DE1464665C - Elektromagnetische Einrichtung zum Zählen oder zum Feststellen magnetischer Körper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Einrichtung zum Zählen oder zum Feststellen magnetischer Körper mit einer Induktionswicklung und einem aus einem Dauermagneten mit daran angesetzten Polstücken und einem Luftspaltbereich bestehenden magnetischen Kreis, in welchem der zu zählende magnetische Körper bei Bewegung durch den Luftspaltbereich eine Änderung des magnetischen Widerstandes hervorruft.

Zum Zählen magnetischer Körper geeignete Einrichtungen dieser Art werden insbesondere bei Drehzahlmessern zur Messung der Anzahl Umdrehungen pro Zeiteinheit eines Zahnrades mit aus magnetischem Material bestehendem Zahnkranz verwendet, wobei dessen Zähne durch den Luftspaltbereich des Dauermagneten laufen und dabei Änderungen des magnetischen Widerstand hervorrufen.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (britische Patentschrift 582 694) steht dem Zahnkranz ein koaxial zu ihm angeordnetes Segment mit Innen-

verzahnung gegenüber, das dieselbe Zahnteilung hat wie der Zahnkranz. Das Segment hat einen radial nach außen vorstehenden Ansatz, der einen auf das Kranzzentrum gerichteten Dauermagneten enthält und von einer Spule umschlossen ist. Die Zähne des Segments bilden Polstücke des Dauermagneten, und die Zähne des Zahnrades sind magnetische Körper, die im Luftspaltbereich vor den Zähnen des Segments vorbeilaufen. Dabei ist der magnetische Widerstand für den vom Dauermagneten hervorgerufenen Fluß minimal, wenn die Zähne des Segments Zähnen des Zahnrades gegenüberstehen, und maximal, wenn den Zähnen des Segments Zahnlücken des Zahnrads gegenüberstehen. Wenn das Zahnrad rotiert, verändert sich der magnetische Widerstand und damit der magnetische Fluß periodisch, und in der Spule wird eine elektrische Wechselspannung induziert. Diese Spannung und ihre Frequenz sind proportional der Drehzahl und der Zähnezahl des Zahnrades.

Eine ähnliche, bekannte Einrichtung (französische Patentschrift 1267 910) hat einen stabförmigen Dauermagneten mit zwei Polstücke bildenden Endplatten, die am Magnet seitlich vorstehen und deren Abstand ein ganzzahliges Vielfaches der Teilung eines Zahnrades mit einem Zahnkranz aus magnetischem Material ist. Diese beiden Platten sind nahe dem Kopfkreis des Zahnrades angeordnet. Die Wirkungsweise ist dieselbe wie soeben beschrieben.

Bei einer Einrichtung anderer Art (deutsche Patentschrift 831 022), die zum Zählen der Umdrehungen eines Durchflußmessers für ein Zapfsäulen-Anzeigewerk dient, trägt die Welle des Durchflußmessers einen Teller, an dessen Rand mehrere Dauermagnete in gleichem Winkelabstand angeordnet sind. Wenn der Teller rotiert, laufen diese Magnete nacheinander an einer Spule vorbei und erzeugen dabei jedesmal einen Stromstoß zum Antrieb eines Zählwerkes.

Bei diesen bekannten Einrichtungen ist die erzeugte Spannung proportional der Geschwindigkeit, mit welcher der betreffende magnetische Körper durch den Luftspaltbereich läuft bzw. einer der Magnete an der Spule vorbeiläuft. Dies bedeutet, daß bei Verwendung in einem Drehzahlmesser kleine Drehzahlen nicht meßbar sind bzw. ein Zahnrad mit sehr großer Zähnezahl und entsprechend großem Durchmesser erforderlich wird, wenn kleine Drehzahlen gemessen werden sollen. Ruhende magnetische Körper sind mit diesen bekannten Einrichtungen überhaupt nicht feststellbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine von der Bewegungsgeschwindigkeit des betreffenden magnetischen Körpers unabhängige elektrische Spannung liefert, so daß auch ruhende magnetische Körper festgestellt und bei Verwendung in einem Drehzahlmesser auch sehr niedrige Drehzahlen eines kleinen Zahnrades gemessen werden können.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß im Feldraum zwischen den Polstücken ein im wesentlichen rechteckiger, rahmenförmiger Kern angeordnet ist, welcher sich mit seinen zwei Längsschenkeln an Stellen gleichen magnetischen Feldpotentials, das ist parallel zu den Flächen der Polstücke des Dauermagneten, erstreckt und welcher an seinen Enden mit gegenüber den Polstücken Luftspalte bildenden Polschuhen versehen ist, und daß auf dem Kein außer der Induktionswicklung mindestens eine von der Induktionswicklung entkoppelte, mit pulsierendem Strom gespeiste Erregerwicklung angeordnet und derart ausgelegt ist, daß in den Längsschenkeln ein pulsierender Sättigungsfluß entsteht.

Bei einer Ausführungsform ist der Kern ein zweifenstriger Mantelkern, der außen die Induktionswicklung und auf einem mittleren Querschenkel, dessen Querschnitt größer als derjenige jedes Längsschenkels ist, die Erregerwicklung trägt. __

Bei einer anderen Ausführungsform trägt jeder Längsschenkel des Kerns eine von zwei Erregerwicklungen mit einander entgegengesetztem Windungssinn, und die Induktionswicklung umschließt entweder beide Längsschenkel gemeinsam, oder es sind zwei Induktionswicklungen von gleichem Windungssinn je auf einem Längsschenkel gewickelt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung liefert abhängig vom Vorhandensein eines magnetischen Körpers im Luftspaltbereich elektrische Impulse konstanter Amplitude, deren Frequenz derjenigen des pulsierenden, die Erregerwicklung speisenden Stromes entspricht. Die Amplitude dieser Impulse hängt nur von der Dimensionierung der Einrichtung ab, die ohne weiteres so gewählt werden kann, daß die Impulse zur Steuerung digitaler Schaltungen ohne vorherige Verstärkung ausreichen. Die dazu erforderliche Erregerleistung ist verhältnismäßig klein. Zur Erzeugung des pulsierenden Erregerstromes dient zweckmäßig ein als Sperrschwinger ausgebildeter Kippschwinggenerator, wobei die Erregerspulen gleichzeitig die Induktivität des Sperrschwingers bilden können.

Zum Zählen magnetischer Körper, die längs einer Bewegungsbahn aufeinander folgen, wird diese Bewegungsbahn durch den von einem der Polstücke zu einem der Polschuhe verlaufenden Teil und danach durch den von diesem Polschuh zum anderen Polstück verlaufenden Teil des Streufeldes des Magneten geführt, und die Induktionswicklung sowie die Erregerwicklung werden mit einer Schaltung verbunden, welche beispielsweise das Vorzeichen jedes in der Induktionsspule induzierten Spannungsstoßes mit dem Vorzeichen der an der Erregerwicklung auftretenden Spannung vergleicht und nach jedem zweiten Wechsel der Beziehung dieser Vorzeichen einen Impuls an einen Zähler liefert.

Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung in einem Drehzahlmesser (z. B. eines Tachometers) oder zum fortlaufenden Zählen von Umdrehungen (z. B. in einem Kilometerzähler) ist der Abstand des Spaltes zwischen einem der Polstücke und einem der Polschuhe und dem Spalt zwischen diesem Polschuh und dem anderen Polstück abweichend von der Teilung des Zahnrades, dessen Zähne an diesen Spalten vorbeilaufen, oder abweichend von einem ganzzahligen Vielfachen dieser Teilung zu wählen, so daß nicht gleichzeitig ein Zahn vor dem einen und ein anderer Zahn vor dem anderen Spalt sich befindet.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 einen elektromagnetischen Geber eines Tachometers,

Fig. 2 die den Geber nach Fig. 1 enthaltene Schaltung des Tachometers,

F i g. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des Tachometers nach Fig. 1 und 2,

Fig. 4 eine Variante zu Fig. 2,

F i g. 5 ein Diagramm der Wirkungsweise des Tachometers nach Fig. 1 und 4.

Der Geber nach F i g. 1 enthält eine auf magnetische Körper und Felder ansprechende Vorrichtung mit einem Permanentmagnet 1 mit Polstücken 11 und 12. Im Feldraum zwischen den Polstücken ist ein ferromagnetischer Mantelkern 2 angeordnet, dessen Längsschenkel 27, 28 sich an Stellen gleichen magnetischen Feldpotentials, das ist parallel zu den Flächen der Polstücke 11 und 12, erstrecken und der an seinen Enden mit Polschuhen 25, 26 versehen ist, die mit den Polstücken 11 und 12 Luftspalte (z. B. 31, 32) bilden. Das mittlere Querstück 21 des Kerns 2 hat einen größeren Querschnitt als die Schenkel 27, 28 und trägt eine Erregerwicklung 22 und eine weitere Wicklung 23, deren Zweck weiter unten im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert wird. Um beide Schenkel 26, 28 ist eine Induktionswicklung 24 gelegt, weiche so angeordnet ist, daß Änderungen eines durch beide Schenkel in gleicher Richtung hindurchgehenden Magnetfeldes Spannungen in dieser Wicklung 24 induzieren. Da der durch die Erregerwicklung 22 im Kern erzeugte Fluß sich in zwei Zweige φ_ι und φ₂ verzweigt, deren Wirkungen auf die Induktionswicklung 24 einander aufheben, ist diese Induktionswicklung 24 gegenüber der Erregerwicklung 22 (und der Wicklung 23) entkoppelt. Die Abstände des Polschuhes 25 von den Polstücken 11 und 12 sind einander gleich, ebenso die Luftspalte 31 und 32. Ein magnetischer Nebenschluß 13 ist zwischen dem mittleren Teil des Magnets 1 und dem Polschuh 25 angeordnet und in Richtung des Doppelpfeiles 14 verschiebbar. An den Luftspalten 31 und 32 sind die Polstücke 11 und 12 so abgeschrägt, daß an diesen Luftspalten 31 und 32 ein intensives Streufeld aus dem Magnetsystem heraustritt. Wegen der Gleichheit der Luftspalte beiderseits des Polschuhes 25 und der Luftspalte 31 und 32 (bzw. infolge entsprechender Einstellung des Nebenschlusses 13) bewirkt der Permanentmagnet 1 keinen magnetischen Fluß im Kern 2, solange die Streufelder bei 31 und 32 nicht gestört sind. Sobald jedoch eines dieser Streufelder gestört wird, indem ein magnetischer Körper in das Streufeld gebracht oder dem Streufeld ein fremdes Magnetfeld überlagert wird, entsteht ein magnetischer Fluß im Kern 2.

Um diesen magnetischen Fluß unabhängig davon, mit welcher Geschwindigkeit er auftritt, sich verändert oder verschwindet, und somit auch im stationären Zustand anzuzeigen, wird die Erregerwicklung 22 mit einem pulsierenden Strom gespeist, welcher so stark ist, daß er die Schenkel 27, 28 des Kerns 2 periodisch magnetisch sättigt. Im gesättigten Zustand ist der magnetische Widerstand des Kerns 2 erheblich größer als im ungesättigten Zustand. Daher bewirkt der pulsierende Erregerstrom eine periodische Änderung des magnetischen Widerstandes des Kerns 2 und damit eine periodische Änderung des Flusses, der im Kern 2 auftritt, wenn eines oder mehrere der Streufelder des Magnetsystems gestört sind. Infolge dieser Flußänderungen werden periodische Spannungen in der Wicklung 24 erzeugt, solange eines der Streufelder gestört ist.

Nach F i g. 1 laufen die aus magnetisierbarem Material bestehenden Zähne eines nur teilweise dargestellten Zahnradkranzes 4 nacheinander an den Luftspalten 31 und 32 des Magnetsystems vorbei. Der Zahnradkranz 4 gehört einem Zahnrad des Getriebes eines Fahrzeuges an und rotiert proportional der Fahrzeuggeschwindigkeit. Dabei wird durch die Zähne des Zahnradkranzes 4 im ständigen Wechsel eine Störung des Streufeldes am Luftspalt 31 und eine Störung des Streufeldes am Luftspalt 32 bewirkt. Der am Kopfkreis des Zahnrads gemessene Abstand der Zähne ist so bemessen, daß die Streufelder an den Luftspalten 31 und 32 nicht oder höchstens vorübergehend gleichzeitig in gleichem Maße gestört

ίο werden. Die untere Begrenzung der Teile 11, 26, 12 des Magnetsystems kann dem Kopfkreis des Zahnrades angepaßt gewölbt sein. Zum Zählen der Vorbeigänge der Zähne dient die Schaltung nach F i g. 2. In der Schaltung nach F i g. 2 bilden die Erregerwicklung 22 und die Wicklung 23 die miteinander gekoppelten Spulen eines Sperrschwingers, welcher außerdem einen Transistor T mit Emitter E und Kollektor C sowie zwei Widerstände R₁ und R₂ enthält. An den Kollektor C und an ein Ende α bzw. b der in ihrer Mitte geerdeten Induktionswicklung 24 ist je einer der beiden Eingänge eines UND-Gatters D₁, D₂, R₃ bzw. D₃, D₄, i?₄ angeschlossen, das nur dann, wenn seine beiden Eingangsspannungen gleichzeitig negativ sind, eine (negative) Spannung an einen Eingang (d bzw. e) eines Flip-Flops liefert, auf den ein als Frequenzmesser ausgeführtes Meßgerät 5 folgt.

Das Diagramm F i g. 3 zeigt die Wirkungsweise

der Einrichtung nach Fig. 1 und 2, wobei / den Kollektorstrom des Transistors T (das ist praktisch der Erregerstrom in der Wicklung 22), R_m den magnetischen Widerstand der Schenkel 27, 28 des Kerns 2, Φ den mit der Induktionswicklung 24 verketteten magnetischen Fluß in den Schenkeln 27, 28 des Kerns 2, u_a und u_b die Spannungen an den Enden der Induktionswicklung 24, u_c die Kollektorspannung des Transistors T, u_ä und u_e die Spannungen an den beiden Eingängen d und e des Flip-Flops, O und L die beiden Zustände des Flip-Flops bezeichnen. Im oberen Teil des Diagramms F i g. 3 sind vier verschiedene Stellungen der Zähne des Zahnradkranzes 4 in bezug auf das Magnetsystem (F i g. 1) dargestellt und mit I bis IV bezeichnet. Diesen Stellungen sind die darunter als Funktion der Zeit / dargestellten elektrischen und magnetischen Vorgänge zugeordnet.

Der Erregerstrom (Kollektorstrom) / ist unabhängig von der Stellung des Zahnradkranzes 4 relativ zum Magnetsystem. Während jedes Erregerstromimpulses ist der Kern 2 magnetisch gesättigt, wobei sein magnetischer Widerstand R_m erheblich erhöht ist.

In den mit I und III bezeichneten Stellungen befinden sich die Zähne des Zahnradkranzes 4 im wesentlichen außerhalb der Streufelder 31 und 32 des Magnetsystems, so daß diese nicht gestört sind und der Magnet 1 keinen Fluß im Kern 2 erzeugt. Im Kern 2 herrscht nur der vom pulsierenden Erregerstrom i (und dem gegenüber diesem vernachlässigbaren Basisstrom des Transistors T) hervorgerufene pulsierende Fluß, der aber keine Spannung in der Induktionswicklung 24 induziert, da diese von den Wick- Jungen 22 und 23 entkoppelt ist.

