DE1012484B - Electrodynamic rotary accelerometer, especially for determining the speed-torque curve of electric motors - Google Patents

Electrodynamic rotary accelerometer, especially for determining the speed-torque curve of electric motors

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DE1012484B
DE1012484B DES45723A DES0045723A DE1012484B DE 1012484 B DE1012484 B DE 1012484B DE S45723 A DES45723 A DE S45723A DE S0045723 A DES0045723 A DE S0045723A DE 1012484 B DE1012484 B DE 1012484B
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Dipl-Ing Fritz Gann
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/11Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by inductive pick-up

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Description

Elektrodynamischer Drehbeschleunigungsmesser, insbesondere zur Ermittlung der Drehzahl-Drehmomentkurve von Elektromotoren Die Drehzahl-Drehmomentkurve von Elektromotoren kann man dadurch ermitteln, daß man den Motor -gegebenenfalls mit einer zu. sätzlichen Schwungma, sse zwecks Verzögeru. ng des Anlaufes-leer anlaufen läßt und dabei die Drehzahl und Drehbeschleunigung oszillographisch aufzeichnet. Da dar Motor anlauft, ist die Drehbescbleunigung dem augenblicklichen Drehmoment direkt proportional. Diese Messung der Drehbeschleunigung i. st bisher verhältnismäßig schwierig und nur mit erheblichem Aufwand von Apparaten möglich.Electrodynamic rotational accelerometer, in particular for determination of the speed-torque curve of electric motors The speed-torque curve of Electric motors can be determined by using the motor, if necessary one to. additional momentum for the purpose of delay. ng of the start-up-start empty lets and records the speed and angular acceleration oscillographically. As the engine starts, the torque is the instantaneous torque directly proportional. This measurement of the rotational acceleration i. st so far proportionate difficult and only possible with considerable equipment expense.

Es ist ferner ein Drebbeschleunigungsmesser bekannt, bei dem mit der Motorwelle ein permanentes Magnetfeld starr gekuppelt ist, das auf einen mit einer Wicklung versehenen drehbaren Anker wirkt, dessen Wicklung an ein Meßgerät angeschlossen ist. There is also a rotational accelerometer known in which with a permanent magnetic field is rigidly coupled to the motor shaft, which is connected to a a winding provided rotatable armature acts, the winding to a measuring device connected.

Eine solche Vorrichtung mag zwar für verhältnismäßig grobe Regel-ader Steuervorginge brauchbar sein, ist jedoch nicht geeignet, die Anderungen der Winkelgeschwindigkeit so genau wiederzugeben, wie dies für die Untersuchung von Elektromotoren erforderlich ist, und zwar deshalb nicht, weil der Läufer mit Nuten versehen ist und infolge der hierdurch sich ergebenden Ungenauigkeiten keine proportionale Anzeige der Winkelgeschwindigkeitsänderungen stattfindet. Die vorliegende Erfindung zeigt nun eine verbesserte Ausbildung eines solchen Drehbeschleunigungsmessers.Such a device may be used for relatively coarse standard veins Control operations may be useful, but are not appropriate to the changes in angular velocity as accurately as required for the study of electric motors is, and not because the runner is grooved and as a result the resulting inaccuracies no proportional display of the angular velocity changes takes place. The present invention now shows an improved form of a such an accelerometer.

Die Erfindung besteht darin, daß da. s Meßsystem als ein astatisches Meßwerk, insbesondere ein Drehspulenmeßwerk, das als Ganzes mit der Motorwelle umläuft, ausgebildet ist, und daß der in der Drehspule durch die induktive Wirkung des Magnetsystems erzeugte Strom, dessen Spannung proportional zur Drehbeschleunigung ist, zur vorzugsweise unmittelba. ren Speisung einer die Drehbeschleunigung anzeigenden Oszillographenschleife od. dgl. dient. Auf diese Weise i. st es erreichbar, daßß auch beliebig rasch verlaufende Beschleunigungsvorgänge unverzerrt angezeigt werden. The invention is that there. s measuring system as an astatic Measuring mechanism, in particular a moving-coil measuring mechanism that rotates as a whole with the motor shaft, is formed, and that the in the moving coil by the inductive effect of the magnet system generated current, the voltage of which is proportional to the rotational acceleration, to the preferred immediate. Ren feeding of an oscilloscope loop indicating the rotational acceleration or the like. In this way i. it can be achieved that it can also run at any speed Acceleration processes are displayed undistorted.

Die Stromabnahme von der Drehspule auf das Meßwerk erfolgt dabei vorteilhaft über richtkraftfreie Metallbänder und vom Meßwerk auf die Oszillographenschleife über Schleifringe. Die Oszillographenschleife w. ird also unmittelbar in den Drehspulenstromkrei. s geschaltet. Wenn hierbei der Drchbeschleunigungsmesser mit der Motorwelle starr gekuppelt wird, so wird sich hierbei kaum eine gewisse Exzentrizität des Messers gegenüber der Welle vermeiden lassen. Wird nun zur Behebung dieses Mangels der Drehbeschleunigungsmesser auf besonderen Lagern gelagert, so muß er mit dem Motor clastisch gekuppelt werden, was den Nachteil hat, d. aß die elastische Kupplung eine genaue Übertragung der Drehbewegungsschwankungen des Motorläuferst auf das Meßwerk behindert. Zur Beseitigung dieses Ubalstan. des wird erfindungsgemaß das Drehspulmeß werk mit der Motorwelle bzw. einer auf ihr zwecks Anlaufverzögerung angebrachten Schwungscheibe starr verbunden, während die zur Stromabnahme dienenden Schleifringe unabhängig vom Meßwerk auf einer besonderen, gut gelagerten Welle angebracht sind, die mit dem Beschleunigungsmeßwerk durch eine bewegliche, z. B. aus einem Gummischlauchstück bestehende Hohlwelle verbunden sind. Die vom Meßwerk zu den Schleifringen führenden Leitungen können dabei im Innern der Hohlwelle angebracht sein. Die an sich empfindlichen Schleifringe sind auf diese Weise gegen Unrundlauf und Erschütterungen geschützt. The current is drawn from the moving coil to the measuring mechanism advantageous over straightening force-free metal strips and from the measuring mechanism to the oscilloscope loop about slip rings. The oscilloscope loop is thus placed directly in the moving coil circuit. s switched. If the accelerometer is rigid with the motor shaft is coupled, there is hardly any eccentricity of the knife can be avoided opposite the shaft. The rotational accelerometer is now used to remedy this deficiency stored on special bearings, it must be clastically coupled to the motor, which has the disadvantage, d. ate the elastic coupling a precise transmission of the Rotational fluctuations of the motor rotor only hindered on the measuring mechanism. For elimination this Ubalstan. according to the invention, the moving coil measuring system with the motor shaft or a flywheel attached to it for the purpose of delayed start-up, rigidly connected, while the slip rings used for power take-off are independent of the measuring mechanism on one special, well-supported shaft are attached to the accelerometer by a movable, e.g. B. connected from a piece of rubber hose existing hollow shaft are. The lines leading from the measuring mechanism to the slip rings can be inside be attached to the hollow shaft. The sensitive slip rings are on this Way protected against runout and vibrations.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbaispisl ednes solchen gemäß der Ernndung ausgebildeten elektrodynamischen Drehbenschleunigungsmessers im Längsschnitt dargestellt. 1 ist der Wellenstumpf eines Motors, dessen Drahbeschtaunigung gemessen werden soll. Auf das Ende des Wellenstumpfes ist eine Mutter 2 aufgeschraubt bis zur Anlage an die Nabe 3 einer auf dem Wellenstumpf sitzenden Schwungscheide. Auf der Mutter2 ist nun mittels mehrere Schrauben 4 das Gehäusa 5 eines astatischen Drehspulmaßwerkes gleichachsig zum Wellenstumpf 1 befestigt. Im Innern des Gehäuses 5 ist der Kernmagnet 6 befestigt, auf dessenbeidenEndendieden Kernmagneten umgebende Drehspule 7 gleichachsig zu diesem drehbar gelagert ist. Das Gehäuse 5 ist durch eine Platte 8 abgeschlossen, an welcher ein zentraler Zapfen 9 angebracht ist. Dieser Zapfen ist mit der in den beiden Kugellagern 10 und 11 gesondert gelagerten, die Schleifringe 12 und 13 tragenden Welle 14 durch ein Gummischlauchstück 15 verbunden. Durch diese hohle Welle sind die Verbindungsleitungen 16 von der Drehspule 7 nach den beiden Schleifringen 12 und 13 hingeführt. Eine solche Ausführung hat also den Vorteil, daß die Drehbewegung des Welllenstumpfes 1 auf die die Schleifringe tragendeWelle14einwandfreiübertragen wird, daß aber hierbei, wenn das MeBwerk etwa nicht genau zentrisch auf dem Wellernstumpf 1 befestigt ist, Schwingungen bzw. Erschütterungen des Meßwerkes auf die empfindlichen Schleifringe, an welch. e die Oszillographenschleife angeschlossen ist, nicht übertragen werden. Es werden so also alle StöBe von der Motorwelle her von den Schleifringen ferngehalten. und damit wird eine einwandfreie Stromabnahme gewährleistet. Außerem hat eine solche Ausführung den Vorteil, daß sich das Meßwerk an dem Motor in einfacher Weise montieren läßt. In the drawing, an exemplary embodiment is shown in accordance with this The electrodynamic rotational accelerometer formed of the nomination in longitudinal section shown. 1 is the stub shaft of a motor, the wirehardening of which is measured shall be. A nut 2 is screwed onto the end of the stub shaft to rest on the hub 3 of a swing scabbard seated on the stub shaft. on the nut 2 is now the housing 5 of an astatic by means of several screws 4 Moving coil tracery attached coaxially to the stub shaft 1. Inside the case 5 the core magnet 6 is fixed, on both ends of which the core magnet surrounds Moving coil 7 is rotatably mounted coaxially to this. The housing 5 is by a plate 8 completed, on which a central pin 9 is attached. This The pin is with the separately stored in the two ball bearings 10 and 11, the Slip rings 12 and 13 supporting shaft 14 connected by a piece of rubber hose 15. The connecting lines 16 from the moving coil 7 are through this hollow shaft the two slip rings 12 and 13 out. Such a design has the The advantage that the rotary movement of the corrugated stub 1 is properly transmitted to the shaft 14 carrying the slip rings that but here, if the MeBwerk is not exactly centered on the Wellern stump 1 is attached, vibrations or shocks of the measuring mechanism on the sensitive Slip rings, which. e the oscilloscope loop is connected, not transmitted will. In this way, all shocks from the motor shaft are caused by the slip rings kept away. and thus a flawless power consumption is guaranteed. Except Such a design has the advantage that the measuring mechanism on the engine is easier Way to assemble.

In manchen Fällen kann gemäß der Erfindung statt eines Drehspulenmeßwerkes auch ein Drehmagnetmeßwerk vorgesehen s, ein, bai dem die Indulction, sspule mit dem mit der Motorwelle rotierenden Teil, also dem Rückschlußring, fest verbunden ist, während der drehbar gelagerte Magnet die durch die Drehbeschleunigung verursachte Relativbewegung ausführt. Durch die Relativbewegung zwischen dem leichten, ab. er sehr kräftigen Magnet und der Induktionsspule wird hier ebenfalls eine der Drehbeschleunigung proportionale Spannung induziert. Mit dieser Anordnung ist insbesondere der Orteil verbunden, daß zur Stromabnahme keine richtkraftlosen Metallbänder nötig sind. In some cases, instead of a moving coil measuring mechanism, according to the invention A rotary magnet measuring mechanism is also provided, including the induction coil firmly connected to the part rotating with the motor shaft, i.e. the return ring is, while the rotatably mounted magnet is caused by the rotational acceleration Relative movement executes. Due to the relative movement between the easy, ab. he very powerful magnet and the induction coil is here also one of the rotational acceleration proportional voltage induced. With this arrangement, in particular, the Orteil connected that no directional forceless metal strips are necessary to draw current.

Schließlich kann gemäß der Erfindung der Drehbeschleunigungsmesser auch so ausgebildet sein, daß der Magnet fest mit dem umlaufenden Spulenträger verbunden ist und ein ferromagnetischer Leitkörper im Luftspalt zwischen Magnet und Spulenträger die erforderliche Relativbewegung ausführt und die Umlenkung des Magnetnussas durch die Spule bewirkt. Finally, according to the invention, the rotational accelerometer also be designed so that the magnet is firmly connected to the rotating coil carrier and a ferromagnetic guide body in the air gap between magnet and coil carrier executes the required relative movement and the deflection of the magnetic nut the coil causes.

Claims (6)

PATENTANSPRUCHE 1. Elektrodynamischer Drehbeschleunigungsmesser, insbesondere zur Ermittlung der Drehzahl-Drehmomentkurve von Elektromotoren, bei dem mit der Motorwelle ein permanentes Magnetfeld starr gekuppelt ist, das auf einen mit einer Wick- lung versehenen drehbaren Anker wirkt, dessen Wicklung an ein Meßgerãt angeschlossen ist, dadurdigekennzeichnet,daßdasMe'ßsystemaus einem astatischen Maßwerk, insbesondere einem Drehspulmeßwerk besteht. das als Ganze ! s mit der Motorwelle umläuft, und daß der in der Drehspule durch die induktive Wirkung des Magnentsystems erzeugte Strom, dessen Spannung proportional zur Drehbeschleunigung ist, zur vorzugsweise unmittelbaren Speisung einer die Drehbeschleunigung anzeigenden Oszillographenschleifc od. dgl. dient. PATENT CLAIMS 1. Electrodynamic rotational accelerometer, in particular for determining the speed-torque curve of electric motors to which a permanent magnetic field is rigidly coupled to the motor shaft, which acts on a with a wick treatment provided rotatable armature acts whose winding to a measuring device connected, because it indicates that the measuring system consists of an astatic tracery in particular there is a moving coil measuring mechanism. that as a whole! s with the motor shaft rotates, and that in the moving coil by the inductive effect of the magnet system generated current, the voltage of which is proportional to the rotational acceleration, to the preferred direct supply of an oscilloscope loop indicating the rotational acceleration or the like. 2. Drehbeschleunigungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromabnahme von der Drehspule auf das Meßwerk über richtkraftfreio Metllbänder und vom Meßwerk auf die Oszillographenschleife über Schleifringe erfolgt. 2. Rotary accelerometer according to claim 1, characterized in that that the current consumption from the moving coil to the measuring mechanism via Richtkraftfreio metal bands and from the measuring mechanism to the oscilloscope loop via slip rings. 3. Drehbeschleunigungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekeunzeichnet, daß das Drehspulmeßwerk mit der Motorwelle bzw. einer auf ihr zwecks Anlaufverzögerung angebrachten Schwungscheibe starr verbunden ist. während die zur Stromabuahme dienenden Schleifringe unabhängig vom Meßwerk auf einer besonderen, gut gelagerten Welle angebracht sind. die mit dem Beschleunigungsmoßwerk in an sich bekannter Weise durch eine bewegliche, z. B. aus einem Gummischlauchstück bestehende Hohlwelle verbunden ist. 3. Rotary accelerometer according to claim 2, characterized in that that the moving coil measuring mechanism with the motor shaft or one on it for the purpose of start-up delay attached flywheel is rigidly connected. while those used to purchase electricity Slip rings attached to a special, well-supported shaft independent of the measuring mechanism are. which with the accelerator in a known manner by a movable, z. B. is connected from a piece of rubber hose existing hollow shaft. 4. Drehbeschleunigungsmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von Meßwerk zu den Schleifringen führenden Leitungen im Innern der Hohlwelle angeordnet sind. 4. Rotary accelerometer according to claim 3, characterized in that that the lines leading from the measuring mechanism to the slip rings inside the hollow shaft are arranged. 5. Drehbesehleunigungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß statt eines Drehspulmeßwerkes ein Drehmagnetmeßwerk vorgesehenn ist, bei dem die Induktionsspule mit dem mit der Motorwolle rotierenden Teil, also dem. Rückschlüßring, fest verbunden ist, während der drehba gelagerte Magnet die durch die Drehbeschleunigung verursachte Relativbewegung ausführt. 5. rotational accelerometer according to claim 1, characterized in that that instead of a moving coil measuring unit, a rotary magnet measuring unit is provided in which the induction coil with the part rotating with the motor wool, i.e. the. Return ring, is firmly connected, while the rotatably mounted magnet is affected by the rotational acceleration caused relative movement executes. 6. Drehbeschleunigungsmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet fest mit dem umlaufenden Spulenträger verbunden ist und ein ferrotnagnetischer Leitkörper im Luftspalt zwischenMagnet und Spulendreher die Relativbewegung ausführt und die Umlenkung des Magnetflusses durch die Spule e bewirkt. 6. Rotary accelerometer according to claim 5, characterized in that that the magnet is firmly connected to the rotating coil carrier and a ferrotnagnetic one Guide body in the air gap between the magnet and the bobbin winder performs the relative movement and causes the deflection of the magnetic flux through the coil e. In Betracht gezogene Druckschriften : Deutsche Patentschrift Nr. 930 243 ; britische Patentschrift Nr. 622 366. Publications considered: German Patent No. 930 243; British Patent No. 622 366.
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