DE2522328A1 - Elektrisches messinstrument - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS DR.-ING. HANS LEYH

β MÖNCHEN 71, 16. Mai 1975

MdohlorttriB· 42

M.lnZ.loh.n: WS15P-1293

WESTINGHOUSE ELECTRIC CORP,

Westinghouse Building Gateway Center Pittsburgh, Pennsylvania U.S.A.

Elektrisches Meßinstrument

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Meßinstrument, insbesondere ein elektrisches Meßinstrument, dessen Meßwerk eine ortsfeste Spule und ein bewegliches Eisenstück aufweist (Dreheiseninstrument).

Ein Meßmerk mit einer ortsfesten Spule und einem beweglichen Eisenstück wird im allgemeinen in elektrischen Instrumenten zum Messen von Wechselströmen verwendet. Mit einem derartigen Meßwerk kann man zwar auch Gleichstrom messen, doch führt die Remanenz der bekannten magnetischen Werkstoffe zum Vorhandensein eines Restmagnetismus, der einen Fehler von bis zu Λ% in der magnetischen Wirkung herbeiführen kann. Bei Wechselströmen tritt dieser Fehler nicht auf. Das Meßwerk mit ortsfester Spule und beweglichem Eisenstück ist auch deshalb zum Messen von Wechselströmen ideal geeignet, weil das Auslenkmoment dem Quadrat des zu messenden Stroms bzw. der ihm entsprechenden Leistung proportional ist. Infolgedessen wird die Genauigkeit des Meßwerks durch Abweichungen von einer Sinuswelle praktisch nicht

Fe/ua' beeinträchtigt

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beeinträchtigt. Das Meßinstrument mit ortsfester Spule und beweglichem Eisentück hat ujeitere Vorteile, beispielsweise eine hohe Überlastbarkeit, eine relativ geringe Temperaturabhängigkeit und die Fähigkeit zum Messen auch relativ starker Ströme ohne die Verwendung won Hilfeinrichtungen, wie Strom- und Potentialwandlern. Infolgedessen ist ein Meßinstrument mit ortsfester Spule und beweglichem Eisenstück ein sehr brauchbares, wirtschaftliches Mittel zum Messen von Wechselströmen.

In den üblichen Meßwerken mit ortsfester Spule und beweglichem Eisenstück sind ein bewegliches Eisenstück und Ständerelemente vorgesehen. Um einen großen Ausschlag des Zeigers zu erzielen, wie dies in einem Meßinstrument mit einer Kreisskala von 250° erforderlich ist, wendet man sowohl das Prinzip der Anziehung als auch das der Abstoßung an. Durch die Spule des Maßwerks fließt ein Strom, dessen Stromstärke der zu messenden Grosse proportional ist und der den Ausschlag des beweglichen Eisenstückes und des Zeigers dadurch einleitet, dass an den einander entsprechenden Enden eines abstoßend wirkenden ortsfesten Eisenstückes und des beweglichen Eisenstückes momentan elektromagnetische Pole derselben Polarität induziert werden. Die Bewegung des beweglichen Eisenstückes und des Zeigers im oberen Bereich der Skala wird dadurch bewirkt, dass an den einander entsprechenden Enden von zwei anziehend wirkenden ortsfesten Eisenstücken und dem beweglichen Eisenstück elektromagnetische Pole mit einander entgegengesetzten Polaritäten erzeugt werden.

Die abstoßend und anziehend wirkenden ortsfesten Eisenstücke werden aus dünnen Streifen aus einem magnetischen metallischen Werkstoff hergestellt. Diese Streifen haben eine bestimmte Form, wobei einander gegenüberliegende Breitseiten bogenförmig gekrümmt sind. Diese bogenförmigen Stücke werden derart montiert, dass ihre Längsachsen mit der Drehachse des beweglichen Eisenstückes übereinstimmen. Das abstoßend wirkende ortsfeste Eisenstück ist auswärts von dem beweglichen Eisenstück in der Mitte desselben angeordnet. Die beiden anziehend wirkenden, ortsfesten Eisenstücke sind in geringem Abstand von einander entgegengesetzten Enden des abstossend wirkenden ortsfesten Eisenstückes angeordnet.

- 2 - Die.

ORIGINAL INSPECTED

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Die abstoßend und anziehend wirkenden ortsfesten Eisenstücke sind so ausgebildet, dass bei einer Bewegung des an dem beweglichen Eisenstück befestigten Zeigers zu dem oberen Skalenbereich hin der Abstand zwischen den Enden des beweglichen Eisenstückes und den polarisierten Enden des abstoßend wirkenden ortsfesten Eisenstückes zunimmt und gleichzeitig der Abstand zwischen den Enden des beweglichen Eisenstückes und den polarisierten Enden der anziehend wirkenden ortsfesten Eisenstücke abnimmt. Die Ränder der verschiedenen Eisenstücke sind so ausgebildet und relativ zueinander so angeordnet, dass die AbstoGungs- und Anziehungskräfte und die ein Gegendrehmoment erzeugende Kraft der Rückstelleinrichtung zu einem im wesentlichen einheitlichen Naßstab der Skala führen.

Für die veränderlichen Parameter des beweglichen Eisenstücks und der Ständerelemente von üblichen Dreheisenmeßwerksn, beispielsweise ihre Größe, Form und Relativstellungen zueinander, sind nur kleine Toleranzen zulässig, damit der Eisenkreis reproduzierbar geeicht werden kann und das Meßinstrument von Veränderungen der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit nicht beeinflußt wird. In üblichen Instrumenten sind das bewegliche Eisenstück und die ortsfesten Eisenstücke an ziemlich schwer zugänglichen Stallen angeordnet, so dass ihre Montage und Einstellung ein schwieriger Vorgang ist, der beträchtlich zu den Herstellungskosten dieses sonst einfachen Meßwerks beiträgt. In den üblichen Dreheisenmeßwerken ergibt die Anordnung der beweglichen und der ortsfesten Eisenstücke keine Konstruktion, die mit Produktionsmaschinen ohne weiteres genau normgerecht hergestellt werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung eines neuen, verbesserten elektrischen Meßinstruments, dessen Meßwerk eine ortsfeste Spule und ein bewegliches Eissnstück aufweist und das für die genaue, zuverlässige Messung von elektrischen Strömen geeignet ist und aus Teilen hergestellt werden kann, die durch ihre Konstruktion eine wirtschaftliche Herstellung und Montage ohne mühsame Einstellarbeiten ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist für ein elektrisches Instrument mit einer einen magnetischen Kreis und eine Wicklung umfassenden und eine öffnung aufweisenden, ortsfesten Baugruppe,mit einer beweglichen Baugruppe, die

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in der öffnung der ortsfesten Baugruppe gegen eine Hemmkraft drehbar gelagert ist, und mit einer mit der beweglichen Baugruppe gekuppelten Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der Winkelstellung der beweglichen Baugruppe erfindungsgemäß vorgesehen, dass die ortefeste Baugruppe eine erste Magnetplatte und eine im Abstand angeordnete, zweite Magnetplatte aufweist, dass die Magnetplatten je eine öffnung besitzen, dass mindestens eine dieser öffnungen allgemein spiralförmig ist, und dass die ortsfeste Baugruppe ferner eine elektrische Spule besitzt, die relativ/ zu den beiden Magnetplatten so angeordnet ist, dass diese bei einem StromfluQ durch die elektrische Spule mit verschiedenen magnetischen Polaritäten magnetisiert werden, dass die bewegliche Baugruppe ein bewegliches magnetisches Element aufweist, das zwischen der ersten und der zweiten Magnetplatte einen ersten magnetischen Leitweg bildet und das mit dem durch einen StromfluG in der elektrischen Spule erzeugten, magnetischen KraftfluQ derart zusammenwirkt, dass der ersten und der zweiten Magnetplatte benachbarte Teile des beweglichen magnetischen Elements mit anderen Polaritäten magnetisiert werden, als die benachbarten Magnetplatten, so dass Anziehungskräfte wirksam werden, die auf die bewegliche Baugruppe ein Drehmoment ausüben, welches die bewegliche Baugruppe zwischen einer ersten und einer zweiten Winkelstellung dreht, wenn der durch die elektrische Spule fließende Strom von Null auf eine vorherbestimmte Stromstärke zunimmt, wobei durch eine Drehung des beweglichen magnetischen Elements in der einen und der anderen Richtung infolge der allgemein spiralförmigen Ausbildung mindestens einer der öffnungen der ersten und der zweiten Magnetplatte der magnetische Leitwert des ersten magnetischen Leitweges verändert wird.

Nachstehend wird Bin Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:

Fig. 1 schaubildlich und mit auseinandergezogenen Teilen ein elektrisches Meßinstrument, dessen erfindungsgemäß ausgebildete· Meßwerk eine ortsfeste Spule und ein bewegliches Eisenstück aufweist;

Fig. 2 in einer Draufsicht den Ständer und das bewegliche Eisenstück des

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in Fig. 1 gezeigten Meßwerks;

Fig. 3 das Meßwerk im Schnitt, gesehen in Richtung der Pfeile III-III der Fig. 2;

Fig. 4 in einer Vorderansicht das bewegliche Eisenstück gemäQ Fig. 1, 2 und 3;

Fig. 5 in einer Seitenansicht das bewegliche Eisenstück gemäß Fig. 4;

Fig. 6 und 7 in einer Draufsicht bzw. Ansicht ein im wesentlichen L-förmiges Abschirmglied des Meßwerks gemäß den Fig. 1, 2 und 3;

Fig. 8 in größerem Maßstab die allgemein spiralförmige Öffnung in einer der ortsfesten Magnetplatten gemäß den Fig. 1, 2 und 3;

Fig. 9 in einer Draufsicht das bewegliche Eisenstück gemäß Fig. 2 zusammen mit Vektoren zur Darstellung verschiedener Kräfte, die auf das bewegliche Eisenstück wirken;

Fig. 10 in einem Kurvenbild die gewünschte Kennlinie eines im wesentlichen linear arbeitenden Maßwerks mit ortsfester Spule und bewaglichem Eisenstück.

Die Erfindung schafft ein neues und verbessertes elektrisches Instrument, dessen Mechanismus eins ortsfeste Spule und ein bewegliches Eisenstück aufweist und aus leicht herstell- und zusammensetzbaren Teilen besteht. Dieser Mechanismus besitzt eine Spule, die eine Öffnung hat und zwischen zwei im Abstand voneinander angeordneten Magnetplatten angeordnet ist. Diese Platten können aus Magnetblech ausgestanzt sein. Gede Platte hat eine allgemein spiralförmige Öffnung, die mit der Öffnung der Spule in Verbindung steht. Der in Spule umgebende, magnetische Kreis wird durch U-förmige magnetische Joche vervollständigt. In der Öffnung der Spule ist ein bewegliches Eisenstück gegen eine Hsmmkraft drehbar gelagert. Dieses bewegliche magnetische Eisenstück ist so bemessen, dass es sich zwischen den Magnetplatten erstreckt. Dar die Spule durchsetzende,magne-

- 5 - tische

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tische KraftfluQ durchsetzt einen ersten und einen zweiten magnetischen Leitweg. Diese magnetischen Leitwege beeinflussen den Ausschlag des beweglichen Eisenstückes. Der erste magnetische Leitweg führt von einer der Magnetplatten durch einen Luftspalt zu dem beweglichen Eisenstück, durch dieses hindurch und durch einen anderen Luftspalt zu der anderen Magnetplatte. Das bewegliche Eisenstück wirkt mit dem durch einen StromfluQ durch die Spule erzeugten, magnetischen Kraftfluß derart zusammen, dass auf das bewegliche Eisenstück ein Drehmoment ausgeübt wird. Bei zunehmender Stärke des durch die Spule fließenden Stroms dreht sich das bewegliche Eisenstück unter der Wirkung des auf ihn ausgeübten Drehmoments in einer solchen Richtung, dass die Länge der Luftspalte herabgesetzt wird. Durch die Drehung des beweglichen Eisenstückes wird ein an ihm befestigter Zeiger bewegt, der den Drehwinkel und damit die Stromstärke des durch die Spule fließenden Stroms anzeigt. In der Spule ist zwischen den l*lagnetplatten ein einstellbares Nebenschluß- oder Abschirmelement angeordnet, das den zweiten magnetischen Leitweg bildet. Die Magnetplatten haben Vorsprünge, die in die entsprechenden Öffnungen ragen und die so bemessen und angeordnet sind, dass sie mit dem entsprechend angeordneten und bemessenen, magnetischen Abschirmelement derart zusammenwirkt, dass die Gesamtveränderung des magnetischen Leitwerts des ersten magnetischen Leitweges grosser ist als die Gesamtveränderung, die mit den spiralförmigen Öffnungen der Magnetplatten allein herbeigeführt werden könnte. Infolge dieser größeren Veränderung des magnetischen Leitwerts kann der Mechanismus einen Zeigerausschlag in einem grösaeren Bereich bewirken, so dass der Mechanismus in Instrumenten mit sehr langen Skalen, beispielsweise mit Kreisskalen von 180° und 250Q, verwendet werden kann.

Fig. 1 zeigt nun schaubildlich mit auseinandergezogenen Teilen ein elektrisches Meßinstrument 9, dessen Meßwerk 10 eine ortsfeste Spule und ein bewegliches Eisenstück aufweist und erfindungsgemäß ausgebildet ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt das Instrument einen Tragring 11, auf dem die anderen Bestandteile des Instruments montiert sind. Das Meßwerk 10 besitzt eine einen magnetischen Kreis und eine Spule aufweisende,ortsfeste Baugruppe 13. Diese weist eine erste Magnetplatte 12 und eine im Abstand davon angeordnete, zweite Magnetplatte 14

- 6 - auf.

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auf. 3ede Magnetplatte hat eine zentrale öffnung. Das Pleßwerk 10 besitzt ferner im wesentlichen U-p-rof ilf örmige 3oche 16 und 18, die miteinander entgegengesetzten Seiten der Nagnetplatten 12 und 14 v/erbunden sind, soü/ie eine Wicklungsanordnung 20. Die ortsfeste Baugruppe dee MeBwerks 13 ist an einer Seite einer Tragplatte 21 befestigt, die einen Teil eines Traggestells 22 bildet. Beispielsweise können nicht gezeigte Schrauben öffnungen an den Ecken der ortsfesten Baugruppe 13 des NeGwerke, beispielsweise die öffnung 24, durchsetzen und in Geuiindeöffnungen der Tragplatte 21 geschraubt sein. Das Traggestells 22 ist an dem Tragring 11 mit nicht gezeigten Schrauben befestigt, die in die an der Tragplatte 21 des Traggestells 22 befestigten Abstandhalter 26 greifen.

Die Wicklungsanordnung 20 besitzt eine erste Isolierplatte 28 und eine im Abstand davon angeordnete, zweite Isolierplatte 30. Dies Platten haben je eine zentrale öffnung. Die Wicklungsanordnung besitzt ferner ein zylindrisches Isolierrohr 32,das satt in den öffnungen der Platten 28 und 30 sitzt. Das Rohr 32 kann mit einem geeigneten Klebstoff an den Öffnungsrändern der Isolierplatten 28 und 30 befestigt sein. Plan kann aber auch das Rohr 32 und die Platten 28 und 30 in einem Stück formpressen. Die Wicklungsanordnung 20 besitzt ferner eine Spule oder Wicklung 34 in Form won mehreren das Isolierrohr 32 umgebenden Windungen eines isolierten elektrischen Leiters. An die Spule 34 sind nicht gezeigte elektrische Leiter zum Zuführen des zu messenden Stroms angeschlossen. Die Wicklung oder Spule 34 ist v/on einer geeigneten Ieolierlage 3 6 umgeben, welche die Spule auf dem Isolierrohr 32 zwischen den im Abstand voneinander angeordneten Isolierplatten 28 und 30 fixiert.

Die Nagnatplatten 12 und 14 bestehen vorzugsweise aus magnetisch weichem Metall und werden beispielsweise mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs aus einem Weicheisenblech ausgestanzt. Der magnetische Werkstoff soll einen niedrigen Hystereseverlust, niedrige Wirbelstromverluste, eine hohe magnetische Permeabilität und einen hohen Sättigungswert haben. Zur Erzielung von reproduzierbaren, optimalen elektrischen Eigenschaften haben die Platten 12 und 14 hinsichtlich der Walzrichtung des Plagnetbleches,

- 7 - aus

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aus dem sie ausgestanzt wurden, vorzugsweise die gleiche Orientierung. Nach dem Ausstanzen werden die Platten geglüht. Ausgezeichnet geeignet sind Eisen-Nickel-Legierungen, beispielsweise die unter den US-Warenzeichen "Permalloy 49" und "Hipernik" im Handel erhältichen Legierungen. In dem dargestellten Ausführungsbeiapiel besteht jede der Magnetplatten 12 und 14 aus nur einer Lage, doch kann jede der Platten 12 und 14 gegebenenfalls auch aus mehreren übereinanderliegenden magnetischen Lagen bestehen.

Der magnetische Kreis des Instruments umfasst ferner die im wesentlichen U-förmigen Joche 16 und 18, die aus demselben Werkstoff bestehen können wie die Magnetplatten 12 und 14. In dem zusammengesetzten Instrument entspricht der Abstand der Magnetplatten voneinander der Axialabmessung des Isolierrohrs 32 oder des formgepressten Spulenkörpers, wenn das Isolierrohr und die Isolierplatten einstück sind. Es liegen dann die einander zugekehrten Flächen der Platten 12 und 14 an den auswärtsgekehrten Flächen der Isolierplatten 2B bzw. 30 an. Der Abstand der Schenkel der Magnetjoche 16 und 18 voneinander ist so bemessen, dass die Magnetjoche satt über die im Abstand voneinander angeordneten Magnetplatten 12 und 14 greifen. Die Magnstjoche 16 und 18 eind aufeinander entgegengesetzten Seiten der aus der Wicklungsanordnung 20 und den Magnetplatten zusammengesetzten Anordnung angebracht, so dass die Joche einen die Wicklungsanordnung 20 aussen umgebenden, magnetischen Kreis schließen. Jede Magnetplatte 12 und 14 besitzt einen Schlitz 27, der sich von einer Seite der Platte in deren Öffnung erstreckt, damit die öffnungen der Magnetplatten 12 und 14 umschließende Wirbelströme verhindert werden.

Der Ständer des Meßwerks 10 wird von der Wicklungsanordnung 10 und den den magnetischen Kreis bildenden Magnetplatten 12 und 14 sowie den Magnetjochen 16 und 18 gebildet. Gemäß Fig. 1 hat der Ständer eine Längsachse 99, die mit der Achse der Öffnung der elektrischen Spule oder Wicklung 34 übereinstimmt.

Die beweglichen Teile des Meßwerks 10 sind in dem Traggestell 22 gelagert. Diese beweglichen Teile umfassen das bewegliche Eisenstück und können mit

- 8 - Hilfe

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Hilfa von Stahlzapfen drahbar gelagert sein, die an den Enden der üJalle für das beuiegliche Eisenstück angeordnet und in Edelsteinlagern drehbar gelagert sind. Bei einer derartigen Lagerung wird das Rückstellmoment von Sprialfedern ausgeübt. Vorzugsweise sind die beweglichen Teile jedoch zwischen zwei Spannbändern drehbar aufgehängt, wie dies für Maßwerke bekannt ist.

Bei der Spannbandaufhängung wird die rollende Reibung vermieden, die bei der Verwendung von Drehzapfen und Edelsteinlagern auftritt. Ferner wird die Gefahr einer Beschädigung durch StöGe und Schwingungen herabgesetzt. Bei Spannbändern braucht man auch keine eigene Rückstellfeder, ueil die Rückstellkraft dadurch erzeugt wird, dass durch das Drehen des beweglichen Eisenstücks die Spannbänder verdreht werden. Wenn das Ausschlag-Drehmoment gleich dem Verdrehungswiderstand der Spannbänder ist, befindet sich das bewegliche Eisenstück im Gleichgewichtszustand. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Spannbandaufhängung vorgesehen, doch kann auch jede andere Anordnung der Lagerung und zum Aueüben der Rückstellkraft angewendet werden.

Das Traggestell 22 besitzt ein erstes Tragglied 54 und ein im Abstand davon angeordnetes, zweites Tragglied 56. Von jedem Tragglied erstreckt eich ein Spannband zu einer beweglichen Baugruppe 58, die zwischen den im Abstand voneinander angeordneten Traggliedern 54 und 55 vorgesehen ist. Jedem Tragglied ist eine Zugfeder zugeordnet, die auf das zugeordnete Spannband die gewünschte Zugkraft ausübt. Beispielsweise ist dem Tragglied 56 die Feder 59 zugeordnet. Die bewegliche Baugruppe 58 besitzt ein zylindrisches Glied 60,das aneinander entgegengesetzten Enden mit den beiden Spannbändern verbunden ist und durch deren Spannung in einer vertikalen Stellung gehalten wird. Das zylindrische Glied 60 kann rohrförmig oder voll sein. Die Längsachse des rohrförmigen zylindrischen Gliedes 60 stimmt mit der Längsachse 99 der elektrischen Spule 34 überein.

Die bewegliche Baugruppe 58 umfasst ferner einen Zeiger 62 und ein be wegliches magnetisches Element bzw. Eisenstück 64. Der Zeiger 62 und das

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bewegliche magnetische Element 64 sind an dem zylindrischen Glied 60 befestigt,und um die Längsachse 99 des zylindrischen Gliedes 6D gegen die Wirkung der Hemm- oder Rückstellkraft schwenkbar, die infolge der Torsionaeteifheit der Spannbänder wirksam ist.

Der Zeiger 62 zeigt den Ausschlag des beweglichen Eisenstückes 64 an. Dieser Ausschlag des Zeigers kann an einer Skala 66 des Instruments abgelesen werden. Die Teilung der Skala kann Werte jedes Parameters darstellen, der uon der Stromstärke des durch die Spule 34 fließenden Stroms abhängig ist. Der Zeiger 62 bewegt sich zwischen einer ersten Winkelstellung die dem Nullausschlag entspricht, und einer zweiten Winkelstellung, die dem Vollausschlag entspricht.

Das bewegliche Eisenstück 64 besteht aus einem magnetisch weichen Werkstoff, beispielsweise demselben Werkstoff wie die magnetischen Teile der ortsfesten Baugruppe des MeGwerks. Das bewegliche Eisenstück 64 erstreckt sich in dem zusammengebauten Instrument 9 zwischen den zentralen Öffnungen 40 und 42 der Magnetplatte 12 und 14. Infolge der magnetischen Eigenschaften des beweglichen Eisenstücks 64 wird durch das Zusammenwirken des beweglichen Eisenstücks 64 mit den die zentralen Öffnungen 40 und 42 begrenzenden Teilen der Magnetplatten 12 und 14 ein magentischer Leitweg geschaffen, der die zentrale öffnung der Wicklungsanordnung 20 durchsetzt.

Die zentralen Öffnungen 40 und 42 der Platten 12 und 14 erstrecken sich zwischen den einander entgegengesetzten, parallelen, ebenen Breitseiten der Platten. Mindestens eine der Öffnungen 40 und 42 ist allgemein spiralförmig. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben beide öffnungen 40 und 42 dieselbe Spiralform und dieselben Abmessungen. Die Öffnungen 40 und 42 haben die dieselbe Orientierung und fluchten mit der Längsachse 99 der Spule 34, so dass bei einer Drehung des beweglichen Eisenstückes unter dem Einfluss des Drehmoments, das infolge einer Zunahme der Stromstärke des durch die Spule 34 fließenden Stroms auf das bewegliche Eisenstück ausgeübt wird, der magnetische Leitwert des die ortsfesten und beweglichen Eisenteils des MeGwerks 10 aufweisenden,mag

netischen

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netiechen Kreises kontinuierlich zunimmt. Diese Zunahme des magnetischen Leitwerts ist darauf zurückzuführen, dass der Abstand zwischen dem beweglichen Eisenstück 64 und den Rändern der Öffnungen 40 und 42 abnimmt, wenn sich das bewegliche Eisenstück aus der Winkelstellung, die dem Nullausechlag entspricht, zu der Winkelstellung hin bewegt, die dem Uollaueechlag entspricht. Die Form der allgemein spiralförmigen öffnung in jeder Magnetplatte ist so gewählt, dass ein befriedigender, im wesentlichen linearer Maßstab der Skala erhalten wird.

Mit dem vorstehend beschriebenen Meßwerk 10 erhält man ausgezeichnete Ergebnisse bei Meßinstrumenten mit Skalen üblicher Länge. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei Meßinstrumenten mit besonders langen Skalen, beispielsweise mit einer Kreisskala von 250°, der erforderliche große Zeigerausschlag nicht erzielt werden kann, wenn man nur Platten mit spiralförmigen Öffnungen verwendet.

Bei dem Versuch zur Erzielung eines grösseren Zeigerausschlages und damit zur Schaffung eines Meßwerkes für Meßinstrumente mit besonders langen Skalen hat es sich gezeigt, dass bei einer gegebenen magnetomotorischen Kraft F won beispielsweise 100 Anperewindungen eine gegebene Uinkelbewegung θ des beweglichen Eisenstückes 64 über beispielsweise 180 ° oder 250 ° nur erzielt werden kann, wenn zwischen der Nullausschlagstellung und der Vollausschlagstellung des beweglichen Eisenstückes eine vorherbestimmte Veränderung des magnetischen Leitwertes herbeigeführt wird. Dabei sind die absoluten Werte des elektrischen Leitwerts des die ortsfesten und beweglichen Elemente des Meßwerks 10 umfassenden, magnetischen Kreises nicht wichtig. Entscheidend ist es, dass durch die Bewegung zwischen den beiden Ausschlagstellungen eine Veränderung des magnetischen Leitwerts oder des magnetischen Widerstandes herbeigeführt wird. Bei beliebig geformten Öffnungen der Magnetplatten 12 und 14 hat sich ferner gezeigt, dass der gewünschte Ausechlagbereich des Zeigers nicht erzielt werden kann, wenn die Differenz zwischen den magnetischen Leitwerten des magnetischen Kreises in der Nullausschlagstellung und der Vollausschlagstellung kleiner ist als ein bestimmter Wert. Dabei wurde gefunden, daß die Gesamtveränderung des magnetischen Leitwertes, die erforderlich ist,

- 11 - damit

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damit eine gegebene magnetomotorische Kraft eine gegebene üJinkelbewegung bewirkt, durch folgende Gleichung angegeben werden kann:

., Θ_Λ2 2Κ
P

1 1 1 Γ 2 a an F₁S K^ L F1 F₂ F₁J

Dabei ist

P - P_ erforderliche Veränderung des magnetischen Leitu/ertes in Ueber/Ampereuindung

K₁ Torsionssteifheit der Aufhängung in Newton-m/Radiant

F_ Amperewindungszahl in der dem geforderten Vollauaechlag entsprechenden Winkelstellung

F₁ Amperewindungszahl am Anfang des linearen Ausschlag- . bereichs

a Amperewindungszahl in der Stellung,die dem Punkt entspricht," an dem der lineare Teil der Kennlinie die Y-Achse achneiden würde (θ = 0°)

0_ gewünschter Vollausschlagwinkel in Radianten

O₁ Aueschlagwinkel am Anfang des linearen Teils der Kennlinie in Radianten

K₀ gewünschte Steilheit des linearen Teils der Kennlinie

Zum besseren Verständnis der Gleichung sei auf die Fig. 10 hingewiesen,

in der die gewünschte Kennlinie eines Dreheiseninstruments ine einem Kur-

- 12 - venbild

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venbild dargestellt ist. Die Uinkelbewegung β des beweglichen Eisen-Btücke 64 ist auf der X-Achse und die von der Wicklung 34 erzeugte, magnetomotorische Kraft auf der Y-Achse aufgetragen. Ein Dreheiseninstrument ist zu Beginn seines Ausschlages, d.h. im Bereich des Nullendes der Skala, notwendigerweise nichtlinear. Die ideale Aueschlag-PIPIK-Kennlinie hat daher einen kurzen nichtlinearen Teil 100, der uon dem Wert Null exponential ansteigt und glatt in einen linearen Teil 102 übergeht, der eine vorherbestimmte Steilheit K2 besitzt. Für eine durch den Nullpunkt gehende, lineare Kennlinie wäre eine unendlich große Veränderung des magnetischen Leitwerts erforderlich, die natürlich nicht erzielbar ist.

Das erste Glied der vorstehend angegebenen Gleichung stellt den Betrag dar, um den der magnetische Leitwert verändert werden muss,damit das bewegliche Eisenstück aus der dem Ausschlagwinkel Null (Q = 0°) entsprechendan Stellung in eine vorherbestimmte Stellung bewegt wird, die dem Ausschlagwinkel 0. entspricht und von der an der Ausschlagwinkel bei zunehmender FINK linear zunimmt. Hit a ist die MdK in der Stellung bezeichnet, die dem Schnittpunkt der Verlängerung des linearen Teils 102 der Kennlinie mit der Y-Achse entspricht. Das zweite Glied der Gleichung stellt den Betrag dar, um welche der magnetische Leitwert verändert werden muss, damit der Zeiger über den linearen Teil 102 der Kennlinie hinaus bewegt wird, θ und F. sind die Koordinaten des Anfangspunktes des linearen Teils 102 der Kennlinie. Q und F„ sind die dem Vollausschlag zugeordneten Koordinaten der Kennlinie.

Nachstehend sind typische liierte für die verschiedenen Veränderlichen und Konstanten der Gleichung für einen Aueschlag von 250° bei 100 Amperewindungen angegeben;

K₁ = 1,748 . 10 "⁶ Newton-m/Radiant
a s 8 Amperewindungen
O₁ * 12° = 0,2095 Radiant

-13-

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F_ = 100 Amperewindungen

O₂ = 250O = 4,37 Radiant

K- = = 21,05 Amperewindungen / Radiant

F₁ = B + 21,05 (o,2o95) = 12,42 Amperewindungan

Bai diesen Werten beträgt dia erforderliche Gesamtveränderung des magnetischen Leitwerts 135,7 . 10 ~ UJeber/Amperewindung .

Eine Anordnung, welche diese Gesamtv/eränderung bewirkt, kann in einem einwandfreien linearen Instrument won 250° verwendet werden, in dem eine MNK von 100 Amperewindungen einen Wollausschlag bewirkt. Wenn eine Anordnung vorhanden ist, die bei einer Bewegung zwischen den Endpunkten der Skala diese Veränderung des magnetischen Leitwerts herbeiführt, kann man den Verlauf der Veränderung des magnetischen Leitwerts zwischen den bereite bestimmten Endpunkten so wählen, dass die gewünschte lineare Kennlinie erzielt wird.

Das in Fig. 1 dargestellte Meßwerk 10 ist so ausgebildet, dass zwischen der Nullausschlagstellung und der Vollausschlagstellung eines beweglichen Eisenstückes 64 der magnetische Leitwert derart verändert wird, dass das Maßwerk mit gutem Erfolg in Instrumenten mit besonders langer Skala, beispielsweise mit einer Kreisskala von 250°, verwendet werden kann, wobei der Vollausschlag bei einem angemessenen MMK von beispielsweise 100 Amperewindungen erzielt wird. Zur Erzielung des gewünschten Ausschlagbereichs des Zeigers kann man nicht einfach die Amperewindungszahl vergrößern, weil dadurch auch die Belastung des Stromkreise, in dem ein Parameter gemessen werden soll, durch das Instrument vergrössert wird, und weil dadurch auch Probleme hinsichtlich der Erwärmung und der Sättigung der magnetischen Elemente des Meßwerks hervorgerufen werden.

Die gewünschte Veränderung des magnetischen Leitwerts wird dadurch erzielt, dass das magnetische Potential am Nullende der.Skala herabgestzt und am oberen Ende der Skala erhöht wird, ohne dass schwierig harzustel-

- 14 - !ende

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lende Teile hinzugefügt oder beim Zusammensetzen und Eichen der Bestandteile schwierig durchzuführende, zusätzliche Arbeitsgänge erforderlich werden.

Zum Herabsetzen des magnetischen Potentials am Nullende der Skala ujird der magnetische Leitwert des magnetischen Kreises herabgesetzt, der das bewegliche Eisenstück 64, die Magnetplatten 12 und 14, und die Nagnetjoche 16 und 18 umfasst. Zu diesem Zweck ist ein magentisches Nebenschluß- oder Abschirmglied 67 vorgesehen, das so angeordnet ist, daß es zur Bildung eines zweiten magnetischen Leitweges führt, der magnetischen Kraftfluß von dem beweglichen Eissnstück 64 weg ablenkt, wenn sich dieses an dem Null- oder unteren Ende der Skala befindet. Zur Erhöhung des magnetischen Potentials am Vollausschlagende oder oberen Ende der Skala wird der magnetische Leitwert des das bewegliche Eisenstück enthaltenden magnetischen Kreises dadurch erhöht, dass die spiralförmigen öffnungen 40 und 42 mit einwärtsgerichteten Vorsprüngen 50 und 52 abgeschlossen werden. 3ede Öffnung, beispielsweise die öffnung 40 in der Plagnetplatte 12, beginnt an dem Schlitz 27 am unteren Ende der Skala und erstreckt sich längs einer Spirale glatt einwärts, so dass die Abstände zwischen dem beweglichen Eisenstück 64 und den benachbarten Rändern der öffnungen 40 und 42 in den NagnetplattBn 12 und 14 kleiner werden. An einem Punkt 51 ist die Spirale beendet und ein relativ breiter Vorsprung 50 vorgesehen, der einen geraden, ebenen Rand 53 besitzt, der bewirkt, dass das magnetische Potential in diesem Teil der Skala zunimmt. Der gerade, ebene Rand 53 endet an einer Ecke 55. Der an die Ecke 55 anschlieseende Rand des Vorsprungs 50 ist zu dem Rand ,53 im wesentlichen rechtwinklig. Von der Aussenseite des Vorsprungs 50 erstreckt sich der Rand der öffnung 40 zum Aussenrand der Platte 12. Die Vorsprünge 50 und 52 erhöhen den magnetischen Leitwert am oberen Ende der Skala und sind relativ nahe bei dem Nullende der Skala angeordnet. Die Abschirmung 67 ist im wesentlichen L-förmig, so dass die Vorsprünge 50 und 52 den magnetischen Leitwert des magnetischen Kreises am unteren Ende der Skala nicht beeinflussen. Die Abschirmung besitzt einen ersten Teil 68 und einen zweiten Teil 80. Der erste Teil 68 ist so angeordnet, dass er zwischen dem beweglichen Eisenstück 64 und jenem Teil der öffnungen in den Plag—

- 15 - netplatten

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netplatten 12 und 14 liegt, der dem Anfangspunkt der Spirale benachbart ist, d.h. dem den grössten Radius aufweisenden Teil der Spirale. Der zweite Teil 80 erstreckt sich von dem Teil 68 einwärts und schirmt das bewegliche Eisenstück 64 v/on den Vorsprüngen 50 und 52 ab, wenn eich das Eisenstück 64 am Nullende oder unteren Ende der Skala befindet.

Die Abschirmung 67 besitzt ein Tragstück 70, mit dem die Abschirmung 67 auf dem Traggestellt 22 montiert ist. Das Tragstück 70 kann geschlitzt sein, um eine Verstellung der Abschirmung 67 relativ zu den Plagnetplatten 12 und 14 um eine Achse zu ermöglichen, die mit der Längsachse 99 des zylindrischen Gliedes 60 übereinstimmt. Wenn durch Einstellung der Abschirmung die gewünschte Eichung herbeigeführt worden ist, mit welcher der gewünschte Vollausschlag erzielt wird, wird die Abschirmung festgelegt, beispielsweise mit einer Schraube 71, die eich durch das geschlitzte Tragstück 70 in die Tragplatte 21- erstreckt.

Fig. 2 zeigt das Meßwerk 10 gemäß Fig.1 in Draufsicht. Fig. 3 zeigt das Fleßwerk gemäß Fig. 2 in einem Querschnitt, in der Richtung der Pfeile IH-III. Ein durch die Spule oder Wicklung 34 fließender Strom erzeugt auf den Oberflächen der Magnetplatten 12 und 14, insbesondere in der Nähe der Ränder der Öffnungen 40 und 42, einander entgegengesetzte Magnetpole. Wenn diese beiden Flächen verschiedene Polaritäten haben, ist zwischen ihnen ein Magnetfeld vorhanden, das von der Stromstärke des in der Wicklung 34 fließenden Stroms abhängig ist. Da der magnetische Kraftfluß die Wicklung 34 umgibt, findet er einen relativ reluktanzarmen, magnetischen Leitweg vor, der durch die äusseren Teile der Magnetplatten 12 und 14 und die Magnetjoche 16 und 18 geht. Die magnetischen Kraftlinien trachten, sich selbst zu schließen, wobei sie zwischen den Magnetplatten 12 und 14 durch die Öffnung in der Wicklung 34 hindurch verlaufen. Ein Teil des Kraftflusses durchsetzt einen ersten magnetischen Leitweg, der das bewegliche Eisenstück 64 enthält. Ein weiterer Teil das Kraftflusses durchsetzt einen zweiten magnetischen L_Bitweg, der die Abschirmung 67 enthält. Die Teile 64 und 67 sind in der öffnung der Wicklung 34 angeordnet. Das Eisenstück 64 und die Abschirmung 67 erstrecken sich in Ebenen, die allgemein die einander entgegengesetzten, ebenen Breitseiten der Magnetplatten 12 und 14 enthalten. Der das bewegliche

- 16 - Eisenstück

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Eisenstück 64 enthaltende, magnetische Leitweg durchsetzt Luftspalte zwischen dem Eisenstück 64 und den Magnetplatten 12 und 14, beispiels-Ljeise den Luftspalt 74. Der die magnetische Abschirmung 67 enthaltende, magnetische Leitueg durchsetzt Luftspalte zwischen der magnetischen Abschirmung 67 und den Nagnetplatten 12 und 14, beispielsweise den Luftspalt 76.

Infolge der verschiedenen Polaritäten, die an den Rändern der allgemein spiralförmigen Öffnungen 40 und 42 in den Magnetplatten 12 und 14 einerseits und auf dem beweglichen Eisenstück 64 andererseits erzeugt werden, uird auf das bewegliche Eisenstück 64 ein Drehmoment in der Richtung des Pfeile 78 ausgeübt. Das bewegliche Eisenstück 64 trachtet daher, sich in einer solchen Richtung zu drehen, dass es sich den Rändern der sprialförmigen öffnungen 40 und 42 nähert. Infolgedessen nimmt mit zunehmendem Ausschlag des Eisenstückes 64 die Länge der Luftspalte zwischen dem Element 64 und den flagnetplatten 12 und 14 ab. Dies führt zu einer Herabsetzung des magnetischen Widerstandes des magnetischen Leitweges bzw. zu einer Zunahme seines magnetischen Leitwertes. Die allgemein spiralförmigen öffnungen sind sp geformt und bemessen, dass die gewünschte lineare Ausschlag-Stromstärke-Kennlinie erhalten wird. Da infolge der Rückdrehwirkung der Spannbänder in der Nähe des Vollausschlagsndes des fleßüierkes eine größere Drehkraft zum Drehen des Eisenstückes 64 erforderlich ist, muss bei zunehmendem Ausschlag die Länge des Luftspalts verkleinert werden, damit dasjenige Drehmoment erzeugt wird, das für das Weiterdrehen des beweglichen Eisenstückes 64 erforderlich ist. Infolgedessen ist der Radius der spiralförmigen öffnung 44 in dem dem oberen Ende der Skala benachbarten Bereich 46 kleiner als in dem dem Nullende der Skala benachbarten Bereich 48.

Der Vorsprung 50 der Magnetplatte 12 führt zu einer stärkeren Anziehungskraft zwischen der Platte 12 und dem beweglichen Eisenstück 64 in der Nähe des Uollausschlages des Instruments. Wie vorstehend angegeben wurde, ist die Abschirmung 67 im wesentlichen L-förmig»und schirmt der radiale Teil 80 das bewegliche Eisenstück 64 von den Vorsprüngen 50 und 52 ab, wenn eich das bewegliche Eisenstück 64 in der Nähe des Nullendes der

- 17 - Skala

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Skala befindet. Die Abschirmung 67 kann auch zum Einstellen des Wollausschlages des Meßwerks verwendet werden, weil sie für einen Teil des magnetischen Kraftflusses zwischen den Magnetplatten 12 und 14 einen Nebenschluß bildet. Die Abschirmung 67 setzt ferner das Magnetfeld herab,das
auf das bewegliche Eisenstück 64 einwirkt, wenn es sich in der Nähe des
Nullendes der Skala befindet. An diesem Ende der Skala uiird daher auch
das magnetische Potential im Bereich des Eisenstückes herabgesetzt. Dank der-Herabsetzung der magnetischen Anziehungskraft zwischen den Platten
12 und 14 sowie dem beweglichen Eisenstück 64 in der Nähe des Nullendes
der Skala durch die Abschirmung 67 und der Wergrösserung der Anziehungskraft zwischen dem beweglichen Eisenstück 64 und den Magnetplatten 12 und 14 in der Nähe des Vollausschlagea der Skala durch die Vorsprünge 50 und 52 kann man ein Instrument konstruieren, das die gewünschte Ausschlag-Stromstärke-Kennlinie besitzt.

Fig. 4 und 5 zeigen in einer Worder- und einer Seitenansicht der beweglichen Baugruppe 58 des Meßwerks Einzelheiten dieser Baugruppe. Zu der beweglichen Baugruppe 58 des Meßwerks gehört das bewegliche Eisenstück 64. Das Eisenstück 64 wird aus einem im wesentlichen rechteckigen Streifen
hergestellt, der aus einem magnetischem Werkstoff besteht und sin erstes und ein zweites Ende besitzt, die in derselben Richtung von der Hauptebene des Streifens weg abgewinkelt sind, so dass das Eisenstück einen im wesentlichen vertikal orientierten, mittleren Tail 84, einen oberen Teil 65 und einen unteren Teil 67 besitzt. Die Teile 65 und 67 erstrecken sich zu den Magnetplatten 12 und 14 hin.

Der Abstand zwischen dem beweglichen Eisenstück 64 und den Magnetplatten 12 und 14 hat einen wichtigen Einfluss auf den magnetischen Widerstand
des magnetischen Leitweges zwischen den Magnetplatten 12 und 14 und dem
Eisenstück 64. Zur Herabsetzung des magnetischen Widerstandes und zur
Wergrösserung der auf die bewegliche Baugruppe 58 des Meßwerks einwirkenden Hemmkraft kann man den Abstand verkleinern. Die die bewegliche
Baugruppe 58 des Meßwerks zu drehen trachtende Kraft hat jedoch nicht
nur eine'erwünschte Komponente in der Umfangsrichtung, sondern auch eine radiale Komponente, die möglichst klein sein muß, damit sie nicht die

- 1'8 - Trageinrichtung

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Trageinrichtung für dia bewegliche Baugruppe dea Meßwerks beeinträchtigt, Ein Ausführungsbeispiel.des baiuaglichan Eisenstückes 64 iet in dan Figuren 4 und 5 gazeigt. Bei diesem Ausführungsbeispial ist der Abstand zwischen dem Tail 84 des Eisenstückes 64 und dan Magnetplatten 12 und 14 relativ gross und sind die Teile 65 und 65'zu den Magnetplatten 12 und 14 hin abgewinkelt. Dadurch wird die radiale Komponente der drehenden Kraft herabgesetzt und das zum Drehen dar beweglichen Baugruppe des NeG-uerke gewünschte, in der Umfangsrichtung wirkende Drehmoment gewährleistet. Dies geht aus dar Fig. 9 hervor,welche die bewegliche Baugruppe des Meßwerks in Draufsicht zeigt. Wenn das gewünschte Drehmoment durch einen Vektor 110 dargestellt ist, dürfte ein bewegliches Eisenstück, dessen Enden nicht in der dargestellten Weise abgewinkelt sind, nur in relativ geringem Abstand von den Magnetplatten 12 und 14 angordnet sein, damit ein Drehmomentve ktor 112 erhalten wird, der eine relativ größe radiale Komponente hat, die durch den Vektor 114 dargestellt ist. Bei der dargestellten Ausbildung des beweglichen Eisenstückes 64, dessen äueeere Enden einwärts zu den Magnetplatten 12 und 14 hin abgewinkelt sind, kann der Teil 64 des Eisenstückes 64 in größerem Abstand von den Magnetplatten 12 und 14 angeordnet sein, so dass ein Drehmomentvektor 116 erhalten wird, der das gewünschte Drehmoment 110 gewährleistet, während die durch den Vektor 118 dargestellte, radiale Komponente relativ klein ist.

Gemäss den Figuren 4 und 5 besitzt die bewegliche Baugruppe 58 des Maßwerks ferner ein Tragstück 86, das auf geeignete Ulaise, beispielsweise durch Schweißen oder Löten, an dem Teil 84 des beweglichen Eisenstückes 64 befestigt ist, und zwar auf jener Seite des Teils 84, die der Seite entgegengesetzt ist und auf der die Abwinkelungen 65, 65' unter einem Winkel von beispielsweise 35° abgewinkelt sind. An dem Tragstück 86 sind Arme 88 und 90 befestigt, die eich von dem Tragstück 86 rechtwin klig auswärts erstrecken und mit dem zylindrischen Glied 60 verbunden sind, das zwischen den Spannbändern angeordnet ist, wie dies vorstehend erläutert wurde . Das Tragstück trägt zu der Funktion des Meßwerks 10 bei, weil seine Verwendung dazu führt, dass in dem Hauptteil des beweglichen Eisenstückes der magnetische Leitweg die doppelte Querschnitts-

- 19 - fläche

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fläche besitzt, ohne daß die Nasse an den auswärtegerichteten Enden 65 und 67 entsprechend vergörssert werden müsste. Auf diese Weise ist die an den Spannbändern hängende Anordnung mechanisch gut ausgewuchtet und uird eine magnetische Sättigung des Eisenstückes 64 verhindert.

In den Figuren 6 und 7 ist die Abschirmung das Instruments in Draufsicht und Ansicht gezeigt. Die Gesamtlänge der Abschirmung 67 ist mit 130 bezeichnet. Die Aussenfläche des Teils 68 ist mit einem Radius 136 ge-r krümmt. Der einwärtsgerichtete Teil SO der Abschirmung 64 ist mit 134 bezeichnet. Eine der gekrümmten Aussenfläche des Teils 66 zugeordnete Sehne ist mit 132 bezeichnet. Der Teil 80 ist längs des Radius der gekrümmten Aussenfläche des Teile 68 einuärtegebogen.

Fig« 8 zeigt in grösserem Maßstab die öffnung in einer der Magnetplatten, beispielsweise die öffnung 40 der Magnetplatte 12. Der allgemein spiralförmige Rand der Öffnung beginnt an einem Punkt AO, dar einem Ausschlagwinkel von β von OO zugeordnet ist, und erstreckt sich im Gegensinn des Uhrzeigers über 336 ° zu dem Punkt A336.

Die Ausbildung des Öffnungsrandes von dem Punkt A336 zu dem Punkt AO kann wie folgt entwickelt werden, flit B1 ist der Mittelpunkt eines Kreisbogens bezeichnet, der vom Punkt A336 zum Punkt C1 führt. Der Öffnungsrand erstreckt sich dann länge einer Geraden vom Punkt C1 zum Punkt C2. Mit B2 ist der Mittelpunkt eines Kreisbogens bezeichnet, der sich von dem Punkt C2 zum Punkt C3 erstreckt. Der öffnungerand erstreckt sich dann längs einer geraden vom Punkt C3 zum Punkt C4. Mit B3 ist der Mittelpunkt eines Kreisbogene bezeichnet, der von C4 nach C5 führt. Dann erstreckt sich der Öffnungsrand länge einer Geraden vom Punkt C5 zum Punkt C6. Mit B4 iet der Mittelpunkt eines Kreisbogens bezeichnet, der eich vom Punkt C6 zum Punkt C7 erstreckt. Der öffnungerand eretreckt sich dann längs einer Geraden vom Punkt C7 zum Punkt C8. Mit B5 iet der Mittelpunkt eines Kreisbogens bezeichnet, der eich von dem Punkt CS zu dem Punkt AO erstreckt, so dass der Öffnungsrand geschlossen ist.

Hit einem Dreheieenmeßwerk, das im Abstand voneinander zugeordnete Mag-

- 20 - netplatten

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netplatten mit Öffnungen der in Fig. θ gezeigten Ausbildung besitzt, erhält man von einem Ausschlag uon etua 12° bis zu einem Ausschlag von 250° eine sehr lineare Kennlinie.

Vorstehend uiurde ein neues und verbessertes Meßinstrument beschrieben, das ein FleGwerk mit ortsfester Spule und beweglichem Eisenstück aufweist, das in großen Stückzahlen mit kleinen Toleranzen und einer erwünschten, reproduzierbaren Ausschlagutinkel-Strom-Kennlinie hergestellt werden kann. Die Bestandteile können mit leicht reproduzierbaren Verfahren, beispielsweise durch Stanzen, hergestellt und ohne zeitraubende Eineteilarbeiten schnell und leicht mit dar gewünschten Toleranz zusammengesetzt werden.

- 21 - Patentansprüche

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Elektrisches Instrument mit einer einen magnetischen Kreis und eine Wicklung umfassenden und eine öffnung aufweisenden, ortsfesten Baugruppe, einer beweglichen Baugruppe, die in der öffnung dar ortsfesten Baugruppe gegen eine Hemmkraft drehbar gelagert ist, und mit einer mit der beweglichen Baugruppe gekuppelten An-

   62.

   Zeigeeinrichtung (-&3·) zum Anzeigen der Winkelstellung der beweglichen Baugruppe, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsfeste Baugruppe (2Q) eine erste Magnetplatte (12) und eine im Abstand won ihr angeordnete, zweite Magnetplatte (14) aufweist, dass die Magnetplatten ja eine öffnung (40, 42) besitzen, dass mindestens eins der öffnungen allgemein spiralförmig ist, und dass die ortsfeste Baugruppe ferner eine elektrische Spule (34) besitzt, die relativ/ zu den beiden Magnetplatten so angeordnet ist, dass diese bei einem StromfluQ durch die elektrische Spule mit verschiedenen magnetischen Polaritäten magnetisiert werden, dass die bewegliche Baugruppe (5B) ein magnetisches Element (64) aufweist, das zwischen der ersten und der zweiten Magnetplatte einen ersten magnetischen Leitweg bildet und das mit dem durch einen Stromfluß in der elektrischen Spule erzeugten, magnetischen Kraftfluß derart zusammenwirkt, dass der ersten und der zweiten Magnetplatte benachbarte Teile des beweglichen magnetischen Elements mit anderen Polaritäten magnetisiert werden, als die benachbarten Magnetplatten, so dass Anziehungskräfte wirksam werden, die auf die bewegliche Baugruppe ein Drehmoment ausüben, welches die bewegliche Baugruppe zwischen einer ersten und einer zweiten Winkelstellung dreht, wenn der durch die elektrische Spule fließende Strom von Null auf eine vorherbestimmte Stromstärke zunimmt, wobei durch eine Drehung des

   - 22 -

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   beweglichen magnetischen Elemente In der einen und der anderen Richtung infolge der allgemein spiralförmigen Ausbildung mindestens einer der öffnungen der ersten und der zweiten Flagnetplatte der magnetische Leitwert de· ersten magnetischen Leitueges v/er· ändert wird.

   2, Elektrisches Instrument nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Element der beweglichen Baugruppe relativ zu den Öffnungen der ersten und der zweiten Magnetplatte so angeordnet ist, dasa durch sine Zunahme der Stromstärke des durch die elektrische Spule fließenden Strome der in einer zur Längsachse der elektrischen Spule senkrechten Ebene gemessene Abstand zwischen dem beweglichen magnetischen Element und den Rändern der öffnung in mindestens einer dar beiden Wagnetplatten verkleinert wird.

   3. Elektrisches Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des in der ersten Winkelstellung befindlichen, beweglichen magnetischen Elements eine magnetische Nebenschlußeinrichtung (67) vorgesehen ist, die das magnetische Potential und die magnetische Anziehungskraft zwischen dem beweglichen magnetischen Eleaent sowie der ersten und der zweiten Hagnetplatte herabsetzt, wenn eich das bewegliche magnetische Element im Bereich der ersten Winkelstellung befindet.

   4. Elektrisches Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Nebenschlußeinrichtung zwischen den spiralförmigen Öffnungen der Nagnetplatten angeordnet ist und zwischen den Rändern der spiralförmigen öffnungen der ersten und zweiten Magnetplatten einen magnetischen Leitweg bildet, wobei die Relativstellung zwischen der magnetischen Nebenschlußeinrichtung einerseits und der ersten und zweiten Plagnetplatte andererseits

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   zum Eichen des Vollausschlagea der beweglichen Baugruppe eineteilbar ist.

   S. Elektrisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des in der zweiten WLnkeletellung befindlichen, beweglichen magnetischen Elements eine Einrichtung (53) vorgesehen ist, welche das magnetische Potential, den magnetischen Leitwert des magnetischen Leitwegee und die magnetische Anziehungskraft zwischen dem beweglichen magnetischen Element einerseits und der ersten und der zweiten Magnetplatte andererseits uergrössert, wenn sich das bewegliche magnetische Element im Bereich seiner zweiten Winkelstellung befindet.

   6. Elektrisches Instrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anziehungskraft zwischen dem beweglichen magnetischen Element einerseits und der ersten und der zweiten Magnetplatte andererseits durch die magnetische NebenschluGeinrichtung verkleinert und durch im Bereich dee in der zweiten Winkelstellung befindlichen, beweglichen magnetischen Elements angeordnete Einrichtung vergrössert und dadurch die bei einer Bewegung des be- - weglichen magnetischen Elements von dem kleinsten zu dem größten Ausschlag auftretende Gesamtveränderung des magnetischen Leitwerts des ersten magnetischen Leitweges vergrössert wird.

   7. Elektrisches Instrument nach Anspruch 3 oder nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die im Bereich des in der ersten Winkelstellung befindlichen, beweglichen magnetischen Elements angeordnete magnetische Nebenschlußeinrichtung ein magnetisches Abschirmglied aufweist, das so angeordnet ist, dass es zwischen den beiden im Abstand voneinander zugeordneten Magnstplatten einen zweiten mangetischen Leitweg

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   schafft, so dass das magnetische Potential herabgesetzt wird, wenn sich das beujegliche magnetische Element in der ersten Winkelstellung befindet, und die bei einer Bewegung des beweglichen magnetischen Elements zwischen der ersten und der zweiten Winkelstellung auftretende Veränderung dee magnetischen Leitwertes des ersten magnetischen Leituegee wergrössert wird.

   8· Elektrisches Instrument nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmglied L-förmig ist, aus magnetischem Material besteht und zwischen den spiralförmigen Öffnungen derart angeordnet ist, dass es zwischen der ersten und der zweiten Plagnetplatte einen zweiten magnetischen Leitweg schafft, dass das L-förmige Abschirmglied den einen kleineren Radius besitzenden Teilen der spiralförmigen öffnungen benachbart ist, dass eine Seite des L-förmigen Abschirmgliedes den Rändern der spiralförmgien Öffnungen der Nagnetplatten benachbart ist, dass die andere Seite der L-förmigen Abschirmung dem mindestens einen Vorsprung in den spiralförmigen Öffnungen benachbart ist, und dass der Abstand zwischen der Abschirmung und dem Vorsprung zur Unterstützung der Eichung des elektrischen Instruments einstellbar ist.

   9. Elektrisches Instrument nach Anspruch 7 oder B, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Abschirmglied einen Teil (BO) besitzt, der das magnetische Element in der ersten Winkelstellung des beweglichen magnetischen Elements von dem mindestens einen Vorsprung abschirmt, der von mindestens einer der Plagnetplatten gebildet wird.

   10. Elektrisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der beiden Magnetplatten einet Vorsprung (50) besitzt, der sich in die Öffnung der Flagnet-

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   platte erstreckt, um das magnetische Potential und die Anziehungskraft zwischen dem beweglichen magnetischen Element einerseits und der ersten und der zweiten Magnetplatte andererseits zu vergrößern, uienn sich das bewegliche magnetische Element in der zweiten Winkelstellung befindet, und dadurch die bei einer Bewegung des beweglichen magnetischen Elements zwischen der ersten und der zweiten Winkelstellung auftretende Veränderung des magnetischen Leitwerte dee ersten magnetischen Leitweges zu vergrössern.

   11. Elektrieches Instrument nach einem der Aneprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, das die Abmessungen der mindestens einen spiralförmigen Öffnung in einer der beiden Hagnetplatten so proportiniert sind, dass der Ausschlag des beweglichen magnetischen Elements in im wesentlichen linearer Abhängigkeit von einer Veränderung der Stromstärke des durch die elektrische Spule fließenden Stroms verändert wird.

   12. Elektrieches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche magnetische Element ein im wesentlicher rechteckiger Streifen ist, der ein erstes und ein zweites Ende besitzt und dessen Hauptebene sich zwischen der ersten und der zweiten magnetischen Platte erstreckt, und daß das erste und das zweite Ende (65, 65') des Streifens so abgebogen sind, dass sie sich zu der ersten bzw. zweiten Magnetplatte hin erstrecken.

   13·· Elektrisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daaa sich das magnetische Element zwischen der ersten und der zweiten Winkelstellung über mindestene 180° bewegt.

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   14. Elektrisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 13,

   dadurch gekennzeichnet, dass zur Lagerung der gegen eine Hemmkraft drehbaren, beweglichen Baugruppe Spannbänder (54, 56) vorgesehen sind, die eich im wesentlichen in der Längsachse der Spule erstrecken.

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