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Publication number: DEV0005671MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 11. April 1953 Bckanntgcmaclit am 12. Juli 1956Registration date: April 11, 1953 Bckanntgcmaclit on July 12, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

. Zur Fernmessung von Wellendrehzahlen sind bereits eine Vielzahl verschiedener Systeme bekannt. Eines dieser Systeme, das insbesondere zur Drehzahl- oder Geschwindigkeitsmessung bei Kraftfahrzeugen vorgeschlagen worden ist, besteht in der Zerhackung des Gleichstromes einer Batterie in zwei oder mehr gleich lange Stromstösse während je einer Umdrehung der Welle, die über Verbindungsleitungen einen auf der Magnetwelle eines Wirbelstromtachometers sitzenden Synchronmotor antreiben. Die bisher bekanntgewordenen Ausführungen derartiger Ferntachometer zeigen aber verschiedene Nachteile. Um auch bei niederen Drehzahlen die nötige Zeigerruhe am Tachometer zu erzielen, genügen zwei oder drei Gleichstromstöße (»Schritte«) je Umdrehung ohne weiteres nicht. Man hat daher versucht,' ein möglichst kreisförmiges Drehfeld im Synchronmotor durch einen Spezialkollektor mit abgestuften Vorwiderständen im Geber zu erzielen, um die in ihrer Stärke zu- und abnehmenden Gleichstromstösse unter gleichzeitiger Vermehrung ihrer Zahl je Umdrehung der Welle möglichst einem sinusförmigen Verlauf anzunähern. Diese Maßnahmen führen aber zu einem größeren Aufwand an Kollektorlamellen und Bürsten im Geber, an Übertragungsleitungen und an Leitungen innerhalb des Synchronmotors. Außerdem besteht die Gefahr des untersynchronen Laufes, und. A large number of different systems are already known for remote measurement of shaft speeds. One these systems, which are proposed in particular for measuring rotational speed or speed in motor vehicles consists in chopping the direct current of a battery into two or more equal long current surges during each revolution of the shaft, which are connected to the Drive the magnetic shaft of an eddy current tachometer seated synchronous motor. The ones that have become known so far However, designs of such remote tachometers have various disadvantages. To even with lower ones Speed to achieve the necessary pointer rest on the speedometer, two or three direct current surges are sufficient ("Steps") per revolution not without further ado. Attempts have therefore been made to create a rotating field that is as circular as possible to be achieved in the synchronous motor by means of a special collector with graduated series resistors in the encoder, about the increasing and decreasing direct current impulses with a simultaneous increase in their number to approximate a sinusoidal curve as much as possible per revolution of the shaft. These actions result but to a greater expenditure on collector lamellas and brushes in the encoder, on transmission lines and on lines within the synchronous motor. There is also the risk of undersynchronous running, and

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bei absichtlicher oder nicht beabsichtigter Stromunterbrechung während des Betriebes läuft der Synchronmotor nicht mehr an.In the event of an intentional or unintentional power interruption during operation, the synchronous motor runs no longer on.

Diese Nachteile werden bei der Anordnung nach der . Erfindung dadurch vermieden, daß der den Gleichstrom zerhackende Geber sich zeitlich überlappende Stromstöße liefert und dadurch im Synchronmotor ein sternförmiges Drehmomentdiagramm, entsteht, das eine größere Zahl von Spitzen besitzt, als Stromstöße vomThese disadvantages are in the arrangement according to the. Invention avoided by the direct current chopping encoder delivers temporally overlapping current impulses and thus a star-shaped one in the synchronous motor Torque diagram, which has a larger number of peaks than current surges from

ίο Geber je Umdrehung geliefert werden.ίο Encoders are delivered per revolution.

Die Überlappung der Stromstöße wird mit an sich bekannten Mitteln herbeigeführt, z. B. durch geeignete Ausbildung der Kollektorsegmente oder der Nocken eines Federsatzes im Geber. Die Überlappung der Stromstöße hat eine gleichartige- Überlappung der Einzelfelder im Synchronmotor zur Folge, so daß benachbarte Wicklungen zur Erzeugung der Zwischenspitzen des Drehmomentendiagrammes zusammenwirken. Die Ausbildung der Zwischenspitzen des Diagramms nach der Erfindung kann ferner unterstützt werden durch die an sich bekannte Einschaltung von Schwächungswiderständen vor den Wicklungen des Synchronmotors derart, daß z. B. eine Wicklung voll und eine benachbarte über einen Vorwiderstand geschaltet ist. Diese Schwächungswiderstände können, gegebenenfalls zusammen mit Funkenlöscheinrichtungen, vorteilhaft auf dem. Kollektor des Gebers angeordnet sein.The overlapping of the current surges is brought about by means known per se, e.g. B. by suitable Formation of the collector segments or the cams of a set of springs in the encoder. The overlap of the Current surges result in a similar overlap of the individual fields in the synchronous motor, so that adjacent Windings interact to generate the intermediate peaks of the torque diagram. The formation of the intermediate peaks of the diagram according to the invention can also be supported are made possible by the inclusion of weakening resistors in front of the windings of the Synchronous motor such that z. B. one winding full and an adjacent one connected via a series resistor is. These attenuation resistors can, if necessary together with spark extinguishing devices, advantageous on the. Be arranged collector of the encoder.

Durch den besonderen Momentenverlauf gelingt es im Zusammenhang mit weiteren Maßnahmen· nach der Erfindung, daß der Synchronmotor nach Stromunterbrechungen bis hinauf zu erheblichen Drehzahlen (1500 U/min) sicher in den Synchronism.us springt, nicht untersynchron läuft und daß trotzdem eine genügende Zeigerruhe am Wirbelstromtachometer vorhanden ist. Diese weiteren Maßnahmen bestehen in der Auslegung der Wicklungen des Synchronmotors zum Anschluß an einen Vorschaltwiderstand, um den Schnittpunkt der gegenläufig gekrümmten Leistungskurven des Synchronmotors und des Tachometers in Abhängigkeit von der Drehzahl in Richtung höherer Drehzahlen zu verschieben, ferner in einer Ausbildung des Rotors des Synchronmotors derart, daß seine Feldlinien in einem möglichst i8o° angenäherten Winkelbereich zum Ständer austreten, um die Laufruhe des Rotors möglichst groß zu machen.Due to the special torque curve, it is possible in connection with further measures · according to the Invention that the synchronous motor after power interruptions up to significant speeds (1500 rpm) safely jumps into Synchronism.us, does not run under-synchronously and that nevertheless a there is sufficient pointer rest on the eddy current tachometer. These further measures consist in the design of the windings of the synchronous motor for connection to a series resistor, around the Intersection of the oppositely curved power curves of the synchronous motor and the tachometer in To move depending on the speed in the direction of higher speeds, also in a training of the rotor of the synchronous motor in such a way that its field lines are in an angular range that is as close as possible to i8o ° Exit to the stator in order to make the rotor run as smoothly as possible.

Die Fig. 1 zeigt die Drehmomentkurve des Synchronmotor, wie sie bei der erfindungsgemäßen Anordnung zur Ausbildung kommt. Im Hinblick auf den konstruktiven Aufwand ist die Anzahl von sechs bis zwölf Drehmomentspitzen im Diagramm als optimal anzusehen. Außerhalb der Kurve sind durch römische Ziffern die Wicklungen des Synchronmotors angegeben, welche die betreffenden Drehmomentspitzen erzeugen.Fig. 1 shows the torque curve of the synchronous motor, as it comes to training in the arrangement according to the invention. In terms of the constructive Effort, the number of six to twelve torque peaks in the diagram is to be regarded as optimal. Outside the curve, the windings of the synchronous motor are indicated by Roman numerals, which generate the relevant torque peaks.

Die Fig. 2 zeigt beispielsweise eine Ausführungsform des Motorankers, die einen möglichst weiten Winkelbereich der vom Rotor zum Stator austretenden magnetischen Kraftlinien besitzt. Der Rotor besteht aus einer quer magnet isierten Platte 1, deren Polflächen mit teilzylindrischen Polschuhen 2 aus Weicheisen bedeckt sind, so daß ein angenäherter Vollzylinder entsteht. In einer anderen Ausführungsform kann die Magnetplatte auch derart magnetisiert sein, daß die Schmalseiten der Platte die Polflächen bilden und nach beiden ^: Seiten sichelförmige Weicheisenpolschuhe aufgesetzt sind. ■2 shows, for example, an embodiment of the motor armature which has an angular range of the magnetic lines of force exiting from the rotor to the stator which is as wide as possible. The rotor consists of a transversely magnetized plate 1, the pole faces of which are covered with partially cylindrical pole pieces 2 made of soft iron, so that an approximated full cylinder is formed. In another embodiment, the magnetic disk can also be magnetized so that the narrow sides of the plate constituting the pole faces and by ^two: are placed side crescent Weicheisenpolschuhe. ■

Eine andere günstige Form des Ankers ergibt sich durch Verwendung von keramischem Magnetwerkstoff, dessen Dicke wegen der großen Koerzitivkraft klein gegenüber der Größe der Polfläche sein muß. Man verwendet daher vorteilhaft einen scheibenförmigen Anker mit einer Magnetisierung gemäß Fig. 3; die den Scheibenmagnet in der Aufsicht (Fig. 3a) und im Schnitte-B (Fig. 3b) zeigt. Eine Anordnung der Wicklungen und des Scheibenankers nach Fig. 4 liefert wegen des großen Hebelarmes ein hohes Drehmoment und bietet für den Stator günstige Herstellungsmöglichkeiten. ·.- ■ .Another favorable form of the anchor results from the use of ceramic magnetic material, the thickness of which must be small compared to the size of the pole face because of the large coercive force. One uses therefore advantageously a disk-shaped armature with a magnetization according to FIG. 3; the the Disc magnet in plan view (Fig. 3a) and in Section-B (Fig. 3b) shows. An arrangement of the windings and the disk armature according to FIG. 4 delivers a high torque because of the large lever arm and offers favorable manufacturing options for the stator. · .- ■.

Fig. 5 gibt ein schematisches Schaltbild der Fernmeßvörrichtung wieder. Der Sternpunkt 3 des Synchronmotors ist herausgeführt und mit Masse verbunden. Die Enden jeder Wicklung des Synchronmotors sind über Verbindungsleitungen mit den Schleifbürsten 4 des scheibenförmigen Geberkollektors 5 verbunden, der seinerseits über den Vorschaltwiderstand 6 am. Pluspol der Fahrzeugbatterie'liegt.Fig. 5 gives a schematic circuit diagram of the telemetry device again. The star point 3 of the synchronous motor is brought out and connected to ground. The ends of each winding of the synchronous motor are connected to the grinding brushes via connecting lines 4 of the disk-shaped transmitter collector 5, which in turn is connected via the series resistor 6 at the positive terminal of the vehicle battery.

Wenn bei Fahrzeugen ohne Zündvorrichtung oder in Fällen, in denen kein Zündschloß vorhanden ist, die Einschaltung der Meßeinrichtung selbsttätig erfolgen muß, so kann neben jedem beliebigen Fliehkraftschalter vorteilhaft auch ein einfacher Freilauf zwischen Antrieb und Geber vorgesehen werden, der in an sich bekannter Weise aus Stift und Schrägnut oder Doppelschrägnuthülse besteht und bei Beginn der Drehung nach wenigen Winkelgraden eine Axialverschiebung der Hülse bewirkt. Diese Axialverschiebung kann entweder einen gesonderten Einschalter betätigen oder direkt den Scheibenkollektor gegen die Kohlen drücken und damit die Betriebsspannung an die Fernmeßvorrichtung legen.If, on vehicles without an ignition device or in cases where there is no ignition lock, the The measuring device must be switched on automatically, so can any centrifugal switch Advantageously, a simple freewheel between drive and encoder can also be provided, which in itself known way consists of a pin and an inclined groove or double inclined groove and at the beginning of the rotation after a few degrees causes an axial displacement of the sleeve. This axial displacement can either Activate a separate switch or press the disc collector directly against the coals and thus apply the operating voltage to the telemetry device.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Device for electrical remote measurement of shaft speeds, in particular for measuring Revolutions and speeds in vehicles with the help of a chopped direct current, the one drives a synchronous motor seated on the magnetic shaft of an eddy current tachometer, characterized in that that the encoder chopping the direct current delivers current surges that overlap in time and this creates star-shaped torque in the synchronous motor, which has a larger number of Has tips, as current impulses are supplied by the encoder per revolution.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the number of torque peaks in the diagram of the synchronous motor between six and twelve inclusive lies.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that in front of the windings of the synchronous motor attenuation resistors are connected.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the attenuation resistors possibly together with spark extinguishing

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facilities are arranged on the collector of the encoder.

5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that in series with the windings of the motor is a resistance which is dimensioned so that with increasing speed and thus as the frequency increases, the voltage on the motor increases.

6. Device according to claims 1 to 5, characterized in that the armature of the synchronous motor consists of a transversely magnetized plate, which is approximated by soft iron pole pieces to a Full cylinder is supplemented.

7. Device according to claims 1 to 5, characterized in that the armature consists of a There is a magnetic plate which is magnetized in such a way that the narrow sides of the plate are the 'surface poles form, on which sickle-shaped pole pieces made of soft iron are placed on both sides.

8. Device according to claims 1 to 5, characterized in that the armature of the motor Disc-shaped with an extremely large ratio of thickness to diameter (1: 5 to 1: 15) and consists of ceramic magnetic material.

9. Voriichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the switching the telemetry device upon rotation of the drive axle by means known per se takes place automatically.

Considered publications:
German patent specification No. 160 918, 318 089.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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