DE643684C - Vorrichtung zur induktiven Fernanzeige von Drehbewegungen, insbesondere zur Fernuebertragung von Messwerten - Google Patents

Description

Es sind bereits Einrichtungen zur induktiven Fernanzeige von Drehbewegungen vorgeschlagen worden, die mit Hilfe von magnetischen Wechselfeldern arbeiten, deren Stärke bei der Drehbewegung verändert wird. Hierbei sind an einem ringförmig geschlossenen Elektromagneten zwei Polpaare angebracht, zwischen denen ein Schlußstück derart gelagert ist, daß bei seiner Drehung von dem einen zu dem anderen Polpaar die Stärke des magnetischen Feldes in dem einen Polpaar abnimmt und gleichzeitig in dem anderen Polpaar zunimmt. Jedes der beiden Polpaare trägt eine Induktionswicklung, an die das zur

*5 Übertragung der Drehbewegung dienende Empfangsgerät angeschlossen ist. Bei geeigneter Ausbildung der Pole soll es auch möglich sein zu erreichen, daß der gesamte Kraftfluß unabhängig von der Stellung des Schluß-

ao Stückes innerhalb gewisser Grenzen der Bewegung zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Polen gleicher Polarität konstant bleibt, so daß keine der Drehung entgegenwirkende magnetische Richtkraft vorhanden ist. Wie praktische Versuche gezeigt haben, ist dies mit der vorgeschlagenen Anordnung nur sehr unvollkommen zu erreichen. Dies liegt daran, daß es bei der gewählten Anordnung der in einer Ebene unmittelbar nebeneinanderliegenden Polpaare nicht möglich ist, die zum Erreichen des erforderlichen gleichmäßigen Ansteigens und Abnehmens in der Stärke der magnetischen Felder günstigste Gestaltung der Polflächen vorzusehen.

Diese Übelstände werden erfindungsgemäß durch die Anwendung von η wechselstromerregten Magnetsystemen mit je einem drehbaren Schlußstück in einer solchen Anordnung vermieden, daß die Schlußstücke zwangsläufig miteinander gekuppelt und in bezug auf

die zugehörigen Magnetsysteme um ,

Winkelgrade versetzt sind. Im übrigen ist auch hier jedem Wechselfeld eine Induktionswicklung zugeordnet, und diese Wicklungen können an ein gemeinsames Empfangsgerät angeschlossen werden. Die η magnetischen Wechselfelder können parallel zueinander verlaufen, und die zugehörigen η Schlußstücke um -^- Winkelgrade gegeneinander versetzt

angeordnet sein. Statt dessen können auch die Schlußstücke parallel zueinander und die

zugehörigen Wechselfelder um Winkelgrade gegeneinander versetzt angeordnet sein. Im allgemeinen wird man die einzelnen Wechselfelder völlig getrennt voneinander halten, jedoch kann es unter Umständen vorteilhaft sein, sie von einem gemeinsamen

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Dr. Hermann Hort in Berlin-Charlottenburg.

Elektromagneten abzuleiten. Man kann z. E zur Erzeugung von zwei parallellaufenden Wechselfeldern einen dreischenkligen lameliierten Eisenkörper verwenden, dessen mitlferer Schenkel die gemeinsame Erregerwickl trägt. Andererseits ist bei geeigneter staltung der die einzelnen Wechselfelder erzeugenden Elektromagnete auch möglich, die den einzelnen Feldern zugeordneten Schlußstücke miteinander zu vereinigen.

Wie bereits erwähnt, kann man die neue Anordnung so gestalten, daß bei der Drehuii des gesamten beweglichen Systems magnetische Richtkräfte vermieden werden. Zu diesem Zwecke bildet man die Polflächen und Schlußstücke so aus, daß die Summe der die einzelnen Schlußstücke durchsetzenden magnetischen Kraftflüsse in allen Stellungen gleich groß ist, und gestaltet gleichzeitig die Polschuhe, vorzugsweise durch Abschrägen, so, daß bei der Drehung jedes einzelnen Schlußstückes eine allmähliche, möglichst gleichmäßige Veränderung des magnetischen kraftflusses erfolgt. Besonders günstig wird die Wirkung, wenn die abgeschrägten Polschuhe einander so weit übergreifen, daß jede Polfläche eines Schlußstückes während der Drehung von einem Wechselfeld zum anderen zwei nebeneinanderliegende Polschuhe gleichzeitig überdeckt.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der neuen Vorrichtung dargestellt.

Die Fig. 1 und 2 sowie 3 und 4 zeigen in je zwei Ansichten zwei verschiedene Ausführungsformen mit je zwei getrennten Elektromagneten.

Fig. 5 stellt eine Abänderung der Ausführung nach Fig. 1 und 2 dar.
Die Fig. 6 und 7 sowie 8 und 9 zeigen in Vorderansicht und im Schnitt längs der Linien CD bzw. EF Ausführungsformen mit einem gemeinsamen Elektromagneten.

Die Fig. 10 und 11 stellen in Vorderansicht und im Schnitt nach der Linie AB ein weiteres Ausführungsbeispiel mit zwei getrennten Elektromagneten dar.

Fig. 12 ist eine Abwicklung der Polflächen nach Fig. 10 und 11, und
Fig. 13 ist das zugehörige Schaltbild.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 besteht aus zwei voneinander getrennten rechteckigen lameliierten Eisenkörpern 1 und 1' mit den Erregerwicklungen 2 und 2', die an eine Wechselstromquelle angeschlossen sind. Die einander gegenüberstehenden Pole des Eisenkörpers ι tragen Polschuhe 3 und 4. Ebenso tragen die Pole des Eisenkörpers i' die Polschuhe 3' und 4'. In den sich zwischen den Polschuhen 3 und 4 bzw 3' und 4' ausbildenden Wechselfeldern sind auf den Achsen 5 und 5' die aus magnetischem Material hergestellten Schlußstücke 6 und 6', die zweckmäßig als Doppel-T-Anker ausgebildet sind, drehbar gelagert. Die beiden Anker sind, um k9?>^o gegeneinander versetzt, zwangsläufig miteinander gekuppelt, beispielsweise durch das aus den Kurbeln 7, 7', 8, 8' und den diese verbindenden Kuppel stangen 9 und g" bestehende doppelte Parallelkurbelgetriebe. Dabei sind die Kurbelpaare 7, 7' und 8, 8' um 90⁰ gegeneinander versetzt, um tote Punkte zu vermeiden. Die Pole der beiden Eisenkörper ι und 1' tragen ferner je zwei Induktionsspulen 10, 11 bzw. 10'. 11', die paarweise «in Reihe geschaltet und mit ihren freien Enden 12, 13 bzw. 12', 13' an das entfernt liegende, nicht dargestellte Empfangsgerät angeschlossen werden können.

Bei der in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform sind ebenfalls zwei getrennte Eisenkörper 14 und 14' vorgesehen mit den Erregerwicklungen 15 und 15', den Induktionswickltingen 16, 17 bzw. 16', 17' und den Polschuhen 18, 19 und 18', 19', die aber gegenüber Fig. 1 und 2 um 90⁰ gedreht angeordnet sind. Dementsprechend liegen die Drehachsen der als Schlußstücke dienenden Doppel-T-Anker in einer Linie, so daß sie, wieder um 90⁰ gegeneinander versetzt, auf einer gemeinsamen Drehachse 21 befestigt werden können. Die Schaltung der Spulen und die Wirkungsweise ist die gleiche wie bei der Ausführung nach Fig. 1 und 2.

Die Einrichtung nach Fig. 5 unterscheidet sich von der in Fig. 3 und 4 dargestellten nur dadurch, daß die beiden getrennten Polsysteme 22 und 22' in der gleichen Ebene liegen. Die beiden Anker 23 und 23' sind, wiederum um 90⁰ gegeneinander versetzt, um eine gemeinsame Achse 24 drehbar gelagert.

In den Fig. 6 und 7 ist ein dreischenkliger lameliierter Eisenkern 25 vorgesehen, der auf seinem mittleren Schenkel 26 die Wechselstromerregerwicklung 27 trägt. Die äußeren Schenkel haben die Polpaare 28, 29 und 30, 31 mit den Polschuhen 32, 33 und 34, 35. In den zwischen den Polschuhen 32 und 33 sowie 34 und 35 sich ausbildenden magnetischen Wechselfeldern sind zwei Schlußstücke 36 und 37 aus magnetischem Material, um 90⁰ gegeneinander versetzt, um Achsen 38 und 39 drehbar gelagert. Beide Schlußstücke sind wiederum als Doppel-T-Anker ausgebildet. Ihre senkrecht zur Zeichenebene liegenden Achsen 38 und 39 sind in geeigneter Weise zwangsläufig miteinander gekuppelt, beispielsweise wieder mittels ines Parallelkurbelgetriebes. Auf den äuße- iao ren Schenkeln sind die in Reihe geschalteten nduktionsspulen 46 und 47 angebracht, die

mittels der Leitungen 48 und 49 mit dem nicht dargestellten Empfangsgerät verbunden sind.

Bei der in Fig. 8 und 9 dargestellten An-5 Ordnung · sind die Achsen der Anker 36 und 37 wieder um 90 ° gegenüber Fig. 6 und 7 gedreht. Infolgedessen können die beiden Ankerachsen, beispielsweise durch eine Kupplung 50, unmittelbar zwangsläufig miteinander verbunden werden, wobei die Anker wiederum um 90⁰ gegeneinander versetzt angeordnet sind. Die Drehachse 39 ist in diesem Falle durch eine Bohrung in dem mittleren Schenkel 26 des Eisenkerns hindurchgeführt.

Um beim Übergang der Schlußstücke 36 und 37 von einer Stellung in die nächstfolgende ein allmähliches, möglichst gleichmäßiges Ansteigen bzw. Abnehmen der sie durchsetzenden magnetischen Kraftflüsse zu erreichen, kann man die Polschuhe 32 bis 35 in geeigneter Weise gestalten, z. B. in ähnlicher Weise, wie es in Fig. 10 bis 12 dargestellt ist.
Gewünschtenfalls kann man auch mehr als zwei magnetische Wechselfelder mit einer entsprechenden Anzahl von Schlußstücken, die zwangsläufig miteinander gekuppelt und entsprechend gegeneinander versetzt sind, verwenden. Sind beispielsweise drei magnetische Wechselfelder und drei Schlußstücke vorgesehen, z. B. unter Benutzung eines Eisenkerns mit vier' oder fünf Schenkeln, so sind die Schlußstücke zweckmäßig um 6o° gegeneinander zu versetzen. Im allgemeinen läßt sich sagen, daß bei η magnetischen Wechselfeldern und η Schlußstücken

diese um -— Winkelgrade gegeneinander

versetzt und miteinander gekuppelt sind.

Die Fig. 10 bis 12 stellen eine Ausführungsform dar, bei der zwei um 90⁰ gegeneinander versetzte Wechselfelder vorgesehen sind. Zu diesem Zweck tragen die beiden ringförmigen Eisenkörper 5.1 und 52 je zwei Polpaare 53, 54 bzw. 55, 56 mit den Polschuhen 57, 58 bzw. 59, 60, wobei die Polpaare um 90⁰ gegeneinander versetzt angeordnet sind. Da in diesem Falle die den Wechselfeldern zugeordneten, beispielsweise wieder als Doppel-T-Anker ausgebildeten Schlußstücke in einer Richtung liegen, kann man sie auch zu einem gemeinsamen auf der Achse 69 gelagerten Anker mit den Polschuhen 67, 68 vereinigen. Auf den Schenkein 53 und 55 sind die Erregerwicklungen 71 und 70 angeordnet, die in Reihenschaltung an die zum Anschluß an eine Wechselstromquelle dienenden Klemmen 72 (Fig. 13) geführt sind. Auf jedem der Schenkel 53, 54, 55 und 56 ist eine Induktionswicklung 73, 74 und 75, 76 angebracht. Die Spulen 73 und 74 .

sowie 75 und 76 sind in Reihenschaltung mit dem entfernt aufgestellten Empfangsgerät 77 über die Fernleitungen 78 und 79 verbunden.

Aus Fig. 11, die den Polkörper mit herausgenommenem Anker zeigt, und besonders, aus der die Abwicklung der Polflächen zeigenden Fig. 12 ist zu erkennen, daß die Polschuhe 57 bis 60 so weit abgeschrägt sind, daß sie sich gegenseitig vollständig übergreifen, und daß die Polflächen 67, 68 des Ankers in jeder Lage während der Drehung des Ankers von dem Wechselfeld 53, 54 zu dem Wechselfeld 56, 55 die beiden Polschuhe 57 und 60 bzw. 58 und 59 gleichzeitig überdecken.

Dabei hat es sich gezeigt, daß es wünschenswert ist, wenn die beiden Polsysteme 51 und 52 gegeneinander verstellbar sind, so daß sich die Zwischenräume zwischen den abgeschrägten Flächen der Polschuhe in gewissen Grenzen verändern. Dadurch ist es möglich, kleine Abweichungen von der richtigen Form und Lage der Polflächen, die zur Entstehung magnetischer Richtkräfte Anlassung geben könnten, bis zu einem gewissen Grade auszugleichen. Es wird daher in vielen Fällen vorteilhaft sein, wenn die gegenseitige Winkelstellung der Schlußstücke bzw. der Wechselfelder in gewissen Grenzen veränderbar ist.

Als Empfänger 77 (Fig. 13) kann man einen gleichartig ausgebildeten Apparat, wie er an Hand der Fig. 1 bis 12 beschrieben ist, verwenden, wobei lediglich .die Erregerwicklung in Wegfall kommt. Die Spulen des Empfängers sind dabei an die entsprechenden Induktionsspulen des Gebers anzuschließen. Der frei einstellbare Anker des Empfängers bewegt sich dann stets in die gleiche Stellung, die der Anker des Gebers einnimmt. Dabei wird die Einstellung des Empfängers um so genauer, je gleichmäßiger die durch die Einstellung des Geberankers bewirkte Veränderung der Stärke der beiden Magnetfelder ist. Das Verhältnis der erzeugten Induktionsströme kann aber auch mit einem Ouotientenmeßgerät bestimmt werden, indem man beispielsweise an die Induktionsspulen des Gebersystems in bekannter Weise ein Kreuzspulenmeßgerät anschließt. Der Zeiger eines solchen Gerätes stellt sich dann ebenfalls entsprechend der Drehung des Ankers im Gebersystem ein.

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zur induktiven Fernanzeige von Drehbewegungen, insbesondere zur Fernübertragung von Meßwerten, mittels magnetischer Wechselfelder, deren Stärke bei den Drehbewegungen verändert wird, gekennzeichnet durch die Verwendung von η wechsel-

   stromerregten Magnetsystemen mit je einem drehbaren Schlußstück in einer solchen Anordnung, daß die Schlußstücke zwangsläufig miteinander gekuppelt und in bezug auf die zugehörigen Magnetsysteme um -— Winkelgrade versetzt

   sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die «magnetischen Wechselfelder parallel zueinander verlaufen und die zugehörigen η Schlußstücke um Winkelgrade gegenein-

   ander versetzt angeordnet sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlußstücke parallel zueinander und die zuge-

   hörigen Wechselfelder um Winkelgrade gegeneinander versetzt angeordnet sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselfelder die äußeren Schenkel eines mehrschenkligen Magneten durchsetzen, dessen mittlerer Schenkel eine Erregerwicklung trägt.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlußstücke auf parallelen Achsen gelagert und beispielsweise durch ein Parallelkurbelgetriebe miteinander gekuppelt sind.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen der Schlußstücke in einer Richtung liegen.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Verwendung eines gemeinsamen Schlußstückes, in dem jedoch die Magnetflüsse getrennt verlaufen.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitige Winkelstellung der Schlußstücke bzw. der Wechselfelder veränderbar ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächen der den einzelnen Wechselfeldern zugeordneten Polschuhe so gestaltet sind, daß jede Polfläche eines Schlußstückes während der Drehung dauernd zwei nebeneinanderliegende Polschuhe gleichzeitig überdeckt, wobei zweckmäßig die Summe der die Schlußstücke durchsetzenden magnetischen Kraftflüsse in allen Stellungen gleich groß ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen