DE733391C

DE733391C - Magnetostriction oscillator

Info

Publication number: DE733391C
Application number: DEA85458D
Authority: DE
Inventors: Dr Walter Grandjot
Original assignee: Atlas Werke AG
Current assignee: Atlas Werke AG
Priority date: 1938-01-08
Filing date: 1938-01-08
Publication date: 1943-03-25

Description

Magnetostriktionsschwinger Die Erfindung bezieht sich auf Magnetostriktionsschwinger; wie sie insbesondere auf Schiffen zur Erzeugung und zum Empfang von Schallschwingungen unter Wasser Verwendung finden. Es ist bekannt, zur Erzielung einer großen Leistung zwei oder mehrere längs schwingendeBlechstreifenpakete nebeneinander anzuordnen und zur Herbeiführung eines guten magnetischen Schlusses und einer festen mechanischen Verbindung an den Enden durch aus dem magnetostriktiven Material mitausgestanzte Joche zu einem Schwingerkörper zu vereinigen. Diese Vereinigung bringt zwar für die Herstellung und den Zusammenbau mancherlei Vorteile mit sich, die Schwingungseigenschaften des Gebildes werden jedoch, wie Versuche ergeben haben, durch diese bekannte Vereinigung der Einzelstreifen in ungünstiger Weise beeinflußt. Insbesondere führt die Vereinigungvielfach zu unerwünschten Schwingungsunregelmäßigkeiten und zur Ausbildung mehrerer Resonanzstellen, so daß eine scharfe Abstimmung auf eine einzige Frequenz nicht möglich ist. Eine Unterbrechung der Joche würde entweder zu einer unerwünschten Aufteilung in einzelne, mechanisch nicht mehr zusammenhängende Stabschwinger führen oder die Anordnung besonderer mechanischer Verbindungen bzw. getrennte Verbindungsglieder 9erfordern.Magnetostriction vibrators The invention relates to magnetostriction vibrators; as they are used in particular on ships to generate and receive sound vibrations find use under water. It is known to achieve great performance to arrange two or more lengthways swinging sheet metal strips next to each other and to bring about a good magnetic connection and a strong mechanical one Connection at the ends by punched out of the magnetostrictive material To unite yokes to form an oscillating body. Although this association brings for the manufacture and assembly with them all sorts of advantages, the vibration properties of the structure are, however, as tests have shown, by this well-known union affects the individual strip in an unfavorable manner. In particular, the association leads multiple to undesired vibration irregularities and to the formation of several resonance points, so that a sharp tuning to a single frequency is not possible. One Interruption of the yokes would either lead to an undesirable division into individual, mechanically no longer connected rod transducers or the arrangement of special ones mechanical connections or separate connecting links 9require.

Bei L ongitudinalschwingern in Membranform, die durch eine Mehrzahl von auf die Membranfläche aufgesetzten Magnetostriktionsschwingern erregt werden, ist es bekannt, die Membran durch mehrere Schlitze in einzelne Blocks <ttifztiteileii, die nur durch dünne Stege miteinander in Verbindung stelien. Diese Unterteilung erfolgt jedoch zu deni Zweck, die mit der 1.iiiigsdelinuti zwangsläufig verbundene Querdehnung der Membran zu erni@@lichen, während es im vorliegenden Falle gerade. darum geht, Querresonanzen zu verni-,iden. _1ul@erdem ist der vorbekannte Membranschwinger nicht aus inagnetostrihtic-em Stnlt hergestellt, so dar sielt Quersclnvingungen infolge der --Magnetostriktionswirkung dort niclitausbildenkönnen.In the case of longitudinal vibrators in membrane form, which are represented by a plurality are excited by magnetostriction oscillators placed on the membrane surface, it is known to pass the membrane through several slits in individual blocks <ttifztiteileii, which are only connected to one another by thin webs. However, this subdivision is made for the purpose that is inevitable with the 1.iiiigsdelinuti connected transverse expansion of the membrane to erni @@ lichen, while it is in the present case just. It's about vernier, iden, cross-resonances. _1ul @ erdem is the one you already know Diaphragm transducers are not made from magnetostrictive stnlt, so there are transverse vibrations due to the magnetostriction effect, cannot develop there.

Der l'rfndung liegt nun die Erkenntnis ztt;;1runde, da13 bei 1Tagiietostril;tionsscliwin-"ei-ll mit inelireren Stäben, die durch Joche aus deniselhen niagnetostriktiven Material tvie die stähe miteinander verbunden sind, die stnrenden Scliv-ingungserscheinungen vornehmlich auf Ouerschwingungen zurückzuführen sind, die sich in den Endstücken durch die Jochverbindungen hindurch infolge der 'Iagnetostriktionswirhung ausbilden. Besonders störend ia dies, wenn infolge der Queraüinessungen des Schwingers die Frequenz der Querschwingungen in der Nähe der Betriebsfrequenz der Längsschwingungen liegt. ausgehend von dieser Frkenntnis wird erfindungsgemäß das Gefüge der Joche in Richtung des magnetischen Querflusses-durch in Richtung der Ställe bzw. .;Magnetkerne verlaufende Schlitze oder Lochreihen bis auf schmale Verbindungsstege unterbrochen, so daß sich störende Querschwingungen durch t7agnetostriktionswirkung nicht mehr ausbilden können.The finding now lies in the knowledge that in the case of 1 day of stratification with inelireren rods secured by yokes made of deniselhen niagnetostrictive material how the stiffness are connected with each other, the disturbing signs of sluggishness mainly due to overshoots, which are in the end pieces through the yoke connections as a result of the magnetostriction wire. This is particularly annoying when, as a result of the transverse measurements of the oscillator, the Frequency of the transverse vibrations in the vicinity of the operating frequency of the longitudinal vibrations lies. On the basis of this knowledge, the structure of the yokes according to the invention in the direction of the magnetic cross flow-through in the direction of the stables respectively.; Magnetic cores running slots or rows of holes interrupted except for narrow connecting webs, so that disturbing transverse vibrations no longer occur due to the magnetostriction effect can train.

Gegebenenfalls können auch an jederUnterbrechungsstelle -zwei oder mehrere gegeneinanderversetzte Schlitze vorgesehen sein, so daß der von dem einen Schlitz belassene Steg durch den anderen Schlitz unterbrochen wird. Dadurch ist die 'Möglichkeit gegeben, breitere Stege vorzusehen, trotzdem aber die Ausbildung von Ouerschwingungen zu vermeiden.If necessary, two or a plurality of mutually offset slots may be provided, so that of the one Slit left web is interrupted by the other slot. This is given the opportunity to provide wider webs, but still the training to avoid overshoots.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung in vier Ausführungsbeispielen veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. r einen aus mehrstufigen Schwingerblechen zusammengesetzten Schwinger mit @"erbindungsstegen zwischen aufgeschnittenen Jochteilen in schaubildlicher Darstellung, Fig. 2 ein einzelnes Schwingerblech mit Verbindungsstegen zwischen den Jochteilen in einer zweiten Ausführungsform, Fig. 3 einen Schwinger, bei dem die einzelnen Streifen an der strahlenden bzw. empfangenden Stirnfläche mit einer gemeinsamen Membran und außerdem in der Mitte durch einen Steg verbunden sind, Fig. .4 ein Schwingerblech mit auf der Mittellinie der Streifen angeordneten Jochschlitzen. Fig. i zeigt einen 1>lorlcrnrtnig_n niagnet#->-striktiren Schwinger ans vier zueinan<Icr parallelen längs schwingenden Streifen a. Der SchNvinger ist ?n bekannter Weise aus einzelnen Blechen oder Lamellen b zusammengesetzt und in geeigneter Weise in !°inem auf der Zeichnung nicht dargestellten Geliause gehaltert. Die elektrische Wicklung e zum CTinsetzen der elektrischen in mechanische Schwingungsenergie, oder umgekehrt. ist auf den mittleren Teil der Streifen u. aufl;e-Lracht. und die Streifen sind zur Schaffung des erforderlichen Wickelraumes d in einem entsprechenden Abstand voneinander angeordnet. -Xn ihren beiden finden sind die Streifen mit Jochen f verseben, tun -einen guten magnetischen Schluß zu erzielen.In the drawing, the invention is shown in four exemplary embodiments illustrates, namely Fig. r shows a composite of multi-stage vibrating plates Schwinger with @ "connecting webs between cut yoke parts in a diagrammatic way Representation, Fig. 2 shows a single oscillating plate with connecting webs between the yoke parts in a second embodiment, FIG. 3 shows an oscillator in which the individual stripes on the radiating or receiving face with a common membrane and are also connected in the middle by a web, Fig. .4 a vibrating plate with yoke slots on the center line of the strips. Fig. I shows a 1> lorlcrnrtnig_n niagnet # -> - strict transducer for four to one another <Icr parallel longitudinally oscillating strips a. The SchNvinger is in a well-known way composed of individual sheets or lamellas b and in a suitable manner in ! ° held in a jellyfish, not shown in the drawing. The electric Winding e for converting electrical into mechanical vibration energy, or vice versa. is on the middle part of the stripes & Lracht. and the stripes are to create the necessary winding space d at an appropriate distance arranged from each other. -Xn her two find the strips with yokes f, do -to achieve a good magnetic conclusion.

Die Joclie zweier benachbarter Streifen sind bei den .Iusführtingsformen der Fig. i liis 3 durch schmale eingesägte oder eingestanzte Schlitze voneinander getrennt. welche zwar den magnetischen Schluß nicht wesentlich beeinträchtigen, aber das Gefüge des Schwingers doch derart unterbrechen, dal.l die Entstehung von nuerscliwinftingen über die Gesamtlänge der sich aneinander anschliefenden joche vermieden wird.The jocles of two adjacent stripes are in the the Fig. i liis 3 by narrow sawed or punched slots from each other separated. which do not significantly affect the magnetic circuit, but interrupt the structure of the oscillator in such a way that the formation of nuerscliwinftingen over the total length of the adjoining yokes is avoided.

Die einzelnen Streifen a sind mir durch schmale Stege lt, t:, h miteinander verbunden, damit sie nicht in einzelne Stanzlinge zerfallen und in ihrer gegenseitigen Lage gesichert sind.The individual stripes a are to me through narrow webs, t :, h with each other connected so that they do not disintegrate into individual die cuts and in their mutual Location are secured.

Beim erstenAusführungsbeispiel sind diese Stege auf einer Seite so in den Jochen angeordnet, daß eine einheitliche, nicht durch Trennfugen unterbrochene Strahlungsfläche entsteht. Hierbei wirken die Stege gleichzeitig als Abschluß des Wickelraumes d gegen das Eindringen von Schmutz. Die",'erbindungsstege lt können auch, wie am unteren Ende des Blechpaketes dargestellt, in der ':Titte der Schlitze oder auch am inneren Ende oder an beiden Schlitzenden angeordnet sein.In the first embodiment, these ridges are like this on one side arranged in the yokes that a uniform, not interrupted by parting lines Radiation surface is created. Here, the webs act at the same time as the conclusion of the Wrap space d against the ingress of dirt. The "," connecting bridges can also, as shown at the lower end of the laminated core, in the ': Titte of the slots or at the inner end or at both ends of the slot.

Das zweite Ausführungsbeispiel Fig.2 unterscheidet sich hiervon dadurch, daß zu beiden Seiten des mittleren, durch den Steg lt nach außen abgeschlossenen Schlitzes.- noch zwei weitere, jedoch von außen nach innen geführte und am inneren Ende durch Stege i begrenzte Schlitze e vorgesehen sind. Dadurch wird auch im Bereich der Stege h das Gefüge des magnetostriktiven Stoffes in der Querrichtung zti dem Streifen er unterbrochen. Die Stege li und i können hierbei wesentlich breiter ausgeführt und dadurch eine festere mechanische Verbindung der Streifen untereinander erzielt werden.The second embodiment Fig.2 differs from this in that on both sides of the middle slot, which is closed off from the outside by the web lt, there are two further slots e, however, guided from the outside to the inside and delimited at the inner end by webs i . As a result, the structure of the magnetostrictive substance in the transverse direction is interrupted by the strip in the area of the webs h. The webs li and i can be made much wider and thereby a stronger mechanical connection of the strips to one another can be achieved.

Die _@usführungsformen der Fig. t und 2 haben den Vorteil, daß die Streifen einzeln schwingen und infolgedessen keiner gegenseitigen Beeinflussung unterliegen. Es hat sich bei der Erprobung gezeigt, daß trotz dieser Trennung bei mit normaler Sorgfalt durchgeführter Herstellung eine einheitliche Gesamtschwingung der Streifen erzielt wird.The embodiments of FIGS. T and 2 have the advantage that the Stripes vibrate individually and consequently no mutual interference subject. It has proved during testing that despite this Separation is a uniform if the manufacturing is carried out with normal care Total vibration of the strips is achieved.

Es ist für einseitig strahlende Schwinger ähnlicher Stanzform bereits vorgeschlagen, die strahlende Fläche zwischen den schwingenden Stäben zu schlitzen, so daß gleichsam dicht nebeneinanderliegende, einseitig gehalterte Einzelschwinger entstehen.It is already for single-sided radiating vibrators of a similar die shape proposed to slit the radiating surface between the vibrating rods, so that, as it were, close to one another, one-sided supported single oscillators develop.

Schließlich ist auch eine Ausführungsform möglich, bei der die Jochteile f im Gegensatz zu den Ausführungsformen der Fig. i und 2 zwischen den Streifen a. ohne Unterbrechung ineinander übergehen und zur Vermeidung von Querschwingungen in den Enden der Streifen a selbst Schlitze in vorgesehen sind, die sich bis in den Der,-ich der Wicklungsnuten d erstrecken (Fig. 3). Die Streifen stehen hierbei so fest miteinander in Verbindung, daß sie einen einheitlichen Schwingungskörper bilden und trotzdem die Querschwingungen vermieden sind.Finally, an embodiment is also possible in which the yoke parts f in contrast to the embodiments of FIGS. i and 2 between the strips a. merge without interruption and to avoid transverse vibrations in the ends of the strips a themselves slots are provided which extend up into the der, -ich the winding slots d extend (Fig. 3). The stripes are here so firmly connected that they form a single body of vibration form and nevertheless the transverse vibrations are avoided.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt. Insbesondere lassen sich die Steg- und Schlitzanordnungen der verschiedenen dargestellten Ausführungsformen miteinander kombinieren. So können die Schlitze zur Unterbrechung des magnetostriktiv en Gefüges auch an anderen Stellen und in anderer Verteilung angeordnet sein, und zwar derart, daß auf jeden Streifen mehrere oder auf mehrere Streifen nur je ein Schlitz entfällt.Of course, the invention is not limited to the examples shown limited. In particular, the web and slot arrangements of the various Combine illustrated embodiments with each other. So can the slots to interrupt the magnetostrictive structure also in other places and in be arranged other distribution, in such a way that on each strip several or only one slot is omitted for several strips.

Claims

.PATENT CLAIMS: r. Magnetostriction oscillator, consisting of one : Plurality of rods, which are so grouped together and connected at their ends by yokes are that every two adjacent bars together with their yokes are closed magnetic force flul.i, rods and yokes made of a large number of in Single die-cut pieces or lamellae running in the direction of the yoke connections are constructed from magnetostrictive material, characterized in that the structure the Toche in the direction of the transverse magnetic flux through in the direction of the bars lüw. Magnetic cores running slots or rows of holes except for narrow connecting webs is interrupted, so that disturbing core vibrations by magnetostriction effect cannot train

2. Magnetostriction oscillator according to .Anspruch i, thereby marked. that the interruptions of the yokes in the extension of the vibrating Strips are attached.

3. Magnetostriction oscillator according to claims i and 2, characterized in that each interruption point is characterized by: a plurality of Slots is formed. which are offset from one another in such a way that the One slot left web is interrupted by the other slot.