Strom auch dazu ausreicht, die Auswertungen des Signals dann vorzunehmen, wenn ansonsten keine andere Spannungsquelle zur Verfügung steht. Dies geschieht beispielsweise bei stillgelegten Maschinen oder Einrichtungen, wobei beispielsweise zu Montagezwecken oder Verstell- und Einrichtzwecken eine manuelle Drehbewegung eines mit dem Drehelement 11 verbundenen Bauteils erfolgen kann. Es ist dann auch möglich, diese Relativbewegungen zu erfassen. Somit ist nach Inbetriebnahme der Maschine mit einer externen Spannungsversorgung und entsprechend höherer Relativgeschwindigkeit zwischen Drehelement und Spannungserzeuger nicht erforderlich aus diesem Spannungssignale zu gewinnen und diese zu erfassen. Dazu ist dann der Spannungserzeuger gemäß dieser Erfindung selbstabschaltend ausgeschaltet, wie dies bereits vorstehend dargelegt wurde.When designing the housing, make sure that this is the field effects of the coupling magnets 12 , the excitation magnet 15 as well as the effects of the coupling elements 16 not influenced, for which it is made of magnetically non-active material, such as a plastic. But it can also be made of a non-ferrous, metallic material having low magnetic effect. Such a voltage generator 10 is particularly suitable as a sensor for the rotational movement or another relative movement of one with the coupling magnet 12 provided rotary element to be used, due to the in the exciter coil 13 generated voltage pulses by the sudden rotational movements of the carrier magnet 15 not only is a signal indicative of relative motion - the direction of relative motion also being detectable - generated, but the voltage and induced current generated is sufficient to make the signal evaluations when no other power source is otherwise available , This happens, for example, in disused machines or devices, for example, for assembly purposes or adjustment and Einrichtzwecken a manual rotational movement of a with the rotary member 11 connected component can be done. It is then also possible to detect these relative movements. Thus, after commissioning the machine with an external power supply and correspondingly higher relative speed between the rotary member and voltage generator is not required to gain from this voltage signals and to capture them. For this purpose, the voltage generator according to this invention is then switched off automatically, as already stated above.

Im Wesentlichen ist dabei Relativgeschwindigkeit bzw. die Frequenz oder Drehgeschwindigkeit des Drehelements 11 bezüglich dem Spannungserzeuger 10, ab welcher die Selbstabschaltung erfolgt, eine Frage der Dimensionierung des radialen Abstandes d, der Stärke des Erregermagneten 15, der magnetischen Wirkung der Koppelelemente 16 und des magnetischen Feldes der Koppelmagnete 12 abhängig. Dabei ist die Dimensionierung der Bauteile entsprechend den Bedürfnissen der Anwendung zu gestalten. Soweit die Koppelelemente 16 bezüglich ihres radialen Abstandes d zum Erregermagneten 15 justierbar oder lageveränderbar gehalten sind, kann ein Einstellen oder Anpassen durch Korrektur des radialen Abstandes d in gewissen Grenzen vorgenommen werden.In this case, relative speed or the frequency or rotational speed of the rotary element is essentially the same 11 with respect to the voltage generator 10 , from which the self-shutdown takes place, a question of sizing the radial distance d, the strength of the exciter magnet 15 , the magnetic effect of the coupling elements 16 and the magnetic field of the coupling magnets 12 dependent. In this case, the dimensioning of the components must be designed according to the needs of the application. As far as the coupling elements 16 with respect to their radial distance d to the exciter magnet 15 can be made adjustable or position adjustable, adjustment or adjustment by correcting the radial distance d can be made within certain limits.

Claims

Voltage generator ( 10 ) with - an exciter coil ( 13 ) for generating a voltage, - an axial to the exciter coil ( 13 ) arranged offset excitation magnet ( 15 ) which is perpendicular to the axis of the exciter coil ( 13 ) central axis ( 14 ) is rotatably mounted and about a relative to the central axis ( 14 ) diametrically opposite the exciting coil ( 13 ) arranged, coupling magnets ( 12 ) having alternating polarity rotating element ( 11 ) is drivable, wherein by a from a rotational movement of the rotary member ( 11 ) resulting movement of the exciter magnet ( 15 ) a voltage in the exciting coil ( 13 ), and with respect to the central axis ( 14 ) diametrically opposite and perpendicular to the axis of the exciter coil ( 13 ) arranged coupling elements ( 16 ) of magnetically active material.

Voltage generator ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the coupling elements ( 16 ) are made of iron or of magnetic material.

Voltage generator ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling elements ( 16 ) in the middle between exciting coil ( 13 ) and rotary element ( 11 ) are arranged.

Voltage generator ( 10 ) according to claim 3, characterized in that the width (B) of the coupling elements ( 16 ) with respect to the rotational movement of the exciter magnet ( 15 ) corresponds to the width (B) of the exciter magnet.

Voltage generator ( 10 ) according to claim 3 or 4, characterized in that the length (L) of the coupling elements ( 16 ) in the direction of the central axis ( 14 ) of the exciter magnet ( 15 ) at least the length (L) of the exciter magnet ( 15 ) corresponds.

Voltage generator ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling elements ( 16 ) in a defined radial distance (d) with respect to the outer rotational circle of the exciter magnet ( 15 ) about its central axis ( 14 ) are arranged around.

Voltage generator ( 10 ) according to claim 6, characterized in that the defined radial distance (d) is adjustable.

Voltage generator ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the voltage generator ( 10 ) Part of a rotary encoder for detecting the rotational movement of the rotary member ( 11 ).

Voltage generator ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least exciter coil ( 13 ), Excitation magnet ( 15 ) and coupling elements ( 16 ) in a housing ( 18 ) are arranged.

Voltage generator ( 10 ) according to claim 9, characterized in that the housing ( 18 ) is made of non-magnetically active material.