DE1075733B - Tragheitsarmes Galvanometer fur hohe Frequenzen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein trägheitsarmes Galvanometer für hohe Frequenzen, das eine aus feinem Draht bestehende, bewegliche, langgestreckte Spule, die mit Hilfe von draht- und bandförmigen Aufhängegliedern aufgehängt ist, und einen am Aufhängesystem befestigten Spiegel aufweist.

Bei bekannten Galvanometern dieser Art sind zwischen den beiden Hälften der Spule besondere Elemente vorgesehen, auf welche die Spulenwindungen gewickelt sind. Diese Elemente werden z. B. durch Rollen oder halbzylindrische Montageteile gebildet, die an den draht- oder bandförmigen Aufhängegliedern befestigt sind. Bei gewissen Galvanometern wird auch ein einziger hohlzylindrischer Wicklungsträger verwendet, der ebensolang ist wie die Spule selbst und der durch kappenähnliche Beschläge mit den Aufhängegliedern verbunden ist. Diese Konstruktionen bedingen ein relativ großes Trägheitsmoment der Spule. Um dieses Trägheitsmoment zu verringern und dadurch die Eigenfrequenz des Aufhängesystems zu erhöhen bzw. das Galvanometer für sehr hohe Frequenzen, z. B. bis zu einer Frequenz von 20000 Hz, brauchbar zu machen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die innersten, auf entgegengesetzten Seiten der Drehachse befindlichen geraden Drahtabschnitte der Spule unmittelbar aufeinanderliegen oder durch Kittbrücken oder durch eingekittete Isolierstoff .stege nur wenig voneinander distanziert sind, daß die Spule in an sich bekannter Weise als steifes Draht-Kitt-Gebilde ausgebildet ist und daß sie an ihren Enden in hülsenförmigen Beschlägen gefaßt ist, an welchen die draht- oder bandförmigen Aufhängeglieder befestigt sind.

Da die auf entgegengesetzten Seiten der Drehachse befindlichen geraden Drahtabschnitte der Spule unmittelbar aufeinanderliegen oder durch Stege nur wenig voneinander entfernt sind, wird die mittlere Windungsfläche der Spule sehr klein, was scheinbar zu einer geringen Empfindlichkeit des Galvanometers führen müßte. Diese Empfindlichkeit hängt aber auch von der Torsionskonstanten der Aufhängeglieder ab, und zwar wird die Empfindlichkeit mit abnehmender Torsionskonstanten größer. Infolge der durch obige Maßnahmen bedingten, extrem kleinen Trägheit des Aufhängesystems muß natürlich für eine gegebene Eigenfrequenz auch die Torsionskonstante sehr klein gewählt werden, was zur Folge hat, daß trotz der sehr kleinen Windungsfläche noch eine gute Empfindlichkeit erreicht wird. Der erfindungsmäßig bedingte Fortschritt gegenüber den bekannten Galvanometern ist sehr groß, indem diese für so hohe Frequenzen, wie z.B. 20 000Hz, nicht brauchbar sind.

Es sei noch erwähnt, daß es an sich seit vielen Jahren bekannt ist, Spulen als steifes Draht-Kitt-Gebilde Trägheits armes Galvanometer
für hohe Frequenzen

Anmelder:
Minneapolis-Honeywell Regulator

Company,
Philadelphia, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Wolff, Patentanwalt,
Stuttgart-N, Lange Str. 51

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 25. März 1957

Delmar W. Claussen, Denver, Pa. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

auszubilden. Die vorliegenden Galvanometerspulen sind aber im Gegensatz zu den bisherigen rahmenartigen Draht-Kitt-Spulengebilden stabförmig und an ihren Enden in hülsenförmigen Beschlägen gefaßt, die ebenfalls ein äußerst geringes Trägheitsmoment gewährleisten.

Wenn man Kittbrücken vorsieht, so ist es zweckmäßig, die an den Enden der Spule befindlichen Drahtabschnitte über Windungen von minimalem Radius miteinander zu verbinden, damit die Trägheit der Hülsenbeschläge minimal wird. Zur Herstellung der Spule kann man in Weiterbildung des Erfindungsgedankens so verfahren, daß die Spule auf zwei voneinander entfernte Wicklungsstifte von etwa 0,15 bis 0,25 mm Durchmesser gewickelt und vor dem Abnehmen von den Stiften an den Längsseiten mit Kitt bestrichen und getrocknet wird.

Die sehr geringen Querdimensionen des stabförmigen Draht-Kitt-Spulengebildes sind auch deshalb vorteilhaft, weil infolgedessen der zwischen den Magnetpolen vorgesehene Luftspalt, in dem das Aufhängesystem in üblicherweise angeordnet wird, sehr schmal ausgeführt werden kann. Ferner ist die neue Bauart der Spule auch in fertigungstechnischer Hinsicht viel vorteilhafter als diejenige der bekannten Spulen, weil die hülsenförmigen Beschläge sehr billig herzustellen

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und sehr leicht an den Enden der steifen Spule anzubringen sind, im Gegensatz zu den Wickelkörpern der üblichen Galvanometerspulen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung sei auf die nachfolgende ausführliche Beschreibung hingewiesen, die auf die Zeichnung Bezug nimmt, in welcher

Fig. 1 eine Seitenansicht eines vollständigen Aufhängesystems zeigt;

Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht zu Fig. 1;

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt gemäß der Linie 3-3 von Fig. 2, in Richtung der Pfeile gesehen;

Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht der Spule in größerem Maßstab;

Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht einer Variante der Spule in größerem Maßstab;

Fig. 6 ist eine Vorderansicht eines Teiles des Aufhängesystems, bei einer Variante desselben;

Fig. 7 zeigt in Seitenansicht eine weitere Variante der Spule, in größerem Maßstab, und

Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht, die ein neues Verfahren zum Aufwickeln der Galvanometerspule veranschaulicht.

In der Ausführungsform der Erfindung, die unter anderen Ausführungsformen zur Darstellung in der Zeichnung und der Beschreibung ausgewählt worden ist, umfaßt die Spule 1 eine Anzahl von Windungen aus feinem Draht. Der Längsschnitt dieser Spule ist flach, und es ist ein weiteres wichtiges Merkmal, daß die Windungen der Spule an ihren Enden einen sehr kleinen Innenradius haben. Da die transversale Dimension der Spule sehr klein ist, hat sie eine geringe Trägheit und eine Eigenfrequenz, die mehrmals so groß ist, als bisher erreicht werden konnte, sowie eine befriedigende Empfindlichkeit.

Der größte Vorteil der Erfindung wird erreicht, wenn die Ouerdimension der Spule 1 minimal ist, d. h. wenn der Draht an den Enden der Spule einen Innenradius hat, der so klein wie möglich ist. Fig. 4 zeigt eine solche Spule, wobei an den Enden der Spule der Innenradius der innersten Windung Null ist.

Es ist jedoch möglich, die durch die Erfindung verbesserten Ergebnisse auch mit einer Spule zu erhalten, deren innerer Radius größer als Null ist. Fig. 5 zeigt eine solche Konstruktion, die eine abgeänderte Spulenform mit einem Innenradius größer als Null umfaßt. Dies wird erreicht durch Anbringen einer oder mehrerer Brücken 4 aus Isoliermaterial zwischen den Innenwändungen der die Spule bildenden Drähte. Die Brücke oder die Brücken 4 werden aus einem passenden Stück Isoliermaterial gestanzt und in der gezeigten Lage mit dem Draht verkittet. Die Brücken 4 können aber auch aus Kitt geformte, leistenförmige Stücke sein. In beiden Fällen wird der Kitt gehärtet, indem er durch sorgfältiges Brennen getrocknet wird. In den meisten Fällen sind die Kittleisten am zweckmäßigsten. Die Brücke oder die Brücken 4 dienen einfach als Distanzstücke; sie gehören nicht zu den Aufhängemitteln für die Spule 1.

Fig. 7 zeigt eine weitere Variante der Spule 1, in welcher die Enden der Spule zusammengepreßt sind, nachdem die Spule von einer Wicklungsvorrichtung abgenommen worden ist, wie nachstehend erläutert wird. Der zentrale Teil der Spule 1 ist durch eine Mehrzahl von Brücken 4 aufgeteilt.

Die Enden des die Spule 1 bildenden Drahtes sind mit 2 und 3 bezeichnet. Diese Enden bilden die Stromzuführungsleiter für die Spule. Die Leiter 2 und 3 sind von der übrigen Spule getrennt und können mit einem der Aufhängeglieder verbunden sein und sich auf ein Ende der Einspannvorrichtung hin erstrecken.

Jedes der Enden der Spule 1 ist in einen Beschlag 5 oder 6 (Fig. 1 bis 3) hineingesteckt, der von demjenigen des anderen Spulenendes getrennt ist. Die Beschläge 5 und 6 weisen je eine Verbindungs- oder Halterungshülse auf, die aus Metall oder Kunststoff sein kann. Der Querschnitt der Beschläge 5 und 6 kann gleich oder größer sein als der Querschnitt von Spule 1. Die Enden der Spule 1 sind in die einander am nächsten liegenden Enden der Beschläge 5 und 6 hineingesteckt. Diese Enden sind an den Beschlägen angekittet.

Die Atifhängeglieder 7 und 8 bestehen aus irgendeinem passenden Material und haben entweder runden oder flachen Querschnitt. Ein Ende von jedem der Aufhängeglieder 7 und 8 ist in das dafür vorgesehene Ende eines der Beschläge 5 oder 6 gesteckt. Die Enden der Glieder 7 und 8 werden an den Beschlägen angelötet oder angekittet.

Die entgegengesetzten Enden der Aufhängeglieder 7 und 8 sind um die äußere Oberfläche der Rollen 9 oder 10 herumgeführt. Die Rollen 9 und 10 bestehen aus Isoliermaterial, und jede derselben weist in ihrer Mitte ein Loch auf. Das Ende des Aufhängegliedes 7 oder 8 ist mit dem neben ihm liegenden Stück desselben verlötet. Diese Verbindung kann, falls erwünscht, durch Umwickeln mit feinem Draht verstärkt werden (nicht gezeigt).

Ein Spiegel 11 ist auf dem oberen Beschlag 6 montiert und durch geeigneten Kitt an demselben befestigt.

Fig. 6 zeigt eine Montagevariante, bei welcher der Spiegel 11 von dem Aufhängeglied 8 getragen wird.

Fig. 8 zeigt, wie die Spule 1 auf eine Wicklungsvorrichtung gewickelt wird. Die Wickelstifte 12 stellen die Glieder dar, welche die Spule während des Wicklungsprozesses tragen. Die Größe dieser Stifte kann, je nach den besonderen Anwendungen, variieren, doch beträgt deren Durchmesser im allgemeinen etwa 0,15 bis 0,25 mm.

Nachdem die gewünschte Anzahl von Drahtwindungen auf die Stifte 12 gewickelt worden ist, um die Spule 1 zu bilden, wird jede Seite der Spule in einer durch den Doppelpfeil 13 (Fig. 8) angedeuteten Zone mit einem Kittbelag versehen. Man muß sorgfältig vermeiden, daß Kitt in die Zone der Wicklungsstifte kommt, da dadurch das spätere Entfernen der Spule von diesen Wicklungsstiften sehr erschwert würde. Der Kittbelag wird dann durch Brennen sorgfältig getrocknet.

Wenn die Seiten der Spule voneinander entfernt gehalten werden sollen, so werden in diesem Zeitpunkt die Brücken 4 eingefügt. Diese Brücken 4 können, wie erwähnt, aus einem Isoliermaterial gestanzt oder von einer Kittleiste gebildet werden, wobei letzteres im allgemeinen vorteilhafter ist. Nachdem der Kitt getrocknet worden ist, wird die Spule von den Wicklungsstiften abgenommen und ist bereit, um aufgehängt zu werden.

Die Spule kann auch auf die in Fig. 4 gezeigte Form zusammengedrückt und erst hierauf mit dem Kittbelag versehen und durch sorgfältiges Brennen getrocknet werden. Dadurch wird eine Spule erzeugt, deren innerer Wicklungsradius gleich Null ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Trägheitsarmes Galvanometer für hohe Frequenzen, das eine aus feinem Draht bestehende, bewegliche, langgestreckte Spule, die mit Hilfe von draht- oder bandförmigen Aufhängegliedern aufgehängt ist, und einen am Aufhängesystem be-

festigten Spiegel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die innersten, auf entgegengesetzten Seiten der Drehachse befindlichen geraden Drahtabschnitte der Spule (1) unmittelbar aufeinander liegen oder durch Kittbrücken oder durch verkittete Isolierstoffstege nur wenig voneinander distanziert sind, daß die Spule in an sich bekannter Weise als steifes Draht-Kitt-Gebilde ausgebildet ist und daß sie an ihren Enden in hülsenförmigen Beschlägen (5, 6) gefaßt ist, an welchen die draht- oder bandförmigen Aufhängeglieder befestigt sind.

2. Galvanometer nach Anspruch 1, bei welchem Kittbrücken vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Enden der Spule (1) befindlichen Drahtabschnitte über Windungen von minimalem Radius miteinander verbunden sind.

3. Verfahren zur Herstellung der Spule des Galvanometers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf zwei voneinander distanzierte Wicklungsstifte (12) von etwa 0,15 bis 0,25 mm Durchmesser gewickelt und vor dem Abnehmen von den Stiften an den Längsseiten mit Kitt bestrichen und getrocknet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 853 309;

britische Patentschrift Nr. 599 247;

USA-Patentschrift Nr. 2 646 564;

E. Blomberg, »Elektrische Meßgeräte«, Wiss. Verlagsanstalt K. G., Hannover, 1948, S. 84;

»Drehspul-Lichtmarken-Galvanometer, Gebrauchsanweisung E G 13-6«, Hartmann & Braun, 1955.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen