确定电磁铁衔铁位置的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于确定电磁铁的衔铁(1)位置的方法和装置。在该方法中，检测由在衔铁(1)偏移的情况下的非均匀的涡流分布产生的电磁铁的磁轭(2)或衔铁(1)中的电位差，以便根据这些电位差来确定衔铁(1)相对于参考位置的当前位置。为此测量磁轭(2)上的至少两个测量点或衔铁(1)上的至少两个测量点之间的或者磁轭(2)上的一个测量点或衔铁(1)上的一个测量点与参考电位之间的至少一个电压差。然后根据所测量的电压差来确定衔铁(1)相对于电磁铁上的参考位置的位置。该方法可以低成本地执行，并且还可以实现在现有的电磁铁上进行应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】确定电磁铁衔铁位置的方法和装置
本专利技术涉及一种用于确定电磁铁的衔铁位置的方法和装置，其例如作为控制元件用于操纵机械或电气部件。在电磁铁的许多应用中，希望监视衔铁位置，以便例如能够相应地检测由电磁铁操纵的机构的当前状态。具体的例子是监视借助电磁铁操纵的防火门的打开或关闭位置，或监视对阀门的操纵。
技术介绍
迄今为止、用于监视电磁铁的衔铁位置的解决方案使用传感器、视频分析或对电磁铁的励磁电流的分析。然而，在使用传感器的情况下，在设计电磁铁的磁路时就必须考虑电磁铁的应用或位置。通过视频分析来分析衔铁位置是麻烦且昂贵的。从文献DE19505219A1中已知一种用于检测电磁调节设备的衔铁位置的装置，其不需要安装位置传感器。在该装置中检测电磁铁的线圈电压和线圈电流，以便从中导出起重电磁铁的衔铁的当前位置。文献DE102012005685A1描述了一种用于在没有传感器的情况下确定电磁铁的衔铁位置的方法，其中衔铁位置由流过电磁铁的线圈的电流的交流电压分量与交流电流分量之间的相位偏移确定。从文献DE102013215939A1和DE2226101已知用于在没有传感器的情况下确定电磁铁的衔铁位置的方法。在首先提到的文献中，为此使用磁铁线圈的与衔铁位置相关的电感变化，该磁铁移动衔铁。在第二提到的文献中，与衔铁位置相关的磁通分布通过适当布置的线圈中的感应电压的变化来检测。A.Ambia等人于2008年在InternationalJournalofElectrical,Computer,Energetic,ElectronicandCommunicationEngineeringVol.2，Nr.4，2008，第597-600页发表的公开文献“ElectricalImpedanceImagingUsingEddyCurrent”中描述了用于确定样品内部的电导率的空间分布的电阻抗断层成像技术。在此利用以下事实：线圈的磁场在样品中引起涡流分布，该涡流分布与样品中的电导率分布以及磁场的场分布相关。由磁芯与样品的不同间距引起的样品中的电压差在样品上的两个位置之间进行测量，并且然后根据不同的测量产生样品内部的电导率分布的图像。因此，该公开文献涉及完全不同的

技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于确定电磁铁的衔铁位置的方法和装置，其可以低成本地实现，并且还可以容易后补地应用到现有的磁铁系统。该技术问题通过根据权利要求1和10的方法和装置来解决。该方法和装置的有利的设计方案是从属权利要求的内容，或者可以从下面的描述和实施例得出。在所提出的用于确定电磁铁的衔铁位置的方法中，在电磁铁的磁轭或衔铁上测量在磁轭或衔铁上的两个测量点之间的，或者在磁轭或衔铁上的测量点与参考电位之间的至少一个电压差，并且根据测得的电压差确定衔铁相对于电磁铁上的参考位置的位置。所述测量在电磁铁的运行期间，即在电流流过电磁铁的线圈期间进行。所述测量可以连续地或重复地进行，或者仅在要检测衔铁位置时进行。在此，通过测量电压差确定(偏离零位置的)衔铁位置的前提是，分别待确定的衔铁位置引起在磁轭中感应出的涡流的不均匀分布。在电磁铁的许多设计中和/或许多衔铁位置中是这种情况。选择磁轭或衔铁上的测量点的位置，使得可以通过测得的电压差来检测由衔铁在从零位置偏移时的相应的位置引起的磁轭或衔铁中的电位差或电位变化。在此，零位置被理解为如下的衔铁位置，在该位置中在磁轭或衔铁中存在均匀的涡流分布并且因此没有电位差，特别是衔铁在磁轭上的静止位置。因此，该方法利用在衔铁偏移的情况下由非均匀的涡流分布产生的磁轭或衔铁中的电位差，以根据这些电位差确定衔铁相对于参考位置的当前位置。特别地，可以将衔铁在磁轭上的静止位置用作参考位置，在该位置中磁路是闭合的。在此，根据电磁铁的结构和测量点的布置可以确定沿直至三个轴线的衔铁位置。在所提出的方法和相关的装置中，使用在电磁铁的运行中在磁轭或衔铁中出现的涡流，以便由此确定衔铁的位置，特别是衔铁的地点和/或定向。如果向磁铁系统施加时变电流，则这会引起时变的通量。这导致感应电压uind：由此在磁轭的能导电材料中形成涡流iwirb，涡流又导致感应磁场Hind：在此，在涡流均匀分布的情况下，在整个能导电材料中存在相同的电位。如果涡流的分布是不均匀的，则会形成电位差。这种电位差可以作为磁轭或衔铁上的电压差被测量。为此，在所提出的方法和相关的装置中，将电引出头安置在磁铁系统的有磁势且能导电的材料上，即安置在电磁铁的磁轭或衔铁上。通过确定坐标系并且分析测得的电压差可以推断出衔铁相对于磁轭的相对位置。在所提出的方法的有利的设计方案中，将一个或多个测得的电压差与先前为该电磁铁创建的校准曲线或校准表的值进行比较。所述校准曲线或校准表针对在相应测量点处测得的电压差的每个值指示衔铁相应的位置。以这种方式可以通过测量一个或多个电压差来精确地确定衔铁位置。在另外的设计方案中，衔铁位置基于根据感应定律导出的、电压差的大小与衔铁相对于参考位置的距离的相关性来确定。该确定基于估计或模拟，并且因此并不如之前具有校准曲线或校准表的设计方案那样精确。然而，对于许多应用，确定衔铁大致的位置就足以确定例如控制元件的打开位置或关闭位置。优选地，测量磁轭上或衔铁上的不同测量点之间的多个电压差，以便由此确定衔铁的位置。当要确定衔铁的沿多于一个的维度或轴线的位置时，这是特别有利的。优选地，测量分别在两个测量点之间的至少两个电压差，所述测量点位于彼此垂直的轴线上。在这种情况下在每个轴线上的测量点，以及在测量仅一个电压差的情况下的测量点，分别优选尽可能彼此远离以实现高的灵敏度。所选择的测量点的位置与电磁铁的类型相关，即与磁轭的几何形状和衔铁的运动可能性相关。此外，测量点还要易于接近。对于如下电磁铁，即其中衔铁还可以沿轴线占据不触发磁轭或衔铁中的涡流的不均匀分布的位置，如果需要可以通过检测和分析线圈电流来确定这种类型的轴线位置，这点从已经提到的现有技术中已知。其他位置通过测量电压差来进行确定。所提出的装置包括电磁铁，该电磁铁具有至少一个线圈、磁轭和可相对于磁轭移动的衔铁。在电磁铁的磁轭或衔铁上，在两个测量点之间安置有至少一个电气引出头，通过该电气引出头可以检测两个测量点之间的电压差。替换地，引出头还可以仅在测量点与参考电位之间形成。此外，该装置还具有与电气引出头连接的、用于测量电压差的测量设备，以及分析设备，该分析设备基于测得的电压差确定并输出衔铁相对于电磁铁上的参考位置的位置。在此，该装置以一个或多个设计方案进行实施，使得由此可以实施上述方法的不同的实施方式。所提出的方法和相关的装置可以用于如下所有
，即在这些
中要监视或确定电磁铁的衔铁位置。该方法和装置可以实现衔铁的沿直至三个轴线的位置识别。该装置的测量系统可以后补地安装到已经存在的电磁铁上，而不必在结构上改变这些电磁铁。为此，相应电磁铁的磁轭或者衔铁仅需要在至少一个测量点处电气接触。这例如可以通过将相应的电触点夹紧、焊接或螺旋连接到磁轭或衔铁上来实现。附图说明下面结合附图参照两个实施例再次更详细地解释所提出的方法和相关的装置。附图中：图1示出了所提出的、在衔铁的静止位置的、具有旋转对称电磁铁的装置的示例；图2示出了根据图1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定电磁铁的衔铁(1)的位置的方法，其中‑在电磁铁的磁轭(2)或衔铁(1)上测量在磁轭(2)或衔铁(1)上的两个测量点之间的、或者在磁轭(2)或衔铁(1)上的测量点与参考电位之间的至少一个电压差，通过测得的电压差能够检测由衔铁(1)从零位置偏移引起的磁轭(2)或衔铁(1)中的电位差，‑并且根据测得的电压差确定衔铁(1)相对于电磁铁上的参考位置的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.19 DE 102017200828.81.一种用于确定电磁铁的衔铁(1)的位置的方法，其中-在电磁铁的磁轭(2)或衔铁(1)上测量在磁轭(2)或衔铁(1)上的两个测量点之间的、或者在磁轭(2)或衔铁(1)上的测量点与参考电位之间的至少一个电压差，通过测得的电压差能够检测由衔铁(1)从零位置偏移引起的磁轭(2)或衔铁(1)中的电位差，-并且根据测得的电压差确定衔铁(1)相对于电磁铁上的参考位置的位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据先前为电磁铁创建的校准曲线或校准表来确定所述衔铁(1)的位置。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述衔铁(1)的位置基于根据感应定律导出的、电压差的大小与所述衔铁(1)相对于参考位置的位置的相关性确定。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，对所述磁轭(2)或衔铁(1)上的、在其之间测量电压差的至少两个测量点进行选择，使得所述测量点彼此具有尽可能大的间距。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述磁轭(2)或衔铁(1)上的不同测量点之间测量多个电压差，以便由此确定衔铁(1)的位置。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，分别在两个测量点之间测量至少两个电压差，所述测量点位于彼此垂直的轴线上。7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述磁轭(2)或衔铁(1)上的、在其之间测量电压差的至少两个测量点不对称地布置在磁轭(2)或衔铁(1)上。8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，此...

【专利技术属性】
技术研发人员：J乌尔姆，S格拉德尔，P斯特赫利克，M诺尔，O布雷德洛，O沃格尔，B莫策，
申请(专利权)人：福伊特专利有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE