CH397476A - Drehwinkelgeber - Google Patents

Description

      Drehwinkelgeber       Gegenstand der Erfindung ist     ein        Drehwinkel-          geber    zur     übertragung    einer mechanischen Dreh  bewegung auf elektrischem Wege.  



  Die bekannten     Drehwinkelgeber,    vielfach auch  Synchron- oder     Selsyngeber    genannt, welche übrigens  bei Zwischenschaltung einer geeigneten Vorrichtung,  z. B. einer Zahnstange auch zur     übertragung    und  Messung von Längsbewegungen dienen können, be  sitzen durchwegs einen mit magnetischem Material       lamellierten        Stator,    in welchem ein ebenfalls lamel  lierter, magnetisch leitender Rotor dreht.

   Bei solchen       Drehwinkelgebern    stellt     die    erzielbare, an sich sehr  hohe     übertragungsgenauigkeit    an die zu verwenden  den Werkstoffe, sowie an die Fertigung     ausserordent-          ]ich    hohe Ansprüche, wodurch vor allem     die.    Wirt  schaftlichkeit beeinträchtigt wird.

   Namentlich be  dingt die Herstellung des Rotors dir, Verwendung  eines in seiner magnetischen Leitfähigkeit sehr ho  mogenes Magneteisen, die Einhaltung einer sehr ge  nauen geometrischen Form und ausserdem noch die  ausserordentlich genaue Justierung des Rotors im       Stator,    zumal die ungenügende Zentrierung zu un  genauer Arbeitsweise und darüber hinaus zu hoher       radiEfler    Belastung der     Rotorlager    führt. Dementspre  chend muss die     Rotorlagerung        #sehr    präzis und     spiel-          frei    ausgeführt werden-, was wiederum die Erhöhung  des Antriebsdrehmomentes mit sich zieht.

   Die Aus  führung des Rotors aus     ferromagnetischem    Werk  stoff ergibt zudem infolge des diesen Stoffen eigenen  hohen spezifischen Gewichts ein grosses     Massen-          trägheitsmoment.    Gleichermassen hohe Ansprüche  werden auch an die Technologie und Geometrie des       Stators    gestellt, dessen Wicklungen der Tradition der  elektrischen Maschinen entsprechend in Nuten ein  gelegt sind und dadurch bei den kleinen Abmessun  gen solcher     Drehwinkelgeber    einen beträchtlichen  Arbeitsaufwand bedingen.

      Zweck der Erfindung ist     nun,einen        Drehwinkel-          geber    zu schaffen, bei     weJchem    die erwähnten Nach  teile vermieden werden.     Erfindungsgemäss    zeichnet  sich ein solcher     Drehwinkelgeber    dadurch aus, dass       ,der    Rotor im Bereiche des magnetischen Feldes des       S#ta#tors    kein magnetisch leitendes     Matenal    aufweist.  



  In der Zeichnung -sind Ausführungsbeispiele des  Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt, und  zwar zeigen<B>:</B>       Fig.        la        bzw.   <B>b</B> den     Längsschnittbzw.    den Quer  schnitt eines     Rotorkernes,    mit der     Rotorwicklung,          Fig.    2a     bzw.   <B>b</B> den Längsschnitt     bzw.    Querschnitt  eines Rotors,       Fig.   <B>3</B> den Längsschnitt eines     modifizterten    Ro  tors,       Fig.    4 den Aufbau des     Stators,

      und       Fig.   <B>5</B> den Längsschnitt eines mit dem Rotor  gemäss der     Fig.    2 ausgerüsteten     Drehwinkelgebers.     <B>C C</B>  Wie aus     den        Fig.   <B>1</B> bis<B>3</B> ersichtlich ist, ist die  im vorliegenden Falle als     Tromme,1wicklung    ausge  bildete     Rotorwicklung   <B>1</B>     aneinem    Kern 2 aus einem  magnetisch nicht leitenden Material angeordnet.

         Sinn,gemäss    handelt es sich hier, vom magnetischen  Standpunkt aus gesehen, um eine Spule in Luft, wo  bei freilich der aus Kunststoff oder aus einem nicht  magnetischen Metall bestehende     Rotorkern    als,     Spu-          lenkörper    für die präzise Halterung der Wicklung  sorgt.  



  Wie die     Fig.    2a und<B>b</B> sowie<B>3</B> zeigen, ist der       Rotorkern    2     mit    der     Wicklung   <B>1</B> in einem     Rotor-          körper   <B>3</B> eingebettet. Beispielsweise besteht der     Ro-          to-rkörpe,r    aus Kunstharz.

   Die bei dieser Anordnung  gegen äussere Einflüsse weitgehend geschützte     Wick-          lung    kann zwei oder mehrere Enden besitzen, wel  che jeweils mit einem Schleifring 4 verbunden sind,  die ihrerseits an einem     einerends    ebenfalls im     Rotor-          körper   <B>3</B> eingebetteten Achsstummel<B>5</B> angeordnet      sind.

   Der Achsstummel<B>5</B> dient, bei der Ausführung  gemäss der     Fig.   <B>3</B> alleine, und bei der Ausführung  gemäss der     Fig.    2 zusammen, mit einem weiteren,       einerends    ebenfalls im     Rotorkörper   <B>3</B> eingebetteten  Achsstummel<B>6</B> zur Lagerung des Rotors in Kugel  lagern<B>7.</B> Zur     besser-en    Verankerung der Achsstum  mel dienen besondere, an den eingebetteten Enden  derselben angebrachte     Verankerungsbleche   <B>8,</B> welche  vorzugsweise ebenfalls aus nicht magnetisch= Ma  terial bestehen.

   Bei diesem Aufbau versteht es sich,  dass der Rotor von magnetischen Kräften in     radialler     und     tangentialer    Richtung frei ist.  



  Das Fehlen von     Tangentialkräften    gestattet den       Stator    äusserst einfach auszubilden. Beispielsweise  besitzt der     Stator   <B>S</B>     gernäss    der     Fig.    4 einen     lamel-          lierten        Eisenkern#   <B>9</B> mit vier Polschuhen<B>10,</B> auf die  jeweils eine Spule<B>11</B> aufgesteckt ist. Die Kupfer  wicklung der Spulen wird vorzugsweise durch einen  im     Spritzverfahren    hergestellten     Spulenkörper    aus  Kunststoff getragen.

   Jeweils zwei gegenüberliegende  Spulen bilden ein     Spulenpaar,    die, wie dargestellt,  in Serie geschaltet sind, so     idass    sich ihre magneti  schen Felder unterstützen. Die freien     Spulenenden     sind mit den nach aussen. führenden     Anschlussdräh-          ten    12 verbunden.  



  Wie aus der     Fig.   <B>5</B> ersichtlich ist, weist der in  einem     zylindris#chen    Gehäuse<B>13</B> angeordnete     Stator     einen,     Statorkörper    14 auf, der aus Kunstharz be  steht und den Wicklungen, und Lötstellen gegen     aus-          sere    Einflüsse einen vorzüglichen Schutz bietet.

   Das  Gehäuse<B>13</B> ist an beiden     Endenmit        Lagersichildern     <B>15</B> verschlossen, die mittels Schrauben<B>16</B> am     Stator-          körper    14 verschraubt sind, wobei der     Stator    gleich  zeitig gegen, einen Anschlag<B>17</B> des Gehäuses<B>13</B> ge  zogen wird. Die     Lagerschilder   <B>15</B> tragen die Kugel  lager<B>7,</B> in, welchen der Rotor gelagert ist. An den       Rotorschleifringen    4 liegen unter     s#dhr    leichtem Kon  taktdruck Schleifbürsten<B>18</B> auf, die im Bürsten  halter<B>19</B> gehaltert sind. Diese Bürstenhalfter<B>19</B> sind  eingebettet.

   Die     An-          ihrerseits    im     Statorkörper    14     -          sahlussleitung    der Schleifbürsten ist mit 20 und     die          Ansehl,        ussleitung    der     Statorspulen    mit 21 bezeichnet.  Die Arbeitsweise des beschriebenen     Drehwinkel-          gebers    stimmt mit derjenigen der herkömmlichen  Bauarten überein, sie     brauchtdaher    an, dieser Stelle  nicht weiter erörtert zu werden,.

   Dagegen haben  einige Besonderheiten Ansprach auf besondere     Er-          g.    Vor allem ist darauf hinzuweisen, dass die       wähnung     leichte Bauart des Rotors,     sowiedas,    Fehlen der ra  dialen, magnetischen Kräfte eine sehr feine Lagerung  des Rotors bei     -enauer        Zentrieruna    derselben er  möglicht, wobei leichte, besonders     reibungsarrne.    La  ger verwendet     werdenkönnen.        Darüberhinaus    ermög  licht der Umstand, dass der Rotor keine durch  gehende Achse aufweist, die     RotorwIcklung,

      deren  Güte in     bezug    auf geometrische Form und Lage in  erster Linie für den Messfehler des     Drehwinkelgebers     ausschlaggebend ist, als Präzisionswicklung herzu  stellen. Die Achsstummel, die vorzugsweise aus     ge-          härtetern    Stahl hergestellt sind, haben dank dem nied-         rigen    spezifischen Gewicht der für den Rotor ver  wendeten Materialien ein fünf- bis sechsmal leich  teres Gewicht zu tragen, als dies bei den herkömm  lichen     Drehwinkolgebern    der Fall ist.

       Sinn.gemäss    be  sitzt der Rotor     gegenüberder    herkömmlichen Bauart  ein sehr kleines     Massenträgheitsmoment.    Alles in  allem bewirkt dieser Umstand Hand in Hand mit  der geringen Lagerreibung, sowie der minimalen,  durch die Schleifbürsten verursachten Reibungsver  luste, ferner die sich von der besonderen Bauart er  gebende     Forrntreue    und Zentrierung ausgezeichnete  Resultate bei     ausserordentfich    preisgünstiger     Her-          steUun,-    Was die letzteren anbelangt, so ist noch  darauf hinzuweisen,

   dass bei der Herstellung des Ro  tors der     Rotorkern        mitder        Wioklung,    sowie der oder  die Achsstummel in eine Verrichtung eingespannt  und alsdann in die den     Rotorkörper        bildbride    Masse  eingebettet werden.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRUCH</B> Drehwinkelgeber zur übertragung einer mecha nischen Drehbewegung auf elektrischem Wege, da- .durch gekennzeichnet, dass der Rotor im Bereiche des magnetischen Feldes des Stators kein magnetisch leitendes, Material aufweist.

   <B>UNTERANSPRÜCHE</B> <B>1.</B> Drehwinkelgeber nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dassdie, Rotoradhse aus min- C destens einem Achsstummel besteht, welche ausser- halb des besagten Magnetfeldes angeordnet ist.

   2. Drehwinkel,#geb--r nach Unteranspruch<B>1,</B> da durch geikennzeichnet, #dass die Rotorwicklung an einem auf dem Achsstummel befestigten, Rotorkern aus einem magnetisch nicht leitenden Material an- aeordnet ist.

   <B>C</B> <B>3.</B> DrehwinkeIgeber nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass der Rotorkern mit dem Achsstummel durch einen Rotorkörper verbunden ist, in welchem der Kern, mit der Wicklung, sowie das dem Kern zugekehrte Ende des Achsstummels eingebettet ist. 4. Drehwinkelgeber nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass der Kern, aus einem magnetisch nicht leitendem Metall besteht. <B>5.</B> Drehwinkelgeber nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass der Kern aus einem Kunstharz besteht.

   <B>6.</B> Drehwinkolgäber nach Unteranspruch<B>3,</B> da durch gekennzeichnet, dass der Rotorkörper aus einem Kunstharz besteht. <B>7.</B> Drehwinkelgeber nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung aus auf Polschuhe des Stators aufgesteckten Einzelspulen besteht.