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Drehspulmeßgerät mit unipolarem Magnetsystem Das Magnetsystem der
Drehspulmeßgeräte üblicher Bauart besteht bekanntlich im wesentlichen aus einem
permanenten Magneten mit zwei einander gegenüberliegenden Polen, die einen von der
Drehspule eingeschlossenen Eisenkern umfassen. Diese Bauart hat den Nachteil, daß
der Ausschlagwinkel der Drehspule entsprechend der Größe des Polumfassungswinkels
in der Regel nicht wesentlich größer als 9o° ist. Um ein Mehrfaches größere Ausschlagwinkel
erhält man dagegen durch Anwendung der bekannten unipolaren Bauart.
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Eine bekannte Ausführungsform eines unipolaren Magnetsystems für Drehspulmeßgeräte
weist zwei konzentrisch zueinander angeordnete Magnetpole auf, wobei die einseitig
an der Drehachse befestigte Drehspule den Querschnitt eines den inneren Magnetpol
bildenden ringförmigen Eisenkerns umfaßt, der über einen außerhalb des Ausschlagwinkels
der Drehspule liegenden Steg aus magnetisierbarem Werkstoff mit dem äußeren Magnetpol
verbunden ist. Diese bekannte Bauart ist in Fig. i schematisch :dargestellt.
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Mit i ist die auf der Achse 2 befestigte Drehspule bezeichnet, die
bei der Drehung den Querschnitt des ringförmigen inneren Magnetpoles 3 umfaßt. Zur
Magnetisierung der Polringe dient der nur durch seine Polflächen N und S angedeutete
permanente Magnet, der beispielsweise hufeisenförmig oder in einer beliebigen anderen
Form ausgebildet sein kann. Der äußere Polring 4 kann unmittelbar mit dem einen
Pol N des Magneten verbunden sein, dagegen ist zur Verbindung des inneren Polringes
3 mit dem anderen Pol S ein besonderer Steg 5 erforderlich, der bei der bekannten,
in Fig. i dargestellten Bauart einen radialen Fortsätz des inneren Ringes i bildet
und sich somit außerhalb einer dem äußeren Durchmesser des inneren Polringes 3 entsprechenden
Zylinderfläche befindet.
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Die in Fig. i :dargestellte Bauart weist den Mangel auf, daß zwischen
dem Steg 5 und den beiden äußeren Enden des äußeren Polringes 4 eine verhältnismäßig
starke Streuung der magnetischen Kraftlinien auftritt. Um diese in zulässigen Grenzen
zu halten, müssen die entsprechenden Abstände bzw. die Winkel d verhältnismäßig
groß bemessen werden. Bezeichnet man nun mit s den der Stegbreite entsprechenden
Winkel, so bleibt -für die Polumfassung nur ein Winkel a1 = 3600 - (s + 2,1) übrig.
Der sich daraus unter Berücksichtigung der Breite der Drehspule ergebende Ausschlagwinkel
a, der Drehspule muß also kleiner als a1 sein. In der Regel ergibt sich praktisch
bei dieser Bauart ein Ausschlagwinkel a1 < 270°.
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Erfindungsgemäß erhält man einen größeren Ausschlagwinkel der Drehspule,
wenn der Steg innerhalb einer Zylinderfläche angeordnet
wird, die
dem äußeren Durchmesser des inneren Polringes entspricht. Dadurch
| wird gleichzeitig die Kraftlinienstreuung; |
| gegenüber der bekannten Bauart wesentli@i: |
| verringert, und man erhält ein Magnetsystem; |
| das bei gleichend Abmessungen der wirksarrii=; |
| Taila 11PI7P71+Pn11 @xräniaar P1atv .haanenrnrhf°' |
Diese Vorteile des Erfindungsgegenstandes im Vergleich zu der bekannten Bauart ergeben
sich deutlich aus der schematischen Darstellung der Fig. 2, bei der die wirksamen
Teile in der gleichen Größe gezeichnet und mit den gleichen Bezeichnungen versehen
sind wie bei Fig. z.
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Da der Steg 5 bei der Ausführung nach Fig. 2 nicht radial nach außen
geführt, sondern innerhalb der durch den äußeren Durchmesserdes Ringes r gegebenen
Zylinderfläche angeordnet ist und sich im wesentlichen in axialer Richtung erstreckt,
ist es möglich, den äußeren Polring q. so auszubilden, daß er als vollkommen geschlossener
Ring den inneren Polring 3 umgibt. Dabei kann die äußere Form des Magnetsystems
so gewählt werden, daß die Wand des Ringes 4 an der dem Steg gegenüberliegenden
Stelle, also entsprechend Winkel s, ausgespart ist, um die Streuung der Kraftlinien
zwischen dem äußeren Ring q. und dem Steg 5 zu verringern. Man könnte natürlich
den Polring q. an dieser Stelle auch völlig auftrennen, jedoch ist es im allgemeinen
vorteilhafter, wenn der äußere Polring den inneren allseitig umgibt, weil dadurch
die Beeinflussung des Magnetsystems durch äußere Störfelder verringert wird.
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Aus Fig.2 erkennt man, daß der Ausschlagwinkel a2 der Drehspule in
diesem Falle nur etwas kleiner als der Winkel a2 gemacht zu werden braucht, wobei
a2 = 36o°-s ist. Da die Stegbreite verhältnismäßig gering gewählt werden kann, so
ist es bei der neuen Bauart ohne weiteres möglich, einen Ausschlagwinkel 2, = 32o°
zu erreichen.
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Es sind allerdings auch unipolare Drehspulmeßgeräte anderer Bauart
bekanntgeworden, bei denen die Drehspule einen etwa ebenso großen Ausschlagwinkel
ausführen kann. Diese bekannten Meßgeräte sind nach Art von Flachspulgeräten gebaut,
wobei- der für die Gleichmäßigkeit der Skalenteilung maßgebende Luftspalt in dem
magnetischen Kreis durch den Abstand zweier ebener Polflächen in Richtung der Drehachse
des Meßwerks gegeben ist. Es hat sich nun gezeigt, daß es sehr schwierig ist, die.
für einen linearen Skalenverlauf erforderliche genaue parallele Lage der ebenen
Polflächen dauernd sicherzustellen.
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Im Gegensatz dazu bereitet es keine Schwierigkeiten, durch bekannte
konstruktive Maßnahmen zwei zylindrische Polflächen mit großer Genauigkeit gleichachsig
zu lagern und so zu befestigen, daß die Zentrierung
| geder durch Erschütterungen auf dem Trans- |
| v rt noch durch Temperatureinflüsse geändert |
| ird. |
| ;-#;@@ Eine besonders vorteilhafte Ausführungs- |
@förm des Erfindungsgegenstandes ist in Fig. 3 in einem Mittelschnitt und in Fig.
q. in der zugehörigen Draufsicht mit abgenommenem Lagerarm dargestellt. Das permanente
Magnetsystem besteht aus einem zylindrischen Rohr 6, an das sich unten ein Boden
7 anschließt, der mit einem dem äußeren Durchmesser des inneren Polringes 3, 3'
entsprechenden Loch versehen ist. Das so entstehende rohr- oder topfförmige Magnetsystem
wird vorzugsweise aus einem Werkstoff von hoher Koerzitivkraft, z. B. aus einer
geeigneten Kobalt- oder Aluminiumlegierung, hergestellt. In das ini Boden 7 befindliche
Loch ist stramm passend eine Kreisscheibe 8 eingelassen, an die sich der Steg 5
anschließt, der oben den inneren Polring 3, 3' trägt. Die Teile 3, 5 und 8 werden
zweckmäßig aus einem zylindrischen Stück weichen Eisens von einer dem äußeren Durchmesser
des inneren Polringes entsprechenden Stärke hergestellt, wobei der Steg 5 durch
entsprechendes Abfräsen des nicht benötigten Werkstoffes entsteht. Der innere Polring
wird zweckmäßig stufenförmig geteilt ausgeführt; um die auf der Achse :2 in geeigneter
Weise befestigte Drehspule r überschieben zu können. Um eine genaue Zentrierung
:des aus den Teilen 3, 3', beispielsweise durch Verschrauben und Verstiften, zusammengesetzten
inneren Polringes in bezug auf den mit dem Rohr 6 aus einem Stück hergestellten
äußeren Polring q. zu erhalten, ist es zweckmäßig, den ganzen, aus den Teilen 3,
3', 5 und 8 bestehenden inneren Poleinsatzkörper nach dem Zusammenfügen der Teile
3 und 3' gemeinsam passend abzudrehen.
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Um auch die äußere Stirnseite der Drehspule zur Ablenkung der Drehspule
heranzuziehen, kann der äußere Polring q. noch eine aus magnetisierbarem Werkstoff,
vorzugsweise aus weichem Eisen, bestehende ringförmige Platte 9 tragen, die so abgedreht
ist, daß ein Teil der magnetischen Kraftlinien auch in die äußere Stirnseite des
inneren Polringes 3, 3' eintreten kann. Eine weitere, den Boden 7 des permanenten
Magnetsystems bedeckende Platte zo aus magnetisierbarem Werkstoff kann dazu dienen,
den Kraftlinienschluß zwischen den Teilen 7 und 8 zu verbessern.
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Der Raum, der dadurch entsteht, daß der äußere Polring q. und er Boden
7 an der dem Steg 5 gegenüberliegenden Stelle ausgespart ist, kann zur Unterbringung
einer Tragsäule II dienen, an der beispielsweise durch Verschrauben
und
Verstiften ein Lagerarm 1z für das obere Lager der Drehspulachse befestigt ist.
Das untere Lager der Drehspulachse besteht zweckmäßig aus einer die Platte 8 durchsetzenden
Lagerschraube 14. Der Strom kann der Drehspule in der üblichen Weise :durch zwei
auf der Achse befestigte Spiralfedern 13 zugeführt werden.
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Die in Fig. 3 und q. dargestellte Bauart ist natürlich nur ein Ausführungsbeispiel
und kann im Rahmen des Erfindungsgedankens in verschiedener Weise abgeändert werden.
So könnten die Platten 8 und io oder auch die Teile 8, g und io mit dem permanenten
Magnetsystem aus einem Stück Magnetstahl hergestellt werden. Der äußere Mantel 6
des Magnetsystems kann auch mit Durchbrechungen versehen sein, so daß statt eines
rohr-oder topfförmigen Magnetsystems ein solches der bekannten Vierarm- oder Zweiarmtype
entsteht, wie es für Lautsprechermagnete üblich ist. Schließlich kann das Magnetsystem
auch in der Weise zusammengesetzt werden, wie es ebenfalls für Lautsprechermagnete
bekannt ist, daß der äußere Polring q. einerseits und der Boden 7, gegebenenfalls
zusammen mit den daran anschließenden Bodenplatten, andererseits durch mehrere parallel
angeordnete Magnetstäbe verbunden sind. Um eine möglichst gleichmäßig verteilte
magnetische Feldstärke im Luftspalt zu erhalten, kann ferner der äußere Polring
q. auf seiner Innenfläche mit einer eingesetzten Buchse aus weichem Eisen versehen
sein.