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Mittelbar erregter elektromagnetischer Fühler
Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Fühler mit mittelbarer Erregung, welcher eine mechanische Grösse in eine elektrische Grösse überführt.
Elektromagnetische Fühler, die zur Überführung der mechanischen Grösse in die elektrische Grösse den sogenannten Wiedemann-Effekt ausnutzen, sind zumeist entweder mittels einer tccoidaJssn WicMung. die durch den Torsionskörper durchgezogen ist, oder unmittelbar so, dass der Erregungsstrom durch diesen Körper durchgeht, erregt.
Die Erregung mittels der toroidalen durch den Torsionskörper durchgezogenen Wicklung be-
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Torsionskörper aufweist, welcher durch einen Erregungsstromkreis zylindrisch in gesättigtem Zustand magnetisiert ist, und mit Aufnahm espulen zur Messung des durch die Verdrehung des Torsionskörpers entstehenden magnetischen Flusses in Richtung der Achse des Torsionskörpers versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige ferromagnetische Torsionskörper wenigstens an seinen Enden geh useartige Erweiterungen aufweist, in denen sich wenigstens ein mit einer toroidalenErregerwicklung versehener Kern befindet, und die koaxial angeordnete Aufnahmespule von einem innerhalb des rohrförmigen Torsionskörpers liegenden und mit den Stirnflächen der Erweiterung leitend verbundenen ferromagnetischen Körper getragen wird.
Der Wechselstrom, welcher die toroidale Wicklung des Kernes durchfliesst, mduziert dann
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Erregung auf dieser Art ist sehr einfach. Die Wicklung, mit welcher der toroidale Kern versehen ist, kann maschinell auf Wickelmaschinen : gewickelt werden, so dass die Produktionskosten sehr niedrig sind.
Die Anordnung des Torsionskörpers mit dem Mantel in der Art, dass derselbe eine Kurzsch1usswindungbildet, ermöglicht, vollständig geschlossene Fühler zu bauen, die leicht gegen die Witterungsemflüsse geschützt und auch unter tropischen Bedingungen benützt werden können.
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ist im Längsschnitt ein einfacher Fühler, bei welchem der tätige Teil des Torsionskörpers ausserhalb der Aufnahmespule liegt, in Fig. 2 im Schnitt derselbe Fühler in Doppelanordnung und in Fig. 3 Im Schnitt ein Fühler, bei welchem der Torsionskörper innerhalb der Aufnahmespule liegt, dargestellt.
Der elektromagnetische Fühler nach Fig. 1 besteht aus einem röhrenförmigen Torsionskörper 1 aus ferromagnetischem Material, der mit seinen Enden fest und leitend mit dosenfSnnigen Gehäusen 2 ver-
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beider Gehäusemigen Körpers 3 verbunden. Die Gehäuse 2 und der innere Körper 3 sind ebenfalls aus ferromagnetischem Material hergestellt. Auf dem Körper 3 ist eine Aufnahmespule 4 aufgezogen. Die Spule 4 ist an den Aufnahmekreis 7 angeschlossen. Im Inneren der Gehäuse 2 sind die ringförmigen Kerne 5, welche mit einer toroidalen Erregungswicklung 6 versehen sind, koaxial eingebaut. Beide toroidale Wicklungen 6 sind in Serie geschaltet und an den Erregungskreis 8 angeschlossen.
Der aus dem Erregungskreis 8 in die Wicklung 6 eingeführte Wechselstrom induziert in den Gehäusen 2, Im Torsionskörper 1 und in dem inneren Körper 3 einen starken Sekundärstrom. denn beide Körper 1 und 3
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erregt im Torions-inneren Körper3magnetisch überführt wird undin der Aufnahmespule 4 eine dem Drehmoment proportiona- ! le Spannung induziert.
Der Doppelfühler nach Fig. 2 besteht aus einem mit einem Ansatz 20 versehenen Torsionskörper 21, welcher fest und leitend an seinen Enden mit den Gehäusen 2 verbunden ist. Die Stirnflächen beider Ge-
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ne 5 koaxial eingebaut, welche mit einer an den Erregungskreis 8 angeschlossenen toroidalen Erregungswicklung 6 versehen sind. In derMitte des inneren Körpers 23ist auf diesem Körper ein Ring 29 angebracht.
An den beiden Seiten dieses Ringes 29 sind auf dem inneren Körper die Aufnahmespulen 24 aufgesteckt, welche an den Aufnahmekreis 7 angeschlossen sind.
