DE750070C - Drehspulmesswerk der sogenannten unipolaren Bauart - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehspulmeßwerk der sogenannten unipolaren Bauart. Bei diesen bekannten Meßwerken ist, um einen i8o° übersteigenden Ausschlagwinkel zu erreichen, die Drehspule um eine außerhalb der Spulenfläche gelegene Achse drehbar gelagert und umschließt einen ringförmig gebogenen, aus magnetisierbarem Werkstoff bestehenden Kern. Dabei durch-

xo setzen die von einem Dauermagneten erzeugten Kraftlinien bei ihrem Eintritt in den Kern eine oder mehrere Seiten der Drehspule in radialer oder axialer Richtung.
Es sind nun bereits Drehspulmeßwerke dieser Bauart bekannt, bei denen zwei einander gegenüberliegende Seiten der Drehspule von den in den Kern eintretenden Kraftlinien durqhsetzt werden. Dabei wird ein gemeinsamer vorzugsweise ringförmiger Magnet be-

ao nutzt, der so magnetisiert ist, daß seine Pole an zwei einander diametral gegenüberliegenden Stellen liegen. An die Pole des Magneten schließen sich im wesentlichen radial nach innen sich erstreckende Polschuhe aus Weicheisen an, deren einer gegabelt ist und mit seinen ringsegmentförmigen Polflächen dem anderen Polschuh, der den von der Drehspule umfaßten ringförmigen Kern tragt, derart gegenübersteht, daß die Kraftlinien in axialer Richtung von beiden Seiten in den Kern eintreten und dabei die beiden einander gegenüberliegenden zur Achse senkrechten Seiten der Drehspule durchsetzen. Diese bekannte Bauart hat den Nachteil, daß infolge der Lage der Magnetpole an zwei einander gegenüberliegenden Stellen eine sehr erhebliche Kraftlinienstreuung auftritt.

Das gleiche ist der Fall bei einer anderen bekannten Bauart eines Meßgeräts mit unipolarem Magnetsystem, bei dem zwei halb-

kreisförmig gebogene Dauermagnete mit ihren gleichnamigen Polen zu einem Vollkreis vereinigt sind, so daß diese sich diametral gegenüberstehen. An den einen Pol ist ein von der Drehspule umschlossener Weicheisenring· angeschlossen, der allseitig von Weicheisen umgeben ist, das andererseits an den anderen Pol angeschlossen ist.

!Demgegenüber besteht die Erfindung bei to einem Drehspulmeßwerk der sogenannten unipolaren Bauart, bei dem die einen im wesentlichen ringförmigen Kern umschließende Drehspule auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten von magnetischen Kraftlinien durchsetzt wird, darin, daß zu diesem Zweck dem ringförmigen Kern an zwei einander gegenüberliegenden Ringflächen die Polfiächen je eines aus hochkoerzitivem " Werkstoff bestehenden axial oder radial magnetisieren Magneten gegenüberstehen, deren Kraftlinien durch einen oder mehrere mit dem Kern verbundene Stege geschlossen sind. Dadurch entsteht eine Bauart, die eine sehr geringe Kraftlinienstreuung aufweist und sich dadurch auszeichnet, daß der hochkoerzitive Werkstoff sehr günstig ausgenutzt wird, so daß die zum Erzeugen eines genügend hohen Drehmomentes erforderliche magnetische Feldstärke an den Polflächen mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand an Werkstoff bei sehr gedrängter Bauart erreicht wird.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Erfmdungsgegenstandes in je zwei Ansichten bzw. Schnitten schematisch dargestellt. Dabei ist die Achse 1 abgebrochen gezeichnet und die durch schematisch angedeutete Halter mit der Achse verbundene Drehspule mit 2 bezeichnet.
4-0 Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnung umschließt die Drehspule 2 einen scheibenförmigen Weieheisenring 3. Diesem steht auf seinen beiden Stirnseiten je ein aus ausscheidungsgehärtetem, hochkoerzitivem Werkstoff bestehender ringsegmentförmiger, axial magnetisierter Magnet 4 bzw. S gegenüber, wobei die Form der etwa 270⁰ umfassenden Polflächen besonders deutlich aus der Fig. 2 zu erkennen ist, die einen Schnitt nach der Linie A-B der Fig. 1 darstellt. Um die Kraftlinien der beiden Magnete 4 und 5 durch den Kern 3 zu schließen, ist j e eine die freien mit Λ* bzw. ^ bezeichneten Polflächen bedeckende Scheibe 6 bzw. 7 aus Weicheisen vorgesehen, wobei der magnetische Kreis durch segmentförmige Zwischenstücke 8 bzw. 9 geschlossen ist. Durch nicht gezeichnete Befestigungsmittel sind die Magnete 4 und 5 mit den Scheiben 6 bzw. 7 verbunden und die Bauteile 6, S, 3, 9 und 7 fest zusammengepreßt. Die Bauteile 6 und 8 bzw. 9 und 7 können aber auch aus je einem Stück bestehen. Der Kern 3 ist an der von den Zwischenstücken 8 und 9 überdeckten Stelle mit einem Schlitz 10 zum Einführen der Drehspule 2 versehen.

