DE1215398B - Messkoerper zum Messen mechanischer Kraefte - Google Patents

Messkoerper zum Messen mechanischer Kraefte

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DE1215398B
DE1215398B DEA45172A DEA0045172A DE1215398B DE 1215398 B DE1215398 B DE 1215398B DE A45172 A DEA45172 A DE A45172A DE A0045172 A DEA0045172 A DE A0045172A DE 1215398 B DE1215398 B DE 1215398B
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    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/12Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
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Description

  • Meßkörper zum Messen mechanischer Kräfte Seit mehreren Jahrzehnten hat man die magnetoelastischen Eigenschaften gewisser Materialien zum Messen mechanischer Kräfte ausgenutzt. Verschiedene Arten derartiger Meßkörper sind bekannt, so z. B. einer, der aus einem oder mehreren induktiven Elementen mit einem Kern aus magnetostriktivem Material und einer stromdurchflossenen Wicklung besteht und bei dem sich die Induktanz ändert, wenn er von einer mechanischen Kraft beeinflußt wird. Die Induktanzänderung dient als Maß der einwirkenden Kraft, und die Messung erfolgt auf elektrischem Wege. Wenn nur ein Meßkörper verwendet wird, mißt man die Induktanzänderung in irgendeiner bekannten Weise und führt sie meist nach Verstärkung einem Meßinstrument zu. Bei Verwendung mehrerer Meßkörper können diese zu einer rahmen ähnlichen Konstruktion zusammengebaut werden, bei der gewisse Meßkörper gezogen und andere gedrückt werden. Die induktiven Elemente der Meßkörper bilden oft Zweige einer Meßbrücke, und die Größe der von der Brücke erhaltenen Differenzspannung entspricht der einwirkenden Kraft. Das Charakteristische für diese Meßkörper ist, daß die Messung auf elektrischem Wege ausgeführt wird, indem die Meßkörper Elemente stromgespeister Brückenschaltungen verschiedener Art ausmachen.
  • Solche Meßanordnungen sind z.B. durch die deutschen Patentschriften 715 232 und 740 762 bekannt.
  • Ein anderer Typ von kraftbeeinflußten magnetoelastischen Gebern besteht aus einem Kern aus lamelliertem magnetostriktivem Material. Der Kern hat eine Magnetisierungswicklung, die an einer Wechselspannungsquelle angeschlossen ist, sowie eine Meßwicklung, die an einem Meßorgan angeschlossen ist. Wenn der Körper von einer mechanischen Kraft beeinflußt wird, verändern sich seine magnetischen Eigenschaften je nach der Größe und der Richtung der wirkenden Kraft. Dabei ändert sich auch die Größe und Richtung des Magnetfeldes in den verschiedenen Teilen des Kernes. Die Meßwicklung mißt die entstehende magnetische Unbalance, und die in der Meßwicklung induzierte Spannung ergibt ein Maß der Größe der Kraft. Die Aufgabe der Magnetisierungswicklung ist, dem magnetoelastischen Körper magnetomotorische I Kraft zuzuführen und dadurch einen magnetischen Fluß mit einer gewissen Verteilung im Kern zu erzeugen.
  • Die Aufgabe der Meßwicklung ist, die Anderung dieses Flusses abzutasten, die entsteht, wenn der Kern der Einwirkung einer mechanischen Kraft ausgesetzt wird. Ein Meßkörper dieser Art arbeitet somit nach einem ganz anderen Prinzip als der erst- genannte. Die deutsche Patentschrift 955 272 zeigt eine Ausführungsform eines solchen Gebers.
  • Gemäß dem Stand der Technik geht die Erfindung aus von einem Meßkörper mit einem Kern aus magnetostriktivem Material und mit Wicklungen zum Erzeugen und Abtasten der magnetischen Flüsse im Kern zum Messen mechanischer Kräfte. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Meßkörper derart auszubilden, daß er eine wesentlich erhöhte Empfindlickeit aufweist, wobei der Meßkörper einfach hergestellt werden können soll. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kern eine magnetische Brücke bildet, die einmal aus vier Schenkeln oder Streben besteht, die teils durch Zug, teils durch Druck von der zu messenden Kraft beeinflußt werden, und zum anderen aus einem Diagonalteil, der einen Teil des Flußweges der die Schenkel oder Streben durchsetzenden Magnetflüsse bildet, und daß mindestens zwei der genannten Teile, die wenigstens bei Belastung der Meßanordnung verschiedene Magnetflüsse führen, von wenigstens je einer Wicklung zum Erzeugen und Abtasten der Magnetflüsse umschlossen sind.
  • Der Unterschied zwischen der beim erfindungsgemäßen Meßkörper verwendeten Meßvorrichtung und der durch die deutsche Patentschrift 740 762 bekannten elektrischen Brückenschaltung ist bei oberflächlicher Betrachtung gering. Gemäß vorliegender Erfindung werden nicht die Induktanzen in den Wicklungen gemessen, wie dies bei der bekannten elektrischen Brückenschaltung der Fall ist. Die Erfindung arbeitet mit einer rein magnetischen Brücke, die nur auf elektrischem Wege abgetastet wird. Eine Voraussetzung dafür, daß die Messung mit einer magnetischen Brücke gemäß der Erfindung erfolgen kann, ist, daß ein gemeinsamer Rückweg für die Magnetflüsse von zwei mit verschiedenen Kräften belasteten Streben vorhanden ist, was bei den bekannten elektrischen Brückenschaltungen nicht der Fall ist. Bei einigen Ausführungen des in der obengenannten deutschen Patentschrift gezeigten Meßkörpers sind Diagonalteile vorhanden, die aber nur der Kraftleistung dienen.
  • Bei dem in der deutschen Patentschrift 955272 gezeigten Geber sind die zwei Wicklungen derart in Löchern des Kerns angeordnet, daß sie sich außerhalb des Kerns kreuzen. Diese Anordnung der Wicklungen bedeutet, daß sie von Hand angebracht werden müssen. Das. Sichkreuzen der Wicklungen außerhalb des Körpers kann in gewissen Fällen den Nachteil haben, daß sie zu viel Platz in seitlicher Richtung einnehmen. Bei der vorliegenden Erfindung sind die Wicklungen von einer solchen Ausführung, daß sie auch maschinell hergestellt werden können. Bei diesem System kann man denselben Aufbau der Wicklungen anwenden wie bei Transformatoren, wenn die Teile des Kerns, die die Wicklungen tragen, verhältnismäßig langgestreckt und mit einem konstanten, im wesentlichen quadratischen Querschnitt hergestellt werden. Die Wicklungen können dann maschinell auf teilbaren Spulenkörpern angebracht werden, die mit geeignetem Spiel auf den genannten Teilen des Kerns angebracht werden, so daß die Spulenkörper rotieren und die Wicklungen durch ein gewöhnliches Spulverfahren hergestellt werden können. Die Teile oder Schenkel des Kerns, die die Wicklungen tragen, werden vorteilhaft verhältnismäßig lang ausgeführt, teils um Platz für Wicklungen mit einem großen Kupferquerschnitt zu erhalten, teils um, wenn wünschenswert, auf demselben Schenkel sowohl Platz für die Erregungs- als auch für die Meßwicklungen zu haben. Ein anderer Vorteil dieses Wicklungstyps ist, daß er sich gut für die Balancierung des Grundtons einer Unbalancespannung eignet, indem man eine verschiedene Anzahl von Windungen der im Verhältnis zueinander winkekechten Wicklungen der Erregungs- oder Meßwicklungen haben kann.
  • Durch die Erfindung erhält man einen Meßkörper mit sehr großer Empfindlichkeit. Um eine große Empfindlichkeit zu bekommen, muß nämlich der größtmögliche Teil des mechanischen Kraftflusses durch die Meßzone und der kleinstmögliche Teil durch die notwendigen magnetischen Rückwege geleitet werden. Außerdem muß die Meßzone bei einer gewissen Maximalhöhe des Meßkörpers so lang wie möglich gemacht werden, da die Ausgangsleistung der Länge der Meßzone proportional ist. Diese beiden Forderungen werden von dem Meßkörper nach der Erfindung voll erfüllt.
  • Indem man die Streben der Meßzone in einer fachwerkähnlichen Konstruktion anordnet und die zu messende Kraft diese Konstruktion in einer zweckmäßigen Weise beeinflussen läßt, kann man die Kraft vergrößern, die auf die Streben wirkt, und dadurch die Empfindlichkeit des Gebers erhöhen.
  • Um den Meßkörper so empfindlich wie möglich zu machen, muß eine solche Gestaltung angestrebt werden, daß die Reluktanz hauptsächlich in den die Meßzone bildenden Streben liegt. Deshalb muß der Querschnitt des die Meßzone umschließenden Rahmens möglichst groß sein. Dies hat zur Folge, daß die Wicklungen, die um diesen Rahmen herum an- gebracht sind, groß werden. Den geringsten Verbrauch an Material und Raum für die Wicklungen erhält man daher, wenn sämtliche Wicklungen auf den Streben angebracht sind.
  • Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben, in dieser zeigt Fig. 1 einen Meßkörper mit Wicklungen der zuvor beschriebenen Art, F i g. 2, 3 und 4 alternative Anordnungen der Primär- und Sekundärwicklungen, F i g. 5 einen Meßkörper mit einer einzigen Wicklung, F i g. 6, 7 verschiedene Anschlußmöglichkeiten der Primärwicklungen, Fig. 8, 9, 10 und 12 eine andere Ausführungsform des Eisenkerns eines Meßkörpers mit der vorgeschlagenen Wicklungsart, F i g. 11 die Kraftverteilung bei einem Meßkörper nach Fig. 8 und Fig. 13 und 14 einen Meßkörper, bei dem der Eisenkern aus Stahlblech hergestellt ist.
  • Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung bildet der Kern eine magnetische Brücke aus vier Streben 1, 2, 3 und 4, die in einem rechtwinkligen Kreuz angeordnet sind. Die äußeren Enden des Kreuzes werden von einem rechteckigen Rahmen 5 zusanumengehalten, der einen notwendigen Teil des Flußweges für die in den Brückenteilen 1, 2, 3 und 4 verlaufenden Magnetflüsse bildet.
  • Die magnetischen Flüsse in den Armen der magnetischen Brücke werden mit Hilfe von vier reihengeschalteten Wicklungen P1. P2, P3 und P4 erzeugt, von denen je eine auf jedem Arm des Kreuzes angeordnet und an einer Wechselstromquelle G angeschlossen ist. Die Wicklungen P1 und P2 erzeugen einen horizontalen Fluß çH in dem aus den Streben 1 und 2 gebildeten horizontalen Teil des Kreuzes und die Wicklungen P3 und P4 einen gleich großen vertikalen Fluß zur in den anderen Stegen des Kreuzes. Die Flüsse schließen sich durch den äußeren Rahmen 5. Im ersten und dritten Quadranten sind die beiden Flüsse entgegengerichtet, d. h., bei unbelastetem Meßkörper ist die algebraische Summe der beiden Flüsse Null. Im zweiten und vierten Quadranten haben die Flüsse dieselbe Richtung, und der resultierende Fluß ist gleich der Summe der beiden Flüsse. Die Magnetflüsse in der magnetischen Brücke werden mit vier Sekundärwicklungen Sl S2, S3 und S4 abgetastet. Diese Wicklungen sind in einer Reihenschaltung mit S1 und S2 in derselben Richtung wie Pl und P2 und S3 und S4 in entgegengesetzter Richtung zuP3 und P4 zusammengeschaltet und an einer MeßanordnungM angeschlossen. Bei unbelastetem Meßkörper ist deshalb die resultierende induzierte Spannung in den Sekundärwicklungen Null. Wenn der Meßkörper mit einem vertikalen Druck belastet wird, nimmt çv ab, und von den Sekundärwicklungen erhält man eine Spannung, die çHçV entspricht.
  • Da die Flüsse çH und çv sich in den vier Quadranten des äußeren Rahmens 5 so zusammensetzen, daß sie im zweiten und vierten Quadranten zusammenwirken und einander im ersten und dritten Quadranten entgegenwirken, ist es klar, daß die Wicklungen zum Erzeugen und Abtasten der Magnetflüsse auch den Rahmen 5 umgeben können, wie in F i g. 2 gezeigt ist. Es ist demnach möglich, die Magnetisierungswicklungen P auf dem zweiten und vierten Quadranten oder nur auf einem von-diesen anzubringen. Im letzteren Fall wird jedoch die Empfindlichkeit des Gebers herabgesetzt. Die Meßwicklungen S können in ähnlicher Weise auf dem Rahmen im ersten und dritten Quadranten oder nur in einem von diesen angebracht werden.
  • Man hat also die Möglichkeit, die Magnetflüsse zu erzeugen und abzutasten, indem man entweder die dafür vorgesehenen Wicklungen auf den Armen des Kreuzes, das von den Streben 1, 2, 3 und 4 gebildet wird, anbringt oder auf dem Rahmen 5 an verschiedenen Stellen des Rahmens. Es ist aber offenbar, daß auch eine Kombination der beiden Wicklungsmethoden möglich ist, da der Flußverlauf im Geber zu einem gewissen Grad unabhängig von der Anordnung der Wicklungen ist. Es ist deshalb denkbar, die Magnetisierungswicklungen P auf den Armen des Kreuzes anzuordnen und die Meßwicklungen auf dem Rahmen 5 gemäß F i g. 3 oder umgekehrt gemäß F i g. 4. Welche Anordnung in einem bestimmten Fall vorzuziehen ist, hängt von den verschiedenen Faktoren ab. Beim erstgenannten Wicklungsverfahren, bei dem sämtliche Wicklungen auf den Armen des Kreuzes angeordnet sind, werden die Wicklungen völlig innerhalb des Rahmens 5 liegen. In einem Fenster des Meßkörpers, beispielsweise im oberen rechten, wird dann die Hälfte der Wicklungen P2, 82, P4 und 84 liegen, wobei dann der Platz für die Wicklungen verhältnismäßig begrenzt wird. In dem anderen extremen Fall mit sämtlichen Wicklungen auf dem Rahmen 5 wird das gleiche Fenster des Rahmens nur eine einzige Wicklung aufnehmen. Der Platz für die Wicklungen wird in diesem Fall beträchtlich größer. Das Wesentliche für alle Wicklungsausführungen ist, daß die Magnetisierungswicklungen den Summenfluß von ll und çv umschließen sollen und die Meßwicklungen den Differenzfluß von H und Çv-Die Flußverteilung, die mit dem Wicklungssystem gemäß Fig. 1 erhalten wird, kann auch mit einer einzigen Wicklung P erhalten werden, wie in F i g. 5 gezeigt ist. Ebenso können Flußveränderungen auf Grund von mechanischer Krafteinwirkung auf den Meßkörper mit einer einzigen Wicklung S abgetastet werden. Dieser Wicklungstyp stimmt überein mit dem des in der Beschreibungseinleitung genannten magnetoelastischen Gebers.
  • Es ist auch möglich, die Sekundärwicklungen wegzulassen und nur Primärwicklungen zu verwenden.
  • Diese können dann in einer Brücke geschaltet sein, wie in Fig. 6 gezeigt ist, oder in Differentialschaltung nach F i g. 7. Im letzteren Fall kann eine richtige Nullkompensierung für den Grundton beispielsweise durch eine zweckmäßige Anzapfung des Differentialtransformators erhalten werden.
  • Mit der in F i g. 1 bis 5 gezeigten Ausführungsform erhält man einen Meßkörper, bei dem praktisch der ganze Kraftfluß durch die Mittelsäule geht, weil die beiden von den Rahmenhälften gebildeten Balken eine vernachlässigbare Steifheit haben. Dabei gewinnt man den Vorteil einer langen Meßzone, in der der Kraftfluß und der Magnetfluß auf einer langen Strecke homogen und parallel sind. Da der äußere Rahmen in magnetischer Hinsicht nur als Rückweg für den Fluß dient, muß er einerseits so schwach wie möglich gemacht werden, aber auf der anderen Seite doch einen um so viel größeren Querschnitt als das messende Kreuz haben, daß nur ein vernachlässig- barer Teil der - magneüsierenden Äinperewindungszahl in diesen äußeren Rückwegen verbraucht wird.
  • Mit der folgenden Wicklungsführung kann-man einen Meßkörper mit noch größerer Empfindlichkeit herstellen. Das Prinzip dieses Meßkörpers geht aus F i g. 8 bis 11 hervor. Der in Fig. 8 gezeigte Kern hat eine fachwerkähnliche Konstruktion, die aus vier Streben 1, 2, 3 und 4 aufgebaut ist, die die Schenkel einer magnetischen Brücke bilden. Jede Strebe ist von Magnetisierungswicklungen Pl, P2, P3, P4 und einer MeßwicklungSt, 82, 83 und 84 umschlossen.
  • Zwei diagonal entgegengesetzte Ecken des Kerns sind mit einem U-förmigen Rahmen verbunden, der aus-einem horizontalen Teil 7 und zwei zu diesem winkelrechten Schenkeln 6 besteht. Die beiden anderen Ecken des Kerns sind mit einem geraden Baiken 8 verbunden, auf dessen oberes Ende 9 die zu messende Kraft aufgebracht wird. Um eine tSberbelastung des Kerns zu verhindern, kann ein Distanzstück 10 zwischen der unteren Fläche des Balkens 11 und dem horizontalen Teil 7 des Rahmens angebracht werden. Die hauptsächliche Aufgabe des Rahmens ist, den Rückweg für einen magnetischen Fluß zu bilden. Aus herstellungstechnischen Gründen ist es jedoch zweckmäßig, den Rahmen als mechanisch zusammenhaltendes Element für die fachwerkähnliche Konstruktion zu verwenden.
  • Die Wicklungen Pt, P2, P3 und P4 sind gleich und in Reihe an einer Wechselspannungsquelle G angeschlossen. Die Wicklungsrichtung ist so gewählt, daß der Magnetfluß in dem aus den Teilen 1 und 2 bestehenden oberen Zweig dem Fluß in dem. unteren Zweig entgegengerichtet ist. Die Meßwicklungen Si und S2 im oberen Zweig sind in derselben Richtung gewickelt wie P1 und P2, während die Wicklungen S3 und S4 entgegengerichtet zu P3 und P4 gewickelt sind. Die beiden Magnetflüsse schließen sich durch den Rahmen 6 und 7. Wenn der Meßkörper unbelastet ist, sind die Flüsse in beiden Zweigen gleich, und die resultierende induzierte Spannung in den Wicklungen S, bis S4 ist gleich Null.
  • Wenn der Kern dadurch belastet wird, daß eine Kraft F auf die Fläche 9 aufgebracht wird, werden die Streben 1 und 2 gedrückt und die Streben 3 und 4 gezogen. Die Reluktanz in den zwei erstgenannten Streben nimmt zu, während sie in den beiden anderen abnimmt. Da die magnetomotorische Kraft für alle Spulen gleich ist, wird der Fluß in dem oberen Zweig abnehmen und im unteren zunehmen. Die resultierende induzierte Spannung in den Wicklungen S, bis S4 ist nicht mehr Null, und daß an den Wicklungen angeschlossene Meßinstrument M gibt einen Ausschlag, der der Kraft F proportional ist.
  • Es ist auch möglich, wie in Fig.3 gezeigt, die Magnetisierungswicklungen Pl bis P4 auf den Schenkeln der fachwerkähnlichen Konstruktion und die Meßwicklungen auf dem Rahmen 6, 7 anzuordnen, der den Rückweg der Flüsse durch die Meßzone darstellt. Bei unbelastetem Meßkörper ist der resultierende Fluß im Rahmen Null. Bei Belastung entsteht im Rahmen ein Differenzfluß, der der einwirkenden Kraft proportional ist. Es ist natürlich auch möglich, in der in Fig. 4 gezeigten Weise die Magnetisierungswicklungen auf den Rahmen 6, 7 zu legen und die Meßwicklungen auf die Teile 1, 2, 3 und 4 in der Meßzone.
  • Bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist angenommen, daß die Kraft zwischen gedrückten und gezogenen Elementen gleich verteilt ist. Es hat sich aber gezeigt, daß nicht derselbe lineare Zusammenhang zwischen Kraft und elektrischer Spannung bei Zug wie bei Druckbeanspruchungen herrscht. Es kann dehalb zweckmäßig sein, die Beanspruchung in den gezogenen Streben eventuell bis auf Null zu senken. In der Fachwerkkonstruktion wird dies dadurch erreicht, daß die gezogenen Streben mehr horizontal gemacht werden und daß sie theoretisch bei voller Entlastung nach F i g. 9 horizontal sind. In der Praxis ist es schwer, den Rahmen ganz steif zu machen, und bei praktischen Ausführungsformen erhält man eine kleine Durchbiegung der freien Enden der Schenkel 6, wenn der Meßkörper belastet wird. Um diese Durchbiegung zu kompensieren, kann es zweckmäßig sein, den unteren Streben eine solche Richtung zu geben, wie sie in Fig. 10 gezeigt ist. Wenn die Längsrichtung der Streben einen gewissen Winkel mit der Horizontalebene bildet, werden die Streben bei Druckbelastung von oben auf den Geber einer gewissen Druckbeanspruchung ausgesetzt, während sie gleichzeitig einer im wesentlichen gleich großen Zugbeanspruchung auf Grund der Durchbiegung der Schenkelenden ausgesetzt werden, demzufolge sie im wesentlichen unbeeinflußt bleiben.
  • Ein Meßkörper des in den Fig. 8 bis 10 gezeigten Typs erhält eine hohe Empfindlichkeit, weil man eine gewisse Vergrößerung der wirkenden Kraft bekommt. Das Grundprinzip der Kraftvergrößerung bei einem Kern nach Fig. 8 geht aus Fig. 11 hervor, wobei das Fachwerk als ideal betrachtet wird, d. h. mit Gelenken in dem Knotenpunkt, so daß reine Stabkräfte in den Streben erhalten werden. Wenn der Balken 8 von einer vertikalen Kraft F beeinflußt wird, wird die Reaktionskraft bei der Befestigung der F Streben in den Schenkeln 5 und 6 gleich 2. Wenn der Winkel zwischen den Streben an deren Befesfifung in den Schenkeln 2 cs ist, wird die Beanspruchung in den Streben F J= .
  • 4 sin α Bei einer Ausführung nach Fig. 8 müssen jedoch die Streben wie in beiden Enden fest eingespannte Balken betrachtet werden, und die Kraft F wird dann nicht mehr nur von den reinen Druck- und Zugkräften f aufgenommen, sondern auch von dem Biegemoment in den Streben. Dies bedeutet eine variierende Beanspruchung über den Querschnitt der Streben, was den linearen Meßbereich vermindert.
  • Bei einer gewissen Balkenhöhe der Streben darf deshalb der Winkel a nicht zu klein sein, da eine Verkleinerung des Winkels or bedeutet, daß ein immer größerer Teil der Kraft über Biegemomente von den Streben aufgenommen wird.
  • F i g. 12 zeigt eine Variation des Meßkörpers nach F i g. 8, wo der Rahmen, der den Rückweg des Magnetflusses bildet, durch eine fachwerkähnliche Konstruktion derselben Art wie die ersetzt ist, die für das Messen benutzt wird. Das eine Fachwerk dient dann als Rückweg für den Fluß in dem anderen.
  • Im Vorhergehenden ist angenommen worden, daß die Kerne durch Zusammenkleben von ausgestanzten Blechen hergestellt sind, wobei die Ebenen der Bleche der wirkenden Kraft parallel sind. Weil beim Stanzen die Streben der Teile eine geringste Breite haben müssen, erhält man eine gewisse Biegefestigkeit der Streben. Gemäß dem Vorhergehenden muß der Beitrag der Biegefestigkeit zu der Steifheit des Fachwerks in der Richtung der Kraft unbedeutend sein. In Fig. 13 und 14 ist gezeigt, wie man einen Kern herstellen kann, bei dem die Biegefestigkeit bis zu einer Grenze herabgesetzt werden kann, die von der Knickungsgefahr bestimmt wird. Das Fachwerk ist aus sehr dünnem Blechband aufgebaut, und die Streben 13, 14, 15 und 16 werden aus einem oder mehreren Bändern gebildet, die in Führungsnuten eines zentralen Balkens 17 und zweier Seitenstützen 18 gelegt werden, die von einem Gestell 19 getragen werden. Der magnetische Rückweg wird dadurch erhalten, daß die Enden des Bandes um das Gestell wie Blätter geschichtet und an diesem in einer bekannten Weise, beispielsweise mit Hilfe einer Bandage, befestigt werden. Damit der Kern auch in seitlicher Richtung stabil wird, kann er mit zwei zueinander winkelrechten Fachwerken mit einem gemeinsamen zentralen Balken und einem gemeinsamen Gestell ausgeführt werden.

Claims (13)

  1. Patentansprüche: 1. Meßkörper mit einem Kern aus magnetostriktivem Material und mit Wicklungen zum Erzeugen und Abtasten der magnetischen Flüsse im Kern zum Messen mechanischer Kräfte, d a -durch gekennzeichnet, daß der Kern eine magnetische Brücke bildet, die einmal aus vier Schenkeln oder Streben (1, 2, 3, 4) besteht, die teils durch Zug, teils durch Druck von der zu messenden Kraft beeinflußt werden, und zum anderen aus einem Diagonalteil (5, 6, 7), der einen Teil des Flußweges der die Schenkel oder Streben durchsetzenden Magnetflüsse bildet, und daß mindestens zwei der genannten Teile (1 bis 7), die wenigstens bei Belastung der Meßanordnung verschiedene Magnetflüsse führen, von wenigstens je einer Wicklung (81, S2, Ss, 84) zum Erzeugen und Abtasten der Magnetflüsse umschlossen sind.
  2. 2. Meßkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Meßzone bildenden Teile (1, 2, 3, 4) des Kerns die Arme eines rechtwinkligen Kreuzes bilden, während der Diagonalteil aus einem quadratischen Rahmen (5) besteht, der Rückwege für die Magnetflüsse bildet, die die Summe und die Differenz der Flüsse (0H7 çV) ausmachen.
  3. 3. Meßkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Meßzone gehörenden Teile (1, 2, 3, 4) eine fachwerkähnliche Konstruktion bilden, bei der die genannten Teile wie Streben ausgeführt sind, die in verschiedener Weise mit der zu messenden Kraft belastet sind, während der Diagonalteil aus einem Rahmen (6, 7) besteht, der die beiden Außenteile der fachwerkähnlichen Konstruktion verbindet und den Rückweg entweder für den Magnetisierungs- oder der Meßfluß in der Meßzone bildet.
  4. 4. Meßkörper nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teil der Meßzone von einer Magnetisierungswicklung (Pl, P2 P3, P4) und einer Meßwicklung (81, 82, 83, 84 umschlossen ist.
  5. 5. Meßkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (5) von minder stens einer Magnetisierungswicklung (P) dort umschlossen ist, wo er von der Summe der Magnetflüsse durch die Meßzone durchflossen ist, und von mindestens einer Meßwicklung (8) dort, wo er von der Differenz der Magnetflüsse in der Meßzone durchflossen ist (Fig. 2).
  6. 6. Meßkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (1, 2, 3, 4) in dem die Meßzone bildenden Kreuz von Magnetisierungswicklungen (P3, P2, P3, P4) umschlossen sind, während die Teile des Rahmens (5), die von der Differenz der Magnetflüsse in der Meßzone durchflossen werden, von mindestens einer Meßwicklung (S) umschlossen sind (F i g. 3).
  7. 7. Meßkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (1, 2, 3, 4) in dem die Meßzone bildenden Kreuz von Meßwicklungen (ski, 84, 83, 84) umschlossen sind, während die Teile des Rahmens, die von der Summe der Magnetflüsse in der Meßzone durchflossen werden, von mindestens einer Magnetisierungswicklung (P) umschlossen sind (Fig. 4).
  8. 8. Meßkörper nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungswicklungen(P1, P2,P3,P4;P1, P3;P2, P4) in einer Brücke (F i g. 6) oder in einer Differentialschaltung (F i g. 7) geschaltet sind.
  9. 9. Meßkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei der Teile in der Meßzone, die verschieden belastet sind, je von einer Magnetisierungswicklung umschlossen sind, während der Rahmen von mindestens einer Meßwicklung umschlossen ist.
  10. 10. Meßkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen mit mindestens einer Magnetisierungswicklung versehen ist und daß wenigstens zwei verschieden belastete Teile in der Meßzone je von einer Meßwicklung umschlossen sind.
  11. 11. Meßkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Diagonalteil aus einer fachwerkähnlichen Konstruktion von im wesentlichen derselben Ausführung wie die magnetische Brücke (1, 2, 3, 4) besteht.
  12. 12. Meßkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkörper aus in einem Stück ausgestanzten zusammengeklebten und voneinander isolierten Blechen aus magnetostriktivem Material aufgebaut ist.
  13. 13. Meßkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben in der Meßzone aus zusammengeklebten dünnen Bändern (13, 14, 15, 16) aus magnetostriktivem Material bestehen.
DEA45172A 1963-02-13 1964-02-07 Messkoerper zum Messen mechanischer Kraefte Pending DE1215398B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2756701A1 (de) * 1976-12-28 1978-06-29 Asea Ab Kraftmessender magnetoelastischer geber

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