DE19818580A1 - Gas generator to create rapid electrical energy pulse to ignite gas burner - Google Patents
Gas generator to create rapid electrical energy pulse to ignite gas burnerInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Generator zur Erzeugung kurzzeitiger elektrischer Energieimpulse entsprechend dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.The invention relates to a generator for generating short-term electrical Energy impulses according to the preamble of the first claim.
Diese Generatoren sind auch unter dem Begriff "Stoßgeneratoren" bekannt. Sie werden insbesondere dort eingesetzt, wo kurzfristig ein Spannungs- oder Stromimpuls benötigt wird, beispielsweise zum Zünden eines Gases bei Gasbrennern oder als Aufschlagzünder für Geschosse. Die Erzeugung eines Energieimpulses erfolgt in der Regel durch eine kurzzeitige Änderung des magnetischen Flusses, hervorgerufen durch Unterbrechen, Schließen oder Ändern eines magnetischen Kreises mit hoher Geschwindigkeit. In dem Buch Dauermagnete", K. Schüler, K. Brinkmann, Springer-Verlag, Heidelberg, 1970, sind in dem Kapitel 56.3, Zündgeneratoren, Beispiele für entsprechende Ausführungen dargestellt und beschrieben. In Bild 56.6 auf Seite 501 sind zwei Ausführungen zur Änderung des magnetischen Flusses dargestellt. In der Ausführung a) umgibt ein stationärer Außenring, bestehend aus Magnet und Spule, einen Eisenkern und die Flußänderung erfolgt durch Verschieben des Eisenkerns gegenüber Spule und Magnet, während bei der Ausführung b) ein Kernmagnet benutzt wird, der gegenüber der Spule verschoben wird. In Bild 56.7 ist das Prinzipbild eines Gasanzünders dargestellt. Hier beruht die Wirkungsweise des Generators darauf, daß in einer Wicklung beim Öffnen des Magnetkreises eine elektromotorische Kraft entsteht. Über eine Betätigungstaste und eine zwischengeschaltete Druckfeder wird der Anker bei Erreichen der magnetischen Haftkraft plötzlich von den Polschuhen weggerissen.These generators are also known under the term "impact generators". They are used in particular where a voltage or current pulse is required for a short time, for example to ignite a gas in gas burners or as an impact detonator for projectiles. An energy pulse is usually generated by a brief change in the magnetic flux, caused by interrupting, closing or changing a magnetic circuit at high speed. In the book Permanent Magnets ", K. Schüler, K. Brinkmann, Springer-Verlag, Heidelberg, 1970, examples for corresponding versions are shown and described in chapter 56.3, ignition generators. Figure 56.6 on page 501 shows two versions for changing the In version a), a stationary outer ring, consisting of magnet and coil, surrounds an iron core and the flux change takes place by moving the iron core relative to the coil and magnet, while in version b) a core magnet is used, which is opposite the coil The principle of a gas lighter is shown in Fig. 56.7. Here, the mode of operation of the generator is based on the fact that an electromotive force is generated in a winding when the magnetic circuit is opened. With an actuation button and an intermediate pressure spring, the armature suddenly becomes when the magnetic holding force is reached torn from the pole pieces.
Für die Höhe des Spannungs- beziehungsweise Stromimpulses ist die Änderung der magnetischen Flußdichte über die Zeit verantwortlich. Bei Aufschlagzündern beispielsweise, wie sie aus dem Bild 56.6 der angegebenen Literaturstelle bekannt sind, wird die hohe Auftreffgeschwindigkeit des Geschosses genutzt. Aufschlagzünder müssen vor ihrer bestimmungsgemäßen Auslösung sorgfältig gegen unbeabsichtigte Betätigung geschützt werden.The change in the magnetic flux density over time is responsible for the magnitude of the voltage or current pulse. In the case of impact detonators, for example, as are known from Figure 56.6 of the specified literature reference, the high impact velocity of the projectile is used. Impact igniters must be carefully protected against unintentional actuation before they are triggered as intended.
Bei einem handbetätigten Generator, wie er beispielsweise aus Bild 56.7 bekannt ist, ist aufgrund der zu betätigenden Mechanik die erzielbare Änderungsgeschwindigkeit der magnetischen Flußdichte und dadurch auch die erreichbare Höhe des Spannungs- oder Stromimpulses geringer. Aus diesem Grund ist es in der Regel nicht möglich, durch handbetätigte Generatoren beispielsweise die Zündpille oder den Initialzündsatz des Treibsatzes eines Geschosses sicher zu zünden oder in einem Magnetsystem eines Geschosses mittels Induktion einen genügend hohen Impuls zu erzeugen, mit dem beispielsweise die Elektronik einer Geschoßsteuerung betrieben werden kann oder ein Zündzeitpunkt einstellbar ist. Dazu sind in der Regel nur stromgespeiste Induktionsspulen in der Lage, die bereits seit langem bekannt sind (US-PS 1,739,921). Sie erfordern allerdings die ständige Bereithaltung einer Stromversorgung.In the case of a manually operated generator, as is known, for example, from Figure 56.7, the achievable rate of change of the magnetic flux density and therefore the achievable level of the voltage or current pulse is lower due to the mechanics to be operated. For this reason, it is usually not possible to safely ignite the squib or the initial primer of the propellant charge of a projectile by hand-operated generators or to generate a sufficiently high pulse in a magnet system of a projectile by means of induction with which, for example, the electronics of a projectile controller are operated can be or an ignition timing is adjustable. As a rule, only current-fed induction coils that have been known for a long time are able to do this (US Pat. No. 1,739,921). However, they require the constant availability of a power supply.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen in der Handhabung sicheren Generator mit Permanentmagneten vorzustellen, der selbst bei manuell betätigter Auslösung einen hohen elektrischen Energieimpuls liefert.The object of the present invention is to ensure safe handling Imagine generator with permanent magnet, even with manually operated Tripping delivers a high electrical energy pulse.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit Hilfe der kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beansprucht.The object is achieved according to the invention with the aid of the characterizing Features of the first claim. Advantageous embodiments of the invention are claimed in the subclaims.
Der erfindungsgemäße Generator unterscheidet sich in seinem Aufbau wesentlich vom Stand der Technik. Die Induktionsspule oder -spulen und der das Magnetfeld erzeugende induzierende Permanentmagnet sind zunächst räumlich voneinander getrennt. Der induzierende Magnet ist beweglich. Vor der Induktionsspule oder den Induktionsspulen ist mindestens ein weiterer Magnet stationär angeordnet. Von diesem stationären Magneten wird ein Magnetfeld mit einer solchen Ausrichtung der Polarität erzeugt, daß es für den induzierenden Magneten ein vor der Induktionsspule angeordnetes Hindernis darstellt, das er überwinden muß.The construction of the generator according to the invention differs essentially from the state of the art. The induction coil or coils and that Magnetic field-inducing permanent magnets are initially spatial separated from each other. The inducing magnet is movable. Before the Induction coil or the induction coils is at least one other magnet arranged stationary. A magnetic field is generated from this stationary magnet such an orientation of polarity that it is for the inducing Magnet represents an obstacle in front of the induction coil, which he must overcome.
Das Magnetfeld, das zunächst dem induzierenden Magneten die Annäherung an die Induktionsspule verwehrt, wird, entsprechend der ersten Ausführung der Erfindung, durch einen Magneten, der Wirkung wegen vorteilhafter durch zwei Magneten, erzeugt, die stationär am Weg des induzierenden Magneten zwischen seiner Ausgangsstellung und der Induktionsspule angeordnet sind. Der Begriff "stationär" soll nicht ausschließen, daß diese Magnete für eine optimale Abstimmung der Beschleunigung des induzierenden Magneten zur Induktionsspule hin im Abstand zur Induktionsspule verstellbar sind. Das Magnetfeld des oder der stationären Magneten weist eine solche Ausrichtung der Polarität auf, daß es auf den induzierenden Magneten in seiner Ausgangsstellung in einer von der Induktionsspule wegweisenden Richtung abstoßend wirkt.The magnetic field that initially approaches the inducing magnet the induction coil is denied, according to the first version of the Invention, by a magnet, the effect of two advantageous Magnets generated that are stationary on the path of the inducing magnet between its starting position and the induction coil are arranged. The term "Stationary" is not intended to rule out the fact that these magnets are optimal Tuning the acceleration of the induction magnet Induction coil are adjustable at a distance from the induction coil. The Magnetic field of the stationary magnet or magnets has such an orientation Polarity on that it is on the inducing magnet in its Starting position in a direction pointing away from the induction coil repulsive.
Damit der induzierende Magnet seine bestimmungsgemäße Wirkung entfalten kann, muß er zunächst die abstoßende Kraft des Magnetfelds des oder der stationären Magneten überwinden. Diese Position liegt hinter dem sogenannten Symmetriepunkt, in der Regel hinter dem Punkt, in dem der induzierende Magnet symmetrisch zu den stationären Magneten angeordnet ist und sich die gleichartigen Pole des induzierenden und der stationären Magneten genau gegenüberstehen. Dadurch entsteht für den beweglichen, induzierenden Magneten ein indifferentes Gleichgewicht in Bezug auf die Kräfte der Magnetfelder. Je nachdem, in welche Richtung nur eine geringe Kraft auf den induzierenden Magneten wirkt, wird diese Kraft durch die abstoßende Wirkung der gleichartigen Magnetfelder um ein vielfaches verstärkt. Wird der induzierende Magnet durch die ihn verschiebenden Mittel nur geringfügig über den Symmetriepunkt weiter hinausgeschoben, wirken die Magnetfelder in der Art abstoßend aufeinander, daß der induzierende Magnet in Richtung auf die Induktionsspule beschleunigt wird.So that the inducing magnet has its intended effect can, he must first the repulsive force of the magnetic field or overcome stationary magnets. This position is behind the so-called Point of symmetry, usually behind the point at which the inducing magnet is arranged symmetrically to the stationary magnet and the identical poles of the inducing and the stationary magnets exactly face each other. This creates for the moving, inducing Magnets an indifferent balance in relation to the forces of Magnetic fields. Depending on the direction in which only a small force is exerted on the inducing magnet, this force is due to the repulsive effect of the similar magnetic fields are amplified many times over. Will the inducing Magnet only slightly above the moving means Moving the point of symmetry further out, the magnetic fields act in the manner repelling each other that the inducing magnet towards the Induction coil is accelerated.
Die Erfindung weist entsprechend der vorliegenden Ausführung den Vorteil auf, daß nach Überwindung der sichernden Wirkung des Magnetfeldes des stationären Magneten dieses Magnetfeld die vorgesehene Erzeugung eines elektrischen Energieimpulses durch die Beschleunigung des induzierenden Magneten in Richtung auf die Spule hin sogar unterstützt. Je stärker die gegeneinander gerichteten magnetischen Felder sind, desto größer sind die abstoßenden Kräfte und desto größer ist die Beschleunigung des induzierenden Magneten in Richtung auf die Induktionsspule und damit die zeitliche Änderung des magnetischen Flusses in ihr.According to the present embodiment, the invention has the advantage that after overcoming the securing effect of the magnetic field of the stationary magnets this magnetic field the intended generation of a electrical energy pulse by accelerating the inducing Magnets even supported towards the coil. The stronger the are the opposite magnetic fields, the larger the repulsive forces and the greater the acceleration of the inducing Magnets in the direction of the induction coil and thus the change over time of the magnetic flux in it.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der ersten Ausführung des erfindungsgemäßen Generators ist so aufgebaut, daß die Pole des induzierenden Magneten senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung angeordnet sind. Die Pole der stationären Magneten sind ebenfalls senkrecht zur Bewegungsrichtung des induzierenden Magneten angeordnet. Die Pole aller Magneten liegen in einer Ebene. Die einander zugewandten Pole der stationären Magneten haben eine unterschiedliche Polarität. Die Pole der stationären Magneten, die an den Weg des induzierenden Magneten grenzen, weisen dieselbe Polarität auf wie die Pole des induzierenden Magneten, die ihnen zugewandt sind. Durch diese Anordnung der Pole zueinander entsteht eine starke abstoßende Wirkung auf den induzierenden Magneten.An advantageous embodiment of the first embodiment of the invention Generator is designed so that the poles of the inducing magnet are arranged perpendicular to its direction of movement. The poles of the stationary magnets are also perpendicular to the direction of movement of the inductive magnets arranged. The poles of all magnets are in one Level. The facing poles of the stationary magnets have one different polarity. The poles of the stationary magnets on the way of the inducing magnet have the same polarity as the poles of the inducing magnet facing them. By this arrangement the pole to each other creates a strong repulsive effect on the inducing magnets.
Das Magnetfeld des oder der stationären Magneten kann aber auch entsprechend einer zweiten Ausführung der Erfindung eine solche Ausrichtung der Polarität aufweisen, daß es auf den induzierenden Magneten in der Ausgangsstellung anziehend wirkt. Dazu sind die Pole des oder der stationären Magneten und die Pole des induzierenden Magneten, die in einer Ebene liegen, so zu einander ausgerichtet, daß sich entgegengesetzte Pole gegenüberstehen. Das bewirkt, daß der induzierende Magnet in seiner Ausgangsstellung positionierbar ist und dort festgehalten wird. Zur Erzeugung eines elektrischen Energieimpulses muß die Anziehungskraft der stationären Magneten überwunden und der induzierende Magnet in Richtung auf die Induktionsspule beschleunigt werden. Die Überwindung der Anziehungskraft erfolgt mit Hilfe der dafür vorgesehenen Mittel. Die Beschleunigung in Richtung zur Induktionsspule erfolgt nach Überwindung der Anziehungskraft vorteilhaft selbsttätig dann, wenn die Induktionsspule beispielsweise einen die magnetischen Feldlinien sammelnden Kern aufweist, möglichst ein Joch mit einer Lücke, die durch den induzierenden Magneten geschlossen wird. Durch das sich aufbauende Magnetfeld in dem Kern wird der induzierende Magnet zur Induktionsspule hin beschleunigt.The magnetic field of the stationary magnet or magnets can also such alignment according to a second embodiment of the invention have the polarity that it is on the inducing magnet in the Starting position is attractive. For this purpose, the poles of the or the stationary Magnets and the poles of the inducing magnet that lie in one plane aligned so that opposite poles face each other. This causes the inducing magnet to be in its home position is positionable and held there. To generate an electrical Energy pulse must be the attraction of the stationary magnet overcome and the inducing magnet towards the induction coil be accelerated. The attraction is overcome with the help of funds provided for this. The acceleration towards the induction coil after the attraction has been overcome, it advantageously takes place automatically if the induction coil, for example, the magnetic field lines collecting core, preferably a yoke with a gap through the inducing magnet is closed. Through the building up Magnetic field in the core becomes the inducing magnet towards the induction coil accelerates.
Die Erfindung stellt einen Generator zur Erzeugung kurzzeitiger elektrischer Energieimpulse vor, der erfindungsgemäß ein Magnetfeld aufweist, das eine Sicherungsfunktion ausüben kann, die ein unbeabsichtigtes Auslösen des Generators erschwert. Befindet sich der induzierende Magnet in seiner Ausgangsstellung, verhindert das Magnetfeld des stationären Magneten aufgrund seiner abstoßenden oder anziehenden Wirkung, daß sich der induzierende Magnet selbsttätig aus dieser Stellung herausbewegen kann.The invention provides a generator for generating short-term electrical Energy pulses before, which according to the invention has a magnetic field, the one Can exercise security function that an unintentional triggering of the Generator difficult. The inducing magnet is in its Starting position, prevents the magnetic field due to the stationary magnet its repulsive or attractive effect that the inducing Magnet can automatically move out of this position.
Die Erfindung ermöglicht es vorteilhaft, die bekannten Aufschlagzünder noch sicherer zu machen. Zur Auslösung der Zündung ist in der Regel der durch Krafteinwirkung verschiebbare Bolzen mit dem induzierenden Magneten verbunden. Reicht die Aufschlagenergie eines abgefeuerten Geschosses nicht aus, um den induzierenden Magneten entsprechend der ersten Ausführung der Erfindung die abstoßende Kraft des Magnetfelds des stationären Magneten in Richtung auf die Induktionsspule überwinden zu lassen, ist auch der Aufschlagbolzen nicht eingedrückt. Das ist ein Zeichen dafür, daß der Generator tatsächlich nicht betätigt wurde. Bei einem nicht explodierten Geschoß mit eingedrücktem Bolzen dagegen ist davon auszugehen, daß der Zünder betätigt, aber nicht ausgelöst wurde, so daß dieses Geschoß eine erkennbare Gefahr darstellt.The invention advantageously enables the known impact detonators to make it safer. To trigger the ignition is usually through Movable bolts with the inducing magnet connected. The impact energy of a fired projectile is not sufficient out to the inductive magnet according to the first version of the Invention the repulsive force of the magnetic field of the stationary magnet in To overcome the direction of the induction coil is also that Impact pin not pressed in. That is a sign that the generator was actually not operated. With an unexploded floor with on the other hand, it must be assumed that the igniter is actuated, but was not triggered, making this projectile a recognizable danger represents.
Durch die andere Ausführung des erfindungsgemäßen Generators, bei der der induzierende Magnet durch das Magnetfeld des stationären Magneten gehalten wird, wird die Auslösung eines Aufschlagzünders ebenfalls erschwert. Allerdings ist in diesem Fall der vom Auslösebolzen erkennbar zurückzulegende Weg geringer.By the other embodiment of the generator according to the invention, in which the inducing magnet held by the magnetic field of the stationary magnet triggering an impact detonator is also made more difficult. Indeed in this case is the path that can be recognized by the release bolt less.
Die Mittel, mit denen der bewegliche, induzierende Magnet aus seiner Ausgangsstellung heraus in Richtung auf die Spule bringbar ist, können hinsichtlich der aufzubringenden Kraft so auf das Magnetfeld des stationären Magneten abgestimmt sein, daß auch eine Handauslösung des Generators möglich ist und trotzdem ein elektrischer Energieimpuls erzeugt wird, der für den vorgesehenen Einsatz, beispielsweise die Zündung einer Ladung, die Induktion einer Spannung zum Betrieb einer Zeitschaltung oder die Steuerung eines Geschosses, ausreichend hoch ist.The means by which the movable, inductive magnet is made from its Starting position can be brought out towards the coil with regard to the force to be applied to the magnetic field of the stationary Magnets must be matched that the generator can also be released manually is possible and yet an electrical energy pulse is generated, which for the intended use, for example the ignition of a charge, induction a voltage to operate a timer or control a Projectile, is sufficiently high.
Als Mittel zur Bewegung des induzierenden Magneten aus seiner Ausgangsstellung heraus kann entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine handbetätigbare Schubvorrichtung vorgesehen sein. Zur Überwindung der zunächst abstoßend oder anziehend wirkenden Kraft des jeweiligen stationären Magneten kann die Hebelwirkung eines Handabzugs, der an der Schubvorrichtung angreift, genutzt werden. Der erfindungsgemäße Generator einer Waffe kann damit auch durch eine Bedienperson ausgelöst werden, ohne daß beispielsweise eine elektrische Energiequelle erforderlich ist. As a means of moving the inducing magnet out of its Starting position can be according to an advantageous embodiment According to the invention, a manually operated pushing device can be provided. For Overcoming the initially repulsive or attractive force of the respective stationary magnet can leverage a manual trigger that attacks on the pusher. The invention A weapon generator can thus also be triggered by an operator without requiring an electrical energy source, for example.
Bei der Betätigung des Generators kann das Verschieben des induzierenden Magneten aus seiner Ausgangsstellung heraus in vorteilhafter Weise durch einen latenten Kraftspeicher unterstützt werden. Ein solcher latenter Kraftspeicher kann beispielsweise eine vorgespannte Feder sein, die, in die vorgesehene Bewegungsrichtung des induzierenden Magneten gesehen, vor diesem angeordnet ist. Die Feder wird gespannt gehalten und beim Entfernen einer Sicherung schleudert die sich entspannende Feder den induzierenden Magneten über den Symmetriepunkt des abstoßenden Magnetfelds hinaus in den Bereich des Magnetfelds, in dem er zur Induktionsspule hin beschleunigt wird oder löst ihn aus der Anziehungskraft des stationären Magneten. In beiden Fällen muß die Kraft der gespannten Feder höher sein als die abstoßende beziehungsweise anziehende Kraft des jeweiligen Magnetfelds des stationären Magneten, so daß die sichernde Wirkung des Magnetfelds bei diesem Ausführungsbeispiel nicht zur Wirkung kommt. Als weitere latente Kraftspeicher können auch Treibladungen oder Gasgeneratoren vorgesehen sein, die aber zunächst ebenfalls einer Zündung bedürfen, bevor sie wirksam werden.When the generator is actuated, the shifting of the inducing Magnet from its starting position in an advantageous manner by a latent energy stores are supported. Such a latent energy store can for example, a biased spring, which, in the intended Direction of movement of the inducing magnet seen in front of this is arranged. The spring is kept under tension and when removing one Fuse, the relaxing spring hurls the inducing magnet beyond the point of symmetry of the repelling magnetic field into the area of the magnetic field in which it is accelerated or released towards the induction coil him from the attraction of the stationary magnet. In both cases the Force of the tensioned spring be higher than the repulsive respectively attractive force of the respective magnetic field of the stationary magnet, so that the securing effect of the magnetic field in this embodiment is not Effect comes. Propellant charges can also be used as further latent energy stores or gas generators can be provided, but initially also one Ignition is required before it can take effect.
Der vorgesehene Einsatz und die Platzverhältnisse entscheiden über die Form und die Ausstattung des induktiven Teils des Generators, der mindestens eine Induktionsspule enthält. Drei mögliche Ausführungen die vorteilhaft einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweisen, werden hier vorgestellt.The intended use and the space available determine the shape and the equipment of the inductive part of the generator, the at least one Contains induction coil. Three possible versions that advantageously one simple structural design are presented here.
Die Induktionsspule kann eine Zylinderspule sein, die keinen die Feldlinien des Magnetfelds sammelnden Kern aufweist. Sie ist eine sogenannte Luftspule. In ihr kann der induzierende Magnet entlang ihrer Längsachse hinein oder hindurch bewegt werden. Dabei schneidet das Magnetfeld die Wicklungen der Spule und induziert in ihnen eine Spannung. Die Höhe dieser Spannung ist abhängig von der Geschwindigkeit, mit der sich der induzierende Magnet in der Spule bewegt. Die hier vorgestellte Ausführung ist einfach im Aufbau. Bleibt der induzierende Magnet mechanisch mit den Mitteln verbunden, mit denen er aus seiner Ausgangsstellung heraus in Richtung auf die Spule bringbar ist, läßt er sich auch wieder aus der Spule herausziehen, weil keine Verstärkung des Magnetfelds durch einen Kern erfolgt. Als Mittel eignet sich beispielsweise ein Bolzen entsprechender Länge oder, bei manueller Betätigung, eine Schubvorrichtung. Die vorgeschlagene Ausführung ermöglicht sowohl einen einmaligen Einsatz als auch eine Wiederverwendung, wenn der Generator nicht in einem Geschoß selbst angeordnet ist. In dieser Ausführung des induktiven Teils wird nur dann ein Energieimpuls erzeugt, wenn der induzierende Magnet entweder durch die abstoßende Wirkung des Magnetfelds des stationären Magneten oder, falls die Ausführung mit dem anziehenden Magnetfeld gewählt wird, mittels eines latenten Kraftspeichers in die Spule geschleudert wird.The induction coil can be a solenoid that does not have the field lines of the Has magnetic field collecting core. It is a so-called air coil. In her the inducing magnet can enter or pass along its longitudinal axis be moved. The magnetic field cuts the windings of the coil and induces a tension in them. The level of this voltage depends on the speed at which the inducing magnet moves in the coil. The version presented here is simple in structure. The inducing remains Magnet mechanically linked to the means by which it comes out of its Starting position can be brought out in the direction of the coil, he can also pull it out of the coil again because the magnetic field is not amplified done by a core. A bolt, for example, is suitable as a means appropriate length or, if operated manually, a pusher. The proposed design allows both a single use also reuse if the generator is not on one floor itself is arranged. In this version of the inductive part, only then Energy pulse generated when the inducing magnet through either the repulsive effect of the magnetic field of the stationary magnet or, if the Execution with the attracting magnetic field is selected by means of a latent Energy storage is thrown into the coil.
Entsprechend einer weiteren Ausführung des induktiven Teils kann die Induktionsspule eine Stabkernspule sein, deren Kern die magnetischen Feldlinien sammelt. Die Spule umschließt beispielsweise einen Eisenkern, der in der Regel aus geschichteten, miteinander verbundenen Blechen besteht. Ein Eisenkern sammelt die magnetischen Feldlinien und verstärkt dadurch das Magnetfeld, so daß die induzierte Spannung höher ist als bei einer Zylinderspule ohne Kern, einer sogenannten Luftspule. Sobald der induzierende Magnet vor einer Stirnfläche des Stabkerns positioniert wird, ändert sich die Intensität des Magnetfelds in der Spule und ein elektrischer Energieimpuls wird erzeugt.According to a further embodiment of the inductive part, the Induction coil be a rod core coil, the core of which is magnetic Collecting field lines. The coil encloses, for example, an iron core which is in usually consists of layered, interconnected sheets. A Iron core collects the magnetic field lines and thereby reinforces it Magnetic field, so that the induced voltage is higher than with a solenoid without core, a so-called air coil. Once the inducing magnet is in front an end face of the rod core is positioned, the intensity of the changes Magnetic field in the coil and an electrical energy pulse is generated.
Eine weitere mögliche Ausführung des induktiven Teils betrifft eine Induktionsspule, die auf einem Kern angeordnet ist, der eine Lücke aufweist, die durch den induzierenden Magneten geschlossen wird. Der Kern kann beispielsweise eine U-Form aufweisen und der Magnet schließt die Lücke zwischen den beiden Schenkeln. Dadurch, daß der Kern schlagartig durch einen Magneten geschlossen wird, entsteht augenblicklich ein durch den Kern verstärktes magnetisches Feld mit hoher Intensitätsänderung und damit hoher Ausbeute an elektrischer Energie. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß auf jedem der U-Schenkel eine Spule angeordnet sein kann. Zur Addition der induzierten Spannungen können die beiden Spulen hintereinandergeschaltet werden.Another possible embodiment of the inductive part relates to a Induction coil, which is arranged on a core having a gap, the is closed by the inducing magnet. The core can for example, have a U-shape and the magnet closes the gap between the two legs. Because the core suddenly by a Magnet is closed, is created immediately by the core Enhanced magnetic field with a high change in intensity and thus a high one Yield of electrical energy. Another advantage of this arrangement is in that a coil can be arranged on each of the U-legs. For The two coils can add the induced voltages be connected in series.
Es sind noch andere Ausführungen möglich, bei denen die Induktionsspule oder die Induktionsspulen auf einem einfachen oder mehrgliedrigen, nicht geschlossenen Kern angeordnet sein können, beispielsweise auf einem ringförmigen Kern oder einem E-förmigen Kern, wobei der induzierende Magnet jeweils die Lücke schließt.Other designs are possible in which the induction coil or the induction coils on a simple or multi-unit, not closed core can be arranged, for example on a ring-shaped core or an E-shaped core, the inducing magnet in each case closes the gap.
Die erreichbare Höhe der induzierten Spannung wird im Wesentlichen durch die Qualität des induzierenden Magneten, d. h. durch die Stärke seines Magnetfeldes sowie durch den Werkstoff des das magnetische Feld verstärkenden Kerns in der Induktionsspule beeinflußt. Magnete aus metallischen Sinterwerkstoffen, beispielsweise aus NdFe (Neodym-Eisen), und Kerne aus Blechpaketen, wobei die Bleche beispielsweise aus einer Eisen-Kobalt-Legierung bestehen, sind besonders geeignet.The achievable level of the induced voltage is essentially determined by the Quality of the inducing magnet, d. H. by the strength of his Magnetic field as well as by the material of the magnetic field reinforcing core in the induction coil. Metallic magnets Sintered materials, for example made of NdFe (neodymium iron), and cores Sheet packets, the sheets being made of an iron-cobalt alloy, for example exist are particularly suitable.
Die Beschleunigung des induzierenden Magneten in Richtung auf die Induktionsspule wird in vorteilhafter Weise zusätzlich dadurch unterstützt, daß der stationäre Magnet in einem solchen Abstand von dem Kern der Induktionsspule angeordnet ist, daß der induzierende Magnet auf dem Weg in die Lücke des Kerns bereits in die Lücke eintritt, während er den oder die stationären Magneten höchstens noch bis zur Hälfte überdeckt. In dem Kern wird dann bereits ein Magnetfeld aufgebaut, das den induzierenden Magneten anzieht. Zu dem überwindenden Magnetfeld mit der abstoßenden Wirkung auf den induzierenden Magneten addiert sich die anziehende Wirkung des sich im Kern aufbauenden Magnetfelds, wodurch die Beschleunigungswirkung auf den induzierenden Magneten in Richtung auf die Induktionsspule erhöht wird. Bei dem Magnetfeld mit der anziehenden Wirkung auf den induzierenden Magneten wird das Lösen aus diesem Magnetfeld unterstützt.The acceleration of the inducing magnet towards the Induction coil is additionally advantageously supported in that the stationary magnet at such a distance from the core of the Induction coil is arranged that the inducing magnet on the way in the gap of the core is already entering the gap while it is the stationary magnets covered up to half at most. In the core is then a magnetic field is already built up, which is the inducing magnet attracts. To the overcoming magnetic field with the repulsive effect the inducing magnet adds the attractive effect of the im Core building magnetic field, whereby the acceleration effect on the inducing magnet is increased towards the induction coil. At the magnetic field with the attractive effect on the inducing magnet the release from this magnetic field is supported.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist für den induzierenden Magneten zwischen seiner Ausgangsstellung und der Induktionsspule eine Zwangsführung aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff vorgesehen. Eine solche Zwangsführung kann beispielsweise ein den Abmessungen des induzierenden Magneten angepaßtes Rohr sein. Die Zwangsführung ermöglicht das Verbringen des induzierenden Magneten aus seiner Ausgangsstellung heraus und ab da seine sichere Weiterleitung zur Induktionsspule. Die Zwangsführung verhindert wirkungsvoll, daß der induzierende Magnet während seines Wegs seine Lage und Ausrichtung ändert oder von seiner vorgesehenen Richtung abgelenkt wird.In a further advantageous embodiment of the invention is for the inducing magnet between its home position and the Induction coil a positive guide made of a non-magnetizable material intended. Such forced operation can, for example, be a Dimensions of the inducing magnet matched tube. The Positive guidance enables the induction magnet to be moved out its starting position and from there its safe forwarding to Induction coil. The positive control effectively prevents the inductive magnet changes its position and orientation during its path or is distracted from its intended direction.
Je höher die Geschwindigkeit des induzierenden Magneten ist, desto höher ist die Änderung der magnetischen Flußdichte über die Zeit und damit die Höhe der induzierten Spannung. Aus diesem Grund sollte der induzierende Magnet auf seinem Weg zur Induktionsspule einer möglichst geringen Reibung ausgesetzt sein. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn der induzierende Magnet mindestens auf den Flächen, mit denen er an der Zwangsführung anliegt, mit einem Werkstoff mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten bedeckt ist. Dieser Werkstoff kann beispielsweise Teflon sein. Eine Gleitschicht aus Fett oder Öl erfüllt den gleichen Zweck, wenn sie keine negativen Auswirkungen auf Werkstoffe oder elektronische Bauteile hat.The higher the speed of the inducing magnet, the higher the change in magnetic flux density over time and thus the amount of induced voltage. Because of this, the inducing magnet should be on exposed to as little friction as possible on its way to the induction coil be. It is therefore advantageous if the inducing magnet is at least on the surfaces with which it rests on the positive guidance with a material is covered with a low coefficient of friction. This material can for example be Teflon. A sliding layer made of fat or oil fulfills the same Purpose if they have no negative effects on materials or has electronic components.
Eine vorteilhafte geringe Reibung wird ebenfalls erreicht, wenn die Zwangsführung aus einem Werkstoff mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten besteht oder der induzierende Magnet auf einem Schlitten aus einem Werkstoff mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten gelagert ist. Besonders wirksam ist eine Kombination aus einer Zwangsführung, bestehend aus einem Werkstoff mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten sowie einem induzierenden Magneten, der mindestens auf seinen Gleitflächen mit einem Werkstoff mit geringem Reibungskoeffizienten belegt ist oder der auf dem Schlitten gelagert ist.An advantageous low friction is also achieved if the Positive guidance made of a material with a low coefficient of friction consists or the inducing magnet on a carriage made of a material is stored with a low coefficient of friction. Is particularly effective a combination of a positive guidance, consisting of a material with a low coefficient of friction and an inducing magnet, the at least on its sliding surfaces with a material with low Coefficient of friction is occupied or which is mounted on the slide.
An Hand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail using exemplary embodiments.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen Generator, dessen Induktionsspule eine Zylinderspule ohne Kern ist, im Längsschnitt, Fig. 1 is a generator, the induction coil is a cylindrical coil without a core, in longitudinal section,
Fig. 1a einen Querschnitt durch die Zwangsführung des Generators in Höhe der beiden stationären Magneten, FIG. 1a is a cross section through the forced operation of the generator in height of the two stationary magnets,
Fig. 2 einen Generator, dessen Induktionsspulen Stabkernspulen sind, wobei in der Endstellung jeweils ein Pol des induzierenden Magneten vor einer Stirnfläche eines Stabkerns positioniert ist, im Längsschnitt, Fig. 2 is a generator, the induction coils are bar-core coils being positioned in the end position in each case a pole of the magnet before inducing an end face of a rod core, in longitudinal section,
Fig. 3 einen Generator mit zwei hintereinandergeschalteten Spulen auf einem U-förmigen Eisenkern, mit dem induzierenden Magneten in der Ausgangsstellung und einer handbetätigbaren Schubvorrichtung, im Längsschnitt, Fig. 3 shows a generator with two series-connected coils on a U-shaped iron core with the inducing magnet in the starting position and a manually operable pusher, in longitudinal section,
Fig. 4 den Generator nach Fig. 3, wobei sich der induzierende Magnet im Symmetriepunkt des abstoßenden Magnetfelds befindet, Fig. 4 shows the generator according to Fig. 3, wherein the magnetic inducing in the symmetry point of the repulsive magnetic field is,
Fig. 5 den Generator nach Fig. 3, wobei sich der induzierende Magnet in der Endstellung befindet und Fig. 5 shows the generator of Fig. 3, wherein the inducing magnet is in the end position and
Fig. 6 einen Generator mit einem induktiven Teil entsprechend dem Generator nach Fig. 3, bei dem aber der induzierende Magnet durch das anziehende Magnetfeld der stationären Magneten in seiner Ausgangsstellung gehalten wird. Fig. 6 shows a generator with an inductive part corresponding to the generator of Fig. 3, but in which the inducing magnet is held in its starting position by the attracting magnetic field of the stationary magnets.
In Fig. 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßer Generator 100 im Schnitt dargestellt. Das Gehäuse 2 beinhaltet gleichzeitig die Zwangsführung 3 für den induzierenden Magneten 4. Die Zwangsführung 3 hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen rechteckigen Querschnitt, wie aus der Fig. 1a ersichtlich ist, und wird aus den zwei Seitenwänden 5 und 6 sowie dem Boden 7 und dem Deckel 8 des Gehäuses 2 gebildet. In Fig. 1 ist der Deckel 8 weggelassen worden, um den Aufbau des Generators 100 zu zeigen. Das Gehäuse 2 ist aus einem nichtmagnetisierbaren Werkstoff mit einem geringen Reibungskoeffizienten gefertigt. Die Seitenwände 5 und 6 weisen eine größere Wandstärke auf als der Boden 7 und der Deckel 8, weil sie zum einen die beiden stationären Magneten 9 und 10 in jeweils dafür vorgesehene Ausnehmungen 11 bzw. 12 aufnehmen, die Induktionsspule 13, hier längs geschnitten, tragen und als Befestigung dienen für die Betätigungsvorrichtung 14, die als Mittel zum Verschieben des induzierenden Magneten 4 aus seiner Ausgangsstellung 15 heraus vorgesehen ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Induktionsspule 13 eine Zylinderspule ohne Kern, eine sogenannte Luftspule, und weist deshalb um die Mittellinie 23 einen Hohlraum 31 auf.In Fig. 1, an inventive generator 100 is shown in section schematically. The housing 2 also contains the positive guidance 3 for the inducing magnet 4 . In the present exemplary embodiment, the positive guide 3 has a rectangular cross section, as can be seen from FIG. 1 a , and is formed from the two side walls 5 and 6 and the bottom 7 and the cover 8 of the housing 2 . In Fig. 1, the cover 8 has been omitted to show the structure of the generator 100 . The housing 2 is made of a non-magnetizable material with a low coefficient of friction. The side walls 5 and 6 have a greater wall thickness than the base 7 and the cover 8 because, on the one hand, they receive the two stationary magnets 9 and 10 in recesses 11 and 12 respectively provided for this purpose, which carry the induction coil 13 , cut longitudinally here and serve as a fastening for the actuating device 14 , which is provided as a means for moving the inducing magnet 4 out of its initial position 15 . In the present exemplary embodiment, the induction coil 13 is a cylindrical coil without a core, a so-called air coil, and therefore has a cavity 31 around the center line 23 .
Die Betätigungsvorrichtung 14 besteht aus einer Stange 16, die durch die Stirnwand 17 des Gehäuses 2 geführt ist und mit einem Schlitten 18 verbunden ist, auf dem der induzierende Magnet 4 gelagert ist. Der Schlitten 18 besteht aus einem Werkstoff mit geringem Reibungskoeffizienten. Er umhüllt den induzierenden Magneten 4 und damit seine Gleitflächen, die Flächen der Pole N und S, vollständig, wie aus der Fig. 1a ersichtlich ist. Die Fig. 1a zeigt einen Querschnitt durch die Zwangsführung 3 des Generators 100 in Höhe der beiden stationären Magneten 9 und 10. Der Schlitten 18 befindet sich, leicht verschieblich, in der Zwangsführung 3. Zur Betätigungsvorrichtung 14 gehören im vorliegenden Ausführungsbeispiel außerdem zwei Federn 19 und 20, die über die Stange 16 geschoben sind. Die Feder 19 ist zwischen der Stirnwand 17 des Gehäuses 2 und dem Schlitten 18 angeordnet und kann durch Zusammendrücken unter eine vorgegebene Spannung versetzt werden, während die Stange 16 von einer hier nicht dargestellten Einrichtung in der dargestellten Ausgangsstellung gehalten wird. Gibt diese Einrichtung die Stange 16 frei, kann sie in Pfeilrichtung 21 verschoben werden, wobei die Feder 19 diese Bewegung unterstützen kann. Die Vorspannung kann dabei so groß gewählt werden, daß die Kraft der Feder 19 ausreicht, um den induzierenden Magneten 4 über den Symmetriepunkt 26 des abstoßenden Magnetfelds 24 der stationären Magneten 9 und 10 hinaus in den Hohlraum 31 der Induktionsspule 13 zu beschleunigen. Der induzierende Magnet 4 taucht entlang der gemeinsamen Mittellinie 23 von der Zwangsführung 3 und der Zylinderspule 13 in den Hohlraum 31 der Zylinderspule 13 ein und erreicht nach Erzeugung des Energieimpulses die gestrichelt eingezeichnete Endstellung 22, wobei die Bewegung des Schlittens 18 durch die Feder 20 gebremst und der Weg 27 durch die Länge der Stage 16 begrenzt wird. Die in der Induktionsspule 13 induzierte Spannung wird über die Anschlüsse 32 der Induktionsspule einer hier nicht dargestellten Verstärkerschaltung zugeführt, die zum Stand der Technik gehört.The actuating device 14 consists of a rod 16 which is guided through the end wall 17 of the housing 2 and is connected to a slide 18 on which the inducing magnet 4 is mounted. The carriage 18 is made of a material with a low coefficient of friction. It completely envelops the inducing magnet 4 and thus its sliding surfaces, the surfaces of the poles N and S, as can be seen from FIG. 1a. The Fig. 1a shows a cross section through the positive guide 3 of the generator 100 in height of the two stationary magnets 9 and 10. The carriage 18 is located in the positive guide 3 , easily displaceable. In the present exemplary embodiment, the actuating device 14 also includes two springs 19 and 20 which are pushed over the rod 16 . The spring 19 is arranged between the end wall 17 of the housing 2 and the slide 18 and can be put under a predetermined tension by compression, while the rod 16 is held in the starting position shown by a device, not shown here. If this device releases the rod 16 , it can be moved in the direction of arrow 21 , the spring 19 being able to support this movement. The preload can be chosen so large that the force of the spring 19 is sufficient to accelerate the inducing magnet 4 beyond the point of symmetry 26 of the repelling magnetic field 24 of the stationary magnets 9 and 10 into the cavity 31 of the induction coil 13 . The inductive magnet 4 dips along the common center line 23 from the positive guide 3 and the solenoid 13 into the cavity 31 of the solenoid 13 and, after generation of the energy pulse, reaches the end position 22 shown in broken lines, the movement of the carriage 18 being braked by the spring 20 and path 27 is limited by the length of stage 16 . The voltage induced in the induction coil 13 is fed via the connections 32 of the induction coil to an amplifier circuit, not shown here, which belongs to the prior art.
Um in diese Endstellung 22 zu gelangen, muß der induzierende Magnet 4 das abstoßende Magnetfeld 24 der stationären Magneten 9 und 10 auf seinem Weg 27 von der Ausgangsstellung 15 zur Endstellung 22 überwinden. Das abstoßende Magnetfeld 24, dessen Aufbau durch einige Feldlinien 25 wiedergegeben ist, wird durch die Anordnung der Pole der stationären Magnete 9 und 10 wie folgt aufgebaut: Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der Nordpol N des Magneten 9 und der Südpol S des Magneten 10 der Zwangsführung 3 zugewandt und senkrecht zur Bewegungsrichtung 21 des induzierenden Magneten 4 ausgerichtet. Die Pole können auch eine vertauschte Polarität aufweisen. Die sich gegenüberliegenden Pole N des Magneten 9 und S des Magneten 10 ziehen sich an. Ohne die Anwesenheit des induzierenden Magneten 4 wäre das Magnetfeld 24 symmetrisch aufgebaut. Der Symmetriepunkt 26 liegt in der Mitte von den sich gegenüberliegenden Polen 9 und 10 auf der Mittellinie 23 der Zwangsführung 3.In order to reach this end position 22 , the inducing magnet 4 has to overcome the repelling magnetic field 24 of the stationary magnets 9 and 10 on its way 27 from the starting position 15 to the end position 22 . The repelling magnetic field 24 , the structure of which is represented by some field lines 25 , is constructed as follows by the arrangement of the poles of the stationary magnets 9 and 10 : In the present exemplary embodiment, the north pole N of the magnet 9 and the south pole S of the magnet 10 are the positive guide 3 facing and aligned perpendicular to the direction of movement 21 of the inducing magnet 4 . The poles can also have reversed polarity. The opposite poles N of the magnet 9 and S of the magnet 10 attract each other. Without the presence of the inducing magnet 4 , the magnetic field 24 would be constructed symmetrically. The point of symmetry 26 lies in the middle of the opposing poles 9 and 10 on the center line 23 of the positive guide 3 .
Das Magnetfeld 28 des induzierenden Magneten 4 ist, ohne die Anwesenheit des abstoßenden Magnetfelds 24, ebenfalls symmetrisch, wie aus dem Verlauf der Feldlinie 29 des Teils des Magnetfelds 28 ersichtlich ist, der der Stirnwand 17 des Gehäuses zugewandt ist. Der induzierende Magnet 4 ist so in die Zwangsführung 3 angeordnet, daß ein Nordpol N dem Nordpol N des stationären Magneten 9 und sein Südpol S dem Südpol S des stationären Magneten 10 zugewandt ist. Alle Magnete liegen in einer Ebene. Dort, wo der induzierende Magnet 4 in den Bereich der stationären Magneten 9 und 10 reicht, stoßen aufgrund der Polarität der einander zugeordneten Magneten die gleichgearteten Magnetfelder 24 und 28 aufeinander. Es entsteht eine starke abstoßende Kraft, wie die verbogenen Feldlinien 25 und 29 verdeutlichen sollen. Diese Kraft wirkt in der Ausgangsstellung 15 auf den induzierenden Magneten 4 in Richtung 30 von der Induktionsspule 13 weg.The magnetic field 28 of the inducing magnet 4 is also symmetrical, without the presence of the repelling magnetic field 24 , as can be seen from the course of the field line 29 of the part of the magnetic field 28 which faces the end wall 17 of the housing. The inducing magnet 4 is arranged in the positive guide 3 such that a north pole N faces the north pole N of the stationary magnet 9 and its south pole S faces the south pole S of the stationary magnet 10 . All magnets are in one plane. Where the inducing magnet 4 extends into the area of the stationary magnets 9 and 10 , the magnetic fields 24 and 28 of the same type collide due to the polarity of the magnets which are assigned to one another. There is a strong repulsive force, as the bent field lines 25 and 29 are intended to illustrate. In the starting position 15, this force acts on the induction magnet 4 in the direction 30 away from the induction coil 13 .
Wird der Generator 100 betätigt, indem der induzierende Magnet 4 mittels der Stange 16 in Richtung 21 auf die Induktionsspule 13 verschoben wird, wirkt die abstoßende Kraft des Magnetfelds 24 der stationären Magneten 9 und 10 so lange entgegen der Verschieberichtung 21, bis daß sich der induzierende Magnet 4 im Symmetriepunkt 26 des Magnetfelds 24 befindet. An dieser Stelle herrscht ein indifferentes Gleichgewicht zwischen den vom induzierenden Magneten 4 erzeugten Magnetfeld 28 und dem Magnetfeld 24. Durch eine geringe Krafteinwirkung auf den induzierenden Magneten 4 in Richtung 21 auf die Induktionsspule 13 hin wird dieser aus dem Gleichgewicht gebracht und das Magnetfeld 24 wirkt auf den induzierenden Magneten 4 in Richtung auf die Induktionsspule 13 abstoßend. Der induzierende Magnet 4 wird durch die abstoßende Kraft des Magnetfelds 24 entlang des Wegs 27 in den Hohlraum 31 der Spule 13 geschleudert. Je intensiver dieser Vorgang ist, mit desto höherer Geschwindigkeit durchdringen die Feldlinien 29 des Magnetfelds 28 des induzierenden Magneten 4 die Wicklungen der Spule 13 und desto höher ist die induzierte Spannung, die an ihren Anschlüssen 32 anliegt.If the generator 100 is actuated by displacing the inducing magnet 4 by means of the rod 16 in the direction 21 onto the induction coil 13 , the repulsive force of the magnetic field 24 of the stationary magnets 9 and 10 acts against the displacement direction 21 until the inducing one Magnet 4 is located at the point of symmetry 26 of the magnetic field 24 . At this point there is an indifferent equilibrium between the magnetic field 28 generated by the inducing magnet 4 and the magnetic field 24 . By applying a small force to the induction magnet 4 in the direction 21 towards the induction coil 13 , the induction coil 13 is brought out of equilibrium and the magnetic field 24 acts repulsively on the induction magnet 4 in the direction of the induction coil 13 . The inducing magnet 4 is thrown into the cavity 31 of the coil 13 by the repulsive force of the magnetic field 24 along the path 27 . The more intensive this process is, the higher the speed the field lines 29 of the magnetic field 28 of the inducing magnet 4 penetrate the windings of the coil 13 and the higher the induced voltage which is present at their connections 32 .
In Fig. 2 ist ein Generator 101 mit einem weiteren Ausführungsbeispiel für den induktiven Teil dargestellt. Merkmale, die mit dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel übereinstimmen, sind mit den selben Bezugsziffern bezeichnet.In FIG. 2, a generator 101 is shown with a further embodiment for the inductive part. Features that correspond to the previous exemplary embodiment are identified by the same reference numerals.
Der induktive Teil des Generators 101 unterscheidet sich vom induktiven Teil des Generators 100 dadurch, daß im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Stabkernspulen 33 und 34 als Induktionsspulen vorgesehen sind, die jeweils einen die magnetischen Feldlinien sammelnden Stabkern 35 und 36 aufweisen, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus geschichteten Blechen 37 besteht. Die Induktionsspulen 33 und 34 haben eine gemeinsame Achse 38, die senkrecht auf der Mittellinie 23 der Zwangsführung 3 steht. Die Induktionsspulen 33 und 34 sind an den Seitenwänden 5 und 6 des Gehäuses 2 befestigt. Die Seitenwände 5 und 6 weisen Durchbrüche 39 bzw. 40 auf, durch die die Stabkerne 35 bzw. 36 bis an die Stelle reichen, die der induzierende Magnet 4 nach erfolgter Induktion in der dargestellten Endstellung einnimmt.The inductive part of the generator 101 differs from the inductive part of the generator 100 in that, in the present exemplary embodiment, two rod core coils 33 and 34 are provided as induction coils, each having a rod core 35 and 36 collecting the magnetic field lines, which in the present exemplary embodiment consists of layered sheets 37 exists. The induction coils 33 and 34 have a common axis 38 which is perpendicular to the center line 23 of the positive guide 3 . The induction coils 33 and 34 are attached to the side walls 5 and 6 of the housing 2 . The side walls 5 and 6 have openings 39 and 40 , respectively, through which the rod cores 35 and 36 extend to the position which the inducing magnet 4 assumes in the illustrated end position after induction has taken place.
In Fig. 2 hat der induzierende Magnet 4 nach Auslösung durch die Betätigungsvorrichtung 14 seine gestrichelt eingezeichnete Ausgangsstellung 41 verlassen. Nachdem er das durch die stationären Magneten 9 und 10 erzeugte Magnetfeld 24 überwunden und den Weg 27 zurückgelegt hat, hat er die Stirnflächen 45 und 46 der beiden Stabkerne 35 bzw. 36 beaufschlagt. Dabei hat er eine Spannung in den beiden Induktionsspulen 33 und 34 induziert. Die induzierte Spannung kann über die jeweiligen Anschlüsse 43 bzw. 44 der Induktionsspulen 33 bzw. 34 entweder parallel oder hintereinandergeschaltet einer hier nicht dargestellten, aber durch den Stand der Technik bekannten Verstärkerschaltung zugeführt werden. Die induzierten Spannungen können aber auch getrennt verwertet werden, beispielsweise zur Erzeugung zweier getrennter Signale.In FIG. 2, the inducing magnet 4 has left its starting position 41 shown in broken lines after it has been triggered by the actuating device 14 . After he has overcome the magnetic field 24 generated by the stationary magnets 9 and 10 and has covered the path 27 , he has applied to the end faces 45 and 46 of the two rod cores 35 and 36, respectively. He has induced a voltage in the two induction coils 33 and 34 . The induced voltage can be fed via the respective connections 43 or 44 of the induction coils 33 or 34 either in parallel or in series to an amplifier circuit which is not shown here but is known from the prior art. However, the induced voltages can also be used separately, for example to generate two separate signals.
In den Fig. 3 bis 5 ist eine besonders bevorzugte Ausführung der Erfindung dargestellt. Es ist ein Generator 102, der mit Hilfe einer handbetätigbaren Schubvorrichtung 47 ausgelöst werden kann. Der Generator 102 unterscheidet sich von den Generatoren 100 und 101 der vorhergehenden Ausführungsbeispiele durch die handbetätigbare Schubvorrichtung 47 und dem induktiven Teil. Mit den vorhergehenden Ausführungsbeispielen übereinstimmende Merkmale sind mit den selben Bezugsziffern bezeichnet.In FIGS. 3 to 5, a particularly preferred embodiment of the invention is illustrated. It is a generator 102 that can be triggered with the aid of a manually operated pushing device 47 . The generator 102 differs from the generators 100 and 101 of the previous exemplary embodiments by the manually operable pushing device 47 and the inductive part. Features which correspond to the preceding exemplary embodiments are designated by the same reference numerals.
Der induktive Teil des Generators 102 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein U-förmiges Joch 48 aus geschichteten Blechen einer Eisen-Kobalt-Legierung auf. Das Joch 48 schließt sich so an das Gehäuse 2 mit den stationären Magneten 9 und 10 an, daß seine beiden Schenkel 49 und 50 die Seitenwände der Zwangsführung 3 bilden. Die Zwangsführung 3 umschließt gleichzeitig die Lücke 51 zwischen den beiden Schenkeln 49 und 50, die von dem induzierenden Magneten 4 während der Erzeugung des Energieimpulses geschlossen wird. Jeweils auf einem Schenkel des Jochs 48 ist eine Induktionsspule geschoben, auf den Schenkel 49 die Induktionsspule 53 und auf den Schenkel 50 die Induktionsspule 54. Zur Erhöhung der induzierten Spannung sind die beiden Spulen 53 und 54 hintereinandergeschaltet, weshalb nur zwei Anschlüsse, 52a und 52b, vorgesehen sind. In the present exemplary embodiment, the inductive part of the generator 102 has a U-shaped yoke 48 made of layered sheets of an iron-cobalt alloy. The yoke 48 connects to the housing 2 with the stationary magnets 9 and 10 in such a way that its two legs 49 and 50 form the side walls of the positive guide 3 . The positive guide 3 simultaneously encloses the gap 51 between the two legs 49 and 50 , which is closed by the inducing magnet 4 during the generation of the energy pulse. An induction coil is pushed onto one leg of the yoke 48 , the induction coil 53 onto the leg 49 and the induction coil 54 onto the leg 50 . To increase the induced voltage, the two coils 53 and 54 are connected in series, which is why only two connections, 52a and 52b, are provided.
Die Schubvorrichtung 47 setzt sich zusammen aus der Betätigungsvorrichtung 14 und der Handauslösung 55. Die dargestellte Handauslösung 55 zeigt nur eine von konstruktiv möglichen Ausführungen. Das Gehäuse 2 und das Joch 48 des Generators 102 sind auf einem Träger 56 gehaltert, an dem sich ein Handgriff 57 anschließt. In diesem Handgriff 57 ist in einer Ausnehmung 58 ein Hebel 59 drehbar gelagert. Sein Drehpunkt 60 liegt im Übergang vom Träger 56 zum Handgriff 57. Der Hebelarm 61 trägt an seinem Ende eine Halbzylinder 62, der an einem weiteren Halbzylinder 63 anliegt, der sich auf dem Ende der Stange 16 befindet. Bei der Betätigung der Schubvorrichtung 47 wälzen sich die beiden Zylinderflächen aufeinander ab. Der Hebelarm 61 liegt in seiner Ausgangsstellung auf einem Bolzen 64 als Anschlag. Der andere Hebelarm 65 wird zur Betätigung der Schubvorrichtung 47 durch die Finger der Bedienperson in Pfeilrichtung 66 gezogen, wodurch sich der Hebelarm 61 in Pfeilrichtung 67 bewegt. Dadurch wird die Stange 16 in Pfeilrichtung 68 verschoben. Bei einer entsprechenden Hebelübersetzung, die auf die Kraft abgestimmt ist, die durch das Magnetfeld 24 auf den induzierenden Magneten 4 wirkt, wird der induzierende Magnet 4 aus seiner Ausgangsstellung 15, gegen die Kraft des Magnetfelds 24, in Richtung auf die Induktionsspulen 53 und 54 bewegt. Wenn der Hebelarm 61 so weit geschwenkt worden ist, daß der Halbzylinder 62 die gestrichelt eingezeichnete Position 69 erreicht hat, hat der induzierende Magnet 4 auf seinem Weg 27 den Symmetriepunkt 26 des Magnetfelds 24 bereits überwunden.The pushing device 47 is composed of the actuating device 14 and the manual release 55 . The illustrated manual release 55 shows only one of the possible designs. The housing 2 and the yoke 48 of the generator 102 are held on a carrier 56 , to which a handle 57 connects. In this handle 57 , a lever 59 is rotatably mounted in a recess 58 . Its pivot point 60 lies in the transition from the carrier 56 to the handle 57 . The lever arm 61 carries at its end a half cylinder 62 which bears against a further half cylinder 63 which is located on the end of the rod 16 . When the pushing device 47 is actuated, the two cylinder surfaces roll on one another. The lever arm 61 is in its starting position on a bolt 64 as a stop. The other lever arm 65 is pulled to actuate the pushing device 47 by the fingers of the operator in the direction of the arrow 66 , whereby the lever arm 61 moves in the direction of the arrow 67 . As a result, the rod 16 is displaced in the direction of arrow 68 . With a corresponding lever transmission, which is matched to the force which acts on the inducing magnet 4 through the magnetic field 24 , the inducing magnet 4 is moved from its starting position 15 , against the force of the magnetic field 24 , in the direction of the induction coils 53 and 54 . When the lever arm 61 has been pivoted so far that the half cylinder 62 has reached the position 69 shown in broken lines, the inducing magnet 4 has already overcome the point of symmetry 26 of the magnetic field 24 on its path 27 .
In Fig. 4 ist die Situation dargestellt, daß sich der induzierende Magnet 4 im Symmetriepunkt 26 des Magnetfelds 24 befindet. Der Aufbau der Magnetfelder 24 der stationären Magneten 9 und 10 sowie 28 des induzierenden Magneten 4 zeigt, daß bei den Kräften, die auf den induzierenden Magneten 4 wirken, ein indifferentes Gleichgewicht herrscht. Deshalb reicht bei weiterer Betätigung des Hebelarms 65 der Handauslösung 55 bereits eine geringe Kraft, um die Stange 16 in Pfeilrichtung 68 zu verschieben und den induzierenden Magneten 4 über den Symmetriepunkt 26 hinauszuschieben. Dann wirkt die abstoßende Kraft des Magnetfelds 24 auf den induzierenden Magneten 4, aber jetzt in Richtung auf die Induktionsspulen 53 und 54.In FIG. 4 the situation is shown that the inducing magnet 4 is located in the magnetic field symmetry 24 in the item 26. The structure of the magnetic fields 24 of the stationary magnets 9 and 10 and 28 of the inducing magnet 4 shows that there is an indifferent balance in the forces acting on the inducing magnet 4 . Therefore, with further actuation of the lever arm 65 of the manual release 55 , a small force is sufficient to move the rod 16 in the direction of arrow 68 and to push the inducing magnet 4 beyond the point of symmetry 26 . Then the repulsive force of the magnetic field 24 acts on the inducing magnet 4 , but now in the direction of the induction coils 53 and 54 .
Fig. 5 zeigt die Endstellung des induzierenden Magneten 4 nach Schließen der Lücke 51 zwischen den beiden Schenkeln 49 und 50 des U-förmigen Jochs 48 und Erzeugung des elektrischen Energieimpulses. Nachdem der induzierende Magnet 4 aus seiner in Fig. 4 gezeigten Stellung durch die Schubvorrichtung 47 nur geringfügig in Pfeilrichtung 68 verschoben worden war, wirkte auf ihn die abstoßende Kraft des Magnetfelds 24 der stationären Magneten 9 und 10 und die anziehende Kraft des sich im Joch 48 aufbauenden Magnetfelds. Eine Einwirkung auf den induzierenden Magneten 4 durch die Bedienperson war danach nicht mehr erforderlich, weshalb das Schwenken des Hebels 59 bereits kurz nach dem Verschieben des induzierenden Magneten 4 über den Symmetriepunkt 26 des Magnetfelds 24 hinaus gestoppt wurde. Die Feder 20 hat die Bewegung des induzierenden Magneten 4 vor Erreichen seiner Endstellung gebremst. Bei einer eventuellen Wiederverwendung des Generators 102 wird durch die Feder 20 ein ungebremster Aufprall des induzierenden Magneten 4 auf die Induktionsspulen 53 und 54 und damit die Beschädigung der Spulen und des Magneten vermieden. Aus der Fig. 5 ist zu entnehmen, daß die stationären Magneten 9 und 10 in einem solchen Abstand von dem U-förmigen Joch 48 der Induktionsspulen 53 und 54 angeordnet sind, daß der in der Position 4' eingezeichnete induzierende Magnet bereits in die Lücke 51 eintritt, während er die stationären Magneten 9 und 10 höchstens noch bis zur Hälfte überdeckt. Fig. 5 shows the final position of the inducing magnet 4 after closing the gap 51 between the two legs 49 and 50 of the U-shaped yoke 48 and generation of the electrical energy pulse. After the inducing magnet 4 was only slightly shifted from the position shown in FIG. 4 by the pusher 47 in the direction of arrow 68 , the repulsive force of the magnetic field 24 of the stationary magnets 9 and 10 and the attractive force of the yoke 48 acted on it building magnetic field. An action on the induction magnet 4 by the operator was then no longer necessary, which is why the pivoting of the lever 59 was stopped shortly after the induction magnet 4 was moved beyond the point of symmetry 26 of the magnetic field 24 . The spring 20 has braked the movement of the inducing magnet 4 before it reaches its end position. If the generator 102 is reused, the spring 20 avoids an unbraked impact of the induction magnet 4 on the induction coils 53 and 54 and thus damage to the coils and the magnet. It can be seen from FIG. 5 that the stationary magnets 9 and 10 are arranged at such a distance from the U-shaped yoke 48 of the induction coils 53 and 54 that the inducing magnet shown in the position 4 'is already in the gap 51 occurs while it covers the stationary magnets 9 and 10 at most up to half.
In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Generator 103 dargestellt. Der induktive Teil, die Anordnung der Induktionsspulen 53 und 54 sowie das U-förmige Joch 48, stimmen mit dem Ausführungsbeispiel des Generators 102 nach den Fig. 3 bis 5 überein. Weitere, mit den vorhergehenden Ausführungsbeispielen übereinstimmende Merkmale sind mit den selben Bezugsziffern bezeichnet.A further exemplary embodiment for a generator 103 is shown in FIG. 6. The inductive part, the arrangement of the induction coils 53 and 54 and the U-shaped yoke 48 correspond to the embodiment of the generator 102 according to FIGS. 3 to 5. Further features which correspond to the preceding exemplary embodiments are designated by the same reference numbers.
Der Generator 103 unterscheidet sich von den Ausführungsbeispielen der Generatoren 100, 101 und 102 dadurch, daß der induzierende Magnet 4 in seiner Ausgangsstellung 15 zwischen den beiden stationären Magneten 70 und 71 angeordnet ist. Die Pole der stationären Magneten 70 und 71 und die Pole des induzierenden Magneten 4 sind so einander zugeordnet, daß sich jeweils Nord- und Südpole gegenüberstehen. Die Zuordnung der Magnetpole ist damit genau umgekehrt wie in den Generatoren der vorhergehenden Ausführungsbeispiele. Der induzierende Magnet 4 wird also durch die Anziehungskraft des von den stationären Magneten 70 und 71 aufgebauten Magnetfelds 73 in seiner Ausgangsstellung gehalten.The generator 103 differs from the exemplary embodiments of the generators 100 , 101 and 102 in that the inducing magnet 4 is arranged in its starting position 15 between the two stationary magnets 70 and 71 . The poles of the stationary magnets 70 and 71 and the poles of the inducing magnet 4 are assigned to one another in such a way that the north and south poles face each other. The assignment of the magnetic poles is therefore exactly the opposite of that in the generators of the previous exemplary embodiments. The inducing magnet 4 is thus held in its starting position by the attractive force of the magnetic field 73 built up by the stationary magnets 70 and 71 .
Zur Auslösung des Generators 103 muß der induzierende Magnet 4 zunächst aus der Anziehungskraft des Magnetfelds 73 dieser Magneten 70 und 71 gelöst und dann in Richtung auf die Induktionsspulen 53 und 54 beschleunigt werden. Dazu ist die Betätigungsvorrichtung 14 vorgesehen, die, wie hier nicht dargestellt, auch mit einer Handbetätigung gekoppelt sein kann, wie sie am Ausführungsbeispiel des Generators 102, Fig. 3 bis 5, gezeigt wird.To trigger the generator 103 , the inducing magnet 4 must first be released from the attractive force of the magnetic field 73 of these magnets 70 and 71 and then accelerated in the direction of the induction coils 53 and 54 . For this purpose, the actuating device 14 is provided, which, as not shown here, can also be coupled with a manual actuation, as is shown in the exemplary embodiment of the generator 102 , FIGS. 3 to 5.
Wirkt auf die Betätigungsvorrichtung 14 in Pfeilrichtung 72 eine Kraft, die groß genug ist, die wirkende Anziehungskraft der stationären Magneten 70 und 71 auf den induzierenden Magneten 4 zu überwinden, wird dieser entlang des Wegs 27 in die Lücke 51 des U-förmigen Jochs 48 geschoben. Dabei werden die Magnetlinien des induzierenden Magneten 4 in dem Joch 48 gesammelt und dadurch das magnetische Feld verstärkt. Der induzierende Magnet 4 wird durch das Magnetfeld, daß er in dem Joch 48 aufbaut, angezogen und bewegt sich beschleunigt in die Lücke 51, um den Kern und dadurch den magnetischen Kreis zu schließen. Während dieses Vorgangs ändert sich das Magnetfeld in den Induktionsspulen 53 und 54 und eine Spannung wird induziert, die an den Anschlüssen 52a und 52b abgegriffen werden kann. Dadurch, daß der induzierende Magnet nur durch das von ihm aufgebaute Magnetfeld angezogen und beschleunigt wird, ist seine Geschwindigkeit, mit der er die Lücke 51 des Jochs 48 beaufschlagt, geringer, als wenn er zusätzlich durch die abstoßende Wirkung des Magnetfelds der stationären Magneten beschleunigt wird.If a force acts on the actuating device 14 in the direction of the arrow 72 that is large enough to overcome the acting attractive force of the stationary magnets 70 and 71 on the inducing magnet 4 , the latter is pushed along the path 27 into the gap 51 of the U-shaped yoke 48 . The magnetic lines of the inducing magnet 4 are collected in the yoke 48 and the magnetic field is thereby strengthened. The inducing magnet 4 is attracted by the magnetic field that it builds up in the yoke 48 and accelerates into the gap 51 to close the core and thereby the magnetic circuit. During this process, the magnetic field in the induction coils 53 and 54 changes and a voltage is induced which can be tapped at the terminals 52 a and 52 b. Because the inducing magnet is only attracted and accelerated by the magnetic field it has built up, its speed with which it acts on the gap 51 of the yoke 48 is lower than when it is additionally accelerated by the repulsive action of the magnetic field of the stationary magnets .
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