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Magnetanordnung für Großwinkel-Drehspulmeßinstrumente Die Erfindung
bezieht sich auf eine Magnetanordnung für Drehspul-Großwinkelmeßinstrumente mit
ringförmigem Außen- und Innenpol und dazwischenliegendem, einen Luftspalt freilassenden,
radial magnetisierten, ebenfalls ringförmigen Dauermagneten.
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Bei derartigen, an sich bekannten Magnetanordnungen ist eine möglichst
lineare Skala erwünscht, da schon geringe Abweichungen der Linearität der Skalenteilung
für das Auge gut erkennbar sind. Zur Erfüllung dieser Forderung ist aber ein gleichmäßiges
Luftspaltfeld erforderlich, d. h. also, die Kraftliniendichte muß im Luftspalt über
einen möglichst großen Winkelbereich, der mindestens 250°-betragen soll, homogen
sein. Bei den Magnetanordnungen der erwähnten Art läßt es sich aber nicht vermeiden,
daß die Kraftliniendichte im Bereich der Enden des Magneten stetig abnimmt, eine
Erscheinung, die damit erklärt wird, daß sich die den Luftspalt durchsetzenden Kraftlinien
an den Enden des Magneten auseinanderziehen. Eine Verlängerung des Ringmagneten
über den gewünschten Ausschlagbereich hinaus bis dicht an den Verbindungssteg zwischen
äußerem und innerem Ringpolschuh bringt aber nicht den gewünschten Erfolg, weil
dadurch die Streuung zu diedem Steg hin so groß wird, daß trotzdem noch eine stetige
Abnahme der Luftspaltinduktion im Ausschlagbereich der Drehspule auftritt. Hierbei
ist noch zu berücksichtigen, daß der erwähnte Verbindungssteg einen bestimmten Mindestquerschnitt
und damit auch eine bestimmte Mindestbreite nicht unterschreiten darf, weil er den
gesamten Kraftiluß des Magnetsystems zu leiten hat. Ein befriedigender Vorschlag,
mit dem ein homogenes Luftspaltfeld bei Magnetanordnungen für Großwinkel-Drehspulmeßinstrumente
erzielt wird, ist bisher nicht bekanntgeworden.
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Bei Magnetsystemen für permanentdynamische Lautsprecher, die aus einem
axial magnetisierten, zylindrischen Magnetkern und einem diesen umhüllenden, einen
kreisringförmigen Luftspalt freilassenden topfförmigen Rückschlußjoch bestehen,
ist schon vorgeschlagen worden, die Kraftliniendichte im Luftspalt zur Erzielung
eines günstigen elektroakustischen Wirkungsgrades durch einen Zusatzmagneten zu
vergrößern. Der Zusatzmagnet wird dabei so angeordnet, daß seine beiden Pole mit
im Hauptmagnetkreis bereits vorhandenen weichmagnetischen Leitstücken verbunden
sind, die seine Kraftlinien dem Luftspalt zuführen. Damit der Zusatzmagnet nicht
durch den Hauptmagneten entmagnetisiert wird, wird für ihn ein hochkoerzitives Magnetmaterial
empfohlen.
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Nach einem anderen Vorschlag wird bei derartigen Magnetsystemen der
axial magnetisierte Kern von einem kreisringförmigen Dauermagneten umgeben. Dieser
Zusatzmagnet, der ebenfalls axial und in der gleichen Richtung wie der Hauptmagnet
magnetisiert ist, wird in dem freien Raum zwischen Kernmagnet und Topfjoch angeordnet.
Bei Magnetsystemen für permanentdynamische Lautsprecher, die aus einem in Achsrichtung
magnetisierten, kreisringförmigen Dauermagneten sowie zwei Polplatten und einem
zentralen Kern aus ferromagnetischem Werkstoff bestehen, hat man darauf hingewiesen,
daß der Hauptmagnet durch einen kreisringförmigen und ebenfalls axial, aber in entgegengesetzter
Richtung magnetisierten Hilfsmagneten umgeben werden kann, wodurch die Streuung
des Hauptmagneten vermindert wird.
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Weiter sind Vorschläge bekanntgeworden, bei denen im Luftspalt von
Dauermagnetanordnungen, die vorwiegend für Meßzwecke bestimmt sind, ein homogenes
Luftspaltfeld erzielt werden kann. So soll z. B. bei Dauermagnetanordnungen, bei
denen die Dauermagnete im wesentlichen parallel der Fläche des Luftspaltes magnetisiert
sind und der Luftspalt durch die Magnete selbst gebildet wird, ein homogenes Feld
dadurch erzielt werden, daß beide Magnete in ungefähr gleicher Richtung und gleichem
Sinne magnetisiert sind. Bei einem U-förmigen, einen Luftspalt freilassenden Magnetsystem
wird empfohlen, den Luftspalt mittels eines rohrförmigen Zusatzmagneten zu umschließen,
wobei beide Magnete so angeordnet sind, daß sie mit gleichnamigen Polen an denselben
Enden des Luftspaltes liegen.
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Bei derartigen Lautsprecher-Magnetsystemen können aber wegen des geschlossenen
Ringspaltes nicht
die eingangs in Verbindung mit Magnetanordnungen
für Großwinkel-Drehspulmeßgeräte geschilderten, durch die Unterbrechung des Ringmagneten
bedingten Nachteile auftreten. Zur Behebung dieser Nachteile wird gemäß der Erfindung
vorgeschlagen, zum Erreichen einer über einen Winkelbereich von mindestens 250°
homogenen Luftspaltinduktion in den freien Räumen zwischen den Enden des Hauptmagneten
und dem Verbindungssteg zwischen äußerem und innerem Ringpolschuh je einen Zusatzmagneten
so anzuordnen, daß der eine Pol des Zusatzmagneten an diesem Verbindungssteg, während
der andere an dem Ende des Hauptmagneten anliegt, wobei die Zusatzmagnete senkrecht
zur Magnetisierungsrichtung des Hauptmagneten magnetisiert ' und so dimensioniert
sind, daß die von ihnen erzeugte Luftspaltinduktion unmittelbar an den Enden des
Hauptmagneten etwa 1011/o des Hauptfeldes beträgt und ihr Feldgradient in Richtung
auf die Mitte des Hauptmagneten zu dem Gradienten des Hauptfeldes umgekehrt gleich
ist. Da die Kraftliniendichte des Hauptmagneten an seinen beiden Enden stetig abnimmt,
wobei die größte Abnahme im Ausschlagbereich der Drehspule in der Größenordnung
von etwa 10% liegt, werden die Zusatzmagnete so angeordnet, daß ihr Kraftfeld nur
ein Streufeld ist. Sie werden deshalb nur jeweils mit einem Pol an den Verbindungssteg
zwischen äußerem und innerem Ringpolschuh gelegt, während ihr anderer Pol magnetisch
offen ist. Es wird so erreicht, daß der Gradient des Zusatzfeldes dem des Hauptfeldes
umgekehrt gleich ist.
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Für die Zusatzmagnete wird in weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens
ein hochkoerzitiver Dauermagnetwerkstoff mit einer für Dauermagnetmateriahen niedrigen
Permeabilität, wie z. B. Barium-Ferrit, vorgesehen. Es ist nämlich anzustreben,
daß das an und für sich schon vorhandene Auseinanderziehen der Kraftlinien des Hauptmagneten
nicht etwa durch einen Zusatzkörper mit hoher magnetischer Leitfähigkeit noch vergrößert
wird. Durch ein Zusatzstück mit hoher magnetischer Leitfähigkeit würde die Streuung
des Hauptmagneten so vergrößert, daß ein homogener Feldverlauf nicht erreichbar
ist. Dagegen wird durch einen Zusatzmagneten aus einem Werkstoff, dessen Permeabilität
nicht wesentlich über 1 liegt, wie z. B. Barium-Ferrit, das Hauptfeld lediglich
im gewollten Sinne beeinflußt, ohne daß die Streuung des Hauptmagneten vergrößert
wird.
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Die Zusatzdauermagnete können gemäß weiterer Ausgestaltungsformen
des Erfindungsgedankens den Luftspalt des Magnetkreises ganz oder teilweise abschließen.
Sie können aber auch so angeordnet und bemessen sein, daß sie nicht in den Luftspalt
des Magnetkreises hineinragen. Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung werden
Zusatzdauermagnete mit gleicher Dicke verwendet, die außerdem einen keilförmigen
Querschnitt besitzen können. Bei Zusatzdauermagneten mit keilförmigem Querschnitt
kann dieser im Bereich des Luftspaltes abgerundet sein. Nach einem andern Vorschlag
können walzenförmige, drehbar angeordnete Zusatzdauerrnagnete vorgesehen werden,
wodurch das gewünschte Zusatzfeld sowohl hinsichtlich Größe als auch Richtung eingestellt
werden kann.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Die Fig. zeigt eine Magnetanordnung für Drehspuhneßinstrumente mit ringförmigem
Außenpol 12 und einem ebenfalls ring-. förmigen Innenpo118 aus ferromagnetischem
Material. Beide sind durch einen Verbindungssteg 13, der in dem sektorförmigen Ausschnitt
des ebenfalls kreisförmigen, radial magnetisierten Dauermagneten 11 angeordnet ist,
magnetisch leitend verbunden. In dem Luftspalt 17, der von dem Innenpol des Dauermagneten
11 und dem Innenpolring 18 begrenzt ist, befindet sich eine Seite der Drehspule
19, . die mit dem Zeiger 20 verbunden ist. Der Zeiger 20 spielt über der Skala 21.
Das zylindrische Verschlußstück 16 ist herausnehmbar, damit durch den so gebildeten
Schlitz die Drehspule 19 auf den Innenpolring 18 aufgebracht werden kann. Die Stromzuführung
zur Drehspule erfolgt in bekannter Weise durch nicht dargestellte Spiralfedern oder
Spannbänder. Um den an den Enden 22 und 23 des Hauptmagneten auftretenden Abfall
der Kraftliniendichte zu vermeiden, sind die beiden Zusatzmagnete 14 und 15 mit
der angegebenen Magnetisierungsrichtung vorgesehen. Der Zusatzmagnet 14 besitzt
die halbe Größe des Zusatzmagneten 15. In den meisten Fällen ist es aber zweckmäßig,
Zusatzdauermagnete gleicher Größe zu benutzen.
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Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Vor allen Dingen können die Zusatzmagnete eine andere Gestalt und einen anderen
Querschnitt besitzen. Es kann auch auf dem ringförmigen Dauermagneten 11 ein Zusatzmagnet
gleicher Größe angeordnet werden, so daß je nach Art der Magnetisierung dieses Zusatzmagneten
der Verlauf der magnetischen Induktion auf dem ganzen Anzeigebereich beeinflußbar
ist.