DE1244449B

DE1244449B - Rotating, pot magnet-like arrangement for controlling magnetic field-dependent switching elements

Info

Publication number: DE1244449B
Application number: DE1966S0101799
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans-Joerg Reiter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-01-24
Filing date: 1966-01-24
Publication date: 1967-07-13

Description

Rotierende, topfmagnetartige Anordnung zur Steuerung von magnetfeldabhängigen Schaltelementen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf rotierende magnetische Anordnungen zur Steuerung von magnetfeldabhängigen Schaltelementen, z. B. Hallgeneratoren oder magnetfeldabhängigen Widerständen (sogenannten Feldplatten).Rotating, pot magnet-like arrangement for controlling magnetic field-dependent Switching elements The present invention relates to rotating magnetic Arrangements for controlling magnetic field-dependent switching elements, e.g. B. Hall generators or magnetic field-dependent resistances (so-called field plates).

Beispielsweise aus der deutschen Patentschrift Nr. 923 578 ist es bekannt, für diesen Zweck eine topfmagnetartige Anordnung zu verwenden, die einen rotationsunsymmetrischen Luftspalt aufweist. In dem Luftspalt sind magnetfeldabhängige Widerstände feststehend angeordnet; ihre Widerstandsbeträge hängen von der Winkellage des Topfmagneten ab. Die bekannte Anordnung dient zur Abbildung einer Drehzahl, z. B. eines Motors, als Frequenz einer Spannung oder eines Stromes; sie kann als Tachometer verwendet werden. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, eine derartige Anordnung zur kontaktlosen Steuerung der Wicklungen eines Gleichstrommotors zu verwenden.For example, from German Patent No. 923 578 it is known to use a pot magnet-like arrangement for this purpose, the one Has rotationally asymmetrical air gap. In the air gap there are magnetic field-dependent Resistors arranged in a fixed manner; their amounts of resistance depend on the angular position of the pot magnet. The known arrangement is used to map a speed, z. B. a motor, as a frequency of a voltage or a current; she can as Speedometer can be used. It has also been suggested that such a To use arrangement for contactless control of the windings of a DC motor.

In den F i g. 1 und 2 ist eine rotierende Magnetanordnung, wie sie im Prinzip bekannt ist, dargestellt. Wie aus dem Schnitt nach F i g. 1 hervorgeht, besitzt die Anordnung einen Permanentmagneten 1, der in einem becherförmigen weichmagnetischen Eisenmantel 2 angeordnet ist. Der Magnet 1 ist in der bezeichneten Weise in Achsrichtung magnetisiert. Auf der Oberseite des Magneten 1 ist eine Polplatte 3, ebenfalls aus weichmagnetischem Eisen, angeordnet. Zur Erzielung eines erweiterten Teiles 4 a des Luftspaltes 4 zwischen der Polplatte 3 und dem Mantel 2 sind bei 4 a aus dem Permanentmagneten 1, dem Eisenmantel 2 und der Polplatte 3 segmentförmige Teile herausgeschnitten, wie insbesondere auch aus der Draufsicht nach F i g. 2 hervorgeht.In the F i g. 1 and 2 is a rotating magnet assembly like her is known in principle, shown. As from the section according to FIG. 1 shows the arrangement has a permanent magnet 1, which is in a cup-shaped soft magnetic Iron jacket 2 is arranged. The magnet 1 is in the indicated manner in the axial direction magnetized. On top of the magnet 1 is a pole plate 3, also made of magnetically soft iron, arranged. To achieve an expanded part 4 a of the air gap 4 between the pole plate 3 and the jacket 2 are at 4 a from the Permanent magnets 1, the iron jacket 2 and the pole plate 3 segment-shaped parts cut out, as in particular also from the plan view according to FIG. 2 emerges.

Im Luftspalt 4 sind magnetfeldabhängige Widerstände 5, 6 und 7 angeordnet. Hierfür können an sich ebenfalls bekannte Feldplatten verwendet werden, die vorzugsweise aus Indiumantimonid oder Indiumarsenid bestehen. Man erhält eine besonders hohe Magnetfeldabhängigkeit, wenn man in einem der genannten Materialien parallel zueinander ausgerichtete nadelförmige Einschlüsse relativ hoher elektrischer Leitfähigkeit einbettet, beispielsweise Nadeln aus Nickelantimonid in Indiumantimonid.Magnetic field-dependent resistors 5, 6 and 7 are arranged in the air gap 4. Field plates known per se can also be used for this, preferably consist of indium antimonide or indium arsenide. You get a particularly high one Magnetic field dependence when one of the mentioned materials is parallel to each other aligned needle-shaped inclusions of relatively high electrical conductivity embeds, for example, needles made of nickel antimonide in indium antimonide.

Die magnetische Feldstärke im breiten Luftspaltteil 4 a kann z. B. 500 Gauß, im schmalen Luftspaltteil 4 b etwa 5000 Gauß betragen. Befindet sich eine der feststehend angeordneten Feldplatten 5, 6 oder 7 im breiten Teil 4 a des Luftspaltes, so hat sie dort einen niedrigen Widerstand von z. B. 500 Ohm; befindet sie sich im schmalen Teil 4 b, so kann ihr Widerstand z. B. 2500 Ohm betragen. Durch die Widerstandsänderung der Feldplatten 5, 6 und 7 kann, z. B. über Transistoren, die Erregung der Wicklungen eines dreipoligen Gleichstrommotors, dessen Welle in F i g. 1 mit 15 bezeichnet ist, kontaktlos gesteuert werden. Diese Steuerung ist nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung.The magnetic field strength in the wide air gap part 4 a can, for. B. 500 Gauss, in the narrow air gap part 4 b about 5000 Gauss. Is there a the fixedly arranged field plates 5, 6 or 7 in the wide part 4 a of the air gap, so it has a low resistance of z. B. 500 ohms; it is located in the narrow part 4 b, so their resistance can z. B. 2500 ohms. Through the Change in resistance of the field plates 5, 6 and 7 can, for. B. via transistors that Excitation of the windings of a three-pole DC motor, the shaft of which is shown in F i G. 1 is denoted by 15, can be controlled in a contactless manner. This control is not Part of the present invention.

Wie aus den F i g. 1 und 2 hervorgeht, besitzt die Magnetanordnung infolge der bei 4 a weggenommenen Teile eine erhebliche Unwucht, die bei höheren Drehzahlen nachteilig ist. Man kann die Unwucht beseitigen, indem man die weggenommenen Teile des Eisenkreises durch unmagnetische Teile etwa gleicher Masse ersetzt; das erfordert jedoch einen verhältnismäßig hohen Aufwand.As shown in FIGS. 1 and 2 shows the magnet assembly as a result of the parts removed at 4 a, a considerable imbalance, the higher at higher Speeds is disadvantageous. One can eliminate the imbalance by removing the ones that have been removed Parts of the iron circle replaced by non-magnetic parts of approximately the same mass; the however, requires a relatively high effort.

Die Erfindung bezieht sich auf eine wesentlich günstigere Lösung des Unwuchtproblems bei einer rotierenden, topfmagnetartigen Anordnung zur Steuerung von magnetfeldabhängigen Schaltelementen mit einem Luftspalt, der eine nicht rotationssymmetrische Feldstärke aufweist und in dem die magnetfeldabhängigen Schaltelemente feststehend angeordnet sind. Sie besteht darin, daß die Urasymmetrie des Feldes bei im wesentlichen axialsymmetrischer Massenverteilung des Eisens durch dünne Schlitze im Eisenkreis erzeugt ist.The invention relates to a much cheaper solution Imbalance problems with a rotating, pot magnet-like arrangement for control of magnetic field-dependent switching elements with an air gap that is not rotationally symmetrical Has field strength and in which the magnetic field-dependent switching elements are stationary are arranged. It consists in the fact that the primary asymmetry of the field is essentially Axially symmetrical mass distribution of the iron through thin slots in the iron circle is generated.

Die F i g. 3 bis 5 zeigen als Ausführungsbeispiel eine topfmagnetartige Anordnung nach der Erfindung, wobei F i g. 3 eine Draufsicht auf die Anordnung, F i g. 4 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeiles IV in F i g. 3 und F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in F i g. 3 darstellt.The F i g. 3 to 5 show a pot magnet type as an exemplary embodiment Arrangement according to the invention, wherein F i g. 3 is a plan view of the arrangement; F i g. 4 shows a side view in the direction of arrow IV in FIG. 3 and F i g. 5 a section along the line V-V in F i g. 3 represents.

In den F i g. 3 bis 5 ist der weichmagnetische Eisenmantel mit 20, die Polplatte mit 21 bezeichnet; 22 ist der Permanentmagnet. Die Teile 20 und 21 bilden einen Luftspalt 23 mit den Teilen 23 a (schwaches Feld) und 23 b (starkes Feld). Der Eisenmantel 20 ist im wesentlichen als vollständiger Zylinder ausgebildet; zur Erzeugung eines feldschwachen Luftspaltteiles 23a ist er lediglich mit schmalen Schlitzen 24, 25 und 26 versehen. Durch diese Schlitze ist der Teil 20a des Eisenmantels von dem übrigen Eisenmantel magnetisch weitgehend isoliert. Entsprechend ist die Polplatte 21 im wesentlichen als vollständige Scheibe ausgebildet; sie besitzt lediglich Schlitze 27 und 28, durch die der Teil 21 a magnetisch weitgehend von der übrigen Polplatte isoliert ist. Die Schlitze 24, 25, 26, 27 und 28 haben demnach die Wirkung, daß der Fluß des Magneten 22 im Luftspaltteil 23 a stark geschwächt und in den Luftspaltteil 23 b gedrängt wird. Das Feldstärkenverhältnis in den Luftspaltteilen 23 a bzw. 23 b läßt sich durch die Schlitze auf ein Verhältnis von etwa 1:8 bringen, das nur geringfügig unter dem Feldstärkenverhältnis der Anordnung nach den F i g. 1 und 2 liegt. Der feldschwache Luftspaltteil 23 a umfaßt im Ausführungsbeispiel einen Sektor von etwa 120°.In the F i g. 3 to 5 is the soft magnetic iron jacket with 20, the pole plate is designated by 21; 22 is the permanent magnet. Parts 20 and 21 form an air gap 23 with the parts 23 a (weak field) and 23 b (strong Field). Of the Iron jacket 20 is essentially as complete Cylinder formed; for generating a weak-field air gap part 23a it is only provided with narrow slots 24, 25 and 26. Through these slots the part 20a of the iron jacket is largely magnetic from the rest of the iron jacket isolated. Correspondingly, the pole plate 21 is essentially a complete disk educated; it only has slots 27 and 28 through which the part 21 a magnetically is largely isolated from the rest of the pole plate. The slots 24, 25, 26, 27 and 28 accordingly have the effect that the flux of the magnet 22 in the air gap part 23 a is greatly weakened and pushed into the air gap part 23 b. The field strength ratio in the air gap parts 23 a and 23 b can be through the slots on a ratio of about 1: 8, which is only slightly below the field strength ratio of the arrangement according to the F i g. 1 and 2 lies. The weak field air gap part 23 a includes in the embodiment a sector of about 120 °.

Zur weiteren Schwächung des Magnetfeldes im Luftspaltteil 23 a kann der Permanentmagnet 22, wie aus F i g. 5 ersichtlich ist, bei 29 durch Abschleifen einer dünnen Segmentschicht von der Polplatte 21 abgesetzt sein.To further weaken the magnetic field in the air gap part 23 a can the permanent magnet 22, as shown in FIG. 5 can be seen at 29 by grinding be separated from the pole plate 21 by a thin segment layer.

Die vorgesehenen Schlitze verursachen nur einen geringen Massenverlust auf der einen Seite der Anordnung, stören daher die Axialsymmetrie der Massenverteilung nur unwesentlich. Bei einer Anordnung, die für sehr hohe Drehzahlen bestimmt ist, kann die dadurch hervorgerufene Unwucht in der Weise beseitigt werden, daß an der gegenüberliegenden Außenseite des Eisenmantels 20 bei 30 ein Segment abgeschliffen wird, wodurch das Magnetfeld im Luftspalttei123 b nicht wesentlich beeinflußt wird.The slots provided cause only a small loss of mass on one side of the arrangement, therefore disrupt the axial symmetry of the mass distribution only insignificant. In an arrangement that is intended for very high speeds, the imbalance caused thereby can be eliminated in such a way that at the opposite outside of the iron jacket 20 at 30 a segment ground off is, whereby the magnetic field in the Luftspalttei123 b is not significantly influenced.

Die gemäß der Erfindung vorgesehenen Schlitze können auf einfache Weise durch Sägen oder Fräsen, bei der Polplatte 21 auch durch Stanzen, hergestellt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die Teile 20 und 21 pulvermetallurgisch durch Sintern herzustellen und dabei die Schlitze unmittelbar mit einzuformen. Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Einführung nichtmagnetischer Teile zur Beseitigung der Unwucht, die einen erheblichen Fertigungsaufwand bedingt, nicht erforderlich ist.The provided according to the invention slots can be simple Way by sawing or milling, in the case of the pole plate 21 also by punching will. It is also possible to use powder metallurgy for parts 20 and 21 to be produced by sintering and also to form the slots directly. Of the A particular advantage of the invention is that the introduction of non-magnetic Parts for eliminating the imbalance, which requires considerable manufacturing effort, is not required.

Claims

Claim: Rotating, pot magnet-like arrangement for control of magnetic field-dependent switching elements with an air gap that is not rotationally symmetrical Has field strength and in which the magnetic field-dependent switching elements are stationary are arranged, d a d u r c h e -k e n n n z e i c h n e t that the asymmetry of the field with an essentially axially symmetrical mass distribution of the iron thin slots are created in the iron circle.