DE36554C - Neuerungen an elektrischen Apparaten mit Solenoidwirkung auf conaxiale Kerne - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 12. September 1885 ab.

Die Verwendung eines Solenoids in- Verbindung mit einem conaxialen; einziehbaren' Eisenkern zur Herstellung von elektrischen- Apparaten,, wie z. B.. Bogenlampenregulatoren, Mefsinstrumenten u. dergl. m., mufste bisher aus folgenden. Gründen, eine beschränkte bleiben:

Es ändert sich die;Kraft der Anziehung mit der relativen; Lage des Kernes zum: Sölenoide beträchtlich,,, und es findet Anziehung- in dem nämlichen: Sinne überhaupt nur für V.erschie-· bung des Kernes; um eine zu-, seiner Länge' yerhältnifsmäfsig kurze Strecke statt. So liefert die Combination eines cylindrischen Kernes mit einern Sölenoide Bewegung im nämlichen Sinne nur hei Verschiebung des; ersteren um seine halbe Länge, da der. Comcidenz- von Kernmitte. und Solenoidmitte die Gleichgewichtslage, also- der Nullwerth der Anziehung entspricht. Auch: bei Verwendung: eines konischen Eisenkernes von den üblichen Dimensionen kann man nur um. etwa ²/_s. der Kernlänge verschieben,, bis die Gleichgewichtslage, erreicht ist.

Bessere Resultate, sowohl, in Bezug; auf die Gröfse: der zulässigen Verschiebung; wie auch auf die Constanz der Wirkung, als bei. den eben besprochenen Anordnungen erreicht man mit einem Apparat von folgender einfacher Construction:

Ein Cylinderelektromagnet ist innerhalb eines kürzeren festen Doppelsolenoids mit Doppelpol (Folgepunkt) in der Mitte und gleichen Polen an den Enden verschiebbar und wird der Wirkung eines das letztere umkreisenden Stromes ausgesetzt. Die beiden Theilsolenöide können hinter einander oder parallel geschaltet sein, wenn nur der Bedingung genügt wird, dafs ihre nach aufsen liegenden' Endpole die nämlichen sind. Der regulärpolige Elektromagnet kann extra erregt werden oder mit dem" Sölenoide in demselben Stromkreis liegen. Natürlich kann man statt der hier angegebenen Combination auch einen festen Elektromagneten mit einem beweglichen Sölenoide in Wechselwirkung, treten lassem

Das Functioniren eines derartigen Apparates erkennt' man. am leichtesten, wenn man sich die Anziehung zwischen einem einfachen Sölenoide und einem conaxialen Magneten oder Elektromagneten graphisch veranschaulicht.

Sind die Pole des Solenoids und des Elektromagneten wie in Fig. 1 gewählt und denkt man sich das Solenoid von der Lage I in die Lage II und III bei feststehendem Elektromagneten gerückt, so ist die dieser Verschiebung entsprechende Anziehüngscurve die ebenfalls in Fig. ι gezeichnete; dafs in Lage II keine Wirkung stattfindet, ist ohne Weiteres klar, und dafs für I und III die^: Maximalwirkung eintritt, folgt aus dem hier vorhandenen sehr geringen Abstande des einen Solenoidpoles von- dem bezüglichen Elektromagnetpol, sowie daraus, dafs die auftretenden Kräfte in einer höheren Potenz der Entfernung der beiden wirksamen Pole abnehmen.

Denkt man sich nun ein zweites dem ersten gleiches, aber entgegengesetztpoliges Solenoidin derselben Richtung wie jenes über den Elektromagneten geschoben, so ist die diesem entsprechende Anziehüngscurve offenbar der ersten entgegengesetzt gleich und hat die Form,

wie sie Fig. 2 zeigt. Endlich stelle man sich vor, Solenoid 1 sei zusammen und in starrer Verbindung mit Solenoid 2 wie oben bewegt, dann ist die anziehende Kraft für jeden Ort dieses Systems gegeben durch die algebraische Summe der Anziehungen, die den Einzelsolenoiden für die von ihnen eingenommenen (und von einander verschiedenen) Orte entsprechen. Befindet sich nun Solenoid 2 rechts von Solenoid 1 (s. Fig. 3), so ist die auf das letztere ausgeübte Kraft absolut genommen bei der Bewegung von I nach II kleiner und bei der von II nach III gröfser als die, mit welcher Solenoid 1 bewegt wird, und es findet also für das ganze System und die ganze Verschiebung von I nach III immer ein Ueberwiegen der positiven. Kraft statt. Die Anziehungscurve für das Doppelsolenoid erhält man einfach durch algebraische Addition der für jede Lage in Betracht kommenden beiden Einzelkräfte; sie verfäuft stets auf der positiven Seite der Abscissenachse und hat die Form, wie sie Fig. 3 zeigt.

Es fragt sich jetzt noch, ob man nicht die Gröfse der Kraft, mit welcher das Doppelsolenoid durch den Elektromagneten bewegt wird, bei gleichbleibenden Dimensionen des ersteren steigern kann. Letzteres ist in der That allerdings auf Kosten der für die Verschiebung zulässigen Strecke I bis III möglich. Man kann z. B. die Gröfse der Kraft gleich der in Fig. 1 und 2 gezeichneten maximalen machen, wenn man sich mit einer Verschiebung halb so grofs, wie sie in Fig. 3 zulässig ist, begnügt. Man fügt, um dies zu erreichen, die beiden Halbsolenoide nicht unmittelbar an einander, sondern verbindet sie starr so, dafs zwischen ihnen ein freier Raum bleibt und dafs sich das zweite Halbsolenoid in der Mitte des Elektromagneten befindet, während das erste noch das Ende desselben umgiebt (siehe Fig. 4). Bildet man jetzt die algebraische Summe der beiden Einzelkräfte, so ist sie gleich der maximalen Kraft, die auf das erste Solenoid wirkt, und behält diese Gröfse nahezu constant bei, wenn man das System der beiden Solenoide so weit verschiebt, bis das Ende des zweiten mit dem Ende des Elektromagneten zusammenfällt.

Aus dem Vorstehenden ergiebt sich, dafs in der That die beschriebene Combination zweier entgegengesetztpoligen Solenoide mit einem Elektromagneten geeignet ist zur Erzielung einer bei Verschiebung des beweglichen Theiles auf gröfsere Strecken immer positiv und nahezu constant wirkenden Kraft, und dafs man mittelst derselben Solenoide nach Belieben entweder eine weniger starke, aber bedeutende Verschiebungen zulassende Wirkung oder bei Verschiebung innerhalb engerer Grenzen eine verhältnifsmäfsig beträchtliche Wirkung erhalten kann. Für Bogenlampenregulatoren z. B. oder für elektrische Mefsinstrumente wird also das Doppelsolenoid in Verbindung mit einem Elektromagneten eine sehr vortheilhafte Verwendung finden.

Dafs man statt des Elektromagneten auch ein gewöhnliches regulärpoliges Solenoid von gleicher Länge verwenden, sowie dafs man das beschriebene System ganz oder theilweise aus permanenten Stahlmagneten combiniren kann, ist ersichtlich; ebenso auch, dafs Elektromagnet und Doppelsolenoid von gekrümmter Form sein dürfen.

Unter Umständen wird die in Fig. 5 gezeichnete Combination vortheilhaft sein, welche sich nur dadurch von den vorigen unterscheidet, dafs die beiden Theilsolenoide jedes mit einem besonderen Elektromagneten in Wechselwirkung treten. Im übrigen sind dieselben auch starr mit einander verbunden und entsprechen in ihrer Lage gegen die zugehörigen Elektromagnete der Fig. 4.

Endlich kann man auch umgekehrt denselben Elektromagnet mit mehreren in starrer Verbindung stehenden Doppelsolenoiden combiniren, um die Constanz der Wirkung zu erhöhen.

Claims (1)

1. Patent-AnSPRhch:

   Die Verbindung eines Magnetkernes, der entweder aus einem Elektromagneten oder permanenten Magneten oder einem Solenoide bestehen kann, mit einem relativ zu diesem Kern beweglichen und derartig angeordneten Doppelsolenoide, dafs die entgegengesetzten Pole der beiden Solenoide dieses letzteren einander gegenüberliegen oder, wie in Fig. 5, neben einander liegen, und dafs diese beiden Solenoide entweder, wie in Fig. 3 oder in Fig. 4 oder in Fig. 5 gezeichnet ist, zu einander und dem Kern gelagert sind.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.