DE2200326A1 - Elektromagnetischer Impulsgenerator - Google Patents

Description

3.1.1972

Dipl.-!ng. Heins Meissner 5012

Dip».-Inn. E'-ich Bolte

■;6 Bremen
Si^ ο_αÜ.ußd - i.TeJ-äfon 34 2010

Anmelder;

Societe dite : CROUZET

128 avenue de la Republique, PARIS, France

Elektromagnetischer Impulsgenerator

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Impulsgenerator, der dazu bestimmt ist, die Rotation einer Welle in elektrische Impulse umzusetzen.

Die bekannten Generatoren dieser Art besitzen einen Rotor, der auf der drehbaren Welle aufgekeilt ist, die desweiteren mindestens einen Permanentmagneten trägt, und einen von einem Solenoid gebildeten Stator. Die Vorbeibewegung des Magneten an dem Solenoid erzeugt eine Veränderung des Magnetfelds, wodurch sinusförmige Induktionsströme in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit der Welle und damit des Rotors entstehen.

Diese sinusförmigen Signale können ggf. nach Weiterbehandlung einem Meßgerät zugeführt werden, das beispielsweise die Rotationsgeschwindigkeit der Eintrittswelle anzeigt.

Wenn diese bekannten Geräte den Anforderungen hoher Rotationsgeschwindigkeiten genügen, ist dies nicht bei niedrigen Geschwindigkeiten der Fall; denn dann besitzen die sinusförmigen Signale eine sehr geringe Amplitude und verlaufen folglich sehr flach in einem Diagramm, in welchem die Spannung des Induktionsstroms in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt wird.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektromagnetischen Impulsgenerator der oben beschriebenen Art zu schaffen, bei dem bei niedrigen Geschwindigkeiten der Rotor von der drehbaren Welle nur nach Überschreitung eines bestimmten Widerstandsmoments in Bewegung versetzt wird derart, daß die Drehung des Rotors und damit die Emission der Signale nur für eine verhältnismäßig kurze Zeit für jede Umdrehung der drehbaren Welle erfolgt. Bei dieser Art und Weise sind die Signale nicht mehr auf der Abszissenachse abgeflacht und können daher in wirksamer Weise zur Bestimmung der Rotationsgeschwindigkeit der Welle dienen.

Zu diesem Zweck hat die Erfindung zum Gegenstand einen elektromagnetischen Generator für Signale, die von der Rotation einer Welle ausgehen, auf der mindestens ein mitdrehbarer Permanentmagnet befestigt ist, der vor einer Solenoid-Wicklung drehbar ist, wobei dieser Generator dadurch gekennzeichnet ist, daß die Verbindung zwischen der drehbaren Welle und dem Permanentmagnet oder den Permanentmagneten als elastische Kupplung ausgeführt und derart ausgelegt ist, daß die Welle den Rotor nur nach Überschreitung eines vorbestimmten Wertes des am Rotor durch die zwischengeschaltete elastische Kupplung ausgeübten Drehmoments in Bewegung versetzt, wobei dieser vorbestimmte Wert kleiner ist als das von der Wicklung auf den Rotor ausgeübte magnetische Rückhaltemoment.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform trägt der Rotor eine Vielzahl von Permanentmagneten, und ist die Solenoid-Wicklung von zwei mehrpoligen, über einen Kern miteinander verbundenen Ankern überdeckt.

In diesem letzten Fall wird die Anzahl der während einer Umdrehung des Stators bzw. Rotors abgegebenen Signale vervielfacht dergestalt, daß sehr langsame Geschwindigkeiten gemessen

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werden können, was auf dem Umstand beruht, daß jedes Signal während einer sehr kurzen Zeit abgegeben wird.

In vorteilhafter Weise können die an den Anschlüssen der Wicklung abgenommenen Signale verstärkt und in Vier^ecksignale gleicher Amplitude in einem elektronischen Schaltkreis transformiert sein, der aus zwei Flip-Flop-Schaltung angeordneten und als Unterbrecher arbeitenden Komplementärtransistoren besteht.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben; dort zeigen:

Figur 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Signalgenerators mit dessen elektronischen Schaltkreis,

Figur 2 eine Ansicht des Stators,

Figur 3 eine Ansicht des Rotors, wobei der Stator zur besseren Veranschaulichung weggelassen ist,

Figur 4 ein Schema des elektronischen Schältkreises und

Figur 5 ein Diagramm zur Darstellung des Rotorwinkels in Abhängigkeit von der Zeit und der entsprechenden Signale in verschiedenen Punkten des elektronischen Schaltkreises.

Zunächst wird auf die Figuren 1 bis 3 Bezug genommen.

Zur Vorrichtung gehört ein aus einer Leichtmetallegierung gegossenes Gehäuse 1, dessen Ende la zur Führung einer Welle dient, die von Lagern 3 getragen wird. Das Ende 2a der Welle ist als übliches Anschlußstück für die Übernahme der Bewegung eines nicht dargestellten Getriebes ausgebildet.

Die Welle 2 versetzt über eine zwischengeschaltete elastische Verbindung einen Rotor in Umdrehung, der von einem Streifen aus magnetischen plastischen Material gebildet ist, eine mehr-

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polige Magnetisierung aufweist und an der Innenseite einer Kuppel 10 aus Flußeisen angeklebt ist; die elastische Verbindung ist durch eine Blattfeder 4 gewährleistet, die einerseits mit der Welle 2 verbunden ist und die andererseits zwischen zwei am Rotor festgelegten Anschlägen 14 gehalten ist (Figur 3). Diese Verbindung ist derart gestaltet, daß das von ihr gelieferte Antriebsdrehmoment gleich dem magnetischen Rückhaltemoment für eine einem halben Polschritt entsprechende Winkelverstellung ist. Der Stator ist aus zwei mehrpoligen Ankern 7 und 8 gebildet, die durch einen Kern verbunden sind und eine Wicklung 6 überdecken. Die polare Erstreckung der Zungen ist höchstens über 90° elektrisch und bewirkt bedeutende Veränderungen der Reluktanz im Bereich der Rotorpole, und zwar solche Veränderungen, die darauf hinwirken, den Rotor derart zurückzustellen, daß seine Pole den polaren Zungen gegenüberliegen.

Die langsame Drehung der Antriebswelle 2 bewirkt in der ersten Phase die Spannung der elastischen Verbindung, bis sie ein Drehmoment liefert, das dem Rückhaltedrehmoment des Rotors entspricht.

Wenn dieses Drehmoment erreicht ist, bewegt sich der Rotor um einen Schritt weiter, und seine Bewegungsgeschwindigkeit hängt nur von dem auf ihn ausgeübten elastischen Drehmoment und seinem eigenen Trägheitsmoment ab. Der Drehwinkel des Rotors in Abhängigkeit von der Zeit ist oben in Figur 5 durch die erste Kurve dargestellt.

Die Veränderung des Flusses in der Wicklung und die dadurch erzeugte Spannung ist von der Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle unabhängig. Bei großer Geschwindigkeit verkleinert sich die Amplitude der Relativbewegungen zwischen Rotor und Antriebswelle, und wird die Ausgangsspannung sinusförmig.

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Vibrationen des Rotors werden durch eine Kurzschlußwicklung gedämpft bzw. verhindert/ die aus einer um den Kern 5 der Wicklung 6 plazierten Kupferpackung 15 besteht.

Ein elektronischer Schaltkreis 11 (Figur 1), der auf einer gedruckten Schaltung angeordnet ist, ist in einem Spezialharz eingebettet, das die Dichtigkeit des oberen Teils des Gehäuses sicherstellt, von wo zwei Kabelschuhe 12 des Typs, der unter der Bezeichnung AMP vertrieben wird, ausgehen. Figur 4 ist das Schema dieser Stufe 11. Diese besteht in einem Trigger mit Komplementärtransistoren mit Eignung für zwei verschiedene Zustände.

Erster Zustand: Der Transistor Tl ist gesperrt, und der zweite Transistor T2, dessen Basis nicht polarisiert ist (kein Strom im Widerstand r3), ist in gleicher Weise gesperrt. Die Basis von Tl ist mit dem Emitter über den Widerstand rb der Wicklung verbunden, wobei die Brücken rl und r2 gesperrt bleiben. Das Potential an den Anschlüssen von Rc ist Null.

Zweiter Zustand: Tl ist gesättigt bzw. versorgt; und T2, dessen Basis durch den durch den Widerstand r3 hindurchfließenden Strom polarisiert ist, ist ebenfalls gesättigt bzw. versorgt.

Das an den Anschlüssen von rl in Erscheinung tretende Potential stellt die Polarisierung von Tl durch Vermittlung durch die Brücke r2 und rb sicher. Der in T2 fließende Strom läßt eine Spannung (zwischen den Punkten 16 und 17) an den Anschlüssen von Rc erscheinen.

Im ersten Zustand sättigt bzw. versorgt ein bei 18 angesetzter negativer Impuls den Transistor Tl, der die Sättigung bzw. Versorgung von T2 bewirkt. Das Potential an den Anschlüssen von rl infolge der Säbtigung bzw. Versorgung von

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T2 verstärkt die Wirkung dieses negativen Impulses und hält das System im Zustand (2).

In diesem Zustand (2) sperrt ein bei 18 angesetzter positiver Impuls den Transistor Tl, der die Sperrung von T2 bewirkt. Der Verlust des Potentials in rl verstärkt die Wirkung des positiven Impulses und hält das System in diesem Zustand (1).

Die Diode D dient dazu, die Amplitude der positiven Impulse der Sperrung auf Tl zu beschränken bzw. zu begrenzen, um so dessen Zerstörung zu verhindern.

Die Figur 5 zeigt unter el8 und el7 den Verlauf der von der Wicklung erzeugten Spannungen zwischen den Punkten 18 und bzw. 16 und 17 des Schaltkreises 11.

Die gesamte Vorrichtung besitzt nur zwei elektrische Verbindungsanschlüsse und arbeitet wie ein bipolarer Unterbrecher. Sie liegt in Serie mit der Nutzbelastung Rc.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zum Zählwerksanschluß an Fahrzeuggetriebe verwendet werden, um Informationen zu liefern, die von verschiedenen am Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordneten Zählwerken ausgewertet werden.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   Elektromagnetischer Generator für Signale, die von der Rotation einer Welle ausgehen, auf der mindestens ein mitdrehbarer Permanentmagnet befestigt ist, der vor einer Solenoid-Wicklung drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der drehbaren Welle (2) und dem Permanentmagnet (9) oder den Permanentmagneten als elastische Kupplung (2, 4, 14, 10) ausgeführt und derart ausgelegt ist, daß die Welle (2) den Rotor (9, 10) nur nach Überschreitung eines vorbestimmten Wertes des am Rotor (9, 10) durch die zwischengeschaltete elastische Kupplung (2, 4, 14, 10) ausgeübten Drehmoments in Bewegung setzt, wobei dieser vorbestiramte Wert kleiner ist als das von der Wicklung (6) auf den Rotor (9, 10) ausgeübte magnetische Rückhaltemoment.
2. 2. Generator nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (9» 10) eine Vielzahl ψοώ. Pemaasntmagneten trägt und die Solenoid-Wicklung (6) vor gw©i mehrpoligen _e über einen Kern (5) miteinander verbundenen Äntern (?, S) über= deckt ist.
3. 3. Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet? daß die polare Erstreckung der Stator^«ag©n üfo@r weniger als oder höchstens gleich 90° elektrisch ist»
4. 4. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Statorwicklung (6) mit einer kursgeschlossenen Wicklung.(5) ausgestattet ist.
5. 5. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 4₀ dadurch gekennzeichnet g daß die elastisch© Kupplung (2₀ &„ 14 _g 10) swischsn

   dem Rotor (9, 10) und der drehbaren Welle (2) eine Blattfeder (4) aufweist, die einerseits zwischen zwei Anschlägen (14) des Rotors (9, 10) gehalten und andererseits mit der drehbaren Welle (2) fest verbunden ist.
6. 6. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet t daß die an den Anschlüssen der Wicklung abgenommenen Signale verstärkt und in Vierecksignale gleicher Amplitude in einem elektronischen Schaltkreis (11) transformiert sind, der aus zwei in Flip-Flop-Schaltung angeordneten und als Unterbrecher arbeitenden Komplementärtransistoren (Tl, T2) besteht.

   Für den Anmelder: Meissner & Bolte Bremen, den 3.1.1972 Patentanwälte

   Anmelder;

   Societe dite : CROUZET

   128 avenue de la Republique,

   PARIS / Frankreich

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