DE1167072B - Geraet zur Messung der relativen Winkelgeschwindigkeit zweier Wellen - Google Patents

Geraet zur Messung der relativen Winkelgeschwindigkeit zweier Wellen

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DE1167072B
DE1167072B DEN19181A DEN0019181A DE1167072B DE 1167072 B DE1167072 B DE 1167072B DE N19181 A DEN19181 A DE N19181A DE N0019181 A DEN0019181 A DE N0019181A DE 1167072 B DE1167072 B DE 1167072B
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DE
Germany
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angular velocity
field magnet
relative angular
armature
shafts
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Pending
Application number
DEN19181A
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English (en)
Inventor
Georges Moressee
Robert Dechet
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Normacem SA
Original Assignee
Normacem SA
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/56Devices characterised by the use of electric or magnetic means for comparing two speeds

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)

Description

  • Gerät zur Messung der relativen Winkelgeschwindigkeit zweier Wellen Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Messung der relativen Winkelgeschwindigkeit zweier Wellen, deren Rotationsachsen zusammenfallen, mit einem elektrischen Generator, der zwei rotierende Teile aufweist, welche je einer der Wellen zugeordnet und derart angeordnet sind, daß sie eine elektrische Spannung als Funktion der relativen Winkelgeschwindigkeit erzeugen.
  • Ein Gerät der vorstehenden Art ist an sich bekannt, Bei der bekannten Ausführung kommt eine Maschine zur Anwendung, die einen zylindrischen, axialen Luftspalt aufweist und eine elektrische Erregung benötigt.
  • Die der Erfindung zugrundegelegte Aufgabe besteht darin, ein Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das sowohl baulich als auch wirkungsmäßig gegenüber der bekannten Art verbessert ist. Im Gegensatz zu der vorerwähnten bekannten Maschine ist das erfindungsgemäße Gerät dadurch gekennzeichnet, daß die zwei genannten rotierenden Teile einen Anker und einen Feldmagneten eines Gleichstrom-oder Wechselstromgenerators mit ebenem, radialem Luftspalt darstellen, wobei Anker und Feldmagnet in einer zur Rotationsachse rechtwinkligen Ebene einander gegenüberliegend angeordnet sind.
  • In Weiterbildung der Erfindung wird der Feldmagnet vorteilhafterweise durch wenigstens einen permanenten Magneten gebildet. Dabei weist er zweckmäßigerweise die Form eines Wulstes aus Ferrit oder anderem dauermagnetischem Material auf. Die Erfindung wird ferner dadurch verbessert, daß der Anker durch eine Scheibe gebildet wird, welche isoliert eine Wicklung aus flachen, lamellenförmigen Leitern trägt.
  • Das erfindungsgemäße Gerät weist gegenüber dem obenerwähnten bekannten Gerät mit zylindrischem, axialem Luftspalt zahlreiche technische Vorzüge auf, von denen im folgenden die wichtigsten aufgezählt werden: a) Da der Anker und der Feldmagnet in Ebenen angeordnet sind, welche rechtwinklig zur Rotationsachse verlaufen, benötigt das Gerät nur einen sehr geringen axialen Platzbedarf. Die von den Lagern verursachten Fehler sind vernachlässigbar. Im Gegensatz dazu sind bei der bekannten Ausführung die aus den Lagern resultierenden Fehler erheblich. b) Es ist bisweilen schwierig, ein Fluchten der Rotationsachsen der beiden Wellen zu erreichen.
  • Diese können z. B. etwas gegeneinander versetzt sein. Dadurch würde neben der Zentrierung auch die Gleichförmigkeit des Luftspaltes leiden. Ein solcher Fehler ist bei dem Gerät, also bei einer Maschine mit ebenem, radialem Luftspalt, prak- tisch ohne Folge, während er im Gegensatz dazu bei der bekannten Maschine mit zylindrischem, axialem Luftspalt sehr schädliche Auswirkungen hat. c) Die erfindungsgemäßen Maschinen mit ebenem, radialem Luftspalt haben praktisch keine Ankerreaktion und besitzen eine sehr lineare Spannungsgeschwindigkeits-Charakteristik, was offensichtlich ein schätzenswerter Vorzug ist, wenn es sich um das Messen von Winkelgeschwindigkeiten und gegebenenfalls um die Gewährleistung einer Regelung unter Zwischenschaltung von Hilfsmechanismen handelt. Dieser Vorteil ist bei den üblichen Maschinen, deren Ankerreaktion groß ist, nicht gegeben. d) Wenn in Weiterbildung der Erfindung bei dem erfindungsgemäßen Gerät ein Feldmagnet eingesetzt wird, der aus einem kompakten, zweckmäßig magnetisierten Ferritwulst besteht, wird keine elektrische Erregung benötigt. e) Mit den erfindungsgemäßen Mitteln ist die Voraussetzung dafür geschaffen, daß auf äußerst einfache Weise ein Spannungsabnahme durch Bürsten und Ringe erfolgen kann.
  • Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.
  • F i g. 1 ist ein Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Gleichstrommaschine; F i g. 2 ist ein entsprechender Schnitt einerWechselstrommaschine.
  • Bei der dargestellten Ausführung weist die erfindungsgemäße Maschine zwei unabhängige Wellen 1 und 2 auf, an welchen ein Feldmagnet 3 bzw. ein Anker 4 befestigt sind, so daß sie an der Drehung derselben teilnehmen. Der außerhalb der Maschine liegende Abschnitt der Wellen 1 und 2 ist zur Verbindung mit den nicht dargestellten sich drehenden Wellen bestimmt, deren relative Winkelgeschwindigkeit gemessen werden soll. Die Wellen 1 und 2 sind in Lagern 5, 6 gelagert, welche in Flanschen 7, 8 aus gebogenem geschweißtem Magnetblech angebracht sind.
  • Die Ausbildung ist so getroffen, daß die Drehachsen der Wellen 1 und 2 dauernd mit einer gemeinsamen geometrischen Achse XY zusammenfallen. Ferner werden die Wellen 1 und 2 in der gewünschten gegenseitigen axialen Lage durch ein Kugeldrucklager 12 gehalten.
  • Auf den Wellen 1 und 2 sind Naben 9 bzw. 10 aus Kunststoff befestigt. Der Feldmagnet 3 ist hier ein Ringkörper aus hartem magnetischem Werkstoff des Ferrittyps und besitzt eine vielpolige axiale Magnetisierung. Er ist an einem Teil 11 aus weichem magnetischem Werkstoff angebracht, welcher auch für die Rückleitung des induzierenden Flusses dient. Dieser Teil 11 ist an der Nabe 9 befestigt. Die Nabe 10 trägt den Anker 4, welcher hier in Form einer einfachen Scheibe dargestellt ist. Diese trägt eine flache Ringwicklung, welche mit Hilfe von lamellenförmigen Leitern hergestellt ist, wobei letztere in den Figuren infolge ihrer sehr geringen Ausdehnung in der zu der Achse XY parallelen Richtung nicht sichtbar sind.
  • Die in F i g. 1 dargestellte Maschine ist eine Gleichstrommaschine. Hierfür weist sie Bürsten 13 auf, welche in Ausnehmungen untergebracht sind, welche in entsprechend gewählten neutralen Zonen des Magnetringkörpers 3 liegen. Die Bürsten begleiten den Feldmagnet bei seiner Bewegung. Zur Abnahme der Spannung des Ankers schleifen sie auf den erwähnten lamellenförmigen Leitern und sind elektrisch und federnd mit anderen Bürsten 15 verbunden, welche in der gleichen Ausnehmung angeordnet sind und je auf einem Ring 16, 17 schleifen. Die zwischen ihnen angeordnete Feder ist bei 14 dargestellt. Die Ringe 16 und 17 sind an einem an dem Flansch 7 befestigten isolierenden Bund 18 befestigt. Die gewünschte elektrische Spannung ist schließlich an zwei Leitern 19 und 20 verfügbar, welche je mit einem der Ringe 17 und 16 verbunden sind. Diese Spannung ist eine zu der relativen Winkelgeschwindigkeit der Wellen 1 und 2 proportionale Gleichspannung.
  • Die in F i g. 2 dargestellte Maschine ist eine Einphasenwechselstrommaschine. Sie unterscheidet sich von der vorhergehenden dadurch, daß an ihrem Anker zwei lamellenförmige Kränze vorgesehen sind, welche an entsprechend gewählten Stellen mit der obigen Ringwicklung verbunden sind. Die auf diesen Kränzen schleifenden Bürsten 21 sind ortsfest. Sie sind in isolierenden Zellen angeordnet, welche in einem Ringkörper 22 aus weichem Ferrit vorgesehen sind, welcher an dem Flansch 8 befestigt ist und zur Rückleitung des induzierenden Flusses dient. Sie werden durch eine Feder 23 elastisch gegen die Kränze gedrückt und sind elektrisch mit Leitern 24, 25 verbunden, welche innerhalb der Maschine liegen. Die an diesen Leitern verfügbare elektrische Spannung ist eine Einphasenwechselspannung, deren Amplitude und Frequenz zu der relativen Winkelgeschwindigkeit der Wellen 1 und 2 proportional sind.
  • Die obigen Ausbildungen können sowohl in elektrischer als auch in mechanischer Hinsicht abgewandelt werden. So kann z. B. die Maschine nach Fig. 2 als Drehstromerzeuger ausgebildet werden. Der Anker trägt dann drei lamellenförmige Kränze, welche mit entsprechend auf die erwähnte Ringwicklung verteilten Anzapfungen verbunden sind. Es sind dann drei Bürsten 21 anstatt zwei vorhanden. An diesen Bürsten sind drei Drehstromspannungen verfügbar, deren Amplitude und Frequenz zu der Relativgeschwindigkeit der Wellen 1 und 2 proportional sind. Diese Spannungen können z. B. einen Synchronmotor speisen, an dessen Welle die zu messende relative Winkelgeschwindigkeit der Wellen 1 und 2 erscheint.
  • Schließlich kann als Anwendungsbeispiel die Messung des Schlupfes eines Asynchronmotors angeführt werden. Dieser wird mit einer der Wellen 1 und 2 gekuppelt, während die andere Welle mit einem Synchronmotor gleicher Polzahl wie der Asynchronmotor gekuppelt wird. Die erfindungsgemäße Maschine ermöglicht dann die gewünschte Schlupfmessung.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Gerät zur Messung der relativen Winkelgeschwindigkeit zweier Wellen, deren Rotationsachsen zusammenfallen, mit einem elektrischen Generator, der zwei rotierende Teile aufweist, welche je einer der Wellen zugeordnet und derart angeordnet sind, daß sie eine elektrische Spannung als Funktion der relativen Winkelgeschwindigkeit erzeugen, dadurch gekennzeichne t, daß die zwei rotierenden Teile einen Anker (3) und einen Feldmagneten (4) eines Gleichstrom- oder Wechselstromgenerators mit ebenem, radialem Luftspalt darstellen, wobei Anker und Feldmagnet in einer zur Rotationsachse rechtwinkligen Ebene einander gegenüberliegend angeordnet sind.
  2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldmagnet durch wenigstens einen permanenten Magneten gebildet wird.
  3. 3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldmagnet die Form eines Wulstes aus Ferrit oder anderem dauermagnetischem Material aufweist.
  4. 4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker durch eine Scheibe gebildet wird, welche isoliert eine Wicklung aus flachen, lamellenförmigen Leitern trägt.
    In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2896 101.
DEN19181A 1959-11-17 1960-11-12 Geraet zur Messung der relativen Winkelgeschwindigkeit zweier Wellen Pending DE1167072B (de)

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