DE1214724B

DE1214724B - Kontaktloser elektrischer Impulsgenerator

Info

Publication number: DE1214724B
Application number: DES97384A
Authority: DE
Inventors: Paul Hini; Dr Herbert Weiss
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-05-31
Filing date: 1965-05-31
Publication date: 1966-04-21
Also published as: NL6604536A; CH444258A; GB1086422A; AT258595B; US3366909A; BE680516A; SE324803B

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

H03k

Deutsche KL: 21 al - 36/02

Nummer: 1214 724

Aktenzeichen: S 97384 VIII a/21 al

Anmeldetag: 31. Mai 1965

Auslegetag: 21. April 1966

Es ist bekannt, magnetfeldabhängige Halbleiterwiderstände (Feldplatten) im Luftspalt zwischen den Polschuhen von Magneten anzubringen und so z. B. durch Veränderung des Magnetfeldes relativ zur Feldplatte kontaktlos veränderliche Widerstände oder Potentiometer für elektrische Signaleinrichtungen herzustellen. Der elektrische Widerstand einer Feldplatte erreicht ein Maximum i?_B, wenn sich die Feldplatte ganz im Magnetfeld befindet bzw. dieses seinen größten Wert hat. Durch Herausziehen der Feldplatte aus dem Magnetfeld bzw. durch Erniedrigung desselben kann der Widerstand der Feldplatte bis zu einen Minimum ,R₀ verkleinert werden.

Mit Hilfe von Feldplatten können z.B. Transistoren gesteuert werden. Dazu kann eine Feldplatte zwischen Basis und Emitter oder zwischen Basis und Kollektor eines Transistors gelegt werden. Insbesondere wegen Mangels eines technisch interessanten Wirkungsgrades haben Signaleinrichtungen dieser Art bisher kaum Eingang in die Technik gefunden. Dieser Wirkungsgrad hängt ganz wesentlich davon ab, ob das Widerstandsverhältnis R_B: R₀ groß genug gemacht werden kann. Naturgemäß besteht bei gegebener Feldplatte eine Methode dazu darin, ein starkes Magnetfeld zu verwenden. Da man jedoch der Einfachheit halber im allgemeinen bestrebt ist, Permanentmagneten zu benutzen, stößt man bei dieser Methode, den Wirkungsgrad zu erhöhen, sehr bald auf unüberwindliche Grenzen.

Die Erfindung bezieht sich auf einen kontaktlosen elektrischen Impulsgenerator mit mindestens einem magnetfeldabhängigen Halbleiter, der im Luftspalt zwischen einem ortsfesten und einem drehbaren Teil eines magnetischen Kreises angeordnet ist. Die Erfindung besteht darin, daß der Halbleiter eine Tandemfeldplatte mit zwei nebeneinander angeordneten Teilwiderständen ist, wobei der Grundwiderstandswert des einen Teilwiderstandes groß gegenüber dem des anderen ist, und daß der drehbare Teil des Magnetkreises ein aus koaxial versetzten Kreisscheiben-Sektoren zusammengesetzter weichmagnetischer Rückschlußkörper ist, so daß bei Rotation die beiden Teilwiderstände abwechselnd vom Magnetfeld durchsetzt v/erden.

Der erfindungsgemäße Impulsgenerator wird im folgenden auch als »Signaleinrichtung« bezeichnet.

Die beiden Teilwiderstände der Tandemfeldplatte können erfindungsgemäß einem in Basisschaltung betriebenen Transistor als Spannungsteiler vorgeschaltet sein. In diesem Fall wird im allgemeinen der Teilwiderstand mit kleinerem Grundwiderstandswert in den Emitterkreis gelegt, und die Kollektor-Basis-Kontaktloser elektrischer Impulsgenerator

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Paul Hini, Erlangen;

Dr. Herbert Weiß, Nürnberg

Spannung (Ausgangsspannung) kann auf einen Lastwiderstand gegeben sein.

Je nach Wunsch und Bedarf kann der erfindungsgemäße Impulsgenerator auch zwei oder mehr Polschuhe mit je einer aufgesetzten Feldplatte besitzen. Dabei kann dann ebenfalls jede Feldplatte als Spannungsteiler auf einen in Basisschaltung betriebenen Transistor geschaltet sein.

Nach dem Vorangehenden liegen die Vorteile der Erfindung auf der Hand. Einerseits erhält man bei Anwendung des Halbleiters mit zwei Teilwiderständen, insbesondere der Tandemfeldplatte, für ein vorgegebenes Magnetfeld ein ganz wesentlich verbessertes Schaltverhältnis. Da nämlich die beiden Teilwiderstände abwechselnd in das Magnetfeld kommen, resultiert nicht nur das Widerstandsverhältnis R_B: R₀ eines einzelnen Widerstandes, sondern das Quadrat des Verhältnisses R_B : R₀.

Da weiterhin wegen der Formgebung des Rückschlußkörpers das Magnetfeld stets auf einem Teilwiderstand konzentriert wird, ist nur eine relativ schwache magnetische Erregung des magnetischen Kreises erforderlich, um ein brauchbares Schaltverhältnis zu erhalten. Werden jedoch starke Magnetfelder verwendet, so können für das Produkt der Widerstandsverhältnisse R_B: R₀ Werte von 1000 und mehr erreicht werden; das gelingt schon mit Hilfe guter Permanentmagnete, welche im einfachsten Fall bei dem erfindungsgemäßen Impulsgenerator benutzt werden.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Impulsgenerators liegt darin, daß dessen Schaltsteilheit insbesondere durch die Form von Luftspalt und Polschuhen einstellbar ist. Wegen der immer vorhandenen magnetischen Streufelder am Anfang und

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Ende eines über eine Feldplatte (bzw. einen von deren Teilwiderständen) hinweggleitenden Rückschlußkörpers weist die entsprechende Schaltkurve auch keine scharfen Ecken (Unstetigkeiten) auf, d. h., die Schaltsteilheit ist stets endlich. Daher sind die Signale der erfindungsgemäßen Einrichtung gegenüber bekannten Schalteinrichtungen relativ oberwellenfrei, es treten keine Funken auf, und eine Radiostörung kann sich nicht ergeben.

Die erfindungsgemäßen Impulsgeneratoren können in zwei Klassen eingeteilt werden. Zu den Einrichtungen der ersten Klasse werden im folgenden diejenigen gerechnet, bei denen die Drehachsen des Rückschlußkörpers etwa senkrecht zu den magnetischen Feldlinien des Luftspaltes verläuft. In diesem Fall sind die Kreisscheibensektoren auf der Drehachse nebeneinander angeordnet. Der zweiten Klasse werden im folgenden solche erfindungsgemäßen Einrichtungen zugerechnet, bei denen die Drehachse des Rückschlußkörpers etwa parallel zu den magnetischen Feldlinien des Luftspaltes gerichtet ist. Hierbei liegen die Kreisscheibensektoren in einer Ebene, und die Stirnflächen der Polschuhe des magnetischen Kreises verlaufen parallel zueinander. Die Stirnfläche des Polschuhs ist dessen dem Luftspalt zügewandte Fläche.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Einrichtung der ersten Klasse kann der Öffnungswinkel des einen Sektors des Rückschlußkörpers zwischen 120 und 180° betragen. Dabei sind die Polschuhe so geformt und zueinander angeordnet, daß mindestens in einer Drehlage des Rückschlußkörpers der magnetische Fluß zwischen den Polschuhen lediglich den genannten Sektor durchsetzt. Der Rückschlußkörper wird im folgenden auch als Steuerscheibe bezeichnet. Im allgemeinen stimmt das Verhältnis der in Drehachsrichtung gemessenen Breiten der Außenränder der Kreisscheibensektoren etwa mit dem Verhältnis der in der gleichen Richtung gemessenen Länge der Teilwiderstände einer im Luftspalt befindlichen Tandemfeldplatte überein.

Der erfindungsgemäße Impulsgenerator kann z. B. zur digitalen Winkelmessung verwendet werden. Dabei ist der Rückschlußkörper aus Sektoren mit gleichem Umfangswinkel zusammengesetzt, und der Umfangsbereich jedes Sektors ist ebenso lang wie die Tandemfeldplatte, über die das jeweilige Signal abgebildet wird.

Der erfindungsgemäße Generator kann, insbesondere weil er schon von Natur aus radioentsört ist, mit Vorteil auch als Unterbrecher der Zündanlage von Verbrennungsmotoren dienen. In diesem Fall wird die Größe des Umfangsbereiches des einen Kreisscheibensektors im allgemeinen größenordnungsmäßig etwa gleich der Breite der Tandemfeldplatte gewählt.

Insbesondere wenn zwei oder mehr Tandemfeldplatten im magnetischen Kreis des erfindungsgemäßen Impulsgenerators angebracht sind, kann letzterer mit großem Vorteil als kontaktloser Schaltkopf an Stelle eines Kommutators für einen Gleichstrommotor verwendet werden.

Die Kreisscheibensektoren des erfindungsgemäßen Generators sind — auch in der Einrichtung der ersten Klasse — zwar im allgemeinen bezüglich der Drehachse statisch ausgewuchtet, jedoch kann es, wenn z.B. Umdrehungszahlen über 15000U/min gefordert werden, zweckmäßig sein, die Steuerscheiben auch dynamisch auszuwuchten. Das kann unter anderem dadurch geschehen, daß die Steuerscheibe mittels nichtmagnetischen Materials zu einer vollen Kreisscheibe ergänzt wird. Als nichtmagnetisches Material kann eine Legierung verwendet werden, die die gleiche Dichte besitzt wie das weichmagnetische Material der Steuerscheibe. Insbesondere können Legierungen aus Kupfer und Aluminium oder aus Zinn, Blei und Zink verwendet werden.

An Hand der Zeichnung, die schematische Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Impulsgenerators zeigt, wird die Erfindung näher erläutert; es zeigen

Fi-g. 1 und 2 einen erfindungsgemäßen Impulsgenerator der ersten Klasse in Vorder- und Seitenansicht,

F i g. 3 eine Tandemfeldplatte,

F i g. 4 eine Schaltung mit einer Tandemfeldplatte,

F i g. 5 ein perspektivisches Bild eines erfindungsgemäßen Impulsgenerators der ersten. Klasse,

Fig. 6 bis 8 erfindungsgemäße Generatoren der ersten Klasse mit verschiedenen Polschuhformen und -anzahlen,

Fig. 9 eine Schaltung, insbesondere für einen Generator nach Fig. 6,

F i g. 10 eine Steuerscheibe für einen erfindungsgemäßen Impulsgenerator der ersten Klasse zur digitalen Winkelmessung,

Fig. 11 und 12 einen erfindungsgemäßen Impulsgenerator der zweiten Klasse in zwei verschiedenen Schnitten,

Fig. 13 eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Steuerscheibe für einen Impulsgenerator gemäß Fig. 11, insbesondere zur digitalen Winkelmessung.

In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Impulsgenerators schematisch gezeichnet. Die Fig. 2 stellt einen Schnitt durch die Fig. 1 längs der LinieII-II dar. Die Polschuhe 1 und 2 in F i g. 1 sind bezüglich der Drehachse 6 symmetrisch angeordnet. Zwischen den Polschuhen befindet sich eine Steuerscheibe 3 mit zwei Kreisscheibensektoren 4 und 5. Im Luftspalt 8 zwischen der Steuerscheibe und dem Polschuh 1 ist auf letzteren eine Feldplatte 7 gesetzt. Die Feldplatte besteht aus den beiden Widerständen R₁ und A₂. Der Polschuh 2, der in diesem Beispiel keine Feldplatte trägt, ist wesentlich breiter als der Polschuh 1 und umgibt größenordnungsmäßig ein Viertel der Steuerscheibe. Dadurch, daß der Polschuh 1 so schmal ist, wird erreicht, daß der magnetische Fluß im Bereich der Feldplatte? auf diese konzentriert wird. Der Kreisscheibensektor 4 ist im gezeichneten Ausführungsbeispiel dicker (D) als der Kreisscheibensektor 5 (d). Die Dicken der beiden Sektoren sind entsprechend der aktiven Längen der Halbleiterwiderstände der Feldplatte gewählt.

Eine solche Feldplatte ist in Fig. 3 gezeichnet. Sie wird als Tandemfeldplatte bezeichnet und kann aus zwei Widerständen R₁ und R₂ bestehen, die auf einer Grundplatte 12 aufgebracht sind. Die Widerstände R₁ und R₂ besitzen die elektrischen Kontakte 13 bis 15, an denen die Anschlußdrähte 16 bis 18 angebracht sind.

In einem Ausführungsbeispiel ist die in den F i g. 1 bis 3 dargestellte erfindungsgemäße Einrichtung permanentmagnetisch erregt und besitzt einen Magneten N-S von 18 mm Länge; im Luftspalt 8 werden etwa 7 kG erreicht. Der Radius r der Steuerscheibe 3 be-

trägt etwa 5 mm, und die Dicke D des Sektors 4 mißt etwa 2,5 mm und die Dicke d des Sektors 5 etwa 1,5 mm. Der Öffnungswinkel Cp₁ kann je nach dem speziellen Anwendungsfall zwischen einem Wert, bei dem der Umfangsbereich des Sektors gerade ebenso breit ist, wie die Feldplatte lang ist, und 180° gewählt werden. Das Material der Steuerscheibe soll im allgemeinen weichmagnetisch sein. Die Scheibe kann z.B. aus Magneteisen, Trafoperm oder Permenorm bestehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Tandemfeldplatte gemäß F i g. 3 hat folgende Ausmaße: Die aktive Länge des Widerstandes R₁ beträgt L = 1,6 mm, und die aktive Länge des Widerstandes R₂ beträgt 1 = 0,6 mm. Die in der gleichen Richtung wie die Längen L und I gemessene Länge der Mittelkontakte 16 und 17 ist etwa 1,9 mm. Die Gesamtausmaße dieser Platte sind 4 · 1,5 mm. Der Widerstand R₁ hat in diesem Beispiel ohne Magnetfeld ungefähr einen Wert von 500 Ω und der Widerstand R₂ einen Wert von etwa 20 bis 50 Ω.

In Fig. 4 ist eine Schaltung für die Feldplatte nach F i g. 3 gezeichnet. Die Eingangsspannung U kann z. B. Werte zwischen 6 und 14 V haben. Der kleinere WiderstandR₂ der Feldplatte nach Fig, 4 liegt im Emitterkreis eines Transistors T. Als Transistor ist z. B. ein Siemens-Germanium-Schalttransistor geeignet. Die Ausgangsspannung U_Cb ist auf einen Lastwiderstand Abgegeben; letzterer kann z.B. eine Erregerwicklung eines Gleichstrommotors sein.

In F i g. 5 ist ein perspektivisches Bild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Impulsgenerators der ersten Klasse schematich gezeichnet. Gleiche Teile sind in dieser Figur ebenso bezeichnet wie in den F i g. 1 und 2. In diesem Beispiel befinden sich auf beiden Polschuhen la und Ib Feldplatten Ta und Tb, daher sind beide Polschuhe ähnlich zugespitzt ausgebildet wie der Polschuh 1 in Fig. 1. Es geht aus diesem Beispiel deutlich hervor, daß der Radius der Achse der Steuerscheibe 4, 5 zumindest innerhalb derselben so groß ist, daß die Achse eine magnetische Verbindung 11 zwischen den Sektoren 4 und 5 ist. Der Radius der erweiterten Achse 11 kann z. B. größenordnungsmäßig etwa halb so groß sein wie der Radius der Kreisscheibensektoren. Der Teil 10 der Anordnung gemäß F i g. 5 ist ein Permanentmagnet N-S.

Die beiden Feldplatten Ta und Tb der Einrichtung gemäß Fig. 5 können ebenso wie die Feldplatte? der vorhergehenden Figuren je als Spannungsteiler einem in Basisschaltung betriebenen Transistor vorgeschaltet sein.

Die F i g. 6 bis 8 zeigen Schnitte durch erfindungsgemäße Einrichtungen der ersten Klasse mit verschiedenen Ausführungsformen und -anzahlen von Polschuhen.

Die Fig. 6 bezieht sich auf eine Anordnung mit zwei Feldplatten 22 und 23 und einem Kreisschelbensektor 25 mit einem Winkel φ₆, der größer als 120° ist. Der Bereich des Sektors soll im allgemeinen gerade so groß sein, daß die beiden Tandemfeldplatten 22 und 23 sich innerhalb von dessen Winkelbereich befinden können. Die Feldplatten sind auf Polschuhe 26 und 27 gesetzt, die einem magnetischen Kreis 20 angehören. Die Steuerscheibe 3 ist um die Achse 6 drehbar.

Die beiden Feldplatten 22 und 23 gemäß F i g. 6 können z. B. unabhängig auf Transistoren nach Fig. 9 geschaltet sein. Die WiderständeR₁ und R₂ gehören zur Feldplatte 22 und steuern einen Transistor T₁ mit dem Belastungswiderstand R_{L v} Die beiden Widerstände R_z und -R₄ gehören zur Feldplatte 23 und steuern den Transistor T₂ mit der Belastung R_Lr

Es hat sich bei einer Schaltung gemäß F i g. 9 als zweckmäßig erwiesen, den Feldplattenwiderständen R₁ und R_s gemeinsam einen regelbaren Widerstand R_v vorzuschalten. Dadurch können auf einfache Weise die Toleranzen des erfindungsgemäßen Impulsgenerators als Gesamtheit ausgeglichen werden. Weiterhin lassen sich mit Hilfe des Vorwiderstandes R_v das Schaltverhältnis R_B : R₀ der Feldplatten und damit der Wirkungsgrad der gesamten Einrichtung einstellen bzw. verbessern oder den jeweiligen Arbeitsbedingungen optimal anpassen.

Die Aufgabe der Schaltung gemäß Fig. 9 ist folgende: Wenn die beiden Transistoren T₁ und T₂ geschlossen sind, soll ein dritter Transistor T₃ Strom durch einen Lastwiderstand Ri ₃ schicken, und umgekehrt. Daher ist zwischen dem Transistor T₃ und den Transistoren T₁ und T₂ ein Nand-Gatter geschaltet. Dieses besteht aus den Widerständen A₅, R₆, R₇ und R₈. Das Nand-Gatter bewirkt, daß ein ebenfalls zwischengeschalteter Transistor T₄ (mit dem Widerstand R₉ im Kollektorkreis) nur dann geöffnet ist, wenn einer der beiden Transistoren T₁ und T₂ ebenfalls geöffnet ist. Wenn aber der Transistor T₄ geöffnet ist, ist automatisch der Transistor T₃ bei der angegebenen Schaltart gesperrt. Sind aber die Transistoren T₁ und T₂ beide gesperrt, so ist auch der Transistor T₄ gesperrt und daher der Transistor T₃ geöffnet.

Sind die Lastwiderstände R_{L t} und R_L ₂ in F i g. 9 reine ohmsehe Widerstände, so kann man die Reihenschaltung der Widerstände R₅ und R₆ unmittelbar mit dem Kollektor der beiden Transistoren T₁ und T₂ verbinden (gestrichelte Linien). Handelt es sich bei den drei LastwiderständenR_Lt bis R_Ls in Fig. 9 jedoch um induktive Belastungen, z. B. die Erregerwicklung eines Motors, so können falsche Phasenbeziehungen auftreten. In diesem Fall ist es deshalb zweckmäßig — wie gezeichnet —, die Widerstände R₅ und R₆ an die Mittelelektrode der beiden Tandemfeldplatten 22 (R₁, R₂) und 23 (i?₃, i?₄) zu schalten.

Der Impulsgenerator (Schaltkopf) gemäß Fig. 6 mit einer Schaltung nach F i g. 9 hat die gleiche Wirkung wie der Impulsgenerator nach Fig. 7 mit drei gegeneinander um 120° versetzten Tandemfeldplatten 30 bis 32, wobei an jede Feldplatte ein Transistor unmittelbar entsprechend der Schaltung nach F i g. 4 geschaltet ist. Der Schaltkopf nach Fig. 6 in Verbindung mit der Schaltung nach F i g. 9 hat zwar den Vorteil, daß er mit einer Feldplatte weniger als derjenige nach Fig. 7 auskommt. Es wird jedoch eine relativ komplizierte Schaltung mit einem zusätzlichen Transistor T₄ und vier Widerständen R₅ bis R₈ gebraucht.

Der Kreisscheibensektor 36 der Steuerscheibe 3 gemäß F i g. 7 soll im allgemeinen mindestens einen um etwa zwei Feldplattenbreiten größeren Umfangsbereich als 120° haben. Dann können in bestimmten Drehlagen der Steuerscheibe jeweils zugleich von zwei Feldplatten die eine Sorte von deren Teilwiderständen dem starken Feld im Luftspalt des magnetischen Kreises ausgesetzt sein. Werden die Feld-

platten in die Erregerwicklungen von Gleichstrommotoren eingeschaltet, so erhält man bei einer derartigen Ausbildung der Steuerscheibe günstige Anlaufbedingungen. In diesem Sinn haben sich bei Schaltköpfen gemäß Fig. 7 Mittelpunktswinkelφ_Ί von 125 bis 140° für die Kreisscheibensektoren 36 bewährt.

Bei der Einrichtung gemäß Fig. 7 muß darauf geachtet werden, daß der magnetische Fluß durch den Polschuh 39 mit der Feldplatte 32 sich aufteilt und zur Hälfte über den Polschuh 37 der Feldplatte 30 und den Polschuh 38 der Feldplatte 31 in den magnetischen Kreis, z. B. einen Permanentmagneten, zurückfließt. Um gleiche Schaltverhältnisse für alle drei Feldplatten zu schaffen, ist es daher erforderlich, den Polschuh 39 doppelt so groß auszuführen wie die beiden Polschuhe 37 und 38. Sind die Stirnflächen der Polschuhe 37 und 38 ebenso groß wie die Feldplatten und alle drei Feldplatten gleich groß, so soll also der Polschuh 39 etwa doppelt so groß wie die Fläche der auf ihm liegenden Feldplatte sein.

Die Fig. 8 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Einrichtung mit zwei Feldplatten 40 und 41, wobei der magnetische Kreis, z. B. der Permanentmagnet N-S, nicht symmetrisch hinter der Steuerscheibe, sondern seitlich angesetzt ist. Welche Anordnung von den beiden Einrichtungen nach Fig. 6 und 8 die geeignetere ist, hängt von den räumlichen Gegebenheiten ab.

Statt mit drei Polschuhen kann man auch mit vier operieren. Eine Anordnung mit vier Polschuhen entsteht z.B., wenn die Anordnung42 links in Fig. 8 auf deren rechter Seite wiederholt wird. Auch kann eine Anordnung gemäß Fig. 7 leicht in eine solche mit vier Polschuhen umkonstruiert werden. Dazu muß lediglich der Polschuh 39 in zwei Polschuhe mit je einer Feldplatte entsprechend den Polschuhen 37 und 38 aufgespalten werden. Der Winkel φ des einen Kreisscheibensektors beträgt bei einer Einrichtung mit vier Feldplatten z. B. 90°. Eine entsprechende Steuerscheibe mit einem Winkel φ_Β = 90° ist in Fig. 8 gezeichnet. Die beschriebenen Anordnungen lassen sich zum Steuern von Gleichstrommotoren an Stelle von Kommutatoren verwenden.

Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung als Unterbrecher in einer kontaktlosen Zündanlage für Verbrennungsmotoren. Bei letzterer Anwendung wird der Winkelbereich φ zweckmäßig sehr klein gewählt, da bei den Zündanlagen nur ein kurzer Schaltimpuls an die Transistoren und nachfolgenden Schaltelemente abgegeben werden muß.

Mit einer einzelnen Feldplatte und einer Anordnung gemäß den Fig. 1 bis 4 läßt sich auch eine digitale Winkelmessung durchführen. Dazu wird der ganze Umfang der Steuerscheibe zweckmäßig in viele Sektoren mit kleinem Winkel φ aufgeteilt. Der.Winkel φ kann so klein gemacht werden, daß der einem Sektor entsprechende Umfangsbereich gerade so lang ist, wie die Feldplatte gemäß Fig. 3 breit ist.

Ein perspektivisches Bild mit einer solchen Steuerscheibe ist in der Fig. 10 gezeichnet. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 betrifft eine erfindungsgemäße Einrichtung der ersten Klasse. Die Steuerscheibe ist in diesem Fall in eine Reihe von Zähnen 54 und eine Reihe von Zähnen 55 aufgeteilt, die gegeneinander auf Lücke gesetzt sind. Die Einrichtung besitzt einen Polschuh 52, der ähnlich wie der Polschuh 2 gemäß F i g. 1 um einen Teil der weichmagnetischen Steuerscheibe ragt, und einen zugespitzten Polschuh 51, der eine Feldplatte 50 trägt. Die Steuerscheibe ist um die Achse 6 drehbar. Auch diese Einrichtung kann permanentmagnetisch erregt sein oder, wie alle anderen erfindungsgemäßen Einrichtungen, mittels einer Spule 57 elektromagnetisch erregt werden.
Der Abstand der einzelnen Zähne der Steuerscheibe gemäß F i g. 10 wird, wie gesagt, im allgemeinen der Breite und der zu beeinflussenden Tandemfeldplatte angepaßt. In einem Ausführungsbeispiel beträgt dieser Abstand der Zähne und die Breite der Zähne längs des Umfanges der Steuerscheibe je etwa

is 0,1 mm. Hat diese Steuerscheibe beispielsweise einen Radius von etwa 100 mm, so ergeben sich daher weit über 3000 Zahnpaare 54,55.

In den F i g. 11 und 12 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung der zweiten Klasse in zwei verschiedenen Schnitten schematisch gezeichnet. Bei dieser Klasse der erfindungsgemäßen Einrichtungen verläuft — laut obiger Definition — die Drehachse 60 der Steuerscheibe 61 parallel zu den Feldlinien des Luftspaltes zwischen den PoI-schuhen 64 und 65. Die Polschuhstirnflächen liegen parallel zueinander. Auf den Polschuh 65 ist eine Feldplatte 66 gesetzt, die etwa wie in F i g. 3 ausgebildet sein kann. Der magnetische Kreis gemäß Fig. 11 kann ebenfalls permanenterregt sein (N-S).

Die Steuerscheibe, die in Fig. 12 in der Aufsicht gezeigt ist, besteht aus zwei Kreisscheibensektoren 62 und 63, die weichmagnetisch sind und in der gezeichneten Ausführungsform auch als Kreisringsektoren bezeichnet werden können. Entsprechend dem Abstand der aktiven Teile der Widerstände R₁ und R₂ gemäß "Fig. 3 sind die beiden Sektoren 62 und 63 gemäß Fig. 12 mit einem Abstand Ar gezeichnet. Ein solcher Abstand zwischen den Sektoren kann natürlich ebenfalls in den Ausführungsbeispielen nach den vorhergehenden Figuren angebracht werden. — Bei der praktischen Ausführung erfindungsgemäßer Einrichtungen der zweiten Klasse ist es im allgemeinen zweckmäßig, die Steuerscheibe (61 in Fig. H) auch an der Peripherie zu lagern, um magnetische Reaktionskräfte aufzufangen.

Auch bei der Einrichtung gemäß den Fig. 11 und 12 können zwei oder mehr Polschuhpaare, insbesondere für eine Reihenschaltung, angebracht werden. Die Anwendungsgebiete der erfindungsgemäßen Einrichtung der zweiten Klasse sind etwa identisch mit denen der Einrichtung nach der ersten Klasse.

Die Auswahl der jeweilig günstigsten Einrichtung kann z. B. nach räumlichen Gegebenheiten erfolgen.

In Fig. 13 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Steuerscheibe für eine Einrichtung gemäß den Fig. 11 und 12, insbesondere zur digitalen Winkelmessung, schematisch gezeichnet. Diese Steuerscheibe 61 hat die beiden weichmagnetischen Zahnreihen 70 und 71 und entspricht der Ausführungsform gemäß Fig. 10. In dieser Figur ist auch angegeben, daß bei. einer erfindungsgemäßen Einrichtung der zweiten Klasse z. B. vier Polschuhpaare 72, die gestrichelt gezeichnet sind, verwendet werden können. Ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 10 können auch bei der Einrichtung gemäß Fig. 13 mehr als zwei Zahnreihen in einer Steuerscheibe angebracht werden. Entsprechend der. Zahl der Zahnreihen werden dann Feldplatten mit

mehr als zwei nebeneinanderliegenden Teilwiderständen verwendet.

Claims

Patentansprüche:

1. Kontaktloser elektrischer Impulsgenerator mit mindestens einem magnetfeldabhängigen Halbleiter, der im Luftspalt zwischen einem ortsfesten und einem drehbaren Teil eines magnetischen Kreises angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter eine Tandemfeldplatte mit zwei nebeneinander angeordneten Teilwiderständen (R₁, R₂) ist, wobei der Grundwiderstandswert des einen Teilwiderstandes groß gegenüber dem des anderen ist, und daß der drehbare Teil des Magnetkreises ein aus koaxial versetzten Kreisscheibensektoren (4, 5) zusammengesetzter weichmagnetischer Rückschlußkörper (3) ist, so daß bei Rotation die beiden Teilwiderstände abwechselnd vom Magnetfeld durchsetzt werden (Fig. 1 und 3).

2. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilwiderstände der Tandemfeldplatte einem in Basisschaltung betriebenen Transistor als Spannungsteiler vorgeschaltet sind, wobei der Teilwiderstand mit kleinerem Grundwiderstandswert im Emitterkreis liegt und wobei die Kollektor-Basis-Spannung (Ausgangsspannung) auf einen Lastwiderstand gegeben ist (F i g. 4).

3. Impulsgenerator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kreis zwei Polschuhe mit je einer aufgesetzten Feldplatte besitzt, welche als Spannungsteiler auf einen in Basisschaltung betriebenen Transistor geschaltet ist.

4. Impulsgenerator nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Rückschlußkörpers etwa senkrecht zu den magnetischen Feldlinien des Luftspaltes verläuft und daß die Kreisscheibensektoren auf der Achse nebeneinander angeordnet sind (Fig. 1, 2 und 5).

5. Impulsgenerator nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel des einen Sektors zwischen 120 und 180° beträgt und daß die Polschuhe so geformt und zueinander angeordnet sind, daß mindestens in einer Drehlage des Rückschlußkörpers der magnetische Fluß zwischen den Polschuhen lediglich einen Sektor durchsetzt.

6. Impulsgenerator nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis" der in Drehachsrichtung gemessenen Breiten der Außenränder der Kreisscheibensektoren etwa im Verhältnis der in der gleichen Richtung gemessenen Länge der Teilwiderstände einer im Luftspalt befindlichen Tandemfeldplatte übereinstimmt.

7. Impulsgenerator nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (11) der Achse des Rückschlußkörpers zumindest innerhalb desselben so groß ist — insbesondere größenordnungsmäßig etwa halb so groß wie der Radius der Kreisscheibensektoren —, daß die Achse eine magnetische Verbindung zwischen den Sektoren ist (Fig. 5).

8. Impulsgenerator nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen der Polschuhe parallel zueinander verlaufen.

9. Impulsgenerator nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kreis drei auf dem Umfang des Rückschlußkörpers gegeneinander um 120° versetzte Polschuhe mit je einer Tandemfeldplatte enthält, daß die Stirnflächen der beiden Polschuhe gleicher Polarität etwa halb so groß sind wie die des dritten Polschuhs, daß der magnetische Kreis derart symmetrisch aufgebaut ist, daß der den letzteren Polschuh durchsetzende magnetische Fluß etwa doppelt so groß ist wie der der beiden anderen Polschuhe und daß der Mittelpunktswinkel des einen Kreisscheibensektors etwa zwischen 120 und 140° beträgt.

10. Impulsgenerator nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kreis vier symmetrisch auf dem Umfang des Rückschlußkörpers gegeneinander versetzte und je eine Tandemfeldplatte tragende Polschuhe besitzt, von denen je zwei die gleiche Polarität aufweisen, daß der Mittelpunktswinkel des einen Kreisscheibensektors etwa 90° beträgt.

11. Impulsgenerator nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Rückschlußkörpers etwa parallel zu den magnetischen Feldlinien des Luftspaltes gerichtet ist, daß die Stirnflächen der Polschuhe des magnetischen Kreises parallel zueinander verlaufen und daß die Kreisscheibensektoren in einer Ebene liegen (Fig. 11 und 12).

12. Impulsgenerator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Polschuhpaare mit Feldplatten verwendet sind.

13. Impulsgenerator nach den Ansprüchen 1 bis 4 und einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, 11 und 12, insbesondere zur Verwendung bei der digitalen Winkelmessung, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückschlußkörper aus Sektoren mit gleichem Umfangswinkel zusammengesetzt ist und daß der Umfangsbereich jedes Sektors etwa ebenso lang wie die Tandemfeldplatte ist (Fig. 10 und 13).

14. Impulsgenerator nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückschlußkörper zwecks dynamischer Auswuchtung mittels nichtmagnetischen Materials zu einer vollen Kreisscheibe ergänzt ist, wobei das nichtmagnetische Material annähernd die gleiche Dichte wie das weichmagnetische Material des Rückschlußkörpers besitzt.

15. Verwendung des Impulsgenerators nach den Ansprüchen 1 bis 3 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche als Unterbrecher der Zündanlage von Verbrennungsmotoren, wobei die Größe des Umfangsbereiches des einen Kreisscheibensektors größenordnungsmäßig etwa gleich der Breite der Tandemfeldplatte ist.

16. Verwendung des Impulsgenerators nach den Ansprüchen 1 bis 3 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche als Kommutator für Gleichstrommotoren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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