-
Elektrizitätszähler, insbesondere nach dem Ferrarisprinzip Gegenstand
der Erfindung ist ein Elektrizirtätszähler, und zwar ein solcher, der insbesondere
nach dem Ferrarisprinzip arbeitet und eine vertikale Läuferachse besitzt, der aber
auch in der noch zu kennzeichnenden Ausfühungsform bei Magnetmotorzählern bzw. bei
Zählern auf elektrostatischer Grundlage anwendbar ist. Die Erfindung nimmt auf solche
Zähler Bezug, bei denen das Läufergewicht durch ein zm unteren Ende der Welle vorgesehenes
magnetisches Schwebelager aufgenommen ist und das obere Ende der Welle den rotierenden.
Lagers trägt. Das Schwebelager Pfanne bestehenden. Lagers trägt. Das Schwebelager
dient hierbei in bekannter Weise dazu, der Läuferachse eine radiale Führung zu geben.
Das obere Spitzenlager hat die Aufgabe, die restlichen axialen magnetischen Kräfte
abzufangen.
-
Die erwähnten magnetischen Schwebelager lassen aber immer noch eine
gewisse radiale Bewegung der Welle im Lager zu, wodurch sich der Abstand zwischen
dem Läufer und den Polschuhen der Antriebs-und Bremssysteme verändert und dann der
Läufer um die obere Lagerspitze als Fußpunkt Taumeibewegungen ausführt. Zur Beseitigung
der hierdurch be dingten Streifgefahr ist es bekannt, Anschläge vorzur sehen oder
statt dessen Entlastungsmagneten mit entsprechenden B ewegungsbegrenzungsflächen
vorzusehen.
-
Alle diese Maßnahmen stellen einen zusätzlichen Aufwand dar und vergrößern
infolge ihres Raumbedarfs den Zähler.
-
Es wurde nun gefunden, daß eine wesentliche Verkleinerung der Zähleranlage
erreicht und jegliche Streifgefahr ausgeschaltet werdfen kann, wenn gemäß der Erfindung
ein an sich bekanntes, selbstzentrierendes Schwebelager zur Verwendung kommt und
der Läufer die form einer Hohlkugelkalotte besitzt, deren Kugelmittelpunkt mit dem
Stützpunkt des Spitzenlagers zusammenfällt. Diese Bauart ermöglicht, einen Läufer
zu verwenden, der flatterfrei und somit ohne Streifgefahr in den Luftsplaten umläuft,
und es verbleiben keine Bewegungskomponenten, welche störende, die Meßeigenschaften
des Zählers fälschende Drehmomente erzeugen können, da die magnetische Induktion
an den Antriebs- und Bremssystem homogen ist.
-
Nach diesem Prinzip lassen sich nun verschiedene Ausführungsmöllicheiten
schaffen; so kann die Hohlkugolkalotte des Läufers unmittelbar auf dem Stabmagneten
befestigt und der ortsfeste Magnet des magnetischen Schwebelagers unterhalb der
Kalotte angeordnet sein; es können aber auch beide Lager' der Läuferwelle auf der
gleichen Seite des aktiven Teiles des Läufes angeordnet sien. Die Spitze bzw.
-
Pfanne des Stützlagers kann unmittelbar am oberen
Ende des als Welle
dienenden Stabmagneten aufgesetzt sein. Bei Umschließung des Läufers durch. ein
Gehause wird dieses zweckmäßig derart ausgebildet, daß der rotierende Teil des Schwebelagers
innerhälb und der feststehende Teil außerhalb des Gehäauses angeordnet ist.
-
Die erfindungsgemäne Ausbvildung des Läufers in Form einer Hohlkugeklalotte
eigent sich besonders dazu, in an sich bekannter Weise in ein evakuiertes bzw. mit
verdünntem Gas gefülltes Gefäß eingebaut zu werden. Es werden hierbei in Verbindung
mit der gekennzeichneten lagerabstützung des Läufers die Lagerreibungskröfte bis
auf einen äußerst geringen Wert reduzeirt, und gleichefalls werden die Luftreibungsverluste
auf ein Mindlestmaß herabgesetzt.
-
Als Vorteil ist auch zu werten, daß bei Umschließung des Läufers durch
ein Gehäuse das Meßorgan und das Spitzenlager vor Verstaubung geschützt sind. Gerade
die hierdurch bedingten geringen Reibungsverluste ermöglichen es, für das Antriebs-
und Bremsssystem kleine Abmessungen zu wählen, welche demzufolge auch das Gesamtgewicht
des fertigen Zählers stark herabsetzen. Günstig ist auch, daß der Läufer nahezu
leistungslos eine Kraftquelle steuert und somit eine vorteilhafte Übertragung der
Läuferbewegung auf
das Zählwerk erreicht wird. Es sei in diesem
Zusammenhang nur bemerkt, daß dies beisplelsweise auf elektronischem Wege erfolgen
kann.
-
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
-
Die Fig. 1, 2 und 3 geben jeweils im lotrechten Querschnitt Ausführungsbeispielse
für die erfindungsgemäße Ausbildung des Elektrizitätszählers wieder.
-
Bei der Anordnung nach Fig. 1 trägt eine vertikale Achse 1 den nach
dem Ferrarisprinzip wirkenden Läufer 2. Ein magnetisches Schwebelager, bestehend
aus Rotor 3 und Stator4, ist am unteren Ende angebracht. Der Rotor und der Stator
sind beide ringförmig, wobei der Rotor im Innern des Stators und konzentrisch mit
diesem liegt. Sie sind in radialer Richtung permanent magnetisiert, und zwar derartig,
daß gleichnamige Pole einander zugekehrt sind. Die äußere Mantelfläche des Rotors
3 und die innere Mantelfiäche des Stators 4 sind konisch gestaltet. Es wird damit
bezweckt, die axiale, nach oben gerichtete magnetische Kraftkomponente zu verstärken,
die so eingestellt wird, daß sie um einen geringen Betrag größer ist als das Gewicht
des gesamten Läufers. Die Achse 1 ist oben gestützt und geführt durch das Spitzenlager
5 in der Steinpfanne 6, so daß verhindert wird, daß das obere Ende der Achse sich
in radialer und axialer Richtung verlagern kann.
-
Die beiden permanenten Magneten bestehen vorzugsweise aus einem an
n sich bekannten Oxydgemisch mit ferromagnetischen Eigenschaften. Dieses Material
hat ein geringes spezifisches Gewicht und eine geringe elektrische Leitfähigkeit.
-
Ein Anschlag 7, der vom unteren Achsenende radial und axial einen
kleinen Abstand aufweist, hat dafür zu sorgen, daß das magnetische Schwebelager
nicht in den unstabilen Bereich gelangen kann. Der Läufer 2 ist nicht, wie bisher
üblich, flach, sondern in. Form einer Hohlkugelkalotte ausgebildet, wobei der Kugelmittelpunkt
mit dem Stützpunkt des Spitzenlagers 5 zusammenfällt. Es wird dadurch erreicht,
daß sich bei einer Abweichung der Achse von der Mittelstellung die Abstände zwischen
dem Läufer einerseits und den Polschuhen der Antriebs- und Bremssysteme andererseits
nicht verändern. Deutlichkeitshalber ist die Dicke der halbkugelkalotte etwas übertrieben
dargestellt. Der Antrfebsmagnet mit den Strom- und Spaniiungsspulen 18 umfaßt in
üblicher Weise den aktiven Teil des Läufers. Der nicht angegebene Bremsmagnet ist
in ähnlicher Weise angeordnet.
-
Der so ausgebildete Läufer 2 ist zwecks weiterer Herabsetzung der
Reibung in ein wenigstens teilweise evakulertes, vorzugsweise aus s Glas bestehendes
Gefäß eingeschlossen. Dieses Gefäß besteht aus zwei am Rande 13 verschmolzenen Teilen
11 und 12.
-
In Anbetracht der sehr kleinen Reibung sind an sich bekannte Maßnahmen
zu empfehlen, welche eine langsame Drehung des Läufers bei abgeschalteter Bei lastung
des Zählerstromkreises verhüten.
-
Gemäß der abgeänderten, Ausführungsform nach Fig. 2 trägt die Achse
1 des Rotors die Steinpfanne 6. während die Stahlpitze 5 stillsteht. Ferner ist
der Rotor des magnetischen Schwebelagers als in Achsenrichtung permanent magnetisierter
Stabmagnet ausgestaltet. Auch der Stator 4 des Lagers ist in axialer Richtung permanent
magnetisiert, und zwar, wie durch Pfeile angegeben ist, in gleichem Sinne wie der
Rotor.
-
Um eine nach ohen gerichtete abstoßende Kraft zwischen den beiden
Teilen des unteren Lagers zu erhalten, liegt der Schwerpunkt des Stabmagneten oherhalb
des Schwerpunktes des Ringmagneten. Falls ein
Gefäß 11, 12 vorhanden ist, kann der
äußere Ringmagut 4 außerhalb des Gefäßes auf einem zylinderförmigen Teil desselben
angeordnet werden, wobei dieser Magnet in Achsenrichtung verstellbar ist zwecks
Einstellung des Lagerdruckes im Spitzenlager.
-
Der als Hohlkugelkalotte ausgebildete Läufer 2 wird zweckmäßig unmittelbar
auf dem Stabmagneten 3 befestigt. Der Stator besteht zwecks Einstellung der magnetischen
Radialsymmetrie zweckmäßig aus zwei gegeneinander verschiebbaren Teilen. Die Steinpfanne
6 des Stützlagers ist am oberen Ende der Achse aufgesetzt. Die Spitze 5 ist mit
einer B§e 15 zusammengebaut.
-
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sitzt die Spitze unmittelbar
auf dem oberen Ende des Stabmagneten. Die Lagerpfanne ist in der Büchse 15 be festigt,
welche überdies noch einen ferromagnetischen Schluß ring 16 für die magnetischen
Kraftflüsse Xsr Antriebs- und Bremssysteme trägt. Auf dessen urb rem zylindrischem
Teil ist der Stator des magnetisehen Schwebelagers verschliebhar. Das Ganze wird
wieder durch einen zylinderförmigen Teil der oberen, flachen Gefäßwand getragen.
Bei den bekannten Lageranordnungen für Läufer mit vertikaler Achse befia det sich
der Läufer zwischen den Lagerstellen Charakteristisch für die Anordnung nach Fig.
3 ist das Merkmal, daß beide Lagerstellen auf nur einer Seite des Läufers angeordnet
sind.
-
In der Fig. 3 sind auch die an Spannung liegenden Elektroden 9 und
10 eingezeichnet, zwischen denen eine Entladung auftritt, wenn sich der Lilafer
in einer Stellung befindet, bei der der Läufer die Entladungsbahn freigibt. Zu diesem
Zweck ist der Läufer mit einer Öffnung 8 versehen., welche bei jeder Umdrehung einmal
in den Bereich der Elektrode 10 kommt.
-
Selbstverständlich können Zähler nach der Erfindung auch für Drehstrom,
und zwar für gleichmäßig belastete und ungleichmäßig belastete Phasen, gebaut werden.