DE1614116A1

DE1614116A1 - Device for stepless correction of the edge field of a magnet

Info

Publication number: DE1614116A1
Application number: DE19671614116
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Peter Tschopp
Original assignee: Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon Buhrle AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1966-02-15
Filing date: 1967-01-23
Publication date: 1970-07-16
Also published as: US3417356A; FR1511437A; CH438490A

Description

. 16U116. 16U116

Maschinenfabrik Oerlikon, Zürich-Oerlikon (Schweiz)Maschinenfabrik Oerlikon, Zurich-Oerlikon (Switzerland)

Vorrichtung zur stufenlosen Korrektur des Randfeldes eines Magnets.Device for stepless correction of the peripheral field of a magnet.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur stufenlosen Korrektur des Randfeldes zwischen den Polen eines Magnets, unter Verwendung von magnetisierbaren Korrekturkörpern.The invention relates to a device for the stepless correction of the fringe field between the poles of a magnet, below Use of magnetizable correction bodies.

Das Magnetfeld im Luftspalt zwischen zwei parallelen Polflächen eines Magnets kann bei grosser Ausdehnung der Polflächen gegenüber der Länge des Luftspaltes als vollkommen homogen angegesehen werden. Bei einem Polpaar mit verhältnismässig kleiner Ausdehnung der Polflächen gegenüber der Länge des Luftspalts tritt jedoch in der Randzone des Magnetfeldes ein radialer Feldgradient auf, der sich in einer entsprechenden meist unerwünschten Inhomo genität des Magnetfeldes im Luftspalt bemerkbar macht. Ausser von der Luftspaltgeometrie - Durchmesser und Luftspaltlänge und deren Verhältnis - sind die Abweichungen auch abhängig von der Stärke des Magnetfeldes. Eine solche Inhomogenität bedarf dann einer Korrektur in Richtung einer Homogenisierung. Andererseits kann für gewisse Zwecke ein bestimmter inhomogener Feldverlauf- erwünscht sein. Dieser wird dann ebenfalls durch Korrekturmassnahmen erreicht.The magnetic field in the air gap between two parallel pole faces of a magnet can be regarded as completely homogeneous if the pole faces are large in relation to the length of the air gap will. In the case of a pole pair with a relatively small extension of the pole faces compared to the length of the air gap however, in the edge zone of the magnetic field, a radial field gradient which results in a corresponding mostly undesirable inhomo geneity of the magnetic field in the air gap. Except for the air gap geometry - diameter and air gap length and their Ratio - the deviations are also dependent on the strength of the magnetic field. Such an inhomogeneity then requires a Correction in the direction of homogenization. On the other hand, a certain inhomogeneous field course can be desired for certain purposes be. This is then also achieved through corrective measures.

Es ist bekannt, zur Korrektur des Randfeldes magnetisierbare Korrekturkörρer, auch shims genannt, auf die Pole anzubringen. Bei einer bekannten Ausführung weisen die Pole eine ringförmige Schulterfläche auf, worauf ein magnetisierbarer Ring angeordnet ist, der unter Zwischenlage von ringförmigen Folien gewünschter Dicke mittels Schrauben auf den Polflächen befestigt wird. DieIt is known to be magnetizable to correct the edge field Correction bodies, also called shims, to be attached to the poles. In a known embodiment, the poles have an annular shoulder surface, on which a magnetizable ring is arranged which is fastened to the pole faces by means of screws with the interposition of annular foils of the desired thickness. the

009829/0479009829/0479

obj. 32323tobj. 32323t

- P —- P -

16H11616H116

Anzahl und Dicke der Folien bedingen die Lage des Ringes, d.h. dessen Vorstehen hinsichtlich der Polflächen und daher das Ausmass der Korrektur des Randfeldes. Für eine feine Anpassung ist eine grössere Anzahl sehr dünner 'Folien notwendig. Da jeder Wert der Magnetfeldstärke eine andere Korrektur bedingt, ist ein häufiges Auswechseln der Folien nötig. Dies kann nur nach Lösen der Schrauben und Entfernen der Ringe vorgenommen werden, was im Hinblick auf die geringe Zugänglichkeit des Luftspaltes schwierig ist. Oft ist eine optimale Korrektur des Randfeldes nur experimentell möglich, d.h. unter Auswertung entsprechender Messungen der Feldstärke in der kritischen Randzone. Die optimale Justierung des Ringes kann daher umständlich und langwierig sein. Ferner verursachen die Schraublöcher in den Polen Feldabweichungen.The number and thickness of the foils determine the position of the ring, i.e. its protrusion with regard to the pole faces and therefore the size the correction of the edge field. A large number of very thin foils are necessary for a fine adjustment. Because everyone is worth the magnetic field strength requires a different correction is a common one Change of foils necessary. This can only be done after loosening the screws and removing the rings, what in view of the poor accessibility of the air gap is difficult. Often an optimal correction of the peripheral field is only possible experimentally, i.e. by evaluating corresponding measurements of the field strength in the critical edge zone. The optimal adjustment of the ring can therefore be cumbersome and tedious. Furthermore, the screw holes in the poles cause field deviations.

Eine besonders einfache Vorrichtung zur Korrektur des Randfeldes, die diese Mängel nicht hat, weist erfindungsgemäss auf jedem Pol zumindest einen langgestreckten Korrekturkörρer auf in der Form eines magnetisierbaren Hohlkörpers, der unmittelbar auf dem Polumfang angebracht ist und darüber in Feldrichtung stufenlos verstellbar und fixier bar ist.' Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass die Korrektur des Randfeldes stufenlos erfolgt, ohne Unterbrechung der Feldmessungen. Abänderungen an den Polen, •wie Schraubenlöcher für Eefestigungsbolzen sind nicht notwendig. Die Korrekturkörper können mit einfachen bekannten Mitteln auf dem Polumfang fixiert werden.According to the invention, a particularly simple device for correcting the edge field, which does not have these deficiencies, has each pole has at least one elongated correction body in the shape of a magnetizable hollow body that is directly on is attached to the pole circumference and above it is continuously adjustable and fixable in the field direction. ' The advantages of the invention exist in that the correction of the peripheral field takes place continuously, without interrupting the field measurements. Amendments to the poles, • Like screw holes for mounting bolts are not necessary. The correction bodies can be fixed on the pole circumference using simple known means.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise nachfolgend näher erläutert. Gleiche Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.Es zeigt:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, for example. Identical parts are provided with the same reference numerals. It shows:

Fig. 1 einen Elektromagnet mit Korrekturkörpern gemäss der Erfindung, 009829/0479 1 shows an electromagnet with correction bodies according to the invention, 009829/0479

16U11616U116

Fig. 2 einen Korrekfrurkörper mit Befestigungsmitteln; Fig. 5»^ einen Korrekturkörper verschiedener Gestalt; Fig. 5 einen in die Wicklung aufnehmbareh Korrekturkörper; Fig. 6 konzentrisch angeordnete Korrekturkörper; Fig. 7 und 9 mit den Polen verschraubte Korrekturkörρer; Fig. 8 eine Verstellvorrichtung; Fig. 10 und 11 Korrekturkörper mit rechteckiger Form.FIG. 2 shows a correcting body with fastening means; FIG. 5 shows a correction body of various shapes; 5 shows a correction body which can be received in the winding; 6 concentrically arranged correction bodies; 7 and 9 correction bodies screwed to the poles; 8 shows an adjusting device; 10 and 11 correction bodies with a rectangular shape.

Der Elektromagnet 1 von Fig. 1, bestehend aus dem Eisenkörper 2 mit den Wicklungen 3 und h, weist zwischen seinen Polen 5 und 6 einen Luftspalt 7 auf. Beide Pole 5 und 6 haben einen kreisförmigen Querschnitt und tragen am Umfang einen Hohlzylinder 8 bzw. 9 aus magnetisierbarem Material. Die Hohlzylinder sind in Feldrichtung Über die Pole verschiebbar, so dass das Vorstehen der Hohlzylinderendflächen 10 (Fig. 2) über der Polfläche 11 willkürlich einstellbar ist. Die Länge des Hohlzylinders ist so gewählt, dass im ganzen Einstellbereich die Kontaktfläche 12 zwischen Polumfang und Hohlzylinder genügend gross ist für den durchtretenden magnetischen Fluss. Zur Korrektur des Randfeldes im Luftspalt werden unter gleichzeitiger Messung der Feldstärke im Luftspalt, die Hohlzylinder in Feldrichtung verschoben, bis der gewünschte Verlauf des Feldes erreicht worden ist. Mittels einer Feststellschraube 15, die über eine Druckplatte lh auf den Pol drückt,werden die Hohlzylinder in der Endlage fixiert. Das Verschieben der Zylinder kann von Hand geschehen oder mittels eines Verstellmechanismus.The electromagnet 1 of FIG. 1, consisting of the iron body 2 with the windings 3 and h, has an air gap 7 between its poles 5 and 6. Both poles 5 and 6 have a circular cross-section and carry a hollow cylinder 8 or 9 made of magnetizable material on the circumference. The hollow cylinders can be displaced over the poles in the field direction, so that the protrusion of the hollow cylinder end surfaces 10 (FIG. 2) over the pole surface 11 can be adjusted at will. The length of the hollow cylinder is selected so that the contact surface 12 between the pole circumference and the hollow cylinder is sufficiently large for the magnetic flux passing through it over the entire adjustment range. To correct the marginal field in the air gap, while simultaneously measuring the field strength in the air gap, the hollow cylinders are displaced in the direction of the field until the desired course of the field has been achieved. The hollow cylinders are fixed in the end position by means of a locking screw 15, which presses on the pole via a pressure plate lh. The cylinders can be moved by hand or by means of an adjustment mechanism.

Statt eines rechteckigen Querschnittes kann der Hohlzylinder ein, je nach Art und Ausmass der erforderlichen Korrektur, beliebig verlaufendes Profil haben. Fig. 3 zeigt einen Hohlzylinder mitInstead of a rectangular cross-section, the hollow cylinder any, depending on the type and extent of the required correction have a running profile. Fig. 3 shows a hollow cylinder with

009829/CU79009829 / CU79

16U11616U116

einem kontinuierlich verlaufenden Profil lfx,. Fig. 4 einen Hohlzylinder mit einem gestuften Profil 16. Die Profilierung kann sich bis auf den· Umfang des HohlZylinders erstrecken.a continuously running profile lfx ,. 4 shows a hollow cylinder with a stepped profile 16. The profile can extend to the circumference of the hollow cylinder.

Die Pole ragen oft nur mit 'einer geringen Länge aus den . Wicklungen hervor, so dass nicht genügend Platz vorhanden ist für einen Hohlzylinder gr.össerer Länge. In diesem Falle wird die Wicklung 17 (Fig. 5) einseitig und teilweise mit einem grösseren Innendurchmesser ausgeführt, so dass der Hohlzylinder 8 in den entstehenden Raum 18 aufgenommen werden kann.The poles often protrude only a short length from the. Windings so that there is not enough space for a hollow cylinder of greater length. In this case the Winding 17 (Fig. 5) on one side and partially with a larger one Executed inside diameter, so that the hollow cylinder 8 can be accommodated in the resulting space 18.

Zum Zwecke einer verfeinerten Korrektur des Randfeldes können mehrere Hohlzylinder am Polumfang angeordnet werden, Fig. 6 zeigt eine Anordnung mit zwei konzentrischen Hohlzylindern 8 und 19· Beide Hohlzylinder sind unabhängig voneinander in Feldrichtung verstellbar. Der Hohlzylinder 8 wird wie schon beschrieben auf dem Polumfang fixiert, der Hohlzylinder 19 dagegen auf dem Hohlzylinder Um eine feine Verstellbarkeit der Hohlzylinder zu ermöglichen, können die Pole und die Hohlzylinder mit einem Gewinde versehen werden. Fig. 7 zeigt einen Pol 20 mit einem Gewinde 21 und einen Hohlzylinder 22 mit einem Innengewinde 2}. Der Hohlzylinder wird durch Drehen in die richtige Lage gebracht.Dies kann mit der Hand oder mittels eines Verstellmechanismus geschehender Hohlzylinder 24 in Fig.8 isf am Umfang mit einem Zahnkranz 25 versehen,womit ein Schneckenrad 26 zum Eingreifen gebracht werden kann.Das Schneckenrad 26 ist auf einer Achse 27 befestigt,die aus dem Luftspalt her-. ausführt.Die Achse 27 ist ausserhalb des Luftspaltes drehbar gelagert und mit einer Messvorrichtung zur Feineinstellung versehen.For the purpose of a more refined correction of the edge field, you can several hollow cylinders are arranged on the pole circumference, Fig. 6 shows an arrangement with two concentric hollow cylinders 8 and 19 Both hollow cylinders are independent of one another in the field direction adjustable. As already described, the hollow cylinder 8 is fixed on the pole circumference, while the hollow cylinder 19 is fixed on the hollow cylinder In order to enable fine adjustability of the hollow cylinders, the poles and the hollow cylinders can be provided with a thread will. 7 shows a pole 20 with a thread 21 and a hollow cylinder 22 with an internal thread 2}. The hollow cylinder is brought into the correct position by turning; this can be done by hand or by means of an adjusting mechanism of hollow cylinders 24 in Fig.8 isf provided on the circumference with a ring gear 25, with which a Worm gear 26 can be brought into engagement 26 is attached to an axis 27, which her- from the air gap. The axis 27 is rotatably mounted outside the air gap and provided with a measuring device for fine adjustment.

Der Hohlzylinder 28 von Fig.9 ist nur teilweise mit einem Innengewinde 29 versehen. Es erstreckt sich ein glatter Teil 20The hollow cylinder 28 of Figure 9 is only partially with a Internal thread 29 provided. A smooth part 20 extends

00 98 29/0 47900 98 29/0 479

bis zur Endfläche des Hohlzylinders. In dieser Weise lässt sich ■eine mögliche Feldbeeinflussung durch das Innengewinde vermeiden. Das Gewinde 31 des Poles 32 ist auf dem verdickten Teil 33 geschnitten. up to the end face of the hollow cylinder. In this way, it is possible to: ■ prevent the field from being influenced by the internal thread. The thread 31 of the pole 32 is cut on the thickened part 33.

Falls die Pole einenrechteckigen Querschnitt haben, können . die Korrekturkörper aus einem rechteckigen magnetisierbaren Rahmen 34 bestehen, wie in Fig. 10 gezeigt. Für die Verstellung,=Fixierung und Profilierung eines solchen Rahmens gilt dasselbe wie oben für einen zylindrischen Korrekturkörper dargetan. Der Rahmen kann statt einteilig zu sein, aus zwei oder mehreren Teilstücken bestehen, wie dies für grosse rechteckige Pole aus Gründen der Fertigung erwünscht sein kann, Fig. 11 zeigt einen Rahmen 35, derIf the poles have a rectangular cross-section, can. the correction body from a rectangular magnetizable frame 34 as shown in FIG. For adjustment, = fixation and profiling of such a frame, the same applies as shown above for a cylindrical correction body. The frame can instead of being in one piece, consist of two or more sections, as is the case for large rectangular poles for reasons of Manufacturing may be desired, Fig. 11 shows a frame 35, the

besteht aus den Teilstüeken J>6, 37, 38 und 39.Jedes Teilstück vonconsists of the parts J> 6, 37, 38 and 39, each part of

kann unabhängig oder auch in Verbindung mit den andern Teilstüeken auf dem Polumfang verstellt und fixiert werden, z.B. mittels Feststellschrauben 40 und 41 wie für. das Teilstück 37 gezeigt. Für bestimmte Anwendungen ist es nur erforderlich das Randfeld an zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Luftspaltes zu korrigieren. In diesem Falle bestehen nur die Teilstücke an den betreffenden Seiten aus magnetisierbarem Material, z.B. die Teilstücke 36 .und 37. Diese Teilstücke können dann durch Teilstücke 38 und 39 aus nichtmagnetisierbarem Material verbunden werden.can be used independently or in conjunction with the other parts adjusted and fixed on the pole circumference, e.g. by means of locking screws 40 and 41 as for. the section 37 is shown. For certain applications it is only necessary to activate the edge field correct two opposite sides of the air gap. In this case, there are only the parts at the relevant Pages made of magnetizable material, e.g. the sections 36. And 37. These sections can then be divided by sections 38 and 39 made of non-magnetizable material are connected.

009829/0479009829/0479

Claims

ι 'Patent claims: 1614116 device for stepless correction of the fringe field between two poles of a magnet, using magnetizable correction bodies, characterized in that the correction bodies are hollow bodies that are attached to the pole circumference and are continuously adjustable and fixable in the field direction. .. ι ιτί T ^ Qr * Q Ti Cur ·! ΐ f * η Ο. aYiQy ^ gftV »il /

1. Device according to claim ^ characterized in that the shape of the hollow body is adapted to the shape of the poles.

2. Device according to claim / a-1, characterized in that the cross section of the hollow body is profiled. %% Device according to claim a, characterized in that the profiling is continuous.

YYD. Device according to claim 2, characterized in that the profiling is tiered.

6. Device according to claim · 3γ- characterized in that means are provided which To fix the hollow body in the desired position on the poles. Ö. Device according to claim

characterized in that the hollow bodies can be received at least partially in a space provided for this purpose in the associated field winding. G'. Device according to claim

characterized in that several hollow bodies are arranged concentrically to one another. .
ö. Device according to claim .. ' ^:

characterized in that the hollow bodies are hollow cylinders.

009829/0479

ι -

10 ". Device according to" Akey claim &, characterized in that the hollow bodies are provided with an internal thread and the poles are provided with an external thread.

f. * ± Ü ". Device according to claim S, characterized in that the inner wall of the hollow body has a smooth cylindrical part on the side facing the air gap. u Device according to patent claim

'~ i characterized in that the hollow bodies are rectangular frames. "

tJ. Device according to claim 1%, characterized in that the frame consists of several parts. IJL, device according to claim 12, characterized in that some of the pieces are made of non-magnetizable material

consists. ,

MACHINE FACTORY OERLIKON

1 '

(B. Gloor)

049829/0479049829/0479