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Drehgeschwindigkeitssignalgeber
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Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Generator bzw. Signalgeber,
der zur Steuerung der Drehgeschwindigkeit eines sich drehenden Teils bzw. eines
Drehkörpers mittels einer Rückkopplungsschaltung ein die Drehgeschwindigkeit des
Drehkörpers wie z.B. der Welle eines elektrischen Motors anzeigendes Ausgangssignal
erzeugt. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Drehgeschwindigkeitssignalgeber
mit einer Mehrzahl von Generator- bzw. Geberspulen.
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Es sind verschiedenartige Geber bzw. Drehgeschwindigkeitsdetektoren
oder -meßfühler bekannt. So wird z.B. bei elektrischen Motoren zum Antreiben der
Tonwelle eines Bandaufzeichnungsgeräts ein Drehgeschwindigkeitssignalgeber verwendet,
der ein Ausgangssignal über elektromagnetische Induktion erzeugt. Ein derartiger
herkömmlicher Generator bzw. Signalgeber weist einen Rotor bzw. Läufer und einen
Stator bzw. Ständer, die einen einen Permanentmagneten enthaltenden magnetischen
Kreis bilden, und eine Spule auf,
die bei Drciun des Läufers ein
Ausgangssignal aufgrund der Ermittlung der Veränderung des hindurchtretenden magnetischen
Flußes erzeugt. Allerdings ist der bekannte Signalgeber durch externe Leck- bzw.
Streuflüsse beeinflußbar, die vom Motor, in den der Signalgeber eingebaut ist, oder
aber einem Leistungstransformator r einem elektromagnetischen Tauchkolben oder dergleichen,
die in der Nähe des Motors angeordnet sind, herrühren. Die Generator-bzw. Geberspule
des Signalgebers kann somit Störfelder aufnehmen bzw. ermitteln, die von zumindest
einem anderen magnetischen Kreis als dem des Signalgebers herrühren, wobei unerwünschte
Ausgangssignale erzeugt werden.
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Daher ist der-bekannte Drehgeschwindigkeitssignalgeber nicht für
einen Motor geeignet, dessen Drehgeschwindigkeit relativ gering ist, da die bei
geringer Drehgeschwindigkeit induzierte Signalspannung relativ gering ist, womit
sich ein schlechtes S/N-Verhältnis bzw. ein geringer Störabstand des Ausgangssignals
ergibt.
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Herkömmlicherweise ist daher eine weitere Spule vorgesehen, um die
durch äußere Störfelder verursachten unerwünschten elektrischen Ausgangssignale
zu entfernen bzw. zu beseitigen. Die weitere Spule ist dabei axial von der Geber
spule des Signalgebers beabstandet angeordnet, so daß die weitere Spule nicht in
Wechselwirkung mit dem durch den magnetischen Kreis des Signalgebers fließenden
Fluß bzw. Magnetfluß tritt, wobei die weitere Spule mit der Geberspule elektrisch
verbunden ist, so daß in der Geber spule induzierte unerwünschte elektrische Signale
gelöscht oder potentialmäßig verschoben bzw.
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kompensiert werden. Dieser in der Praxis verwendete Signalgeber mit
Kompensationsspule weist allerdings komplexen Aufbau auf und ist in seinen Herstellungskosten
hoch.
Weiterhin können die durch Störfelder hervorgerufenen unerwünschten Einflüsse nicht
vollständig mit einer derartigen Kompensationsspule beseitigt werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung
der dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile einen neuen und nützlichen bzw.
gut einsetzbaren Drehgeschwindigkeitssignalgeber zu schaffen, der auch dann kein
unverwünschtes Ausgangssignal erzeugt, wenn die Geberspulen äußeren Leck- bzw. Störfeldern
ausgesetzt sind.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Mehrzahl von Geberspulen vorgesehen,
die elektrisch miteinander in Reihe geschaltet und bezüglich einer Drehwelle radial
angeordnet sind, wobei jede Geberspule um eine Achse gewickelt ist, die radial zur
Drehwelle verläuft. Die Geberspulen sind elektrisch derart verbunden, daß die Verbindung
bezüglich der Drehwelle im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn gebildet ist.
Damit ist eine in einer Spule in Abhängigkeit eines Flusses bzw. Magnetflusses,
dessen Richtung normal bzw. senkrecht zur Drehwelle steht, erzeugte Spannung entgegengesetzt
zu derjenigen Spannung, die in Abhängigkeit von demselben Magnetfluß in einer weiteren
Spule erzeugt wird, die bezüglich der Drehwelle gegenüberliegend angeordnet ist.
Damit ist die resultierende Spannung im wesentlichen gleich null. Ein zwischen einen
Anschluß und ein Ende bzw. einen Anschluß der letzten Geberspule der Reihenschaltung
geschalteter Leitungsdraht ist dabei derart angeordnet, daß der Leitungsdraht eine
einzige Windung einer Wicklung dargestellt, deren Richtungssinn entgegengesetzt
zur Richtung bzw. zum Richtungssinn der kreisförmigen Reihenschaltung bzw. -verbindung
der Geberspulen ist.
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Erfindungsgemäß wird somit ein Drehgeschwindigkeits-
signalgeber
geschaffen, der einen Läufer mit einer Drehwelle und einer aus magnetischem Material
bestehenden und bezüglich der Drehwelle koaxial angeordneten, ringförmigen Drehscheibe,
die an ihrem inneren Umfang Zähne besitzt, einen Stator bzw. Ständer mit einer aus
magnetischen Material bestehenden feststehenden Scheibe, die an ihrem äußeren Umfang
Zähne aufweist, wobei die Zähne der Drehscheibe die Zähne der feststehenden Scheibe-umgeben
und diesen zugewandt sind und ein ringförmiger Luftspalt zwischen der Drehscheibe
und der feststehenden Scheibe -gebildet ist und wobei die feststehende Scheibe zur
Bestimmung bzw. Ausbildung einer Mehrzahl radialer Vorsprünge eine Mehrzahl von
radial verlaufenden Schlitzen aufweist, einen an dem Läufer oder dem Ständer angebrachten
Permanentmagneten zur Ausbildung eines Magnetkreises zusammen mit der Drehscheibe
des Läufers und der feststehenden Scheibe des Ständers und eine Mehrzahl von Generator-bzw.
Geberspulen aufweist, die jeweils um jeweils einen der radialen Vorsprünge derart
gewickelt sind, daß alle Achsen bzw. Mittellinien der Geberspulen normal bzw.
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senkrecht zur Drehwelle verlaufen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
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Es - zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch einen herkömmlichen Drehgeschwindigkeitssignalgeber
mit einer koaxial zur Mittellinie des Läufers angeordneten einzigen Geberspule,
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Dreh-
geschwindigkeitssignalgebers, Fig. 3 eine
Draufsicht auf den Magnetkreis des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels,
Fig. 4 eine Draufsicht auf den in Fig. 2 dargestellten Läufer, in der die Art und
Weise der elektrischen Verbindung zwischen den Geberspulen dargestellt ist, Fig.
5 ein äquivalentes Schaltbild der Spulenanordnung gemäß den Fig. 2 bis 4 und Fig.
6 schematisch einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel des Drehgeschwindigkeitssignalgebers.
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In den Fig. sind gleiche oder einander entsprechende Teile durchgehend
mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Zum besseren Verständnis des erfindungsgemäßen Drehgeschwindigkeitssignalgebers
soll vorab nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 der vorstehend bereits erwähnte
herkömmliche Drehgeschwindigkeitssignalgeber besclurieben werden.
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In Fig. 1 ist eine Schnittansicht des herkömmlichen Drehgeschwindigkeitssignalgebers
gezeigt, der in einen nicht dargestellten elektrischen Motor zum Antreiben einer
Bandantriebswelle eines Bandaufzeichnungsgeräts, eines Videobandaufzeichnungsgeräts
oder dergleichen eingefügt ist. Der Bereich des elektrischen Motors ist hierbei
nicht beschrieben, da die Erfindung auf den Signalerzeugungsabschnitt zur Erzeugung
des die Drehgeschwindigkeit an-
zeigenden Signals gerichtet ist.
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Mit dem Bezugszeichen 1 ist eine Basisplatte bezeichnet, während
2 eine an der Basisplatte 1 befestigte Lagerhalterung, 3 ein von der Lagerhalterung
2 getragenes bzw. gehaltertes Lager und 4 eine vom Lager 3 drehbar aufgenommene
Drehwelle bezeichnen. Die Drehwelle 4 stellt die Welle eines nicht dargestellten
elektrischen Motors dar, wobei der obere Bereich der Drehwelle 4 als Bandantriebswelle
dient, die ein nicht dargestelltes Magnetaufzeichnungsband antreibt.5 bezeichnet
ein am unteren Bereich der Drehwelle 4 befestigtes Schwungrad und 6 ein ein Drucklager
tzw. Axiallager 7 halterndes Drucklager-Tragteil, das an seinem Umfang einen Flanschbereich
6f aufweist, über den es an der Unterseite der Basisplatte 1 angebracht ist.-8 bezeichnet
eine ringförmige magnetische Scheibe, die an ihrem Umfang 8a eine Mehrzahl von zahnförmigen
konkav-konvexen Bereichen bzw. Vorsprüngen und Einbuchtungen 8a' aufweist, wobei
die Zähne mit gleichem Abstand oder gleichem Winkel voneinander beabstandet sind.
Die ringförmige magnetische Scheibe 8 ist an ihrem inneren Umfangsbereich 8b an
dem äußeren Umfang der Lagerhalterung 2 befestigt. Der innere Umfang 8b der ringförmigen
magnetischen Scheibe 8 bildet einen sich axial erstreckenden zylindrischen Bereich
aus, um den eine ringförmige Generator- bzw. Geberspule 9 gewickelt ist. 10 bezeichnet
eine ringförmige magnetische Scheibe, die an dem Schwungrad 5 derart befestigt ist,
daß die ringförmige magnetische Scheibe 10 die ringförmige magnetische Scheibe 8
umgibt.
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Die ringförmige magnetische Scheibe 10 weist dabei an ihrem inneren
Umfang zahnförmige konkav-konvexe Bereiche bzw.
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Vorsprünge und Einbuchtungen 1Oa' auf, deren Form ähnlich bzw. gleich
derjenigen der zahnförmigen Vorsprünge und Einbuchtungen 8a' ist, wobei die zahnförmigen
Vorsprünge
und Einbuchtungen 10a' unter Bildung eines vorgegebenen,
zwischenliegenden Luftspalts G1 den zahnförmigen Vorsprüngen und Einbuchtungen 8a'
gegenüberstehen. 11 bezeichnet einen Permanentmagneten, der am Schwungrad 5 derart
befestigt ist, daß er zwischen einer magnetischen Platte 12, die an einem radial
verlaufenden horizontalen flachen Bereich 5a des Schwungrads 5 angeordnet ist, und
der ringförmigen magnetischen Scheibe zwischengelagert bzw. angeordnet ist. Der
Nord- und der Südpol des Permanentmagfleten 11 sind in einer parallel zur Achse
der Drehwelle 4 verlaufenden Richtung anseordnet.Die magnetische Platte 12 weist
einen inneren Umfang 12a auf, die dem inneren Umfang 8b der feststehenden magnetischen
Scheibe 8 unter Bildung eines vorgegebenen zwischenliegenden Luftspalts G2 gegenüberliegt.
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Der Drehgeschwindigkeitssignalgeber weist damit einen magnetischen
Kreis auf, dessen Pfad vom Nordpol des Permanentmagneten 11 über die ringförmige
magnetische Scheibe 10, den Luftspalt G1, die magnetische Scheibe 8, den Luftspalt
G2 und die magnetische Platte 12 zum Südpol S des Permanentmagneten 11 verläuft.
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Nachstehend wird die Funktionsweise des in Fig. 1 dargestellten Drehgeschwindigkeitssignalgebers
beschrieben. Ist die am Läufer bzw. Rotor befestigte ringförmige magnetische Scheibe
10 stationär bzw. feststehend, so ist der durch die Geber spule 9 hindurchtretende
magnetische Fluß gleichspannungsähnlich bzw. gleichbleibend, d.h.
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der Fluß verändert sich nicht, so daß kein elektrisches Signal entlang
bzw. in der Geberspule 9 induziert wird.
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Dreht sich die Drehwelle 4 jedoch zusammen mit dem Schwungrad 5, so
bewegen sich die Vorsprünge und Einbuchtungen 8a' der magnetischen Scheibe 8, die
den Vorsprüngen und Einbuchtungen 1Oa' über den Luftspalt G1
gegenüberliegt,
relativ zu diesen. Liegen sich die konvexen Bereiche bzw. Vorsprünge der konkav-konvexen
Bereiche bzw. Vorsprünge und Erhebungen 8a' und 10a' einander gegenüber, so ist
die Reluktanz des Luftspalts G1 gering, während die Reluktanz im Luftspalt G1 groß
wird, wenn die konkaven Bereiche bzw. Einbuchtungen den konvexen Bereichen bzw.
Vorsprüngen gegenüberliegen. Damit verändert sich der im Magnetkreis herrschende,
d.h.
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durch die Geberspule 9 hindurchtretende Magnetfluß, so daß ein elektrisches
Wechselstromsignal in -der Geberspule 9 induziert wird, wobei sich das elektrische
Wechselfeldsignal in Abhängigkeit vom Schrittabstand der an den magnetischen Scheiben
8 und 10 ausgebildeten konkav-konvexen Bereiche bzw. Vorsprünge und Einbuchtungen
8a' bzw. 10a' verändert. Dieses elektrische Signal wird zur Steuerung der Drehgeschwindigkeit
der Drehwelle 4 verwendet.
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Das elektrische Wechselfeldsignal wird zu einem Impulszugsignal bzw.
einem Pulssignal weiterverarbeitet, wobei bei der bekannten Ausführungsform die
Anzahl der Impulse je Umdrehung der Drehwelle 4 bis zur verarbeitungstechnischen
Grenze bei der Ausbildung der zahnähnlichen konkav-konvexen Bereiche bzw. Vor sprünge
und Einbuchtungen 8a' und 10'a der magnetischen Scheiben 8 und 10 erhöht werden
kannDa die Relativbewegung der Vorsprünge und Einbuchtungen 8a' und 10a' entlang
des gesamten Kreises des Luftspalts bzw. entlang des gesamten Luftspalts G1 auftritt,
kann das erzeugte elektrische Signal unabhängig von Vibrationen bzw. Erschütterungen
des inneren Umfangs 10a der am Läufer angebrachten magnetischen Scheibe 10 nur schwer
verändert werden, wobei der bekannte Signalgeber den Vorteil aufweist, daß die hierfür
benötigte Größe bzw. der hierfür erforderliche Raum-
bedarf relativ
gering ist. Soll jedoch die Anzahl der Impulse pro Umdrehung der Drehwelle 4 erhöht
werden, ist es erforderlich, den Durchmesser der magnetischen Scheiben 8 und 10
groß auszuführen. Aufgrund der Erhöhung des Durchmessers der magnetischen Scheibe
8 ist auch eine Vergrößerung des Durchmessers der Geberspule 9 notwendig. Wie bereits
eingangs erwähnt, kann eine Geberspule mit größerem Durchmesser jedoch Störungen
aufnehmen, die von äußeren bzw.
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externen Magnetflüssen der Magnetkreise des Motors, in den der Drehgeschwindigkeitssignalgeber
eingebaut ist, oder aber anderer Magnetkreise wie z.B. eines Leistungstransformators,
elektromagnetischer Plunger bzw. Kolben oder dergleichen, die nahe am Drehgeschwindigkeitssignalgeber
angeordnet sind, herrühren.
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Nachstehend wird ein in Fig. 2 in Schnittansicht dargestelltes erstes
erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel des Drehgeschwindigkeitssignalgebers beschrieben.
Mit dem Bezugszeichen 13 ist eine Basisplatte bezeichnet, während 14 eine an der
Basispiatte 13 befestigte Lagerhalterung, die ein Lager 15 trägt bzw. haltert, und
16 eine drehbar vom Lager 15 aufgenommene Drehwelle bezeichnen. Die Drehwelle 16
bildet die Welle eines nicht dargestellten elektrischen Motors und fungiert mit
ihrem oberen Bereich als eine ein nicht dargestelltes Magnetaufzeichnungsband antreibende
Bandantriebswelle. 17 bezeichnet ein am unteren Bereich der Drehwelle 16 befestigtes
Schwungrad, während 18 ein ein Druck- bzw. Axiallager 19 halterndes Drucklager-Tragteil
bezeichnet. Das Drucklager-Tragteil 18 weist an seinem Umfang einen Flanschbereich
18f auf, über den es an der Unterseite der Basisplatte 13 angebracht ist. 20 stellt
eine ringförmige magnetische Scheibe dar, die an dem Schwungrad 17 derart befestigt
ist, daß ein Permanentmagnet 22 zwischen der ringförmigen magnetischen Scheibe 20
und einer magnetischen Platte 21 angeordnet bzw. einge-
fügt ist.
Die Nord- und Südpole N bzw. S des Permanentmagneten 22 sind in einer parallel zur
Achse der Drehwelle 16 orientierten Richtung angeordnet. Die nachfolgend als drehbare
magnetische Scheibe bzw. magnetische Drehscheibe bezeichnete ringförmige magnetische
Scheibe 20 weist an ihrem inneren Umfang 20a zahnförmige konkav-konvexe Bereiche
bzw. Vorsprünge und Einbuchtungen 20a' auf.
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Das vorstehend anhand von Fig. 2 beschriebene Ausführungsbeispiel
entspricht in seinem Aufbau im wesentlichen demjenigen des in Fig. 1 dargestellten
herkömmlichen Signalgebers, unterscheidet sich von diesem jedoch in den folgenden
Punkten. Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel weist eine aus magnetischem
Materialbestehende ringförmige oder kreisförmige Scheibe 23 auf, die am unteren
Bereich der Lagerhalterung 14 derart befestigt ist, daß sie koaxial zur Drehwelle
16 aúsgerichtet ist. Die im folgenden als stationäre bzw. feststehende Scheibe bezeichnete
ringförmige Scheibe 23 weist an ihrem äußeren Umfang 23a zahnförmige konkav-konvexe
Bereiche bzw. Vorsprünge und Einbuchtungen 23a' auf. Wie in der in Fig. 3 dargestellten
teilweisen Draufsicht gezeigt, ist an der feststehenden Scheibe 23 eine Mehrzahl
radialer Schlitze 23ast' ausgebildet, die eine Mehrzahl radialer Vorsprünge 50-1
bis 50-6 definieren. Die zahnförmigen konkav-konvexen Bereiche bzw. Vorsprünge und
Einbuchtungen 23a' sind am Spitzenbereich bzw. vorderen Bereich jedes radialen Vorsprungs
50-1 bis 50-6 ausgebildet. Eine Mehrzahl von Geberspulen 24 (24-1 bis 24-6) sind
um die radialen Vorsprünge 50-1 bis 50-6 entsprechend gewickelt, wobei jeder der
Vorsprünge 50-1 bis 50-6 jeweils als Kern für die jeweils zugeordnete Spule wirkt.
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Somit sind die Geberspulen 24-1 bis 24-6 radial bezüglich des Mittelpunkts
der feststehenden Scheibe 23, d.h. bezüglich der Drehwelle 16 derart angeordnet,
daß alle Achsen
der Geberspulen 24 senkrecht zur Drehwelle 16 ausgerichtet
sind, wie in Fig. 2 gezeigt.
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Die feststehende Scheibe 23 ist derart angeordnet,daß ihre zahnförmigen
Vorsprünge und Einbuchtungen 23a' den zahnförmigen Vorsprüngen und Einbuchtungen
20a' der am Schwungrad 17 angebrachten Drehscheibe 20 gegenüberliegen.
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Hierzu ist die feststehende Scheibe 23 von der ringförmigen Drehscheibe
20 derart umgeben, daß die Zähne der feststehenden Scheibe 23 und- die Zähne der
Drehscheibe 20 unter Ausbildung eines dazwischenliegenden ringförmigen Luftspalts
G1 voneinander beabstandet sind. Die feststehende Scheibe 23 liegt mit ihrem Inneren
bzw. radial innenliegenden Bereich 23b dem inneren Bereich 21b der magnetischen
Platte 21 unter Ausbildung eines Luftspalts G2 gegenüber, wobei die magnetische
Platte 21 auf einem horizontal verlaufenden flachen Bereich 17a des Schwungrads
17 angeordnet ist. Damit bilden die feststehende Scheibe 20, die Drehscheibe 23,
der Permanentmagnet 22 und die magnetische Platte 23 einen magnetischen Kreis mit
Luftspalten G1 und G2 aus. Der Pfad des magnetischen Kreises bei dem beschriebenen
ersten Ausführungsbeispiels des Drehgeschwindigkeitssignalgebers verläuft dabei
vom Nordpol N des Permanentmagneten 22 über die Drehscheibe 20, den Luftspalt G'1,
die feststehende Scheibe 23, den Luftspalt G2, und die magnetische Platte 21 zum
Südpol S des Permanentmagneten 22.
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In Fig. 4 ist der Aufbau der mit den Geberspulen 24-1 bis 24-6 versehenen
feststehenden Scheibe 23 detailliert dargestellt. Die feststehende Scheibe 23 ist
zwischen einem Paar isolierender Platten 25 (von denen in der Draufsicht gemäß Fig.
4 lediglich die obere dargestellt ist) gehalten bzw. zwischen diese in Sandwich-Bauweise
eingebracht. Die isolierenden Platte. n25 besitzen einen Durchmesser, der
geringfügig
kleiner als der der. feststehenden Scheibe 23 ist, und weisen U-förmige Schlitze
25a auf, die den Schlitzen 23a" der feststehenden Scheibe 23 entsprechen.
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Die Breite und Tiefe jedes Schlitzes 25a der isolierenden Platten
25 sind geringfügig kleiner als die der Schlitze 23a" der feststehenden Scheibe
23 r wobei die Schlitze 23a'' mit unterbrochenen Linien dargestellt sind.
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Wie in Fig. 2 gezeigt, sind an einer der isolierenden Platten 25
zwei Anschlüsse 26 und 26' angebracht, mit denen jeweils ein Zuleitungsdraht 27
bzw. 27' elektrisch und mechanisch verbunden sind. Die Geberspulen 24-1 bis 24-6
sind zur Ausbildung einer Spulenanordnung elektrisch miteinander in Reihe geschaltet,
wobei die beiden Enden der Reihenschaltung mit den Anschlüssen 26 bzw. 26' verbunden
sind. Hierbei ist der erste Anschluß 26 mit dem Wicklungsbeginn bzw. dem einen Wicklungsende
oder der zuleitung der ersten Spule 24-1 der Reihenschaltung verbunden, während
das Wicklungsende bzw. das andere Wicklungsende der ersten Spule 24-1 über einen
Verbindungsdraht 24b mit dem Wicklungsbeginn -bzw. einem Wicklungsende der der ersten
Spule 24-1 direkt benachbarten zweiten Spule 24-2 verbunden ist. Auf diese Weise
sind die Geberspulen 24-1 bis 24-6 in Kreisrichtung bzw. entlang eines Kreises nacheinander
mite-inander in Reihe geschaltet (gemäß Fig. 4 im Gegenuhrzeigersinn). Ein Wicklungsende
bzw. eine Leitung 24c der letzten Spule 24 6 der Reihenschaltung ist mit dem zweiten
Anschluß 26' derart verbunden, daß die Zuleitung 24c auf der isolierenden Platte
25 kreisförmig bezüglich der Drehwelle 16 angeordnet ist. Die kreisförmig angeordnete
Zuleitung bzw. der Zuleitungsdraht 24c bildet im wesentlichen eine Windung einer
Wicklung, deren Durchmesser im wesentlichen gleich demjenigen der Spulenanordnung
ist, wobei die Richtung des kreisförmig angeordneten Zuleitungsdrahts 24c von der
letzten Spule 24-6 zum zweiten Anschluß 26' im
Uhrzeigersinn verläuft.
Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß die Richtung zum zweiten Anschluß 26' entlang
eines Kreises entgegengesetzt zur Richtung der entlang eines Kreises geschalteten
Reihenschaltung ist.
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In Fig. 5 ist in einem schematischen Schaltbild die elektrische Verbindung
zwischen den Geberspulen 24-1 bis 24-6 dargestellt. Bei dem in-den Fig. 2 bis 5
gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die Anzahl der Geberspulen 24-1 bis 24-6 sechs,wobei
die Geber spulen in gleichem Abstand bzw. gleichem Winkel angeordnet sind. Wird
die Spulenanordnung einem mittels eines Pfeils F dargestellten Magentfluß in Richtung
der Achsen der ersten und vierten Spule 24-1 bzw. 24-4, die einander bezüglich der
Drehwelle 16 gegenüberliegen,.ausgesetzt, so wird die in der ersten Spule 24-1 induzierte
Spannung zu der in der vierten Spule 24-4 erzeugten Spannung hinzuaddiert, wobei
die Polaritäten dieser Spannungen jedoch einander entgegengesetzt sind. Dies bedeutet,
daß sich die in der ersten und vierten Spule 24-1 bis 24-4 erzeugten Spannungen
gegenseitig kompensieren. In gleicher Weise löschen sich die in der zweiten und
der fünften Spule 24-2 bzw. 24-5 induzierten Spannungen aus, ebenso wie die in der
dritten und der sechsten Spule 24-3 bzw. 24-6 induzierten Spannungen.
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Dementsprechend ist die resultierende Spannung, die bei einer Veränderung
der Dichte eines Magnetflusses, dessen Richtung' parallel zu der durch die Achsen
der Geber spulen 24-1 bis 24-6 gehenden Ebene ist, an den Anschlüssen 26 und 26'
auftritt, im wesentlichen gleich null.
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Wirkt andererseits ein Magnetfluß in Richtung der Drehwelle 16, d.h.
in einer Richtung senkrecht zur Ebene der Spulenachsen, auf die Spulenanordnung
ein, so wirkt, da die Spulenanordnung 6 entlang des Umfangs der feststehenden Scheibe
23 miteinander in Reihe geschaltete
Geberspulen 24-1 bis 24-6 aufweist,
diese Reihenschaltung der Spulen 24-1 bis 24-6 selbst als eine einzige auf einen
derartigen Magnetfluß ansprechende Wicklung, womit dementsprechend eine niedrige
Spannung induziert wird. Jedoch spricht auch der die letzte Spule 24-6 und den zweiten
Anschluß 26' verbindende, kreisförmig angeordnete Zuführungsdraht 24c auf diesen
Magnetfluß an, wobei eine Spannung erzeugt wird, deren Polarität entgegengesetzt
zu derjenigen der in der Reihenschaltung der Spulen 24-1 bis 24-6 induzierten Spannung
ist, da die Wicklungsrichtung bzw. der Wicklungssinn des Zuleitungsdrahts 24c entgegengesetzt
zu demjenigen der Reihenschaltung ist. Diese beiden Spannungen werden miteinander
addiert und löschen sich dabei aus. Als Ergebnis tritt an den Anschlüssen 26 und
26' bei einem in Richtung der Drehwelle 16 auf die Spulenanordnung einwirkenden
Magnetfluß eine Spannung von im wesentlichen null V auf.
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Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß bei Einwirken externer Magnetflüsse
keine Störspannungen an den Anschlüssen der Spulenanordnung erzeugt werden, da sich
die in den Geberspulen 24-1 bis 24-6 erzeugten Spannungen in vorstehend beschriebener
Weise kompensieren. Bei Drehung des Rotors bzw. Läufers des Signalgebers verändert
sich jedoch die Reluktanz zwischen den konka.v-konvexen Bereichen bzw. Zähnen 23a
der feststehenden Scheibe 23 und den konkav-konvexen Bereichen bzw. Zähnen 20a'
der Drehscheibe 20, wobei in jeder der Geberspulen 24-1 bis 24-6 eine konvexe Spannung
erzeugt wird,deren Frequenz proportional zur Drehgeschwindigkeit des Läufers ist.
Die entlang bzw. in den Spulen 24-1 bis 24-6 induzierten Spannungen werden seriell
bzw. in Reihe aufaddiert, so daß an den Anschlüssen 26 und .26' eine resultierende
höhere Spannung auftritt. Diese an den Anschlüssen 26 und 26' auftretende Wechselspannung
wird in einer nicht dar-
gestellten Impulsformerschaltung zur Erzeugung
eines die Drehgeschwindigkeit anzeigenden Impulszugsignals bzw. Pulssignals weiter
verarbeitet.
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In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Drehgeschwindigkeitssignalgebers
dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiel dadurch, daß der Permanentmagnet 22 an der feststehenden Scheibe
23 derart befestigt ist, daß der Permanentmagnet 22 in Sandwich-Weise zwischen der
feststehenden Scheibe 23 und der ebenfalls feststehenden magnetischen Platte 21
gehalten bzw. angeordnet ist, und daß die feststehende Scheibe 23 laminierten bzw.
geschichteten Aufbau aufweist. Genauer gesagt, ist der Permanentmagnet 22 im Inneren
der Geberspulen 24-1 bis 24-6 bzw.
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radial weiter innen liegend als diese auf der feststehenden Scheibe
23 angeordnet, während sich die magnetische Platte 21 zur Ausbildung eines Luftspalts
G2 bezüglich der bzw. zwischen ihr und der Drehscheibe 20 radial erstreckt.
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Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß der Permanentmagnet 22 entweder
an der feststehenden Scheibe 23 oder aber an der Drehscheibe 20 befestigt sein kann.
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Sollen entlang des inneren oder äußeren Umfangs einer kreisförmigen
bzw. einer ringförmigen Scheibe eine Anzahl von Zähnen ausgebildet werden, so ist
es im allgemeinen einfacher, eine dünnere magnetische Platte bzw. Scheibe zu bearbeiten.
Sind jedoch sowohl die feststehende Scheibe 23 als auch die Drehscheibe 20 sehr
dünn, so ist es schwierig, die Ausrichtung bzw. Gegenüberlage im Luftspalt G1 aufrecht
zu erhalten. Wenn die Ebene der Drehscheibe 20 bzw. die Drehscheibe 20 selbst während
der Umdrehung wellig ist oder Schwingungserscheinungen zeigt, so können die Vorsprünge
und Einbuchtungen bzw. Zähne 20a' der Drehscheibe 20 aus der Ebene der feststehenden
Scheibe 23
geraten bzw. von dieser abweichen, wobei sich eine erhebliche
Veränderung in der gegenüberliegenden bzw. wirksamen Fläche der Zähne 20a' ergibt.
Diese Erscheinung führt zu einer Induktion einer unerwünschten Spannung, deren Frequenz
von der Periode der Schwingungen abhängt.
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Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die feststehende
Scheibe 23 deshalb eine Dicke auf, die größer ist als die der Drehscheibe 20, so
daß ein Abweichen der Zähne 20a' der Drehscheibe 20 aus der Ebene der feststehenden
Scheibe 23 nur schwierig bzw. kaum auftreten kann. Hierzu besteht die feststehende
Scheibe 2.3 aus einer Mehrzahl magnetischer Scheiben. Bei diesem Ausführungsbeispiel
werden zwei laminierte scheibenähnliche Platten verwendet, wobei die Anzahl der
laminierten Platten bei Bedarf jedoch erhöht werden kann. In Abweichung vom dargestellten
Ausführungsbeispiel, bei dem die feststehende Scheibe 23 geschichtet aufgebaut ist,
kann jedoch auch die Drehscheibe 20 geschichtet aufgebaut sein, während die feststehende
Scheibe 23 aus einer einzigen magnetischen Platte besteht. Anders ausgedrückt bedeutet
dies,daß entweder die Drehscheibe 20 oder die feststehende Scheibe 23 geschichtet
aufgebaut sein können, um eine wesentliche bzw. ausreichende sich gegenüberliegende
bzw. wirksame Fläche zwischen den Zähnen 20a' der Drehscheibe 20 und den Zähnen
23a' der feststehenden Scheibe 23 hergestellt ist.
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Der erfindungsgemäße Drehgeschwindigkeitssignalgeber besitzt zusätzlich
zu den vorstehend bereits erwähnten verschiedenen Vorteilen den weiteren Vorteil,
daß er relativ geringe Größe, verglichen mit der in Fig. 1 dargestellten herkömmlichen
Ausführungsform, aufweist. Da die Spulenanordnung bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen
eine Mehrzahl radial angeordneter Spulen aufweist,
besteht nämlich
keine Notwendigkeit, Raum für eine bezüglich der Drehwelle axial gewickelte sperrige
konzentrierte Spule gemäß Fig. 1 vorzusehen. Damit benötigt der erfindungsgemäße
Drehgeschwindigkeitssignalgeber in Axialrichtung der Drehwelle 16 geringeren Raumbedarf,
da die konzentrierte Spule 8 gemäß Fig. 1 bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen
in der in den Fig. 2 bis 6 gezeigten Weise in eine Mehrzahl von Spulen 24-1 bis
24-6 unterteilt ist. Eine derartige Größenverringerung führt weiterhin zu geringeren
Kosten für den Drehgeschwindigkeitssignalgeber, wobei sich darüberhinaus ein derartiger
kleiner Drehgeschwindigkeitssignalgeber in Anbetracht der Platzbeschränkung vorteilhaft
in einen Elektromotor einbauen läßt.
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Obwohl bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen des Drehgeschwindigkeitssignalgebers
die Zähne 20a' der Drehscheibe 20 derart angeordnet sind, daß sie die Zähne 23a'
der feststehenden Scheibe 23 umgeben, kann diese Anordnung auch umgekehrt sein,
d.h., daß die Scheibe 23 an der Drehwelle 16 angebracht ist, während die andere
Scheibe 20 stationär gehalten ist bzw. feststeht.
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Darüberhinaus kann der Signalgeber an jede Art von Drehteilen angepaßt
werden, auch wenn die Ausführungsbeispiele in Verbindung mit einem in einen Eldktromotor
einzubauenden oder einzufügenden Signalgeber beschrieben sind. Der Signalgeber kann
z.B. als Tachometer-Generator bzw. Tachogenerator dienen, der ein die Umdrehungsgeschwindigkeit
verschiedener Drehkörper anzeigendes Ausgangssignal erzeugt. Um die Umdrehungsgeschwindigkeit
eines externen Drehkörpers zu messen, kann der Spitzenbereich bzw. der vordere Bereich
der Drehwelle 16 des Signalgebers gegen das Ende einer Drehwelle des zu messenden
Drehkörpers gedrückt werden.
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Ferner können bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen im Rahmen
der Erfindung auch weitere Abänderungen und Modifikationen vorgenommen werden.
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Vorstehend ist somit ein Drehgeschwindigkeits-bzw. Drehzahlsignalgeber
beschrieben, der einen magnetischen Kreis und eine Mehrzahl von radial bezüglich
der Drehwelle eines Läufers bzw. Rotors angeordneten Geberspulen aufweist. Jede
Geberspule ist dabei um einen radialen Vorsprung einer aus magnetischem Material
bestehenden kreisförmigen Scheibe gewickelt, so daß die Achsen der Geberspulen normal
bzw. senkrecht zur Drehwelle ausgerichtet sind. Die Geberspulen sind weiterhin elektrisch
miteinander derart in Reihe geschaltet, daß eine in einer der Spulen aufgrund eines
externen Magnetflusses induzierte Störspannung eine entgegengesetzte Polarität zu
derjenigen der Störspannung aufweist, die in einer bezüglich der Drehwellle gegenüberliegend
angeordneten weiteren Spule induziert wird. Die elektrische Verbindung der Geberspulen
verläuft in einer vorgegebenen kreisförmigen Richtung, während ein mit der letzten
Spule der Reihenschaltung verbundener Zuleitungsdraht in einer kreisförmigen Richtung
geführt ist, die entgegengesetzt zur Richtung der Reihenschaltung ist.
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