Durch eine aus einer Spulenanordnung bestehende Hilfsvorrichtung kann die Magnetisierung in geschlossenem Zustand erfolgen, wobei in die Luftspalte Zwischenringe aus Weicheisen eingelegt werden. Die Kraftlinien treten dann aus je einer den Nordpol bildenden Segmentfläche in den Kern 3 ein, von wo sie, die Zwischenstücke 8 bzw. 9 durchsetzend, über die Ringe 6 bzw. 7 in die den Südpol bildenden Segmentflächen eintreten. Dabei verteilen sich die Kraftlinien im \vesentlichen gleichmäßig über die Polflächen, so daß eine annähernd lineare Skalenteilung entsteht, im Bedarfsfall kann in an sich bekanntet-Weise durch eine dünne, die den Luftspalten zugewandten Polflächen N bedeckende Schicht von Weicheisen die Kraftlinienverteilung günstig beeinflußt werden.

Während die in Fig. 1 und 2 dargestellte Anordnung einen axialen Eintritt der Kraftlinien in den von der Drehspule umschlossenen Kern zeigt, ist in den Fig. 3 und 4 eine Anordnung dargestellt, bei der die Kraftlinien in radialer Richtung von außen und innen in den Kern eintreten. Dieser wird in diesem Falle zweckmäßig als ein verhältnismäßig schmaler Ringzylinder 11 ausgebildet, der zum Einführen der Drehspule 2 an der für den Rückschluß der Kraftlinien bestimmten .Stelle mit einem Schlitz 12 versehen ist. An der zylindrischen Außenfläche steht dem Ring 11 ein aus ausscheidungsgehärtetem, hochkoerzitivem Werkstoff bestehender rohrsegmentförmiger, radial magnetisierter Magnet 13 und an der Innenfläche ein aus dem gleichen Werkstoff bestehender, ebenfalls rohrsegmentförmiger, radial magnetisierter Magnet 14 gegenüber. Die Lage der Polflächen ist in Fig. 3 durch die Bezeichnungen .V und 5 angedeutet. Der Magnet 13 ist in ein Weicheisenrohr 15 eingesetzt, das durch ein segmentförmiges Zwischenstück 16 aus Weicheisen mit dem Kern 11 verbunden ist. In ähnlicher Weise ist in den Magneten no 14 ein Weicheisenrohr 17 eingesetzt, das über ein segmentförmiges Zwischenstück 18 mit dem Kern 11 verbunden ist.

Auch hier kann durch eine Hilfsvorrichtung eine geschlossene Magnetisierung erfolgen, wobei die aus der Innenfläche .V des Magneten 13 und die aus der Außenfläche N des Magneten 14 radial austretenden Kraftlinien den Kern 11 durchsetzen und einerseits durch das Zwischenstück 16 und den Ring 15 in die ^lao Außenfläche S des Magneten 16 und andererseits durch das Zwischenstück 18 und den

Ring 17 in die Innenfläche S des Magneten 14 eintreten. Wenn nötig, kann die Kraftlinienverteilung über die Polflächen wieder durch dünne, die Polflächen N bedeckende Weicheisenschichten günstiger gestaltet werden.

Auch bei dem in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein von der Drehspule 2 umschlossener ringzylindrischer, aus Weicheisen bestehender Kern 19 vorgesehen, in den, ähnlich wie bei der Anordnung nach Fig. 3 und 4, die Kraftlinien radial von außen und innen eintreten. Zu diesem Zweck steht dem Kern 19 außen ebenfalls die Innenfläche eines hohlzylindersegmentförrnigen, radial magnetisierten, aus hochkoerzitivem Werkstoff bestehenden Magneten 20 gegenüber, der von einem Weicheisenring 21 umgaben ist. Andererseits ist im Innern des Ringkerns 19 ein in seinem mittleren Teil axial magnetisierter Magnet von hohlzylindersegrnentförmigem Querschnitt 22 angeordnet, dessen Außenfläche dem oberen Teil der Innenfläche des Ringkerns 19 gegenübersteht. Der Magnet 22 erstreckt sich nun einseitig über die axiale Länge des Kerns 19 hinaus, und die Kraftlinien sind-durch einen den Kern einerseits mit dem Weicheisenring 21 und andererseits mit dem freien Polende S des Magneten 22 verbindenden Steg 23 aus Weicheisen geschlossen. Der Steg 23 kann z. B. so gestaltet sein, daß er an seinem unteren Ende den Magneten 22 rohrförmig umschließt und am oberen Ende zwischen zwei seitliche Fortsätze des ringförmigen Kerns 19 eingefügt und daran durch nicht ge-■ zeichnete Befestigungsmittel gehalten ist.

Die Lage der Pole ist durch die Bezeichnungen N und S angedeutet. Dabei treten die Kraftlinien des Magneten 20 an der Tnnenfläche IV in den Kern 19 ein und werden im oberen Teil des Steges 23 dem Ring 21 und damit der Außenfläche £* des Magneten 20 wieder zugeleitet. Andererseits verlaufen die aus dem Nordpol des Magneten 22 in den Kern 19 eintretenden Kraftlinien im unteren Teil des Steges 23 zu dem Südpol des Magneten 22 zurück.

Die in den Fig. 7 und 8 veranschaulichte Ausführungsform unterscheidet sich von der in den Fig. 5 und 6 dargestellten im wesentlichen dadurch, daß beide Magnete in ihrem mittleren Teil axial magnetisiert und in ähnlicher Weise wie der Magnet 22 gestaltet sind. Beide Magnete erstrecken sich einseitig über die axiale Länge des von der Drehspule 2 umschlossenen Kerns 19 hinaus, und die Kraftlinien sind durch einen die freien Polenden 6* der beiden Magnete untereinander scheibenförmig und mit dem Kern 19 stegartig verbindenden Weicheisenkörper geschlossen.

Um eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Kraftlinien zu erreichen, sind außerhalb und innerhalb des von der Drehspule 2 umschlossenen ringförmigen Kerns 19 je ein riugzylindersegmentförmiger Weicheisenpolschuh 24 bzw. 25 für einen äußeren und einen inneren Magneten 26 bzw. 27 angeordnet, wobei die Pole durch die Bezeichnungen N und 6¹ angedeutet sind. Der Rückschluß der Kraftlinien erfolgt durch einen Steg 28 aus Weicheisen, der in seinem oberen Ende, ähnlich wie der Steg 23, zwischen die beiden seitlichen Ansätze des Kerns 19 und am unteren Ende in eine Weicheisenplatte 29 eingefügt ist, in die die unteren Enden der Magnete 26 und 27 eingesetzt sind. Die Kraftlinien, die aus den Nordpolen der beiden Magnete über die Polschuhe 24 bzw. 25 in den Kern 19 eintreten, werden durch den Steg 28 und die Platte 29 den Südpolen wieder zugeleitet.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Drehspulmeßwerk der sogenannten unipolaren Bauart, bei dem die einen im wesentlichen ringförmigen Kern umschließende Drehspule auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten \^ron magnetischen Kraftlinien durchsetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zu diesem Zweck dem ringförmigen Kern an zwei einander gegenüberliegenden Ringflächen die Polflächen je eines aus hochkoerzitivem Werkstoff bestehenden axial oder radial magnetisierten Magneten gegenüberstehen, deren Kraftlinien durch einen oder mehrere mit dem Kern verbundene Stege geschlossen sind.
2. 2. Meßwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem von der Drehspule (2) umschlossenen ringzylinderförmigen Kern (3) aus magnetisierbarem Werkstoff auf beiden Stirnseiten die segmentförmigen Polflächen je eines ringförmigen Magneten (4 bzw. 5) gegenüberstehen, deren Kraftlinien durch einen oder mehrere mit dem Kern (3) verbundene Stege (8 bzw. 9) geschlossen sind.
3. 3. Meßwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem von der Drehspule (2) umschlossenen, aus Weicheisen bestehenden ringscheibenförmigen Kern (3) auf beiden Stirnseiten je ein aus ausscheidungsgehärtetem Werkstoff bestehender ringsegmentförmiger, axial magneti- ng sierter Magnet (4 bzw. 5) gegenübersteht, deren Kraftlinien durch je eine die freien Polflächen bedeckende Scheibe (6 bzw. 7) und einen diese mit dem Kern (3) verbindenden, aus Weicheisen bestehenden, vorzugsweise segmentförmigen Steg (8 bzw. 9) geschlossen sind.
4. 4· Meßwerk nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß einem von der Drehspule (2) umschlossenen, aus Weicheisen bestehenden ringzylinderförmigen Kern (11) außen und innen je ein aus ausscheidungsgehärtetem Werkstoff bestehender rohrsegmentförmiger, radial magnetisierter Magnet (13 bzw. 14) gegenübersteht, deren Kraftlinien durch je ein die freie Polfläche umschließendes Rohr (15 bzw. 17) und einen dieses mit dem Kern (11) verbindenden, aus Weicheisen bestehenden segmentförmigen Steg (16 bzw. 18) geschlossen sind.
5. 5. Meßwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem von der Drehspule (2) umschlossenen ringzylinderförmigen, aus Weicheisen bestehenden Kern (ig) außen die Innenfläche eines hohlzylindersegmentförmigen, radial mägnetisierten, von einem Weicheisenring (21) umschlossenen Magneten (20) und innen die Außenfläche eines ebenfalls hohlzylindersegmentförmigen, in seinem mittleren Teil axial magnetisierten Magneten (22) gegenübersteht, der sich einseitig über die axiale Länge des Kerns (19) hinaus erstreckt, und die Kraftlinien durch einen

   den Kern einerseits mit dem Weicheisenring (21) und andererseits mit dem freien Polende (S) des inneren Magneten (22) verbindenden Steg (23) aus Weicheisen geschlossen sind.
6. 6. Meß werk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem von der Drehspule (2) umschlossenen ringsegmentförmigen, aus Weicheisen bestehenden Kern (19) außen und innen die hohlzylindersegmentförmigen Polflächen je eines in seinem mittleren Teil axial magnetisierten Magneten (26 bzw. 27) gegenübersteht, der sich einseitig über die axiale Länge des Kerns (19) hinaus erstreckt, und die Kraftlinien durch einen die freien Polenden (5") der beiden Magnete untereinander scheibenförmig und mit dem Kern (19) stegartig verbindenden Weicheisenkörper (28, 29) geschlossen sind.

   Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegen-Standes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

   deutsche Patentschrift Nr. 297 153,

   Palm »Elektrische Meßgeräte und Meßeinrichtungen«, 1937, S. 6 bis 8.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen