DE717211C - Elektromagnetischer Wechselstromerzeuger fuer Fernmeldeanlagen - Google Patents

Elektromagnetischer Wechselstromerzeuger fuer Fernmeldeanlagen

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DE717211C
DE717211C DEA86046D DEA0086046D DE717211C DE 717211 C DE717211 C DE 717211C DE A86046 D DEA86046 D DE A86046D DE A0086046 D DEA0086046 D DE A0086046D DE 717211 C DE717211 C DE 717211C
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Germany
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electromagnetic
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alternating current
current generator
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DEA86046D
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English (en)
Inventor
Albert Earl Woodruff
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Associated Electric Laboratories Inc
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Associated Electric Laboratories Inc
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K35/00Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
    • H02K35/06Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving flux distributors, and both coil systems and magnets stationary

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Description

  • Elektromagnetischer Wechselstromerzeuger für Fernmeldeanlagen Der Gegenstand der Erfindung ist ein elektromagnetischer _ Wechselstromerzeuger für Fernmeldeanlagen mit mechanisch angereizter. im Feld eines permanenten Magneten schwingender Zunge, insbesondere ein Kurbelinduktor. Die Erfindung bezweckt eine derartige 'Ausbildung eines solchen Induktors, daß ein von der Antriebsgeschwindigkeit nah,-zu unabhängiger, kräftiger, tonfrequenter Wechselstrom erzeugt .werden kann bei gleichzeitigem gedrängtem' Aufbau und Anpassungsmöglichkeit an die. verschiedenen Betriebsbedingungen, wie nachstehend - erläutert. Es sind Signalvorrichtungen bekannt, bei welchen mittels eines handangetriebenen Zahnrades eine aus magnetischem Material bestehende Feder gesteuert wird, durch deren Bewegung der Widerstand in einem magnetischen Kreis für einen permanenten Fluß verändert wird, so daß in stationär angeordneten Spulen ein entsprechender Strom induziert wird. Bei diesen Anordnungen hängt aber der erzeugte Wechselfluß und der damit erzeugte Signalstrom von der Betätigungsgeschwindigkeit ab, da die ' Feder zwangsweise- gesteuert wird, so daß eine unregelmäßige und verzerrte Signalgabe zustande kommt. Dies ist besonders von Nachteil bei behelfsmäßigen Anlagen, bei denen durch Isolations- und Kontaktfehler ein verzerrter Signalstrom einen großen Widerstand findet. Wird das Signal in lärmerfüllten Räumen empfangen, so ist nur ein bestimmter Signalton der günstigste, der aber mit den bekannten Einrichtungen nicht konstant gehalten werden kann. Dieser Signalton ist verschieden je nach Art des Geräusches. Deshalb ist es zweckmäßig, den Signalton verändern zu können, was aber bei den bekannten Einrichtungen nicht ohne Schwierigkeiten durchzuführen ist.
  • Der Gegenstand -der Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß die Zunge zwischen aufeinanderfolgenden, vorzugsweise durch ein von Hand oder Motor angetriebenes Zahnrad bewirkte Anreizungen, welche zeitlich annähernd um die Dauer der Abklingzeit der Zungenschwingungen auseinanderliegün, freie Schwingungen ausführt. Dadurch wird erzielt, daß der erzeugte Signalstrom stets die gleiche, nur von der Eigenfrequenz der Zunge abhängige Frequenz besitzt und ein rein sinusförmiger und daher für Signalzwecke besonders geeigneter Wechselstrom erzeugt wird. Dieser Signalstrom ist besonders geeignet zur Überbrückung von behelfsmäßigen Leitungen; der Signalton kann den jeweiligen Störverhältnissen an der Empfangsstelle angepaßt wenden ohne besondere Änderungen an dein Wechselstromerzeuger, indem lediglich die Einspannstelle .der schwingenden Zunge verändert zu «,=erden braucht. Die Artreizung -der Zunge durch ein von Hand oder von Motor angetriebenes Zahnrad, dessen Zähne einen entsprechenden Abstand besitzen, führt zu einem einfachen Aufbau.
  • Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung sind zu beiden Seiten der Zunge je zwei -gleichnamige Pole angeordnet derart, daß das festgelegte und das freie Ende der Zunge zwischen je zwei ungleichnamigen Polen zu liegen kommt. Dadurch wird erreicht, daß die Richtung des permanenten Flusses in der Zunge sich ändert, je nachdem, ob dieselbe gegen den einen oder den anderen- Pol, welcher ihrem freien Ende gegegenüberliegt; ausschlägt. Dadurch wird im Gegensatz zu ,den bekannten Einrichtungen ein Wechselfluß- in der Zunge erzielt, wodurch eine starke ;.induktive Beeinflussung der Induktionspulse zustande kommt.
  • Zweckmäßigerweise wird man die gleichnamigen Polpaare =durch U-förmige Polschule bilden, wodurch eine Vereinfachung des Aufbaues -erzielt wird. _ Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann nun in dem von den sich gegenüberliegenden Polschulen umfaßten Raum eine die Zunge umfassende Induktionsspule angeordnet werden, wodurch eine Raumersparnis erzielt wird.
  • Zur Erzielung weiterer Raumersparnis kann die Zunge innerhalb des von dem permanenten Magneten des Wechselstromerzeugers umschlossenen Raumes an einem der sich gegenüberstehenden Polpaare oder in dessen Nähe gelagert werden, wodurch der Raumbedarf im wesentlichen nur durch die Größe des permanenten Magneten bestimmt wird.
  • Um einen bestimmten Signalton zu erzeugen je nach den Störgeräuschverhältnissen an der Empfangsstelle, kann die Zunge einstellbar zwischen Schneiden eingeklemmt wenden, so daß in besonders einfacher Weise ihre Eigenfrequenz verändert und den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden kann, wobei gleichzeitig eine Lagerung erzielt wird, welche die Festlegung der Eigenfrequenz der Zunge in eindeutiger Weise gestattet.
  • Dadurch, daß der elektromagnetische Wechselstromerzeuger gemäß der Erfindung trotz seiner Kleinheit einen gleichmäßigen, kräftigen und sinusförmigen Signalstrom erzeugt, kann er in besonders vorteilhafter Weise zur Signalgabe in batterielosen Fernsprechanlagen verwendet werden.
  • Im folgernden ist der Gegenstand der Erfindung beschrieben und in beiliegender Zeichnung dargestellt.
  • Es bedeuten: Fig. i eine Draufsicht auf den Wechselstromerzeuger, Fig. z eine Seitenansicht desselben, Fig. 3 eine Seitenansichtgemäß dem Schnitt 3-3 in Fig. z, Fig. 4 eine Drausicht gemäß dem Schrnitt 4-4 i in Fig. z, Fig. 5 eine schematische Darstellung des Verlaufs der magnetischen Kraftlinien, Fig. 6 ein Diagramm des induzierten Stromes, Fig. 7 ein Schaltschema einer batterielosen Fernsprechanlage, bei welcher ein elektromagnetischer Wechselstromerzeuger gemäß der Erfindung Verwendung findet.' Auf einer Montageplatte i, welche mit Öffnungen für Befestigungsschrauben versehen ist, sind Lagerstücke z und 3 vorgesehen, die eine Welle 4 aufnehmen. Die Lagerstücke 2 und 3 sind durch Schrauben 7 an der Montageplatte i befestigt. Durch einen Ring 5 auf der -Welle 4 wird diese in ihrer Lage gesichert. Eine -Handkurbel 6 ist an dem einen Ende der Welle 4,befestigt. Statt der Handkurbel 6 können natürlich auch andere Antriebsmittel vorgesehen sein, z. B. ein Getriebe für einen Antriebsmotor: Auf der Welle -. ist ein Zahnrad 8 angeordnet, zwischen dessen Zähnen 9 größere Lücken vorgesehen sind. Ein U-förmiger permanenter Magnet Io ist an der Montageplatte i derart befestigt, daß seine Schenkel gegen die Welle 4 zu gerichtet sind. Zwischen den Schenkeln des permanenten Magneten ist eine verhältnismäßig steife Zunge II gelagert, deren freies Ende direkt unter die Welle .4 sich erstreckt und -in den Weg der Zähne 9 hineinragt. Das andere Ende der Zunge i i ist fest eingeklemmt zwischen zwei urmagnetischen Klemmbacken 12 und 13, welche durch Schraubenbolzen 14 und 15 zusammengepreßt werden. Die Schrauben 14 und 15 erstrecken sich dabei durch die beiden Klemmbacken 12 und 13 bis zur Montageplatte i, mit welcher sie verschraubt sind. Ein Schenkel des Magneten Io liegt unterhalb der Klemmbacke 13 und wird so durch die Schraubenbolzen 14und 15 zwischen der Klemmbacke 13 und der Montageplatte i festgeklemmt. Jede der Klemmbacken 1:2 und 13 hat ein Paar Schneiden 16, welche mit der Zunge i i in Berührung stehen, so daß ein festes und genaues Einklemmen der Zunge ermöglicht wird. Die Zunge i i schwingt mit ihrem freien Ende, während,das andere Ende, wie vorbeschr leben, fest finit der Montageplatte i in Verbindung steht. Eine Induktionsspule 2o ist zwischen den Schenkeln des permanenten Magneten Io angeordnet in nächster Nähe vor den Klemmbacken 12 und 13. Die Induktionsspule ist auf einem Spulenträger 21 angeordnet, der eine Öffnung besitzt, durch welche dieZunge i i hindurchragt. Eine nichtmagnetische hülse 22 umgrenzt die Öffnung, durch welche die Zunge i i hindurchragt, um die Spule zu schützen. Die Öffnung ist so groß, daß die Zunge bei ihren Schwingungen nicht anstoßen kann. Ein Paar gegeneinandergerichtete Polschuhe 24 und 25 sind zu beiden Seiten der Spule 2o angeordnet und stehen mit ihren Stegen mit den Schenkeln des permanenten Magneten in Verbindung. Der Polschuh z4 ist an einem Schenkel durch die Schraube 26 befestigt, während der Polschuh 25 an dem anderen Schenkel des permanenten Magneten durch die Schraube 27 gehalten wird, welch letztere durch die Montageplatte hindurchtritt und so gleichzeitig ebenfalls zur Festlegung des Magneten und der übrigen Teile an -der Montageplatte i dient. Die offenen Seiten der Polschuhe sind gegen die Zunge II zu gerichtet und besitzen von ihr einen derartigen Abstand, daß die Zunge bei ihren Schwingungen nicht mit ihnen in Berührung kommt. Die Polschuhe erzeugen zu -beiden Seiten der Zunge je ein Feld entgegengesetzter Polarität.
  • Durch die Anordnung der Polschuhe, der Spüle und der Befestigungsmittel für die Zunge im Innern und zwischen den Schenkeln -des permanenten Magneten wird eine außerordentlich gedrängte Bauart erzielt, die nur einen geringen Platzbedarf besitzt und leicht montiert werden kann. über die Klemmhacken 12 und 13 werden nicht nur die Zunge i r, sondern auch der permanente Magnet fest mit der Grundplatte i verbunden mit Hilfe der Schrauben 14 und 15.
  • Mittels des Handgriffes 6 oder eines sonstigen Antriebsmittels wird die Welle 4 zusaminen mit dein Zahnrad 8 in Pfeilrichtung gedreht. Die Zähne g des Zahnrades kommen dadurch nacheinander mit dem freien Ende der Zunge i i in Berührung und drücken sie nach abwärts entsprechend der Zahnlänge. Sodann gleitet die, Fläche des Zahnes ein Stück an der Zunge entlang, bis diese plötzlich freigegeben wird. Der Weg, um den die Zunge nach abwärts gedrückt wird, ist so groß, daß sie nicht mit den Polschuhen in Berührung kommt. Nachdem einer der Zähne 9 die Zunge i i freigegeben hat, schwingt die Zunge unter dem Einfluß der ihr aufgedrückten Spannung zurück, wobei sie für eine Zeitlang freie Schwingungen ausführt mit abnehmender Amplitude. Die Anfangsschwingungen besitzen eine derartige Amplitude, daß die Zunge weder einen Teil des Zahnrades zwischen den Zähnen 9 noch die Polschuhe berührt. Die Zunge i i ist, wie beschrieben, ziemlich kräftig ausgeführt und daher verhältnismäßig steif, so daß es einer ziemlich großen Kraft bedarf, um sie zu betätigen oder anzureizen, derart, daß sie eine gewisse Zeit schwingt. DieZähne 9 stehen auf dem Zahnrad um einen gewissen Betrag auseinander, derart, daß bei normaler Drehgeschwindigkeit die Zunge i i nahezu ihren Ruhezustand erreicht hat, ehe der nächste Zahn sie von neuem anreizt. Ein kleiner Teil der abnehmenden Schwingungen jedoch wird stark gedämpft durch den nächstfolgenden Zahn, welcher mit der Zunge in Berührung kommt und sie herabdrückt. Das Diagramm in Fig. 6 zeigt den Verlauf des .induzierten Stromes, wenn der Wechselstromerzeuger mit normaler Geschwindigkeit betätigt wird. Btispielsweise wird für Signalzwecke ein Strom von io 1nA bei 25 Volt und einer Frequenz von iioo Perioden erzeugt.
  • . Um die Amplitude und die Schwingungen der Zunge genau einzustellen, besitzt die Einrichtung eine einfache Justiermöglichkeit. Falls es notwendig wird, die Frequenz des erzeugten Stromes zu ändern, um die Hörbarkeit-.des -Signals zu verbessern oder die Tonhöhe des Signals zu verändern, so löst man die Schrauben 14 und 15, so daß die Schneiden 16 gelockert werden, und verstellt die Zunge i i um einen bestimmten Betrag (in Fig. 2 nach -links oder nach rechts), um sodann mittels der Schrauben 14 und 15 die Zunge i i wieder festzulegen. Durch die Verstellung der Zunge i i wird diese entweder steifer oder biegsamer, d. h. ihre Eigenfrequenz verändert. Die Verstellmöglichkeit der Zunge i i darf jedoch nicht eine derartige sein, daß sie außerhalb des Bereiches der Zähne 9 des Zahnrades 8 kommen kann. Jedoch ist nur eine geringe Bewegung notwendig, rum die gewünschte Veränderung der Eigenfrequenz zu erzielen, die durch die vorgenannte Anordnung unabhängig ist von der Antriebsgeschwindigkeit.
  • Fig.5 zeigt schematisch den Verlauf des magnetischen Flusses, `welcher durch die Schwingungen der Zunge seine Richtung innerhalb der Zunge verändert. Dadurch wird ein Wechselfluß in der Spule erzeugt. Der Ausschlag der Zunge bei ihren Schwingungen ist zwischen den Polschuhen, welche am oder in der Nähe des Befestigungspunktes der Zunge liegen, geringer als zwischen den Polschuhen, die den freien Enden der Zunge gegenüberliegen. Durch die Einspannung der Zunge möglichst dicht an einem der Polpaare wird eine größere Änderung des magnetischen Flusses erzielt als bei einer Einspannung entfernt von den Polpaaren. Dadurch wird ein verhältnismäßig starker Strom in der Spule induziert. Man kann auch den Befestigungspunkt der Zunge i i direkt an die linken Schenkel der Polschuhe 24 und 25 (Fig. 2) legen. In Fig. 7 ist die Verwendung des Wechselstromerzeugers in einer batterielosen Fernsprechanlage gezeigt. An .der Station A ist schematisch ein Telephon TA angedeutet, welches mit der Leitung L verbunden ist über die Kontakte des Schalters KA in der gezeichneten Stellung. An der Station B ist eine elektroakustische Einrichtung TB angeordnet, die in gleicher Weise an die Leitung L über den Schalter KB angeschlossen ist. Ein Wechselstromerzeuger oder eine Signalmaschine SA ist gemäß der Erfindung ausgebildet und wird bei Betätigung des Schalters KA an die Leitung L für die Signalgabe angeschlossen. Die Signaleinrichtung SB an der Station B wird ebenfalls durch Betätigung des Schalters KB an die Leitung angeschlossen; um die Station A anzurufen. Die elektroakustischen Apparate TA und TB sind in an- sich bekannter Weise als elektromagnetische - Sender und Empfänger ausgebildet und bestehen im wesentlichen aus einer Konusmembran 42, welche mit einem drehbaren Anker 41 verbunden ist, der zwischen den Polschuhen eines permanenten Magneten 43 sich bewegt. Dabei ist der Anker4i von einer Spule 4o umgeben. Die Apparate TA und TB sind. so angeordnet, daß sie sowohl als Mikrophon als auch. als Telephon verwendet werden können. Die Schallwellen, welche auf .die Membran 42 des Apparates TB einwirken, betätigen den Anker 41 zwischen den Polschuhen des Magneten 43, wodurch der magnetische Fluß verändert und ein entsprechender Strom in der Spule 4o erzeugt wird, welcher, über die Leitung L geleitet, den jetzt als Telephon wirkenden Apparat TA an der Station A beeinflußt. Um die Station B anzurufen, wird der Wechselstromerzeuger SA an der Station A betätigt, -welcher hochfrequente Impulsserien aussendet, wobei jede Serie eine sich verringernde Amplitude aufweist. Diese Impulsserien werden auf die Leitung L über die betätigten Kontakte des Schalters KA geleitet und beeinflussen die Membran 42 des Apparates TB an .der Station, wo sie ein laut hörbares Signal erzeugen und damit den Anruf kenntlich machen. Die Wechselstromerzeuger SA und SB werden über die Schalter KA und KB nur für die Signalgabe an die Leitung L angeschlossen. Die Rückstellung der Schalter verbindet die Apparate TA und TB untereinander, so daß nunmehr die Verbindung hergestellt ist.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektromagnetischer Wechselstromerzeuger für Fernmeldeanlagen mit mechanisch angereizter, im Feld eines permanenten Magneten schwingender Zunge, insbesondere Kurbelinduktor,dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge (i i) zwischen aufeinanderfolgenden, vorzugsweise durch ein von Hand oder Motor angetriebenes Zahnrad (8) bewirkte Anreizungen, welche zeitlich annähernd um die Dauer der Abklingzeit der Zungenschwingungen auseinanderliegen, freie Schwingungen ausführt.
  2. 2. Elektromagnetischer Wechselstromerzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten der Zunge (i i) je zwei gleichnamige Pole (2q, N, N und 25 S, S) angeordnet sind, derart, daß das festgelegte und das freie Ende der Zunge (ii) zwischen je zwei ungleichnamigen Polen (N und S) zu liegen kommt.
  3. 3. Elektromagnetischer Wechselstromerzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichnamigen Polpaare durch U-förmige Polschuhe (24 bzw. 25) gebildet werden.
  4. 4. Elektromagnetischer Wechselstromerzeuger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem von den sich gegenüberliegenden Polschuhen (24, 25) umfaßten Ramm eine die Zunge (i i) umfassende Induktionsspule (2o) angeordnet ist.
  5. 5. Elektromagnetischer Wechselstromerzeuger nach Anspruch 2_ oder q., dadurch tr - kennzeichnet, daß die Zunge (II) inner 'halb des von dem permanenten Magneten (Io) des Wechselstromerzeugers umschlossenen Raumes an einem der sich gegenüberstehenden Polpaare (N, S) oder in dessen Nähe gelagert ist.
  6. 6. Elektromagnetischer Wechselstromerzeuger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, -daß die Zunge (i i) verstellbar zwischen Schneiden (16) eingeklemmt ist.
  7. 7. Elektromagnetischer Wechselstromerzeuger nach Anspruch i oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromagnetische Wechselstromerzeuger zur Signalgabe in batterielosen Fernsprechanlagen verwendet wird.
DEA86046D 1937-04-16 1938-03-05 Elektromagnetischer Wechselstromerzeuger fuer Fernmeldeanlagen Expired DE717211C (de)

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