DE1673443B2

DE1673443B2 - Drehbeschleunigungsmessgeraet

Info

Publication number: DE1673443B2
Application number: DE19681673443
Authority: DE
Inventors: Erwin 6056 Heusenstamm; Talebi Abootaleb 6051 Ober-Roden-Messenhausen Schlitz
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1968-02-17
Filing date: 1968-02-17
Publication date: 1972-11-02
Also published as: US3656815A; US3555326A; US3556815A; GB1218378A; DE1673443A1; FR1587812A

Description

Da kdne weitere Unterbrechung des Magnetfeldes gegeben ist, wird dessen Effektivität wesentlich heraufgesetzt. Außerdem ergibt sich durch die massive Ausbildung des Rotors die Möglichkeit, diesen beidseitig zu lagern, so daß er beidseitig angetrieben werden kann und außerdem die Schwingungsneigung, die immer Luftspaltänderungen zur Folge hat, erheblich vermindert wird. Die im Stand der Technik bekannten topfförmigen Rotoren, die auf den die Induktionsspule tragenden Magnetkern aufgeschoben werden, können nur einseitig, d. h. fliegend gelagert werden, wodurch die nachteiligen Schwingungen auftreten.

Die Induktionsspule wird infolge ihrer Anordnung von dem durch die Rotorwirbelströme erzeugten Sekundärfeld maximal umschlossen, was eine bessere Verkettung des Querflusses ermöglicht und außerdem die Vorrichtung in baulich kleinen Abmessungen hält.

Eine Ausführungsform ist in der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 einen in Fig. 1 mit der Schnittlinie A-B bezeichneten Querschnitt der Vorrichtung, wobei die Differenzierspule im vorliegenden Fall vorzugsweise aus zwei Spulenteilen besteht.

In den Fig. 1 und 2 ist der Rotor mit 1, der Eisenkern mit 2, die ihn umgebende dünne, nicht ferromagnetische Schicht mit 3, die Magnetschalen mit 4 und 5, die Differenzierspule mit 6, bestehend aus den beiden Spulenteilen 6 a und 6 b, die zugehörigen Spulenkerne mit 7 und 8 und das Rückschlußjoch mit 9 bezeichnet.

In einem homogenen Magnetfeld Φ_Η dreht sich ein massiver Rotor 1, der aus einem Eisenkern 2 und einer dünnen, am Umfang aufgebrachten Schicht 3 eines nicht ferromagnetischen Werkstoffes, beispielsweise Kupfer, besteht, durch den die magnetischen

ίο Feldlinien des Primärfeldes Φ_Η vom Nordpol der Magnetschale 4 zum Südpol der Magnetschale 5 verlaufen. Bei Umlaufen des Rotors 1 werden in diesem Wirbelströme erzeugt, die ihrerseits ein sekundäres Magnetfeld Φ, zur Folge haben, das die vorzugsweise

aus den beiden Spulenteilen 6a und 6b bestehende Differenzierspule 6, die in die zugehörigen Spulenkerne? und 8 eingebettet ist, umfaßt, in die eine beschleunigungsabhängige Spannung induziert wird. Die Spulenkerne 7 und 8 können mit dem Rück-

ao schlußjoch9 sowohl einteilig, als auch von diesem getrennt ausgebildet sein. Dabei ist die Spule 6 außerhalb des Rotors 1 um 90° zur Hauptfeldachse versetzt angeordnet. Bei konstanter Drehzahl des Rotors 1 sind die Wirbelströme und damit auch das Sekundärfeld Ψ_β konstant. Bei jeglicher Drehzahländerung entsteht in der Spule 6 eine EMK, die proportional der Drehbeschleunigung ist. Die Magnetschalen 4 und 5 sind von einem aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehenden Rückschlußjoch 9 umschlossen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

dem Ferraris-Prinzip vorgeschlagen (»Archiv für Patentansprüche: Technisches Messen«, Blatt J 163-4, Mai 1964, S. 114), bei dem die Induktionsspule in einem ruhen-

1. Drehbeschleunigungsmeßgerät mit einem in den Kern eingebettet ist und der zwischen Kern und einem homogenen Primärmagnetfeld umlaufen- 5 den Polen umlaufende Rotor aus einem nicht ferroden Rotor und einer zum Primärmagnetfeld um magnetischen Werkstoff besteht und fliegend im 90° versetzt angeordneten Induktionsspule, die Motorgehäuse angeordnet ist.

das während der Drehbewegung induzierte Se- Nachteilig bei diesen Drehbeschleunigungsmeß-

kundärmagnetfeld umfaßt, dadurchgekenn- geräten ist, daß der nicht ferromagnetische Rotor zeichnet, daß der Rotor (1) aus ferromagne- io magnetisch als Luftspalt wirkt, was bedeutet, daß die tischem Werkstoff besteht und auf seinem Um- Wandstärke des topfförmigen Rotors gering sein fang eine Schicht (3) aus elektrisch gut leiten- muß. Dadurch ergeben sich gewisse fertigungstechdem vorzugsweise nicht ferromagnetischem Mate- nische Schwierigkeiten und mechanische Störschwinrial aufgebracht ist. gungen, denn Wandstärkenabweichungen wirken sich

2. Drehbeschleunigungsmeßgerät nach An- is prozentual sehr stark auf Oberwellen aus. Ferner spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elek- werden durch den entstehenden Luftspalt sowohl Irisch gut leitende Schicht (3) galvanisch, durch Primär- als auch Sekundärfeld entscheidend geAufdampfen, im Tauchbad od. dgl. aufgebracht ist. schwächt.

3. Drehbeschleunigungsmeßgerät nach An- Die bekannten topfförmigen Rotoren, die auf den spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ^2t> die Induktionsspule tragenden Magnetkern aufge-Rotor (1) massiv ausgebildet ist. schober, weiden, können nur einseitig, d. h. fliegend

4. Drehbeschleunigungsmeßgerät nach einem gelagert werden, wodurch nachteilige Schwingungen oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, auftreten. So kann es vorkommen, daß sich der Rotor dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule während seiner Drehbewegungen infolge von Lager-(6) aus einem oder mehreren Spulenteilen besteht ²5 toleranzen oder Schwingungen einseitig an einen der und diese außerhalb des Primärfeldes, d. h. außer- Polschuhe des Primärfeldes anlegt und damit der halb des Rotors (1), angeordnet sind. wirksame Lustspalt erheblich verändert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Drehbeschleunigungsmeßgerät der eingangs genannten Art mit

30 einem verbesserten Wirkungsgrad zu schaffen, bei

dem die fertigungstechnischen und Lagerungsschwierigkeiten vermieden werden und verminderte

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehbeschleu- mechanische Störschwingungen nur vernachlässigbare nigungsmeßgerät mit einem in einem homogenen Auswirkungen auf den Meßvorgang haben.
Primärmagnetfeld umlaufenden Rotor und einer zum ₃₅ Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß Primärmagnetfeld um 90° versetzt angeordneten In- der Rotor aus ferromagnetischem Werkstoff besteht duktionsspule, die das während der Drehbewegung _und auf seinem Umfang eine Schicht aus elektrisch induzierte Sekundärmagnetfeld umfaßt. _gut leitendem, vorzugsweise nicht ferromagnetischem

Auf vielen Gebieten der Drehschwingungsmeß- Material aufgebracht ist.

technik ist die Drehbeschleunigung oder Winkel- ₄₀ Die elektrisch gut leitende Schicht ist in Weiterbeschleunigung eine wichtige Meßgröße, wenn Über- bildung der Erfindung galvanisch durch Aufdampfen, gangszustände, wie Anfahr- oder Bremsvorgänge, j_m Tauchbad od. dgl. aufgebracht,
gemessen werden sollen. Der Rotor ist vorzugsweise massiv ausgebildet.

Unter Berücksichtigung des Prinzips des Induk- Die Induktionsspule besteht vorzugsweise aus einem

tionsgenerators wächst bekanntlich die der Winkel- _{45 oder} mehreren Spulenteilen, und diese sind außergeschwindigkeit proportionale EMK im Rotor mit halb des Primärfeldes, d.h. außerhalb des Rotors, der Luftspaltinduktion, der Rotorlänge innerhalb des angeordnet.

magnetischen Hauptfeldes und der Umfangsgeschwin- _Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, daß die

digkeit. In der Induktionsspule hingegen ist die EMK _auf den Rotor aufgebrachte Schicht in erster Linie beim Auftreten jeglicher Drehzahländerungen pro- _{50 aus} einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigportional der Windungszahl und der zeitlichen An- keit besteht, so daß eine möglichst hohe Stromdichte derung des Sekundärfeldes, das von den Wirbel- im Umfangsbereich des Rotors erreicht wird,
strömen im Rotor hervorgerufen wird. Die Wahl eines nicht ferromagnetischen Materials

Gemäß der Formel für radial vorzugsgerichtete für die Schicht bringt noch zusätzliche Vorteile. Es magnetische Werkstoffe _{55 w}i_rd nämlich dadurch auch bei Lagertoleranzen des

η Rotors immer ein ausreichender Luftspalt garantiert.

ß_L — Selbst wenn sich der Rotor während seiner Dreh-

■, , H · 6 bewegung infolge von Lagertoleranzen oder Schwin-

a gungen einseitig an einen der Polschuhe des Primär-

6o feldes anlegen sollte, ist durch die nicht ferro-

ist die Luftspaltinduktion B₁ umgekehrt proportional magnetische Schicht auch auf dieser Seite noch ein dem Luftspalt ö, wobei die mit der Luftspaltinduk- Spalt zwischen den ferromagnetischen Materialien tion B₁ proprtionale Remanenz mit B_n die rever- garantiert, und das Änderungsverhältnis des Spaltes sible Permeabilität mit μ und das Magnetvolumen hält sich in vertretbaren Grenzen,
mit α bezeichnet ist. Das gleiche Verhältnis gilt auch 6₅ Ein eventueller Nachteil, der sich aus der größeren für diametral magnetisierte Werkstoffe. zu beschleunigenden Masse des massiven, ferro-

Zur Ermittlung von Drehbeschleunigungen hat magnetischen Rotors ergeben kann, wird mehrfach man bereits Drehbeschleunigungsmeßgeräte nach durch die dadurch erzielten Vorteile ausgeglichen.