<Desc/Clms Page number 1>
Elektrisches Dreheiseninstrument
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Rundspul-Dreheiseninstrument mit zwei an den beiden Stirnseiten des Spulenkörpers angeordneten, aus je einer planparallelen Platte gebildeten, ringförmigen und in ihrer gegenseitigen Lage einstellbaren Polen und einem an einer im wesentlichen sich parallel zur Achse des Spulenkörpers erstreckenden Drehachse befestigten Dreheisen, wobei die durch den Spulenstrom induzierten Feldlinien hintereinander die Pole und das Dreheisen unter Überbrückung des Luftspaltes zwischen den Polen und dem Dreheisen durchsetzen.
An Dreheiseninstrumente wird meist die Forderung gestellt, dass sie einen grossen Drehwinkel, möglichst bis an 3600, aufweisen, um sie besser ablesen zu können. Gleichzeitig ist es aber für eine wirtschaftliche Fertigung wünschenswert, dass vorgedruckte Skalen verwendet werden können. Diese beiden Forderungen lassen sich bei bekannten Instrumenten nur unzureichend gleichzeitig erfüllen, da Geräte mit grossem Ausschlag durch die Fertigungstoleranzen so grosse Anzeigeschwankungen aufweisen, dass die Skalen eigens für jedes Instrument erst nach dem Zusammenbau des Messwerkes angefertigt werden können, oder dass aber die Anzeigegenauigkeit unzulässig gering wird.
Zur Vermeidung der genannten Nachteile wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass die beiden Pole unabhängig voneinander auf je einer Stirnseite des Spulenkörpers angeordnet sind, wobei mindestens ein Pol drehbar gelagert ist und in seinem vom Dreheisen überstreichbaren Bereich in an sich bekannter Weise eine von einer Kreisform abweichende Begrenzung zur Beeinflussung des Magnetfeldes in Abhängigkeit vom Ausschlag aufweist.
Damit ist es auf einfache Weise, nämlich durch Verdrehen eines oder beider Pole, möglich, nach dem Zusammenbau des Messwerkes einschliesslich der Skala eine Eichung vorzunehmen, wobei verhältnismässig enge Toleranzen erzielt werden können. Durch entsprechende Formgebung der Polbegrenzungen lässt sich ausserdem praktisch jeder gewünschte Skalenverlauf, wie linear, quadratisch, logarithmisch usw. erzielen, ohne dass zusätzliche Bauelemente, wie beispielsweise eine zweite Spule, ein zusätzliches Joch od. dgl., erforderlich wären. An sich bekannte Massnahmen zur Verringerung des Eigenverbrauches bzw. zur Erhöhung der Empfindlichkeit, zur Verschiebung des Nullpunktes in Skalenmitte für Gleichstrommessungen oder zur Abschirmung gegen Fremdfelder lassen sich beim erfindungsgemässen Instrument ohne Komplikationen treffen.
Es sind bereits justierbare Frontplatten für Dreheiseninstrumente vorgeschlagen worden, in welchen die Verdrehung der Zeigerachse durch Anziehungskräfte erzeugt wird. Die Justierung ist in dem bekannten Gerät jedoch äusserst schwierig, da die Platten axial bewegt werden, wodurch die Grösse des Luftspaltes verändert wird ; da immer eine grosse Kraftwirkung angestrebt wird und diese mit grösser werdendem Luftspalt quadratisch abnimmt, sind der Justiermöglichkeit enge Grenzen gesetzt.
Ausserdem ist wegen der quadratischen Abhängigkeit die Justierung äusserst empfindlich und daher nur schwierig genau durchzuführen. Die Möglichkeit, durch eine Verschiebung der zweiten Polplatte auch
<Desc/Clms Page number 2>
eine Justierung des Skalenverlaufes zu erzielen, wurde überhaupt nicht vorgesehen. Schliesslich sind für die nötige empfindliche Justierung mehrere Bauelemente nötig.
Nach besonderen Kurven geformte bewegliche oder feste Eisen sind in Dreheiseninstrumenten an und für sich bekannt, doch fanden sie bisher nur Verwendung in Instrumenten, welche zumindestens zum Teil auf der Wirkung abstossender magnetischer Kräfte beruhen ; eine Justierungsmöglichkeit im Zusammenhang mit der besonderen Formgebung wurde bisher nicht vorgeschlagen und wäre auch nur mit einem besonderen Bauaufwand möglich, wobei die Zugänglichkeit der einzelnen Elemente stark eingeschränkt wäre.
Demgegenüber ermöglicht die erfomdimgsgemäss vorgeschlagene Anordnung den Bau eines Instrumentes, welches eine geringe Zahl von Teilen aufweist, welche leicht zugänglich sind, und welches einfach und in einem weiten Bereich justiert und ausserdem an die verschiedensten besonderen Erfordernisse der Praxis angepasst werden kann.
Die Erfindung wird nun an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Der Schutz soll sich jedoch nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten Konstruktionen beschränken. Auch haben die Bezugsziffern nur erläuternden Charakter. Es zeigen : Fig. 1 eine axonometrische Ansicht des Instrumentes mit 2700 Skala, mit Teilausschnitt ; Fig. 2 ein Detail des weichmagnetischen Poles aus Fig. l ; Fig. 3 ein Detail eines weiteren Ausführungsbeispieles eines weichmagnetischen Poles ; Fig. 4 ein Detail eines weiteren Ausführungsbeispieles eines weichmagnetischen Poles ; Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel eines Dreheisens im Auf- und Seitenriss; Fig.6 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Dreheisens im Auf-und Seitenriss ; Fig. 7 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Dreheisens im Aufund Seitenriss ;
Fig. 8 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Dreheisens im Auf-und Seitenriss Fig. 9 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispieles des erfmdungsgemässen Instrumentes ; Fig. 10 einen Längsschnitt eines dritten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemässen Instrumentes ; Fig. 11 einen Längsschnitt eines vierten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemässen Instrumentes ; Fig. 12 den Grundriss des Instrumentes nach Fig. ll ; Fig. 13 einen Längsschnitt eines fünften Ausführungsbeispieles des erfmdungsgemässen Instrumentes ; Fig. 14 den Grundriss des Instrumentes nach Fig. 13 ; Fig. 15 einen Längsschnitt eines sechsten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemässen Instrumentes ; Fig. 16 den Grundriss des Instrumentes nach Fig. 15 ;
Fig. 17 einen Längsschnitt eines siebenten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemässen Instrumentes ; Fig. 18 den Grundriss des Instrumentes nach Fig. 17 ; Fig. 19 eine axonometrische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles des erfindungsgemässen Instrumentes mit Teilausschnitt.
Auf dem Spulenkörper --1-- ist die Erregerwicklung --2-- aufgebracht. Die Polplatten --3-- weisen an ihrem inneren oder äusseren Umfang von der Kreisform abweichende Begrenzungen au± Das Dreheisen--4--ist an der unter der Einwirkung einer Feder --5-- stehenden Achse--6-des Messwerkes befestigt. Die Achse-6-trägt den Zeiger-7-.
Wie insbesondere aus Fig. l entnommen werden kann, entsteht das Drehmoment dadurch, dass
EMI2.1
Der von den platten --3-- über den Luftspalt auf das Dreheisen --4-- übertretende magnetische Kraftfluss bewirkt eine Anziehung und sucht das Dreheisen --4-- entgegen der Wirkung der Feder - so zu verdrehen, dass eine möglichst grosse Länge der Stirnfläche-4'-den Polplatten --3-- gegenüber steht.
Durch die Wahl der Begrenzungen --3'-- der Pole --3-- lässt sich der Verlauf des Magnetfeldes und damit der Skalenverlauf weitgehend beeinflussen. Beispiele dafür sind in den Fig. 2 bis 4 dargestellt. Bei der Ausführung nach Fig. 2 wird das Drehmoment mit grösser werdenden Ausschlag kleiner, bei einer solchen nach Fig. 3 grösser. Bei der Ausführung nach Fig. 4, welche mit zwei diametral angebrachten Dreheisen zusammenwirkt, ist das Drehmoment bei Halbierung des Ausschlages verdoppelt.
In den Fig. 5 bis 8 sind verschiedene Ausführungsmöglichkeiten des Dreheisens dargestellt, wobei die Seitenfläche mit --4"-- bezeichnet ist. Gegenüber der einfachen Ausführung nach Fig. 5 in Form eines einfachen Plättchens ergibt die Form nach Fig. 6 mit verbreiterten Stirnflächen-4'-eine Vergrösserung des Drehmomentes, jene nach Fig. 7 durch den Ausschnitt --4"'-- eine Verringerung des Gewichtes und der Trägheit. Mit der Form nach Fig. 8 mit besonders geformten Stirnwänden --4'-- lässt sich der Verlauf des Drehmomentes beeinflussen.
Bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen des erfindungsgemässen Instrumentes sind die Polplatten --3-- oder zumindestens eine der beiden Pole um die Geräteachse drehbar gelagert. Werden beide Pole im gleichen Sinn verdreht, so wird vor allem die Empfindlichkeit des Instrumentes beeinflusst.
<Desc/Clms Page number 3>
Durch eine gegenseitige Verdrehung wird hingegen im wesentlichen der Skalenverlauf verändert.
Wird eine Polplatte --3-- abgesetzt ausgeführt, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist, so kann
EMI3.1
--4-- vermindert--l-- für gewisse Anwendungen Konstruktionsvorteile entstehen.
Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 11 und 12 ist das Dreheisen --4-- nicht direkt an der Geräteachse --6--, sondern an dem an dieser befestigten Zeiger --7-- angebracht und liegt ausserhalb des Spulenkörpers. Dementsprechend weisen die Polplatten-3-die von der Kreisform abweichenden Begrenzungen --3'-- an ihrem Aussenumfang auf. An der Funktion des Gerätes und an den durch die erfindungsgemässe Ausführung der Polplatten gegebenen vorteilhaften Möglichkeiten der
Justierung ändert sich dabei nichts.
Wie Fig. 13 zeigt, ist es auf einfache Weise möglich, die beiden Polplatten durch einen Dauermagneten --8-- zu verbinden ; damit tritt eine Polarisierung ein, so dass das Gerät auch bei nicht erregter Spule einen Ausschlag zeigt und bei Gleichstrom auch die Stromrichtung angibt. Der Polarisationsmagnet-8-wird dabei mit einem Pol-3-- fest verbunden oder am
Wicklungskörper befestigt ; bei einer Einstellbewegung der Polplatten --3-- tritt dann eine
Gleitbewegung zwischen diesen und dem Magnet auf.
Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 15 und 16 ist nicht nur das Dreheisen-4--, sondern auch die Achse --6-- ausserhalb des Wicklungskörpers-l-angeordnet, welcher dadurch sehr klein ausgeführt werden kann.
Zur Abschirmung von Fremdfeldern und zur Erhöhung der Empfindlichkeit bzw. Verringerung des Eigenverbrauches können die Pole durch ein Rückschluss-Element verbunden werden. Vorzugsweise erhält dieses die Form eines Zylinder-9-, wie dies in den Fig. 17 und 18 dargestellt ist.
Fig. 19 zeigt eine Variante, bei welcher das Dreheisen --4-- axial über die Polplatten-3-hinausragt. Das Feld schliesst sich hier über den Luftspalt von den Polplatten-3-zum Dreheisen - in radialer Richtung. Ein Vorteil dieser Ausführung ist, dass das Dreheisen --4-- ohne Demontage der Polplatten-3-ausgebaut werden kann.
Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Varianten möglich. So können die beiden Polplatten unterschiedliche Begrenzungskurven erhalten, wodurch die Anpassungsmöglichkeiten weiter erhöht werden. Insbesondere ist es damit möglich, ein vom Ausschlag praktisch unabhängiges Drehmoment zu erzielen. Aus erfindungsgemässen Messgeräten aufgebaute Quotientenmesser od. dgl. weisen die erwähnten Vorteile, nämlich unter anderem einfachen Aufbau und weitgehende Justiermöglichkeit, in besonderem Masse auf. Durch den Einbau einer mit Wechselstrom gespeisten Spule kann das Gerät einfach als induktiver Geber für Fernmessung oder Fernsteuerung ausgebildet werden. An Stelle der mechanischen kann auch eine magnetische Feder treten, wobei das Gegenmoment durch entsprechend geformte Hilfsausschnitte an den Polen erzeugt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrisches Rundspul-Dreheiseninstrument mit zwei an den beiden Stirnseiten des Spulenkörpers angeordneten, aus je einer planparallelen Platte gebildeten, ringförmigen und in ihrer gegenseitigen Lage einstellbaren Polen und einem an einer im wesentlichen sich parallel zur Achse des Spulenkörpers erstreckenden Drehachse befestigten Dreheisen, wobei die durch den Spulenstrom induzierten Feldlinien hintereinander die Pole und das Dreheisen unter Überbrückung der Luftspalte
EMI3.2
wobei mindestens ein Pol (3) drehbar gelagert ist und in seinem vom Dreheisen (4) überstreichbaren Bereich in an sich bekannter Weise eine von einer Kreisform abweichende Begrenzung (3') zur Beeinflussung des Magnetfeldes in Abhängigkeit vom Ausschlag aufweist.
EMI3.3
<Desc / Clms Page number 1>
Electric moving iron instrument
The invention relates to an electric round coil moving iron instrument with two poles arranged on the two end faces of the coil body, each formed from a plane-parallel plate, ring-shaped and adjustable in their mutual position, and one attached to an axis of rotation extending essentially parallel to the axis of the coil body Moving iron, whereby the field lines induced by the coil current successively penetrate the poles and the moving iron bridging the air gap between the poles and the moving iron.
Moving iron instruments are usually required to have a large angle of rotation, if possible up to 3600, in order to be able to read them better. At the same time, however, it is desirable for economical production that preprinted scales can be used. These two requirements can only be insufficiently fulfilled at the same time with known instruments, since devices with a large deflection have such large display fluctuations due to the manufacturing tolerances that the scales can only be made specifically for each instrument after the assembly of the measuring mechanism, or that the display accuracy is impermissibly low becomes.
To avoid the disadvantages mentioned, it is proposed according to the invention that the two poles are arranged independently of one another on each end face of the coil body, at least one pole being rotatably mounted and in its area that can be covered by the moving iron in a known manner for a boundary deviating from a circular shape Influencing the magnetic field depending on the rash.
It is thus possible in a simple manner, namely by rotating one or both poles, to carry out a calibration after the assembly of the measuring mechanism including the scale, whereby relatively narrow tolerances can be achieved. By appropriately shaping the pole boundaries, practically any desired scale course, such as linear, square, logarithmic, etc., can be achieved without the need for additional components, such as a second coil, an additional yoke or the like. Measures known per se for reducing internal consumption or increasing sensitivity, for shifting the zero point in the center of the scale for direct current measurements or for shielding against external fields can be taken without complications with the instrument according to the invention.
Adjustable front plates for moving iron instruments have already been proposed in which the rotation of the pointer axis is generated by attractive forces. However, the adjustment is extremely difficult in the known device, since the plates are moved axially, whereby the size of the air gap is changed; Since a large force effect is always sought and this decreases quadratically as the air gap increases, the adjustment options are tightly limited.
In addition, because of the quadratic dependency, the adjustment is extremely sensitive and therefore difficult to carry out precisely. The possibility of moving the second pole plate too
<Desc / Clms Page number 2>
to achieve an adjustment of the scale course was not intended at all. Finally, several components are required for the necessary sensitive adjustment.
Movable or fixed irons shaped according to special curves are known in and for themselves in moving iron instruments, but so far they have only been used in instruments which are based at least in part on the effect of repulsive magnetic forces; an adjustment option in connection with the special shape has not been proposed so far and would only be possible with a special construction effort, with the accessibility of the individual elements being severely restricted.
In contrast, the arrangement proposed according to the invention enables the construction of an instrument which has a small number of parts which are easily accessible and which can be adjusted easily and in a wide range and also adapted to the most varied of special practical requirements.
The invention will now be explained in more detail using exemplary embodiments. However, protection is not intended to be limited to the constructions shown in the drawings. The reference numbers are also only for explanatory purposes. They show: FIG. 1 an axonometric view of the instrument with a 2700 scale, with a partial section; FIG. 2 shows a detail of the soft magnetic pole from FIG. 1; 3 shows a detail of a further exemplary embodiment of a soft magnetic pole; 4 shows a detail of a further exemplary embodiment of a soft magnetic pole; 5 shows an embodiment of a moving iron in front and side elevation; 6 shows a second exemplary embodiment of a moving iron in front and side elevation; 7 shows a third exemplary embodiment of a moving iron in top and side elevation;
8 shows a fourth embodiment of a moving iron in elevation and side elevation; FIG. 9 shows a longitudinal section of a second embodiment of the instrument according to the invention; 10 shows a longitudinal section of a third exemplary embodiment of the instrument according to the invention; 11 shows a longitudinal section of a fourth exemplary embodiment of the instrument according to the invention; FIG. 12 shows the plan view of the instrument according to FIG. 11; 13 shows a longitudinal section of a fifth exemplary embodiment of the instrument according to the invention; 14 shows the plan view of the instrument according to FIG. 13; 15 shows a longitudinal section of a sixth exemplary embodiment of the instrument according to the invention; 16 shows the plan view of the instrument according to FIG. 15;
17 shows a longitudinal section of a seventh exemplary embodiment of the instrument according to the invention; 18 shows the plan view of the instrument according to FIG. 17; 19 shows an axonometric view of a further exemplary embodiment of the instrument according to the invention with a partial section.
The field winding --2-- is applied to the coil body --1--. The pole plates --3-- have boundaries deviating from the circular shape on their inner or outer circumference. The moving iron - 4 - is attached to the axis - 6 - of the measuring mechanism, which is under the action of a spring - 5 - . The axis-6-carries the pointer-7-.
As can be seen in particular from FIG. 1, the torque arises from the fact that
EMI2.1
The magnetic flux of force passing from the plates --3-- via the air gap onto the moving iron --4-- causes an attraction and tries to twist the moving iron --4-- against the action of the spring - so that it is as long as possible the end face 4 'faces the pole plates --3--.
By choosing the limits --3 '- the poles --3--, the course of the magnetic field and thus the course of the scale can be largely influenced. Examples of this are shown in FIGS. In the embodiment according to FIG. 2, the torque becomes smaller as the deflection increases, and in the embodiment according to FIG. 3, it becomes larger. In the embodiment according to FIG. 4, which cooperates with two diametrically mounted moving irons, the torque is doubled when the deflection is halved.
In FIGS. 5 to 8 different possible embodiments of the moving iron are shown, the side surface being denoted by --4 ". Compared to the simple embodiment according to FIG. 5 in the form of a simple plate, the shape according to FIG. 6 results with widened end faces -4'-an increase in the torque, that according to FIG. 7 through the section -4 "'- a reduction in weight and inertia. With the shape according to FIG. 8 with specially shaped end walls --4 '- the course of the torque can be influenced.
In all the exemplary embodiments of the instrument according to the invention shown, the pole plates --3-- or at least one of the two poles are rotatably mounted about the device axis. If both poles are rotated in the same way, the sensitivity of the instrument is particularly affected.
<Desc / Clms Page number 3>
By mutual rotation, however, the scale course is essentially changed.
If a pole plate --3-- is carried out in a stepped manner, as shown in Fig. 9, then
EMI3.1
--4-- reduced - l-- construction advantages arise for certain applications.
In the exemplary embodiment according to FIGS. 11 and 12, the moving iron --4-- is not attached directly to the device axis --6--, but rather to the pointer --7-- attached to it and is located outside the bobbin. Correspondingly, the pole plates 3 have the boundaries --3 '- which deviate from the circular shape, on their outer circumference. On the function of the device and on the advantageous possibilities given by the design of the pole plates according to the invention
Adjustment does not change anything.
As Fig. 13 shows, it is possible in a simple manner to connect the two pole plates by a permanent magnet --8--; This results in polarization, so that the device shows a deflection even when the coil is not excited and also indicates the direction of the current in the case of direct current. The polarization magnet-8- is permanently connected to a pole-3-- or on the
Winding body attached; when the pole plates --3-- are adjusted, a
Sliding movement between these and the magnet.
In the embodiment according to FIGS. 15 and 16, not only the moving iron 4 but also the axis 6 is arranged outside of the winding body 1, which can therefore be made very small.
The poles can be connected by a return element in order to shield external fields and to increase the sensitivity or reduce internal consumption. This is preferably given the shape of a cylinder 9, as shown in FIGS. 17 and 18.
Fig. 19 shows a variant in which the moving iron --4-- protrudes axially beyond the pole plates -3-. The field closes here over the air gap from the pole plates-3-to the moving iron - in the radial direction. One advantage of this design is that the moving iron --4-- can be removed without dismantling the pole plates -3-.
Various variants are possible within the scope of the invention. In this way, the two pole plates can be given different limiting curves, which further increases the adaptation options. In particular, it is thus possible to achieve a torque that is practically independent of the deflection. Ratio meters or the like constructed from measuring devices according to the invention have the advantages mentioned, namely, inter alia, a simple structure and extensive adjustment options. By installing a coil fed with alternating current, the device can easily be designed as an inductive transmitter for remote measurement or remote control. A magnetic spring can also be used instead of the mechanical one, the counter-torque being generated by appropriately shaped auxiliary cutouts at the poles.
PATENT CLAIMS:
1. Electric round coil moving iron instrument with two arranged on the two end faces of the coil body, each formed from a plane-parallel plate, ring-shaped and adjustable in their mutual position poles and a rotating iron attached to an axis of rotation extending essentially parallel to the axis of the coil body, the Field lines induced by the coil current one behind the other the poles and the moving iron bridging the air gaps
EMI3.2
wherein at least one pole (3) is rotatably mounted and in its area that can be swept by the moving iron (4) has in a known manner a boundary (3 ') deviating from a circular shape for influencing the magnetic field depending on the deflection.
EMI3.3