DE1498084C - Meßumformer - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Meßumformer zur Zweckmäßigerweise liegt der Luftspalt zwischen Umformung einer geradlinigen mechanischen Ver- jedem der zusammenwirkenden Polschuhpaare anschiebung eines Körpers in eine entsprechende nähernd in der Mittelebene der zugehörigen Sekundärelektrische Größe mit einem an dem Körper zu be- spule und/oder in derjenigen der zugehörigen festigenden Anker, einem den Anker symmetrisch 5 Erregerspule, wodurch, da der magnetische Fluß in umgebenden, zumindest eine an Wechselspannung diesem Bereich ein Maximum besitzt und seine liegende Erregerspule sowie zumindest ein Paar axial Größe nach links und rechts von der Mittelebene in im Abstand abgeordneten Sekundärspulen tragenden Richtung zu der Ankerachse oder von ihr weg nur Stator und einer aus den Sekundärspulen sowie einer vernachlässigbar abnimmt, ein hohes Maß an Emp-Anzeigeeinrichtung gebildeten Differentialschaltung, io findlichkeit erreicht wird.

welche auf eine axiale Unsymmetrie der Lage des Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung

Ankers gegenüber den Sekundärspulen anspricht. werden nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert,

Ein Meßumformer, der eine elektrische Ausgangs- in der

größe als Funktion einer Winkeldrehung eines Fig. 1 schematisch im Schnitt eine bevorzugte

Körpers abgibt, ist bekannt. 15 Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Man kennt ferner einen Meßumformer, dessen F i g. 2 zeigt auseinandergezogen einen Teil der

elektrische Ausgangsgröße eine Funktion einer nahezu Vorrichtung nach F i g. 1;

als geradlinig anzusehenden Bewegung eines Pol- F i g. 3 und 4 zeigen Schaltungsanordnungen der

schuhes am Umfang eines Polrades mit großem Vorrichtung nach Fig. 1.

Durchmesser ist. Dieser Meßumformer liefert zwar 20 Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt einen

eine im wesentlichen lineare Anzeige, er ist jedoch Stator, welcher aus zwei einander gegenüberliegenden

schon gegenüber kleinen radialen Versetzungen des Kernblechpaketen 11A und 11B besteht, die zwi-

Ankers sehr empfindlich, da hierdurch die Breite der sehen Endscheiben 12 (nur eine davon ist in F i g. 2

Luftspalte und damit die magnetischen Widerstände dargestellt) von der vorspringenden Kante 12' ge-

der Flußpfade verändert werden, wodurch das Meß- 25 halten sind, mit der sie durch Klebstoff verbunden

ergebnis verfälscht wird. sind. Mit dem Stator wirkt ein Anker 13 zusammen,

Bei einem weiteren bekannten Meßumformer, bei der aus einem Kernblechpaket besteht, dessen Bleche

dem die Erregerspulen und die Sekundärspulen planparallel zu den Kernblechen des Stators ver-

nebeneinander und den Anker konzentrisch umgebend laufen. Der Anker wird durch eine U-förmige Gabel

angeordnet sind, wird zwar eine Verfälschung des 30 14 getragen. Um den Anker 13 längs der gerad-

Meßergebnisses infolge einer radialen Versetzung des linigen Achse 15 zu bewegen, ist diese Gabel an

Ankers vermieden, infolge der Streufelder der Er- jeder Seite mit einem Rundstab 16 versehen, der in

regerspulen und der Sekundärspulen, die sich zudem Lagern 17, welche sich in den Endscheiben 12 be-

mit der Lage des Ankers ändern, wird die Anzeige finden, gelagert ist.

jedoch stark nichtlinear. 35 Jeder der zwischen den einander gegenüberliegen-

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Kernblechpaketen UA und 11B vorhandenen einen Meßumformer der eingangs genannten Art zu Spalte 21, zwischen welchen die Rundstäbe 16 hinschaffen, der eine lineare Charakteristik hat, und der durchlaufen, wird durch Abschlußteile aus magnegegenüber Versetzungen des Ankers aus seiner Be- tischem Material in der Form von zwei Platten 22 wegungsachse oder Neigungen des Ankers unempfind- 40 überbrückt, von denen auf jeder Seite des Rundlich ist. Stabes 16 eine zu liegen kommt.

Erfindungsgemäß wird dies durch folgende Merk- Eine Drehung des Ankers 13 um seine Achse 15

male erreicht: wird durch zwei Bolzen 26 verhindert (in F i g. 1 ist

der Abstand zwischen diesen Bolzen vergrößert dar-

a) Das Sekundärspulenpaar weist senkrecht zur 45 gestellt, damit diese nicht von den Rundstäben 16 Bewegungsrichtung des Ankers verlaufende verdeckt werden), welche praktisch parallel zur Achse Statorpolschuhe auf, und der Anker ist seiner- 15 zwischen den Endscheiben 12 außerhalb der Kernseits mit einem dem Statorpolschuhpaar züge- bleche des Stators verlaufen. Zwischen diese Bolzen, wendeten Ankerpolschuhpaar versehen, bei dem welche, wie gezeigt, durch die beiden Endscheiben der gegenseitige Abstand der Polschuhe gegen- 50 gehalten werden oder sich frei tragend von nur einer über demjenigen des Statorpolschuhpaares dieser Endscheiben aus erstrecken können, greift ein vorgegeben und unterschiedlich ist; vorspringender Teil 14' der Gabel 14.

b) der Stator weist zwei Sekundärspulenpaare, Jedes Lager 17 (Fig. 1) besteht au^einem Ringferner Statorpolschuhpaare und der Anker weist diamant 23 m welchen die Rundstabe 16 sitzen, hiermit zusammenwirkende Ankerpolschuhpaare 55 Jeder Rmgdiamant wird von einem Haltering 24 gejeweils in diametraler Anordnung zu der Achse tragen welcher sehr eng toleriert aber drehbar in des Ankers auf ^emer °^^nung 25 m der entsprechenden Endscheibe 12

gelagert ist. Die Außenfläche des Halteringes 24 ver-

Infolge der symmetrischen Anordnung der Pol- läuft hinsichtlich der Achse 15 leicht exzentrisch, so

schuhe des Stators und des Ankers bleibt die gesamte 60 daß durch Drehung des Halteringes die seitliche

Luftspaltbreite zwischen den entsprechenden Pol- Lage des entsprechenden Endes der Achse 15 nach-

schuhpaaren und damit der magnetische Widerstand gestellt werden kann.

des Flußpfades zwischen diesen konstant. Das Meß- Die Kernblechpakete 11A und 11B des Stators

ergebnis wird daher durch eine leichte Versetzung des besitzen ein Paar Polschuhe 31 und 32, die sich dia-

Ankers aus seiner Bewegungsachse nicht verfälscht, 65 metral zur Achse 15 gegenüberliegen, ferner ein

außerdem wird die Lage des Null- oder Bezugspunktes zweites Paar Polschuhe 33 und 34, die längs der

des Ankers durch eine leichte Neigung desselben aus Achse 15 von den Polschuhen 31,32 im Abstand

der Ebene der Statorpolschuhe nicht beeinflußt. angeordnet sind. Mit diesen Polschuhen wirken Pol-

schuhe 31' bis 34' des Ankers zusammen, wobei ein einer Bezugslage ausgehenden Bewegung, und die

kleiner Luftspalt vorgesehen ist, welcher gerade so Spannung ist in Phase oder in Gegenphase mit der

groß ist, um zwischen den Polschuhpaaren eine unge- Speisespannung, je nachdem wie die Verbindungen

hinderte Bewegung des Ankers 13 zu erlauben. Die zwischen den Sekundärspulen und den Ausgangs-

Polschuhe des Stators und des Ankers sind zuein- 5 klemmen 42 verlaufen.

ander und in Richtung der Achse 15 so angeordnet, Eine Bewegung des Ankers 13 in entgegengesetzter daß, wenn sich der Anker gegenüber dem Stator in Richtung erzeugt ebenfalls eine Spannungssymmetrie, einer Bezugs- oder Null-Lage befindet, sich die Die Spannung an den Ausgangsklemmen 42 hat zusammenwirkenden Polschuhe mit der Hälfte ihrer jedoch bezüglich der Speisespannung eine Phase, Polflächen gegenseitig überlappen. In Fig. 1 ist der io welche umgekehrt gegenüber der bei einer Bewegungs-Anker in dieser Bezugslage dargestellt. richtung nach links vorhandenen Phase ist. Diese

Die Polschuhpaare werden von Sekundärspulen Spannung kann in bekannter Weise verwendet 31S bis 34 S umgeben, so daß der Luftspalt zwischen werden, um eine Anzeige für die Bewegungsgröße jedem Polschuhpaar etwa in der rechtwinklig zur und -richtung von einer Bezugslage aus zu liefern.
Wickelachse verlaufenden Mittelebene der Spule liegt. 15 Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zweck-Die inneren Abmessungen der Spulen sind so gewählt, mäßigerweise wie folgt aufgebaut werden:
daß der Anker sich über den geforderten Bereich Jedes Kernblechpaket, z. B. 11A wird mit den zubewegen kann. Um die Sekundärspulen 31S und 33 S gehörigen Spulen, welche auf der Isolationsplatte 31A zu erregen, ist um sie eine Erregerspule 35 gelegt. vormontiert sind, mit Harz vergossen. Die anderen Die Erregerspule 35 umgibt auch die Polschuhpaare 20 Spulen werden in gleicher Weise auf der anderen 31, 31' und 33, 33', deren Luftspalt ebenfalls etwa in Isolationsplatte 37 B vormontiert. Die beiden so vorder Mittelebene der Erregerspule 35 verläuft. Eine bereiteten Bauteile werden zusammen mit den Endgleichartige Erregerspule 36 ist vorgesehen, um die scheiben 12, den Platten 22 und dem Anker 13 in Sekundärspulen 32 S und 34 5 zu erregen. Die Spulen einer Montagevorrichtung zusammengebaut. Das sind mit Hilfe von Isolationsplatten 37 A und 37 B 25 Kernblechpaket des Ankers ist bereits mit der es an den Kernblechpaketen UA und 11B befestigt. tragenden Gabel 14 vergossen und die Rundstäbe 16,

Wie in F i g. 3 dargestellt, sind die Erregerspulen welche die Gabel tragen, werden durch die Lager 17

35 und 36 in Reihe an eine Wechselspannungsquelle geführt.

41 gelegt. Sie können jedoch auch in Parallelschaltung Die Erregerspulen 35 und 36 werden nun erregt erregt werden. Die Sekundärspulen 315 und 335 30 und die Breite des Spaltes 21 zwischen den Kernsind gegensinnig in Reihe zueinander und parallel zu blechpaketen des Stators wird durch Mikrometerkeile, den Sekundärspulen 32 S und 34 S geschaltet, welche die einen Teil der Montagevorrichtung bilden, eingeebenfalls gegensinnig in Reihe zueinander liegen. stellt, bis die Luftspalte zwischen den Polschuhen des Diese Parallelkombination wird mit Ausgangs- Stators und des Ankers die dem geforderten Empfindklemmen 42 verbunden. Auf diese Weise tritt, so 35 lichkeitsgrad entsprechende Breite besitzen. Die lange die Symmetriebedingungen erhalten bleiben, an Flucht der Achse 15 wird durch Drehen der exzendiesen Klemmen keine Spannung auf. irischen Halteringe 24 eingestellt. Wenn diese Justier-

Im Betrieb wird durch die Erregung der Erreger- arbeiten beendet sind, werden die Bauteile mit den spulen 35 und 36 ein Wechselfluß zwischen den Pol- Platten 22 und den Endscheiben 12 vergossen,
schuhen 31 und 32 sowie 33 und 34 erzeugt. Solange 40 Die oben beschriebene Ausführungsform kann in sich der Anker 13 in der Null- oder Bezugslage be- verschiedener Weise modifiziert werden. Zum Beifindet, ist der magnetische Widerstand des Fluß- spiel können die zwei Erregerspulen 35 und 36 durch pfades zwischen den Polschuhen 31 und 32 derselbe eine einzige Spule ersetzt werden, welche sich über wie derjenige zwischen den Polschuhen 33 und 34, die Achse 15 erstreckt, wobei ein schmaler Spalt in so daß die in den Sekundärspulen induzierten 45 der Spule verbleibt, durch welchen die Rundstäbe 16 Spannungen unter sich gleich sind. Die Spannungen hindurchragen. Umgekehrt kann jede Sekundärspule der Sekundärspulen 31S und 32 S kompensieren die einzeln mit einer Erregerspule versehen werden. Um der Sekundärspulen 33 S und 34 S mit dem Ergebnis, die Gleichmäßigkeit der Flußverteilung in den Luftdaß keine Spannung an den Ausgangsklemmen 42 spalten zu verbessern, kann jede Spule in zwei oder vorhanden ist. 50 mehr Teilspulen unterteilt sein, die nach Windungs-

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, verursacht eine zahl gestaffelt und versetzt zueinander längs der

Bewegung des Ankers 13 nach links eine Abnahme Wicklungsachse angeordnet sein können,

der Überlappung der Polschuhe 31' und 32' des Die Erreger- und Sekundärspulen können durch

Ankers mit den Polschuhen 31 und 32 des Stators eine einzige Spule für jedes Polschuhpaar, d. h. für

und damit eine Zunahme des magnetischen Wider- 55 jeden Luftspalt, ersetzt werden. Die verbleibenden

Standes des Flußpfades zwischen den Polschuhen. vier Spulen werden direkt von der Wechselspannungs-

Eine derartige Bewegung verursacht andererseits eine quelle 41 erregt. Zweckmäßigerweise werden die vier

Zunahme der Überlappung zwischen den Polschuhen Spulen als Zweige einer Brücke, wie in F i g. 4 dar-

33' bzw. 34' des Ankers und den Polschuhen 33 bzw. gestellt, geschaltet. Die Spannung wird an ein Paar

34 des Stators und damit eine Abnahme des ma- 60 diagonaler Brückenpunkte geführt und die Spannung

gnetischen Widerstandes im Flußpfad zwischen diesen für die Ausgangsklemmen 42 von dem anderen Paar

Polschuhen. Auf diese Weise entsteht eine Un- abgenommen.

symmetrie, wobei die Spannungen der Sekundär- Anstatt durch zwei Kernblechpakete kann der

spulen 33 S und 34 S diejenigen der Sekundärspulen Stator auch aus einem Kernblechpaket gebildet sein,.

31S und 32 S übersteigen. Dementsprechend entsteht 65 wobei jedes einzelne Kernblech die Gestalt der nach

eine Spannung an den Ausgangsklemmen 42. Die 1 Überbrückung des Spaltes 21 zusammengesetzten

Amplitude dieser Spannung besitzt eine im wesent- \ Kernblechpakete 11^4 und 11B besitzt. Das Uber-

lichen lineare Abhängigkeit von der Größe der von [brücken dieses Spaltes erfordert, daß an jeder Seite

Claims (7)

1. des Kernblechpaketes ein Durchgang für die Rundstäbe 16 vorhanden ist. .·........··.

   .·■-·..■--_■ ■■ Patentansprüche: ^r

   ■-■ 1. Meßumformer zur Umformung einer gerad-, linigen mechanischen Verschiebung eines Körpers j-r.i in eine entsprechende elektrische Größe mit einem ,an dem Körper zu befestigenden Anker, einem

   i den Anker symmetrisch umgebenden, zumindest

   -.eine an Wechselspannung liegende Erregerspule - - sowie zumindest ein Paar-von axial im Abstand -<"--angeordneten Sekundärspulen tragenden Stator

   und einer aus.den Sekundärspulen sowie einer ..-■Anzeigeeinrichtung gebildeten Differentialschal-

   tung, welche auf - eine axiale Unsymmetrie der ..--Lage des Ankers gegenüber den Sekundärspulen

   anspricht, gekennzeichnet ,durch die -•.-.--Vereinigung des an_: sich bekannten Merkmales a : und des Merkmales b: ■-..* ■;.- - .-.: ..'...,.-■·...„ <·,,■:; weils in diametraler ..Anordnung zu
   Achse des. Ankers auf.,-.- , - ._;

   a) das Sekundärspuienpaar weist senkrecht zu der Bewegungsrichtung 'des Ankers .,verlaufende Statorpolschuhe auf, und der Anker ist seinerseits mit einem dem Statorpolschuhpaar zugewendeten Ankerpolschuhpaar vergehen, bei dem der gegenseitige Abstand der Polschuhe gegenüber demjenigen des Statorpolschuhpaares vorgegeben und unterschied-

   - lieh ist; /^{; <t;}. ' "' ■'

   b) der Stator (11 A, UB) weist zwei Sekundär-

   - spulenpaare (315, 335, 325, 345) sowie Statorpolschuhe (31,33,32,34) und der

   - - Anker (13), zwei hiermit zusammenwirkende

   Ankerpolschuhpaare (3Γ, 33', 32', 34') je-

   ■ .
2. 2. Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch .,gekennzeichnet, daß die Sekundärspulen (31-5, ,325,335,345) entsprechend die Polschuhpaare (31,31'; . 32,32'; 33, 33'; 34, 34') im Abstand

   ... .
3. 3. Meßumformer nach. Anspruch 1 oder 2, ,-. dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Reihe ge^ schaltete Erregerspulen (35,36) vorgesehen sind,

   _r von denen die Spule (35) das Sekundärspuienpaar <. (315, 335) und die Spule (36) das Senkundär-r -.-. spulenpaär (33 5,,34 5) umgibt. .-..:· . , ■ -;-,..,...

   . ,
4. 4. Meßumformer nach- Anspruch2,. dadurch gekennzeichnet,, daß.. .der jeweilige , Luftspalt

   « zwischen ·,. jedem - der ..,Polschuhpaare (31, 3Γ; .'.-.32,32'; 33, 33'; 34, 34').annähernd in der Mittel-, ebene der.zugehörigen Sekundärspule liegt. ,.-. .,- -.-..
5. 5, Meßumformer, nach Anspruch 3, dadurch \ gekennzeichnet, daß der. jeweilige Luftspalt ,zwischen jedem der Polschuhpaare (31,31'; .r. 32,32'; 33, 33'; 34, 34') annähernd in der Mittel- < ,ebene der zugehörigen Erregerspule liegt. ,-,,.,.^; -.-·,. .
6. 6, Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,.daß die Sekundärspulen (315 bis

   345) als Zweige einer Brücke geschaltet sind, daß .ferner die Speisespannung an eine Brücken-, diagonale angelegt und die Ausgangsspannung an . der anderen Brückendiagonale abgreifbar ist. .

   - ·,.
7. 7. Meßumformer nach einem der vorhergehen-,den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der -, Anker (13) in Lagern (17) gelagert ist, die in -. Halteringen (24) sitzen, von denen wenigstens - einer exzentrisch angeordnet und verstellbar ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen