CH193113A - Compass with eddy current damping of the needle vibrations. - Google Patents

Compass with eddy current damping of the needle vibrations.

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CH193113A
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Aktiengesellschaft Optische Industrie Emil Busch
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Emil Busch Ag
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Description

       

  Kompass mit     Wirbelstromdämpfung    der Nadelschwingungen.    Die Erfindung betrifft     einen,    Kompass,  bei dem     in    der Nähe ,der Nadel Metallmassen  vorgesehen sind, in denen von dem magneti  schen Feld der     schwingenden    Nadel Wirbel  ströme     hervorgerufen    werden, die dämpfend  auf die     Nadelschwingungen    einwirken.

   Bis  her hat man zu diesem Zweck     flache    Kupfer  ringe um oder unter -dem von den Nadelspit  zen bestrichenen Raum angeordnet und da  mit eine merkliche     Verminderung    der Ein  spielzeit erreicht; es ist aber bisher nicht ge  lungen, die     Einspielzeit    auf einige Sekunden       herabzudrücken,    wie es     wünschenswert    ist.  



  Der Weg,     .den:    die Erfindung einschlägt,  um dieses Ziel anzustreben,     beruht    auf der  Erkenntnis, dass es     notwendig    ist, den Luft  raum     zwischen    er     Magnetnadel    und dem  Metallkörper möglichst     klein    zu machen,  ferner dem Metallkörper eine solche Wand  stärke zu geben,

       dass    besonders die Bereiche  der     .grössten.        Kraftliniendichte    des die Magnet  nadel umgebenden     magnetischen    Feldes weit  gehend innerhalb der     Metallmasse    liegen     und       schliesslich     einen    möglichst kurzen<B>,</B>     Richt-          magneten    zu     verwenden.     



       Gemäss,der        Erfindung    ist daher der Kom  pass in der Weise     ausgebildet,,dass    die Wand  stärke des den Schwingungsraum des     Richt-          magnetes    umgebenden     Dämpfkörpers    in den       Bereichen    der :

  grössten     Kraftliniendichte        des     Magnetes ein Vielfaches ödes nicht mehr als  0,5 mm betragenden     Luftabstandes,        zwischen          Richtmagnet        und        Dämpfkörper        .ist,    und     dass     der     Mchtmagnet        einen    Wert
EMI0001.0046  
       aufweist,     der den Betrag von 400 Gauss     übersteigt,    wo  bei<I>l</I> .die     ILänge,   <I>d</I> die Dicke, beide     in.    mm,

    und B die     Kraftflussdichte    des     Richtmagne-          tes    in Gauss     (Anzahl    -der     Kraftlinien    pro     em2)     bedeutet.     Zweckmässig    kann     hierbei    die  Wandstärke des     Dämpfkörpers    mehr als, ein  Viertel der     Länge,des        Richtmagnetes,    betra  gen.  



  Die Forderung,     dass    der für die     Wi.rbel-          stromdämpfung    vorgesehene     Metallkörper    die  Nadel     bezw.    ihren     Bewegungsraum.    mög-      liehst dicht     umschliessen    soll, lässt sich ohne  Schwierigkeiten bei solchen Kompassen er  zielen, deren Nadel     zweimal    gelagert     ist,    wo  diese also     keine    Schwingungen in vertikaler  Richtung     ausführen    kann.

   Bei solchen     In-          strumenten    aber, bei denen die Nadel in nur  einem     Punkt    aufgehängt ist, ist die Verrin  gerung     des        Abstandes    zwischen dem Metall  körper und den     Breitseiten    der Nadel nur     bis     zu einem     gewissen    Grade möglich, weil näm  lich hier die Nadel nur dann     ungehindert     spielen kann,     wenn    der Kompass- einiger  massen waagrecht     liegt.     



  Um dies zu erreichen, kann eine Magnet  nadel     verwendet    werden,     die    höchstens halb  so     lang    ist als die     sonst    üblichen Magnet  nadeln,     deren        Länge    von dem     KompaZ-          gehäusedurchmesser        bestimmt    wird.

   Dann     ist     der Bereich, den die Nadelspitze bei einem       bestimmten        Ausschlagwinkel    ,der Nadel     in     senkrechter     Richtung    bestreicht, erheblich  kleiner als     bei    einer Nadel     üblicher    Länge,  so dass der     Metallkörper    erheblich näher an  die     Breitseite    der Nadel herangebracht wer  den kann.  



  So     kurze        Kompassnadeln        aus    dem üblichen       Magnetstahl        würden    aber     eine    sehr geringe       Richtkraft        aufweisen.    Es     kann    daher zweck  mässig als     Material        für    die Nadel ein Stahl  von hoher     Koerzitivkraft    (erheblich über  100     derstedt)    und     guter        Remanenz    verwen  det werden.

   Wird zum Beispiel an Stelle des  bisher meist benutzten     Wolframstahls    ein  3 < 5     %iger        Kobaltstahl        verwendet,    so lässt sich  die Nadel     ohne        weiteres    auf ein Drittel der       üblichen    Länge     verkürzen,    ohne die Einstell  genauigkeit zu     ;gefährden.     



  Da nun aber so     kurze    Nadeln eine genaue       Ablesung    der Gradteilung erschweren wür  den, kann die     Magnetnadel    mit einer beson  deren, längeren,     möglichst    leichten Anzeige  nadel versehen     sein.    Hierbei     kann    zweck  mässig     ,die        Länge    des     Richtmagnetes,    höch  stens gleich dem Radius des von der     Spitze     der     Anzeigenadel        beschriebenen.    Kreises aus  geführt sein.

   Ein solches     schwingendes     System     ist    infolge der kurzen Magnetnadel    sehr     günstig        hinsichtlich    des     Trägheitsmo-          mentes.     



  In der Verwendung einer kurzen Magnet  nadel     liegt    noch ein weiterer Vorteil.. Der  Durchmesser eines Kompasses,     insbesondere          eines        Marschkompasses,    der handlich und des  halb möglichst klein sein soll,     ergibt    sich im       wesentlichen    aus dem     Durchmesser    der     Kom-          passTose,    die wiederum die     Länge    .der Zeiger  nadel bestimmt.

   Wird     nun    beispielsweise die       Magnetnadel    mit einer     Länge,    von einem  Bruchteil des     Kompassidurchmess,ers        ausge-          führt,    dann verbleibt im     Kompassgehäuse    ein  genügend grosser Raum zur Unterbringung  des     Metallkörpers        für    die     Wirbelstromdämp-          fung.        Würde    man dagegen:

   eine Magnetnadel  von üblicher Länge (also der der Zeiger  nadel) anwenden, dann müsste man den     Kom-          pass.durchmesser    über das durch die     Ringtei-          lung    bedingte     Massi        hinaus    wesentlich vergrö  ssern, um den dämpfenden     Metallkörper    in  ,der notwendigen     Wandtärke    anordnen zu  können.

   Als Werkstoff für den     Metallkörper     kann man     .Silber,    Kupfer,     Aluminium    oder       dergl.    verwenden,     jedenfalls        zweckm-ä@ssig    ein  Metall von hoher Leitfähigkeit und     magneti-          scher    Indifferenz, also von einer     Suszeptibili-          tät,    die nahe     bei    Null liegt.  



  Für     Marschkompasse        ist.        Aluminium    we  gen seines     geringen        Gewichtes        vorzuziehen.     Das handelsübliche Aluminium     ist    jedoch  nicht immer gut     verwendbar.    weil :schon ganz  geringe Zusätze von andern Metallen, und  auch die vorangehende Bearbeitung ,durch       Ziehen    oder     Walzen    die Leitfähigkeit merk  lich herabsetzen,     und    die     Einspielzeit-    der  Nadel in noch stärkerem     Masse    verlängern.

    Es     können    .deshalb     zweckmässig    solche Leicht  metalle verwendet werden. deren     spezifisches     Gewicht unter 3     gr(emg    liegt, und deren elek  trische Leitfähigkeit     meh?    als
EMI0002.0136  
    beträgt, also     beispielsweise        Weichaluminium     mit einer     Reinheit    von     mehr    als 99 %.  



  Der     Kompass    ist auf der     Zeichnung    .durch  mehrere     Ausführungsbeispiele    veranschau  licht.           Fig.    1     zeigt    einen     Marschkompass,    im       Querschnitt;          F'ig.    2 zeigt schaubildlich den aus     Richt-          maggnet    und Anzeigenadel bestehenden schwin  genden     Teil    des Kompasses;       Fig.    3     zeigt    eine andere Ausführungs  form des     schwingenden    Teils;

         Fig.        .1    zeigt schematisch eine     zweite    Aus  führungsform des Kompasses, und       Fig.    5 dieselbe im Grundriss;       Fig.    6 zeigt     schematisch    eine dritte Aus  führungsform des Kompasses im     Querschnitt:          Fig.    7 zeigt eine vierte     Ausführungsform     des Kompasses im Querschnitt, und       Fig.    8 dieselbe in Seitenansicht;       Fig.    9 und 10 zeigen je eine weitere     Aus-          führungsform    des     Kompasses    im Querschnitt;

         Fig.    11 zeigt eine Einzelheit der     Ausfüh-          rungsform    nach     Fig.    10 in schaubildlicher       Darstellung;          F'ig.    12 und 13 zeigen je eine weitere  Ausführungsform des Kompasses im Quer  schnitt;       F'ig.    14 zeigt eine Einzelheit .der Aus  führungsform nach     F'ig.    13 in Seitenansicht.  Der     Dämpfkörper        (Fig.    1) ist mit a, die       Magnetnadel    (oder besser gesagt der Richt  magnet) mit b, und die Anzeigenadel mit c  bezeichnet.

