DE2925654A1

DE2925654A1 - Weggeber

Info

Publication number: DE2925654A1
Application number: DE19792925654
Authority: DE
Inventors: Colin Stewart Bill; Charles Peter Cockshott; John Howard Francis
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1978-06-28
Filing date: 1979-06-26
Publication date: 1980-01-10
Also published as: US4334207A; MX147039A; FR2429996A1; IT1121935B; ES482037A1; IT7923866A0

Description

DR.-ING. DIPU.-ING.M. SC. CiPL.-Fi-lVS. DR. C .''!..-PKyS. D'PL.-PHYS. DB.

HÖGER - STELLRECHT - GRfESSSACH - HAECKER BOEHME

PATENTANWiLTE IN STUTTS4ST #4 ft O C C £Γ /

A 43 606 b Anmelder: Lucas Industries Ad,

k - 177 Great Kinc? Street

22. Juni 1979 Birmingham B 19 2 XF

England

Besch reibung Weggeber

Die Erfindung betrifft einen Wandler zum Umsetzen einer linearen Bewegung in ein entsprechendes elektrisches Signal, mit einem Polstücke aufweisenden Stator aus magnetisierbarer)! Material und mit einer Primärwicklung und mindestens einer Sekundärwicklung des Stators, deren magnetische Kopplung in Abhängigkeit von einer Relativbewegung zwischen dem Stator und einem relativ dazu beweglich angeordneten Schieber veränderbar ist.

Ein bekannter Wandler dieser Art - derartige Wandler werden auch als Weggeber, Wegaufnehmer oder Messtaster bezeichnet weist einen zylindrischen Spulenkörper aus unmagnetischem Material auf, der eine durchgehende Bohrung besitzt und auf dem drei in axialer Richtung hintereinander liegende und sich aneinander abstützende Wicklungen vorgesehen sind. Diese Wicklungs- bzw. Spulenanordnung wird von einem hohlzylindrischen Joch aufgenommen, welches Endplatten mit öffnungen aufweist, die koaxial zur Bohrung des Spulenkörpers verlaufen. Die Endplatten des Jochs bestehen dabei ebenfalls aus magnetisierbarem Material. Bei dem bekannten Wandler bildet die innere' Wicklung eine Primärwicklung, während die beiden äusseren Wicklungen Sekundärwicklungen bilden und mit entgegengesetztem Wicklungssinn in Serie geschaltet sein können. Die vorstehend beschriebene Anordnung bildet dabei den Stator des bekannten Wandler·. Ausserdem besitzt der bekannte Wandler einen zylindrischen Schieber aus magnetisierbarem Material,

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dessen Länge etwa gleich der Summe der Längen der Primärwicklung und einer Sekundärwicklung des Stators ist. Der Schieber ist in der öffnung des Stators bzw. des Spulenkörpers hin- und herbeweglich,, so dass bei Speisung der Primärwicklung mit einem Wechselstrom bzw. einer Wechselspannung in Abhängigkeit von der Position des Schiebers eine unterschiedliche Kopplung zwischen der Primärwicklung und den Sekundärwicklungen besteht. Auf diese Weise wird in der Sekundärwicklung eine Spannung induziert, die vom magnetischen Fluß und damit von der Auslenkung des Schiebers gegenüber seiner Mittellage relativ zu der Primärwicklung abhängig ist.

Der bekannte induktive Wandler ist insofern nachteilig, als die Endplatten in Richtung des Verschiebeweges des Schiebers einen Abstand voneinander aufweisen, so dass sich bei einer Relativbewegung des Schiebers gegenüber dem Stator unterschiedlich grosse Luftspalte zwischen den Endplatten und dem Schieber ergeben. Die sich ändernden Luftspalte verändern die Reluktanz des magnetischen Kreises zwischen den Endplatten, was zur Folge hat, dass sich das Ausgangssignal des Wandlers mit der Verschiebung des Schiebers nicht linear ändert.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Wandler anzugeben, bei dem das Ausgangssignal im wesentlichen linear von der Verschiebung des .Schiebers abhängig ist.

Diese Aufgabe wird bei eiaem Wandler der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass der Stator als längliches Element ausgebildet ist und mindesteas zwei längliche Polstiicke aufweist, dass sich die Polstücke im wesentlichen über die gesamte Bange des Stators erstrecken, amf ihrer gesamten Länge im wesentlichen eine konstante" Breit® aufweisen und parallel zueinander verlaufen,, dass sich die eine der Wick-

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lungen über die gesamte Länge des Stators erstreckt, dass sich : mindestenes eine weitere Wicklung nur über einen Teil der Länge des Stators erstreckt^ dass der Schieber in Längsrichtung des Stators relativ zu diesem derart verschiebbar angeordnet ist, dass längs des gesamten Verschiebeweges des Schiebers ein im wesentlichen konstanter Luftspalt zwischen dem Schieber und dem Stator vorhanden ist, und dass der Schieber mindestens einen Teilbereich auf v/eist, der kürzer ist als der Stator.

Der entscheidende Vorteil des erfindungsgemäßen Wandlers ist darin zu sehen, dass zwischen dem Schieber und dem Stator längs des gesamten Verschiebeweges ein im. wesentlichen konstanter Luftspalt vorhanden ist, so dass bei Speisung der Primärwicklung mit einer Wechselspannung,die in die mindestens eine Sekundärwicklung induzierte Spannung, sich im wesentlichen linear in Abhängigkeit vom Verschiebeweg ändert.

Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Stator eine Längsbohrung aufweist, in der der Schieber hin- und herbeweglich ist, insbesondere wenn die Polstücke als Längsrippen des Stators ausgebildet sind, welche in die Bohrung vorstehen.

Günstig ist es auch, wenn die Polstücke durch Wände gebildet werden, die von einem flachen Teilstück des Stators abstehen und freie Stirnflächen aufweisen, über denen der Schieber angeordnet ist.

Eine weitere günstige Möglichkeit für die Ausgestaltung eines Wandlers gemäß der Erfindung besteht darin, dass der Schieber als eine Buchse ausgebildet ist, welche längs des Stators verschiebbar ist.

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Bei einer ersten vorteilhaften Variante eines erfindungsgemässen Wandlers besteht der Schieber aus elektrisch leitfähigem, unmagnetischem Material, so dass in dem Schieber je nach der relativen Lage desselben gegenüber dem Stator Wirbelströme erzeugt werden, die den magnetischen Fluß zwischen den Wicklungen verändern. Bevor2ugt wird jedoch ein Schieber aus magnetisierbarem Material, über den der magnetische Fluß zur Kopplung der Wicklungen fliessen kann. Weiterhin kann in Ausgestaltung der Erfindung entweder der Stator oder der Schieber beweglich sein, während das jeweils andere Bauelement feststehend angeordnet ist, wobei jedoch eine Relativbewegung zwischen den beiden Bauelementen möglich ist. In diesem Sinne sind die Bezeichnungen "Stator" und "Schieber" also nicht als einschränkend hinsichtlich der Beweglichkeit anzusehen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines linearen Weggebers bzw. Wandlers gemäß der Erfindung, wobei einige Teile weggebrochen sind;

Fig. 2 eine Stirnansicht einer abgewandelten Ausführungsform eines Wandlers gemäß der Erfindung;

Fig. 3 perspektivische Darstellungen weiterer bevorzugter ^ⁿ . Ausführungsformen von Wandlern gemäß der Erfindung; rig. 4

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine weitere abgewandelte Ausführungsform eines Wandlers gemäß der Erfindung und

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Pig. 6 eine perspektivische Darstellung einer weiteren abgewandelten Ausführungsform eines Wandlers gemäß der Erfindung, wobei einige Teile weggebrochen sind.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Wandlers gemäß der Erfindung, welcher einen hohlen länglichen Stator 11 aufweist, der aus magnetxsierbarem Material, wie z. B. Stahl oder einem Ferrit, hergestellt ist. Der Stator 11 weist einen Hohlraum bzw. eine Bohrung 12 auf, deren Querschnitt im wesentlichen rechteckig ist und die an einer ihrer breiteren Seitenwände 13 mit einer einstückig angeformten Mittelrippe 14 konstanter Breite versehen ist, die parallel zur Längsachse der Bohrung 12 verläuft und sich über die volle Länge des Stators 11 erstreckt. Auch an der der Seitenwand 13 gegenüberliegenden breiteren Seitenwand 15 ist eine einstückig angeformte Mittelrippe 16 vorgesehen, welche wieder eine konstante Breite hat und parallel zur Achse der Bohrung 12 über die gesamte Länge des Stators 11 läuft. Die^Mittelrippen 14 und 16 bilden ein erstes unci ein zweites Polstück des Stators 11, weshr.lb nachstehend von einem er stör- Polstück 14 und von einem zweiten Polstück 16 gesprochen wird, wobei das erste Polstück 14 in seiner Mitte geteilt ist, so dass sich zwei Polstückteile 14a, 14b ergeben, die durch einen schmalen Spalt 17 voneinander getrennt sind. Das zweite Polstück 16 ist auf seiner gesamten Länge mit einer Primärwicklung 18 umwickelt, während eine Sekundärwicklung 19 um den ersten Polstückteil 14a des ersten Polstücks 14 gewickelt ist.

Zwischen den einander zugewandten Flächen der Polstücke 14 und 16 ist in der Bohrung 12 ein Schieber 21 mit rechteckigem Querschnitt vorgesehen, der ebenfalls aus magnetisierbarem Material,wie Stahl oder einem Ferrit, besteht. Die Länge des Schiebers 21 ist etwa gleich der Länge des Polstückteils 14a

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zuzüglich der Breite des Spalts 17, während die Breite des Schiebers 21 mindestens gleich der Breite der freien Stirnflächen der Polstücke 14a, 16 ist. Der Schieber 21 kann in Längsrichtung der Bohrung 12 parallel zur Längsachse derselben, ausgehend von einer ersten Endstellung,in der ein Ende des Schiebers 21 sich am äussersten Ende des Polstückteils 14a befindet, in· eine zweite Endstellung bewegt werden, in der sich dasselbe Ende des Schiebers 21 am innersten Ende des Polstückteils 14a befindet. Bei der gesamten zulässigen Längsbewegung fluchtet somit der Schieber 21 auf seiner vollen Länge mit dem Polstück 16, während ein Teilstück variabler Länge des Schiebers 21, welches jedoch nicht zu Null wird, mit dem Polstückteil 14a fluchtet. Ausserdem ist der Wandler so ausgebildet, dass der Schieber 21 bei seiner Relativbewegung gegenüber dem Stator in einem vorgegebenen,festen Abstand von den freien Stirnflächen der Polstücke 14 und 16 bleibt, so dass sich zwischen dem Schieber 21 und den Polstücken 14, 16 bei der zulässigen Linearbewegung des Schiebers 21 konstante Luftspalte bezüglich der Polstücke 14, 16 ergeben. Da der Spalt 17 schmal ist, bleibt ausserdem die Fläche des Schie-

bers 21, die mit den Polstücken 14 und 16 fluchtet, längs des gesamten Verschiebeweges des Schiebers 21 im wesentlichen konstant.

Im Betrieb wird an die Primärwicklung 18 ein Wechselstromsignal eines Konstantspannungs-Rechteckwellen-Oszillators (nicht dargestellt) angelegt, der vorzugsweise mit einer Frequenz von 6 kHz arbeitet, so dass der magnetische Fluß von dem Polstück 16 über den Schieber 21 zum Polstückteil 14a fließt. Hierdurch wird in der Sekundärwicklung 19 eine Spannung induziert, die von einem Präzisionsgleichrxchter erfaßt und in «iner Glättungsschaltung geglättet wird, so dass als Ausgangssignal ein Gleichstrom bzw. eine Gleichspannung erhalten wird. Die Größe des Aus-

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gangssignals hängt dabei von der magnetischen Kopplung zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung ab und ist, da der Luftspalt zwischen dem Schieber 21 und den Polstücken konstant bleibt, der linearen Verschiebung des Schiebers 21 aus seiner ersten Endstellung direkt proportional.

Abweichend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht die Möglichkeit, den Schieber 21 aus unmagnetischem bzw. nicht magnetisierbarem elektrisch leitfähigem Material, wie z. B. Kupfer oder Aluminium, herzustellen. In diesem Fall werden bei Anlegen eines Wechselstromsignals an die Primärwicklung 18 und bei einer linearen Bewegung des Schiebers 21 gegenüber dem Stator 11 von dem Magnetfeld, das sich aufgrund des Wechselstroms durch die Primärwicklung 18 ergibt, Wirbelströme in dem Schieber 21 induziert, die zwischen den Polstücken 14, 16 den magnetischen Fluß durch den Stator stören. Hierdurch wird eine Spannung in der Sekundärwicklung 19 induziert, die in der oben beschriebenen Weise erfaßt wird, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches sich im wesentlichen linear mit der linearen Verschiebung des Schlittens,ausgehend von dessen erster Endstellung, ändert.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Anordnung von Primär- und Sekundärwicklung gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 zu ändern. Beispielsweise kann die Sekundärwicklung 19 um den Polstückteil 14a herumgelegt werden, während die Primärwicklung 18 um das ganze Polstück 14, d. h. um beide Polstückteile 14a und 14b herumgewickelt wird oder auch um eine oder beide der schmaleren Seitenwände der Bohrung 12. Weiterhin kann bei gegenüber der Fig. 1 unveränderter Anordnung der Primärwicklung die Sekundärwicklung 19 auf der halben Länge einer oder beider der schmalen Seitenwände der Bohrung 12 vorgesehen werden.

Des weiteren ist darauf hinzuweisen, dass die Länge des Schiebers 21 nicht unbedingt annähernd gleich der Summe der Länge

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des ersten Polstückteils 14a und der Breite des Spaltes 17 sein muß. Der Schieber 21 kann vielmehr auch langer sein, vorausgesetzt, dass er insgesamt kürzer ist als die Gesamtlänge des Stators 11, Bei Verwendung eines längeren Schiebers verringert sich jedoch der zulässige Verschiebeweg des Schiebers 21 gegenüber dem zuerst erläuterten Ausführungsbeispiel, da der zulässige Verschiebeweg nunmehr zwischen der ersten Endstellung liegt, in der sich das eine Ende des Schiebers 21 am äussersten Ende des Polstückteils 14a befindet, und zwischen der zweiten Endstellung, in der sich das andere Ende des Schiebers 21 am äussersten Ende des zweiten Polstückteils 14b befindet. Die Länge des Schiebers 21 kann andererseits aber auch kleiner sein als die Summe der Länge des Polstückteils 14a und der Breite des Spalts 17, so lange die Länge des Schiebers 21 größer ist als die Breite des Spalts 17. Auch in diesem Fall verringert sich jedoch wieder der zulässige Verschiebebereich für den Schieber 21, da die beiden Endstellungen nunmehr der Lage des Schiebers entsprechen, bei der dessen eines Ende mit dem innersten Ende des Polstück-^eT3§'fluchtet, und der Lage des Schiebers, in der dessen anderes Ende mit dem äussersten Ende des Polstückteils 14a fluchtet. Das Ausführungsbeispiel gem. Fig. 2 entspricht demjenigen gemäß Fig. 1 mit dem Unterschied, dass der hohle längliche Stator 22 als Hohlzylinder ausgebildet ist. An der Innenwand des Stators 22 sind einander diametral gegenüber liegende, eins tück^nge formte Rippen 23, 24 vorgesehen, welche beide eine konstante Breite aufweisen, und deren freie Stirnflächen als ZyIindflachen eines zu dem Stator 22 koaxialen Zylinders ausgebildet sind. Wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 erstreckt sich die Rippe 23 über die gesamte Länge des Stators und bildet ein zweites Polstück, um welches eine Primärwicklung 25 herumgewickelt ist. Auch die Rippe 24 erstreckt sich über die gesamte Länge des Stators und bildet ein erstes Polstück, welches wieder durch einen schmalen mittig angeordneten Spalt (nicht dargestellt) in zwei Tei-

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le unterteilt ist; um einen dieser Teile ist eine Sekundärwicklung 26 herumgewickelt.

In der Bohrung des Stators 22 ist ein zylindrischer Schieber mit kreisförmigen Querschnitt angeordnet, dessen Achse mit der Achse des Stators 22 zusammenfällt. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel kann der Schieber 27 aus magnetisierbarem Material, wie Stahl oder einem Ferrit,bestehen oder aus einem nicht magnetisierbarem elektrisch leitfähigen Material, wie z. B. Kupfer oder Aluminium. Für die Länge des Schiebers 27 gilt wieder das beim ersten Ausführungsbeispiel Gesagte und der Schieber ist auch wieder in Richtung der Längsachse der Bohrung verschiebbar. Wenn nun an die Primärwicklung 25 ein Wechselstrom bzw. eine Wechselspannung angelegt wird, dann wird ein Ausgangssignal erhalten, welches sich im wesentlichen linear mit der linearen Verschiebung des Schiebers 27 ändert.

Es versteht sich, dass auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 die Primärwicklung und die Sekundärwicklung wieder in unterschiedlicher Weise angeordnet werden können wie dies in Verbindung mit Fig. 1 erläutert wurde.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist wieder ein länglicher Stator 29 vorhanden, der aus magnetisierbarem Material, wie Stahl oder einem Ferrit, besteht, nunmehr jedoch einen E-förmigen Querschnitt aufweist. Die Mittelrippe 30 und die beiden äusseren Rippen 31 und 32 des Stators besitzen jeweils eine konstante Breite und bilden ein erstes,ein zweites bzw. ein drittes Polstück. Die Mittelrippe 30 ist dabei in ihrer Mitte durch einen schmalen Spalt in einen ersten Polstückteil 30a und einen zweiten Polstückteil 30b geteilt. Um die Mittelrippe 30 ist auf ihrer gesamten Länge eine Primärwicklung 34 herumgewickelt, während eine Sekundärwicklung 35 um den ersten

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Polstückteil 30a der Mittelrippe 30 herumgewickelt ist. Ein im wesentlicher rechteckiger Schieber 36 ist in Längsrichtung des Stators 29 parallel zu und längs der freien Stirnflächen der Rippen bzw. der Stege des Stators 29 verschiebbar, um die Kopplung des magnetischen Flusses zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung zu verändern. Dabei ist der Luftspalt zwischen dem Schieber 36 und dem Stator 29 längs des gesamten Verschiebeweges wieder im wesentlichen gleich, so dass sich ein" Ausgangssignal ergibt, welches im wesentlichen linear von der Verschiebung des Schiebers 36 abhängig ist.

Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein aus magnetisierbarem Material, wie Stahl oder einem Ferrit, hergestellter Stator 41 vorgesehen, der einen im wesentlichen ü-fcrmigen Querschnitt aufweist und dessen den Schenkeln des "U" entsprechende Seitenwände eine konstante Breite haben und ein erstes Polstück 42 und ein zweites Polstück 44 des Stators 41 bilden. Das erste Polstück 42 ist auf seiner gesamten Länge von einer Primärwicklung 43 umgeben, während das zweite Polstück 44 in zwei Polstückteile 44a und 44b unterteilt ist, die durch einen schmalen Spalt 45 voneinander getrennt sind. Der erste Polstückteil 44a des Polstücks 44 ist von einer Sekundärwicklung 46 umgeben.

Ein Schieber 48 mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt/ der aus einem magnetisierbarem Material, wie z. B„ Stahl oder einem Ferrit besteht, ist in Richtung der Längsachse des von dem Stator 41 gebildeten Kanals 47 verschiebbar. Wie bei den zuvor betrachteten Ausführungsbeispielen hat der Schieber 48 wieder einen fest vorgegebenen Abstand von den freien Stirnflächen der Polstücke 42, 44, wenn er längs des Stators 41 verschoben wird, so dass sich längs des zulässigen Verschiebeweges des Schiebers 48 ein konstanter Xuftspalt zwischen diesem und den Polstücken 42, 44 ergibt. Auf diese Weise läßt

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sich mit dem Wandler ein Ausgangssignal erzeugen, welches sich im wesentlichen linear mit der linearen Verschiebung des Schiebers 48 ändert.

Ausgehend von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 kann der Schieber 48 auch trapezförmig ausgebildet sein, derart, dass er seine größte Breite an seiner Basis längs des Polstücks 42 aufweist, so dass sich bei Verschiebung der Schmalseite des Schiebers 48 gegenüber dem Polstück 44 die gleiche Wirkung ergibt, wie bei dem Schieber gemäß dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel, wobei das ganze Polstück 42 stets von einem Teil der Basis des Schiebers bedeckt ist. Ausserdem kann zusätzlich zu der Sekundärwicklung 46 eine weitere Sekundärwicklung vorgesehen sein, die um das zweite Polteilstück 44b des Polstücks 44 gewickelt sein kann, wobei die beiden Sekundärwicklungen gegensinnig gewickelt und in Serie geschaltet sein können, um die Empfindlichkeit zu erhöhen. Bei dieser Ausgestaltung wird der Wandler vorzugsweise so dimensioniert, dass das Ausgangssignal zu Null wird, wenn der Schieber seine Mittelstellung einnimmt. Eine Verschiebung des Schiebers,ausgehend von der Mittelstellung/ führt dann in der einen Richtung zu einem positiven Ausgangssignal und in der anderen Richtung zu einem negativen Ausgangssignal.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 weist der Wandler als Stator einen im wesentlichen zylindrischen Stab 49 auf, der aus Stahl oder einem ferromagnetischen Kunstharz oder Kunstgummi besteht. In die Mantelfläche des Stabes 49 ist maschinell eine zweigängige wendelförraige Nut 50 eingearbeitet, derart, dass die Stege zwischen den einzelnen Gängen der Nut 50 wendeiförmige Polstücke 51 t>zw. 52 bilden, die durch wendeiförmige Schlitze 54, 55 voneinander getrennt sind. Eine Primärwicklung 56 mit fünfzehn Windungen {Kupferlackdraht, 4Os.w.g*7 ist auf der gesamten Länge um das erste PoI-

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stück 51 herumgewickelt. Das Wickeln der Primärwicklung 56 erfolgt, indem man den Draht im Bereich einer Aussparung 53 an einem Ende der Nut 50 in den Schlitz 54 einzieht und ihn dann bis zum anderen Ende der Nut 50 in den Schlitz 54 einlegt. Am anderen Ende der Nut 50 wird der Draht über eine weitere Aussparung (nicht dargestellt) in den Schlitz 55 überführt und dann längs dieses Schlitzes bis zum ersten Ende der Nut 50 zurückgewickelt. Dieser ganze Vorgang wird vierzehn Mal wiederholt, um die gewünschten fünfzehn Windungen der Primärwicklung 56 zu erhalten. Eine Sekundärwicklung 57 mit fünfzehn Windungen (Kupferlackdraht, 40 s.w.g".7 wird ebenfalls auf das erste Polstück 51 aufgewickelt, wobei jedoch jede Windung 57 längs des Schlitzes 54 nur bis zu einem in der Mitte der Nut 50 vorgesehenen Spalt reicht, von wo der Draht dann in dem Schlitz wieder bis zum Anfang der Nut zurückgewickelt wird. Zwischen dem Spalt und dem anderen Ende der Nut 50 kann wieder eine zweite Sekundärwicklung (nicht dargestellt) vorgesehen werden.

Bei dem Wandler gemäß Fig. 5 ist ferner eine hohle Buchse aus magnetisierbarem Material als Schieber 58 vorgesehen, welche in knappem Gleitsitz längs des Stabes 49 verschiebbar ist. Wenn nun die Primärwicklung 56 mit einer Wechselspannung bzw. einem WEchselstrom gespeist wird und wenn der Schieber 48 längs des Stabes 49 verschoben wird, dann ändert sich die magnetische Kopplung zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung. Dabei wir4ⁿdie Sekundärwicklung ein Signal induziert, welches sich nach Gleichrichtung im wesentlichen linear in Abhängigkeit von der Verschiebung der Buchse 58 ändert.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Wandlers gemäß der Erfindung ist ein erstes magnetisierbares Element in Form eines zylindrischen Körpers (Stator 61) vorgesehen, in dem zwei axial verlaufende, einander diametral gegenüberliegende Schlitze 62 vorgesehen sind, die den zylindrischen Körper

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in zwei einander diametral gegenüberliegende Polstücke 64a, 64b teilen. Die Schlitze 62 erstrecken sich über die gesamte Länge des Körpers 61 und nehmen eine Primärwicklung 63 auf, deren einzelne Windungen in zur Längsachse des Körpers 61 parallelen Ebenen liegen und sich über die gesamte Länge des Körpers 61 erstrecken. Der Körper 61 ist im Bereich der Mitte seiner Längsachse mit einer weiteren in ümfangsrichtung verlaufenden Nut 65 versehen, welche die Schlitze 62 miteinander verbindet. Eine Sekundärwicklung 66 ist in diese Nut 65 und die Schlitze 62 derart eingelegt, dass sie sich über die halbe Länge der Primärwicklung 63 erstreckt. Wie bei dem zuvor betrachteten Ausführungsbeispiel ist ein zweites magnetisierbares Element (Schieber 67) in Form einer Buchse vorgesehen, welche längs des Körpers 61 verschiebbar ist, wobei die Länge der Buchse bzw. des Schiebers 67 so gewählt ist, dass sie in ihrer einen Endstellung den Teil des Körpers 61, der die Sekundärwicklung 66 trägt, vollkommen überdeckt, während sie in ihrer anderen Endstellung völlig ausserhalb dieses Bereiches liegt. Man sieht jedoch, dass der Schieber 67 in seinen Endstellungen und in jeder Zwischenlage stets einen Teil der Primärwicklung 63 umgibt.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 3 bis 6 der Schieber des Wandlers ebenfalls aus einem unmagnetischen,elektrisch leitfähigen Material bestehen kann.

's.w.g. = standard wire gauge, d.h. Drahtstärke No. 40 nach den britischen Normen

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4%

Leerseife

Claims

DR.-ING. O1FL.-1NG. M. SC. DiPU-PMYS. DR- D1PL.-PHYS. -,-, -L_1x,- __

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PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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England

Patentansprüche

Wandler zum Umsetzen einer linearen Bewegung in ein entsprechendes elektrisches Signal, mit einem Polstücke aufweisenden Stator aus magnetisierbarem Material und mit einer Primärwicklung und mindestens einer Sekundärwicklung des Stators, deren magnetische Kopplung in Abhängigkeit von einer Relativbewegung zwischen dem Stator und einem relativ dazu beweglich angeordneten Schieber veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (11; 22; 29; 41"; 49; 61) als längliches Element ausgebildet ist und mindestens zwei längliche Polstücke (14, 16; 23, 24; 30, 31, 32; 42, 44; 51,52; 64a, 64b) aufweist, dass sich die Polstücke (14, 16; ...) im wesentlichen über die gesamte Länge des Stators (11; erstrecken, auf ihrer gesamten Länge im wesentlichen eine konstante Breite aufweisen und parallel zueinander verlaufen, dass sich die eine der Wicklungen (18; 25; 34; 43; 56; 63) über die gesamte Länge des Stators (11;...) erstreckt, dass sich mindestens eine weitere Wicklung (19; 26; 35; 44a, 44b; 57; 66) nur über einen Teil der Länge des Stators (11; ...) erstreckt, dass der Schieber (21; 27; 36; 48;. 58; 67) in Längsrichtung des Stators (11; ...) relativ zu diesem derart verschiebbar angeordnet ist, dass längs des gesamten Verschiebeweges des Schiebers (21; ...) ein im wesentlichen konstanter Luftspalt zwischen dem Schieber (21; ...) und dem Stator (11 ; ...) vorhanden 1st, und dass der Schieber (21; ...) mindestens einen Teilbereich aufweist, der kürzer als der Stator (11; ...) ist.

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2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das den Stator (11; 22) bildende längliche Element aus magnetisierbarem Material eine in seiner Längsrichtung verlaufende Bohrung (12) aufweist, in der der Schieber (21; 27) beweglich angeordnet ist (Fig. 1 und 2).
3. Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polstücke (14, 16; 23, 24) als in Längsrichtung des Elements (11; 22) verlaufende, in die Bohrung (12) vorstehende Rippen ausgebildet sind (Fig. 1 und 2).
4. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polstücke (30, 31, 32; 42, 44) durch von einem im wesentlichen ebenen Teil des den Stator (29; 41) bildenden Elementsaus magnetisierbarem Material abstehende Wände gebildet sind und dass der Schieber (36; 48) über den freien Stirnflächen der Wände angeordnet ist (Fig. 3 und 4).
5. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (58; 67) als den Stator (49; 61) umgebende Buchse ausgebildet ist (Fig. 5 und 6).
6. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (21; ...) aus elektrisch leitfähigem, unmagnetischem Material besteht.
7. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (21; ...) aus magnetisierbarem Material besteht.
8. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlappungsfläche zwischen dem Stator (11; ..) und dem Schieber (21; ...) längs des gesamten

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Verschiebeweges der beiden Elemente relativ zueinander im wesentlichen konstant ist.
9. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (11; ...) als feststehendes Element ausgebildet ist und dass der Schieber (21; ...} relativ zu dem Stator (11; ...) verschiebbar ist.
10. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die eine der Wicklungen (18; ....) um eines der Polstücke (14_r 16; ...) auf der gesamten Länge desselben herumgewickelt ist und eine im Betrieb mit einem Wechselstrom gespeiste Primärwicklung darstellt.
11. Wandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Wicklung (19; ...) auf dem selben Polstück vorgesehen ist wie die Primärwicklung (18; ...).
12. Wandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass

die erste Wicklung (18; ...) und die zweite Wicklung (1*9; ..) an verschiedenen Polstücken (14, 16; ...) vorgesehen sind.
13. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei weitere Wicklungen (44a, 44b) vorgesehen sind, die in Längsrichtung des Stators (11; ...) hintereinander angeordnet sind.

909882/0892