DE1102452B - Elektromagnetischer Wandler - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Wandler, der auf dem Zusammenwirken einer Spule mit einem Magneten fest polarisierter Richtung beruht.

Solche Geräte dienen dazu, wie an sich bekannt, beispielsweise bei Verbrennungsmotoren Vibrationen an dem Zylinder des Motors festzustellen.

Ein erfindungsgemäßer Wandler kennzeichnet sich dadurch, daß der Magnet des Wandlersystems zugleich Teil einer den elektrischen und/oder akustischen Anschluß des Wandlers sichernden magnetischen An-Ordnung bildet.

Magnetische Haftanordnungen für Meßgeräte u. dgl. sind bekannt. Das Wesentliche der Erfindung ist daher in der doppelten Ausnutzung des in dem Gerät vorgesehenen Magnets zu erblicken.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Beschreibung und den Figuren erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform;

Fig. 2 zeigt eine gleichartige Ansicht einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 3 zeigt eine gleiche Ansicht, teilweise im Schnitt, die weitere Mittel zur Montage der Vorrichtungen nach Fig. 1 und 2 darstellt.

Die dargestellten Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichen Vorrichtungen, wie sie zur Feststellung der Schwingungen von Motorzylindern dienen, etwa solcher Schwingungen, wie sie durch das Schließen von Ventilen, die Gasentladungen u. dgl. bewirkt werden. Die Vorrichtungen erzeugen bei Anbringung auf einem Motorzylinder elektrische Signale auf Grund der Schwingungen oder Stoßwirkungen, und diese Signale können in einer dem Fachmann bekannten Weise zur Untersuchung und Analyse der Betriebsverhältnisse eines Motors dienen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist das strom-Elektromagnetischer Wandler

erzeugende Mittel innerhalb eines Metallgehäuses untergebracht, das in einem rohrförmigen Mantel 10 mit einem inneren ringförmigen Flansch 11 zwischen deren Enden besteht. Ein Ring 12 eines nichtmagnetisehen Metalls oder anderen nichtmagnetischen Materials stützt sich gegen die Unterseite des Flansches 11 ab, wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, und besitzt einen Ringteil 14, der innerhalb des Flansches sitzt, wobei die Stirnseite im wesentlichen in gleicher Ebene mit der Oberseite des Flansches 11 liegt. Ein zweiter Metall ring 15 sitzt innerhalb des nichtmagnetischen Ringes 12, dessen Oberseite in gleicher Ebene mit der Oberseite des Flansches 11 liegt. Die Ringe 12 und 15 sind vorzugsweise silberverlötet oder sonstwie eng miteinander verbunden, und die sich ergebende Anordnung ist vorzugsweise gleichartig innerhalb des Mantels 10· untergebracht. Die Oberseite von Flansch 11 und der Anordnung 12, 15 können nach dem ZusamAnmelder: G<

The Bendix JMMV Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Maier, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 4

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 30. September 1955

Tullio Tognola, Sidney, N. Y. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

menbau bündig gearbeitet werden. Die unteren Enden der Ringe 12 und 15 werden vorzugsweise ebenfalls bündig gearbeitet. Eine umgekehrt becherförmige Isolation 18 ist in die mittlere Öffnung im Ring 15 eingesetzt und wird darin durch eine äußere Schulter gehalten. In der Mitte innerhalb des Mantels 10 angeordnet und in eine Aussenkung in der Unterseite des Ringes 15 eingepaßt ist ein Dauermagnet 19, der einen Nordpol N und einen Südpol S aufweist.

Die oben beschriebenen Teile können mit dem Magnet 19 zusammengesetzt und in festem Kontakt mit dem Ring 15 mittels eines Endstückes 21 gehalten werden, das formschlüssig im Innengewinde im Mantel 10 sitzt und einen leitenden Kontakt mit dem Magnet 19 für direkten Magnetfluß herstellt. Den Raum innerhalb des Mantels 10 um den Magnet 19 füllt im wesentlichen eine Spule 22 aus isoliertem Draht aus, die auf eine U-förmige isolierende Spule 23 gewickelt ist. Ein Ende der Spule 22 kann am Mantel 10 geerdet sein, und das andere Ende 24 verläuft durch einen radialen Schlitz in der Unterseite der Ringanordnung 12, 15. Vom Ende des Leiters 24 ist die Isolation entfernt; es verläuft durch eine kleine Öffnung im Becher 18 und ist in geeigneter Form mit einer Scheibe 25 verbunden. Der Verschlußdeckel 21 kann etwa durch einen Stift 26 festgemacht werden und ist vorzugsweise mit einem Ansatz oder Stiel 30 mit festem Gewinde versehen, mittels dessen die Anordnung einwandfrei auf einem Motorzylinder od. dgl. angebracht werden kann.

Dem zuverlässigen und raschen An- und Abschalten der Spule 22 an Strorazuführttngen dient die Verwen-

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dung des Magnets 19. Es wird durch eine magnetische Schnellverbindung erreicht, die in der dargestellten Form aus einem Metallstempel 27 besteht, welcher gleitbar in das obere Ende des Mantels 10 eingepaßt _ ist -und flach auf der Oberseite des Rfnge"s 15 und Flansches-11 aufliegt, wobei der eingeschobene Teil 14 des nichtmagnetischen Ringes 12 überbrückt wird. Vorzugsweise ist ein Ring oder Bund 28 von nichtmagnetischem Material um mindestens das innere Ende des Stempels 27 zwecks Ausrichtung und Konzentration des vom Magnet 19 ausgehenden Magnetflusses vorgesehen. Ein Isolator 29 ist· innerhalb einer Aussenkung im Stempel 27 eingepaßt und ist seinerseits ausgesenkt und gelocht, um den leitenden Kern 31 eines isolierten Kabels 32 aufzunehmen. Eine schraubenförmig gewickelte Bandfeder oder ein ähnlicher Kontakt 33 ist am Leiter 31 angebracht, um elektrische Verbindung mit der Scheibe 25 herzustellen, wenn der Stempel 27 in seiner Führung im Mantel 10 sitzt. ao

Gewünschtenfalls kann das Kabel 32 ton einem ela- ; stischen Metallrohr 34 umgeben sein, dessen Ende in geeigneter Form, wie mittels Silberlötung, innerhalb eines hohlen Ansatzes 35 am Kolben 27 befestigt werden kann.

Die in Fig. 2 veranschaulichte Ausführungsform unterscheidet sich von der Vorrichtung nach Fig. 1 in erster Linie dadurch, daß sie eine Steckkontaktverbindung zwischen der Spule und dem äußeren Stromkreis besitzt. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, enthält die Ausführungsform einen rohrförmigen Metallmantel 40 mit einer Schulter 41 und einer verengerten Bohrung 42 an seinem Ende. Ein Metallring 44 und darin ein Ring 43 von nichtmagnetischem Material, ein becherförmiger Isolator 45, eine Spule 46, eine Isolierspule 47, ein Magnet 39 und eine Endverschlußplatte 48 entsprechen den Teilen 12, 15, 18, 22, 23, 19 und 21 der Fig. 1.

Ein Kontaktstift 49 ragt aus dem becherförmigen Isolator 45 nach oben und ist in diesem mit seinem unteren Ende eingekittet. Wie bei der ersten Aüsführungsform ist ein Ende der Spule 46 am Mantel 40 geerdet und das andere Ende durch einen isolierten Leiter 50 an das Ende des Stiftes 49 angeschlossen. Der letztere paßt in eine Kontakthülse 51, die mit ihrem äußeren Ende mit einem isolierten Leiter 52 verbunden ist. Die Kontakthülse 51 ist innerhalb eines Metallrohres 53 gelagert, welches gleitend in der verengerten Bohrung 42 des Mantelkörpers 40 sitzt. Das innere Ende des Rohres 53 -sitzt auf der Oberseite des Ringes 44 zu einem nachstehend erläuterten Zweck.

Das innere Ende des Leiters 52 ist mit einer Endscheibe 54 versehen, und die letztere ist gegen das Rohr durch einen Isolierring 55 isoliert, der sich gegen einen ringförmigen Flansch 56 in demselben abstützt. Die Kontakthülse 51 ist mittels einer Hülse 57 isoliert, deren inneres Ende sich gegen einen Flansch 58 am Ende des Kontaktes anlegt, um denselben in seiner Stellung zu halten. Eine eingeschraubte Ringmutter 59 hält die Teile zusammen. Gewünschtenfalls kann der isolierte Leiter 52 mit einem elastischen Schutz- ' rohr 60 umgeben sein, dessen Ende mit dem Rohr 53 verlötet oder sonstwie fest verbunden werden kann.

Wie ersichtlich, sind in keiner der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung mechanische Mittel zum Festhalten des Stempels 27. und des Rohres 53 vorgesehen, um die elektrische Verbindung zwischen der Spule 22 oder 46 bzw. des ausgehenden Kabels 32 oder 52 herzustellen. Dies geschieht durch Ausnutzung des permanenten Magnetismus der Magnete 19 und 39 ohne merkliche Beeinflussung der Arbeitsweise derselben bei der Erzeugung elektrischer Energie in den Spulen. Bei der Ausfuhrungsform nach F.ig, .1 verläuft die Bahn der vom Nordpol N des Magnets ausgehenden Magnetflußlinien durch den Ring oder' das Polstück 15, den Stempel 27, den Mantel 10 und das Verschlußstück 21 zum Südpol 5¹ des Magnets. Es wird also der Magnetismus des Magnets 19 nutzbar gemacht, um die verbindenden Teile der Stekkervorrichtung zusammenzuhalten, ohne merklich die Wirksamkeit des Magnetfeldes zu verringern, durch das bei Stoßwirkung auf die Vorrichtung ein Stromfluß in der Spule bewirkt wird. Die zur Trennung der verbindenden Teile der Schaltung erforderliche Zugkraft wird durch verschiedene Faktoren bestimmt, so etwa durch die Stärke des Magnets, die Größe der Kontaktflächen, die Art der verwendeten Metalle u. a., und dadurch kann die Zugkraft durch sorgfältige Konstruktion nach Wunsch eingestellt werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 verläuft die Bahn des Magnetflusses vom Nordpol des Magnets durch den Ring oder das Polstück 44 in das Rohr 53 und von dort durch den Spielraum um das Rohr in den Mantel 40, wobei sie der gestrichelten Linie bis zum anderen Magnetpol folgt. Es ist erwünscht, den Spielraum zwischen dem Mantel und dem Rohr klein zu halten, um eine wirksame Kontaktfläche zwischen der Stirnseite des Rohres und dem Magnetpolstück 44 zu sichern.

Die Arbeitsweise von Vorrichtungen der oben beschriebenen Art ist dem Fachmann bekannt. Wenn die Anordnung und insbesondere der Magnetteil 19 oder 39 einer Reihe von Stoßen unterworfen wird, wie dies durch die Schwingungen eines Motorzylinders geschieht, wird das austretende Magnetfeld verändert. Diese Veränderung des Magnetfeldes, in welchem die Spule 22 oder 46 gewickelt ist, bewirkt eine Veränderung des Stromflusses in dem die Spule enthaltenden Stromkreis. Der in der Spule so erzeugte Strom oder die Spannung enthält feststellbare Beziehungen in bezug auf Größe, Frequenz, Phase zu den Schwingungen und kann daher zu Untersuchungszwecken dienen. Diese Grundfunktion der veranschaulichten Vorrichtungen wird nicht wahrnehmbar beeinflußt durch die gleichzeitige Verwendung des Magnetfeldes zwecks Zusammenhaltens der verbindenden Teile der beschriebenen elektrischen Schaltung.

Fig. 3 veranschaulicht eine weitere zusätzliche Verwendung des Magnets 19 oder 39 für die Montage der Anordnungen nach Fig. 1 und 2 bei Vorrichtungen, bei denen leichter und schneller Ein- und Ausbau derselben erwünscht ist. Wie gezeichnet, besteht der untere Endverschluß für den Mantel 70 aus einem nichtmagnetischen Metallring 71, der unter der Spule liegt, und einem Polschuh 72. Letzterer ist fest innerhalb der mittleren Öffnung und einer Aussenkung im Ring 71 angebracht, etwa mittels Silberlötung, und ist vorzugsweise selbst mit einer Aussenkung versehen, um einen axialen Ringflansch 73 zu bilden. Der Endverschluß 71, 72 ist dann im Mantel verschraubt, und die Stirnseiten des Mantels und des Verschlusses werden bündig abschließend gearbeitet. Um das Zusammensetzen und Auseinandernehmen zu erleichtern, kann die äußere oder untere Fläche des Mantelverschlusses, wie bei 74 gezeichnet, geschlitzt sein, um den Durchgriff eines geeigneten Werkzeuges zu ermöglichen.

Die Vorrichtung nach Fig. 3 kann in einer Dose 75 angeordnet werden, die fest oder lösbar auf einem Motorzylinder oder einem anderen Maschinenteil in beliebiger Form angebracht werden kann. Die Steck-

vorrichtung in der gezeichneten Form besteht aus dem becherförmigen Teil 76 aus magnetischem Metall und einem Gewindeansatz 77. Der Mantel 70 weist engen Gleitsitz in der Steckvorrichtung auf, und die Stirnflächen des Mantels und des Polschuhes 72 haben gute magnetische Verbindung mit dem Boden des Dosenteils 76. Der Magnetfluß aus dem Nordpol des Magnets zum Südpol umfaßt also den Mantel 70, die Steckvorrichtung 75 und das Polstück 72, wie in gestrichelten Linien angedeutet ist. Der Magnetismus des Magnets ist also wirksam genug, um die magnetostriktive Anordnung in der Steckvorrichtung 75 festzuhalten, so daß dieselbe sehr schnell eingesetzt und abgenommen werden kann.

Es ist offenbar, daß die Steckvorrichtung 75 auch mittels Schraubbolzen statt Gewindeansatz in Arbeitslage gebracht werden kann. Die liichtmagnetischen Teile, wie 12, 28, 43 und 71, sind als metallisch bezeichnet, es können aber auch andere geeignete nichtmagnetische Stoffe verwendet werden.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektromechanischer Wandler, beruhend auf dem Zusammenwirken einer Spule mit einem Magneten fester Polarisationsrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet des Wandlersystems zugleich Teil einer den elektrischen und/oder akustischen Anschluß des Wandlers sichernden Haftmagnetanordnung ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Anwendung eines Ringes (12, 43,

71) aus nichtmagnetischem Material ein ringförmiger Spalt in dem Magnetfluß gebildet ist.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Zuleitung (31) zu der Spule (22) in einem ringförmigen, den magnetischen Spalt überbrückenden, ferromagnetischen Körper (27) angeordnet ist.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Spule umschließende Gehäuse (40) einen Steckdosenteil bildet.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Spule umschließende Gehäuse (40) an dem zur Spule führenden Kabel (31) angeordnet ist.

6. Gerät nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Spalt aus einem ringförmigen Körper (12, 43, 71) aus nichtmagnetischem Material besteht.

7. Gerät nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der den ringförmigen magnetischen Spalt (12, 43, 71) überbrükkende Körper (27, 76) becherförmig ausgebildet ist.

8. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der den magnetischen Spalt (43) überbrückende Körper (53) hülsenförmig und steckerartig in das Gehäuse (40) einschiebbar ausgebildet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 645 938;
britische Patentschrift Nr. 638 285;
französische Patentschrift Nr. 1 103 910.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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