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Generatorsystem mit senkrecht aufeinanderstehenden Erregerelementen in einem geschlossenem Magnetkreis für einen Umdrehungszähler

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017810D
Original Publication Date: 2001-Oct-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 2 page(s) / 385K

Publishing Venue

Siemens

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Ulrich Wetzel: AUTHOR [+2]

Abstract

Zur Erfassung der Position von Antriebssystemen werden Umdrehungszähler verwendet, welche die Umdrehungen der jeweiligen Welle mitzählen.

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Bauelemente

Generatorsystem mit senkrechtaufeinanderstehenden Erregerele-menten in einem geschlossenemMagnetkreis für einen Umdre-hungszähler

Idee: Ulrich Wetzel, Erlangen;

Rainer Sieß, Erlangen

Zur  Erfassung  der  Position von Antriebssystemenwerden Umdrehungszähler  verwendet,  welche  dieUmdrehungen der jeweiligen Welle mitzählen.

Mittels Induktion ist es möglich, die komplette Sen-soreneinheit des Umdrehungszählers  mit  der  erfor-derlichen Energie zu versorgen. Um jedoch die dafürerforderliche Energie zu erzeugen, ist eine Mindest-drehzahl  der  Antriebswelle  notwendig.  Wird dieMindestdrehzahl  unterschritten,  ist  die  Energie  zugering.

Um auch bei niedrigen Drehzahlen eine ausreichendeEnergie  zu  erzeugen,  wird  daher  ein  zusätzlicherInduktionskreis in das System integriert.

Bisher gestaltete sich dieser Aufbau nach dem Meh-nert Prinzip (siehe Abbildung 1):

Ein 2-poliger, stabförmiger, axial magnetisierterPermanentmagnet, welcher in diesem Zusammenhangals  Wellenmagnet  bezeichnet  wird,  ist  auf  der  Ge-berwelle  fest  angeordnet.  Die  Geberwelle  ist  miteinem Kugellager am Gehäuse rotierend gelagert. Einweiterer 2-poliger, stabförmiger, axial magnetisierterPermanentmagnet ist freidrehend auf einem festste-henden Achsstift  angebracht.  Bei  jedem  Magnetenwird ein Eisenkern mit einer auf dem Mittelschenkelangeordneten Spule mit einer oder mehreren Kupfer-wicklungen angeordnet.  Die  Symmetrielinien  derbeiden Magneten und der beiden Spulen stehen beidieser Bauart auf einer gemeinsamen Wirklinie. Diejeweils auf dem Mittelschenkel angebrachten Spulendienen zur Erzeugung der Betriebsspannung.

Die  Hallsensoren  sowie  beide Wicklungen an denAußenschenkeln des unteren Eisenkernes dienen alsSensorelement zum Erfassen der Drehrichtung. DieGröße und Form der 4 genannten Bauteile wird durchden Radius  der  gesamten  Geberfläche  bestimmt.Dabei kann die Baulänge des gesamten mechanischenSystems  nur  knapp  über  den halben Durchmessergehen.

Bei sehr niedriger Drehzahl wird in der zum Wellen-magneten gehörenden Spule eine Spannung erzeugt,welche zum Betrieb der Elektronik nicht ausreichendist. In diesem Fall rotiert der freidrehende Magnet beieiner Umdrehung des  Erregermagneten  infolge  derAbstoßungs-  und  Beschleunigungskräfte mindestensum eine halbe Umdrehung. Durch diese kurzzeitige,

mit hoher Winkelgeschwindigkeit durchgeführteUmdrehung wird für eine definierte Zeit in der zumfreidrehenden Magneten gehörenden Spule eine aus-reichende Spannung erzeugt, welche gleichgerichtetund in einem Energiespeicher (Kondensator) gespei-chert  wird.  Diese  Energie wird zum kurzzeitigenBetrieb des Umdrehungszählers verwendet.

Ab einer bestimmten Drehzahl ist ein Umkippen desfreidrehenden Magneten aufgrund der Trägheit undäußerer Einflüsse nicht mehr möglich. In diesem Fallwird aber durch den Wellenmagneten in der dazuge-hörigen Spule genügend Energie erzeugt, so dass einkontinuierlicher Betrieb der Einric...