DE2550288A1

DE2550288A1 - Magnetoelastischer geber

Info

Publication number: DE2550288A1
Application number: DE19752550288
Authority: DE
Inventors: Orvar Dahle; Folke Von Knorring; Jan Dipl Ing Nordvall; Sture Siby
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1974-11-22
Filing date: 1975-11-08
Publication date: 1976-05-26
Also published as: DE2550288B2; FR2292212B1; DE2550288C3; JPS51102692A; CA1053028A; SE7414683L; GB1517758A; IT1051267B; JPS5751613B2; SE386738B; FR2292212A1

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetoelastischen Geber der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Geber auszubilden, der in seiner Herstellung und in seinem Aufbau einfach ist und auf den das Meßergebnis verfälschende Kräfte in nennenswerten Umfange nicht einwirken können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Geber der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale aufweist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Der Geber ist besonders als Lastanzeigegerät für Lastkraftfahrzeuge geeignet, kann jedoch auch auf anderen Gebieten eingesetzt werden. Der Geber wird an dem Gegenstand befestigt, dessen mechanische Beanspruchungen gemessen werden sollen. Diese Befestigung geschieht vorzugsweise durch Schweißen, jadoch sind auch andere Befestigungsmöglichkeiten, wie beispielsweise Kleben, möglich.

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Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1a und 1b einen Geber nach der Erfindung, dessen Kern aus einem einzigen vollen Blech besteht,

Fig. 2a und 2b einen kreuzförmigen Kern, der an einem Halter befestigt ist,

Fig. 3a und 3b eine Hälfte eines teilbaren

Spulenkörpers für einen kreuzförmigen Kern,

Fig. 4 den auf dem Kern angebrachten und mit Wicklungen versehenen Spulenkörper,

Fig. 5a bis 5c einen Geber, bei dem sowohl die

Wicklungen wie auch der Kern getrennt hergestellt und in einem Halter montiert sind,

Fig. 6a und 6b einen Geber, bei dem kern und Halter aus einem einzigen einheitlichen Blech bestehen,

Fig. 7a bis 7b einen Geber, bei dem der Halter die Gestalt einer schützenden Hülle hat, und zwar Fig. 7a von unten mit abgenommenem Boden, Fig. 7b im Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 7a und Fig. 7c von oben,
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Pig. 3 einen Geber, der im wesentlichen wie der Geber nach Pig. 7a bis 7c aufgebaut ist, jedoch zum Messen der Differenz zwischen zwei senkrecht zueinender wirkenden Kräften geeignet ist.

Zu dem Geber gemäß Pig. 1a und 1b gehört ein Halter 1, welcher den Kern 2 mit den Wicklungen 3 und 4 trägt. Der gezeigte Kalter 1 besteht aus 4 Stützen, die durch Streben 6 miteinander verbunden sind. Die Verbindung kann beispielsweise durch Schweißen erfolgt sein. Der Halter kann aber auch aus einen Stück hergestellt sein. Die Figur zeigt nur eine von vielen möglichen Ausführungsformen für den Halter. Wesentlich bei der Gestaltung des Halters ist, daß er leicht auf einer Unterlage befestigt werden kann, daß der Kern leicht im Halter befestigt werden kann, vorzugsweise durch Schweißen, und dai? genügend Platz für die Wicklungen vorhanden ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der Kern aus einer kreisförmigen Blechscheibe, die an den Stützen 5 des Halters in den vier Punkten 7 festgeschweißt ist. Der Kern hat vier Öffnungen 8 für die Wicklungen, und die Wicklungen sind in zwei Ebenen angeordnet, die senkrecht zueinander und zur Oberfläche des Bleches liegen. Die Befestigungspunkte 7 liegen symmetrisch im Verhältnis zu den genannten Wicklungsebenen. Die eine der Wicklungen ist in bekannter Weise an eine Wechselspannungsquelle 9 geeigneter Frequenz angeschlossen, und die andere Wicklung ist an ein Meßgerät 10 angeschlossene

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Die Fig. 2a und 2 b zeigen einen Halter 1 mit quadratischer Form, der mit vier Stützen 5 versehen ist. Der Kern dieses Gebers ist als symmetrisches Kreuz mit vier Armen 11 ausgebildet, die mit ihren Enden am Halter festge schweißt sind. Der Halter bildet dabei einen Rückschluß für die magnetischen Flüsse im Kern. Der Rückflußweg für die magnetischen Flüsse kann dadurch verbessert werden, daß ein Rahmen aus Dynamoblech oberhalb oder unterhalb des als Kreuz ausgebildeten Kerns am Halter festgeschweißt wird.

Die Fig. 3 und 4 zeigen die Anordnung der Wicklungen auf dem Geberkern gemäß Fig. 2. Eine in Fig. 3a und 3b gezeigte Scheibe 12 aus Isoliermaterial hat eine solche Umfangsform, daß sie im Halter 1 angeordnet werden kann. Die Scheibe hat vier nach außen offene Nuten 13. Eine solche Scheibe kann auf Jeder Seite des Kreuzes angebracht und so orientiert werden, daß sich die Nuten 13 über den Öffnungen zwischen den Armen 11 des Kreuzes befinden. Danach werden die Wicklungen 3 und 4 in der in Fig. gezeigten Weise angebracht, worauf die Enden des Kreuzes am Halter befestigt werden. Es ist wichtig, daß die Scheiben 12 und die darauf angebrachten Wicklungen 3» 4 entweder ganz frei vom Kernkreuz 11 liegen oder nur in einem einzigen, äußerst begrenzten Bereich lediglich mechanischen Kontakt mit diesen haben. Dies kann durch zentrale, nach innen gerichtete Erhöhungen 26 an den Scheiben 12 erreicht werden (siehe Fig. 3 und Fig. 7b), welche zweckmäßigerweise an diesem Punkt am Kernkreuz festgeleimt werden. Dadurch erhält man eine Sicherheit gegen Entstehung weiterer, Hysterese erzeugender Kontakte j außerdem wird das Wickeln er-

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leichtert, da Scheiben und Kreuz dabei eine zusammenhängende Einheit bilden.

Die Fig. 5a - 5c zeigen einen Geber, bei dem sowohl die Wicklungen als auch der Kern getrennt hergestellt sind. Jede der beiden Wicklungen 3 und 4 wird getrennt angefertigt, wobei die eine Wicklung so bemessen wird, daß sie innerhalb der anderen angeordnet werden kann. Die Wicklung 3 kann, senkrecht zur Wicklung 4 und innerhalb dieser angeordnet werden, wie es die Fig. 5a und 5c zeigen. Zwei Blechstreifen 14 und 15 werden sich kreuzend durch die Wicklungen gelegt, wie es Fig. 5a zeigt. Die Blechstreifen mit den Wicklungen werden in einem Halter gemäß Fig. 5b befestigt, indem die Enden der Streifen 14, 15 durch Punktschweißung an den Stellen 16 an den Ecken des Halters befestigt werden, wie es aus Fig. 5c hervorgeht. Bei der Befestigung ist darauf zu achten, daß die Streifen eine mechanische Vorspannung erhalten.

Das Kennzeichen des Gebers gemäß der Erfindung, daß der Kern aus einem einzigen Blech bestehen kann, läßt zu, daß Kern und Halter aus einem einzigen Stück hergestellt werden, wobei von einem flachen Blech 17 ausgegangen wird, wie es in den Figuren 6a und 6b zu sehen ist. In dem Blech werden vier zueinander zentralsymmetrisch liegende Öffnungen 20 für die Wicklungen angebracht. Aus dem zunächst ebenen Blech 17 wird ein Kreuz 18 derart herausgedrückt, daß oberhalb der ursprünglichen Blechebene eine zweite ebene Fläche 19 entsteht, die über das Kreuz 18 mit der unteren Ebene des Blechs 17 verbunden ist. Die Öffnungen 20 werden

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Der in den Fig. 7 a - 7 c gezeigte Geber ist nur zum Messen von Kräften in der durch, den Pfeil P (Pig· 7c) gezeigten Zug-Druck-Richtung geeignete Mit der in Fig. 8 gezeigten Ausführung kann man auch die Differenz zwischen den Kräften in zwei senkrecht zueinander liegenden Richtungen messen. Zu diesem Zweck ist der Geber mit vier Befestigungsflanschen 23 versehen, unterscheidet sich jedoch im übrigen nicht von der in den Pig. 7a - 7c gezeigten Ausführung.

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Patentansprüche;

η I.kagnetoelastischer Geber zum Messen der mechanischen Spannungen in einem mechanisch belasteten Meßobjekt, mit einem Kern aus magnetoelastischem Material, der mit Wicklungen zur Erzeugung eines magnetischen Flusses im Kern und zum Messen der Flußänderungen versehen ist, die auftreten, wenn auf den Kern eine mechanische Kraft wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus einem oder mehreren Blechen (% 11, 14, 15, 18) besteht, daß der Kern fest mit einem Halter (1, 17), beispielsweise durch Schweißen, verbunden ist und daß der Halter (1, 17) am Meßobjekt, beispielsweise durch Schweißen, befestigbar ist.

2. Geber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus einem einzigen Blech (2) besteht, das an vier zentralsymmetrisch zueinanderliegenden Punkten (7) am Halter befestigt ist·

3· Geber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern kreuzförmig mit vier senkrecht zueinander angeordneten Armen (11) ausgebildet ist, die mit ihren Enden am Halter festgeschweißt sind.

4. Geber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Kreuzarme (11) an einem Rahmen aus magnetischem Material festgeschweißt sind, der am Halter befestigt ist und den Rückschluß für den magnetischen Fluß bildet.

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dabei ebenfalls aus der ursprünglichen Ebene des Bleches 17 herausgebogen und liegen in den Winkeln zwischen den vier Armen des Kreuzes 18. Die obere ebene Fläche 19 an der Spitze des Kreuzes 18 bildet die Fläche, an der die Messung durchgeführt wird. Die je zwei Öffnungen 20 für jede Wicklung liegen in horizontaler Richtung weitgehend fluchtend hintereinander, wodurch das Wickeln der Wicklung bedeutend erleichtert wird.

Der Geber gemäß Fig. 6a und 6b kann auch in der Weise hergestellt werden, daß das Kreuz 18 als Einzelteil gepreßt wird und auf dem ebenen Blech 17 festgeschweißt wird. Die Wicklungen können dabei auf dem Kreuz angebracht werden, bevor dieses am Blech 17 befestigt wird.

Die Figuren 7a - 7c zeigen einen Geber, bei dem der Halter 1 die Gestalt einer becherförmigen Hülle aus magnetischem Material hat, die den Kern 11 und die Wicklungen 3, 4 schützt. Der Kern 11 besteht aus einem einzigen Blech in Form eines symmetrischen Kreuzes mit vier Armen. Auf jeder Seite des Kreuzes ist eine Scheibe aus Isoliermaterial angeordnet, die im Prinzip die in Fig. 3 gezeigte Form hat. Die isolierenden Scheiben 12 bilden den Spulenkörper für die Wicklungen 3 und 4. Wie Fig. 7b zeigt, haben die Scheiben 12 eine zentrale Erhöhung 26, so daß sie das Meßkreuz nur in einem Punkt berühren. Der hüllenförmige Halter 1 hat einen Ansatz 21, an dem die Enden des Kernkreuzes 11 festgeschweißt sind, wobei die Hülle als magnetischer Rückschluß für den magnetischen Fluß dient. Der Halter 1 hat vier Durchführungen 22 für die Anschlußleiter der Wicklungen 3, 4.

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Claims

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Der Millenförmige Halter 1 hat zwei diametral gegenüberliegende Befestigungsflansche 23, die auf ihrer Unterseite eine Erhöhung 24 haben, mit denen der Geber am Meßobjekt, z.B. mittels Punktschweißung, befestigt wird. Durch die Erhöhung 24 wird die
Befestigung am Meßobjekt erleichtert,und außerdem wird ein
hystereseerzeugender Eontakt zwischen dem Meßobjekt und übrigen Teilen des Gebers verhindert.

Der hüllenförmige Halter 1 kann zweckmäßigerweise von einer (nicht gezeigten) Schutzkappe umgeben sein. Diese Schutzkappe braucht nur an den genannten Erhöhungen 24, an denen Schutzkappe und
hüllenförmiger Kalter zusammengeschweißt sind, direkten Eontakt mit dem Halter zu haben. Dadurch erreicht man, daß sov/ohl Wärme als auch Schlagbeanspruchungen direkt auf das Meßobjekt übertragen werden und nicht den Geber direkt beeinflussen. Der Raum zwischen dem hüllenförmigen Halter und der Schutzkappe ist vorzugsweise mit einemWasserabweisenden, wärmeisolierenden Material geringer Steifigkeit ausgefüllt, um eine unzulässige Kraftübertragung zu verhindern.

Der hüllenförmige Halter hat einen dicht schließenden Boden 25 mit vernachlässigbar kleinem Kraftübertragungsvermögen. Dieser Boden kann beispielsweise aus Gummi bestehen und ist vorzugsweise an den Halter angeklebt oder anvulkanisiert. Dieser Boden kann auch als vorzugsweise gewellte Metallmembran ausgeführt sein. Eine andere Möglichkeit besteht in der Verwendung eines Metallbodens, der über eine Gummizwischenlage, die an dem Halter und dem Boden angeklebt oder anvulkanisiert wird, mit dem Halter elastisch verbunden

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5. Geber nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern kreuzförmig ausgebildet ist und aus zwei selbständigen, senkrecht zueinander angeordneten Blechstreifen (14, 15) besteht, die mit ihren Enden am Halter (1) festgeschweißt sind.

6. Geber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wicklungen (3, 4) getrennt hergestellt sind und so bemessen sind, daß die eine Wicklung (3) innerhalb der anderen Wicklung (4) und senkrecht zu dieser angeordnet werden kann.

7. Geber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Halter und Kern aus einem einzigen einheitlichen Blech bestehen, welches aus einer unteren Blechebene (17) besteht und einem aus diesem herausgedrückten Kreuz (18) mit einer oberen Ebene (19), wobei das erhöhte Kreuz (18) die Wicklungen trägt.

8. Geber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (1) wie eine Hülle (1) aus magnetischem Material geformt ist, die den Kern (11) und die Wicklungen (3, 4) schützend umgibt und gleichzeitig als Rückschluß für den magnetischen üTuß dient.

9. Geber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der hüllenförmige Halter (1) einen Ansatz (21) oder dergleichen hat, an dem die Enden des Kernkreuzes (11) festgeschweißt sind.

10. Geber nach Anspruch 8 oder 9 zum Messen von Kräften

in einer Richtung, dadurch gekennzeichnet, daß der hüllenförmige Halter (1) mit zwei diametral gegenüberliegenden Planschen (23) zur Fixierung des Gebers am Meßobjekt versehen ist.

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11. Geber nach Anspruch 8 oder 9 zum Messen der Differenz zwischen zwei senkrecht zueinander wirkenden Kräften, dadurch gekennzeichnet, daß der hüllenförmige Halter (1) mit vier zentralsymmetrisch angeordneten Befestigungsflanschen (23) zur Fixierung des Gebers am Meßobjekt versehen ist.

12. Geber nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß an den Unterseiten der Befestigungsflansche (23) Erhöhungen (24) vorhanden sind, an welchen der Geber am Meßobjekt befestigbar ist.

13. Geber nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der hüllenförmige Halter (1) mit einer äußeren Schutzkappe umgeben ist, die nur an den genannten Erhöhungen (24) direkten Kontakt mit dem Halter hat.

14. Geber nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen dem hüllenförmigen Halter (1) und der Schutzkappe mit einem wasserabweisenden, wärmeisolierenden Material geringer Steifigkeit ausgefüllt sind.

15· Geber nach einem der Ansprüche 8-14, dadurch gekennzeichnet, daß der hüllenförmige Halter (1) auf der Unterseite durch einen Boden (25) verschlossen ist, der ein vernachlässigbar kleines Kraftübertragungsvermögen Jaat.

16. Geber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (3, 4) in je einer Ebene liegen, die zueinander und zur Ebene des Kerns senkrecht liegen.

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17. Geber nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 8 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (3» 4) auf einen Spulenkörper gewickelt sind, der aus zwei auf jeder Seite des Kernkreuzes (11) angeordneten kreuzförmigen Scheiben (12) besteht.

18. Geber nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben zentrale, nach innen gerichtete Erhöhungen (26) haben.

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