DE1945880A1

DE1945880A1 - Induktivgeber

Info

Publication number: DE1945880A1
Application number: DE19691945880
Authority: DE
Inventors: Kihlberg Gunnar Axel; Bystroem Karl Erik Olof Bromma
Original assignee: Jungner Instrument AB
Current assignee: Jungner Instrument AB
Priority date: 1968-09-13
Filing date: 1969-09-10
Publication date: 1970-03-19
Also published as: GB1284921A; US3628145A; SE332899B

Description

Jungner Instrument Aktlebοlag Box 14 035, 104 40 Stockholm/Schweden Induktivgeber

Die Erfindung bezieht sioh auf einen Induktivgtber zur Anzeigθ und Messung von linearen Stellungsänderungen, mit Eisenkernen mit Primärwicklungen und Sekundärwicklungen., wobei die Primärwicklungen mit einer Wechselstromquelle verbunden sind und die Kerne im wesentlichen rechteckige Querschnitte und eine mit Rillen (grooves) versehene Oberfläche mit im Abstand voneinander verlaufenden Zähnen aufweisen, mit einem Anker aus magnetischem Material, der im Abstand voneinander verlaufende Zähne, die den Kernzähnen gegenüberstehen, aufweist, wobei die Kerne und der Anker relativ zueinander bewegbar*sind so daß die magnetische Koppelung zwischen den Wicklungen ,jedes Kerns sich ändert, wonü die Stellung des Ankera relativ zum Kern sich ändert. .. ·

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In dem deutschen Patent (Patentanmeldung P 16 23 817.8) ist eine Einrichtung zum Hessen von Winkeldifferenzen zwischen zwei gezahnten Rädern beschrieben, welehe zwei Induktivgeber aufweist,- von denen jeder zum Zusammenwirken mit einem der gezahnten Bäder gekoppelt ist zur Erzeugung von elektrischen Signalen in Abhängigkeit von der Winkelstellung des jeweiligen gezahnten Bades_a Darüberhinaus weist dieses System eine Vergleichs einheit auf, die in Wirkungszusammenhang mit den zwei Gebern steht und zur Messung der Differenz von deren Ausgangssignalen eingerichtet ist« D1839S System ist im wesentlichen dadurch charakterisiert} daß jeder der Gebor mit einer äußeren VJechselspanmingBqualle in einem tfirkungszusammenhang gekoppelt ißt und primärv/icklungen und

zur Erzeugung ©Inas Weehselin. jadam dsr Gsber aufweist» Sin IMuk&ivgg'os?. kann, wie in dem vorgenannten Patent offenbart, einen Kern, aiit im wesentlichen rechtsskigem Querschnitt und mit einer gerillten Fläche rait im Abstand voneinander verlaufenden Zähnen aufweisenο Ein Anker aus magnatischem Material ist parallel zu der gerillten fläche des Kerns bewegbar und ebenfalls mit im Abstand voneinander verlaufenden Zähnen, die den Zähnen des Kerns gegenüberliegen, ver-

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sehen. Der Geber weist lütt el zur Erzeugung eines Spannungsvektors auf, dessen Winkellage von der Stellung des Ankers abhängt. Die Zahnteilungen des Kerns und des Ankers sind so gewählt, daß eine Verstellung des Ankers um eine Zahnteilung eine Winkelveränderung von O-56O⁰ hervorruft· Entsprechend dem genannten deutschen Patent wird jeder Geber durch einen Kern gebildet und es hat sieh herausgestellt, daß ein einziges Geberelement eine relativ schlechte Symmetrie ergibt« .

Hauptaufgabe der Erfindung ist es, eine bessere symmetrische Wirkung der magnetischen Kopplung in jedem Geber su erreichen·

Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, einen Geber zu schaffen, bei welchem optimale Symmetriewirkung vorhanden ist, und der nur einen sehr geringen-Plats in Anspruch nimt·

Weiter ist es Aufgabe de? Erfindung, eine Einrichtung su schaffen., die zur Messung von Verschiebungen bzw ο Versetzungen von einem Betrag, der größer ist als der einer Zahnteilung, geeignet ist·

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß der Geber wenigstens swei identische Eisenkerne aufweist, die relativ zueinander innerhalb der Zahnteilung der Ankerzäline um einen be-

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stimmten Betrag versetzt sind, daß die Primärwicklungen oder die Sekundärwicklungen der Eisenkerne mit einer Phasenechiöberschaltuüg verbunden sind ssur Zusammenfassung der in jeder der Sekundärwicklungen der Eisenkerne induzierten Spannungen zu einem Spaonuage-▼ektor, dessen Winkelstellung durch die Stellung dee mit dem jeweiligen Eisenkern zusammenwirkenden Ankers bestimmt ist, wobei sieh der Winkel des Spannungs* vektors bei Verstellung des Ankers um eine Zahnteilung von 0-560° ändert»

Im folgenden werden einige Ausführuagsbeiepiele der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben« Ss sseigen:

Fig_o 1 eine Schnittansieht eines der zwei Eisenkerne, die in einem ersten Ausführungebeispiel eines erfindungsgemäßen Gebers enthalten sind,

Pig. 2 eine Seimittansicht der beiden Eisenkerne des Gebers, die nebeneinander angeordnet sind und innerhalb der Zahateilung des Ankers eine bestimmte Versetzung relativ zueinander aufweisen,

Pig· 3 und 4· je ein elektrisches Schaltschema je eines Ausführungebeispiels eines erfindungsgemäSen Gebers*

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Fig. 5 ein weiteres AusXührungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gebers» in welchen zwei identische Eisenkerne an swei Seiten eines Ankers einander genau gegenüberliegend,angeordnet sind,

Fig. 6 ein weiteres Aueführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gebers,in welchem zwei gegenüberliegend angeordnete Eisenkerne mit unterschiedlichen Zahnt eilungen um einen Anker herum angeordnet sind«

Der Eisenkern 1, der in dem erfindungsgemäßen Geber enthalten ist» ist aus einem Blechlamellenpaket mit Im wesentlichen rechteckigem Querschnitt .gebildet, das mit einem Anker 4 zugewandten Zähnen 2 und Schlitzen 3 für die Geberwicklungen versehen isto Die Zahnteilungen des Eisenkerns und des Ankers 4· haben ein bestimmtes ganzzahliges Verhältnis zueinander und die Zähne müssen so geformt sein, daß die Amplituden der in den Sekundärwicklungen des Gebers Induzierten Sekundärspannungen sich sinusförmig in Abhängigkeit von der Stallung des Ankers ändern. Die Sahnteilungen in dem Kern und in dem Anker sind so gewählt, daß eine Winkeländerung des Spannungsvekbors um 360° erfolgt, wenn der Anker um eine Zahnteilung verstellt bzw* versetzt wird.

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-οία Figo 2 sind zwei Eisenkerne la und Ib nebeneinander angeordnet und arbeiten mit einem Anker 4 zusammen, der mit Zähnen vorsehen ist· Die Kerne sind relativ zueinander innerhalb der Zahnteilung des Ankere 4 so versetztt daß die Ankerverzahnung, die mit dem einen der Kerne zusammenarbeitet, um etwa 180° versetzt ist in Bezug auf die mit dem anderen Kern zusammenarbeitende Terzahnung·

Der in 71g· 3 dargestellte Geber könnte beispielsweise Kerne gemäß Fig. 2 aufweisen· Die Geberwicklungen weisen eine Primärwicklung 5 auf, die mit einer Wechselsparmungsquelle und zwei Sekundärwicklungen 6 und 7 verbunden ist} in welchen zwei Wechsel spannungen mit einer räumlichen Phasendifferenz (phase difference in space) von 90° und einer gleichen Seitphasenverschiebung (time phase shift) induziert werden· Diese Spannungen werden an einen Widerstand S und an einen Kondensator 9 angelegt» die eine Phasenschieberschaltung bilden, welche diese Sekundärspannungen zu ainom Spannungevektor zusammenfaßt, dessen Winkelstellung zu der Verschiebung oder Versetzung des Ankers relativ zum Sioenkera korrespondiert·

Ein Spannungsvektor der vorgenannten Art könnte mittels eines Gebers erhalten werden, indem die Fhasensehiebei'schaltung vor die Wicklungen des Gebers

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gesehaltet let« fig« 4 zeigt ein Ausführungsbeisplel •ines derartigen Gebers, der eine Sekundärwicklung 12 und zwei Primärwicklungen 10 und U, die eine räumlich« Phasendifferenz von 90° haben, aufweist. BIe su den Primärwicklungen geführte TerBOrgangespsnuung passiert zunächst die Phasenaehieberaohaltuttg, die swei Widerstände 13, 14 und swel Kondensatoren 15,16 enthält, die 80 angeordnet Bind, dafi die Spannungen in den Primärwicklungen eine Hiasendifferens von 90° aufweisen·

In einen besondere günstigen Ausf Shrungsbeispiel der Erfindung weist der Geber zwei identische Bisenkerne la und Ib auf, die symmetrisch einander genau gegenüberliegend,angeordnet sind, und einen Luftspalt swisehen sich lassen, In welchem ein Anker, der In geeigneter Welse durch ein vielfach hin- und herverlaufendes "wellenförmiges" Band 16 gebildet ist, parallel su den Zahnflächen άοτ Kerne angeordnet 1st» Auf diese Weise wird eine gute Symmetrierung der magnetischen Kopplung in jedem Kern erreicht, da die alt dem ersten Eisenkern la zusammenwirkende Ankerverzahnung genau um 180° relativ su der mit dem zweiten Eisenkern Ib zusammenarbeitenden Ankerverzahnung versetzt let. Sarüberhinaue könnte die Zahnteilung auf einfache Weise durch Strecken öder !usammesr&eken des Bandes 16 einjustiert werden· Sin erflndWigsgsMllft? Induktivgeber.

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könnte zur Meeaung von Verstellungen bzw» Versetzungen, die größer sind als die einer Zahnteilung des Ankers entsprechende Entfernung, verwendet werden· In diesem Falle muß der Geber mindestens swei identische Eisenkerne 1 enthalten und muß der Anker 17 so ausgebildet sein» daß die mit dem ersten Eisenkern la zusammenwirkende gerillte Oberfläch· ait Q-ZähneBJpro Längeneinheit versehen ist, während die mit dem zweiten Eisenkern Ib eueamsenwirkende Fläche Q -1 Zähne pro Längeneinheit aufweist· Meae Vorrichtung könnte außer zur Messung der Winkelstellung jedes äpannungsvektors auch sur Keesung der kTinkeldifferensen zwischen den beiden Spannungsvektoren verwendet werden« wodurch die Heßdistane definiert ist durch die <4 Zahnteilungen entsprechende Distanz·

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Claims

Patentanspruch.·

lJ Induktivgeber but Anzeige und Messung von linearen Stellungsänderungen) mit Eisenkernen mit Primärwieklungen und Sekundärwicklungen, wobei die Primärwicklungen mit einer Vechselstromquelle verbunden sind und die Kerne im wesentlichen rechteckige Querschnitte und eine mit Rillen (grooves) versehene Oberfläche mit ia Abstand voneinander verlaufenden Zähnen aufweisen, Kit einem Anker aus magnetischem Haterial, der im Abstand voneinander verlaufende Zähne, die den Kern*ahnen gegenüberstehen, aufweist, wobei die Kerne und der Anker relativ zueinander bewegbar sind, so daß die magnetische Kopplung zwischen den Wicklungen jede« Kenia sich ändert, wenn, die Stellung des Ankere relativ sum Kern sich ändert, dadurch gekennzeichnet , daß der Geber wenigstens zwei identische Eisenkerne aufweist, die relativ zueinander innerhalb der Zahnteilung der Ankerzähne um einen bestimmten Betrag versetzt sind, daß die Primärwicklungen oder die Sekundärwicklungen der Eisenkerne mit einer Phasenschieberschaltung verbunden sind zur Zusammenfassung der in jeder der Sekundärwicklungen der Eisenkerne induzierten

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Spannungen zu einem Spannungsvektor, dessen Winkelstellung durch die Stellung des mit dem Jeweiligen .Eisenkern zusammenwirkenden Ankers bestimmt ist, wobei sich der Winkel des Spannungsvektors bei Verstellung des Ankere um eine Zahnteilung von O bis 560 Grad änderte

2« Geber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zwei Eisenkerns in einem Abstand einander gegenüberliegend angeordnet sind und einen Luftspalt begrenzen, in welchem ein Anker in form eines wellenförmig hin- und herrerlaufenden (corrugated) Streifens angeordnet ist_o

5» Geber nach Anspruch 1, dadurch gekennzei&h net, daß die Eisenkerne einander gegenüberliegend oder nebeneinander angeordnet sind und mit einem Anker zusammenarbeiten, de? so geformt ist, daß eine Fläche des Ankers mit Q im Abstand voneinander verlaufenden Zähnen pro Längeneinheit versehen ist, die mit einer ersten Gruppe von einem oder mehreren Eisenkernen zusammenarbeiten, und daß eine zweite mit Hillen versehene Fläche des Ankers mit Q·! im Abstand voneinander verlaufenden Zähnen pro Längeneinheit versehen ist,

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die mit ein«? zweiten Gruppe von einem oder mehreren Kernen zusammenarbeitet, wodurch die in jeder Eerngruppe erzeugten Spannungsvektoren au einem resultierenden Spannungevektor susanengefaBt werden, der von der Vinkeldifierena zwischen den zwei erstgenannten fijpannungevektoren abhängt« wobei der Winkel des resultierenden $pannungsvektors sloh bei einer Terstellung dee inkers Über eine Q Zähne einschließende Entfernung von O bis $60 Grad ändert.

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