DE3302084A1 - Induktiver drehgeber - Google Patents

Description

Beschreibung: .

Ausgangspunkt der Erfindung ist ein induktiver Drehgeber mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Ein solcher Drehgeber ist aus der DE-OS 21 57 286 bekannt. Er besitzt einen Rotor, der zur Drehachse parallele Wiegand-Drähte trägt, welche mit untereinander gleichen Abständen auf einer Zylindermantelfläche angeordnet sind.

Wiegand-Drähte sind in ihrer Zusammensetzung homogene, ferromagnetische Drähte (z.B. aus einer Legierung von Eisen und Nickel, vorzugsweise 48 % Eisen und 52 % Nickel, oder aus einer Legierung von Eisen und Kobalt, oder au:; einer Legierung von Eisen mit Kobalt und Nickel, oder aus einer Legierung von Kobalt mit Eisen und Vanadium, vorzugsweise 52 % Kobalt, 38 % Eisen und 10 % Vanadium), die infolge einer besonderen mechanischen unti thermischen Behandlung einen weichmagnetischen Kern und einen hartmagnetischen Mantel besitzen, d.h. der Mantel besitzt eine höhere Koerzitivkraft als der Kern. Wiegand-Drähte . haben typisch eine Länge von 10 bis 50 mm, vorzugsweise von 20 bis 30 mm. Bringt man einen Wiegand-Draht, bei dem die Magnetisierungsrichtung des weichmagnetischen Kerns mit der Magnetisierungsrichtung des hartmagnetischen Mantels übereinstimmt, in ein äußeres Magnetfeld, dessen Richtung mit der Richtung der Drahtachse übereinstimmt, der Magnetisierungsrichtung des Wiegand-Drahtes aber entgegengesetzt ist, dann wird bei überschreiten einer Feldstärke von ca. 16 A/cm die Magnetisierungsrichtung des weichen Kerns des Wiegand-Drahtes umgekehrt. Diese Umkehrung wird auch als Rückstellung bezeichnet. Bei

COPY

erneuter Richtungsumkehr des äußeren Magnetfeldes kehrt sich die Magnetisierungsrichtung des Kerns bei Überschreiten einer kritischen Feldstärke des äußeren Magnetfeldes (welche man als Zündfeldstärke bezeichnet) erneut um, sodaß der Kern und der Mantel wieder parallel magnetisiert sind. Diese Umkehrung der Magnetisierungsrichtung erfolgt sehr rasch und geht mit einer entsprechend starken Änderung des magnetischen Kraftflusses pro Zeiteinheit einher (Wiegand-Effekt). Diese Änderung des Kraftflusses kann in einer Induktionswicklung, die als Sensorwicklung bezeichnet wird, einen kurzen und sehr hohen (je nach Windungszahl und Belastungswiderstand der Induktionsspule bis zu ca. 12 Volt hohen) Spannungsimpuls induzieren (Wiegand-Impuls).

Auch beim Zurückstellen des Kerns wird in der Sensorwicklung ein Impuls erzeugt, allerdings mit wesentlich geringerer Amplitude und mit umgekehrtem Vorzeichen als im Falle des Umklappens von der antiparallelen in die parallele Magnetisierungsrichtung.

Liegt der Wiegand-Draht in einem Magnetfeld, dessen Richtung sich von Zeit zu Zeit umkehrt und weiches so stark ist, daß es zuerst den Kern und danach auch den Mantel ummagnetisieren und jeweils bis in die magnetische Sättigung bringen kann, so treten Wiegand-Impulse infolge des Umklappens der Magnetisierungsrichtung des weichmagnetischen Kerns abwechselnd mit positiver und negativer Polarität auf und man spricht von symmetrischer Erregung des Wiegand-Drahtes. Dazu benötigt man FeIdstärken von ca. -(80 bis 120 A/cm) bis +(80 bis 120 A/cm).

Das Ummagnetisieren des Mantels erfolgt ebenfalls sprunghaft und führt ebenfalls zu einem Impuls in der Sensorwicklung, jedoch ist der Impuls wesentlich kleiner als der beim Umklappen des Kerns induzierte Impuls.

