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Wiegand-Effekt-Vorrichtung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Wiegand-Effckt-Vorrichtung.
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Ein sogenannter Wiegand-Draht, der als ein Draht aus einem magnetischen
Material mit besonderen Eigenschaften bekannt ist, wurde bisher durch Verarbeiten
eines dünnen ferromagnetischen Drahts in der Weise hergestellt, daß ein magnetisch
verhältnismäßig weicher Drahtkern rnit einer verhältnismäßig geringen magnetischen
Koerzitivkraft und eine verhältnismäßig harte Drahthülle mit einer verhältnismäßig
hohen magnetischen Kcerzitivkraft gebildet wurden. Durch den Wiegand-Effekt wird
in dem Wiegand-Draht in einem sich ändernden Magnetfeld eine impulsförmige Spannung
mit einem konstanten Spitzenwert und einer schmale Impulsöreite induziert, die keinen
Zusammenhang mit der Änderungsgeschwindigkeit des Magnetfelds hat. Der Wiegand-Draht
ist daher zweckdienlich als Magnetfühler anwendbar.
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Idit einem herkömmlichen Wiegand-Draht ist jedoch aufgrund eines durch
ein äußeres Magnetfeld hervorgerufenen starken Entmagnetisier.ungsfelds nur ein
ziemlich starkes Magnetfeld erfaßbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wiegand-Effekt-Vorrichtung
zu schaffen, bei der der Wiegand-Effekt in einem schwachen Magnetfeld hervorgerufen
wird, so daß ein schwaches Magnetfeld erfaßbar ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein bandförmiges
amorphes magnetisches Material verwunden wird und in dem verwundenen Zustand festgelegt
wird. Es wurde festgestellt, daß in dem verwundenen amorphen magnetischen Material
der Wiegand-Effekt herbeigeführt wird und darüberhinaus das Material auf ein schwaches
Magnetfeld anspricht.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
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Fig. la ist eine perspektivische Ansicht der Wiegand-Effekt-Vorrichtung
gernäß einem ersten Ausführungsbeispiel und zeigt einen Halbfertigzustand.
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Fig. lb ist eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel und zeigt einen Zustand, bei dem eine Hülle 2 mit einer
vorbestimmten Anzahl von Drehungen verwunden ist.
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Fig. 2a und 3 sind jeweils perspektivische Ansichten der Vorrichtung
gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.
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Fig. 2b ist eine vergrößerte perspektivische Teilansicht der Vorrichtung
gemäß dem in Fig. 2a dargestellten Ausführungsbeispiel.
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Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, in der magnetische Feldstärken
gegen die Anzahl von Verwindungs-Drehungen bei Ausführungsbeispielen der Vorrichtung
aufgetragen sind.
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Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, in der magnetische Feldstärken
gegen Umgebungstemperaturen bei Ausführungsbeispielen der Vorrichtung aufgetragen
sind.
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Die Fig. la zeigt ein Ausführungsbeispiel der Wiegand-Effekt-Vorrichtung
in einem Halbfertigzustand Ein Fühlerteil 1 aus einem amorphen magnetischen Material,
das aus Fe79Cr2B17Si2 in Atemgewichts-% zusammengesetzt ist, ist ungefähr 1,0 cm
breit, 40 um dick und 10 cm lang. Eine Hülle 2 aus thermoplastischem Material dient
als Halterungsvorrichtung. In der Hülle 2 ist ein Schlitz 2a ausgebildet, in den
das Fühlerteil 1 eingesetzt ist. Da die Hülle 2 durch Erwärmung weich wird, kann
beim Erwärmen durch Ausüben von Kräften an den beiden Enden der Hülle in einander
entgegengesetzten Richtungen (A und B gemäß Fig. la) das Fühlerteil 1 aus dem amorphen
magnetischer Material leicht verwunden bzw. verdrillt werden. ilach dem Verwinden
um eine vorbestimmte Anzahl von Drehungen wird die Hülle 2 durch Abkühlung erhärtet,
so daß das Fühlerteil 1 aus dem amorphen magnetischen Material in dem verwundenen
Zustand festgelegt ist, wie es in der Fig. lb gezeigt ist.
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Die Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß
einem zweiten Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Gehäuse
3 hohl ausgebildet.
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Das Gehäuse 3 besteht aus einem Zylinder 3a und einem Schraubbolzen
3b, der in ein (nicht gezeigtes) Innengewinde eingeschraubt ist, das an einem Endbereich
des Zylinders 3a ausgebildet ist. Die beiden Enden des in das Gehäuse 3 eingeführten
bandförmigen Fühlerteils 1 aus dem amorphen magnetischen Material werden jeweils
an dem Schraubbolzen 3b und dem entgegengesetzten Endbereich des Zylinders 3a befestigt.
Auf diese Weise wird durch das Drehen des Schraubbolzens 3b das Fühlerteil 1 aus
dem amorphen magnetischen Material um Drehungen in einer vorbestimmten Anzahl verwunden
und in dem verwundenen Zustand festgelegt. Das Gehäuse 3 besteht natürlich aus einem
riichtniagnetischen Material mit hohem elektrischen spezifischen Widerstand bzw.
Isoliereigenschaften.
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Die vorstehend beschriebenen Befestigungen werden beispielsweise gemäß
Fig. 2b folgendermaßen bewerkstelligt: In dem Schraubbolzen 3b wird ein Schlitz
11 gebildet, der nach dem Einsetzen des einen Endes des Fühlerteils 1 aus dem amorphen
magnetischen Material verstemmt wird. Das Fühlerteil 1 wird zusammen mit dem Schraubbolzen
3b in den Zylinder 3a eingesetzt. Das andere Ende des Fühlerteils 1 wird an einen
Stift 12 angeschweißt oder angelötet, der an dem Endbereich des Zylinders 3a angebracht
ist.
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Die Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung.
Die Vorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist mit einer Kappe 3c anstelle
des Schraubbolzens 3b des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 versehen. Nach dem Verdrehen
des Gehäuses 3 in der Weise, daß das Fühlerteil 1 aus dem amorphen magnetischen
Material um eine vorbestimmte Anzahl von Drehungen verwunden wird, wird die Kappe
3c beispielsweise mit Klebstoff an dem Zylinder 3a befestigt, so daß das Fühlerteil
1 in dem verwundenen Zustand festgelegt ist.
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Bei einem (nicht gezeigten) weiteren Ausführungsbeispiel der Vorrichtung
wird das Fühlerteil 1 aus dem amorphen magnetischen Material in dem um eine vcrbestimmte
Anzahl von Drehungen verwundenen Zustand mit einem Mittel wie Harz oder Klebstoff
mittels eines Spritzgußgeräts eingegossen.
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Gemäß Meßergebnissen haben die vorstehend beschriebenen Wiegand-Effekt-Vorrichtungen
die folgenden Eigenschaften: Die Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, in der
die Ergebnisse von Messungen der erfaßbaren Magnetfeldstärke H in Oe (=79,6 A/m)
gegen die Anzahl N der Verwindungs-Drehungen des Fühlerteils 1 aus dem amorphen
magnetischen Material aufgetragen sind. Aus der Fig. 4 ist ersichtlich, daß die
kleinste erfaßbare Magnetfeldstärke H im Vergleich zu der kleinsten, bei dem herkörnmlichen
Wiegand-Draht erfaßbaren Magnetfeldstärke in der Größenordnung von 3,0 Oe (=238e,7
A/m) sehr gering ist. Bei den Messungen der in Fig. 4 dargestellten Eigenschaften
wurde als amorphes magnetisches Material eine Legierung von Fe81Bl7Si2 in Atomgewicht-%
verwendet.
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Die Fig 5 ist eine graphische Darstellung, in der die Ergebnisse von
Messungen der kleinsten erfaßbaren Magnet-* feldstärke H in Oe in Bezug auf die
Umgebungstemperatur T in cc gezeigt sind, wobei als amorphes magnetlschcs Material
die Legierungen Fe81Bl7Si2, Fe79Cr2B175i2 bzw.
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Fe78Cr3B17Si2 (in Atomgewicht-°,Ó) verwendet wurden. Die Werte wurden
jeweils 10 Minuten nach der Änderung der Umgebungstemperatur gemessen, wobei das
amorphe magnetische Material je 10 cm Länge 10 mal verwunden war. Aus der Fig.
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5 ist ersichtlich, daß bei dem amorphem magnetischem Material in der
Form der Legierung Fe79Cr2B17Si2 (für X=2) der Pegel der erfaßbaren Magnetfeldstärke
H über einen weiten Temperaturbereich gleichmäßig ist.
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Ferner wurde als Ergebnis von Messungen festgestellt, daß die Wiegand-Effekt-Vorrichtung
ein hohes Erfassungsvermögen insofern hat als die Ausgangsspannung eines mit der
Vorrichtung versehenen Magnetfühlers beim Anlegen eines Magnetfelds in der Stärke
von ungefähr 1,2 Oe, das mit einer Frequenz im Bereich von 0,01 Hz bis 6 kFIz schwingt,
eine Impulsbreite von 20 bis 50 Xus hat.
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Gemäß der BeschreibLng wird somit eine äußerst leistungsfähige Wiegand-Effekt-Vorrichtung
dadurch geschaffen, daß amorphes magnetisches Material verwunden wird, so daß der
Wiegand-Effekt herbeigeführt wird. Da ferner das amorphe magnetische Material eingesetzt
wird, ist die Wiegand-Effekt-Vorrichtung ohne besondere Verarbeitung leicht her
-stellbar.
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Es wird eine Wiegand-Effekt-Vorrichtung angegeben, bei der ein Fühlerteil
ius einem amorphen magnetischen Material durch Verwender in einen Zustand versetzt
wird, bei dem der Wiegand-Effekt auftritt, und das Teil in dem verwundenen Zustand
festgelegt wird.