DE2748070A1 - Elektromagnetischer messwertgeber mit mehreren wicklungen fuer die drehzahlmessung - Google Patents

Description

SOCIETE NATIONALE D¹ETUDE 26. Oktober 1977

ΓΤ DE CONSTRUCTION DE MOTEURS D¹AVIATION (s. N. E. C. M. ΑΛ 2 Boulevard Victor

75o15 Paris

Elektromagnetischer Meßwertgeber mit mehreren Wicklungen für die Drehzahlmessung.

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen für die Drehzahlmessung und insbesondere einen elektromagnetischen Meßwertgeber mit mehreren Wicklungen, der die Flußänderungen, die durch das Vorüberlaufen der Zähne eines mit einem in Bewegung befindlichen Organ verbundenen phonischen Rades erzeugt werden, in Signale umzusetzen vermag.

Es sind bereits Meßwertgeber dieser Art bekannt, die mit einem Stabmagneten versehen ist, auf dessen Ende eine Spule mit mehreren Schichten gewickelt ist, die Spule ist auf einer Polmasse angebracht, die an dem Ende des Stabes mit einem so klein wie möglich gehaltenen Luftspalt mechanisch befestigt ist. Die Anwendung von elektromagnetischen Meßwertgebern in der Luftfahrt und ganz allgemein in Meßkreisen, die besonders zuverlässig arbeiten müssen, hat die Techniker veranlaßt, jedes Gerät zweifach vorzusehen, wodurch der Raumbedarf natürlich erhöht wurde. Im wesentlichen das gleiche Problem ergibt sich, wenn die aufgenommene Information auf ein zweites Lese- oder Registriergerät übertragen werden muß. Diese Notwendigkeit hat zu der heu-

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tigen Bauweise von Meßwertgebern geführt, wobei mehrere Wicklungen in ein und demselben magnetischen Kreis angeordnet werden. Diese Bauweise hat jedoch eine Reihe Nachteile:

- es tritt eine über 0,95 liegende gegenseitige Induktion auf; die Wicklungen verhalten sich daher wie ein Transformator, wobei jedes auf einer der Wicklungen einlaufende Störsignal durch induktive und kapazitive Wirkung auf die anderen Wicklungen übertragen wird. Die Betriebssicherheit der diesen Wicklungen zugeordneten Geräte wird also von diesen Erscheinungen beeinflußt;

- wenn eine dieser Wicklungen kurzgeschlossen ist, wird die an der anderen verfügbare Ausgangsleistung erheblich gedämpft, wodurch die Sicherheit der Anlage beeinträchtigt werden kann. Wenn man diese Erscheinung hinnehmen will, muß der Meßwertgeber überdimensioniert werden, oder man muß die Maßnahmen nach dem französischen Patent 2 075 781 ergreifen. Nach diesem Patent werden, um die Dämpfung des Signals in der nicht kurzgeschlossenen Wicklung auszuschließen, die beiden Spulen magnetisch gekoppelt. Wenn dann eine der Spulen kurzgeschlossen ist, erhöht sich die in der anderen Spule induzierte Spannung ein wenig. Die Zunahme des in der kurzgeschlossenen Spule fliessenden Stroms hat das Entstehen eines grösseren entgegengesetzten Flusses in ihrem Kern zur Folge, was zu einer grösseren Flußänderung in dem Kern der nicht kurzgeschlossenen Spule führt und damit zu einer Erhöhung der von der Spule gelieferten Spannung. Bei dem so aufgebauten Meßwertgeber handelt es sich um einen Geber mit geschlossenem Fluß, und der Aufbau ist verhältnismässig kompliziert, weil zwei einen Stator bildende Polstücke verwendet werden, von denen eines an ein Ende des Magneten gesetzt wird, das andere an das nicht in De-

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rührung mit dem Magneten stehende Spulenende. Diese verhältnismässig viel Platz beanspruchende Bauweise ist für einen Meßwertgeber mit kleinen Abmessungen nicht geeignet.

Eine andere Bauweise sieht vor, mit Mehrfachwicklungen nach der Technik "mehrere Drähte in der Hand" (franz.: 'plusieurs fils en main') zu arbeiten, aber in diesem Fall ist die elektrische Isolierung zwischen den Wicklungen schwach und bildet die Ursache für nicht zu vernachlässigende Störungen.

Dem erfindungsgemäßen Meßwertgeber mit mehreren Wicklungen liegt die Aufgabe zugrunde, die den obenbeschriebenen Meßwertgebern eigenen Nachteile zu vermeiden. Dazu wird jede Wicklung auf einen unabhängigen magnetischen Kreis gegeben und durch elektromagnetische Abschirmungen gekapselt. Diese Abschirmungen sind auf den Bereich der Wicklungen begrenzt, damit die Magnete nicht kurzgeschlossen werden.

Mit dieser Anordnung wird die kapazitive Wirkung ausgeschaltet und die gegenseitige Induktion erheblich verkleinert.

Der Kurzschluß einer der Wicklungen führt nicht zur Leistungsverminderung an den anderen Wicklungen. Bei gleichen Leistungen sind die Abmessungen jedes Magnetkreises kleiner, und die Vereinigung dieser Kreise führt gegenüber der bekannten Technik zu keiner Vergrösserung der Abmessungen.

Die Dämpfung der von einer Wicklung auf die anderen Übertragenen Störungen ist erheblich. Ist sie schon bei den niedrigen Frequenzen wegen der erheblichen Herabsetzung der gegenseitigen Induktion sehr gut, erweist sie

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sich bei den hohen Frequenzen wegen der Beseitigung der kapazitiven Wirkung als ausgezeichnet.

Schließlich ist noch die elektrische Isolierung zwischen den Wicklungen gleichwertig derjenigen zwischen der Wicklung und Masse.

Die nachstehende, ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergebende Beschreibung erläutert die Beschreibung anhand der Zeichnungen, die folgendes darstellen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Meßwertgebers, wobei die innenliegenden Bauteile sichtbar gemacht sind;

Fig. 2 einen Teilschnitt durch den Detektor nach Fig.

Bei dem vorliegenden Meßwertgeber handelt es sich um einen geradlinigen Geber mit offenem Fluß,bei dem also die magnetischen Kraftlinien durch das Polstück, den Magneten und einen Zahn des phonischen Rades verlaufen und sich in der umgebenden Atmosphäre schließen.

Nach dem in Fig. 1 gezeichneten Ausführungsbeispiel hat der Meßwertgeber die Gestalt eines zylindrischen Gehäuses, aus dessen einem Ende zwei Polmassen hervorstehen. Die Polmassen befinden sich in der Nähe des Umfangs eines phonischen Rades in einem so geringen Abstand von den Enden der Zähne, daß der verbleibende Luftzwischenraum so klein wie möglich ist.

Der Geber besitzt ein Befestigungsteil 1. Dieses Teil besteht aus unmagnetischem Material und weist öffnungen auf, durch die Verbindungsdrähte 3 und 4 zu den jewei-

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ligen Wicklungen gezogen sind. An dem Teil 1 ist ein Halter 5 mittels einer Strebe 6 befestigt. Der aus unmagnetischem Material bestehende Halter 5 nimmt die Enden der beiden Polstücke 7 und 8 auf, die gegen die Vorderseite der zylindrischen Magnete gehalten sind (Fig. 2 zeigt nur den Magneten 9 in dem Schnittbildteil). Am anderen Ende des Magneten ist eine zweite Polmasse 10 befestigt.

Vorteilhafterweise sind die Polmassen, beispielsweise 7 und 10, mit dem zugehörigen Magneten, wie 9, nach dem Montageverfahren zusammengebaut, das in der Patentanmeldung 75 22454 vom 10. Juli 1975 beschrieben ist, wonach die Verwendung einer mechanischen Verbindung durch ein aus unmagnetischem Material bestehendes dUnnes Rohr (gezeichnet in der unteren Hälfte der Fig. 2), das einen Teil der den Enden des Magneten benachbarten Polmasse umschließt, mit einer Verschweissung des Rohres 11 mittels Elektronenstrahl an den dem Magnet benachbarten Masseteilen kombiniert ist. Die gleiche Anordnung und die gleiche Bearbeitung ist für die an der Polmasse 8 angebrachte Bauteilgruppe vorgesehen.

Die Polmassen an den Enden, beispielsweise die Polmasse 10, tragen jeweils einen zylindrischen Fortsatz geringeren Durchmessers, beispielsweise die Fortsätze 12 und 13, die den Kern für die Spulen 14 und 15 darstellen. Diese Spulen werden von Endscheiben 16 und 17 gehalten, die aus unmagnetischem Material bestehen und auf die Kerne 12 und 13 geschweißt sind.

Nach der in Fig. 1 gezeichneten Ausführungsform hat die elektromagnetische Abschirmung, der beiden Spulen die Form eines Massivteils 19 mit zwei Räumen 20 und 21, in denen die Spulen 14 und 15 untergebracht sind. Die Spulenkerne

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12 und 13 treten aus dem Teil 19 <3urch zwei Öffnungen passenden Durchmessers nach aussen vor. Gemäß der Erfindung besteht das massive Teil 19 aus weichmagnetischem Werkstoff, beispielsweise einer Metallegierung geeigneter Zusammensetzung.

Ein Rohr 18 aus unmagnetischem Werkstoff bildet im Rereich der Magnete eine gemeinsame Umhüllung für die beiden parallel zueinander aigeordneten Bauteilgruppen (die jeweils aus einem zylindrischen Magneten, den zugehörigen Polmassen und einer Spule bestehen). Das Ende des neben den Spulen angeordneten Rohres 13 ist an das Teil 19 angeschlossen. Als unmagnetisches Material für das Rohr 18 kommt eine nichtrostende Legierung in Betracht, wobei die Verbindung mit dem Teil 19 durch Einschieben und Elektroner^scnweissen hergestellt werden kann,

Die den Magneten, dessen Polmassen und die Spule umfassenden Dauteilgruppen sind so angeordnet, daß die gleichnamigen Pole sich auf derselben Seite befinden. Nach einem AusfUhrungsbeispiel sind daher die Nordpole jedes Magneten auf der Seite der Spulen angeordnet.

Die beiden Bauteilgruppen sind parallel zueinander mit geringern gegenseitigen Abstand derart montiert, daß zwei selbständige Magnetkreise in einer Einheit zusammengefaßt sind, die im wesentlichen die gleichen Abmessungen hat wie der mit einer einzigen Spule versehene Meßwortgeber bekannter Bauart.

Nach dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten AusfUhrungsbeispiel hat der Meßwertgeber mit mehreren Wicklungen die Form eines Zylinders von 16 mm Durchmesser und 82 mm Länge. Die Spulenkerne haben einen Durchmesser von 2,5 mm und ihr gegenseitiger Achsenabstand beträgt 7 mm. Ein

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solcher Geber kann zwei Signale von 5 bis 10 mW effektiver Leistung bei 3 V liefern.

Die Ausbildung des elektromagnetischen Meßwertgebers mit mehreren Wicklungen ist nicht auf das beschriebene AusfUhrungsbeispiel beschränkt. Die Erfindung umfaßt beispielsweise auch die Ausführungen mit geschlossenem Magnetflußkreis. Das die Magnete umschliessende gemeinsame Umhiil lungs teil kann eine andere Form haben, beispielsweise als Gehäuse in Gestalt eines Parallelepipeds ausgeführt sein.

ber Patentanwalt

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Le e rs e ι te

Claims (1)

1. Ansprüche :

   Γ 1.J Elektromagnetischer Meßwertgeber mit mehreren Wick-— lungen, mit mindestens zwei Bauteilgruppen, bestehend aus mindestens einer Spule, mindestens einer Polmasse und mindesten· einem Stabmagnet, die zueinander parallel derart angeordnet sind, daß die gleichnamigen Magnetpole zur gleichen Seite zeigen, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Bauteilgruppen zusammengefügt und magnetisch voneinander isoliert sind.

   2. Elektromagnetischer Meßwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Bauteilgruppen sich im Inneren einer gemeinsamen Umhüllung befinden, deren die Magnete (9) bedeckender Teil (18) aus unmagnetischem Werkstoff besteht.

   Elektromagnetischer Meßwertgeber nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Spulen (14, 15) umgebende Teil der Umhüllung aus einem massiven Stück

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   (19) besteht, das aus weichmagnetischem Werkstoff hergestellt ist und zwei Räume (20, 21) mit jeweils einer Öffnung für den Durchtritt des Endes eines Spulenkerns (12, 13) enthält.

   4. Elektromagnetischer Meßwertgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Bauteilgruppe geradlinig ausgebildet ist und einen offenen Kreis darstellt, der aus einer Spule (14; 15), einer Polmasse (7; 8) und einem Stabmagneten (9) besteht, der in Verlängerung der genannten Polmasse angeordnet ist.

   5. Elektromagnetischer Meßwertgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Umhüllung aus einem Rohr (18) aus unmagnetischem Material besteht, das sich an ein massives Teil (19) von Zylindergestalt anschließt, das aus weichmagnetischem Werkstoff besteht.

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