Wählt man jedoch als äußeres Magnetfeld ein solches, welches nur in der Lage ist, den weichen Kern, nicht aber den harten Mantel in seiner Magnetisierungsrichtung umzukehren, dann treten die hohen Wiegand-Impulse nur mit gleichbleibender Polarität auf und man spricht von asymmetrischer Erregung des Wiegand-Drahtes. Dazu benötigt man in der einen Richtung eine Feldstärke von wenigstens 16 A/cm (für die Rückstellung des Wiegand-Drahtes) und in der umgekehrten Richtung eine Feldstärke von ca. 80 bis 120 A/cm.

Charakteristisch für den Wiegand-Effekt ist, daß die durch ihn erzeugten Impulse in Amplitude und Breite weitgehend unabhängig sind von der Änderungsgeschwindigkeit des äußeren Magnetfeldes und ein hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis aufweisen.

Für die Erfindung geeignet sind auch anders aufgebaute bistabile magnetische Elemente, wenn diese zwei magnetisch miteinander gekoppelte Bereiche von unterschiedlicher Härte (Koerzitivkraft) besitzen und in ähnlicher Weise wie Wiegand-Drähte durch induziertes, rasch erfolgendes Umklappen des weichmagnetischen Bereichs zur Impulserzeugung verwendet werden können. So ist zum Beispiel aus der DE-PS 25 14 131 ein bistabiler magnetischer Schaltkern in Gestalt eines

Drahtes bekannt, der aus einem hartmagnetischen Kern (z.B. aus Nickel-Kobalt), aus einer darauf abgeschiedenen elektrisch leitenden Zwischenschicht (z.B. aus Kupfer) und aus einer hierauf abgeschieden weichißagnetischen Schicht (z.B. aus Nickel-Eisen) besteht. Eine andere Variante verwendet zusätzlich einen Kern aus einem magnetisch nicht leitenden metallischen Innenleiter (z.B. aus Beryllium-Kupfer) auf den dann die hartmagnetische Schicht, darauf die Zwischenschicht und darauf die weichmagnetische Schicht abgeschieden werden. Dieser bekannte bistabile magnetische Schaltkern erzeugt allerdings geringere Schaltimpulse als ein Wiegand-Draht.

Der Mantelfläch.e des Rotors gemäß der DS-OS 21 57 liegt ein Stator gegenüber, welcher zwei annähernd koplanar mit der Drehachse angeordnete Magnetpolpaare aufweist, welche durch zwei antiparallel zueinander liegende Hufeisenmagnete gebildet werden, deren PoI-flächen der Mantelfläche des Rotors zugewandt sind.

Die Hufeisenmagnete sind so stark gewählt und so dicht am Rotor angeordnet, daß sie die während der Rotordrehung an ihnen vorüberbewegten Wiegand-Drähte symmetrisch erregen .

Durch die antiparallele Orientierung der Hufeisenmagnete entsteht ein statisches Magnetfeld, welches in einer zwischen den Magnetpolpaaren liegenden Fläche einen mit einer Richtungsumkehr verknüpften Nullcurchgang der magnetischen Feldstärke aufweist.; diese Fläche wird nachfolgend auch als die neutrale Zone des Magnetfeldes

copy

bezeichnet. Die Wiegand-Drähte durchqueren diene neutrale Zone und dies bewirkt ihre abrupte Ummagnetis ierung, welche jedesmal mit einer kurzzeitigen Änderung dor; Kra i'tflusses verknüpft ist, welche in einer el ^k tr Lr. oh en Wicklung, nachfolgend auch als Sensorwicklung bezeichnet , einen elektrischen Spannungsimpuls, eben den Wiegnnd-Impulr., erzeugt, sofern der sich ändernde Kraftflu!.^J. dur ¹Ii die Wicklung hLndurchgreift.

Die symmetrische Erregung gestattet es, aus der Pnlrtril.it. der Wiegand-Impulse die Drehrichtung des Rotors zu erkennen, denn diese kehrt sich bei. einer Drehrichtungsumkehr ebenfalls um.

Um in der Sensorwicklung möglichst, hohe Wiegand-Impulse zu erhalten, muß dafür Sorge getragen werden, daß die beim Ummagnetisieren der Wiegand-Drähte auftretende Kraftfluföänderung sich möglichst stark in der Sensorwicklung auswirkt, d.h. im Augenblick dec UmmagnetL-sierens sollte eine möglichst enge Kopplung zwischen dem jeweiligen Wiegand-Draht und der Sensorwicklung bestehen. Gemäß der DE-OS ?1 S7 '-'86 liegt die Gen.··,.. rw ick lung deshalb in der neutralen Zone und ir-.t. auf einen ferromagnetischen Kern gewickelt-, dessen beide linden möglichst dicht an die Mantel Π ächp 'des Rotor:; -und nahe an die Enden der Wiegand-Drähte herangeführt, sind. Ferner ist wichtig, daß die Wiegand-Drähte stets an genau derselben Stelle vor dem Stator in ihrer Magnet ir. i e rungs -

7. U

richtung umklappen. Um d ier, /gewähr 1 e i nten , r.o I 1 I 'Mi :; ich die Wiegand-Drähte beim Durchqueren der neutralen Zone

BAD ORIGIWAr COPY

-11 4 * A

in einem Magnetfeld mit möglichst großem Feldstärkegradienten bewegen. Dies ist auch wichtig, wenn man mit dem Drehgeber eine hohe Winkelauf1ösung (kleinster Zentriwinkel, den zwei Wiegand-Drähte haben dürfen, damit die von ihnen ausgehenden Wiegand-Impulse noch getrennt erkennbar sind) erreichen will. Einen steilen ■ Feldstärkeverlauf in der neutralen Zone kann man dadurch zu erreichen versuchen, daß man die beiden mit der Rotorachse koplanaren Magnetpolpaare möglichst dicht zusammenrücken läßt. Einer beliebigen Annäherung der Magnetpolpaare sind im vorliegenden Fall jedoch Grenzen gesetzt, weil sie sich aufgrund ihrer antiparallelen Orientierung gegenseitig schwächen, d.h. die Stärke des Magnetfeldes, welches die Wiegand-Drähte durchqueren, nimmt ab, wenn diese Magnetpole einander angenähert werden. Es muß aber gewährleistet werden, daß die zur fortgesetzten Erregung der Wiegand-Drähte nötige Feldstärke auf jeden Fall erhalten bleibt. Im Falle der DE-OS 21 57 286 sind das wenigstens 80 A/cm für die symmetrische Erregung der Wiegand-Drähte. Um. hohe und stabile (d.h. in der Amplitude möglichst gleich bleibende) Wiegand-Impulse zu erhalten, sind aber noch höhere Feldstärken anzustreben, die die Wiegand-Drähte nach jeder Umkehr der Magnetisierungsrichtung wieder hoch sättigen.

Bei dem aus der DE-OS 21 57 286 bekannten Drehgeber sind daher neben den beiden antiparallel orientierten Magnetpolpaaren in einigem Abstand von diesen (jeweils etwa 120° Winkelabstand bezogen auf die Rotorachse) noch zwei weitere, ebenfalls stationäre Magnete vorgesehen, welche antiparallel zueinander, aber i.w. parallel zu den ihnen benachbarten der Sensorwicklung zugeordneten

Magnetpolpaaren orientiert sind, und welche allein dazu dienen, die Wiegand-Drähte vor und nach ihrem Umklappen der Magnetisierungsrichtung in einen Zustand hoher magnetischer Sättigung zu bringen, was mit den eng benachbarten inneren, der Sensorwicklung zugeordneten Magnetpolpaaren wegen deren gegenseitiger Beeinflussung nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen induktiven Drehgeber der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß unter Beibehaltung der Abhängigkeit der Polarität der Wiegand-Impulse vom Drehsinn des Rotors zur Erzielung hoher und stabiler Impulse sowie einer verbesserten Winkelauflösung die inneren Magnetpol paare' einander weiter angenähert werden können.

Dies wird erreicht durch einen Drehgeber mit den im Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran- -Sprüche.

Gemäß der Erfindung kann man die beiden inneren Magnetpolpaare des Stators so eng benachbart anordnen, daß infolge ihrer gegenseitigen Beeinflussung das von ihnen erzeugte Magnetfeld zwar nicht mehr ausreicht, die Magnetisierungsrichtung der Wiegand-Drähte. vollständig, d.h. sowohl in der harten Schale als auch im weichen Kern, umzukehren, wohl aber noch .ausreicht, um einen Wiegand-Draht magnetisch zurückzustellen, d.h. die Magnetisierungsrichtung des weichmagnetischen Kerns von

BAD ORIGINAL OOPY

•3-302O84

der parallelen in die antiparallele Orientierung bezogen auf den hartmagnetischen Mantel des Wiegand-Drahtes umzukehren. Dazu benötigt man nur etwa ein Fünftel der für das gleichzeitige Ummagnetisieren des hartmagnetischen Mantels erforderliche^ Feldstärke, und daraus wird anschaulich deutlich, wieviel näher als bei dem aus der DE-OS 21 57 286 bekannten Drehgeber die inneren Magnetpolpaare zueinander angeordnet werden können. Die auch bei asymmetrischer Erregung nach dem Auftreten eines Wiegand-Impulses nötige erneute Sättigung des jeweiligen Wiegand-Drahtes bewirken die beiden den inneren Magnetpolpaaren benachbarten weiteren zwei Magnetpolpaare, welche nachfolgend auch als äußere Magnetpolpaare bezeichnet werden. Die äußeren Magnetpolpaare sind i.w. antiparallel zueinander sowie zu dem jeweils benachbarten inneren Magnetpolpaar orientiert.

Die Vorteile der Erfindung gegenüber einem Drehgeber gemäß der DE-OS 21 57 286 liegen darin, daß durch das enge Zusammenrücken der inneren Magnetpolpaare die Stelle, an welcher die Wiegand-Drähte umklappen und den charakteristischen Wiegand-Impuls erzeugen, sehr genau und eng begrenzt festgelegt ist; das ermöglicht einerseits eine hohe Winkelauflösung des Drehgebers, andererseits kann die Sensorwicklung an diese Stelle sehr eng angekoppelt werden, entweder dadurch, daß man sie selbst unmittelbar daneben anordnet, und/oder dadurch, daß man die Wicklung auf einem ferromagnetischen Kern anordnet, dessen Enden man bis unmittelbar vor die Stelle im Bereich der neutralen Zone heran-

-330208

führt, wo die vorüberlaufenden Wiegand-Drähte den Wiegand-Impuls erzeugen. Hierdurch werden hohe und stabile Wiegand-Impulse erreicht, die obendrein schon allein wegen der Wahl der asymmetrischen Erregung wesentlich höher ausfallen als im Falle der DE-OS 21 57 286. Es ist das Verdienst der Erfinder, . erkannt zu haben, daß alle diese Vorteile sich erreichen lassen, wenn man- ausgehend von einem aus der DE-OS 21 57 286 bekannten Drehgeber - lediglich die Polarität der beiden dortigen äußeren, der Sättigung dienenden Magnete umkehrt. Diese nur bei einer Betrachtung expost vordergründig simple Umkehr ändert jedoch das Funktionsprinzip des Drehgebers grundlegend und in außerordentlich vorteilhafter Weise.

■ Vorzugsweise sollten die beiden äußeren, der Sättigung der Wiegand-Drähte dienenden Magnetpolpaare möglichst dicht an die beiden inneren Magnetpolpaare herangerückt werden. "Möglichst dicht" ist dabei so zu verstehen, daß der Abstand der äußeren Magnetpolpaare von den inneren Magnetpolpaaren noch so groß und ihre gegenseitige Schwächung noch so gering ist, daß die Feldstärke der von den beiden äußeren Magneten erzeugten Magnetfelder noch so groß ist, daß es die an ihnen vorüberwandernden Wiegand-Drähte noch hoch sättigen kann , wozu die Wiegand-Drähte einer Feldstärke von rund 120 A/cm oder mehr ausgesetzt werden sollten. Es hat sich gezeigt, daß die vier Magnetpol paare zusammengenommen dichter beieinander liegen können als dies bei einem Drehgeber gemäß der DE-03 21 57 286

möglich wäre. Letzteres führt zu einem weiteren Vorteil der Erfindung:

Nach einer Drehrichtungsumkehr des Rotors können jene Wiegand-Drähte, die vor der Drehrichtungsumkehr die neutrale Zone unter Erzeugung eines Wiegand-Impulses passiert haben, von den äußeren Magnetpolpaaren aber noch nicht wieder in den Sättigungszustand gebracht wurden, beim erneuten Durchqueren der neutralen Zone keinen Wiegand-Impuls erzeugen, d.h. der Rotor besitzt bei Drehrichtungsumkehr einen gewissen toten Winkel, der vom Abstand der äußeren Magnetpolpaare von der neutralen Zone zwischen den inneren Magnetpolpaaren abhängt, und dieser tote Winkel kann beim erfindungsgemäßen Drehgeber wegen des kompakteren Stators kleiner sein als bei einem vergleichbaren Drehgeber gemäß der DE-OS 21 57 286.

Vorzugsweise wird für den erfindungsgemäßen Drehgeber eine Zylindergeometrie gewählt (Anspruch 2), d.h. die Wiegand-Drähte sollen parallel zueinander auf einer Zylinderfläche mit der Rotorachse als Zylinderachse, z.B. in Nuten auf einer zylindrischen Umfangsflache des Rotors angeordnet sein und die Magnetpole sollen - bei koplanarer oder annähernd koplanarer Orientierung in bezug auf die Rotorachse - möglichst dicht vor dieser Zylinderfläche liegen. Aber auch in anderen Geometrien kann die Erfindung verwirklicht werden. So kann man die Wiegand-Drähte statt auf einer Zylindermantelfläche auf einer Kegelmantelfläche parallel zu den Mantellinien anordnen und paßt die Anordnung der Magnet-

3302C

polpaare so daran an, daß die in Drehrichtung nebeneinander liegenden Magnetpolpaare zu der ihnen jeweils nächstliegenden Mantellinie der Kegelmantelfläche parallel oder annähernd parallel orientiert sind. Durch fortschreitende Vergrößerung des halben öffnungswinkels des Kegelmantels bis auf 90° gelangt man zu einer entsprechenden Scheibengeometrie für den Rotor, bei der die Wiegand-Drähte ebenso wie die ihnen gegenüberliegenden Magnetpolpaare radial orientiert sind. Da bei einer Abkehr von der Zylindergeometrie der Aufbau der Magnetfelder und deren gegenseitige Beeinflussung und ihre gemeinsame Beeinflussung der Wiegand-Drähte zunehmend unübersichtlicher werden, wird man von der Zylindergeometrie in der Praxis nur in Ausnahmefällen abweichen.

Als Magnete verwendet man vorteilhaft Stabmagnete, deren Länge nicht größer sein sollte als die der Wiegand-Drähte und welche dem jeweils nächstliegenden Wiegand-Draht parallel oder annähernd parallel liegen sollten.

Die Verwendung von mehr als vier Magnetpolpaaren beim erfindungsgemäßen Drehgeber unter Beibehaltung der asymmetrischen Erregung der Wiegand-Drähte ist möglich, wenngleich jedenfalls dann nicht vorteilhaft, wenn dadurch der tote Winkel des Rotors vergrößert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.

Figur 1 zeigt den Querschnitt L-I qemäß Fiq. '*■ durch einen Drehgeber,

Figur 2 zeigt den prinzipiellen Verlauf der magnetischen Feldstärke, dem ein jeder Wiegand-Draht bei einer Rotorumdrehung ausgesetzt ist, und

Figur 3 zeigt den entlang der Linie III-III in Fig. gelegten Schnitt durch den Drehgeber.

Der Drehgeber besteht aus einem Rotor 1 mit zylindrischer Mantelfläche 2, welcher ein Stator 3 in geringem radialen Abstand gegenüberliegt. Der Rotor 1 besteht aus Aluminium oder einem anderen nicht magnetischen Material und ist um die Zylinderachse H drehbar. Tn die Mantelfläche 2 des Rotors 1 sind zur Achse 4 parallele, äquidistante Nuten eingearbeitet, in denen dicht unter der Mantelfläche 2 je ein Wiegand-Draht 5 liegt, der z.B. in Kunstharz eingebettet und dadurch fixiert ist.

Die dem Rotor 1 zugewandte Oberfläche des Stators 3 ist Teil einer ZyJLndermantelflänhe mit der Achse H als Zylinderachse. Das muß so nicht sein, wichtig ist. daß der Stator 3 möglichst nahe der Mantelfläche 2 des Rotors liegt, damit die magnetische Beeinflussung der Wiegand-Drähte durch die im Stator 3 untergebrachten Magnete 6,7,8 und 9 so intensiv wie möglich ist. Aus dieser Forderung ergibt sich, daß bei kleinen Rotoren die Gestalt des Stators der Krümmung des Rotors eher entsprechen

GOPY

BAD ORIGINAL

Λ.Ό'.·'· 330208

muß als bei großen Rotoren, zumal die Abmessungen des Stators in Umfangsrichtung (λ des Rotors unter dom Gesichtspunkt, die Magnete 6 bis 9 möglichst dicht beisammen anzuordnen, überwiegend unabhängig vom 5- Rotordurchmesser ist.

Die vier Magnete 6- bis 9 sind Hochleistungs-Stabmagnete, z.B. aus Kobalt-Samarium, welche parallel zur Achse '[ • verlaufen. Sie sind im Stator 1 in ein den Durchgriff des magnetischen Kraftflusses erlaubendes Material, z.R. in ein Kunstharz, eingebettet und liegen dicht unter der Oberfläche 10 des Stators, welche dem Rotor 1 zugekehrt ist. Zwischen den beiden inneren Magneten 6 und 7 ist auf einem ferromagnetischen Kern 19,dessin Enden dem Rotor 1 zugewandt sind, eine elektrische wicklung 20, welche typisch einige Tausend Windungen besitzt, vorzugsweise parallel zu den Magneten 6 und 7 angeordnet.

Die vier Magnete 6 bis 9 sind ungefähr gleich stark, aber mit alternierender Polarität nebeneinander angeordnet. Ein Wiegand-Draht 5, welcher sich bei Drehung des Rotors in Richtung des Pfeils 11 dem ersten äußeren Magnet 8 nähert, durchquert dessen Magnetfeld, welches so stark ist, daß es den harten Mantel und dm weichen Kern in übereinstimmender Orientierung auszurichten und magnetisch zu sättigen vermag (bei 1? in Fig. 2). Anschließend nähert sich der Wiegand-Draht b dem ersten inneren Magneten 6, welcher antiparallel zum Magneten 8 orientiert-ist. Daraus folgt, daß sich an der Stelle 13 die Richtung des Magnetfeldes umkehrt. Dem

GOPY BAD

positiven Spitzenwert 12 der Feldstärke folgt ein negativer Spitzenwert 14, dessen Absolutwert wegen der Schwächung durch die benachbarten Magnete 8 und 7 geringer ist als der positive Spitzenwert 12, aber noch sicher ausreicht, um die Magnetisierungsrichtung des weichmagnetischen Kerns des Wiegand-Drahtes 5 umzukehren, d.h. , den Wiegand-Draht magnetisch zurückzustellen (wozu man eine Feldstärke von 20 bis 30 A/cm wählt).

Da der zweite innere Magnet 7 antiparallel zum ersten inneren Magnet 6 orientiert ist, durchquert der Wiegand-Draht 5 bei Weiterdrehung des Rotors 1 erneut eine neutrale Zone (räumlicher Nulldurchgang der Feldstärke bei der Stelle 15) und kurz nach dem Nulldurchgang, nämlich bei einer Feldstärke von ca. 8 A/cm, "zündet" der Wiegand-Draht 5, d.h. der weichmagnetische Kern klappt wieder um und orientiert sich parallel zur hartmagnetischen Schale. Die damit verbundene kurzzeitige Änderung des magnetischen Kraftflusses induziert in der Wicklung 20, welche auch als Sensorwicklung bezeichnet wird, einen elektrischen Spannungsimpuls - eben den Wiegand-Impuls - welcher mittels einer Impulsverarbeitungsschaltung registriert oder sonstwie weiterverarbeitet werden kann. Nahe dem zweiten inneren Magneten 7 durch—quert der Wiegand-Draht 5 erneut einen positiven Feldstärke-Spitzenwert, dessen Wert mit dem Absolutwert des vorhergehenden negativen Spitzenwertes 14 ungefähr übereinstimmt. Der positive Spitzenwert 16 reicht nicht aus, um den Wiegand-Draht 5 hoch in die

copy

330208

magnetische Sättigung zu bringen, wie es der erste äußere Magnet 8 tut; dafür ist aber der Feldstärkeverlauf beidseits des Nulldurchgangs 15 sehr steil , sodaß der Ort, an welchem die Wiegand-Drähte 5 zünden, äußerst wenig variiert.

Da der zweite äußere Magnet 9 antiparallel zum zweiten inneren Magnet 7 orientiert ist, durch-quert der Wiegand-Draht 5 vom Magnet 7 kommend einen weiteren Nulldurchgang 17 der Feldstärke und danach einen negativen Spitzenwert 18 der Feldstärke, dessen Absolutwert mit dem Spitzenwert 12 ungefähr übereinstimmt und sowohl den Kern als auch die Schale des Wiegand-Drahtes 5 magnetisch umklappen läßt, ehe nach der Vollendung einer Rotorumdrehung im Magnetfeld des Magneten 8 beide, die Schale und der Kern des Wiegand-Drahtes 5,erneut umklappen. Diese beiden letztgenannten totalen Umorientierungen des Wiegand-Drahtes werden nicht zur Signalgabe ausgenutzt. Sie könnten aber ebenfalls in Wicklungen, welche nahe den äußeren Magneten 8 und 9 angeordnet würden. Wiegand-Impulse induzieren, wenn auch schwächere und weniger stabile als in der zentralen Wicklung 20.

Bei einer Umkehr der Drehrichtung laufen die beschriebenen . Vorgänge andersherum ab und die in der- Wicklung 20 entstehenden Spannungsimpulse haben entsprechend eine umgekehrte Polarität und die Stelle, an welcher der jeweilige Wiegand-Draht 5 zündet,- liegt i.w. im selben geringen Abstand links (im Sinne der Fig. 2) vom NuIl-

COPY

durchgang 15 wie bei der zuerst beschriebenen Drehrichtung rechts von diesem Nulldurchgang 15.

Der bei einer Drehrichtungsumkehr sich bemerkbar machende tote Winkel des Drehgebers, in welchem keine Wiegand-Impulse empfangen werden, ist höchstens gleich dem DrehwinkeidCt? zwischen dem mittleren Nulldurchgang 15 und einem der äußeren Magnete 8 und 9. Tatsächlich ist der tote Winkel geringer, da ein Wiegand-Draht, der soeben gezündet hatte, schon vor Erreichen des Spitzenwerts 18 (bei Drehrichtung gemäß Pfeil 11) bzw. des Spitzenwerts 12 bei umgekehrter Drehrichtung durch den Magneten 9 bzw. 8 so weit gesättigt wird, daß er nach einer Umkehr der Drehrichtung einen verwertbaren Wiegand-Impuls liefern kann.

Claims (3)

1. PATE N-TA N-VV/SjLTg '. ... - w w ν ** ^ w

   DR. HUDOLF SAUER · Bfrp£\v|NG.'HELMUT HUBBUCH DfPL.-PHYS. ULRICH TWELMEIER

   WFSTLlCHE 2B - 31 (AM L EOPOLOPLAl /I

   D-7530 PFORZHEIM iwestmbm»«!

   ti ((I 11 3 I t HI 2? 90.' 10 THLEOnAMMF PATMARK

   12. Januar 1983 III/Be

   DODUCO KG Dr. Eugen Dürrwächter, 7530 Pforzheim

   " Induktiver Drehgeber "

   .Patentansprüche

   Induktiver Drehgeber, bestehend aus einem Rotor, welcher eine Folge von Wiegand-Drähten oder dergl. bistabilen Elementen trägt, welche mit Abstand nebeneinander auf einer Rotationsfläche, deren Achse die Drehachse des Rotors ist, und koplanar mit der Drehachse angeordnet sind,

   und .aus einem dieser Rotationsfläche benachbarten Stator mit' einer elektrischen Wicklung und mit vier koplanar oder annähernd koplanar mit der Drehachse des Rotors und in Drehrichtung mit Abstand nebeneinander angeordneten, den Wiegand-Drähten gegenüberliegenden Magnetpolpaaren, deren statisches Magnetfeld die sich bei Drehung des Rotors an ihnen vorüberbewegenden Wiegand-Drähte in deren Längsrichtung durchsetzt und von denen zwei eng benachbarte Magnetpolpaare antiparallel orientiert und zwischen den beiden anderen Magnetpolpaaren liegend angeordnet sind,

   dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der asymmetrischen Erregung der Wiegand-Drähte (5) diese beiden anderen Magnetpolpaare (8,9) ihrerseits jeweils zu den ihnen benachbarten inneren Magnetpolpaaren (6,7) antiparallel orientiert sind.
2. 2. Drehgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Rotationsfläche (2) eine

   Zylindermantelfläche ist.
   10
3. 3. Drehgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Magnetpolpaare

   (6 bis 9) durch die Enden von Stabmagneten gebildet werden, welche parallel oder annähernd parallel zu den geraden, ihnen benachbarten Wiegand-Drähten (5) verlaufen .

   COPY