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Anzeigegerät für die Übertragung von Winkelstellungen, insbesondere
von Kompaßstellungen Die Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung eines elektrtschen
Anzeigegerätes für die Übertragung von Winkelstellungen, insbesondere von Kompaßstellungen,
bei dem ein drehbar gelagertes magnetisches Bezugs-£eld sich zu einem magnetischen
Feld einstellt, das aus mehreren in feststehenden Spulen erzeugten. Feldkomponenten
zusammengesetzt ist. Derartige Anzeigegeräte sind besonders als Verhältnisstrommesser
(Quotientenmesser) mit zwei gekreuzten Spulen bekanntgeworden, deren Feldkomponenten
sich zu einem resultierenden Feld zusammensetzen, zu dem ein als drehbar gelagerte
Magnetnadel ausgebildetes Bezugsfeld sich einstellt. Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, homogene Spulenfelder bei möglicht gedrängter Bauweise des Anzeigegerätes
herzustellen. Die Erfindung geht von der bekannten theoretischen Erkenntnis aus,
daß das Feld im Innern eines pro Einheit der Spulenlänge mit gleicher Stromdichte
belegten Ellips.oids homon ist. Es wurde nun gefunden, daß dieselbe Wirkung sich
auch dann erreichen läßt, wenn der Wicklungsquerschnitt der Spule aus freppenförmig
abgestuften Wicklungsteilen von gleichbleibender Amperewindungszahl je Einheit der
Spulenlänge besteht, deren lichte Weite mit zunehmender Spulenlänge beiderseits
der Symmetrieachse der Spule abnimmt. Hierdurch läßt sich die Herstellung der Spule
mit homogenem Feld wesentlich vereinfachen. Um die Vorteile der so hergestellten
Spulen für das Anzeigegerät der eingangs erwähnten Bauart auszunutzen, bei dem in
mehreren
feststehenden Spulen Feldkomponenten erzeugt werden, die sich zu einem resultierenden
Feld zusammensetzen, wird er-, findungsgemäß vorgeschlagen, daß der Wicklungsquerschnitt
jeder Spule aus treppenförmig gestalteten Wicklungsteilen von gleichbleibender Amperewindungszahl
je Einheit der Spulenlänge besteht, deren lichte Weite mit zunehmender Entfernung
von der Systemdrehachse und symmetrisch zu ihr derart abnimmt, daß innerhalb jeder
Spule ein homogenes magnetisches Feld erzeugt wird.
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Hierdurch lassen sich die baulichen Abmessungen des Anzeigegerätes
geringer halten, als wenn zylindrische Spulen benutzt würden.
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Eine sehr zweckmäßige Ausführung ergibt sich dadurch, daß die vorzugsweise
als Flachenspulen ausgebildeten Spulen mit gegensetiger Führung ineinandergeschachtelt
sind und daß die Wickelquerschnitte der treppenförmig abgestuften Wicklungsteile
sich zu beiden Seiten eines zur Systemdrehachse konzentrischen Kreises etwa gleichmäßig
verteilen. Aus Gründen des leichten Zusammenhaus dAs Anzeigegerätes sind die zur
Systemdrehachse symmetrisch liegenden Spulenteile zweckmäßigerweise je als Einzelspulen
eines Spulenpaares ausgebildet. Diese Ausführung ermöglicht es außerdem, in den
Einzelspulen jedes Spulenpaares Kraftflüsse entgegengesietzter Richtung zu erzeugen.
Als Geberschaltung wird dann eine solche gewählt, welche es nach einer bestimmten
Geberdrehung ermöglicht, in jedem Spulenpaar die Richtung des resultierenden magnetischen
Flusses (bei Gleichstromgeräten) oder die Phase des resultierenden Kraftflusses
(bei Wechselstromgeräten) umzuschwenken. Eine solche Kraftflußänderung aber ist
gleichbedeutend mit einer Vergrößerung des Drehbereiches. Bei einer derartigen Ausbildung
des Anziegegerätes ist es daher möglich, ein über 3600 durchdrehendes Gerät zu schaffen.
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Um eine Wirbelstromdämpfung des Anzeigesystems zu erzielen, kann
der Lnnenliegende Spulenkörper aus elektrisch gut leitendem Material bestehen. Damit
sich weiterhin an der Drehachse des Bezugsfeldes (Magnetnadel) keine die Richtkraft
des Systems beeinträchtigenden Zusatzpole ausbilden können, wird zweckmäßigerweise
das magnetische Bezugsfeldsystem von einer Achse aus unmagnetischem Stoff getragen.
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Unsymmetrie der Spulenfelder, hervorgerufen durch ungleichmäßige Wicklung
der Spulen, lassen sich dadurch ausgleichen, daß die Lagersteine für die unsymmetrische
Systemachse von außen zugänglich und einzeln zentierbar angeordnet sind. Da im allgemeinen
nur geringe Drehgeschwindigkeiten des aus den einzelnen Reldkornponenten resultierenden
Feldes zu lerwarten sind, kann zur Unterstützung der Wirbelstromdämpfung noch eine
besondere Luftdämpfung vorgesehen sein.
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Der Erfindungsgegenstand sei an Hand des in den Abb. r und 2 im Horizontal-
und Vertikalquerschnitt dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Das magnetische Bezugsfeld wird durch die Magnetnadel 1 gebildet.
Zur Erzeugung der Feldkomponenten, zu deren Resultierenden sich die Magnetnadel
einstellt, sind zwei Spulenpaare 2', 2" und 3', 3" vorgesehen, deren Windungsehenen
senkrecht aufeinander stehen. Die je ein Spulenpaar bildeneden Einzelspulen sind
als Flaschspulen ausgebildet und mit derartig treppenförmig abgestuften Wicklungen
versehen, daß die Wickelquerschnitte bei gleichbleibender Windungszahl der Spulen
je Längeneinheit sich zu beiden Seiten eines zur Systemdrehachse der Magnetnadel
I konzentrischen Kreises etwa gleich mäßig verteilen. Die lichte Weite jedes Spu.
lensystems nimmt also symmetrisch zur Drehachse mit zunehmender Spulenlänge ab,
so daß sich die Magnetnadel 1 in einem homogenen Feld befindet. Die Spuienpaare
sind mit gegenseitiger Führung ineinandergeschachtelt. Das äußere Spulenpaar stützt
sich gegen ein magnetisch weiches Gehäuse 4 ab, da's der magnetischen Abschirmung
dient.
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Die Drechachse der Magnetnadel 1 besteht aus unmagnetischem Stoff
und ist in Lagersteinen 6, 7 gelagert, die gegenüber dem Abschirmgehäuse 4 einzeln
zentrierbar sind. Auf der Drehachse 5 kann ein Zeiger oder eine Skala befestigt
sein. Der innenliegende Spulenkörper besteht aus elektrisch gut leitendem Material.
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In den beiden Spulenpaaren werden magnetische Felder erzeugt, deren
Achsen auf-,einander senkrecht stehen. Die Magnetnadel stellt sich in die Resultierende
dieser Komponentenfelder ein. Nimmt das magnetische Feld in dem einen Spulensystem
zu, während es in dem anderen abnimmt, so dreht sich das resultierende Feld und
damit auch die Magnetnadel 1. Erlaubt die Geberschaltung eine Umschwenkung der Feldrichtung
bzw. der Phase des magnetsichen Kraftflusses um 180° in beiden Spulensystemen, so
läßt sich mit diesem Gerät eine Drehung -der Magnetnadel bis zu 3600 und darüber
hinaus erzielen. Ist diese Voraussetzung aber nicht gegeben, so läßt sich ebenfalls
ein über 3600 durchdrehendes Gerät dadurch schaffen, wenn eine derartige Geberschaltung
benutzt wird, welche es ermöglicht, in den Einzelspulen jedes Spulenpaares Kraftflüsse
entgegengesetzter Richtung zu erzeugen, und bei der je nach der Geberstellung die
Stärke des einen oder anderen Kraftflusses jedes
Spulenpaares überwiegt.
Die Achse 5 der Magnetnadel kann beispielsweise eine Kompaßrose tragen, so daß das
Maßgerät die Stellung eines Mutterkompasses wiederzugeben vermag.