DE3537209C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zur Bestimmung des magnetischen Flusses von Magneten mittels einer im Mag­ netfeld des Magneten rotierenden, von einem Elektromotor angetrie­ benen, elektrisch leitenden Scheibe.

Es ist bekannt, den magnetischen Fluß von Magneten mit Hilfe von Meßspulen oder Hall-Generatoren zu messen. Diese Meßmethoden erfassen im allgemeinen nur kleine Feldausschnitte, so daß Feldinhomogenitäten die Messung des gesamten Flusses eines Magneten sehr stark beeinflussen.

Darüber hinaus sind Meßsysteme bekannt, mit denen die Bremskraft eines Magneten an einer rotierenden leitfähigen Scheibe gemessen wird. Dazu wird das Drehmoment der Scheibe mit Hilfe von Rückstellfedern gemessen.

Solche Meßmethoden und Meßsysteme sind in der Zeitschrift "ATM J 66-10", März 1959, Seiten 55 und 56 in Verbindung mit "ATM J 66-08", Seite 240, rechte Spalte unter den Ziffern 2, 3 sowie 6 und 7 erwähnt. Diese Systeme sind mechanisch relativ empfindlich oder aufwendig oder arbeiten nicht verschleißfrei und erfordern eine relativ lange Meßzeit.

Meßgeräte der genannten Art werden z.B. bei der Prüfung von Bremsmagneten für Elektrizitätszähler benötigt. Dabei kommt es besonders darauf an, den gesamten magne­ tischen Fluß, der im Betrieb wirksam wird, zu erfassen. Ferner soll die Meßzeit kurz sein, da in der Serienprü­ fung eine hohe Anzahl von Magneten mit möglichst kurzen Taktzeiten durchgesetzt werden soll.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Meßgerät der eingangs genannten Art so auszuführen, daß mit einer einfachen Anordnung der Gesamtfluß des Magneten erfaßt wird und die Meßzeit kurz bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Elektromotor mit einem konstanten Strom betrieben ist und daß die Motordrehzahl, die sich bei innerhalb des Magnetfeldes rotierender Scheibe einstellt, als Maß für den magnetischen Fluß verwendet ist.

Dabei kann auf einfache Weise der Gesamtfluß des Magne­ ten erfaßt werden, indem nämlich die rotierende Scheibe in den Gesamtfluß gebracht wird. Die Anordnung ist so­ wohl in ihrem mechanischen Aufbau als auch bezüglich der Meßtechnik einfach und liefert kurze Meßzeiten.

Die Meßzeiten können weiter verkürzt werden, wenn bei Serienprüfung von Magneten während des Wechsels der Magnete der Motorstrom so eingestellt wird, daß die Motordrehzahl im Bereich der Drehzahlen liegt, die wäh­ rend der Messung erwartet werden.

Eine alternative Ausführungsform mit denselben Vorteilen besteht darin, daß der Elektromotor mit konstanter Dreh­ zahl betrieben wird und daß der vom Elektromotor aufge­ nommene Strom, der sich bei innerhalb des Magnetfeldes rotierender Scheibe einstellt, als Maß für den magneti­ schen Fluß verwendet wird.

Zweckmäßigerweise wird der Magnet auf einem Schiebeschlit­ ten mit präzisen Anschlägen exakt positioniert und auf dem Schiebeschlitten in den Bereich der rotierenden Scheibe geschoben. Damit ist die Position des Magneten genau festgelegt und somit die Messung exakt reproduzier­ bar.

Bei einem Meßgerät, bei dem während des Wechsels der Magnete die Motordrehzahl vorgegeben wird, wird die dazu erforderliche Einstellung des Motorstromes zweckmäßiger­ weise durch einen vom Schiebeschlitten betätigten End­ schalter ausgelöst.

Der Elektromotor ist vorzugsweise ein kollektorloser, elektronischer Gleichstrommotor. Da bei einem derartigen Motor die Kollektorreibung entfällt, wird die erziel­ bare Meßgenauigkeit wesentlich erhöht.

Die Scheibe ist vorzugsweise amagnetisch. Dadurch werden auf diese vom Magneten keine Kräfte in axialer Richtung ausgeübt. Solche Kräfte würden zu einer zusätzlichen Lagerbelastung, damit auch zu einer erhöhten Lagerrei­ bung und schließlich zu einem vergrößerten Meßfehler führen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Anordnung gemäß der Erfindung. Dabei ist ein Motor 3 vorgesehen, mit dessen Achse eine Scheibe 2 fest verbunden ist. Auf einem Schie­ beschlitten 5 ist ein Magnet 1, dessen Magnetfeld gemes­ sen werden soll, befestigt. Der Schiebeschlitten 5 ist kugelgelagert und weist eine präzise Auf­ nahmeeinrichtung für den Magneten 1 auf, um eine genaue Reproduktion der Position des Magneten 1 zu ermöglichen. In seiner Endposition betätigt der Schiebeschlitten 5 einen Endschalter 6. Für die Serienmessung können die Magnete 1 über einen Drehteller positioniert werden. Der Motor 3 ist als kollektorloser Elektronik­ motor ausgeführt. Er wird über eine Ansteuer- und Meß­ schaltung 4 gespeist.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird die Tatsache, ausgenutzt, daß ein durch den Magneten 1 erzeugtes Mag­ netfeld in der Scheibe 2 Wirbelströme verursacht, die zu einer auf die Scheibe 2 wirkenden Bremskraft führen. Die­ se Bremskraft ist dem die Scheibe 2 durchsetzenden magne­ tischen Fluß proportional. Zur Messung gibt es zwei Mög­ lichkeiten, die im Folgenden anhand des Diagramms nach Fig. 2 erläutert werden.

Bei einer ersten Möglichkeit wird der Motor 3 mit konstantem Strom gespeist. Dabei liefert er ein konstan­ tes Drehmoment. Die sich dabei einstellende Drehzahl hängt von der auf die Scheibe 2 wirkenden Bremskraft ab. Der Zusammenhang zwischen der reziproken Drehzahl n ^-1 und der normierten Bremskraft B ist in Fig. 2 darge­ stellt. Mit steigender Bremskraft wird die Drehzahl n bei konstantem Drehmoment kleiner. Dabei besteht ein linearer Zusammenhang zwischen der reziproken Drehzahl n ^-1 und der Bremskraft B. Die Drehzahl n ist also ein Maß für das Bremsmoment des Magneten. Sie kann ohne großen Aufwand und exakt mit Hilfe eines Impulszählers in der Ansteuerschaltung 4 ermittelt werden. Als Sensor für die Drehzahl kann beispielsweise eine Wicklung des Motors 3 dienen.

Der Spannungsabfall an der Kupferwicklung ist bei kon­ stantem Strom ohne Einfluß auf das Meßergebnis. Ledig­ lich die Reibung im Motor 2 mindert die Meßgenauigkeit. Da bei Kollektormotoren die Kollektorreibung den größ­ ten Anteil der Gesamtreibung darstellt, wird zweckmäßi­ gerweise ein kollektorloser Elektronikmotor verwendet. Die Scheibe 2 wird ohne zusätzliche Lager direkt auf der Motorachse befestigt.

Wenn man den Magneten 1 aus dem Bereich der Scheibe 2 entfernt, steigt die Drehzahl des Motors bis zu einem Wert, der lediglich durch die Lagerreibung gegeben ist, falls die Ansteuer- und Meßschaltung 4 nicht eine Be­ grenzung aufweist. Dies wäre insbesondere für die Seri­ enprüfung von Magneten störend, da es jeweils relativ lange dauern würde, bis sich nach Einbringung eines neuen Magneten 1 wieder eine stabile Drehzahl ein­ stellt. Um diese Zeit deutlich zu verkürzen, kann bei entferntem Magneten 1 der Motor 3 auf eine Drehzahl geregelt werden, die etwa der während der Prüfung zu erwartenden Drehzahl entspricht. Dieser Übergang von Konstantstrombetrieb auf einen Betrieb mit konstanter Drehzahl kann beispielsweise dadurch ausgelöst werden, daß der Schiebeschlitten 5 seine mit dem Endschalter 6 erfaßte Arbeitsposition verläßt. Beim Meßvorgang wird damit die Drehzahländerung wesentlich kleiner, so daß sich schneller wieder eine stabile Drehzahl einstellt und die Meßzeit deutlich verkürzt wird.

Eine weitere Möglichkeit zur Erfassung des magnetischen Flusses besteht darin, den Motor 3 mit konstanter Dreh­ zahl zu betreiben. Wie das Diagramm nach Fig. 2 zeigt, ist bei konstanter Drehzahl der Strom I der Bremskraft B proportional, wobei ein linearer Zusammenhang besteht. In einer alternativen Ausführungsform kann daher die Stromaufnahme bei konstanter Drehzahl als Maß für die Magnetisierung verwendet werden.

Beide Ausführungsformen haben den Vorteil gemeinsam, daß das gesamte Magnetfeld des Magneten 1 erfaßt wird. Mit Elektronikmotoren sind hohe Genauigkeiten erziel­ bar. Die Anordnung ist mit geringem Aufwand und nahezu verschleißfrei aufzubauen. Auch der Wechsel der zu prüfenden Magnete ist auf einfache Weise möglich.

Claims (7)

1. Meßgerät zur Bestimmung des magnetischen Flusses von Magneten (1) mittels einer im Magnetfeld des Magneten rotierenden, von einem Elektromotor (3) angetriebenen, elektrisch leitenden Scheibe (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (3) mit einem konstanten Strom be­ trieben ist und daß die Motordrehzahl, die sich bei innerhalb des Magnetfeldes rotierender Scheibe (2) ein­ stellt, als Maß für den magnetischen Fluß verwendet ist.

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Serienprüfung von Magneten (1) während des Wech­ sels der Magnete (1) der Motorstrom so eingestellt ist, daß die Motordrehzahl im Bereich der Drehzahlen liegt, die während der Messung erwartet werden.

3. Meßgerät zur Bestimmung des magnetischen Flusses von Magneten (1) mittels einer im Magnetfeld des Magneten rotieren­ den, von einem Elektromotor (3) angetriebenen, elek­ trisch leitenden Scheibe (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (3) mit konstanter Drehzahl be­ trieben ist und daß der vom Elektromotor (3) aufge­ nommene Strom, der sich bei innerhalb des Magnetfeldes rotierenden Scheibe (2) einstellt, als Maß für den magnetischen Fluß verwendet ist.

4. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (1) auf einem Schiebeschlitten (5) mit präzisen Anschlägen positioniert ist und auf dem Schiebeschlitten (5) in den Bereich der rotierenden Scheibe schiebbar ist.

5. Meßgerät nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Motorstroms während des Wech­ sels der Magnete (1) durch einen vom Schiebeschlitten betätigten Endschalter (6) ausgelöst ist.

6. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (3) ein kollektorloser Gleich­ strommotor ist.

7. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (2) amagnetisch ist.