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jedoch mit seinen beidenEnden eingespannt und mit dem Drehmomentin der Mitte des Torsionskörpers 21. wo der Ansatz liegt, belastet. Die Mäntel 2, des Torsionskörpers 21 und der innere Körper 23 bilden um die Kerne 5 mit der tcro1dA1en Wicklung 6 wiederum eine Kurzschlusswindung. Im Torsionskörper 21 wird deshalb der Sekundärstrom induziert, welcher im Körper 21 ein zylindrisches Magnetfeld erregt.
Dieses Feld wird bei der Verdrehung des Körpers so deformiert, dass es Längskomponenten von entgegengesetztem Sinne enthält, welche durch die Gehäuse 2 in den inneren Körper 23 überführt sind una welcne in den Spulen 24 eine dem Drehmoment proportionale Spannung induzieren. Der Ring 29 unterstützt die Aufteilung beider Komponenten des axialen magnetischen Flusses.
Der elektromagnetische Fühler nach Fig. 3 besteht wiederum aus einem Torsionskörper 31, dessen Enden mit den Stirnflächen zweier Rohre 32 verbunden sind. Beide Rohre 32, die den ganzen Toisionskor- per 1 umgeben, sind in der Mitte des Fühlers fest und leitend verbunden. Der Torsionskörper 31 ist durch den Ansatz 30 in zwei Hälften geteilt. Auf jede Hälfte ist eine Aufnahmespule 34 aufgesteckt und über diese Spulen 34 sind koaxial die ringförmigen Kerne 35 aufgezogen, welche mit der toroidalen Erregungwicklung 36 versehen sind. Am Ansatz 30 ist ein Hebel 33 befestigt, für den zwischen den Rohren 32 ein entsprechendes Loch belassen ist.
Der Torsionskörper 31 gemeinsam mit denRohren 32 bildet wiederum die Kerne 35 mit der toroidalen Wicklung 36 eine Kurzschlusswindung. Der in die Wicklung 36. eingeführte Wechselstrom induziert im Torsionskörper 31 einen Sekundärstrom. mit welchem dieser Körper 31 zylindrisch magnetisiert wird. Bei der Verdrehung des Körpers 31 durch den Hebel 33 entstehen in ihm wieder die Laagsflüsse, welche in den Spulen 34 eine der Verdrehung proportionale Spannung induzieren.
Die angeführten Ausführungsbeispiele umfassen nicht alle noch möglichen Bauarten. So z. B. ist es
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Fühler kann auch so ausgeführt werden, dass sich die Aufnahmespule 4 ausserhalb des Torsionskörpers 1 befindet. Der innere Körper 3 kann dann aus nichtferromagnetischem Material sein.
Die elektromagnetischen Fühler nach der Erfindung können vorteilhaft überall dort benützt werden, wo es sich um die Überführung einer mechanischen Grösse in die elektrische handelt. Man kann sie in Serienfertigung verhältnismässig billig erzeugen und, da diese Fühler in den meisten Fällen vollständig geschlossen sind, ist es möglich, die Oberfläche derselben gegen Witterungseinflüsse gut zu schützen, so dass diese Fühler auch in den ungünstigen klimatischen Bedingungen, z. B. in den Tropen arbeiten können. Diese Anordnung des Fühlers stellt auch eine gute Abschirmung der Aufnahmespule gegen die äusseren magnetischen und elektrischen Felder sicher.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mittelbar erregter elektromagnetischer Fühler, der einen ferromagnetischen Torsionskörper aufweist, welcher durch einen Erregungsstromkreis zylindrisch in gesättigtem Zustand magnetisiert ist und mit Aufnahmespulen zur Messung des durch die Verdrehung des Torsionskörpers entstehenden magnetischen Flusses in Richtung der Achse des Torsionskörpers versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige ferromagnetische Torsionskörper (1, 21, 31) wenigstens an seinen Enden gehäuseartige Erweiterungen (2, 32) aufweist, in denen sich wenigstens ein mit einer.
toroidalen Erregerwicklung (6, z versehener Kern (5, 35) befindet, und die koaxial angeordnete Aufnahmespule (4, 24, 34) von einem innerhalb des rohrförmigenTorsionskörpers (1,21,31)liegendenundmitdenStirnflächenderErweiterung(2,32)leitend verbundenen ferromagnetischen Körper (3, 23) getragen wird.