   Um den verfügbaren Raum für  den     Dämpfkörper    a weitgehend nutzbar zu  machen, ist dieser hier mit dem     Kompass-          gehäuse    zu einem Stück, beispielsweise zu  einem     Spritzgussteil    vereinigt, wodurch     zu-          gleichdie    Herstellung ,des Kompasses wesent  lich vereinfacht und verbilligt wird.  



  Der schwingende Teil des Kompasses be  steht aus der Zeigernadel c, die mit dem  Richtmagneten<I>b</I> durch das Stäbchen<I>d</I> ver  bunden ist. Wird, wie es hier geschehen     ist.     die Zeigernadel nur einseitig     ausgebildet.     dann muss die Gleichgewichtslage :des     schvrin-          genden    Teils b, c     durch    ein     Gegengewicht    e  hergestellt werden.  



  Bei diesem, wie auch     bei    allen im folgen  den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist  die Wandstärke des den     Schwingungsraum       des     Richtmagnetes    umgebenden Dämpfkör  pers in dien Bereichen der grössten Kraft  liniendichte des     Magnetes    ein Vielfaches des       Luftabstandes    zwischen     Richtmagnet    und  Dämpfkörper. Als. Luftabstand kommt die       kleinste        Entfernung    zwischen Magnet und       Dümpfkärper    im Bereich der     .grössten    Kraft  liniendichte, in der. Regel an den Polenden.  in Frage.

   Er     übersteigt    in Wirklichkeit     bei     keinem der     Beis=piele    0,5     mm,    obschon auf  der Zeichnung der Deutlichkeit halber der  Abstand grösser     dargestellt    ist.

   Ferner sind  in allen Fällen     Länge        l    in mm,     Dicke   <I>d</I> in  mm und     Kraftflussdichte    B in Gauss     des     Richtmagnetes so bemessen,     dass    der Wert  
EMI0003.0070  
   den     Betrag    von 400     Crauss        übersteigt.     Wie aus der Zeichnung ersichtlich,

   beträgt  die     Wandstärke        .des        Dämpfkörpers    a sogar  mehr als ein     Viertel    der     Lünge    des     R.icht-          mabanetes    b.  



  Man     kann        austaM    des -einen     Magnetes     auch     deren    zwei     vorsehen    und     diese    so anord  nen,     d:ass        sie,die        Pinne    in     sich,    einschliessen.

    Auf diese Weise     lässt    sich das. bei einem       I3ochleistungsstahl    meist recht schwierige  Durchbohren des Magnetes     vermeiden.    In       Fig.    3 ist     ein.    solches     Magnetsystem    schau  bildlich dargestellt, worin     die    beiden Ma  gnete     mit    b und     b2        bezeichnet    sind, die durch  ein     Verbindungsstück    f,     welches    die Zeiger  nadel c trägt, gehalten werden.  



  Rückt man die beiden Einzelmagnete ge  nügend weit auseinander, dann entsteht zwi  schen diesen und der Pinne -ein Raum, der  sich mit     dämpfender    Metallmasse ausfüllen       lässt.    Es ergibt sich ,dann die in den     Fig.    4  und 5 in Querschnitt und Draufsicht     Gche-          matischdargestellte        Kompassform,    'bei der  die beiden entsprechend gebogenen     Magnete    b  und     b@    in einer     kreisförmigen    Rille g des       Dämpfkörpers        a    umlaufen.

       Dieseenge,    zwei  seitige     Umschliessung    der     Magnetnadel        wirkt     sich     sehr        günstig    auf die Dämpfung     der     Nadelschwingungen     aus,    weil     hier    -die aus  dem Magneten austretenden     Kraftlinien    un  mittelbar und sehr weitgehend von der dämp  fenden     Metallmasse        aufgenommen    werden.

        Die     Länge        eines        jeden.        Magnetes    dieses       Ausführungsbeispiels        bestimmt    sich aus dem       Mittel    der Längen der     innern    und     äussern          Begrenzungsflächen    und betrage     beispiels-          weise    1,6 mm.

   Als Dicke des     Magnetes    gilt  der     Durchmesser        des    dem Magnetquerschnitt       inhaltgleichen.        Kreises,    sie betrage 2,29 mm.  Das     Dimensionsverhältnis        i    ist dann  d
EMI0004.0020  
    Als     Werkstoff    für die     Richtmagnete    sei  3,6     %iger        KobaRstahl    angenommen.

   Für die  sen beträgt die     Kraftflussdichte    B, die sich  aus der für jede     .Stahlsorte    von der Herstel  lerfirma     angegebenen        Hysteresiskurve    und  dem     Dimensionsverhültnis        errechnet,    6000       Gauss.        Damit        isst   
EMI0004.0034  
    Gauss.     Dieser        Wert    übersteigt also den oben  als     Mindestbetrag    angegebenen erheblich.

   Die       bisher        beschriebenen        Ausführungsformen    des       Erfindungsgegenstandes    sind     in        erster    Linie  als Marschkompasse     bestimmt,        die,    sich     beim     Gebrauch in etwa horizontaler Lage     befind-          den.    Will man einen Kompass gemäss der Er  findung auch bei starker Schräglage, zum  Beispiel im     Flugzeug    benutzen,

   dann dürfen  die sieh daraus ergebenden Schräglagen der       Richtmagnete    und deren     Schwingungen    in       vertikaler        Richtung    nicht     behindert    werden.  Es ist deshalb     hier    nicht möglich, oberhalb  oder unterhalb der Nadel den dämpfenden       Metallkörper    so nahe an die Nadel     heranzu-          bringen,    wie     esr    bei den Ausführungsformen  nach     Fig.    1 bis 5 vorgesehen ist.

   Es ver  bleibt somit für die Anordnung des     Metall-          körpers        nur        die        den     der  Nadel seitlich     umschliessende    Ringzone.

    Würde     man        nun    hier zum     Zweck    der Dämp  fung ,der     Nadelschwingungen    in     bekannter     Weise nur     einen    flachen zylindrischen Ring  anordnen, dann würde nur eine sehr geringe  Dämpfung     eintreten,    und auch nur dann,  wenn sich     ,der    Kompass, in     horizontaler    Lage  befindet,     wenn.    Nadel     und        Metallkörper    also  ungefähr in einer Ebene liegen,

   weil nur  dann die zu     einer        wirksamen        Wirbelstrom-          dämpfung        notwendige    Anzahl von     Kraft-          linien    von dem Metallkörper aufgenommen    werden     kann.    Eine solche     Dämpfungsart     wäre für     einen;    Kompass der     genannten,    Art  also     unzureichend.     



  Es wird deshalb     vorgeschlagen,    für einen  solchen Kompass einen Metallkörper zu ver  wenden, der     innen        kugelförmig    ausgebildet       ist,    und die     Kompassnadel    so anzuordnen, dass  ihr     Drehpunkt    mit dem     Mittelpunkt    der Ku  gelfläche     wenigstens        annähernd    zusammen  fällt.  



  In den     Fig.    6     bis    9 sind     drei        Ausfüh-          rungsformen    dieser     Kompassart        dargestellt.     Davon zeigt     Fig.    6; die     Anordnung    des in  dem     kugelförmigen        Hohlraum    des Metallkör  pers<I>a</I>     schwingenden:        Systemas   <I>b,</I> c schema  tisch.

   Der     Richtmagnet    b     isst    hier     gekrümmt,     um den     Kraftfluss    weitgehend durch den       Metallkörper    zu leiten     und    so für die Wir  belstrombildung nutzbar zu machen.

   Die       Fig.    7     und    8     zeigen    eine     vollständige        Aus-          führungsfarm    eines     Kompasses    der letztbe  schriebenen Art in     Querschnitt        und        Seiten-          ansicht.    An Stelle der     Anzeigenadel    ist hier  die     Kompassrose        h,    die die Form eines:

       Kugel-          ab-    oder     -ausschnittes        aufweisen    kann, mit  dem     Richtmagneten    b verbunden, während  ein auf -dem     Kompassgehäuse        vorgesehener     Index i der Anzeige dient.     Zur        .Stabilisierung     des     schwingenden        Systemas    ist ein ringför  miges Gegengewicht     7r.    vorgesehen. Der  dämpfende     Metallkörper    ist auch     hier    mit a  bezeichnet.  



       F'ig.    9 zeigt eine Abwandlung der in       Fig.    7 und 8 dargestellten     Ausführungsform.     Hier dient die als Scheibe     ausgebildete        Kom-          passrose    h zugleich zur     Stabilisierung    des       schwingenden    Systemas,

   so     dass.    sich ein     be-          sonderee    Gewicht hierfür     erübrigt.    Das     Kom-          passgehäuse    besitzt eine     ringförmige    Durch  blicksöffnung     d    zur     Beobachtung    der Rosen  stellung,     die    an einem Index m, abgelesen  werden kann.  



  Die dämpfende Wirkung der Wirbel  ströme auf die     Magnetnadel        lässt    sich noch  weiter steigern,     wenn    man den Richtmagne  ten (oder     ein        .System    von solchen)     ausserhalb     des     Unterstützungspunktes    so anordnet,     dass     der Magnet     in    seiner ganzen Länge dicht an      den ihm     zugekehrten;    Begrenzungsflächen des  dämpfenden     Metallkörpers    entlang :streicht,  wie es in den     Fig.    4 und 5 schon für einen       :

  blarschkompass    gezeigt     wurde.     



  Eine solche     Ausführungsform    zeigen       Ei-.    10 und 1,1, wo eine gebogene Magnet  nadel b     verwendet    wird, anderen     Enden    mit  tels     dünner    Drähte oder Bleche     n        die        Kom-          .passteilung        l>,    so aufgehängt ist,     dass    der       Schwerpunktdiesel    Systemei     unterhalb     seines     Stützpunktes    liegt     und    das     ,System,

      all  seitig     schwingen        kann.    Bei .dieser     Ausfüh-          rungsform    ist, wie bei derjenigen nach     Fig.    4  und 5, der     Richtmagnet    nicht nur an     seiner     äussern     Breitseite    von einem kugelförmig um  schliessenden --Metallkörper     d        umgeben,    son  dern auch     innerhalb    des von der schwingen  den     Nadel        begrenzten        Raumes    ist     ein    dämp  fender Metallkörper a" angebracht,

   der hier  beispielsweise die Lagerschale p für das in  Ei-. 11     schematisch        :dargestellte        schwingende     System<I>b,</I>     h,   <I>n</I> trägt und sich auf die     Grund-          platte    des     Kompasses    stützt.  



  Bei der     Ausführungsform    nach     Fig.    10  befindet sich die Magnetnadel     oberhalb        ihres     Stützpunktes; die     Konstruktion    lässt sich  aber auch umkehren, wie die     Fig.    12. zeigt,  wo zwei     Richtmagnete    b und     bz    unterhalb  des Stützpunktes der     Kompassrose        li,        hängen.     



  In     Fig.    13     und    14     ist    schliesslich noch  eine     Ausführungsform    mit .drei     Richtmagne-          ten    dargestellt.

   Der Magnet b befindet sich  oberhalb, die     Magnete        b2    und     b3    dagegen     un-          terhalb    des     Stützpunktes,    und zwar zu bei  den Seiten .der :die     Dämpfkörper   <I>a'</I> und<I>a"</I>       miteinander        verbindenden    Schraube q, wie  aus der     Fig.    14 zu ersehen ist, die     das     schwingende System zeigt.

   Die     Teilung    der  Pose lt     ist    wie bei den     Ausführungsbeispie-          len    i, 8 und 10, 11 in Form von     Meridianen          ausgeführt        und    kann durch eine Lupe  auch bei Schräglage (nicht nur am Äquator)  abgelesen     werden.     



  Es mag noch erwähnt werden,     dass,    sich  Kompasse der     vorbeschriebenen    Art auch mit  einer zusätzlichen Luft- oder Flüssigkeits  dämpfung versehen     lassen.    Im     ersteren    Falle  werden an dem     schwingenden        System    in ge-         eignet r        Weise    leichte Rippen     angebracht,     wie es bei dem     Ausführungsbeispiel    nach       Fig.    9 geschehen ist,

   wo     die    Rippen     mit    s       bezeichnet        sind.    Im zweiten Falle     wird    even  tuell auch unter     Verwendung    von     Rippen     wie bei der Luftdämpfung, der Hohlraum,  in dem das Magnetsystem schwingt, mit       Flüssigkeit        gefüllt.    Hierfür ist die Anord  nung nach     Fig.    13 besonders     :günstig.  



  Compass with eddy current damping of the needle vibrations. The invention relates to a compass in which metal masses are provided in the vicinity of the needle, in which eddy currents are caused by the magnetic field of the vibrating needle, which have a dampening effect on the needle vibrations.

   Up to now, flat copper rings have been placed around or under the space covered by the needle points for this purpose, and have achieved a noticeable reduction in the time required for playing; but it has not yet been possible to reduce the break-in time to a few seconds, as is desirable.



  The way .den: the invention takes to strive for this goal is based on the knowledge that it is necessary to make the air space between the magnetic needle and the metal body as small as possible, and to give the metal body such a wall thickness,

       that especially the areas of the. The density of the lines of force of the magnetic field surrounding the magnetic needle is largely within the metal mass and, finally, the shortest possible <B>, </B> directional magnet should be used.



       According to the invention, the compass is designed in such a way that the wall thickness of the damping body surrounding the oscillation space of the directional magnet is in the areas of:

  The greatest density of lines of force of the magnet is a multiple of the air gap, not more than 0.5 mm, between the directional magnet and the damping body, and that the power magnet has a value
EMI0001.0046
       which exceeds the amount of 400 Gauss, where <I> l </I> .the ILength, <I> d </I> the thickness, both in .mm,

    and B is the force flux density of the directional magnet in Gauss (number of lines of force per em2). The wall thickness of the damping body can expediently be more than a quarter of the length of the directional magnet.



  The requirement that the metal body provided for the Wi.rbel- current damping bezw. their range of motion. should be as tight as possible, it can be aimed without difficulty in such compasses whose needle is mounted twice, so where it cannot vibrate in the vertical direction.

   With such instruments, however, in which the needle is suspended in only one point, the reduction of the distance between the metal body and the broad sides of the needle is only possible to a certain extent, because here the needle is only then unhindered can play when the compass is somewhat horizontal.



  To achieve this, a magnetic needle can be used that is at most half as long as the otherwise usual magnetic needles, the length of which is determined by the KompaZ housing diameter.

   Then the area that the needle tip sweeps in the vertical direction at a certain deflection angle is considerably smaller than with a needle of normal length, so that the metal body can be brought much closer to the broad side of the needle.



  Such short compass needles made of the usual magnetic steel would have a very low straightening force. A steel with a high coercive force (considerably more than 100 derstedt) and good remanence can therefore be used as the material for the needle.

   If, for example, a 3 <5% cobalt steel is used instead of the tungsten steel most commonly used up to now, the needle can easily be shortened to a third of the usual length without endangering the setting accuracy.



  But since such short needles make an accurate reading of the graduation more difficult, the magnetic needle can be provided with a special, longer, as light as possible indicator needle. This can be useful, the length of the directional magnet, hoch least equal to the radius of the described by the tip of the needle. Circle out.

   Such a vibrating system is very favorable with regard to the moment of inertia due to the short magnetic needle.



  There is another advantage in the use of a short magnetic needle. The diameter of a compass, in particular a marching compass, which should be handy and therefore as small as possible, results essentially from the diameter of the compass socket, which in turn is the length. the pointer needle determines.

   If, for example, the magnetic needle is designed with a length of a fraction of the compassi diameter, then a sufficiently large space remains in the compass housing to accommodate the metal body for eddy current damping. Would one against it:

   If you use a magnetic needle of the usual length (i.e. that of the pointer needle), the compass diameter would have to be increased significantly beyond the size caused by the ring division in order to be able to arrange the damping metal body in the necessary wall thickness.

   The material used for the metal body can be silver, copper, aluminum or the like, in any case it is expedient to use a metal of high conductivity and magnetic indifference, that is to say of a susceptibility that is close to zero.



  For marching compasses is. Preferable to aluminum because of its low weight. The commercial aluminum is not always usable, however. because: even very small additions of other metals, and also the preceding processing, by drawing or rolling, noticeably reduce the conductivity and lengthen the break-in time of the needle to an even greater extent.

    Such light metals can therefore be used appropriately. whose specific weight is less than 3 gr (emg, and whose electrical conductivity is more than
EMI0002.0136
    is, for example, soft aluminum with a purity of more than 99%.



  The compass is illustrated in the drawing through several exemplary embodiments. Fig. 1 shows a marching compass, in cross section; F'ig. 2 shows a diagrammatic view of the oscillating part of the compass consisting of a directional magnet and an indicating needle; Fig. 3 shows another embodiment of the vibrating part;

         Fig. 1 shows schematically a second embodiment of the compass, and Fig. 5 shows the same in plan; FIG. 6 shows schematically a third embodiment of the compass in cross section: FIG. 7 shows a fourth embodiment of the compass in cross section, and FIG. 8 shows the same in side view; 9 and 10 each show a further embodiment of the compass in cross section;

         FIG. 11 shows a detail of the embodiment according to FIG. 10 in a diagrammatic representation; F'ig. 12 and 13 each show a further embodiment of the compass in cross section; F'ig. 14 shows a detail of the embodiment according to FIG. 13 in side view. The damping body (Fig. 1) is denoted by a, the magnetic needle (or rather the directional magnet) with b, and the indicator needle with c.

   In order to make the available space largely usable for the damping body a, it is here combined with the compass housing to form one piece, for example to form an injection-molded part, which at the same time significantly simplifies and makes the production of the compass cheaper.



  The oscillating part of the compass consists of the pointer needle c, which is connected to the directional magnet <I> b </I> by the rod <I> d </I>. Will as it happened here. the pointer needle is only formed on one side. then the equilibrium position: of the oscillating part b, c must be established by a counterweight e.



  In this, as in all of the embodiments described below, the wall thickness of the damping body surrounding the vibration space of the directional magnet is a multiple of the air gap between the directional magnet and the damping body in the areas of greatest force line density of the magnet. When. Air gap is the smallest distance between the magnet and the damping body in the area of the greatest force line density, in the. Rule at the pole ends. in question.

   In reality it does not exceed 0.5 mm in any of the examples, although the distance is shown larger in the drawing for the sake of clarity.

   Furthermore, length l in mm, thickness <I> d </I> in mm and force flux density B in Gauss of the straightening magnet are dimensioned in all cases so that the value
EMI0003.0070
   exceeds the amount of 400 Crauss. As can be seen from the drawing,

   If the wall thickness of the damping body a is even more than a quarter of the length of the R.icht mabanetes b.



  From the one magnet, you can also use two and arrange them in such a way that they, the tiller, enclose themselves.

    In this way it is possible to avoid the usually very difficult piercing of the magnet with high-performance steel. In Fig. 3 is a. Such a magnet system is shown pictorially, in which the two magnets are designated by b and b2, which are held by a connecting piece f, which carries the pointer needle c.



  If you move the two individual magnets far enough apart, there is a space between them and the tiller - a space that can be filled with a dampening metal mass. The result is then the compass shape shown schematically in cross-section and plan view in FIGS. 4 and 5, in which the two correspondingly curved magnets b and b @ revolve in a circular groove g of the damping body a.

       This tight, two-sided enclosure of the magnetic needle has a very favorable effect on the damping of the needle vibrations, because here the lines of force emerging from the magnet are absorbed directly and very largely by the damping metal mass.

        The length of each. The magnet of this exemplary embodiment is determined from the mean of the lengths of the inner and outer boundary surfaces and is, for example, 1.6 mm.

   The thickness of the magnet is the diameter of the same content as the magnet cross-section. Circle, it is 2.29 mm. The dimensional ratio i is then d
EMI0004.0020
    3.6% CobaR steel is assumed as the material for the straightening magnets.

   For this, the force flux density B, which is calculated from the hysteresis curve specified by the manufacturer for each type of steel and the dimensional ratio, is 6000 Gauss. With it eats
EMI0004.0034
    Gauss. This value therefore significantly exceeds the minimum amount specified above.

   The embodiments of the subject of the invention described so far are primarily intended as marching compasses which, when in use, are in an approximately horizontal position. If you want to use a compass according to the invention even on a steep incline, for example on an airplane,

   then the inclined positions of the straightening magnets and their vibrations in the vertical direction must not be hindered. It is therefore not possible here to bring the damping metal body as close to the needle above or below the needle as it is provided in the embodiments according to FIGS. 1 to 5.

   For the arrangement of the metal body, only the ring zone laterally surrounding the needle remains.

    If one were to arrange only a flat cylindrical ring in a known manner for the purpose of damping the needle vibrations, then only very little damping would occur, and only when the compass is in a horizontal position when. The needle and metal body are roughly in the same plane,

   because only then can the metal body absorb the number of lines of force necessary for effective eddy current damping. Such a type of damping would be for one; Compass of the type mentioned, so inadequate.



  It is therefore proposed to use a metal body for such a compass, which is internally spherical, and to arrange the compass needle so that its fulcrum coincides at least approximately with the center of the spherical surface.



  In FIGS. 6 to 9, three embodiments of this type of compass are shown. 6 shows; the arrangement of the <I> a </I> oscillating in the spherical cavity of the metal body: system <I> b, </I> c schematic table.

   The straightening magnet is curved here in order to guide the flow of force largely through the metal body and thus make it usable for the formation of eddy currents.

   7 and 8 show a complete embodiment of a compass of the last described type in cross section and side view. Instead of the needle here is the compass rose h, which is shaped like a:

       Sphere segment or segment, connected to the directional magnet b, while an index i provided on the compass housing is used for display. A ring-shaped counterweight 7r is used to stabilize the oscillating system. intended. The damping metal body is also designated here with a.



       F'ig. 9 shows a modification of the embodiment shown in FIGS. 7 and 8. Here, the compass rose h, designed as a disc, also serves to stabilize the oscillating system,

   so that a special weight is not necessary for this. The compass housing has an annular viewing opening d for observing the position of the roses, which can be read from an index m.



  The dampening effect of the eddy currents on the magnetic needle can be increased even further if the directional magnets (or a system of such) are arranged outside the support point so that the entire length of the magnet is close to the one facing it; Along the boundary surfaces of the damping metal body: strokes, as shown in FIGS. 4 and 5 for a:

  blarschkompass was shown.



  Such an embodiment show egg. 10 and 1,1, where a curved magnetic needle b is used, other ends with the help of thin wires or sheets n the component .pass pitch l>, is suspended so that the center of gravity diesel Systemei is below its support point and the, system,

      can swing in all directions. In this embodiment, as in the one according to FIGS. 4 and 5, the straightening magnet is not only surrounded on its outer broad side by a spherical metal body d, but is also within the space delimited by the oscillating needle a damping metal body a "attached,

   here, for example, the bearing shell p for the egg. 11 schematically: the oscillating system shown <I> b, </I> h, <I> n </I> carries and is supported on the base plate of the compass.



  In the embodiment according to FIG. 10, the magnetic needle is above its support point; However, the construction can also be reversed, as shown in FIG. 12, where two directional magnets b and bz hang below the support point of the compass rose li.



  In FIGS. 13 and 14, finally, another embodiment with three directional magnets is shown.

   The magnet b is located above, the magnets b2 and b3, however, below the support point, to be precise on the sides of the: the damping bodies <I> a '</I> and <I> a "</I> with one another connecting screw q, as can be seen from Fig. 14, which shows the oscillating system.

   As in the examples i, 8 and 10, 11, the division of the pose lt is implemented in the form of meridians and can be read with a magnifying glass even when the position is inclined (not only at the equator).



  It should also be mentioned that compasses of the type described above can also be provided with additional air or liquid damping. In the first case, light ribs are attached to the oscillating system in a suitable manner, as was done in the embodiment according to FIG.

   where the ribs are denoted by s. In the second case, the cavity in which the magnet system oscillates is possibly filled with liquid using ribs as in the case of air damping. For this purpose, the arrangement according to FIG. 13 is particularly: favorable.


    

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Kompass, mit Wirbelstromdämpfung der Nadelschwingungen, dadurch gekennzeich net, dass die Mjandstärke des den Schwin gungsraum .des Richtmagnetes urgebenden Dämpfkörpers in den Bereichen der grössten Kraftliniendichte des Magnetes ein Viel faches .des nicht mehr als 0, PATENT CLAIM: Compass, with eddy current damping of the needle vibrations, characterized in that the thickness of the damping body giving rise to the vibration space of the directional magnet in the areas of the greatest density of lines of force of the magnet is a multiple, not more than 0, 5 mm betragen den Luftabstandes zwischen Richtmagnet und Dämpfkörper ist, und da3, der Richt- magnet einen Wert EMI0005.0125 aufweist, der den Betrag von 400 Gauss übersteigt. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. 5 mm is the air gap between the directional magnet and the damping body, and da3, the directional magnet, has a value EMI0005.0125 which exceeds the amount of 400 gauss. <B> SUBClaims: </B> 1. Kompass. nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, .dass die Wandstärke des Dämpfkörpers mehr als ein Viertel der Länge des Richtmagnetes beträgt. 2. Compass. according to claim, characterized in that .that the wall thickness of the damping body is more than a quarter of the length of the directional magnet. 2. Kompass nach Patentanspruch und Unter- anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass .der Werkstoff, aus dein .der Dämpfkörper bestehlt, Leichtmetall von einem spezifi schen Gewicht unter 3 gr/em3 und einer elektrischen Leitfähigkeit von über EMI0005.0144 ist. 3. Compass according to claim and sub-claim 1, characterized in that the material from which the damping body is made is light metal with a specific weight of less than 3 gr / em3 and an electrical conductivity of over EMI0005.0144 is. 3. Kompass nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich net, dass der Dämpfkörper aus: @Veich- aluminium mit einer Reinheit von mehr als 99% besteht. 4. Compass according to patent claim and sub-claims 1 and 2, characterized in that the damping body consists of: @ Veich- aluminum with a purity of more than 99%. 4th Kompass nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die innere Flächendes Dämpf- körpers eine Kugelfläche darstellt, deren Mittelpunkt mit dem Drehpunkt des Richtmagnetes wenigstens, annähernd zu- sammenf ällt. 5. Compass according to patent claim and dependent claims 1, 2 and 3, characterized in that the inner surface of the damping body represents a spherical surface, the center of which at least approximately coincides with the pivot point of the directional magnet. 5. gompass nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der für den Richt magnet benutzte Stahl eine Koerzitivkraft von mehr als 10.0 0e aufweist. 6. Gompass according to claim, characterized in that the steel used for the straightening magnet has a coercive force of more than 10.0 0e. 6th gompass nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Richtmagnet eine Anzeigenadel verbunden ist, wobei die Länge des Richtmagnetes höchstens gleich dem Radius des von der Spitze der Anzeigenadel beschriebenen greises ist. 7. gompäss nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Richtmagnet aus zwei oder mehr Teilmagneten besteht, die einen weiteren dämpfenden Metallkörper in sich einschliessen. Gompass according to claim, characterized in that an indicating needle is connected to the directional magnet, the length of the directional magnet being at most equal to the radius of the old man described by the tip of the indicating needle. 7. gompäss according to claim, characterized in that the directional magnet consists of two or more partial magnets which enclose a further damping metal body.
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DE19628671A1 (en) * 1996-07-16 1998-01-29 Meister & Co Ag Hinged compass with disc-shaped housing of non-magnetic metal

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DE19628671A1 (en) * 1996-07-16 1998-01-29 Meister & Co Ag Hinged compass with disc-shaped housing of non-magnetic metal
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