AT137952B - Vorrichtung zur Umwandlung zeitlich veränderlicher elektrischer Vorgänge in mechanische Bewegungen oder umgekehrt. - Google Patents

Description

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  Vorrichtung zur Umwandlung zeitlich veränderlicher elektrischer Vorgänge in mechanische
Bewegungen oder umgekehrt. 
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 Lage des beweglichen Leiters homogen ist, was insbesondere durch die Anwendung von abgerundeten oder entsprechend eingeschnittenen Polschuhen bewirkt wird. 



   Bei den folgenden   Ausführungsbeispielen   wird in erster Linie aus Gründen der einfacheren Herstellung zweckmässig ein Blechkern aus   Transformatorblechen   angewendet. 



   Es ist jedoch bei einigen der später besprochenen   Ausführungsschemen   ohne weiteres möglich, auch einen   axial-symmetrischen Kern anzuwenden, der ambesten einMassekern ist,   z. B.   einPermalloypulverkern.   



   Die angegebenen Ausführungsbeispiele können in zwei Gruppen geteilt werden, je nachdem, ob der bewegliche Leiter hin-und hergehende oder Drehschwingungen ausführt. Für beide Gruppen gemeinsam ist das ganz allgemein gehaltene Schema nach Fig. 1, das einen Schnitt durch die Vorrichtung zeigt. K stellt den die magnetischen Kraftlinien leitenden Kern dar, der aber auch durch einen reinen Luft- 
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 same Leiter der feststehenden Wicklung. Je nachdem diese wirksamen Leiter untereinander verbunden werden, ergeben sich Ausführungsformen, bei denen das feste Transformerelement aus einer bis vier oder mehr einzelnen Spulen besteht und bei denen die bewegliche Spule entweder eine in ihrer Achsenrichtung sich bewegende Schwingspule oder eine schwingende Drehspule ist. 



   Das Schema nach Fig. 2 zeigt den Stromverlauf in den Leitern a, b,   c,   d der Fig. 1 in den Fällen, in denen die Schwingspule axiale Bewegungen ausführt, während das Schema Fig. 3 für Ausführungsbeispiele mit schwingender Drehspule gilt. In Fig. 2 und 3 sind Wechselstrom   (,)   und Erregergleichstrom (=) der grösseren Deutlichkeit halber auf verschiedene Felder (bzw. Spulen) gezeichnet. Es kann jedoch in allen Fällen, wie bereits erwähnt, die feststehende Transformatorwicklung auch von dem zur Erregung des Magnetfeldes nötigen Strom durchflossen werden. 



   Die Anordnung nach Fig. 4, die im wesentlichen mit der Anordnung nach Fig. 1 der Stammanmeldung übereinstimmt, ist ein besonders einfaches   Ausführungsbeispiel   für das hin-und hergehende Schwingungen des beweglichen Leitersystems ergebende Schema nach Fig. 2 und ebenso wie Fig. 7,8 und 9 ein Beispiel für die gleichzeitige Anwendung der festen Transformatorspulen als Erregerwicklung. Wie bereits vorhin erwähnt, wird bei Fig. 4 durch geeignete Formgebung (Abrundung) der Polschuhe erreicht, dass das Erregerfeld homogen wird (Unterschied gegenüber Fig. 1 der Stammanmeldung). 
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    J-B   ist die beiden Endrohren gleicher Type gemeinsame Anodenspannungsquelle. 



   Da das vorliegende Lautsprecherantriebssystem gleichzeitig als Transformator wirkt, entfällt ein zwischen Endrohren und Antriebssystem geschalteter Gegentaktausgangstransformator. Die beiden Spulen   Sp,     und Sp2, die   im selben Sinne auf den gemeinsamen Kern gewickelt sind, werden daher in Parallelschaltung in entgegengesetzter Richtung vom Anodenstrom durchflossen, wodurch der durch denselben erzeugte magnetische Kraftfluss genötigt wird, sich über den Luftspalt, innerhalb dessen sich die Schwingspule Sw befindet, zu den äusseren Polschuhen (N in Fig. 4) zu schliessen. Die Richtung des Kraftflusses ist je nach dem Wicklungssinn. Man sieht, dass das Schema Fig. 2 die Wirkungsweise dieser Anordnung deutlich erklärt.

   Es ist nur noch zu erwähnen, dass, ebenso wie bei Fig. 3 die vollgezeichneten Kraftlinien den Verlauf des konstanten magnetischen Kraftflusses anzeigen, während die strichliert gezeichneten den des Wechselstromflusses angeben. Das magnetische Gleichfeld durchsetzt also radial die   Schwingspule   Sw. Da nun bei jeder Gegentaktstufe der Anodenwechselstrom von der Anode der einen Endröhre zur Anode der anderen Endröhre fliesst, so werden daher in Fig. 4 Spi und   Sp2   vom Wechselstrom im gleichen Sinne in Serienschaltung durchflossen. Das vom Anodenwechselstrom hervorgerufene magnetische Wechselkraftfeld hat daher einen Verlauf, wie er in Fig. 2 durch die strichliert gezeichneten Kraftlinien angedeutet ist.

   Der magnetische Wechselstromkraftfluss durchsetzt also die Schwingspule Sw in axialer Richtung und ruft daher in derselben Induktionsspannungen hervor. 



   Die dadurch bewirkten   Induktionsströme   haben an jeder Stelle der Schwingspule denselben Umlaufsinn. Die in sich kurzgeschlossene Schwingspule hat eine oder besser mehrere in Serie geschaltete Windungen. Das Weehselkraftfeld übt auf die   Schwingspule   Kräfte aus, unter deren Einwirkung sie Bewegungen in ihrer Achsenrichtung ausführt. Es kann nun beispielsweise eine Lautsprechermembrane M oder irgendeine andere Vorrichtung mit der Schwingspule mechanisch verbunden und durch sie angetrieben werden. 



   Wenn bei Vorrichtungen nach dem Schema Fig. 2 eine getrennte Gleichstromerregung oder eine zusätzliche Erregung angewendet wird, ist es zweckmässiger, wenn die Achse der Gleichstromspulen die Achse der Wechselstromspulen senkrecht schneidet. Die mit 1-8 bezeichneten Rechtecke sind analog   a, b, c, d   der Fig. 1 Schnitte durch Wicklungen der Apparatur. Die beiden Spulen für den Erregergleich- 
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 während ein Kreuz die umgekehrte Stromrichtung andeutet. Beim Wechselstrom und Wechselfeld ist das für die Richtung des als Beispiel angenommenen Momentanwertes zu verstehen. 

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   Was die praktische Ausführung als Lautsprecherantriebssystem betrifft, so kann beispielsweise, wie in Fig. 4 eine Konusmembrane   Al   durch Stossstangen St mit dem Schwingspulenkörper verbunden werden. Es ist aber auch möglich, den mittleren Kern in vier gleiche Teile zu teilen, wie dies schematisch Fig. 5, 5 a, 5 b zeigen, in dessen Mittelpunkt sich eine Stossstange St befindet, welche dann noch in irgendeiner der üblichen Arten elastisch axial geführt ist. 



   Fig. 5 stellt den gemeinsamen Aufriss dar ; Fig. 5 a ist der zugehörige Grundriss für denselben Blechkern und Fig. 5 b für einen axial-symmetrischen Massekern. 



   Bei Ausführungen, bei denen mehrere Stossstangen od. dgl. mehr oder weniger gleichmässig verteilt auf eine Membran wirken, kann eine mehrpolige Anordnung nach dem Schema Fig. 6 und 6   a   angewendet werden, wobei statt mehrerer getrennter Spulen die einzelnen Spulen auch durch mäanderförmige Wicklungsarten, ähnlich wie bei dem bekannten"Blatthaller", ersetzt werden können. In diesem Schema ist die Erregergleichstromwicklung durch Kreise, die feststehende Wechselstromwicklung durch liegende Rechtecke und die Schwingspulenwicklung   Sw   durch stehende Rechtecke dargestellt. 



   Die neue, von den in der Stammanmeldung angegebenen Einrichtungen wesentlich verschiedene nach Fig. 7 ist ferner noch ein Beispiel für das Schema nach Fig. 1 und das die Gruppe mit hin-und hergehendem beweglichem Leiter kennzeichnende Schema nach Fig. 2, wobei die wirksamen Leiter a, b,   c,     d   des Schemas Fig. 1 so miteinander verbunden werden, dass das feststehende Transformatorelement aus vier einzelnen Spulen besteht. Die Wirkungsweise wird durch die eingezeichneten Pfeile erklärt. 



   Die Anordnung hat gewisse Vorteile gegenüber den bisher angegebenen, aber den Nachteil, dass sie bei Weglassen des festen ferromagnetischen Kernes ungünstiger arbeitet wie die anderen Beispiele. 



   Eine Anordnung für die dasselbe gilt, welche aber dem Drehschwingungen ergebenden Schema Fig. 3 entspricht, zeigt Fig. 8. Beispiele nach dem eingangs bereits angegebenen, ohne weiteres verständlichen Schema Fig. 3 eignen sich besonders gut für Oszillographen mit Drehschwingungen ausführendem Spiegel. Bei diesen Beispielen durchsetzt das (konstante) magnetische Erregerfeld die   Sehwingspule,   in ihrer Mittellage in der Richtung eines Durchmessers normal zur Spulenachse. 



   Fig. 9 ist ein auch für einen reinen Luftkern zweckmässiges   Ausführungsbeispiel.   Falls ein Luftkern angewendet wird, kann bei diesem sowie bei allen anderen Beispielen die Schwingspule auch eine Metallplatte sein. In Fig. 9 besteht das feststehende Transformatorelement aus zwei sogenannten Kreuzspulen   Sp,   und    < S'p Zur   besseren Erklärung der Wirkungsweise wurde auch diese Vorrichtung an einem
Gegentaktverstärker angeschlossen. 



   Bei Fig. 8 und 9 wird man, falls eine getrennte oder eine Zusatzgleichstromerregung angewendet werden soll, diese durch Spulen bewirken, deren Achse durch die doppelt gefiederten Pfeile angegeben ist. 



  Mit reinem Luftkern ausgeführt, eignet sich Fig. 9 besonders gut für hohe, nicht mehr hörbare Frequenzen, also z. B. auch als Bildpunktzerlegungseinriehtung für Fernseher hoher Bildpunktezahl bzw. Oszillographen. 



   Wie man aus den verschiedenen Ausführungsbeispielen erkennt, hat die neue elektromechanische Apparatur den Vorteil, dass sie vollständig symmetrisch ausgeführt werden kann, sowohl in elektromagnetischer als auch in mechanischer Beziehung. Nichtlineare Kurvenverzerrungen sind daher bei der Energieumwandlung ausgeschlossen. 



   Es ist beispielsweise unmöglich, dass zu einer rein sinusförmigen Schwingung die höhere Oktave derselben als Verzerrung hinzutritt. Bei Verwendung eines festen ferromagnetischen Kernes haben alle Ausführungsformen den Vorteil (z. B. vor dem bekannten Fessendenantrieb), dass der Wechselkraftfluss über einen geschlossenen luftspaltlosen Kern geht bzw. gehen kann, wodurch die Wiedergabe wesentlich verzerrungsfreier wird, da der Leistungstransformator, der ja in spezieller Form zum Wesen der Erfindung gehört, bekanntlich um so besser ist, je geringer sein Streukoeffizient (abhängig vom Luftspalt) gemacht werden kann. 



   Zum Schlusse soll noch erwähnt werden, dass statt eines konstanten Erregerstromes auch irgendein Wechselstrom (beispielsweise von derselben Frequenz wie der den Transformator durchfliessende), angewendet werden kann. Es ergeben sich dann eine grosse Zahl von   möglichen   Anwendungsbeispielen für die vorliegende Erfindung, insbesondere auf messtechnischem Gebiet sowie als elektromechanischer Modulator, wie z. B. das bekannte   Hochfrequenzkondensatormikrophon.   

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Claims (1)

1. PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Vorrichtung zur Umwandlung zeitlich veränderlicher elektrischer Vorgänge (insbesondere Wechselströme akustischer und höherer Frequenzen) in mechanische Bewegungen, vorzugsweise hinund hergehende bzw. Drehschwingungen oder umgekehrt nach Patent Nr. 133209, die aus einem in einem insbesondere konstanten Magnetfelde beweglichen Leiter bzw. Leitersystem (z.

   B. einer oder mehrerer Schwingspulen Sw) und einem feststehenden Leitersystem besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteranordnung so beschaffen ist, dass einerseits ein Teil oder alle Leiter des festen Leitersystems ausser dem zur Erregung des Magnetfeldes dienenden Stromkreis (in anders gearteter Zusammenschaltung der Leiter) noch einem anderen, bezüglich des Erregermagnetfeldes exakt entkoppelten Stromkreise angehören, der mit dem in diesem Falle insbesondere in sich kurzgeschlossenen Stromkreise des beweg- <Desc/Clms Page number 4> liehen Leitersystems induktiv (bzw.

   transformatorisch) gekoppelt ist und anderseits je nach der Art der Zusammenschaltung der wirksamen Leiter des feststehenden Leitersystems (nach allen möglichen Kombinationen) geradlinig hin-und hergehende Schwingungen oder Drehschwingungen des beweglichen Leitersystems bewirkt werden, wobei stets ein Schnitt durch die Vorrichtung parallel zum Kraftlinienfeld mindestens vier Leiterquerschnitte (a, b, c, d) des festen Leitersystems enthält.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines permanenten Magneten, wobei der in Anspruch 1 erwähnte Erregerstromkreis entfallen kann, die räumliche Anord- EMI4.1 keine Ströme in der Schwingspule induzieren kann.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der feste para-bzw. (ferro-) magnetische Kern so geformt ist, dass das die Bewegung des beweglichen Leiters beeinflussende Magnetfeld in jeder möglichen Lage des beweglichen Leiters homogen ist, was insbesondere durch die Anwendung von abgerundeten oder entsprechend eingeschnittenen Polschuhen bewirkt wird.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das bewegliche Leitersystem in sich kurzgeschlossen ist und jeder Leiterquerschnitt desselben an allen Stellen von zeitlich veränderlichen Strömen im gleichen Umlaufsinne durchflossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Leitersystem bezüglich des festen Leitersystems symmetrisch angeordnet ist.

   5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Leitersystem (Sle) statt durch eine, durch mehrere Schwingspulen od. dgl. gebildet ist, die in Serie geschaltet EMI4.2 richtungen miteinander vereinigt sind (Fig. 6), so dass eine mehrpolige Vorrichtung von der Art entsteht, dass die Stromkreise der einzelnen Elemente allen diesen Elementen entweder ganz oder teilweise gemeinsam sind.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das feststehende Leitersystem zwei Stromkreisen angehört, wobei seine einzelnen wirksamen Leiter in verschiedener Weise von den Strömen der beiden Stromkreise je nach der Schaltung durchflossen werden und der eine Stromkreis zum Aufbau des die Bewegung des beweglichen Leiters direkt beeinflussenden Magnetfeldes dient, während der andere Stromkreis mit dem Stromkreis des beweglichen Leiters induktiv gekoppelt ist.

   8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Mittelstellung des beweglichen Leiters die beiden Stromkreise des feststehenden Leitersystems untereinander entkoppelt sind.

   9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die den beiden Stromkreisen, nämlich dem Erregerfeldstromkreis und dem Transformatorstromkreis des feststehenden Leitersystems angehörigen wirksamen Leiter samt ihren Verbindungsleitungen je nach der jeweilig benutzten der möglichen Schaltungskombinationen zwei, vier oder mehrere Spulen bilden, deren Zusammenschaltung für den Transformatorstromkreis einerseits und für den Erregerstromkreis anderseits eine verschiedene ist.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Drehschwingungen ausführendem beweglichem Leitersystem dieses in Form einer in sich kurzgeschlossenen schwingenden Drehspule ausgeführt ist.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere bei Drehschwingungen ausführendem beweglichem Leiter das feststehende Leitersystem aus zwei Kreuzspulen besteht, die für den einen Stromkreis des festen Systems in Serie und für den andern Stromkreis desselben parallel geschaltet sind.

   12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreuzspulen (Fig. 9) nur von dem einen Stromkreis des festen Leitersystems durchflossen werden, während der andere Stromkreis des festen Leitersystems eine eigene Wicklung durchfliesst oder deren Wirkung durch andere Mittel, wie z. B. durch die Anwendung permanenter Magnete, hervorgerufen wird.

   13. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Schwingspule durch eine mit ihr gleichachsige Stossstange geführt und mit ihr speichenartig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der Anwendung eines festen magnetischen Kernes Teile desselben zwischen den Speichen hindurchtreten.

   14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer Sehubbewegungen ausführenden Schwingspule die Anordnung und Formgebung der Bestandteile so beschaffen ist. dass die Vorrichtung bezüglich der in die Bewegungsrichtung fallenden Schwingspulenachse axial-symmetrisch ist (Fig. 5 b), und insbesondere in Sektoren geteilt, ausgeführt wird bzw. werden kann.

   15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksamen magnetischen Kraftlinien über einen festen paramagnetischen Kern oder über einen Luftkern geschlossen sein können.

   16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Leiter aus einem einzigen kompakten undurchbrochenen starren Metallkörper besteht, dessen Wirbelströme wie die Ströme in der Schwingspule wirken.