DE3619500A1

DE3619500A1 - Electromagnetic sensor for detecting the number of revolutions, the rotational speed and physical variables, to be derived therefrom, of a shaft

Info

Publication number: DE3619500A1
Application number: DE19863619500
Authority: DE
Inventors: Gerd Rauscher; Christian Dr Radeloff
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1986-06-10
Filing date: 1986-06-10
Publication date: 1987-12-17

Abstract

An electromagnetic tachometer of particularly simple design consists of one or more permanent magnets mounted on the end of a rotating shaft, and of a core which is arranged at a distance of approximately 7 mm and is suddenly demagnetised at a given magnetising field strength and triggers a voltage pulse in a coil. This voltage pulse can be processed in an electronic circuit, and specifies information on the number of revolutions, rotational speed and physical variables to be derived.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Drehzahlgeber mit einem Spulenkern, der draht- oder stabförmig ausgebildet ist und aus einem in sich verspannten Verbundkörper sowie einem dazu parallel befestigten Dauermagneten besteht, so daß bei Überschreiten eines bestimmten Magnetfeldes in einer Richtung unabhängig von der Geschwindigkeitsänderung des Magnetfeldes eine plötzliche Ummagnetisierung des Spulenkerns erfolgt.The invention relates to an electromagnetic speed sensor with a coil core, which is wire or rod-shaped is and from a tense composite body as well there is a permanent magnet attached in parallel, so that when a certain magnetic field is exceeded in a Direction regardless of the speed change of the Magnetic field a sudden magnetic reversal of the coil core he follows.

In der DE-OS 34 11 079 ist ein Spulenkern für eine induktive frequenzabhängige Schaltvorrichtung beschrieben. Dieser Spulenkern besitzt Draht- oder Stabform und besteht einerseits aus einem Dauermagneten, der längs an einem Verbundkörper befestigt ist. Der Verbundkörper seinerseits besteht aus zwei verschiedenen Materialien, die in Richtung der Längsachse des Verbundkörpers mechanisch verspannt sind. Mindestens eines dieser Materialien ist ferromagnetisch und besitzt in Richtung der Längsachse anisotrope weichmagnetische Eigenschaften. In DE-OS 34 11 079 is a coil core for one Inductive frequency-dependent switching device described. This coil core has wire or rod shape and consists on the one hand of a permanent magnet, which is applied lengthways a composite body is attached. The composite body in turn consists of two different materials, in the direction of the longitudinal axis of the composite body are mechanically clamped. At least one of these Materials is ferromagnetic and has direction longitudinal magnetic anisotropic soft magnetic properties.

Ein derartiger Spulenkern hat auch bei geringeren Längsabmessungen von 2 cm oder weniger die Eigenschaft, daß er bei Überschreiten eines auf ihn einwirkenden Magnetfeldes in einer bestimmten Richtung plötzlich ummagnetisiert wird. Dieser Effekt ist abhängig von der Geschwindigkeit der Magnetfeldänderung. Wird das Magnet feld umgelenkt, so wird auch der Spulenkern zurück magnetisiert - allerdings ohne sprungartiges Verändern der Magnetisierungsrichtung. Bei diesem Spulenkern muß die Höhe des Gegenfeldes lediglich die Koerzitiv feldstärke des im Verbundkörper enthaltenden ferro magnetischen Materials erreichen oder überschreiten. Diese Feldstärke beträgt ca. 17 bis 20 A/cm bei den in der obengenannten Offenlegungsschrift genannten Legierungen des Verbundkörpers. Die Magnetisierung ist außerdem begrenzt durch die Koerzitivfeldstärke des im Spulenkern enthaltenden Dauermagneten, die beispielsweise bei 400 A/cm liegen kann.Such a coil core also has smaller ones Longitudinal dimensions of 2 cm or less the property that he acts upon him when one is exceeded Magnetic field in a certain direction suddenly is remagnetized. This effect depends on the Magnetic field change speed. Will the magnet deflected field, the coil core is also returned magnetized - but without suddenly changing the Magnetization direction. With this coil core must the height of the opposing field is only the coercive field strength of the ferro contained in the composite body reach or exceed magnetic material. This field strength is approximately 17 to 20 A / cm in the case of the aforementioned disclosure Alloys of the composite body mentioned. The magnetization is also limited by the coercive field strength of that contained in the coil core Permanent magnets, for example at 400 A / cm can.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Ver wendung eines derartigen bekannten Spulenkörpers einen besonders einfach aufgebauten Drehzahlgeber anzugeben.The object of the present invention is under Ver using such a known coil former Specify particularly simple constructed speed sensor.

Da der magnetische Aussteuerbereich des Spulenkerns in weiten Grenzen veränderbar ist, ohne daß seine seine Funktion beeinträchtigt wird, ist der Drehzahl geber unempfindlich gegen Lageveränderungen des Spulen kerns relativ zu der Welle, deren Drehzahl gemessen werden soll, so daß Schwankungen, ungenaue Montage usw. keine Probleme aufwerfen. Außerdem wird jede Umdrehung der Welle - auch bei extrem langsamen Drehbewegungen erfaßt.Since the magnetic modulation range of the coil core can be changed within wide limits without its function being impaired, the speed sensor is insensitive to changes in the position of the coil core relative to the shaft, the speed of which is to be measured, so that fluctuations, inaccurate mounting etc. do not occur To raise problems. In addition, every revolution of the shaft is recorded - even with extremely slow rotary movements.

Das Neue besteht erfindungsgemäß darin, daß der Spulenkern ortsfest senkrecht zur Wellenachse in der Nähe eines Wellenendes angeordnet ist und daß mit der Welle an dem Wellenende mindestens ein Dauermagnet verbunden ist, durch den oder die ein sich mit der Welle drehendes Streufeld hervorgerufen wird, das im wesentlichen senkrecht zur Achse der Welle verläuft.The novelty according to the invention is that the coil core stationary perpendicular to the shaft axis near a Shaft end is arranged and that with the shaft on the Shaft end at least one permanent magnet is connected, through the one or the other rotating with the shaft Stray field is caused, which is substantially perpendicular runs to the axis of the shaft.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous developments of the invention are in the Subclaims described.

Fig. 1 zeigt eine Welle 1, deren Drehzahl von dem Drehzahlgeber gemessen werden soll. An einem Ende dieser Welle ist eine Scheibe 2 befestigt, die einen stabförmigen Dauermagnet 3 trägt. Die Magnetisierungsrichtung dieses Dauermagneten liegt senkrecht zu Wellenachse. Die Länge des Dauermagneten ist etwas größer als diejenige eines Spulenkerns 4, der von einer Spule 5 umgeben, ortsfest im Abstand A neben dem Dauermagneten 3 befestigt ist. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß das Streufeld des Dauermagneten 3 den Spulenkern in Richtung seiner Längsachse durchsetzt, wenn der Dauermagnet 3 parallel zum Spulenkern 4 steht. Fig. 1 shows a shaft 1 , the speed of which is to be measured by the speed sensor. At one end of this shaft, a disc 2 is attached, which carries a rod-shaped permanent magnet 3 . The magnetization direction of this permanent magnet is perpendicular to the shaft axis. The length of the permanent magnet is somewhat greater than that of a coil core 4 , which is surrounded by a coil 5 and is fixed at a distance A next to the permanent magnet 3 . This arrangement ensures that the stray field of the permanent magnet 3 passes through the coil core in the direction of its longitudinal axis when the permanent magnet 3 is parallel to the coil core 4 .

Bei Drehung der Welle ergibt sich die in Fig. 2 dargestellte relative Lage von Dauermagnet 3 und dem Gehäuse 6, in dem Spulenkern 4 und Spule 5 angeordnet sind. Man sieht, daß durch Drehung der Welle 1 und damit der Scheibe 2 sich die Feldstärke in Längsrichtung des Spulenkerns 4 vermindert. Diese Feldstärke kehrt sich um, wenn der Dreh winkel 90° überschritten wird und - gegenüber der relativen Stellung von Dauermagnet und Spulenkern in Fig. 1 - gleich groß in entgegengesetzter Richtung, wenn sich die Welle um 180° gedreht hat. In dieser Stellung ist der Impulsdraht zurück magnetisiert und wird im Verlauf der nächsten halben Drehung wieder einen Ummagnetisierungssprung ausführen. Dieser Ummagnetisierungssprung bewirkt an den Anschlüssen 7 und 8 der Spule 5 einen Spannungsimpuls bestimmter Polarität, der anzeigt, daß die Welle eine Umdrehung vollführt hat. When the shaft rotates, the relative position of the permanent magnet 3 and the housing 6 shown in FIG. 2 results, in which the coil core 4 and coil 5 are arranged. It can be seen that the rotation of the shaft 1 and thus the disk 2 reduces the field strength in the longitudinal direction of the coil core 4 . This field strength is reversed when the angle of rotation is exceeded 90 ° and - compared to the relative position of the permanent magnet and coil core in Fig. 1 - the same size in the opposite direction when the shaft has rotated 180 °. In this position the pulse wire is magnetized back and will perform a magnetic reversal jump in the course of the next half turn. This magnetic reversal causes a voltage pulse of certain polarity at the connections 7 and 8 of the coil 5 , which indicates that the shaft has made one revolution.

Die Spannungsimpulse zwischen den Anschlüssen 7 und 8 können in einer elektrisch/elektronischen Schaltung in bekannter Weise ausgewertet werden. So können z. B. die Anzahl der Umdrehungen gezählt werden oder aus dem Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen die Drehzahl und andere daraus abzuleitende physikalischen Größen ermittelt werden. Während man in Fig. 1 von nur einem an der Welle befestigten Dauermagneten 3 ausgeht, sind im Ausführungs beispiel nach Fig. 3 und 4 zwei Dauermagnete 9 und 10 vorgesehen. Diese sind in einem geringfügig größerem Abstand als die Länge des Spulenkerns 4 beträgt, auf der Scheibe 2 befestigt und sind parallel und einander entgegengesetzt zur Wellenachse der Welle 1 magnetisiert. Diese Anordnung gibt ein ähnliches Streufeld wie die in Fig. 1 und 2 dargestellte Anordnung und damit die gleiche Wirkungsweise.The voltage pulses between the connections 7 and 8 can be evaluated in an electrical / electronic circuit in a known manner. So z. B. the number of revolutions are counted or the speed and other physical quantities to be derived from the time interval between two successive pulses. While the useful life in Fig. 1 only one permanent magnet fixed to the shaft 3, in the execution example according to FIGS. 3 and 4, two permanent magnets 9 and 10 are provided. These are at a slightly greater distance than the length of the coil core 4 , are attached to the disc 2 and are magnetized parallel and opposite to the shaft axis of the shaft 1 . This arrangement gives a stray field similar to the arrangement shown in FIGS. 1 and 2 and thus the same mode of operation.

Eine derartige Anordnung mit zwei wesentlich kleineren Magneten wird man dann bevorzugen, wenn man Magnet materialien mit sehr großer Remanenz und Koerzitivfeld stärke, wie z. B. Kobalt-Samarium- oder Neodym-Eisen- Magnete verwendet.Such an arrangement with two much smaller ones You will prefer magnets if you have magnets materials with very large remanence and coercive field strength, such as B. cobalt samarium or neodymium iron Magnets used.

Claims

1. Electromagnetic speed sensor with a coil core 4, which is wire or rod-shaped and consists of a tensioned composite body and a permanent magnet attached parallel to it, so that when a certain magnetic field is exceeded in one direction, a sudden magnetic reversal regardless of the speed change of the magnetic field of the coil core ( 4 ), characterized in that the coil core is arranged in a fixed position perpendicular to the shaft axis in the vicinity of a shaft end and that at least one permanent magnet ( 3 or 9 , 10 ) is connected to the shaft at the shaft end by or through which causes a stray field rotating with the shaft 1 , which is substantially perpendicular to the axis of the shaft.

2. Electromagnetic speed sensor according to claim 1, characterized in that at one end of a shaft 1, a permanent magnet 3 with its magnetization direction perpendicular to the shaft axis is attached to this and that the coil core ( 4 ) also fixed perpendicular to the shaft axis in the stray field of the permanent magnet is.

3. Electromagnetic speed sensor according to claim 2, characterized in that the length of the permanent magnet ( 3 ) is at least as large as the length of the coil core ( 4 ).