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Elektromagnetischer Kraftmesser
Die Erfindung betrifft die weitere Ausbildung elektromagnetischer Kraftmesser mit ferromagnetischen Torsiönskörpern, die durch einen Erregerstromkreis zylindrisch in den Sättigungszustand magnetisiert und mit gleichachsigen Aufnahmespulen versehen sind.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass zwei umlaufende ferromagnetische, miteinander fest verbundene, mit Flanschen zum Anschluss an die Wellen des den Kraftmesser belastenden Mechanismus versehene Torsionskörper mit zwei in deren Längsrichtung verlaufenden Erregungswicklungen versehen sind, die radiale Nuten in den Flanschen der Torsionskörper durchsetzen und über Ringe und Schleifbürsten im entgegengesetzten Wicklungssinn an den Erregungskreis angeschlossen sind.
Dabei sind zwei Aufnahmespulen für die bei Verdrehung des Torsionsstabes induzierte elektromotorische Kraft, welche die Torsionskörper umgeben, innerhalb des stillstehenden Mantels des Kraftmessers angeordnet, mit ihm fest verbunden und an den Abnahmekreis angeschlossen, während im Mantel des Gerätes an dem den Schleifbürsten entgegengesetzten Ende der äussere Lagerring angeordnet ist, mit welchem der Mantel auf dem zugeordneten Flansch des Torsionskörpers gelagert ist.
Ein Ausführungsbeispiel des elektromagnetischen Kraftmessers nach der Erfindung ist in Fig. l der Zeichnung im Längsschnitt veranschaulicht. Fig. 2 zeigt das Schema der Schaltung und Anordnung der Wicklungen.
Der Kraftmesser besteht aus zwei miteinander fest verbundenen, rohrförmigen Torsionskörpern 11 und 12, die an einem Ende, z. B. durch eine Zahnkupplung, mit den Flanschen 2, 3 und durch diese Flanschen mit der Welle 1 und am andern Ende durch eine Zahnkupplung mit den Flanschen 4, 5 und durch diese Flanschen mit der Welle 6 des Mechanismus verbunden sind, mit welchem der Drehungmesser belastet wird. Durch die Torsionskörper 11 und 12 sind die toroidalen Wicklungen 31 bzw. 32 ge- zogen, die an die Ringe 51 und 52 angeschlossen sind, gegen welche die Schleifbürsten 61 und 62 anliegen.
Die Torsionskörper 11 und 12 sind von fest angeordneten Aufnahmespulen 21 und 22 umgeben, die mit dem Aufnahmekreis 10, 13, 14, 15, 41 und 42 verbunden und am Mantel 8 des Messgerätes befestigt sind, der die Schleifbürsten 61 und 62 trägt und in dem der Flansch 4 mittels eines Wälzlagers 7 drehbar gelagert ist.
Fig. 2 stellt das Schema der elektrischen Schaltung dar. Der eine Pol des Erregungskreises 9 ist über die primäre Wicklung 43 des Transformators 40, über die SchleifbUrste 61 und den Ring 51 an den Anfang der toroidalen Wicklung 31 angeschlossen, die durch den Torsionskörper 11 gezogen ist. Das Ende der toroidalen Wicklung 31 ist mit dem Ende der toroidalen Wicklung 32 verbunden, die durch den Torsionskörper 12 gezogen ist. Der Anfang der toroidalen Wicklung 32 ist über den Ring 52 und die Schleifbürste 62 an den andern Pol des Erregungskreises 9 angeschlossen.
Der Aufnahmekreis ist folgendermassen geschaltet : Das Ende der Aufnahmewicklung 21 ist an den Anfang der sekundären Wicklung 41 des Transformators 40 geschaltet, und das Ende der sekundären Wicklung 41 ist über den Spannungsteiler 13 mit dem Anfang der sekundären Wicklung 42 des Transformators 40 verbunden. Das Ende der sekundären Wicklung 42 ist an den Anfang der Aufnahmewicklung 22 angeschlossen, deren Ende über den Stromrichter 10, den Spannungsteiler 14 und den zweiten Stromrichter 10 mit dem Anfang der Aufnahmewicklung 21 verbunden ist. Das Messgerät 13 ist an die Mittelabzwei-
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gung des Aufnahmekreises zwischen die Reiter der Spannungsteiler 13 und 14 angeschlossen.
Das zylindrische Elektromagnetfeld, das der Wechselstrom im Torsionskörper 11 erregt, der durch die toroidale Wicklung 31 in einem Sinne und durch die toroidale Wicklung 32 im entgegengesetzten Sinne fliesst, wird durch die Wirkung des Drehmomentes auf die Torsionskörper 11 und 12 derart deformiert, dass es eine Längskomponente bildet, die in der Aufnahmespule 21 eine elektromotorische Kraft in einem Sinne und in der Aufnahmespule 22 im entgegengesetzten Sinne induziert.
Elektromotorische Kräfte, die in den sekundären Wicklungen 41 und 42 des Transformators 40 induziert werden, haben beide denselben Sinn und dienen zur Verschiebung des Arbeitspunktes der Stromrichter 10 in einen geeigneten Teil der Charakteristik. Die in der Aufnahmespule 21 induzierte Spannung wirkt gegen den Sinn der Spannung der sekundären Wicklung 41, während die in der Aufnahmespule 22 induzierte Spannung im Sinne der Spannung der sekundären Wicklung 42 wirkt. Dadurch kommt es zur Störung der Symmetrie des Kreises, und durch das Messgerät 15, das an die Mittelabzweigung des Aufnahmekreises angeschlossen ist, fliesst ein Strom, der der in den Aufnahmespulen 21 und 22 induzierten Spannung proportional ist.
Dagegen wirken die Spannungen, welche in den Aufnahmespulen 21 und 22 durch die Wirkung der äusseren Streumagnetfelder induziert werden, in demselben Sinne wie die Spannungen in den sekundären Wicklungen 41 und 42 und haben daher keinen Einfluss auf die Symmetrie des Kreises und auf den durch das Messgerät 15 fliessenden Strom.
Dies ermöglicht die Benützung des Kraftmessers z. B. zum Messen des Drehmomentes von Elektronenmotoren oder von Verbrennungsmotoren unmittelbar auf der Achse derselben, während eine solche Benützung bekannter Typen von elektromagnetischen Kraftmessern gerade durch den Einfluss der starken Streufelder zu Schwierigkeiten Anlass gab.