DE1472380A1

DE1472380A1 - Verriegelungseinrichtung fuer elektromagnetische Geraete

Info

Publication number: DE1472380A1
Application number: DE19651472380
Authority: DE
Inventors: Stauber Alois A; William Henninger; Bieger Jacob J
Original assignee: Daco Instrument Co Inc
Current assignee: Daco Instrument Co Inc
Priority date: 1964-08-06
Filing date: 1965-08-03
Publication date: 1968-12-05
Also published as: DE1472380B2; DE1472380C3; US3289133A; GB1113832A

Description

betreffend "" ' ^:

Tefrlegelungseinriclitiing für elektromagnetische G-erate

. .. Die Erfindung. bezrlelit sicli auf elektromagnetisciie Drehanzeigegerät© oder Setätigungsvorriclitungen und "beti?iif""fe ineb^scaidere ein. Zubeii^rteil zum Verriegeln bzw» Festhalten des inkers eines derartigen G-erätes in der Stellung_f:die.·dem erregten Zustand des Inkers entspricht,

Die Erfindung eignet sich b&sonders für elektromagnetische Drehanzeigegeräte» die eine Spule und einen Anker aufweisen» und bei denen die Umdrehung des Ankers anzeigt, daß an der Spule ein elektrisches Signal anliegt,

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Bei derartigen Geräten ist es oft nötig, die visuelle - Anzeige so lange beizubehalten, bis das Anzeigegerät von Hand zurückgestellt wird, obwohl das auslösende Signal schon nicht mehr vorhanden ist» Da das Anzeigegerät normalerweise eine Rückstellfeder, oder dergleichen aufweist, muß eine zusätzliche Kraft vorgesehen werden, um die RückStellwirkung der ITeder zu überwinden und den Anker in der erregten Stellung zu verriegeln* Gemäß dem-Stand der Technik wurde diese Verriegelungskraft von der Anzeigeeinrichtung selbst gestellt« Allerdings werden mit den bekannten Anordnungen keine zufriedenstellenden Ergefch nisse bei Miniaturanzeigegeräten erzielt_:, die mit außer— ^ ordentlich kleiner-.Kraft gespeist werden und bei ß.Qnen keine zusätzliche Kraft zum .Betrieb der "^erriegelungs--, einrichtung übrig ist» ^s . , _;

Hauptziel der Erfindung, ist es;deshalb, riegelungseinriöhtung für ein. elektromagnetisches Dreh- .. ,; anzeigegerät zu schaffen, welche keine Energie von dem .,-der Anzeigevorrichtung zugeführten Betätigungssignal · braucht«

.. . -,.Ein weiteres-Ziel der. Erfindung, liegt, darin, eine>-; Verriegelungseinrichtung mit erhöhter Haltekraft zu schaffen,

Koch ein Zeil der Erfindung ist es, eine von Hand 809811/0 70 5 " Ϊ

zu lösende Ankerverriegelungsirorrichining zu schaffen, di"e bei'ihrer Auslösung eine zusätzliche Bückstellkraft auf den inker ausübte

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung einer kompakteren Verriegelungseinrichtung für ein Drehanzeigegeräte

Kurz gesagt, umfaßt die Erfindung einen gesonderten Verriegelungsdrehkörper, der sieh mit dem Anker der elektromagnetischen Vorrichtung umdreht und mit einer Halteeinrichtung zusammenwirkt, die entlang der TJmdre— hungsachse des Ankers "beweglich ist„ Die Halteeinrichtung kann entweder magnetisch oder mechanisch oder beides sein und ist derartig konstruiert, daß sie den Verriegelungsdrehkörper festhält,, wenn der Anker in eine bestimmte Stellung gedreht worden ist* TJm den Anker zu lösen, wird die Salteeinrichturig axial vom Verriegelungsdrehkörper wegbewegt, so daß der Anker in seine Ausgangsstellung zurückkehren kann»

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert:

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1 ist eine Ansieht der elektromagnetischen rotierenden BetatigungsvQrrichtung mit einer kombinierten . mechanischen und magnetischen ferrlegeliingsvo-rrichtung gemäß' der Erfindung in auseinandergezagener Darstellung j

lig« ta ist eine perspektivische .Ansicht eines besonderer;

iels- eines Yerriegelimgsdrehkörpersj

Hg« 2 ist eine SfeiteiiansiGht der Betätigungs- und ITerriegelungseinrichtung J

Fig». 3 ist ein.e Drauf sieht auf die Betätigmgs— und Ter—

Fig. 4 is"te ein Schnitt entlang der linie 4-4 der Fig_a 2 5 Kg»_; 5 ist ein Sehni-fet entlang d\er- Mnie 5-5 der F/ig* 3| Fig« S ist ein Schnitt entlang der linie 6-€ der Figo, 3}

Fig. 7 ist eine Drauf sieht,, iis die farbige Scheibe ttnd &äB Fenster zeigt _t diareli das die· Ankerrerdrahung beobaehtet werden kaain»

In der Beschreibung wdrd ©in bevorzugtes AusftJhrungs— be-ispie-l der Erfin-du-ng beschrieben, das eine Kombinierte und magnetische ferriegelungsvorriehtung umfaßt«

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Es wird dem Fachmann jedoch einleuchten,, daß auch jede der beiden Arten von Verriegelungssystem, allein verwendet werden kann, umjlen Anker der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung· in -der erregten Stellung zu halten»

So_;wie die Erfindung beschrieben ist, wird sie mit einem besonderen Anzeigegerät verwendet, abe^die erfindungsgemäße Verriegelungseinrichtung erfordert kein bestimmtes Anaeigegerät und keine bestimmte Betätigungsvorrichtung und kann auch im Zusammenhang mit verschiedenen Arten von Drehankern verwendet werden, die geeignete VorSprünge aufweisen, mit denen die erfindungsgemäße Einrichtung zusammenwirken kann ο

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel entspricht das Anzeigegerät dem in der am 12 ₀ September 1963 eingereichten und der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung übertragenen amerikanischen Anmeldung Ko <. 223 164- von Bieger offenbarten Gerät« Das Anzeigegerät weist einen zylindrischen Stator 10 auf, mit dem Außenpolstücke 12 und 14 aus einem Stück bestehen und der außerdem ein zentrisch angeordnetes, hohles Polstück 16 umfaßte Eine Rotorwelle 18 ist innerhalb des zentrisch angeordneten, hohlen Polstückes 16 in Lagern 20 und 22 drehbar gelagert, und ein bogenförmiger Anker 24 ist auf der eile 18

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unmittelbar oberhalb des freien Endes des Polstückes 16 befestigt« Ein. Teil 18* der Welle 18 ragt aus dem-geschlossenen Ende des Stators 10 heraus, um mit der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung zusammenzuwirken, wie unten näher erläutert«

Die allgemein mit 26 bezeichnete herkömmliche Spulenanordnung des elektromagnetischen Gerätes wird vom Stator 10 aufgenommene Die Spulenanordnung 26 Kann im Stator ein magnetisches Feld erzeugen, das den Anker 24 anzieht, so daß er mit den äußeren Polstücken 12 und 14 fluchtet, wie in der oben genannten amerikanischen Anmeldung HO· 223 164 näher beschrieben ist.-

Eine flache Spiralrückstellfeder 28 ist sowohl , an der Anker- wie auch an der Statoranordnung befestigt und dient dazu, den Anker 24 in seine Ausgangsstellung zurückzubringen, wenn die der Spule Strom zuführende Quelle abgeschaltet wird» Eine farbige Scheibe 30 ist an der Außenseite des Ankers 24 angebracht} aufgrund dieser kann man die Winkelverdrehung des Ankers beobachten, indem man durch ein Fenster 32 die Bewegung der ' Scheibe 30 feststellte Die Scheibe 30 kann mit Torsprüngen 31 und 33 versehen sein, die an den Statorpolen 12 und 14 anliegen, um die Umdrehung des Ankers 24 zu be-.grenzeiio Die gesamte oben beschriebene Anzeigeanordnung

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ist in einem, zylindrischen Gehäuse 34 aus unmagnetischem Stoff untergebrachte

Gemäß· der Erfin&ttng ist ein Yerriegelangsdreiikörper 4-0 am italenteil 18* der ikalcerweile T8 "befestigt,
■und derartig vorgesehen,, daß er mit einem ferriegeXungszubehörteil zusammenwirkt,, xaa.. den Anker in seiner erregten Stellung zu· itaLteiu Der ^exriegeldngsdreKkoxper 40^
"besteiit aias einem magnetisGOaen ^t:o^;ff und weist einander
gegenüber stehende SeIiaufelblStter 4-2 und 44 WJt£_r die aus einem Sfeüdk mit. einer zentri^sil· abgeordneten ffa&e 4&
"beste]aen₀ Hie Baee 46 kann em£ lelie"bige ^eise an der
Verlängerung t8^f der Artkerwelle derartig- befestigt sein» daß der TerriegelungsdreiikiSrier 4Q sicii mit dem Arikeaf 24 umäre5it_r wenn die f£g\jüj&&wzoxtämm-g. 2g gefsjeist wird·

Die ¥erriegeiEmgs-eiaa?icih_itTiEEi;g ist in einea Ui-flr—
migen JocÄ 48 mit parallelen Jtemen 49 "Etnd 51- abges^tat^ wobei in dem Jrmen entsBreciiende öffnungen 50 bra?« 52. zum Einbau des Gefeäuses 34 TorgesÄes sind« Das Jnzeigegeirat. ist derartig au. Jo-e& 48' befestigt^ dgsß; !seine relative
Bewegung zwiseiten dem Gerat unS dem Sash, entlang in
Äciise der BetEtigmffigs^rorrisfcfeng möglien ist»

Eine unmagnetische bewegliche Klammer 54 ist in einer im Ende des Jocharmes 49 vorgesehenen schrägen Kerbe 56 angebrachte Die Klammer 54 weist einen langen Arm 58 und einen kurzen, parallel dazu verlaufenden Arm 60 auf, wobei der lange Arm 58 in der Kerbe 56 gleiten kann«

Eine Schubstange 61 ist in miteinander fluchtenden Öffnungen 62 und 64 des Joches 48 gleitend aufgenommen, wobei ein Ende 66 der Stange durch Hamm erschlage an der Querstange der Klammer 54 befestigt ist» Die Schubstange 61 weist einen erweiterten Kopf 63 auf, damit die Stange von-Hand in den Öffnungen 62 und 64 bewegt werden kann,, Ein G-fÖrmiger Federring 68 ist in eine in der Stange 61 zwischen den parallelen Armen 49 und 51 des Joches 48 vorgesehene Ringkerbe 70 eingepreßte Ein Zwischenlegring . 72 ist neben dem Federring 68 und neben einer Schrauben—, feder 74 auf der anderen S_eite vorgesehen, wobei die die Stange 61 umgebende Schraubenfeder 74 zwischen dem Federring 68 und dem die Öffnung 62 umgebenden Teil des Jocharmes 49 zusammengepreßt ist_o Wenn man die Figur 1 betrachtet, ist also die Schubstange 61 nach rechts so weit vorgespannt, wie es der Anschlag des Federringes 68 an der Innenseite des. Jocharmes 51 erlaubte

Ein Paar kleine rechteckige Dauermagnete 76 und 78

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die, wie gezeigt, mil; entgegengesetzt liegenden Polen angeordnet sind, sind an der" Innenseite des kurzen Klam- · merarmes 60 mit der Innenseite der Klammer 54 verklebt» Bie Magneto Sind durch ein unmagnetisches Abstandselement 80 in gegenseitigem Abstand gehalten,; und die äußeren Enden sind mittels einer kleinen, aus einem magnetischen Stoff bestehenden Stange 82 magnetisch geschlossene Die inneren Enden der Magnete 16 und 78 erstrecken sich "tangential in die Umdrehungsbahn des "Verriegelungsdrehkörpers 40, so daß im lall der Umdrehung des Ankers 24 und des Yerriegelungsdrehkörpers 40 das Schaufelblatt 44diese inneren Enden berührt, um den Kraftfluß zwischen den Magneten zu schließen» Die Anziehungskraft der Magnete übersteigt die Rückstellkraft der Feder 28, so daß die gesamte Dreheinrichtung in der erregten Stellung gehalten wird, auch wenn das die Erregung bewirkende Signal nicht mehr an der Spule 26 anliegt«, ·

Um die Verriegelung zu lösen, wird die' Schubstange' 61 nach links bewegt, indem man den Kopf 63 von Hand herunterdrückt,, Wenn dadurch die Verriegelungsmagnete 76 und weit genu& über den Verriegelungsdrehkörper 40 hinaus bewegt worden sind, ist die Haltekraft nicht mehr vorhanden und die Feder 28 stellt die ganze Ankeranordnung in ihre Ausgangsposition zurück_o Wenn die von der Hand

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ausgeübte Kraft aufgehoben wird, stellt die Schraubenfeder 74 die Schubstange 61 in die gezeigte Lage zurück»

Um eine größere Festhaltekraft zu erzielen, kann das Gerät ohne weiteres eine zusätzliche mechanische Verriegelung aufweisen» Zu diesem Zweck ist in dem kurzen Arm 60 der Klammer eine kreisförmige Öffnung 100 vorgesehen, durch die sich ein runder Achsnagel 102 erstreckt» Eine· Klinke 104 ist außerhalb der Stützklammer auf dem Achsnagel 102 befestigt, und jenseits der Klinke ist eine Zwischenlegscheibe 106 und eine ringförmige Hülse 108 angeordnet „. Eine Schraubenfeder 110 umgibt die Hülse 108 und ist mit einem Ende 112 über die Klinke 104 gehakt, während das andere Ende 114 in einem kleinen Loch 116 im kurzen Arm 60 der Klammer verankert ist« Ein C-fÖrmiger Federring 117 ist mit Preßsitz in einer Kerbe 118 im Achsnagel 102 angebracht, um die Anordnung zusammenzuhalten,, Die Klinke 104 ist mit einer abgewinkelten Fläche 119 versehen, die in einer Haltekerbe 120 endet» Ein Fortsatz 122 dient dazu, den hakenförmigen Teil 112 der Feder 110 zu halten»

Wenn die Spule 26 gespeist wird, was die IMdre- " hung des Verriegelungsdrehkörpers 40 verursacht, bewegt" sich die Oberkante 124 des Schaufelblattes 44 des Dr eh-

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körpers, die, wie gezeigt, kegelig geformt sein kann, in Richtung zur abgewinkelten Fläche 119 der Klinke 104« Y/eitere Bewegung des Verriegelungsdrehkörpers vennmeht, daß sich die Klinke 104 im Uhrzeigersinn auf der Achse 102 dreht, "bis gich die Kante 124 über die ganze abgewinkelte Hache 119 hinwegbewegt hato In diesem Moment drängt die Feder 110 die Klinke 104 in eine Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn, so daß der Verriegelungsdreh— körper 40 in der Kerbe 120 der Klinke 104 rüiit. Wenn das die Erregung verursachende. Signal nicht mehr anliegt, verhindert die Kerbe 120, daß die Feder 28 des Anzeigegerätes den Anker in seine Ausgangsstellung zurückbringt«

Um den Anker aus der Verriegelung zu befreien, wird die Schubstange 61 von Hand heruntergedrückt, was die Klinke 104 in Richtung des Pfeiles 125 bewegt und den Verriegelungsdrehkörper 40 freigibt, so daß der Anker durch die leder 28 in seine Ausgangsstellung zurückgedreht wird β

. Das in Figo 1a gezeigte Ausführungsbeispiel des Verriegelungsdrehkörpers ist besonders nützlich, wenn das Gerät starken Schwingungen in der Umgebung oder Stoßen ausgesetzt ist«, In diesem Fall besteht der zur Verriegelung dienende Drehkörper aus einem Paar Dauermagneten 90 und 92,

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die nebeneinander angeordnet sind, wobei die ungleich— namigen Pole einander benachbart .sindο Die Magnete sind durch ein unmagnetisches Ab Standselement 94- voneinander getrennt, und ein Paar Enden ist durch eine magnetische ".. Zunge 96 geschlossene Der Aufbau ist im Grunde der gleiche wie der der Yerriegelungsmagnete 16 und 78, allerdings ' sind die entsprechenden llagnete derartig angeordnet, daß bei Erregung der. Spule der Südpol des Drehkörper— magneten 90 den Hordpol des Terriegelungsmagneten 76 ■berührt, während der Hordpol des Drehkörpermagneten den Südpol des Yerriegelungsmagneten 78 berührt» Die Anziehungskraft zwischen den ungleichen magnetischen Poleii erhöht die auf* den Anker ausgeübte Haltekraft ganz erheblich und verringert damit die G-efahr_t daß die Anordnung durch Zufall freigegeben wird, beispielsweise durch Stöße in der Umgebung oder dergleichen₀

Dieses Ausführungsbeispiel hat weiterhin den Torteil, daß die Eaekstellgeschwindigkeit des Ankers bei !Freigabe der ¥erriegelimg erhöht wird» Sas liegt daran.,; daß; das Herunterdrücken der Schubstange 6 t den Südpol des Magneten 78 in die Sähe des Südpols des Magneten 94- bringt,, so daß das gegenseitige Abstoßen gleicher magnetischer Pelder eine zusätzliche BücksteS-Sneaft auf den Anker ausübt. Ein weiterer ¥orteil dieser

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Anordnung liegt in der Raumeinsparung, da die Schubstange nur so weit bewegt zu werden braucht, bis die gleichnamigen magnetischen Pole zusammengebracht werden, Diese Einsparung an Raum ist ein sehr wesentlicher Gesichtspunkt im Fall von mikrominiaturisierten Anzeigegerät en ο

Obwohl hier nur bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben Worden sind, ist die Erfindung nicht derartig begrenzt, und für den ·* achmann dürften viele Abwandlungen auf der Hand liegen_o Zum Beispiel können die erfindungsgemäßen G-rundsätze angewandt werden, um einen Anker in einer von mehreren beliebigen Stellungen su verriegeln«

PATMTAN SPRÜCHE

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Claims

_ η - Patentansprüche

1ο) Verriegelungsvorrichtung zur Verwendung im Zusammenhang iJ.it einer Dreheinrichtung, die einen in eine bestimmte Stellung drehbaren Anker aufweist, gekennzeichnet durch einen Verriegelungsdrehkörper (40), der mit dem Anker (24) in Verbindung steht, durch ein Stützjoch (48), das an der Dreheinrichtung befestigt ist, eine bewegliche Klammer (54), die am Joch (48) derartig angebracht ist, daß sie in Biehtung der Drehachse des Ankers (24) bewegt werden kann, und durch eine Einrichtung (76 und 78), die in der Klammer (54) angebracht ist und zum Festhalten des Verriegelungsdrehkörpers (40) dient, wenn der Anker (24) in die vorherbestimmte Stellung gedreht worden ist, und durch eine Einrichtung (61), die den Verriegelungsdrehkörper (40) freigibt, wenn die Klammer (54) um 'eine bestimmte Entfernung in der besagten Sichtung bewegt worden ist»

2_o Verriegelungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Verriegelungsdrehkörper (40) aus einem magnetischen Stoff besteht, und daß die lialteeinricritung (76 und 78) eine Dauermagnet einrichtung umfaßt0

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3o Yerrlegelungsvorrlchtung gemäß Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet ,: daß eier Yer— rlegelungsdrehkörper (4ö) eine Dauemagnet einrichtung

"UHLf aßt _o - '

A-c - Yer-rle^gelungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch- · ge k e η η s e ic Ii η e t _f daß die !Dauermagnet einriah-tang mindestens zwei Dauermagnete (76 und 78} -aufweist,, die nebeneinander angeordnet sind, wobei die ungleichnamigen Pole einander benachbart sind, so daß die Bewegung des Jaakers (24) In die vorherbestimmte Stellung bewirkt _t daß der Brelikörper (40) den Magnetkreis der Dauermagnete (76 und 78) schließt_o

5»:· YerriegelungsTorrlchtung gemäß Inspruch 4, dadurch g ek e η η ζ elchn et, daß der ^errlegelTingsdrehkorper mindestens zwei zusätzliche Dauermagnete (90 und 92) aufweist, die nebeneinander angeordnet sind, wobei die ungleichnamigen Pale einander benachbart sind»

6* ITerrlegelungsirorrleh.-feiing gemäß Anspruch 1,, dadurch, gekennz el ehnet, daß die Halte einrichtung eine unter ¥ederspannung stehende Klinke (104) mit einem Halteteil (120} aufweist, der= zum !Festhalten des Yer¹-rlegelungsdrehkorpers (40) dlent_o

7 ό Ve:rriegelungsvorriehtung gemäß Jnspruch 2, dadurch g e k en η z.e ic Ii η e t , daß die Halleinrichtung eine unter Pe der Spannung stehende Klinke (104) mit. einem .... Halteteil (120) aufweist, der zum Festhalten des Verriegelungsdrehkörpers (40) dient»

8» Einrichtung zur Verwendung im Zusammenhang mit einem elektromagnetischen Erehgerät, das einen feststehenden Stator, einen Anker und eine am Anker befestigte, mit. i"hm in eine vorherbe stimrnte Stellung drehbare., langgestreckte Welle aufweist, die aus dem Stator ragt und mit einer Verriegelungseinrichtung versehen ist, dadurch gekennz eich net, daß sie einen außerhalb des Stators (10) auf der Welle X 1.8*) befestigten Verrie-• gelungsdrehkörper (40) aufweist,.. sowie ein am G-erät befestigtes Joch (48), eine in dem Joch (48) in paralleler Eichtung zur lüfelle (18 und 18*) vereehiebbare Stange (βΐ), eine an der Stange (61) befestigte Slammer (54), eine Iedereinrichtung (74), die die Klammer (54) T^Q-ä die Stange (61) in eine bestimmte Stellung vorspannt, und eine in der ,dammer (54) angebrachte Einrichtung (76 und 78), die zum Halten des Verriegelungsdrehkörpers dient, φ®ώω der Inker ,(24) in die irorherbestimmte Stellung verdreht wurde, wobei die Einrichtung (76 und 78) den Verriegelungsdrehkörper (40) freigibt, wenn die Stange (61) um eine bestimmte Entfernung in der besagten Sichtung bewegt wird»

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9» Yerriegelungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch'

gekennzeichnet , daß der Yerriegelungsdrehkörper (40) aus einem magnetischen Stoff besteht, und daß die Halteeinrichtung eine Dauermagneteinrichtung (76 und 78) umfaßt.

10o Verriegelungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch ge'"kennzeichnet , daß der Yerriege— lungsdrehkö'rper eine Dauermagnet einrichtung (90 und 92) umfaßte ■ '

11 ο Verriegelungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Dauermagnetein— richtung mindestens zwei Dauermagnete (90 und 92) umfaßt, die nebeneinander angeordnet sind, wobei die ungleichnamigen Pole einander benachbart sind, so daß die Bewegung des Ättkers (24) in die vorherbestimmte Stellung bewirkt, daß der Drehkörper den Magnetkreis der Dauermagnete schließt*

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