DE2237250C3 - Drehstellungswandler - Google Patents

Description

lung des Rotors bei einem Drehstellungswandler nach denFig. Ibis3.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Drehstellungswandler weist einen Stator 11 aus einem Mangan/Zink-Ferrit auf. Der Stator 11 besitzt die Gestalt eines im wesentlichen napfförmigen Körpers 12, von dessen Boden 13 ein angeformter hohler zylindrischer Kernabschnitt 14 hochragt Die Achse des Kernabschnittes 14 ist parallel und zentral gegenüber einer kreisförmigen Wand 15 des Körpers 12 angeordnet, wobei die freien Enden des Ku nabschnittes 14 und der Wand 15 in einer parallel zum Boden 13 verlaufenden Ebene liegen. Die Wand 15 des Körpers 12 legt vier auf gleiche Winkelabstände voneinander verteilte Polstücke 16 fest, wobei zwischen je zwei benachbarten Polstücken 16 je eine parallel zur Achse des Kernabschnittes 14 verlaufende Nut 17 in der Wand 15 ausgebildet ist Die Nuten 17 dienen zur Aufnahme von Aufnehmerspulen 18, die zwei einander diametral gegenüberliegende Polstücke 16 umschließen. Der Kernabschnitt 14 des Stators U legt ebenfalls ein Polstück desselben fest Eine Erregerspule 19 ist um den Kernabschnitt 14 herumgewickelt

In der Bohrung des hohlen Kernabschnittes 14 ist eine aus Polytetrafluoräthylen bestehende Lagerbüchse 21 angeordnet, die von einer gegenüber dem Stator 11 drehbaren, nichtmagnetischen, vorzugsweise aus Messing bestehenden Antriebs-Welle 2 durchsetzt wird, welche über das freie Ende des Kernabschnittes 14 hinausragt und drehfest mit einem Rotor 23 aus dem gieichen Mangan/Zink-Ferrit wie der Stator il verbunden ist Die Erregerspule 19 ist magnetisch mit dem Rotor 23 gekoppelt, der zwei einander gegenüberliegende Planflächen sowie einen zentralen rechteckigen Abschnitt 23a aufweist, der an zwei gegenüberliegenden Kanten mit je einem bogenförmigen Abschnitt 230 versehen ist, die jeweiis ein Poistück des Rotors bilden. Die bogenförmigen Abschnitte 236 bilden jeweils einen Teil eines um die Achse des Kernabschnittes 14 herum zentrierten Kreissegments von größerem Radius ais demjenigen der Wand 15, so daß sich der Rotor 23 zwischen Kernabschnitt 14 und Wand 15 erstreckt Außerdem ist die Bogenlänge jedes bogenförmigen Abschnitts 23f> größer als die Bogenlänge jedes Polstücks des Stators 11, so daß der Bogen-Abschnitt « 236 dann, wenn er axial auf eines der Stator-Polstücke ausgerichtet ist, teilweise über die zwischen dem betreffenden Stator-Polstück und zwei benachbarten Stator-Polstücken festgelegten Spalte hinausragt. Zwischen dem Rotor 23 und dem Kernabschnitt 14 ist eine aus Polytetrafluoräthylen bestehende Scheibe 24 angeordnet, welche die Winkelverschiebung des Rotors relativ zum Stator 11 ermöglicht und gleichzeitig einen Luftspalt zwischen jedem Rotor-Polstück und der Wand 15 des Stators 11 festlegt.

Im Betrieb wird die Erregerspule 19 mit einer Wechselspannungsquelle verbunden und die Welle 22 mit einem nicht dargestellten, über einen Winkelbetrag verdrehbaren Glied gekoppelt, dessen Dreh- bzw. Winkelstellung gemessen werden soll. Die Winkelstellung dieses Glieds wird somit durch die Welle 22 auf den Rotor 23 übertragen, so daß letzterer gegenüber den Polstücken 16 um einen Winkelbetrag verdreht wird. Infolge des an die Erregerspule 19 angelegten Wechselstromsignals ist eine taiagnetflußkopplung zwischen den Rotor-Polstücken ZJiund den Polstücken 16 vorhanden, so daß durch eine Änderung der Winkelstellung des Rotors gegenüber den Polstücken 16 die Magnetflußdichten in den betreffenden Polstücken 16 variiert werden. Infolgedessen hängt die in den Aufnehmerspulen 18 induzierte Spannung von der Winkelstellung des Rotors 23 und somit von der Winkelstellung des verdrehbaren Glieds ab. Vorzugsweise sind dabei die Aufnehmerspulen 18 derart miteinander in Reihe geschaltet, daß sich ihre Ausgangssignale im Betrieb summieren. Auf diese Weise kann der Einfluß einer Änderung des Luftspalts zwischen Wand 15 und Rotor-Polstücken 23Z> infolge einer Neigung bzw. Kuppung des Rotors bei seiner Winkelbewegung im Betrieb ausgeschaltet werden.

In Fig.3 ist eine abgewandelte Ausführungsform dargestellt, die weitgehend der vorstehend beschriebenen Ausführungsform entspricht weshalb den Teilen von F i g. 1 und 2 entsprechende Teile in F i g. 3 mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind. Im Gegensatz zum vorher beschriebenen Wandler ist jedoch der Wandler gemäß Fig.3 mit einer Erregerspule 31 versehen, die — anstatt den Kernabschnitt 14 des Stators 11 zu umgeben — auf einem Fortsatz des Kernabschnitts 14 montiert ist und den zentralen Schenkel 32 eines Rotors 33 mit umgekehrt E-förmigem Querschnitt umgibt wobei die freien Kanten der drei Schenkel dieses Rotors dicht am Stator 11 angeordnet sind. Die Erregerspule 31 ist jedoch mit dem E-förmigen Rotor 33 magnetisch gekoppelt, dessen Außenschenkel 34 seine jeweiligen Polstücke festlegen; die Arbeitsweise dieses abgewandelten Wandlers entspricht daher derjenigen der vorher beschriebenen Ausführungsform.

Die oben beschriebenen Wandler liefern ein Ausgangssignal, das sich über einen weiteren Winkelstelliingsbereich des Rotors hinweg praktisch linear in Abhängigkeit von der Rotor-Winkelstellung ändert. Dies ist in F i g. 4 veranschaulicht, die eine graphische Darstellung der Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Rotors bei Beaufschlagung der Erregerspuie mit einem Rechteck-Speisesignal zeigt

Obgleich bei den dargestellten Ausführungsformen der Luftspalt zwischen jedem Polstück des Rotors und der Wand 15 des Stators 11 durch die Scheibe 24 aufrechterhalten wird, können selbstverständlich Lager zwischen Rotor und Stator zur Festlegung des Luftspalts benutzt werden, wobei die Scheibe dann fortfallen könnte.

Ersichtlicherweise kann der Rotor auf andere als die beschriebene Weise an der Welle befestigt werden. Beispielsweise könnte das magnetisierende Material mit Hilfe eines Klebemittels an einem nicht-magnetischen Rahmen befestigt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

ι 2 Patentansprüche· ^er R°tor (23> 33) an e'ner im hohlen Kern (14) drehbar gelagerten Welle (22) montiert ist

1. Drehstellungswandler mit einem magnetisierba- 13. Wandler nach Anspruch 12, dadurch gekennren Stator, der aufweist: einen ersten Statorab- zeichnet, daß die Welle (22) aus nichtmagnetischem schnitt, der eine Erregerspule trägt, und einen S Material besteht

zweiten und einen dritten Statorabschnitt die

jeweils eine Aufnehmerspule tragen, und mit einem

magnetisierbarer zumindest eine Ausnehmung
aufweisenden Rotor, durch welchen der von der

Erregerspule erzeugte Magnetfluß in Abhängigkeit io Die Erfindung betrifft einen Drehstellungswandler von seiner Winkelstellung über den ersten Statorab- gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger schnitt kurzgeschlossen wird oder über den zweiten Drehstellungswandler ist in der DE-PS 9 08 921 und dritten Statorabschnitt geführt wird, dadurch beschrieben. Bei der dortigen Anordnung ist der lineare gekennzeichnet, daß der Stator (11) napfför- Arbeitsbereich im wesentlichen auf die Winkelerstrekmig ausgeDÜdet ist und die Erregerspule (19; 31) von 15 kung der dem magnetischen Erregerkreis und den einem Kernabschnitt (14) des Stators getragen ist magnetischen Aufnehmerkreisen gemeinsamen PoI- und die beiden Aufnehmerspulen (18) auf zwei von schuhe begrenzt Die Winkelerstreckung dieser Polvier koaxia! an dem Kernabschnitt angeformten schuhe kann aber nur verhältnismäßig klein sein, da alle axialen Polstücken (16) aufgewickelt sind, und daß Polschuhe auf einem gemeinsamen Kreis um die der Rotor (23) als den Kernabschnitt und die 20 Drehachse des Rotors liegen.
Polstücke überdeckende Scheibe ausgebildet ist Durch die Erfindung soll demgegenüber ein Drehstel-

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekenn- lungswandler geschaffen werden, der über einen großen zeichnet, daß die Polstücke (16) in gleichem Winkelbereich der Rotordrehung linear arbeitet
Winkelabstand angeordnet sind und die Aufnehmer- Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch spulen (18) auf einander diametral gegenüberliegen- 25 einen Drehstellungswandler gemäß Anspruch 1.

den Polstücken (16) angeordnet sind. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Dreh-

3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Stellungswandlers gegenüber dem in der DE-PS gekennzeichnet daß die den Polstücken (16) 9 08 921 beschriebenen ist der, daß die Spalteinstellung zugewandte Fläche (23äjdes Rotors (23) eben ist zwischen Rotor und Stator nicht kritisch ist Bei der

4. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 30 bekannten Anordnung führt dagegen eine ungenaue dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnehmerspulen Ausrichtung der Rotorachse auf die Achse der der (18) in Reihe geschaltet sind. Rotorumfangsfläche gegenüberliegenden Polschuh-

5. Wandler nach einem der Ansprüche 2 bis 4, oberflächen zu einer unterschiedlichen Änderung der dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (23) einen Luftspalte im magnetischen Erregerkreis und den zentralen rechteckigen Abschnitt aufweist, der an 35 magnetischen Aufnehmerkreisen. Derartige unterzwei gegenüberliegenden Seiten mit je einem ein schiedliche Spaltabmessungen führen auch zu einer Rotor-Polstück bildenden, bogenförmigen Abschnitt Änderung der Arbeitscharakteristik des Drehstc'lungs- (23b) versehen ist. wandlers, insbesondere auch des Winkelbereichs,

6. Wandler nach Anspruch 5, dadurch gekenn- innerhalb dessen das Ausgangssignal als linear vom zeichnet, daß die Bogenlänge jedes Bogen-Ab- *o Drehwinkel des Rotors abhängend angesehen werden Schnitts (23b) größer ist als die Bogenlänge jedes kann.

Polstücks (16) des Stators (11), so daß sich der In der DE-AS 12 16 558 ist ferner ein Drehstellungs-

Bogen-Abschnitt (23b), wenn er axial auf eines der wandler beschrieben, bei dem die Erregerspule in einem

Stator-Polstücke (16) ausgerichtet ist teilweise über topfförmigen Kern mit koaxialen Schenkeln angeordnet

die zwischen diesem Stator-Polstück und zwei 45 ist und bei dem durch den Rotor das Magnetfeld über

benachbarten Stator-Polstücken (16) festgelegten die Schenkel kurzschließbar ist und so von einem den

Spalte (17) hinaus erstreckt. Schenkeln des Erregerkerns gegenüberliegenden ma-

7. Wandler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gnetischen Aufnehmerkreis ferngehalten werden kann, gekennzeichnet, daß der Rotor (33) E-förmigen Dieser Drehstellungswandler ist empfindlich gegen Querschnitt besitzt und daß seine beiden Außen- so Permeabilitätsschwankungen im Material des Rotors, schenkel (34) Rotor-Polstücke bilden. wie sie bei Temperaturänderungen auftreten können.

8. Wandler nach Anspruch 7, dadurch gekenn- Bei dem erfindungsgemäßen Drehstellungswandler zeichnet, daß die freien Enden der drei Schenkel (32, hängt dagegen das Ausgangssignal nur von dem 34) des Rotors (33) dem Stator (11) zugewandt sind. Flächenverhältnis der durch den Rotor überdeckten

9. Wandler nach Anspruch 8, dadurch gekenn- 55 Gebiete ab.

zeichnet, daß die Erregerspule (31) um den zentralen Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in

Schenkel (32) des E-förmigen Rotors (33) herumge- den Unteransprüchen angegeben.

wickelt ist. Nachstehend wird die Erfindung anhand von

10. Wandler nach Anspruch 9, dadurch gekenn- Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die zeichnet, daß die Erregerspule auf einen Fortsatz des ⁶⁰ Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt
Stator-Kerns (14) gewickelt ist, so daß sie den F i g. 1 einen axialen Schnitt durch einen ersten zentralen Schenkel (32) des Rotors (33) umschließt. Drehstellungswandler,

11. Wandler nach einem der Ansprüche 2 bis 10, Fig.2 eine Aufsicht auf den Drehstellungswandler dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (23; 33) um gemäß F i g. 1,

die Achse des zentralen Kerns (14) herum drehbar ⁶⁵ F i g. 3 eine schematische Schnittansicht eines abge-

gelagert ist. wandelten Drehstellungswandlers und

12. Wandler nach Anspruch 11, dadurch gekenn- Fig.4 eine graphische Darstellung des Verhältnisses zeichnet, daß der zentrale Kern (14) hohl ist und daß zwischen der Ausgangsspannung und der Winkelstel-