DE2232422C2

DE2232422C2 - Wirbelstromtachometer mit Temperaturkompensation

Info

Publication number: DE2232422C2
Application number: DE19722232422
Authority: DE
Inventors: Max 5060 Bergisch Gladbach Baermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-07-01
Filing date: 1972-07-01
Publication date: 1984-03-08
Also published as: DE2232422A1

Description

a) der Dauermagnetkörper (4a, 4b) aus anisotropem Dauermagnetwerkstoff besteht, der in RichjuBg seiner bevorzugten Magnetisierung ausgerichtet ist und ring- oder topfförmig ausgebildet ist,

b) die Innenwandung (23) des Dauermagnetkörpers mit Polen wechselnder Polarität so aufmagnetisiert ist, daß die aus den Polen austretenden Kraftlinie λ im Arbeitsluftspalt (13) den Wirbelstromdrehkörper (10) durchsetzen,

c) der Wirbelstromdrehkörper innerhalb dieses Dauermagnetkörpers so angeordnet ist, daß die Innenwindung des Dauermagnetkörpers der äußeren Seitenfläche (12> des Wirbelstromdrehkörpers gegenübersteht,

d) ein an sich bekanntes Tc-iperaturkompensationsteil (7) bandförmig ausgebildet und auf der gesamten magnetisierten Innenwandung des Dauermagnetkörpers innerhalb des wirksamen Luftspaltes zwischen Dauermagnetkörper und Wirbelstromdrehkörper angeordnet ist

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2. Wirbelstromtachometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke dts ringförmig ausgebildeten Temperaturkompensationsteils (7) kleiner als 0,6 mm, vorzugsweise 0,2 bis 03 mm ist

3. Wirbelstromtachometer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein bandförmiger Eisenrückschlußring (14) an einem stufenförmigen Absatz (15) bzw. Nut (16) innerhalb des Dauermagnetkörpers (4a, Ab) anliegt.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wirbelstromtachometer mit Temperaturkompensation, bei welchem der rotierende Dauermagnetkörper aus gespritztem oder gepreßtem, kunststoffgebundenem Dauermagnetmaterial geringer Permeabilität, wie beispielsweise Barium-, Strontium· oder Bleiferrit, besteht wobei der Dauer· &o magnetkörper mit einem Temperaturkompensationsmaterial versehen ist, und bei dem ein eine Anzeigevorrichtung tragender Wirbelstromdrehkörper aus elektrisch leitendem Werkstoff vorgesehen ist, welcher durch die vom Dauermagnetkörper erzeugten wechselnden Magnetfelder in Drehrichtung versetzt wird.

Die Dauermagnetwerkstoffe mit geringer Permeabilität, wie z. B. Barium-, Strontium- oder Bleiferrit, ■besitzen ein relativ geringes Energieprodukt, und die übliche Magnetisierung in axialer oder radialer Richtung erzeugt ein verhältnismäßig schwaches Drehmoment in dem Wirbelstromdrehkörper.

Der bisher der Anwendung dieser Werkstoffe in Wirbelstromtachometern hauptsächlich entgegenstehende Nachteil besteht jedoch in der großen Temperaturabhängigkeit dieser Werkstoffe.

Darüber hinaus ändert sich bekanntlich auch die elektrische Leitfähigkeit des Materials, aus dem der Wirbelstromdrehkörper besteht, entsprechend den auftretenden Temperaturschwankungen. Es ist daher erforderlich, sowohl die Änderung des Magnetflusses als auch die Leitfähigkeitsschwankungen aufgrund der Temperaturändeningen zu kompensieren.

Dies erfolgte bisher durch Temperaturkompensationsmaterial, dessen Permeabilität temperaturabhängig ist und welches ring- oder scheibenförmig ausgebildet und so am Magneten angebracht ist, daß es einen Teil des magnetischen Flusses kurzschließt. Bei Temperaturerhöhung nimmt die Permeabilität des Temperaturkompensationsmaterials ab, um den Nutzfluß im Luftspalt konstant zu halten bzw. entsprechend der Abnahme der elektrischen Leitfähigkeit des Wirbelstromdrehkörpers auszugleichen.

Durch diese Toroperaturkompensaiionsstücke wird der an sich schon relativ kleine, wirksame Feldstärkegradient der vorgenannten Werkstoffe in dem Wirbelstromdrehkörper noch mehr herabgesetzt Darüber hinaus bereitet es Schwierigkeiten, den Temperaturfehler der hier infrage kommenden Magnetmaterialien in einem Temperaturbereich von etwa —20° bis +8O⁰C optimal zu kompensieren, weil dieses Magnetmaterial eine sehr kleine magnetische Leitfähigkeit besitzt, die etwa gleich derjenigen von Luft ist

Um diese Schwierigkeiten zu beheben, ist bereits eine Magnetanordnung für Wirbelstromtachometer bekanntgeworden, bei welcher ein scheiben- oder ringförmiger Magnet eine axiale Magnetisierung aufweist und an den gegenüberliegenden Stirnflächen, auf denen sich ein Nordpol und ein Südpol befinden, mit Polschuhen aus Weicheisen versehen ist, deren Enden um 90° umgebogen sind, derart, daß an dem zylindrischen Umfang des Magneten Polstücke mit abwechselnder Polarität entstehen und daß zwischen dem Magneten und den Weicheisenpolschuhen ein zylindrischer Ring aus Temperaturkompensationsmaterial angeordnet ist (DE-AS 10 63 412). Durch die zusätzliche Anordnung von besonders geformten Polschuhen aus Weicheisen ergibt sich eine Erhöhung der Herstellungskosten, die bei dem hier infrage kommenden Massenartikel besonders ins Gewicht fällt Darüber hinaus entstehen zwischen den Weicheisenpolschuhen von entgegengesetzter Polarität relativ hohe Streuverluste.

Es ist auch bereits ein scheibenförmiger, kunststoffgebundener Ferritmagnet für Tachometer bekannt, der auf einer drehbaren Achse befestigt ist. Das Temperaturkompensationsteil ist auf dem äußeren Umfang des rotierenden Dauermagneten verankert Aufgrund der durch die Rotation des Dauermagneten bedingten Fliehkräfte, die auf das Temperaturkompensationsteil einwirken, ist eine spezielle Befestigung bzw. Verankerung des Temperaturkompensationsteils am Dauermagneten erfordsrlich (FR-PS 15 02 378).

Es ist ferner ein Daugermagnetkörper für Tachometer bekannt, bei dem zwei stabförmige, anisotrope Dauermagnete aus einer Alnicolegierung, die in

Richtung ihrer Längsachse magnetisiert sind, in einen Rotationskörper¹ eingespritzt sind, der aus einer Mischung aus Kunststoff und weichmagnetischem Temperaturkompensationsmaterial aus Ferrit besteht (DE-OS 17 64 687).

In ähnlicher Weise ist ein Dauermagnetkörper für Tachometer aufgebaut, der mit einer Mischung aus Kompensationswerkstoff in Pulverform und Bindemittel umspritzt ist(DE-OS 17 64 012).

Bei diesen Ausführungen besteht der Dauermagnet aus einem Alnico-Dauermagnetwerkstoff, der eine hohe Remanenz bei geringem Temperaturfehler aufweist, so daß bei diesen Materialien eine Temperaturkompensation keine Schwierigkeiten bereitet.

Demgegenüber handelt es sich im vorliegenden Fall '5 um einen Dauermagnetwerkstoff mit einem hohen Temperaturfehler und geringer Remanenz.

Entgegen dem von der Fachwelt üblicherweise beschrittenen Weg weicht die vorliegende Erfindung grundsätzlich von dieser Enlwickiungsrichtur.g ab.

Unter Vermeidung der genannten Nacheile ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wirbelstromtachometer mit Temperaturkompensation zu schaffen, bei welchem der rotierende Dauermagnetkörper aus einem Magnetmaterial mit geringer Permeabilität besteht, das einen einfachen Aufbau bei hohem Drehmoment aufweist und mit geringen Kosten hergestellt werden kann, einen geringen Aufwand an Temperaturkompensationsmaterial benötigt und trotzdem eine optimale Temperaturkompensation in dem vorgeschriebenen Temperaturbereich sicherstellt und eine einfache Befestigung des Temperaturkompensationsteils an dem Dauermagneten ermöglicht

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) der Dauermagnetkörper aus anisotropem Dauermagnetwerkstoff besteht, der in Richtung seiner bevorzugten Magnetisierung ausgerichtet ist und ring- oder topfförmig ausgebildet ist, -to

b) die Innenwandung des Dauermagnetkörpers mit Polen wechselnder Polarität so aufmagnetisiert ist, daß die aus den Polen austretenden Kraftlinien im Arbeitsluftspalt den Wirbelstromdrehkörper durchsetzen, *~>

c) der Wirbelstromdrehkörper innerhalb dieses Dauermagnetkörpers so angeordnet ist, daß die Innenwandung des Dauermagnetkörpers der äußeren Seitenfläche des Wirbelstromdrehkörpers gegenübersteht, ">°

d) ein an sich bekanntes Temperaturkompensationsteil bandförmig ausgebildet und auf der gesamten magnetisierten Innenwandung des Dauermagnetkörpers innerhalb des wirksamen Luftspaltes zwischen Dauermagnetkörper und Wirbelstromdrehkörper angeordnet ist.

Durch die besondere Ausbildung des Magnetsystems nach der Erfindung gelingt es, auch mit den in großen Mengen zur Verfügung stehenden preiswerten dauermagnetischen Ferritwerkstoffen eine entsprechend hohe Induktion im Arbeitsluftspalt des Tachometers und damit ein genügend hohes Mitnahme- bzw. Drehmoment zu erzielen, da die aus den Polen austretenden Kraftlinien unter Vermeidung von Streu- 6'' Verlusten zur Erzeugung von Wirbelströmen im Wirbelstromdrehkörper besonders gut ausgenutzt werden können.

Durch die Magnetisierung der Innenwandung des Dauerniagnetkörpers mit Polen wechselnder Polarität wird der besondere Effekt erreicht daß die austretenden Kraftlinien einen konvergierenden Verlauf erhalten, so daß sie zum Innenraum hin konzentriert bzw. verdichtet werden und in dieser konzentrierten Form den Wirbelstromdrehkörper durchdringen, so daß ein besonders wirksames Drehmoment erreicht wird, obwohl das verwendete Magnetmaterial eine relativgeringe Remanenz aufweist die durch das Bindemittel zusätzlich herabgesetzt wird.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausbildung ist das Temperaturkompensationsteil auf dem Dauermagnetkörper innerhalb des wirksamen Luftspaltes, d. h. zwischen der magnetisierten Innenwandung des Dauermagnetkörpers und dem Wirhelstromdrehkörper angeordnet Dies führt zwar zu einer an sich nicht gewünschten Vergrößerung des Luftspaltes, wenn die Permeabilität des Temperaturkonr?ensationsteils bei steigender Temperatur abnimmt ts wurde jedoch in überraschender Weise festgestellt, aaß durch die erfindungsgemäße Ausbildung keine nachteilige Beeinflussung des Wirbelstromdrehmoments auftritt, weil das Temperaturkompensationsteil durch die mehrpolige Magnetisierung als dünnes Band ausgebildet werden kann, so daß seine Dicke kleiner als 0,6 mm, vorzugsweise 0,2 bis 03 mm, sein kann.

Ein weiterer Vorteil ist bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausführung des Temperaturkompensationsteils darin zu sehen, daß dieses aus dünnem Band besteht und daß ein Bandabschnitt in einfacher Weise in den ringförmig oder topfförmig ausgebildeten Dauermagnetkörper eingelegt werden kann, wo es sich unter einer Federspannung an die Innenwandung gleichmäßig anlegt. Zur Sicherung seiner Lage kann es mit bekannten Schnellklebern fixiert werden. Durch die während des Betriebes entstehende Zentrifugalkraft wird das bandförmige Temperaturkompensationsteil an die Wandung angedrückt, wo es sich abstützt.

Purch diese Maßnahme wird eine sehr einfache Montage erreicht, die zu einer beachtlichen Senkung der Herstellungskosten führt.

In ähnlicher Weise kann auch ein bandförmiger Eisenrückschlußring eingesetzt werdeii, der sich an einen stufenförmigen Ansatz innerhalb des Dauermagnetlkörpers anlegt. Bekanntlich erhöhen mitlaufende Rückschlußringe das Dremoment erheblich. Es wurde jedoch festgestellt, daß bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausführung der aus den Polen austretende Kraftliviienverlauf so günstig ist, daß auch ohne einen solchen Rückschlußring das Drehmoment und auch die Dämpfung hinreichend groß sind. Bei Fortfall dieses Rückschlußringes tritt eine weitere Kostenersparnis au^f.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausführung besteht darin, daß der aus Dauermagnetwerkstoff und Kunststoffbindemittel bestehende Dauermi^netkörper ein geringes spezifisches Gewicht aufweist, so daß der gesamte Magnet ein verhältnismäßig geringes Gewicht besitzt; dadurch werden die Lager wenig belastet.

Durch die maßgerechte Herstellung im Spritz- oder Preßverfahren weist der Magnet praktisch keine Unwucht auf.

Nachfolgend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch das Wirbelstromtachometer nach der Erfindung, wobei in

der linken Schnitthälfte der Dauermagnetkörper ringförmig und in der rechten Schnitthälfte topfförmig ausgebildet ist.

Das Wirbelstromtachometer ist von einem Gehäuse 1 umgeben, das in der Zeichnung nur teilweise dargestellt ist und z. B. aus Kunststoff bestehen kann. Durch das Gehäuse ragt die Antriebswelle 2, die entsprechend der Geschwindigkeit des Fahrzeugs gemäß der durch einen Pfeil angedeuteten Richtung in Umlauf versetzt wird. Am oberen, abgesetzten Ende 3 der Antriebswelle ist der ringförmig ausgebildete Dauermagnetkörper 4a über ein Halterungsteil 5 befestigt, wie aus der linken Schnitthälfte ersichtlich ist.

Der Dauermagnetkörper kann auch als topfförmiger Dauermagnetkörper 4b ausgebildet sein, der einen nach innen gezogenen, direkt angeformten Flansch 6 aufweist, mit dem er auf dem abgesetzten Ende 3 der Antriebswelle 2 direkt befestigt ist. wie aus der rechten Schnitthälfte der Zeichnung hervorgeht.

Auf der magnetisierten Innenwandung 23 des ring- :o oder topfförmig ausgebildeten Dauermagnetkörpers 4a bzw. 4b ist das bandförmig ausgebildete Temperaturkompensationsteil 7 angeordnet und beispielsweise durch Kleben befestigt.

Über der Antriebswelle 2 befindet sich frei drehbar .'5 die Zeigerdrehachse 8 in einer Zapfenlagerung 9. Auf der Zeigerdrehachse ist der glockenförmig ausgebildete Wirbelstromdrehkörper 10 z. B. aus Aluminium mittels einer Befestigungsbuchse 11 befestigt Der Wirbelstromdrehkörper taucht mit seiner Seitenfläche 12 in so den Innenraum des ring- oder topfförmig ausgebildeten Dauermagnetkörpers 4a bzw. 4b ein, derart, daß die gesamte Innenwandung 23 des Dauermagnetkörpers der äußeren Seitenfläche des Wirbelstromdrehkörpers mit einem dazwischen liegenden Luftspalt 13 gegenübersteht.

Beim dem vorliegenden AusfUhrungsbsispiel ist ein an sich nicht unbedingt erforderlicher Eisenrückschlußring 14 vorgesehen, der sich an einem stufenförmigen Absatz 15 des Halterungsteils 5 abstützt oder in eine eingeformte Nut 16 des topfförmig ausgebildeten Dauermagnetkörpers 4b eingreift.

Auf der Drehachse 8 ist der Zeiger 17 befestigt, der sich über dem Skalenteil 18 bewegt. Ferner ist die Drehachse 8 von einer Spiralfeder 19 umgeben, deren inneres Ende 20 an der Drehachse und deren äußeies Ende 21 an einem feststehenden Teil 22 des Gehäuses 1 befestigt ist.

Der ringförmige oder topfförmige Dauermagnetkörper 4a bzw. 4b besteht aus einer Mischung eines anisotropen Dauermagnetwerkstoffes mit einem spritz- oder preßfähigen Kunststoffbindemittel. Diese Mi- *chun" wird unier Einwirkung sir.es magnetischen Richtfeldes durch Spritzen oder Pressen zu dem festen Dauermagnetkörper verformt.

Die Innenwandung 23 des Dauermagnetkörpers 4a bzw. 46 ist mit Polen wechselnder Polarität derart aufmagnetisiert, daß die Kraftlinien von Pol zu Pol bogenförmig den Innenraum durchqueren, wobei sie die Seitenflächen 12 des Wirbelstromdrchkörpers 10 und den Eisenrückschlußring 14 durchdringen.

Wir«? der ringförmige oder topfförmige Dauermagnetkörper 4a bzw. 4b mit dem Eisenrückschlußring in Rotation versetzt, so wird der Wirbelstromdrehkörper 10 mit dem Zeiger 17 infolge der Bildung von Wirbelströmen in dem Wirbelsiromdrehkörper mitgenommen und gegen die Kraft der Spiralfeder 19 in der durch einen Pfeil angezeigten Richtung verdreht, wobei der Zeigerausschlag entsprechend der Steigerung der Umlaufgeschwindigkeit der Antriebswelle zunimmt.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wirbelstromtachometer mit Temperaturkompensation, bei welchem der rotierende Dauermagnetkörper aus gespritztem oder gepreßtem, kunst- stoffgebundenem Dauermagnetmaterial geringer Permeabilität, wie beispielsweise Barium-, Strontium- oder Bleiferrit, besteht, wobei der Dauermagnetkörper mit einem Temperaturkompensationsmaterial versehen ist, und bei dem ein eine Anzeigevorrichtung tragender Wirbelstromdrehkorper aus elektrisch leitendem Werkstoff vorgesehen ist, welcher durch die vom Dauermagnetkörper erzeugten wechselnden Magnetfelder in Drehbewegung versetzt wird, gekennzeichnet da- durch, daß