DE2525076A1

DE2525076A1 - Drehspulinstrument

Info

Publication number: DE2525076A1
Application number: DE19752525076
Authority: DE
Inventors: Percy Edwin Towndrow; James Bernard Vousden
Original assignee: Smiths Group PLC
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1974-06-13
Filing date: 1975-06-05
Publication date: 1976-01-02
Also published as: CA1032609A; HU175298B; DD118178A5; DE2525076C2; CH594889A5; FR2274923B1; IN143949B; US4002978A; JPS519483A; FR2274923A1; JPS5728110B2

Description

Dipl. Ing. Π?ΜίΕ!:ΠΒί!?8!.
UM. hin. Heii üiirriur

Patentanwalt

Reiilir-Cj-cnstraße 3

6888/50/Ch/Fr Augsburg, 5. Juni 1975

SMITHS INDUSTRIES LIMITED Cricklewood Works
GB - London NW2 6JN England

Drehspulinstrument

Die Erfindung betrifft ein Drehspulinstrument mit einer drehbar um eine Achse gelagerten Spule und einer Magnetanordnung mit einem ringförmigen Kern, den die Spule umschließt und einem den Kern umgebenden Gehäuse, welches mit dem Kern zwei im radialen Abstand voneinander befindliche ringförmige Luftspalte bildet, wobei in dem einen Luftspalt ein erster Spulenabschnitt und in dem anderen Luftspalt ein zweiter Spulenabschnitt sich befindet und die Spule sich um die Achse unter dem Einfluß eines elektromagnetisch induzierten Drehmoments dreht.

Bislang ist die Herstellung von derartigen Instrumenten in großen Mengen schwierig und teuer, wenn diese Instrumente alle ähnliche oder gleiche Charakteristika aufweisen sollen. Infolge der Toleranzen bei der Herstellung

509881/0765

6888/50/Ch/Fr - 2 - 5. Juni 1975

und Montage dieser Instrumente weisen diese eine relativ große Streubreite auf, beispielsweise bei der Magnetflußverteilung in jedem Luftspalt, der von Instrument zu Instrument unterschiedlich ist. Da die Größe des elektromagnetisch induzierten Drehmoments unter anderem abhängig ist von der Magnetflußdichte in jedem Luftspalt, resultiert die Streuung in der Magnetflußverteilung in einer stark unterschiedlichen induzierten Drehmomentencharakteristik, weshalb die Beziehung zwischen dem die Spule durchfließenden Strom und der winkelmäßigen Auslenkung der Spule stark streut. Es ist deshalb erforderlich, bei der Herstellung und bei der Montage derartiger Drehspulinstrumente eine sorgfältige Dimensionskontrolle vorzunehmen, was bedeutet, daß jedes Instrument einzeln kalibriert werden muß. Der Herstellaufwand wird hierdurch erhöht, was sich in höheren Herstellkosten auswirkt.

Es besteht daher die Aufgabe, ein Drehspulinstrument so auszubilden, daß die Notwendigkeit einer sorgfältigen Maßkontrolle vermindert wird, wobei die Charakteristika der Magnetkreisbaugruppe so ausreichend konstant sein sollen, daß eine einzelne Kalibrierung jedes Instruments aus einer Nullpunkteinstellung überflüssig wird.

Bei einem Drehspulinstrument der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Nominalabmessungen der Luftspalte so gewählt sind, daß für jede winkelmäßige Stellung der Spule die Ä'nde- , rung der Komponente des im ersten Spulenabschnitt induzierten Drehmoments infolge einer radialen Lageabwei-

- 3 509881/0765

6888/50/Ch/Fr - 3 - 5. Juni 1975

chung des Kerns kompensiert wird durch eine entgegengesetzte und im wesentlichen gleich große Änderung der Komponente des im zweiten Spulenabschnitt induzierten Drehmoments.

Wenn beispielsweise eine kleine ungewollte Exzentrizität der Lage des Kerns relativ zum Gehäuse vorhanden ist, wirkt sich dies in Veränderungen der Längen der gegenüberliegenden Abschnitte der ringförmigen Luftspalte aus, die Wirkungen dieser Änderungen kompensieren jedoch einander, so daß die Charakteristika des Magnetkreises des Instruments innerhalb der geforderten Werte bleiben. Die Abweichungen vom Nominalwert des induzierten Drehmoments werden hierdurch weitgehend vermindert oder eliminiert, wodurch die Kennwerte der einzelnen Instrumente eine geringe Abweichung voneinander aufweisen, was ohne besondere Justage erreicht wird.

Vorteilhafte Ausbildungen des erfindungsgemäßen Drehspulinstruments können den Unteransprüchen entnommen werden.

Die Erfindung ist vorteilhafterweise anwendbar bei Instrumenten, bei denen die Anzeige des Werts eines elektrischen Parameters auf einer Skale erfolgt, welche sich beispielsweise über 230° oder mehr erstreckt. Die Erfindung ist jedoch auch anwendbar auf Instrumente, bei denen der Skalenbereich beispielsweise nur 90° beträgt. Die Skaleneinteilung des Instruments kann hierbei linear oder nichtlinear sein.

509881/0765

6888/50/Ch/Fr - 4 - 5. Juni 1975

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Instrument;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt entsprechend demjenigen der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab und

Fig. 4 Teilschnitte, welche verschiedene Aus^s führungsformen des Instruments nach den Fig. 1 und 2 darstellen.

509881/0765 " ⁵ "

6888/50/Ch/Fr - 5 - 5. Juni 1975

Wie den Fig. 1 und 2 entnehmen ist, weist das Drehspulinstrument eine Magnetkreisbaugruppe auf, welche aus einem ringförmigen Gehäuse 11, einem ringförmigen Spulenkern 12 und einem bogenförmigen Permanentmagneten 13 besteht. Das Gehäuse 11 besteht aus gesintertem Eisen mit einer inneren und einer äußeren Wandung 14 und 15» welche konzentrisch zueinander angeordnet sind und welche über ein ringförmiges unteres Wandungsstück 16 miteinander verbunden sind. Der Magnet 13 ist auf dem Wandungsstück 16 des Gehäuses 11 zwischen den Wandungen 15 und 16 angeordnet, wobei seine Magnetachse vertikal verläuft. Der Kern 12 ist im Querschnitt im wesentlichen quadratisch, wie dies der Fig. 1 entnehmbar ist. Er ist auf dem Magneten 13 zwischen den Wandungen 14 und 15 und konzentrisch zu ihnen angeordnet. Das Gehäuse 11, der Kern 12 und der Magnet 13 sind über Schrauben 17 miteinander verbunden. Der Kern 12 definiert mit den Wandungen 14 und 15 und dem Wandungsstück 16 zwei im radialen Abstand zueinander angeordnet, ringförmige Luftspalte 18 und 19 sowie einen Luftspalt 20. Die Länge des Magneten 13 ist so gewählt, daß die bogenmäßige Länge der Luftspalte 18 bis 20 geringfügig größer ist als der Bogenwinkel der Gradeinteilung des Zifferblatts 21 des Drehspulinstruments.

Das Zifferblatt 21 und ein nichtmagnetischer Abstandspfeiler 22 sind mittels Schrauben 23 an der Oberkante der äußeren Wandung 15 befestigt und zwar diametral gegenüber dem Magneten 13. Oberhalb des Magneten 13 sind das Zifferblatt 21, eine Abstandsplatte 24, eine Plat-" te 25 und der obere Arm 26 eines Trägers 27 mittels Schrauben 28 an den Oberkanten der Wandungen 14 und 15

509881/0765

6888/50/Ch/Fr - 6 - 5. Juni 1975

befestigt. Der untere Arm 29 des Trägers 27 trägt ein Steinlager 30, in welchem das untere Ende der Welle 31 gelagert ist. Diese Welle 31 verläuft längs der Achse des Gehäuses 11. Das obere Ende der Welle 31 ist in der Platte 25 gelagert. Die Welle 31 trägt einen Spulenträger 32, welcher über die innere Wandung 14 hinausragt und der einen Zeiger 33 und eine Spule 34 trägt. Die Spule 34 ist hierbei auf einem quadratischen Wickelkörper 35 aus Aluminium aufgewickelt und umgibt den Kern 12. Auf diese Weise verlaufen der innere Spulenabschnitt 36, der äußere Spulenabschnitt 37 und der untere Spulenabschnitt 38 der Spule 34 in den Luftspalten 18, 19 und 20, während der obere Spulenabschnitt 39 der Spule oberhalb der Oberseite des Kerns 12 liegt. Der Kern 12 weist einen Spalt 40 auf, der es ermöglicht, die Spule 34 mit dem Wickelkörper 35 mit dem Kern 12 zusammenzubauen .

Die Welle 31 trägt zwei Spiralfedern 41 und 42, deren äußere Enden mittels der Stifte 43 und 44 an einer Platte 45 befestigt sind, welche zum Einstellen der Spiralfedern dient. Die Einstellplatte 45 ist an der Unterseite des unteren Arms 29 des Trägers 27 mittels einer Schraube 46 befestigt. Der Strom fließt durch die Stifte 43 und 44 und die Spiralfedern 41 und 42 zu den Drähten 47 der Spule 34.

Das Gehäuse 11 und der Kern 12 bilden Polstücke des Magneten 13, so daß die Spule 34 in einem Magnetfeld angeordnet ist, welches sich über die Luftspalte 18 bis 20 * erstreckt. Wird die Spule 34 bestromt, bewirkt das Drehmoment, welches durch die elektromagnetische Wechsel-

509881/0765 " ⁷ "

6888/50/Ch/Fr - 7 - 5. Juni 1975

wirkung dieses Magnetfeldes mit dem in der Spule 34 fließenden Strom induziert wird, daß die Spule 34 sich längs des Kerns 12 bewegt, bis das elektromagnetisch induzierte Drehmoment gleich dem entgegengesetzt gerichteten mechanischen Drehmoment ist, welches durch die Spiralfedern 41 und 42 erzeugt wird.

Werden die Drehspuleninstrumente in hohen Stückzahlen gefertigt, ohne daß jedes einzelne Instrument kalibriert wird (außer einer Nulleinstellung), dann sollte das Verhältnis zwischen dem winkelmäßigen Ausschlag der Spule 34 und der Größe des durch die Spule 34 fließenden Stroms von einem Instrument zum anderen Instrument einen hohen Genauigkeitsgrad aufweisen. Dies bedeutet, daß das an jedem Punkt des Drehbereichs der Spule 34 induzierte Drehmoment von einem zum anderen Instrument so weit als möglich gleich ist.

Die Größe des induzierten Drehmoments, welches an irgendeinem Einzelabschnitt der Spule 34 wirkt, hängt unter anderem von dem radialen Abstand dieses Einzelabschnitts von der Welle 31 und der Flußdichte des Magnetfeldes im Bereich dieses Einzelabschnitts ab. Die Flußdichte selbst hängt von der Länge des Luftspaltes ab, in welchem dieser Einzelabschnitt der Spule 34 angeordnet ist. Die Größe der auf den Einzelabschnitt der Spule 34 wirkenden induzierten Drehkraft verändert sich mit dem Grad der Konzentrizität des Gehäuses 1t, des Kerns 12 und der Welle 31. Die gewünschte Gleichförmigkeit der Drehmomentencharakteristik von einem zum an- „ deren Instrument ist somit begrenzt durch die Toleranzen, welche bei der Herstellung und der Montage des Gehäu-

509881/0765

6888/50/Ch/Fr - 8 - 5. j_uni 1975

ses 11, des Kerns 12 und der Spule 34 sowie der zugehörigen Bauteile auftreten.

Es wurde nun gefunden, daß bei Verwendung von zwei in radialem Abstand angeordneten, ringförmigen Luftspalten 18 und 19, welche im wesentlichen konzentrisch zur Welle 31 sind, und durch geeignete Wahl ihrer Dimensionen die Veränderungen der Drehmomentencharakteristik von einem zum anderen Instrument wesentlich vermindert werden können.

Exzentrizitäten zwischen Gehäuse 11 und Kern 12 kompensieren sich, da die Summe der Längen der Luftspalte 18 und 19 bestimmt wird durch den Abstand der Wandungen 14 und 15 des Gehäuses 11 und durch die Breite des Kerns 12, wobei diese beiden Abmessungen im wesentlichen konstant und genau eingehalten werden können. Ist beispielsweise der Kern 12 so versetzt, daß der Luftspalt 18 eine Länge besitzt, welche größer ist als der Nominalwert in irgendeinem Bereich, dann muß der Luftspalt 19 folglich kleiner sein als seine Nominalabmessung im gleichen Bereich. Dies bedeutet, daß eine Verminderung der magnetischen Flußdichte in diesem Bereich des Luftspaltes 18 kompensiert wird durch eine Vergrößerung der magnetischen Flußdichte des Luftspalts 19, wodurch eine Verminderung des Drehmoments, welches am inneren Spulenabschnitt 36 der Spule 34 wirkt, kompensiert wird mindestens zum Teil durch eine Vergrößerung des Drehmoments, welches am äußeren Spulenabschnitt 37 der Spule 34 wirkt.

Obwohl gleiche und entgegengesetzte Änderungen in der Flußdichte in den Luftspalten 18 und 19 gleiche und entgegengesetzte Änderungen in den Kräften bewirken, welche

509881/0765 _ _

6888/50/Ch/Fr - 9 - 5. j_Uni 1975

auf die inneren und äußeren Spulenabschnitte 36 und 37 der Spule 34· wirken, sind die folglichen Änderungen in den Drehmomenten, welche auf diese inneren und äußeren Spulenabschnitte 36 und 37 wirken, nicht gleich, da die inneren und äußeren Spulenabschnitte 36 und 37 unterschiedliche radiale Abstände von der Welle 31 aufweisen. Es wurde jedoch gefunden, daß durch Wahl eines geeigneten Verhältnisses der Abmessungen der Luftspalte 18 und 19 dieses Ungleichgewicht wesentlich vermindert werden kann. Die Nominalkraft, welche auf den äußeren Spulenabschnitt 37 wirkt, wird geringer gemacht als jene, welche auf den inneren Spulenabschnitt 36 wirkt. Dies wird dadurch erreicht, daß man den Luftspalt 19 in radialer Richtung länger, das heißt breiter ausbildet als den Luftspalt 18. Im Falle einer Exzentrizität des Kerns 12 relativ zum Gehäuse 11 wird die Veränderung der auf den inneren Spulenabschnitt 36 wirkenden Kraft begleitet durch eine geringere Änderung der auf den äußeren Spulenabschnitt 37 wirkenden Kraft. Diese Differenz in der Kraftveränderung gleicht die Differenz der radialen Abstände aus, so daß die resultierende Veränderung der auf die Spulenabschnitte 36 und 37 wirkenden Drehmomente nahezu einander ausgleichen.

Es wurde gefunden, daß für parallel zueinander verlaufende Luftspalte 18 und 19 das beste Verhältnis für die Längen und Breiten der Luftspalte 18 und 19 zum Zwecke der optimalen Kompensation folgende Gleichung gültig ist

(c_o/c_±) Cg₁Zg₀)² = ^ri/^r _o (Gleichung 1)

- 10 -

509881 /0765

6888/50/Ch/Fr - 10 - 5. Juni 1975

Hierbei ist

c. die Breite des Luftspaltes 18 in der Bewegungsbahn des inneren Spulenabschnitts 36 der Spule (gemessen parallel zur Achse der Welle 31);

c die Breite des Luftspalts 19 in der Bewegungsbahn des äußeren Spulenabschnitts 37 der Spule 34;

^ die Länge des Luftspaltes 18 (gemessen quer zur Achse der Welle 31);

g_Q die Länge des Luftspalts 19;

der Abstand zwischen der Welle 31 und dem inneren Spulenabschnitt 36;

r der Abstand zwischen der Welle 31 und dem äußeren Spulenabschnitt 37.

Diese Verhältnisse können jedoch unter bestimmten Umständen in einem weiten Bereich geändert werden.

Die Gleichung 1 wurde abgeleitet· von der nachfolgenden Gleichung, die einen näherungsweisen Ausdruck für die Drehkraft darstellt, welche auf die Spule 34 wirkt:

Drehmoment = aK (c.r./g. + c ^r /(D-g.) ) (Formel 2)

Hierbei sind a und K Konstante, welche sich auf* die Amperewindungen der Spule 34 und die magnetomotorische Kraft (MMK) des Magneten 13 beziehen und wobei

D = g_± + g_o ist.

509881 /0765 -11-

6888/50/Ch/Fr - 11 - 5. Juni 1975

Die Gleichung 2 wird differenziert in Bezug auf g^, wobei die resultierende Gleichung gleich Null gesetzt wird (entsprechend einer minimalen Veränderung des Drehmoments) und die sodann nach g. aufgelöst wird, um die Gleichung 1 zu erhalten.

Für den Fall, daß die Luftspalte 18 und 19 gleiche Breiten aufweisen, wie dies den Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist, vereinfacht sich die Formel 1 zu folgender Formel

(Formel 3)

Alternativ kann diese Formel auch ausgedrückt werden in folgender Formel

g_± = D(1 - n/w)/(1 - W) (Formel 4) hierbei ist W = r /r..

Die Gleichung 4 wird erhalten durch Einsetzen von (D - g.) für g in der Gleichung 3, die sodann aufgelöst wird nach g.. Für ein Verhältnis von 1 : 2 für die Nominalabstände von der Welle 31 der inneren und äußeren Spulenabschnitte 36 und -37 ist das beste Verhältnis der Längen der Luftspalte 18 und 19 entsprechend 1

Eine Exzentrizität bei der Lagerung der Spule 3,4» welche von geringerem Einfluß ist als eine Exzentrizität zwischen Gehäuse 11 und Spule 12, wird kompensiert bei der Anordnung nach den Fig. 1 und 2, indem der Luftspalt 20 erheblich langer (gemessen in Achsrichtung der

509881/0765 - 12 -

6888/50/Ch/Fr - 12 - 5. Juni 1975

Welle 31) ausgebildet wird als die Luftspalte 18 und 19, so daß die maximale magnetische Flußdichte in den Luftspalten 18 und 19 auftritt. Irgendeine radiale Fehlstellung der Spule 34 relativ zum Kern 12 infolge einer Exzentrizität resultiert in keiner Veränderung des Drehmoments, welches auf die inneren und äußeren Spulenabschnitte 36 und 37 der Spule 34 wirkt, da eine derartige Fehlstellung parallel zu den Magnetflußlinien in den Luftspalten 18 und 19 verläuft, wodurch keine Änderung in der Flußdichte auftritt, welche bei den inneren und äußeren Spulenabschnitten 36 und 37 herrscht. Das Drehmoment, welches am unteren Spulenabschnitt 38 der Spule 34 wirkt, wird jedoch verändert, da die Verschiebung quer zu den magnetischen Flußlinien im Luftspalt 20 erfolgt. Jeder Teilabschnitt des unteren Spulenabschnitts 38 wird in verschiedene Teile des Magnetfelds bewegt. Da jedoch die Flußdichte im Luftspalt relativ gering ist, ist der Gesamteffekt der Änderung der auf den unteren Spulenabschnitt 38 wirkenden Drehkraft sehr gering. Eine weitere Folge eines relativ langen Luftspalts 20 besteht darin, daß die Wirkung irgendwelcher vertikalen Fluchtfehler des Kerns 12 vermindert werden.

Neben der Verbesserung der Güte der Drehspulinstrumente ohne die Notwendigkeit einer unökonomischen hohen Herstellgenauigkeit weist die gezeigte Konstruktion noch den Vorteil auf, daß nahezu der gesamte Magnetfluß zwischen dem Gehäuse 11 und dem Kern 12 durch die Spule 34 geschnitten wird, da die drei Spulenabschnitte 36, 37 und 38 der Spule 34 zwischen dem Gehäuse 11 und dem Kern 12 angeordnet sind. Dies resultiert in einem hohen Wirkungsgrad bezüglich der Ausnützung des Magnetfelds 13

509881/0765 " ¹³

6888/50/Ch/Fr - 13 - 5. Juni 1975

und einer verbesserten Empfindlichkeit des Drehspulinstruments. Zusätzlich wird der Dämpfungseffekt von Wirbelströmen im Aluminiumwickelkörper 35 erhöht, so daß zur Erzielung einer bestimmten Dämpfungswirkung weniger Aluminium benötigt wird. Der Wickelkörper 35 kann hierdurch im Hinblick auf Größe und Gewicht vermindert werden.

Die Fig. 3 zeigt das Instrument nach den Fig. 1 und 2 in größerem Maßstab. Bauteile, die mit denjenigen nach den Fig. 1 und 2 übereinstimmen, tragen gleiche Bezugszahlen, denen jedoch in Fig. 3 eine Eins vorgesetzt ist. Wie die Fig. 3 zeigt, ist das obere Ende der Welle 131 in einem Lager 148 gelagert. Das Zifferblatt 121 weist eine Bohrung 149 auf, in welcher das obere Ende des Lagers 148 eingepreßt ist. Durch diese Mittel ist die Konzentrizität des Zifferblatts 121 und der Welle 131 sichergestellt.

Wie schon vorstehend erwähnt, kann die optimale Kompensation der Exzentrizität des Kerns 12 auch erreicht werden durch geeignete Wahl der Breite der Luftspalte 18 und Wie der Fig. 4 entnehmbar ist, weist der Kern 212 im Querschnitt eine nach außen sich verjüngende Trapezform auf, welche sich nahezu über seinen gesamten Umfang erstreckt. Die Enden des Kerns sind jedoch im Querschnitt rechteckig, um die Flucht im Gehäuse 211 zu erleichtern. Die Differenz der Nominalgröße der auf die inneren und äußeren Spulenabschnitte 236 und 237 der Spule 234 wirkenden Kräfte wird in diesem Fall abgeleitet von der Differenz der effektiven Längen der Spulenabschnitte 236 und 237, soweit sie den Magnetfluß schneiden. Für

509881 /0765 - 14 -

6888/50/Ch/Fr - 14 - 5. Juni 1975

den Fall, daß die Luftspalte 218 und 219 gleiche Längen aufweisen, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, vereinfacht sich die Gleichung 1 wie folgt

^cc/^ci ⁼ ^r±/^To (Gleichung 5)

Für ein Verhältnis von 1 : 2 für die Nominalabstände der inneren und äußeren Spulenabschnitte 236 und 237 von der Welle 231 ist das beste Verhältnis für die Breiten der Luftspalte 218 und 219 gleich 2:1.

Das in Fig. 4 gezeigte Instrument kann zahlreiche Modifikationen aufweisen. Die Spule 234 und der Wickelkörper können beide Trapezform aufweisen, entsprechend der Querschnittsform des Kerns 212, wie dies durch gestrichelte Linien in den Fig. 4, 7 und 8 und in ausgezogenen Linien in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist.

Die Fig. 5 zeigt eine Anordnung, bei welcher die inneren und äußeren Wandungen 314 und 315 nicht gleich hoch sind. Die äußere Wandung 315 endet in Höhe der Oberkante der Außenfläche des Kerns 312. Bei einer weiteren Ausführungsform nach Fig. 6 ist die äußere Wandung 415 mit einem nach innen gerichteten Flansch 45.0 versehen, der in vertikaler Richtung die gleichen Abmessungen aufweist, wie die Außenfläche des Kerns 412 und der den Magnetfluß im Luftspalt 419 konzentriert. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 verläuft die untere Fläche des Kerns 512 parallel zum Wandungsstück 516. Die Kerne 412 und 512 der Fig. 6 und 7 können bevorzugt auch einen rechteckigen Querschnitt anstelle eines trapezförmigen Querschnitts aufweisen.

509881/0765 " ¹⁵

6888/50/Ch/Fr - 15 - 5. Juni 1975

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist der Luftspalt 618 sowohl kurzer als auch breiter als der Luftspalt 619. Der Luftspalt 619 in Fig. 8 ist breiter als der Luftspalt 319 in Fig. 5, jedoch wird eine optimale Kompensation dadurch erreicht, daß der Luftspalt 619 langer ist als derjenige in Fig. 5. Die Gleichung 1 ist auch anwendbar auf eine Ausführungsform nach Fig. 8.

Neben den gezeigten Ausführungsbeispielen sind auch andere Ausführungsbeispiele denkbar. Beispielsweise können die Luftspalte 18 und 19 anstelle parallel zueinander zu verlaufen auch zueinander konvergieren. Der Kern 12 kann irgendeine geeignete Form im Querschnitt aufweisen.

Der Magnet 13 kann anstelle im Luftspalt 20 auch in den Luftspalten 18 und 19 angeordnet sein. Der Luftspalt 20 würde hierdurch kurzer werden und das Instrument damit kompakter. Würde der Magnet 13 auf diese Weise angeordnet sein, könnte das Gehäuse 11 oberhalb der Spule 34 eine Abdeckung aufweisen, und der Spulenträger 32 könnte so modifiziert sein, daß er durch einen Schlitz zwischen der Abdeckung und der inneren Wand 14 des Gehäuses 11 hervorsteht. Diese Abdeckung würde zusammen mit der oberen Fläche des Kerns 12 einen vierten Luftspalt darstellen, in welchem sich die Bewegungsbahn des oberen Spulenabschnitts 39 der Spule 34 befindet, wodurch der Wirkungsgrad bezüglich der Ausnutzung des Magnetflusses* des Magneten 13 erhöht werden würde. Zusätzlich würde diese Abdeckung die Kompensation vertikaler Fluchtfehler des Kerns 12 verbessern infolge des kombinierten Effekts des vierten Luftspalts bezüglich des Luftspaltes 20. In

509881/0765 - 16 -

6888/50/Ch/Fr - 16 - 5. j_uni 1975

diesem Fall könnten diese beiden Luftspalte eine gleiche Nominallänge aufweisen. Obwohl eine Längenreduzierung des Luftspaltes 20 die Fehler infolge einer exzentrischen Lagerung der Spule 34 erhöhen würde, würden solche Fehler in jedem Fall von sekundärem Einfluß sein. Der Spalt AO des Kerns 12 kann, falls gewünscht, nach der Montage des Drehspulinstruments verschlossen werden.

- 17 Ansprüche

509881 /0765

Claims

6888/50/Ch/Fr - 17 - 5. Juni 1975 Ansprüche

1./Drehspulinstrument mit einer drehbar um eine Achse
gelagerten Spule und einer Magnetanordnung mit einem ringförmigen Kern, den die Spule umschließt, und
einem den Kern umgebenden Gehäuse, welches mit dem
Kern zwei im radialen Abstand voneinander befindliche ringförmige Luftspalte bildet, wobei in dem einen Luftspalt ein erster Spulen&bschnitt und in dem anderen Luftspalt ein zweiter Spulenabschnitt sich befindet und die Spule sich um die Aclise unter dem Einfluß eines elektromagnetisch induzierten Drehmoments dreht, dadurch gekennzeichnet, daß die Nominalabmessungen der Luftspalte (18,19) so gewählt sind, daß für jede winkelmäßige Stellung der Spule (34) die Änderung der Komponente des im ersten Spulenabschnitt (36) induzierten Drehmoments infolge einer radialen
Lageabweichung des Kerns (12) kompensiert wird durch eine entgegengesetzte und im wesentlichen gleich
große Änderung der Komponente des im zweiten Spulenabschnitt (37) induzierten Drehmoments.

2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Länge des inneren
Luftspaltes (18) kurzer ist als die radiale Länge
des äußeren Luftspalts (19).

- 18 509881 /0765

6888/50/Ch/Fr - 18 - 5. Juni 1975

3. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der innere Luftspalt (18) breiter ist als der äußere Luftspalt (19).

h. Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Querschnitt des Kerns (12) in einer Ebene durch die Achse trapezförmig ist.

Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem das Gehäuse zwei in radialem Abstand zueinander angeordnete, im wesentlichen ringförmige Oberflächen aufweist, zwischen denen der Kern angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Abmessung der äußeren ringförmigen Oberfläche, gemessen parallel zu der Achse, geringer ist als diejenige der inneren ringförmigen Oberfläche.

Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (11) und der Kern (12) einen dritten Luftspalt (20) bilden, der die beiden ringförmigen Luftspalte (18,19) miteinander verbindet und in welchem sich ein dritter Spulenabschnitt (38) der Spule (34) sich befindet, wobei dieser dritte Luftspalt (20) wesentlich langer ist als die beiden anderen Luftspalte (18,19).

509881/0765

6888/50/Ch/Fr - 19 - 5. Juni 1975

Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Zifferblatt (121) eine bogenförmige Skala aufweist, deren Zentrum in der Achse einer Bohrung (149) dieses Zifferblatts (121) liegt und daß die Spule (134) an einer Welle (131) befestigt ist, welche in einem Lager (148) gelagert ist, welches sich in dieser Bohrung (149) befindet.

509881 /0765

Leerse ite