In der Stellung II bildet ein Zahn des Zahnradkranzes 4 einen magnetischen Nebenschluß zum Luftspalt 32, während der andere Luftspalt 31 offen ist. Dabei erzeugt der Magnet 1 einen magnetischen Fluß Φ_η vom Polschuh 25 durch die Schenkel 27 und 28 zum Polschuh 26. Da der magnetische Widerstand der Schenkel periodisch ändert, verläuft auch der Fluß Φ_η periodisch. Die plötzlichen Änderungen

dieses Flusses am Anfang und Ende jedes der Erregerstromimpulse; erzeugten Spannungsstöße u_all und u_bu an den Enden α und b der Induktionswicklung 24, wobei nur am Ende jedes Erregerstromimpulses i die Spannung u_c und gleichzeitig die Spannung an einem Ende der Induktionswicklung, nämlich die Spannung u_aU, negativ ist, so daß das UND-Gatter D₁, D₀, R.} einen Impuls u_dU an den Eingang d des Flip-Flops liefert.

In der Stellung IV sind die Vorgänge entsprechend den im Zusammenhang mit der Stellung II beschriebenen. Ein Zahn des Zahnradkranzes 4 bildet einen magnetischen Nebenschluß zum Luftspalt 31, während der andere Luftspalt 32 offen ist. Dabei verläuft der magnetische Fluß Φ_ιν in den Kernschenkeln 27 und 28 nicht wie in der Stellung II vom Polschuh 25 zum Polschuh 26, sondern umgekehrt vom Polschuh 26 zum Polschuh 25. Infolgedessen sind nur am Ende jedes Erregerstromimpulses / die Spannung u_c und die Spannung am anderen Ende der Induktionswicklung, nämlich die Spannung M_6IV gleichzeitig negativ, so daß das UND-Gatter D₃, D₄, R₄ einen Impuls u_{e IV} an den Eingang e des Flip-Flops liefert.

Der erste der Impulse u_dn stellt den Flip-Flop in den Zustand 0, und der erste der Impulse u_{c IV} stellt den Flip-Flop in den Zustand L.

Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß die Beziehung zwischen dem Vorzeichen der in der Erregerwicklung induzierten Spannung u_a bzw. u_b und dem Vorzeichen der gleichzeitig durch den Erregerstrom induzierten Spannung u_c wechselt, wenn das Zahnrad von der Stellung II über die Stellung III die Stellung IV oder von der Stellung IV über die Stellung I die Stellung II erreicht, und daß der Flip-Flop bei je zwei aufeinanderfolgenden Wechseln dieser Vorzeichenbeziehung einen Impuls an das Meßgerät 5 abgibt. Wenn dieses Meßgerät ein Frequenzmesser ist, so ist dessen Anzeige proportional der Anzahl der in der Zeiteinheit an den Luftspalten 31 und 32 vorbeigehenden Zähne des Zahnradkranzes 4. Bei entsprechend beschrifteter Skala ist am Meßgerät 5 daher direkt die Fahrzeuggeschwindigkeit ablesbar.

Ist das Meßgerät 5 so eingerichtet, daß es die vom Flip-Flop gelieferten Impulse unabhängig von der Zeit zählt, so dient die Einrichtung bei entsprechender Eichung als Kilometerzähler. Natürlich können an den Flip-Flop auch zwei Meßgeräte angeschlossen werden, deren eines die Geschwindigkeit und deren anderes die gefahrenen Kilometer anzeigt.

Nach F i g. 4 hat der ferromagnetische Kern nur eine Erregerwicklung 22. Diese Wicklung 22 ist aus einem Rechteckimpulsgenerator 6 gespeist und durch eine Diode 7 überbrückt, deren Durchlaßrichtung entgegengesetzt zur Spannung der Rechteckimpulse gerichtet ist. Die Induktionswicklung 24, deren Mitte geerdet ist, ist mit ihren Enden α und b an die beiden Eingangspole eines nur auf negative Impulse ansprechenden Flip-Flops angeschlossen, dessen Ausgang mit einem Frequenzmesser 5 verbunden ist.

Die Vorgänge beim Betrieb dieser Schaltung sind in F i g. 5 in einer der F i g. 3 entsprechenden Weise dargestellt. Dabei bezeichnen: /' den Rechteckstrom des Generators 6, i" den Strom in der Erregerwicklung 22. R_1n', Φ', u_a', M₀', L' und 0 haben dieselbe Bedeutung wie R_m, Φ, u_a, u_b, L bzw. 0 in Fi g. 3.

Die Selbstinduktionsspannung, welche am Ende jedes Rechteckimpulses an der Erregerwicklung 22 auftritt, erzeugt einen Strom durch diese Wicklung und die Diode 7. Dadurch erhalten die Stromimpulse /" in der Wicklung 22 einen allmählich abfallenden Rücken. Entsprechend verlaufen der magnetische Widerstand R_n,' und der Fluß Φ'. Die daraus folgenden Spannungen u_a' und u_h' sind unsymmetrische Wechselspannungen, bei denen die Spannung einer Polarität kleiner und von längerer Dauer ist als die der anderen Polarität. Dabei hängt es von der Richtung des magnetischen Flusses Φ' ab, ob die größere Spannung kürzerer Dauer an «„' positiv und an u,,' negativ ist, oder umgekehrt. Die kleinere Spannung längerer Dauer genügt nicht, um den Flip-Flop zu kippen. Der Flip-Flop kippt vom Zustand U in den Zustand 0', wenn u_b negativ wird und umgekehrt vom Zustand 0' in den Zustand U, wenn u_a' negativ wird.

Die Diode 7 verhindert auch, daß der Ausgang des Rechteckimpulsgenerators durch die hohe Selbstinduktionsspannung der Erregerwicklung (am Ende jedes Rechteckimpulses) überlastet wird, indem sie diese Spannung kurzschließt. Man könnte an Stelle der Rechteckimpulse /' auch Sägezahnimpulse mit allmählich abfallendem Rücken verwenden. Diese würden jedoch in der Ausgangsstufe des Impulsgenerators eine größere Verlustleistung verursachen. Die Diode kann entweder wie gezeichnet an die Erregerwicklung 22 oder an eine mit dieser gekoppelte weitere Wicklung angeschlossen sein, wobei statt des Impulsrückens auch der Impulsfront der Rechteckimpulse ein allmählicher Verlauf gegeben werden kann.

Die im Zusammenhang mit Fig. 1 bis 5 beschriebene Einrichtung ist in entsprechend abgewandelter Ausführung dazu geeignet, magnetische Gegenstände, die (an Stelle der Zähne des Zahnradkranzes 4) an den Luftspalten 31 und 32 nacheinander vorbeigeführt werden, zu zählen oder die Anzahl der in der Zeiteinheit erfolgenden Vorbeigänge anzuzeigen. Wesentlich ist, daß die Geschwindigkeit, mit welcher die Zähne des Zahnradkranzes 4 oder andere magnetische Körper an den Luftspalten 31 und 32 vorbeigehen, keinerlei Einfluß auf die Wirkungsweise hat, solange die Impulsfrequenz des Erregerstromes / so groß ist, daß bei jedem Vorbeigang mindestens ein Impuls auftritt. Ein extrem langsames Vorbeigehen bewirkt an der Induktionswicklung 24 Spannungen derselben Amplitude wie ein schnelles Vorbeigehen. Die Anordnung spricht auch auf stationäre magnetische Verhältnisse an; denn die Spannungsstöße u_a, u_b und u_d bzw. u_e treten in dauernder Folge auf, solange das Streufeld am Luftspalt 31 oder 32 gestört ist. Die Spannungsstöße sind um so intensiver, je mehr das Streufeld gestört ist, so daß auch das Maß der Annäherung eines magnetischen Körpers an den betreffenden Luftspalt oder die Größe eines solchen Körpers an der Intensität der Spannungsstöße erkannt werden kann.

Ein wesentliches, vorteilhaftes Merkmal der Anordnung nach F i g. 1 besteht darin, daß der vom Erregerstrom induzierte magnetische Fluß φ_ν φ₂ nur in dem durch den Kern 21 gebildeten magnetischen Kreis fließt, während im Magnetsystem 1, 11, 12, 25, 26 nur die Flußänderungen auftreten, deren Frequenz wesentlich niedriger ist als die Impulsfrequenz des Erregerstromes. Infolgedessen braucht im allgemeinen nur der Kern 21 lamelliert aufgebaut zu sein, während die anderen Teile 11, 12, 25, 26 des Magnetsystems aus Vollmaterial bestehen können.

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Das Beispiel nach F i g. 1 und 2, bei dem mit der Zustand kann auch durch entsprechende Einstellung Erregerwicklung eine zweite Wicklung gekoppelt ist des magnetischen Nebenschlusses erzielt werden,
und diese beiden Wicklungen zusammen mit dem Die beiden Luftspalte 31, 32 können durch nichtKern einen Teil eines Sperrschwingers bilden, hat magnetisches Material ausgefüllt sein, um ein Einden Vorteil, daß der Kern und diese Wicklungen 5 dringen magnetischer Partikeln zu verhindern,
auch zur Impulserzeugung dienen. Es kann jedoch Der Kern 2 kann abweichend vom gezeichneten auch ein getrennter Impulserzeuger Verwendung fin- Beispiel auch ein geschlossener U-Kern sein, wobei den, wobei die mit der Erregerwicklung gekoppelte. jeder der beiden vom Polschuh 25 zum Polschuh 26 Wicklung wegfällt und eine den Zweck der Spannung sich erstreckenden Schenkel eine Erregerwicklung u_c erfüllende Spannung für die Mal-Tore in anderer io trägt und diese Erregerwicklungen einander entgegengeeigneter Weise (z. B. durch Differenzierung des gesetzten Windungssinn haben. Dabei kann entweder Erregerstromes) erzeugt werden muß, falls für die eine Induktionswicklung diese beiden Schenkel umVerarbeitung der Spannungsstöße u_a und u_b eine dem schließen, oder es kann jeder dieser Schenkel eine in Fig. 2 rechts dargestellten Teil der beschrie- von zwei Induktionswicklungen mit gleichem Winbenen Schaltung entsprechende Schaltung verwendet 15 dungssinn tragen. Sowohl die beiden Erregerwickwird. lungen als auch die beiden Induktionswicklungen

Zweckmäßig ist der Kern 2 zusammen mit den müssen je gleiche Windungszahl haben und können Polschuhen 25, 26 oder wenigstens einer dieser Pol- parallel oder in Reihe geschaltet sein,
schuhe verstellbar angeordnet, damit die Lage einge- Wenn die Gefahr besteht, daß von den Magnetstellt werden kann, in welcher diese Polschuhe sich 20 polen Eisenstaub angezogen wird, welcher das mabei abwesender oder konstanter Störung des Streu- gnetische Feld stören könnte, wird die gesamte Vorfeldes an Stellen gleichen magnetischen Potentials richtung mit einer dichten, nichtmagnetischen Hülle des Magnetfeldes des Magneten 1 befinden. Diese versehen, welche an der dem Zahnrad zugewandten Lage kann z. B. daran erkannt werden, daß bei unge- Seite dünn und dem Zahnrad möglichst genähert ist, störten Streufeldern und Erregung des Kerns durch 25 so daß zwischen Zahnrad und Hülle sich keine Anden Strom i keine Spannung u_a, u_b auftritt. Dieser Sammlung von Eisenstaub bilden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Γ 464 665 Patentansprüche:

1. Elektromagnetische Einrichtung zum Zählen oder zum Feststellen magnetischer Körper mit einer Induktionswicklung und einem aus einem Dauermagneten mit daran angesetzten Polstücken und einem Luftspaltbereich bestehenden magnetischen Kreis, in welchem der zu zählende magnetische Körper bei Bewegung durch den Luftspaltbereich eine Änderung des magnetischen Widerstandes hervorruft, dadurch gekennzeichnet, daß im Feldraum zwischen den Polstücken (11, 12) ein im wesentlichen rechteckiger, rahmenförmiger Kern (2) angeordnet ist, welcher sich mit seinen zwei Längsschenkeln (27, 28) an Stellen gleichen magnetischen Feldpotentials, das ist parallel zu den Flächen der Polstücke (11, 12) des Dauermagneten (1), erstreckt und welcher an seinen Enden mit gegenüber den Polstücken Luftspalte bildenden Polschuhen (25) versehen ist, und daß auf dem Kern (2) außer der Induktionswicklung (24) mindestens eine von der Induktionswicklung entkoppelte, mit pulsierendem Strom gespeiste Erregerwicklung (22, 23) angeordnet und derart ausgelegt ist, daß in den Längsschenkeln (27, 28) ein pulsierender Sättigungsfluß entsteht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern ein zweifenstriger Mantelkern (2) ist, der außen die Induktionswicklung (24) und auf einem mittleren Querschenkel (21), dessen Querschnitt größer als derjenige jedes Längsschenkels (27, 28) ist, die Erregerwicklung (22, 23) trägt (Fig. 1).

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Längsschenkel des Kerns eine von zwei Erregerwicklungen mit einander entgegengesetztem Windungssinn trägt und daß die Induktionswicklung entweder beide Längsschenkel gemeinsam umschließt oder jeder Längsschenkel eine von zwei Induktionswicklungen von gleichem Windungssinn trägt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Polstück (11, 12) derart geformt und angeordnet ist, daß ein wesentlicher Teil des Feldes im Luftspalt zwischen dem Polstück und einem Polschuh (26) des Kernes als ein aus dem Luftspalt stark hervortretendes Streufeld verläuft.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Polstücken (11, 12) und einem Polschuh (26) gebildeten Luftspalte (31, 32) durch nichtmagnetisches Material ausgefüllt sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (1) mit den Polstücken (11, 12) und der Kern (2) mit den Polschuhen (25, 26) in Bezug aufeinander justierbar sind und/oder daß wenigstens ein magnetischer Nebenschluß (13), der sich zwischen dem Magnet (1) und einem der Polschuhe (25) erstreckt, verstellbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 mit zwei Erregerwicklungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklungen (22, 23) die miteinander gekoppelten Induktivitäten eines zur Erzeugung des pulsierenden Erregerstromes (/) dienenden,

als Sperrschwinger (22, 23, T, R₁, R₂) ausgebildeten Kippschwinggenerators sind (Fig. 2).

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die Bewegungsbahn der zu zählenden Körper durch die vor den Luftspalten zwischen den Polstücken (11, 12) und dem Polschuh (26) bestehenden beiden Streufelder verläuft und daß die Induktionswicklung (24) und die Erregerwicklung (22, 23) mit einer Schaltung verbunden sind, welche das Vorzeichen jedes bei Änderung des Dauermagnetflusses in der Induktionswicklung (24) induzierten Spannungsstoßes mit dem Vorzeichen einer gleichzeitig durch den Erregerstrom induzierten Spannung vergleicht und nach jedem zweiten Wechsel der Beziehung zwischen diesen Vorzeichen einen Impuls an einen Impulszähler (5) liefert (Fig. 1 und 2).

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zu zählenden magnetischen Körper die Zähne eines aus magnetisierbarem Material bestehenden Zahnrades (4) sind und daß der Impulszähler (5) ein Anzeigegerät für die Zahl der Impulse je Zeiteinheit (Frequenz- oder Drehzahlmessung) hat.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsbahn der zu zählenden Körper durch die vor den Luftspalten bestehenden beiden Streufelder verläuft und daß die Erregerwicklung (22) an den Ausgang eines Rechteckimpulsgenerators (6) angeschlossen und durch eine Diode (7) überbrückt ist, deren Durchlaßrichtung entgegengesetzt zur Impulsspannung des Rechteckimpulsgenerators gerichtet ist, und daß die Enden der Induktionswicklung (24) je an einen Eingang eines Flip-Flops angeschlossen sind, dessen einem seiner beiden stabilen Zustände zugeordneter Ausgang mit einem Impulszähler oder Frequenzmesser (5) verbunden ist (Fig. 4).

11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie allseitig dicht mit einem nichtmagnetischen Material umschlossen ist, welches das Heften von Eisenstaub verhindert.