DE2829647B1

DE2829647B1 - Induktive Drehzahlabtastvorrichtung fuer Kreiselrotoren sowie Verfahren zur Herstellung des Kreiselrotors

Info

Publication number: DE2829647B1
Application number: DE2829647A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Ing Weih
Original assignee: Honeywell GmbH
Current assignee: Honeywell Regelsysteme GmbH
Priority date: 1978-07-06
Filing date: 1978-07-06
Publication date: 1979-12-06
Also published as: FR2430618B1; IT1118875B; GB2025066B; IT7949624A0; DE2829647C2; FR2430618A1; GB2025066A

Description

Die Erfindung betrifft eine induktive Drehzahlabtastvorrichtung gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1. Bei einer aus DE-GBM 72 37 194 bekannten Abtastvorrichtung dieser Art sitzt ein von der Abtastspule umgebener zylindrischer Permanentmagnet in einem topfförmigen Gehäuse aus weichmagnetischen Werkstoff und ist mit seiner Stirnseite auf den Kreiselrotor gerichtet. Gleichmäßig über den Rotorumfang verteilt sind in dessen Mantelfläche mehrere Weicheisenzylinder eingesetzt, z. B. hartgelötet, so daß sich beim Vorbeilaufen dieser Weicheisenzylinder eine Magnetflußänderung in dem durch den Permanentmagneten

to ,erregten Magnetkreis ergibt, welche in der Abtastspule eine Spannung induziert. Der zeitliche Abstand dieser Impulse oder die Anzahl dieser Impulse pro Zeiteinheit wird zur Drehzahlüberwachung des Kreiselrotors ausgenutzt. Induktive Drehzahlabtaster haben gegenüber Systemen mit rotierendem Magnet den Vorteil, daß die Abtastvorrichtung nur ein geringes Bremsmoment auf den Motor ausübt und keine Wirbelströme im Kreiselrahmen induziert werden. Es ist keine Spannungsversorgung und nur eine flexible Leitung von beweglichen Kreiselrahmen zum feststehenden Kreiselgehäuse notwendig. Gegenüber optischen Drehzahlabtastern besteht der Vorteil, daß keines der verwendeten Bauteile eine begrenzte Lebensdauer hat.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche induktive Drehzahlabtastvorrichtung dahingehend weiterzuverbessern, daß das von der Abtasteinrichtung auf den Rotor ausgeübte Haltemoment verringert und das Verhältnis von Nutzfluß zu Streufluß erhöht wird. Letzteres führt zu einer besseren Signalausbeute.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die neue Drehzahlabtastvorrichtung zeichnet sich nicht nur durch verbesserte meßtechnische Eigenschaften, sondem darüberhinaus auch durch eine kostengünstigere Herstellungsmöglichkeit aus. Ein bevorzugtes Verfahren zur Anbringung der Einsätze am Kreiselrotor ist Gegenstand der Ansprüche 7 bis 9. Dabei ist zu berücksichtigen, daß der Kreiselrotor vielfach aus schwierig zu bearbeitendem Werkstoff, beispielsweise aus einer gesinterten Schwermetallegierung, besteht. Von Vorteil für die Zuverlässigkeit der Drehzahlabtastvorrichtung ist ferner die gegenüber herkömmlichen Abtastsystemen verbesserte formschlüssige Lagefixierung der Einsätze am Kreiselrotor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigt
F i g. 1 die hier interessierenden Teile eines Kreiselgehäuses und Kreiselrahmens mit eingesetztem Kreiselmotor und der erfindungsgemäßen Drehzahlabtastvorrichtung sowie

F i g. 2 eine achsparallele Ansicht des Kreiselrotors in Richtung der Schnittlinie A-A in F i g. 1.

Im Kreiselgehäuse 1 ist um die Gehäuselängsachse über einen geringfügigen Winkelbetrag schwenkbar und federgefesselt der Kreiselrahmen 2 gelagert, welcher den als Außenläufermotor ausgebildeten Kreiselmotor 3 aufnimmt. Der Motorstator, bestehend aus Achse 4, Weicheisenpaket 5 und Erregerwicklung 6 ist außen umschlossen vom Rotor 7, der mittels zweier Kugellager 8 und 9 um die Rotationsachse 10 des Kreiselmotors umlaufen kann. Der Rotor 7 besteht aus zwei seine Stirnseiten bildenden schalenförmigen Teilen 11 und 12, sowie einem vorzugsweise aus einer Schwermetallegierung hergestellten Mantel 13, auf dessen Innenseite ein lameliierter Hysteresering 14 eingeklebt ist. Im Rotormantel 13 sind, wie F i g. 2 zeigt,

ORIGINAL INSPECTED

im vorliegenden Fall drei im Winkelabstand von 120° angeordnete, parallel zur Drehachse 10 verlaufende zylindrische Bohrungen 15, 16 und 17 vorgesehen, in weiche je ein Zylinderstift, z.B. aus rostfreiem Stahl eingesetzt ist. Während der Rotormantel 13 aus unmagnetischem Material besteht, ist er jeweils im Bereich der Zylinderstifte ferromagnetisch.

Bei der Herstellung eines solchen Rotors wird zweckmäßig derart verfahren, daß ein Rotormantelrohling mit der in Fig.2 gestrichelt eingezeichneten Außenkontur 19 zunächst mit den achsparallelen Bohrungen 15, 16 und 17 versehen wird. Sodann setzt man die Zylinderstifte 18 unverrückbar und unverdrehbar in die Bohrungen 15 bis 17 ein. Sie werden entweder eingepreßt oder eingeklebt. Sodann wird der Außenumfang des Rotormantels 13 bis auf den gewünschten Durchmesser entsprechend der Umfangslinie 20 abgedreht, wobei gleichzeitig die Außenseite der Zylinderstifte 18 mit abgedreht wird, so daß sich eine gleichmäßige gekrümmte Außenfläche 20 des Rotors ergibt. Auch in Achsrichtung werden die Zylinderstifte 18 in der gleichen Weise der Kontor 21 des Rotormantels folgend in den Bereichen 22 und 23 abgeschrägt.

Im Kreiselrahmen 2 steht dem Rotormantel 13 ein U-förmiger Magnetkern 25,26,27 gegenüber, der durch einen das Querjoch bildenden Permanentmagneten 25, beispielsweise aus einer AIuminium-Nickel-Kobaltlegierung, und zwei Seitenschenkeln 26 und 27 besteht. Über den Magneten 25 ist eine Abtastspule 28 hoher Windungszahl gewickelt, und Spule samt Kern sind in einem zylindrischen Behälter 24 mit Kunstharz 29 vergossen. Die Wicklungsenden der Spule 28 sind in nicht dargestellter Weise mit einer die erzeugten Drehzahlsignale auswertenden Überwachungsschaltung verbunden.

Jeweils beim Vorbeilauf eines der Zylinderstifte 18 am Magnetkern 25, 26, 27 entsteht eine Magnetflußänderung, so daß in der Spule 28 ein Spannungsimpuls induziert wird. Da der Zylinderstift 18 zwischen den beiden Schenkeln 26 und 27 des Magnetkerns eine Verbindung mit geringem magnetischen Widerstand herstellt, andererseits aber die beiden Schenkel 26 und 27 einen ausreichenden Abstand voneinander haben, entsteht nur ein geringer magnetischer Streufluß, so daß ein gutes Nutz/Streuflußverhältnis erreicht wird und man mit einem relativ schwachen Magneten 25 arbeiten kann, wodurch das auf den Rotor 7 ausgeübte Haltemoment sehr klein wird. Zugleich läßt sich mit einer Abtastspule 28 hoher Windungszahl ein ausreichend hohes Impulssignal erzeugen. Die Wicklung 28 kann auch in zwei Teilwicklungen unterteilt werden, welche dann auf den beiden Schenkeln 26 und 27 des U-förmigen Magnetkerns 25, 26, 27 angebracht und vorzugsweise ebenfalls zusammen mit dem Kern vergossen werden. Die dargestellte Ausführungsform zeichnet sich durch geringen Raumbedarf und große Effektivität aus. Dadurch, daß die Zylinderstifte über mehr als ihren halben Umfang von der zylindrischen Wand der Nuten umgeben sind, können sie auch unter der Einwirkung der bei den hohen Kreiseldrehzahlen auftretenden Fliehkräfte ihre Lage nicht ändern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Induktive Drehzahlabtastvorrichtung für Kreiselrotoren mit einem ortsfesten Permanentmagneten, am Umfang des Kreiselrotors verteilt angeordneten Einsätzen mit gegenüber der übrigen Rotormantelfläche abweichenden magnetischen Eigenschaften sowie einer den Magnetkern umgebenden Abtastspule, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (25, 26, 27) U-förmig ausgebildet ist, wobei die Verbindungsebene der Seitenschenkel (26, 27) sich radial und parallel zur Rotorachse (10) erstreckt; und daß im unmagnetischen Rotormantel (13) nach außen offene, sich parallel zur Rotorachse (10) erstreckende Nuten (15, 16, 17) vorgesehen sind, in welchen stabförmige Einsätze (18) aus ferromagnetischem Werkstoff gehalten sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (25) den Quersteg des U-förmigen Magnetkerns (25 bis 27) bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastspule (28) den Quersteg (25) des Magnetkerns (25 bis 27) umgibt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastspule (28) in zwei die Seitenschenkel (26, 27) des Magnetkerns (25 bis 27) umgebende Teilspulen unterteilt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (15 bis 17) im Querschnitt zylindrisch und die Einsätze (18) ferromagnetische Zylinderstifte, z. B. aus Stahl oder Eisen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (15 bis 17) außen soweit offen sind, daß die Zylinderstifte (18) über mehr als ihren halben Umfang von der Nutwand umschlossen sind, und daß die abgeflachte Zylinderstiftaußenfläche kontinuierlich der Krümmung der Rotormantelfläche (20) folgt.

7. Verfahren zum Herstellen eines mit zylindrischen, außen abgeflachten Einsätzen versehenen Kreiselrotors nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem vorzugsweise aus einer Schwermetallegierung bestehenden Sinterrohling des Rotors (13, 19) in dichtem Abstand von der äußeren Mantelfläche (19) gleichmäßig über den Umfang verteilt, mehrere achsparallele zylindrische Bohrungen (15 bis 17) angebracht werden; daß in jede Bohrung ein ferromagnetischer Zylinderstift (18) eingesetzt wird und daß der Rotor (13) mit eingesetzten Zylinderstiften (18) anschließend auf den geforderten Außendurchmesser (20) abgedreht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderstifte (18) in die Bohrungen (15 bis 17) eingepreßt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderstifte (18) in die Bohrungen (15 bis 17) eingeklebt werden.