DE2455899C3

DE2455899C3 - Galvanomagnetischer Impulsgeber für Zähler, insbesondere Elektrizitätszähler

Info

Publication number: DE2455899C3
Application number: DE19742455899
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.-Ing. 8500 Nuernberg Hermstein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-11-26
Filing date: 1974-11-26
Publication date: 1980-01-24
Also published as: DE2455899A1; DE2455899B2

Description

so

Das Hauptpatent 24 49 507 bezieht sich auf einen galvanomagnetischen Impulsgeber für Zähler, insbesondere Elektrizitätszähler, bei welchen die Welle zur magnetischen Lagerung oder Lagerentlastung des Läufers mit einem Traglagermagneten versehen ist, wobei die Aufgabe gelöst werden soll, einen Impulsgeber zu schaffen, der mit möglichst geringem Aufwand mit einem einfachen Normzähler kombiniert werden kann, um auf diese Weise einen kostengünstigen Impulsgeberzähler herstellen zu können. Diese Aulgabe wird gemäß dem Hauptpatent dadurch gelöst, daß der mit der Welle mitumlaufende Traglägermagnet zusatz·' lieh zu seiner Magnetisierung eine magnetische information trägt, die zur Abgabe einer dem Drehwinkel der Welle proportionalen Impulszahl auf mindestens ein ortsfest angeordnetes galvanomagnetisches EIe^ ment einwirkt Bei eine? bevorzugten Ausführungaförrri soll der mit der Welle mitumlaufende Traglagermagnet die magnetische Information als zusätzliche Magnetisierung tragen. Damit ein solcher Impulsgeber praktisch rückwirkungsfrei zu arbeiten imstande ist, müssen eisenlose galvanomagnetische Elemente eingesetzt werden, da die Anordnung von magnetischen Werkstoffen in der Nähe eines solchen Traglagermagneten unerwünschte Haltepunkte hervorrufen würde, deren Zahl von der Art der magnetischen Information abhängt, und zwar von der Anzahl der am Umfange des Traglagermagneten angeordneten wirksamen Pole. Man ist also in diesem Fall gezwungen, eisenlose galvanomagnetische Elemente, wie z. B. Indium-Arsenid-Hallgeneratoreri einzusetzen. Diese haben jedoch den Nachteil, daß sie weniger empfindlich sind, als z. B. die bekannten Ferrit-Hall-Generatoren. Dies bringt wiederum Schwierigkeiten in der Weiterverarbeitung der auf diese Weise gewonnenen Signale mit sich, da die Stärke der zusätzlichen magnetischen Information zur Erzeugung der Impulse ebenfalls in Grenzen gehalten werden muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorstehend aufgezeigten Schwierigkeiten zu beseitigen. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche magnetische Information auf dem Traglagermagneten und das mit dieser zusammenwirkende feststehende galvanomagnetische Element räumlich derart angeordnet sind, daß pro Läufe.umdrehung nur ein einziger Impuls entsteht. Dies kann in einfacher Weise derart bewerkstelligt werden, daß der mit der Welle mitumlaufende Traglagermagnet nur an einer Stelle mit einer einzigen Nord-Süd-Polarität als zusätzliche Magnetisierung versehen ist. Diese kann nun erheblich stärker ausgeprägt sein, so daß die mit Hilfe des galvanomagnetischen Elementes gewonnenen Signale besser zu verarbeiten sind.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung besteht darin, daß das galvanomagnetische Element mit einem das auf ihn einwirkende Magnetfeld konzentrierenden magnetischen Material versehen ist, wodurch die Wirkung des galvanomagnetischen Elementes nc-ch wesentlich erhöht werden kann. Der vorstehend an sich als Nachteil angegebene dadurch entstehende Haltepunkt wird nun bewußt angestrebt, um auf diese Weise einen ganz wesentlichen Nebeneffekt zu erreichen. Nämlich, bei einer Schwachlast nahe Null muß ein Elektrizitätszähler in einer definierten Lage stehenbleiben, und zwar muß die mit einer Marke versehene Läuferscheibe so angehalten v/erden, daß diese von vorne sichtbar ist Das wird bei herkömmlichen Zählern mit einer magnetischen Haltefahne erreicht. Diese kann nunmehr entfallen oder zumindest vereinfacht werden, da das eingebaute galvanomagnetische Element mit magnetischer Vorspannung von sich aus dafür sorgt, daß es nur einen einzigen definierten Haltepunkt pro Läuferumdrehung gibt und zusammen mit der Zusatzmagnetisierung die Lage der roten Marke bestimmt

Vorzugsweise wird bei Verwendung eines Hallelementes als galvanomagnetisches Element ein Indium-Antimonid-Hallgenerator mit Ferrit-Plättchen verwendet. Es können also mit besonderem Vorteil die weniger aufwendigen Ferrit-Hallgeneratoren eingesetzt werden.

Es lassen sich aber auch mit großem Vorteil Feidplaüen als galvanomagnetische Elemente verwes den, indem diese dann gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung derart angeordnet sind, daß das den Läufer tragende magnetische Hauptfeld die Feldplatte im Sinne einer magnetischen Vorspannung so durchsetzt, daß die Feldplatte von HäUs aus in einen

günstigeren Arbeitsbereich hineinkommt, als ohne dieses magnetische Gleichfeld.

Aus der DE-AS 17 74578 ist bereits ein Flüssigkeitszähler bekannt, bei dem auf die Welle des Zahlwerks eine Scheibe aufgesetzt ist, in die exzentrisch ein kleiner Permanentmagnet eingebaut ist Bei einer jeden Drehbewegung der Scheibe kommt der Magnet an einer elektrischen Schalteinrichtung in Form eines Schutzrohrkontaktes vorbei. Beim Vorbeigang wird der Kontakt betätigt Hr gibt bei jedem Vorbeigang über eine elektrische Leitung einen Impuls ab. Einen ähnlichen Impulsgeber zeigt auch die DE-AS 12 55 368 in Verbindung mit einem MeBflügel für hydrometrische Messungen. Die bekannten Impulsgeber sind — im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung — stets besondere Einrichtungen, bei denen eine Doppelausnutzung eines Traglagermagnets als Lager und als Informationsträger nicht stattfindet

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt ist, wird die Erfindung näher erläutert

Es zeigt

Fig. 1 eine Teilansicht eines Elektrizität? ählers mit magnetischer Lagerung der Läuferscheibe und

F i g. 2 eine Ansicht von oben auf den mit der Läuferwelle verbundenen oberen Traglagermagneten bei einem Schnitt nach der Linie II-II der F i g. 1.

Für gleiche Teile werden die gleichen Bezugszeichen wie bei dem Ausführungsbeispiel nach dem Hauptpatent verwendet

Mit 1 ist die Läuferwelle eines Elektrizitätszählers bezeichnet die die Läuferscheibe 2 mit einer Nabe 3 trägt. Das untere Ende der Läuferwelle 1 ist mit eine> Nabe 4 versehen, die einen scheibenförmigen Traglagermagneten 5 trägt. Dieser wirkt mit einem scheibenförmigen Traglagermagneten 6 zusammen, der am oberen abgesetzten Ende 7 einer Führungshülse 8 befestigt ist. Die Führungshülse 8 ist in einer Bohrung eines Meßwerksträgers 9 mit Hilfe einer Schraube 10 höhenverstellbar befestigt In der Führungshülse 8 ist eine Nadt'hülse 11 mit Hilfe eines Schraubgewindes axial verstellbar.

Der mit der Läuferwelle 1 umlaufende Traglagermagnet 5 und der feststehende Traglagermagnet 6 tragen an den einander zugekehrten Stirnseiten konzentrische Magnetisierungen, die mit Nund 5bezeichnet sind. Die einander gegenüberliegenden Magnetisierungen weisen dieselbe Polarität auf, so daß sich die Magnetpole abstoßen.

Im Hauptpatent wird vorgeschlagen, daß der mit der Läuferwelle 1 mitumlajfende Traglagermagnet 5 als Informationsträger benutzt wird, in dem dieser beispielsweise an der dem Lagerluftspalt 12 abgekehrten Seite 13 mit einer zusätzlichen Magnetisierung versehen ist, die mit einem galvanomagnetischen Element 14 zusammenwirkt. Die Magnetisierung an der Stirnseite 13 des Traglagermagneten 5 ist hierbei so gewählt, daß bei dessen Drehung am Ausgang 15 des galvanomagnetischen Elementes 14 eine dem Drehwinkel der Welle proportionale Impulszahl abgenommen werden kann, wobei die Impulszahl abhängig ist von den auf der Stirnseite 13 aufmagnetisierten Polen.

Demgegenüber ist nun anstelle einer größeren Anzahl von auf der Stirnseite 13 angebrachten Polen nur eine einzige Nord-Süd-Polarität als zusätzliche Magnetisierung aufgebracht Läuft diese zusätzliche Magnetisierung 16 unter dem galvanomagnetischen Element 14 hindurch, so wird pro Läuferumdrehung nur ein einziger Impuls an eine Leitung 15 abgegeben. Dies erlaubt nicht nur die Aufbringung einer wirksameren Magnetisierung 16, sondern auch die Möglichkeit das galvanomagnetische Element 14 mit einem magnetischen Material, beispielsweise einem Ferritplättchen 17 zu versehen, das das Magnetfeld in seiner Umgebung konzentriert Dadurch werden bei Verwendung eines Hallgenerators als galvanomagnetisches Element 14 hohe Ausgangsspannungen bzw. bei Verwendung einer Feldplatte große Widerstandsänderungen erzielt die sich in den nachgeschalteten Auswerte-Geräten entsprechend leichter verarbeiten lassen. Durch die Anordnung des Ferrit-Plättchens 17 wird aber noch ein weiterer besonderer Effekt erzielt, nämlich ein magnetischer Haltepunkt, der die sonst i/afür üblicherweise vorgesehenen Maßnahmen ersetzt Bekanntlich muß bei Schwachlast nahe Null der Elektrizitätszähler in einer definierten Lage stehenbleiben, d. h, die mit einer roten Läufermarke versehene Läuferscheibe muß so zum Stillstand kommen, daß die Läufermarke von vorn sichtbar ist. Das wird bei herkömmlichen Zählern beispielsweise mit einer Haltefahne erreicht Diese kann nunmehr entfallen oder vereinfacht werden, da das eingebaute galvanomagnetische Element mit magnetischer Vorspannung von sich aus dafür sorgt, daß es nur einen einzigen definierten Haltepunkt pro Läuferumdrehung gibt und zusammen mit der Zusatzmagnetisierung die Lage der roten Marke bestimmt.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist verläuft die Zusatzmagnetisierung 16 in radialer Richtung in bezug auf die Läuferachse 1. Die Magnetisierung 16 bzw. das mit einem Ferrit-Plättchen 17 versehene galvanomagnetische Element 14 sind zueinander so angeordnet, daß entweder nur der Nordpol oder nur der Südpol durch des Element 14 hindurchtreten kann. Die Zusatzmagnetisierung kann auch in tangentialer Richtung angeordnet sein. In diesem Falle steht dann die Ebene des galvanomagnetischen Elementes 14 in senkrechter Richtung zu der Oberfläche 13 des Traglagermagneten 5. Es sind aber auch noch andere Anordnungen möglich. Somit können nun auch die preisgünstigen Ferrit-Hallgeneratoren eingesetzt werden, bei denen beispielsweise die wirksame Schicht des Hallgenerators auf einem Ferritplättchen aufgebracht ist, z. B. durch Aufdampfen. Derartige Hallgeoeratoren liefern eine wesentlich höhere Hallspannung, als z. B. eisenlose In-As-Ha'lgeneratoren, die sonst verwendet werden müßten.

Im Falle einer Feldplatte wirkt sich bereits vorteilhaft aus, daß das den Läufer tragende magnetische Hauptfeld auch noch an der dem galvanomagnetischen Element zugeordneten Oberfläche ein Restfeld in Form eines magnetischen Gleichfeldes aufweist, so daß die Feldplatte von H".us aus in einen günstigeren Arbeitsbereich hineinkommt, als ohne dieses Gleichfeld.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Galvanomagnetischer Impulsgeber für Zähler, insbesondere Elektrizitätszähler, bei welchen die Welle zur magnetischen Lagerung oder Lagerentlastung des Läufers mit einem Traglagermagneten versehen ist, wobei der mit der Welle mitumlaufende Traglagermagnet zusätzlich zu seiner Magnetisierung eine magnetische Information trägt, die zur Abgabe einer dem Drehwinkel der Welle proportio- ro nalen Impulszahl auf mindestens ein ortsfest angeordnetes galvanomagnetisches Element einwirkt, nach Patent2449 507, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche magnetische Information (16) auf dem Traglagermagneten (S) und ¹S das mit dieser zusammenwirkende galvanomagnetische Element (14) räumlich derart angeordnet sind, daß pro Läuferumdrehung nur ein einziger Impuls entsteht

2. Galvanomagnetisch^ Impulsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das galvanomagnetische Element (14) mit einem das auf ihn einwirkende Magnetfeld konzentrierenden magnetischen Material (17) versehen ist.

3. Galvanomagnetischer Impulsgeber nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Hallelerriuntes als galvanomagnetisches Element (14) ein Indium-Antimonid- Hallgenerator mit Ferritplättchen (17) verwendet ist.

4. Galvanomagnetischer Impulsgeber nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dal) bei Verwendung einer Feldplatte als galvanomagnetisches Element (14) dhse dei.rt angeordnet ist, daß das den Läufer tragend? magnetische Hauptfeld die Feldplatte im Sinne einer m; petischen Vorspannung durchsetzt.

5. Galvanomagnetischer Impulsgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Information (16) und das mit dieser zusammenwirkende galvanomagnetische Element (14) räumlich derart angeordnet sind, daß bei Schwachlast nahe Null der Läufer durch das an dem galvanomagnetischen Element angeordnete magnetische Material in einer durch die auf der Läuferscheibe angeordnete Markierung festgelegte Lage festgehalten wird.