DE1253793B - Elektrisches Abgriffsystem - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G05f

Deutsche Kl.: 21c-46/02

Nummer: 1 253 793

Aktenzeichen: M 39066 VIII b/21 c

Anmeldetag: 24. September 1958

Auslegetag: 9. November 1967

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Abgriffsystem mit einem Stator und einem um eine Empfindlichkeitsachse gegenüber dem Stator verdrehbaren Rotor, bei welchem der Stator Induktionssysteme mit magnetischen Polen aufweist, von denen bei jedem Induktionssystem einer eine Erregerwicklung trägt, die einen Magnetfluß über die zwei benachbarten, mit Induktionswicklungen versehenen Pole erzeugt, derart, daß bei der Bewegung des Rotors eine Verlagerung des Magnetflusses erfolgt und in den Induktionsspulen eine Spannung als Meßwert für die Verdrehung des Rotors erzeugt wird.

Ein solches elektrisches Abgriffsystem dient bekanntlich dazu, einen elektrischen Meßwert für eine meist auf einen kleinen Winkel beschränkte Verdrehbewegung um eine Empfindlichkeitssache zu gewinnen. Hierfür sind induktive Abgriffe in verschiedenen Ausführungen bekannt, bei denen in einer Induktionsspule oder einem Spulenpaar eines durch eine Wechselspannung erregten Induktionssystems Wechselspannungen nach Maßgabe der zu messenden Verdrehung induziert werden. Dabei kann z. B. die Richtung der Verdrehung durch die Phasenlage der induzierten Wechselspannung zum Ausdruck kommen. Bei solchen induktiven Abgriffen erhält man zwar kontinuierlich veränderliche Meßwerte. Bei höheren Genauigkeitsansprüchen entstehen bei den üblichen induktiven Abgriffen jedoch erhebliche, auf mechanische Ursachen zurückzuführende Schwierigkeiten. Es zeigt sich, daß der Meßwertverlauf bei Rechts- und Linksabweichung in den meisten Fällen nicht hinreichend genau übereinstimmt. Diese Erscheinung hat ihre Ursache darin, daß die gegeneinander verdrehbaren Teile des induktiven Abgriffs kleine mechanisch kaum vermeidbare Exzentrizitätsfehler aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Abgriff zu schaffen, der kontinuierlich veränderliche Meßwerte ergibt, die höchsten Genauigkeitsansprüchen genügen.

Das wird bei dem eingangs genannten elekrischen Abgriffsystem erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur Kompensation von Exzentrizitätsfehlern mehr als zwei solcher Induktionssysteme auf einem konzentrisch zur Empfindlichkeitsachse liegenden Kreis in regelmäßiger Verteilung angeordnet und die Erregerwicklungen aller Systeme einerseits und die Induktionswicklungen aller Systeme andererseits in Reihe geschaltet sind.

Bei einer solchen Ausbildung des elektrischen Abgriffs wird der Meßwert von mehreren Induktionssystemen gewonnen, deren Fehler sich infolge der Elektrisches Abgriffsystem

Anmelder:

Bodenseewerk Perkin-Elmer & Co. G. m. b. H.,
Überlingen (Bodensee)

Als Erfinder benannt:

Dr. e. h. Waldemar Möller, Heiligenberg (Bad.)

kreissymmetrischen Anordnung gegenseitig kompensieren.

Es ist eine Anordnung zur induktiven Fernübertragung von Bewegungsvorgängen bekannt, bei welcher ein Statorring vier nach innen ragende Pole aufweist, die jeweils um 90° gegeneinander versetzt sind. Der Statorring trägt zwei diametral gegenüberliegende, in Reihe geschaltete Erregerwicklungen. Vier Induktionswicklungen sitzen auf den Polen, wobei jeweils zwei Wicklungen gleichsinnig gewickelt und in Reihe geschaltet sind. Die in den beiden Spulenpaaren induzierten zwei Spannungen beaufschlagen ein Kreuzspulinstrument. Zwischen den vier Polen ist ein Eisenanker drehbar, welcher den Magnetfluß von dem einen Polpaar zu dem anderen kontinuierlich verlagern und damit die Anzeige des Kreuzspulinstrumentes entsprechend verändern kann.

Es handelt sich.dabei nicht um ein Abgriffsystem der Art, auf die sich die Erfindung bezieht. Es ist dort nicht ein Pol mit einer Erregerwicklung vorgesehen, welcher einen Magnetfluß über einen magnetisch leitenden Teil des Rotors und einen benachbarten, eine Induktionswindung tragenden Pol erzeugt. Der Magnetfluß geht dort vielmehr über zwei diametral einander gegenüberliegende Pole, also quer durch das System. Demgegenüber verläuft bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Magnetfluß nur peripher. Man kommt also am Rotor mit relativ leichten peripheren Eisenpfaden für den Magnetfluß aus, so daß der Rotor leichter gebaut werden kann. Es entstehen kurze magnetische Pfade, so daß man mit einer bestimmten Erregerleistung höhere Empfindlichkeit erzielt.

Ein Abgriff nach der Erfindung bietet auch herstellungstechnisch erhebliche Vorteile. Man kann nämlich den Abgriff so gestalten, daß der Stator einen geschlossenen lamellierteri Polkranz aufweist, der die Pole aller Ihduktiönssysteme bildet, und daß der Rotor einen gemeisamen, in Kreisringabschnitte unterteilten, um die Empfindlichkeitsachse verdreh-

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Claims (4)

baren Ankerring aufweist. Man erhält so einen motorähnlichen Aufbau des Abgriffsystems, das infolgedessen mit den in der Kleinmotorentechnik üblichen Methoden hergestellt werden kann. In den Abbildungen sind als Ausfiihmngsbeispiele der Erfindung zwei verschiedene induktive Abgriffsysteme dargestellt und im folgenden beschrieben. Abb. 1 zeigt ein Abgriffsystem nach der Erfindung, in Richtung der Empfindlichkeitsachse gesehen; Abb. 2 zeigt einen Längsschnitt durch das Abgriffsystem von Abb. 1; Abb. 2a zeigt die Zusammenschaltung der verschiedenen Induktionssysteme; Abb. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform in ähnlicher Darstellung wie Abb. 1; Abb. 4 zeigt einen Längsschnitt durch den Abgriff von Abb.3; A b b. 4 a zeigt die Zusammenschaltung der Induktionssysteme. Bei dem Abgriffsystem nach A b b. 1 und 2 besitzt jedes Induktionssystem einen eine Erregerwicklung tragenden Mittelpol 1 bis 4 und zwei je eine Induktionswicklung tragende Seitenpole la bis 4 a und Ib bis 46, die einen gemeinsamen lameliierten Polkranz 5 bilden. Innerhalb des Polkranzes 5 ist ein verdrehbarer zweiteiliger Ankerring 6,6' angeordnet, in den vier lamellierte Kreisringabschnitte Al bis A 4 eingebettet sind. Die Kreisringabschnitte A1 bis A4 sind mit geringem Luftspalt symmetrisch vor jedem der Hauptpole 1 bis 4 angeordnet und reichen von der Mitte des einen Seitenpols la bis 4a bis zur Mitte des anderen Seitenpols Ib bis 4 b. Der Ankerring 6, 6' kann nach beiden Richtungen um etwa eine halbe Polteilung verdreht werden. In der Mittelstellung des Ankerringes 6,6' wird der magnetische Fluß durch die Kreisringabschnitte A1 bis A 4 jeweils gleichmäßig auf die beiden Seitenpole la bis 4 a und Ib bis 4 b verteilt, so daß jeweils gleiche Spannungen in den Wicklungen der Seitenpole induziert werden. Durch Verdrehung des Ankerringes 6,6' kann der Magnetfluß jeweils nach der Seite des einen Seitenpols hin mehr oder weniger verschoben werden, so daß in den Wicklungen der Seitenpole ungleiche Induktionsspannungen entstehen, deren Differenz einen Meßwert für die Vedrehung des Ankerringes 6,6' darstellt. Bei dem in Abb. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Polkranz 7 vorgesehen, der abwechselnd mit verschiedener Polarität erregte Hauptpole 1' bis 6' und zwischen diesen Nebenpole Va bis 6'α mit Induktionswicklungen aufweist. Ein Ankerring 8,8' trägt eine der Hauptpolanzahl entsprechende Anzahl von Kreisringabschnitten A V bis A 6'. die mit geringem Luftspalt vor den Hauptpolen Γ bis 6' angeordnet sind. In der Mittelstellung überdeckt jeder Kreisringabschnitt A Γ bis A 6' die zu beiden Seiten des Hauptpols liegenden Nebenpole etwa bis zur Hälfte. Da zwei benachbarte Hauptpole (z. B. Γ und 2') mit entgegengesetzter Polarität erregt sind, kompensieren sich in dem dazwischenliegenden Nebenpol 2'a die einander entgegengerichteten Teilflüsse, so daß bei Mittelstellung des Ankerringes 8,8' in den Induktionsspulen keine Spannung induziert wird. Bei Verdrehung des Ankerringes 8, 8' wird das Flußgleichgewicht in den Nebenpolen l'a bis 6'α gestört, so daß in den Induktionswicklungen eine Spannung induziert wird, deren Phase von der Verdrehungsrichtung des Ankerringes 8, 8' abhängt. Patentansprüche:

1. Elektrisches Abgriffsystem mit einem Stator und einem um eine Empfindlichkeitsachse gegenüber dem Stator verdrehbaren Rotor, bei welchem der Stator Induktionssysteme mit magnetischen Polen aufweist, von denen bei jedem Induktionssystem einer eine Erregerwicklung trägt, die einen Magnetfluß über zwei benachbarte, mit Induktionswicklungen versehenen Pole erzeugt, derart, daß bei der Bewegung des Rotors eine Verlagerung des Magnetflusses erfolgt und in den Induktionsspulen eine Spannung als Meßwert für die Verdrehung des Rotors erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation von Exzentrizitätsfehlern mehr als zwei solcher Induktionssysteme auf einem konzentrisch zur Empfindlichkeitsachse liegenden Kreis in regelmäßiger Verteilung angeordnet und die Erregerwicklungen aller Systeme einerseits und die Induktionswicklungen aller Systeme andererseits in Reihe geschaltet sind.

2. Elektrisches Abgriffsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator einen geschlossenen lameliierten Polkranz (5) aufweist, der die Pole (1 bis 4, la bis 4a, 1 b bis 4b) aller Induktionssysteme bildet, und daß der Rotor einen gemeinsamen, in Kreisringabschnitte (Al bis A4) unterteilten, um die Empfindlichkeitsachse verdrehbaren Ankerring (6, 6') aufweist.

3. Elektrisches Abgriffsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Induktionssystem einen die Erregerwicklung tragenden Mittelpol (1 bis 4) und zwei je eine Induktionswicklung tragenden Seitenpole (la bis 4a, Ib bis 4b) aufweist und daß die Kreisringabschnitte (A 1 bis A 4) des Ankerringes (6, 6') von Seitenpolmitte zu Seitenpolmitte reichen.

4. Elektrisches Abgriff system nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeweils zwei mit verschiedener Polarität erregten Hauptpolen (I' bis 6') des Polkranzes (7) ein mit einer Induktionswicklung versehener Nebenpol (l'a bis 6'ä) angeordnet ist und daß jedem Hauptpol (I' bis 6') ein Kreisringabschnitt (A Γ bis A β') des Ankerringes (8, 8') angeordnet ist, der bei seiner Mittelstellung die beiderseits des Hauptpols liegenden Nebenpole noch bis etwa zur Mitte überdeckt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 555 042, 599 954;

Patentschrift Nr. 9941 des Amtes für Erfindungsund Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands;

französische Patentschriften Nr. 854 360, 955 380, 960722;

USA.-Patentschrift Nr. 2814743;
Druckschrift der Fa. Hartmann & Braun AG., Frankfurt/M., »Die induktive Regelung« vom September 1953, S. 9 bis 12;

Buch von W. Oppelt, »Kleines Handbuch technischer Regelvorgänge«, 2. Auflage, 1956, S. 61, 62.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen