DE1103633B - Elektromagnetischer Drehmomentmesser - Google Patents

Description

• Elektromagnetischer Drehmomentmesser Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Drehmomentmesser, der die magnetischen Eigenschaften der ferromagnetischen Materialien ausnützt.
• Die in mancherlei Ausführung bekannten Drehmomentmesser beruhen auf verschiedenen Prinzipien.
• Besonders sind die Induktions-, Kapazitäts-, Piezoelektrizitäts-, Magnetostriktions-, Widerstands-, mechanischen und optischen Drehmomentmesser bekannt.
• Die meisten von ihnen sind in bezug auf die Erzeugungsgenauigkeit und auf Material anspruchsvoll, die elektrischen Drehimomentmesser pflegen eine komplizierte Apparatur mit den Verstärkungsstufen zu haben. Die bisher bekannten magnetostriktiven Drehmomentmesser haben besonders den Nachteil, daß sie auf Anderungen der äußeren Zerstreuungsmagnetfelder sehr empfindlich sind.
• Der elektromagnetische Drehmomentmesser nach der Erfindung ist sehr einfach, billig, anspruchslos in - bezug auf die Erzeugung und das verwendete Material, benötigt keine Verstärkerstufen, gibt aber eine genügende Leistung. Dieser Drehmomeutmesser besteht im wesentlichen aus zwei ferromagnetischen Torsionskörpern, welche mittels zweier Erregungskreise, die im entgegengesetzten Sinne eingeschaltet sind, in den Aufnahmekreis eine elektromotorische Kraft induzieren, die der Verdrehung des Torsionskörpers und daher auch dem Verdrehungsmoment proportional ist. Durch die Einschaltung der Erregungskreise gegeneinander wird die Aufhebung des Einflusses des äußeren Magnetfeldes auf die im Aufnahmekreis induzierte Spannung erreicht.
• Der erfin.dungsgemäß e elektromagnetische Drehmomentmesser ist demgemäß gekennzeichnet durch zwei in einer Achse angeordnete, gegenseitig fest verbundene, ferromagnetische, hohle Torsionskörper, welche an den Enden mit den Wellen des MechaMsmus. mit welchem der Drehmomentmesser belastet wird, verbunden werden können, durch je eine die Körper durchdringende toroidale Erregungswicklung, die über Schleifringe und Schleifbürsten im g,egenseitig entgegengesetzten Sinne an einen Erregungskreis angeschlossen sind, weiter durch zwei Aufnahmespulen, die gleichzeitig die Torsionskörper mit Zwischenraum umgeben und an einen Aufnahmekreis angeschlossen sind, und schließlich durch einen festen, die gesamte Einrichtung umgebenden Mantel, an dessen Innenseite die Aufnahmespulen befestigt sind und dessen eines Ende mit einem Kugellager auf einem Flansch des einen Torsionskörpers gelagert ist.
• Ein Ausführungsbeispiel des D rehmomentmessers nach der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen elektromagnetischen Drehmomentmesser, Fig. 2 ein Schema der Schaltung und Anordnung der Wicklung.
• Der Drehmomeutmesser nach Fig. 1 enthält zwei in einer Achse gelegene, gegenseitig fest verbundene rohrförmige Torsionskörper 11 und 12, die an einem Enlde zum Beispiel durch Zahnkupplung mit Flanschein 2 und 3 und durch diese Flansche 2 und 3 mit der Welle 1 verbunden sind. Sinngemäß sind an dem anderen Ende diese verbundenen Torsionskörper 11 und 12 durch Zahnkupplung mit den Flanschen 4 und 5 und durch diese Flansche 4 und 5 mit der Welle 6 des Mechanismus, mit welchem der Drehmomentmesser belastet wird, verbunden.
• Durch die Torsionskörper 11 und 12 sind toroidale Wicklungen 31 und 32 durchgezogen, welche an Schleifringe 51 und 52 angeschlossen sind, an welche Schleifbürsten 61 und 62 gedrückt sind. Die Torsionskörper 11 und 12 sind von festen unbeweglichen Aufnahmespulen 21 und 22 umgeben, die mit dem Aufnahmekreis 10, 13, 14, 15, 41 und 42 verbunden sind. Der ganze Verdrehungsmesser ist von einem festen unbeweglichen Mantel 8 umgeben, der die Schleifbürsten 61 und 62 sowie die Spulen 21, 22 trägt und in dem der Flansch4 mittels eines Wälzlagers 7 drehbar gelagert ist.
• Die Fig. 2 stellt ein Schema der elektrischen Schaltung dar. Der Erregungskreis 9 ist über die primäre Wicklung 43 eines Umspanners 40 und weiter über die Schleifbürste 61 und den Ring 51 an den Anfang der toroidalen Wicklung 31 angeschlossen, die durch den Torsionskörper 11 gezogen ist. Das Ende der toroidalen Wicklung 31 ist mit dem Ende der toroi- dalen Wicklung 32 verbunden, die durch den Torsionskörper 12 durchgezogen ist. Der Anfang der toroldalen Wicklung 32 ist über den Ring 52 und die Schleifbürste 62 an den Erregungskreis 9 zurückangeschlossen.
• Der Aufnahmekreis ist folgendermaßen geschaltet: Das Ende der Aufuahmewicklung 21 ist an den Anfang der sekundären Wicklung 41 des Umspanners 40 geschaltet und das Ende der sekundären Wicklung 41 über den Spannungsteiler 13 mit dem Anfang der sekundären Wicklung 42 des Umspanners 40 verbunden.
• Das Ende der sekundären Wicklung 42 ist an den Anfang der Aufnahmewiddung 22 angeschlossen, deren Ende über Stromrichter 10, Spannungsteiler 14 und einen anderen Stromrichter 10 mit dem Anfang der Aufnahmexvicklung 21 verbunden ist. Das Meßgerät 15 ist an die Mittel abzweigung des Aufnahmekreises zwischen den Reitern der Spannungsteiler 13 und 14 angeschlossen.
• Das zylindrische Elektromagnetfeld, welches im Torsionskörper 11 durch Wechselstrom erzeugt wird, der durch die toroidale Wicklung 31 in einem Sinne und durch die toroidale Wicklung 32 im entgegengesetzten Sinne flließt, wird durch die Wirkung des Drehmomentes auf die Torsionskörper 11 und 12 derart deformiert, daB es eine Längskomponente bildet, die in der Aufnahmespule 21 eine elektromotorische Kraft in einem Sinne und in der Aufnahmespule22 im entgegengesetzten Sinne induziert.
• Die elektromotorischen Kräfte, die in den sekundären Wicklungen 41 und 42 des Umspanners 40 induziert sind, haben beide denselben Sinn und dienen zur Verschiehung des Arbeitspunktes der Stromrichter 10 in einen geeigneten Teil der Charakteristik. Die in der Aufnahmespule21 induzierte Spannung wirkt gegen den Sinn der Spannung der sekundären Wicklung 41, während die in der Aufnahmespule 22 induzierte Spannung im Sinne der Spannung der sekundären Wicklung 42 wirkt. Dadurch kommt es zur Zerstörung der Symmetrie des Kreises, und durch das Meßgerät 15, welches an die Mittelabzweigung des Aufnahmekreises angeschlossen ist, fließt ein Strom, der der in den Aufuahmespulen 21 und 22 induzierten Spannung und daher auch dem gemessenen Drehmoment proportional ist. Dagegen wirken die Spannungen, welche in den Aufnahmespulen 21 und 22 durch die Wirkung der äußeren Zerstreuungsmagnetfelder induziert sind, in demselben Sinne wie die Spannungen in den sekundären Wicklungen 41 und 42 und haben daher weder einen Einfluß auf die Symmetrie des Kreises noch auf den durch das Meßgerät 15 fließenden Strom.
• Dies ermöglicht die Benützung dieses Drehmomentmessers z. B. zum Messen des Drehmomentes von Elektromotoren oder von Verbrennungsmotoren unmittelbar auf der Achse derselben, wo die Benützung der bekannten Typen von elektromagnetischen Drehmomentmessern gerade durch den Einfluß der starken Zerstreuungsmagnetfelder erschwert wurde.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCEI: Elektromagnetischer Drehmomentmesser, gekennzeichnet durch zwei in einer Achse angeordnete, gegenseitig fest verbundene, ferromagnetische, hohle Torsionskörper (11,12), welche an den Enden mit den Wellen (1, 6) des Mechanismus, mit welchem der Drehmomeutmesser belastet wird, verbunden werden können, durch je eine die Körper durchdringende toroidale Erregungswicklung (31, 32), die über Schleifringe (51, 52) und Schleifbürsten (61, 62) im gegenseitig entgegengesetzten Sinne an einen Erregungskreis (9) angeschlossen sind, weiter durch zwei Aufnahmespulen (21,22), die gleichachsig die Torsionskörper (11, 12) mit Zwischenraum umgeben und an einen Aufnahmekreis (10) 13, 14, 15, 41, 42) angeschlossen sind, und schließlich durch einen festen, die gesamte Einrichtung umgebenden Mantel (8). an dessen Innenseite die Aufnahmespulen (21, 22) befestigt sind und dessen eines Ende mit einem Kugellager (7) auf einem Flansch (4) des einen Torsionskörpers (12) gelagert ist.