DE767202C - Magnetsystem fuer Gleichstrom-Drehspul-Instrumente der Hakenpoltype - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die konstruktive Ausbildung eines Magnetsystems für elektrische Gleichstrom. - Drehspul - Instrumente der Hakenpol type, insbesondere für Fern- -tachometer an Bord von "Flugzeugen. Bei derartigen Bordgeräten wird, wie bekannt, eine ausgedehnte Skala von beispielsweise 270⁰, daneben kleines Gewicht und wegen der Kompaßbeeinflussung möglichst geringe magnetische Streuung angestreb't.

Die bisher bekannten Magnetsysteme: für Drehspulinstrumente mit einem Zeigerausschlag beispielsweise von mehr als 120⁰ verwendeten nun Hufeisenmagnete mit hakenförmigen Weicheisenpolschuhen, wobei sich die Drehspule in einem zylinderförmigen Luftspalt bewegte. Sie haben den Nachteil erheblicher Größe, infolgedessen hohen Gewichtes und starker magnetischer Streuung, deren Beseitigung durch zusätzliche Abschirmung Gewicht und Abmessungen weiter erhöht.

Eine Verbesserung hinsichtlich des erreichbaren Zeigerausschlages stellt eine Anordnung mit kreisringförmigen Polschuhen dar, die an halbkreis- oder bogenförmigen Magneten befestigt waren. Diese Polschuhe waren mit in entgegengesetzten Richtungen liegenden Schenkeln angeordnet.

Auch derartige Magnetsysteme weisen durch ihre großen Abmessungen und ihr großes Volumen erhebliche Nachteile auf. Infolge der großen räumlichen Entfernung

der Pole des permanenten Magneten ergibt sich ein großes magnetisches Moment und demzufolge eine beträchtliche Streuwirkung, die eins zusätzliche Abschirmung und dadurch eine Vergrößerung des Gewichtes der Instrumente bedingt. Es tritt ferner an den Stellen, wo die Polschuhe an die Schenkel stoßen, eine Inhomogenität des Feldes in Abhängigkeit von Drehwinkeln auf, weshalb diese ίο Instrumente schwierig und nur ungleichmäßig zu eichen sind. Es ist bekannt, zur Behebung dieses Xachteiles die Durchmesser der Ringpole verschieden zu machen, eine Maßnahme, die auch nur bedingten Erfolg bringt, bei gegebenem Höehstdurchmesser zu einer Verringerung des wirksamen Feldes führt und in jedem Fall auch verschiedene Blechschnitte erfordert, ohne daß die Beherrschung des Feldverlaufes voll erreicht wird. Durch die Verwendung moderner Hochleistungsdauermagnete aus Nickel - Aluminium-Legierungen, d. h. aus hochkoerzitiven und hochremanenten Werkstoffen, an Stelle i veralteter Magnetlegierungen w^rerden zwar : kleinere Abmessungen erzielt, insbesondere j wird es ermöglicht, die Länge der Magnete : im Verhältnis zu ihrem Durchmesser erheb- i lieh herabzusetzen. Aber auch bei diesen Dauermagneten liegt das Optimum höchster : Energieausnutzung bei einem Verhältnis Länge: Durchmesser etwa 2:1 bis 1 :1, bedingt also annähernd Würfelform des Magneten.

Erfindungsgemäß werden nun plattenförmigc Magnete aus hochkoerzitivem und hochremanentem Werkstoff mit senkrecht zur \ Platte verlaufender Magnetisierung und ; Schenkelbleche mit hakenförmigen Polschuhen ^: benutzt, welche deckungsgleich übereinander j liegen, d. h. nicht wie bisher an gegenüberliegenden Stellen an die speisenden Schenkel- : bleche angesetzt sind, sondern auf der | gleichen Seite, so daß also die Schenkelbleche ' nur durch die Magnete voneinander getrennt ' flach übereinander liegen. Es wird dabei bewußt von der energetisch optimalen Form ^! des Magneten atts hochkoerzitivem und hochremanentem Werkstoff, z. B. der Klotz- oder ' Würfelform, abgewichen, und es werden ; plattenförmige Magnete verwendet. :

Durch die Bauart gemäß der Erfindung entsteht ein Magnetsystem, das nicht im Optimum des Wirkungsgrades bzw. der Energieausnutzung arbeitet, jedoch sehr gute magnetische Eigenschaften aufweist und dazu den Vorteil überraschend geringer baulicher Abmessungen und einer sehr geringen magnetischen Streuung besitzt. Die geringe Streuung" ergibt sich aus der flachen Magnetform und ist insbesondere dann verschwindend klein, wenn zwei derartige Systeme mit zwei ; . Luftspalten und zwei Magneten aufeinandergelegt werden, so daß die gleichnamigen Pole ! gegeneinander gerichtet sind.

Die deckungsgleiche Anordnung der Polschuhe, wobei also die Ansatzstellen der Schenkelbleche auf der gleichen Seite bzw. unmittelbar übercinanderliegen, ergibt mit [ einfachen Mitteln die Möglichkeit, einen bestimmten Feldverlauf zu erzielen.

Es ist bei Magnetsystemen, die insbesondere für Lautsprecher vorgesehen sind, auch bekannt, plattenartige Magnete aus hoch- ; koerzitivem Werkstoff, und zwar z. B. aus Silberlegierung, zu verwenden. Diese Werk- : stoffe sollen aber nur eine geringe Remanenz aufweisen. Die Pole dieser bekannten Magnet- ! systeme liegen auch nicht deckungsgleich übereinander, vielmehr ist bei Lautsprechern '· ein bolzenartiger Magnetpol vorgesehen, welcher in eine runde Öffnung eines Bleches, das den Gegenpol bildet, hineinragt.

Bei drei übereinander angeordneten PoI- ! schuhen besteht die Möglichkeit, aus den : hakenförmigen Polblechen kreisringförmig ] geschlossene Polschuhe zu bilden, indem die Polbleche mit abwechselnd rechts und links liegenden Schlitzen übereinander gelegt werden. Bei auf einer Seite liegenden Schlitzen kann das Magnetsystem fertig zusammengebaut in die Drehspule bzw. deren Achse gleichzeitig eingehängt werden.

Für Wechselstromgeräte sind bereits Meßsysteme vorgeschlagen worden, welche ebenfalls flache übereinanderliegende Polbleche mit ringförmigen oder hakenförmigen Polschuhen besitzen. Zwischen den Schenkeln dieser Polbleche befindet sich dabei die Wechselstromwicklung.

Das erfindungsgemäße Meßinstrument, welches für Gleichstrom bestimmt ist, unterscheidet sich von jener Ausführung dadurch, daß an Stelle der Wechselstromwicklung die teilerartigen Magnete angeordnet werden, wobei der magnetische Schluß an den dem Meßsystem abgewendeten Enden der Polbleche entfernt ist.

Als magnetisches Material wird vorzugsweise solches von einer Koerzitivkraft von 500 bis /OoAW/cm benutzt. Die Erfindung wird an Hand der Abbildungen noch näher beschrieben.

Fig. I zeigt einen Vertikalschnitt durch das Meßsystem,

Fig. II eine Draufsicht auf das Magnetsystem mit den Polschuhen.

Das Instrument weist eine Drehachse 8 auf, welche einen Zeiger 11 trägt. Die Drehspule 5 ist an der Achse S ebenfalls befestigt und dreht sich um den kreisringförmigen Polschuh 20 des Polschenkelbleches 2, das vorzugsweise aus einzelnen Blechen zusammen-

gesetzt ist. Oberhalb und unterhalb des Schenkelbleches 2 befinden sich im Abstande des Luftspaltes die Polschtihe 19, 21 der Außenbleche 1 und 3. Die Bleche bzw. PoI-schuhe tragen auf der einen Seite einen Schlitz 17, der zum Einbringen der Spule bzw. Achse in die Mittelbohrung der Blechpakete dient. Die Polbleche sind somit hakenartig geformt. In dem Raum zwischen den Schenkeln der Polbleche befinden sich die permanenten Magnete, welche die Form von Platten. besitzen. Sie bestehen aus Magnet- - stahl hoher Koerzitivkraft und hoher Remanenz. Da dieses Material sich schlecht gießen oder formen läßt, wird es zweckmäßig gepulvert und mit einem Bindemittel (Schellack, Kunstharz usw.) versehen in die Zwischenräume eingebracht. Die Bleche der Poleisen können mit ihren Schlitzen oder ,Hakenöffnungen abwechselnd rechts und links gelagert sein, so daß die eigentlichen Magnetpole wie an sich bekannt aus vollständig geschlossenen Kreisringen bestehen. Die Bleche können aber auch sämtlich den Schlitz an einer Seite haben. Eine vorteilhafte Ausführung ist auch die, bei welcher die mittleren Bleche mit ihren Schlitzen abwechselnd rechts und links gelagert sind, während die oberen und unteren Pole, je einen Schlitz. 17 aufweisen, wie dies in Fig. II angedeutet ist. Die Luftspalte 6 und 7 werden zweckmäßig durch besondere Distanzstücke 14, 15 festgelegt, um die Eichung des Instrumentes ungeändert zu erhalten. Auf der Achse 8 sind zwei Spiralfedern 9, 10 befestigt, welche die Stromzuführung zur Drehspule 5 bilden. Für die Zwecke der Dämpfung ist eine Luftdämpfung 12, 13 vorgesehen. Der Nullpunkt des Instrumentes kann entweder an einem Schlitz 17 liegen oder in der Mittelstellung oder am ungeschlitzten Ende des Kreisringes. Je nach der Polung der Spule bzw. der Magnete erfolgt ein Ausschlag nach rechts oder links. Durch eine einfache Umschaltvorrichtung kann man auch die Drehrichtung - umkehren, wobei der Nullpunkt vorteilhafterweise in der Mitte sich befindet. Die Zwischenstücke 14 und 15, welche den Polabstand festlegen, können gleichzeitig dazu benutzt werden, als Kompensatoren zu dienen, indem man sie aus Chromnickelstahl herstellt. Dieses Material hat eine temperaturabhängige Permeabilität. Die Distanzstücke 14, 15 bilden einen Nebenschluß zum Erregerfeld so_:, daß

z. B. bei erhöhter Temperatur die Widerstandszunahme des Kupfers durch die infolge der Temperatur änderung ebenfalls auftretende Erhöhung des wirksamen Magnetfeldes im Luftspalt wieder ausgeglichen wird.

Der Zusammenbau des Instrumentes gestaltet sich sehr einfach. Die Achse 8 mit der an ihr befestigten Drehspule 5 wird durch das Loch in der Grundplatte und in der Dämpfungskammer hindurchgesteckt und zwischen den oben und unten lagernden Bügelarmen mittels Lagerschräubchen 18 eingespannt. In die so festgehaltene Drehspule werden nunmehr die Hakenenden der einzelnen Bleche der Poleisen eingeführt. Sämtliche Bleche werden durch Schräubchen, vorzugsweise unter Vermittlung der Distanzstücke, zusammengehalten.

Zur Erhöhung des Magnetflusses können die flachen Polschuhe einander etwas genähert sein.

Die dargestellte Konstruktion macht es möglich, wie man aus Fig. II erkennt, einen Drehwinkel von über 270⁰ zu erzielen. Die. Magnetisierung der plattenförmigen Magnete erfolgt in der Weise, daß jeweils auf der So Oberseite der Platte der eine Magnetpol, auf der Unterseite der andere sich befindet. Bei der dargestellten, Ausführungsform (Fig. I) liegen zwei magnetische Platten übereinander, wobei die Richtung des Magnetismus bei beiden entgegengesetzt verläuft. Es entstehen daher zwei magnetische Flüsse, die durch die äußeren Bleche 1 und 3 in die hakenförmigen Polschuhe austreten und durch den Luftspalt hindurch in den mittleren Polschuh 20 von beiden Seiten her wieder eintreten. Da die Polschuhe mit ihren Breitseiten einander gegenüberliegen., ist der magnetische Widerstand ein Minimum. Ebenfalls ist infolge der geringen Höhe des Magnetsystems die Streuung besonders gering. Diese geringe Streuung ist speziell da von hohem Wert, wo sich das Instrument in der Nähe von Kompassen, z. B. im Schiffsverkehr, bei Flugzeugen usw., befindet. Sehr gering ist auch die Magnetmasse; das Instrument wird dadurch leicht und handlich. Ein besonderer Vorteil der beschriebenen Konstruktion ist, daß sie die Benutzung der gleichen baulichen Abmessungen für Gleich- und Wechselstromsysteme gestattet. Es braucht dann lediglich statt eines Elektromagneten ein permanenter Magnet eingesetzt zu werden und umgekehrt.

Gleichstrominstrumente in Verbindung mit Gleichstromgeneratoren sind bei Tachometern besonders dann vorteilhaft, wenn sie auch die Drehrichtung anzeigen sollen. Diese Aufgabe besteht z. B. bei Schiffsmaschinen, bei denen sowohl vorwärts als auch rückwärts gefahren werden muß.

Die einfache Bauart gestattet ohne weiteres, mehrere Meßsysteme mit einer gemeinsamen Achse zu vereinigen. Bei Anordnung von zwei Meßsystemen auf einer Achse lassen sich Quotientenmesser und Differenzmesser herstellen, die sich gegenüber' ähnlichen Konstruktionen mit Dreheisenmeßwerk o. dgl.

Claims (3)

1. durch besonders kleinen Leistungsverbrauch auszeichnen.

   Pate ν τ α χ s ρ h c c η ε :

   ι. Magnetsystem für Gleichstrom-Drehspul-Instrumetite der Hakenpoltype, gekennzeichnet durch: a) die Verwendung hochkoerzitivenundliochremanentenWerkstoites für die Magnete; b) die Avisbildung

   ίο der Magnete in Plattenform mit senkrecht zur Platte verlaufender Magnetisierung derart, daß bewußt vom Optimum des magnetischen Wirkungsgrades abgewichen wird; c) die Verwendung ebener oder annähernd ebener Schenkelbleche (r. 2, 3.) aus Weicheisen, die in hakenförmige mit Schlitzen (17) versehene Polschuhe f 19, 20,21) auslaufen; d) die Anordnung der Schenkelbleche derart beiderseits jedes der plattenförmigen Magnete, daß sie nur durch die Magnete voneinander getrennt und, ebenso wie die Polschuh^, deckungsgleich übereinanderliegen: e") im Falle der Verwendung mehrerer Magnete ihre und der zugehörigen Schenkelbleche Schichtung unmittelbar übereinander derart. dalJ die entgegengesetzt gerichteten magnetischen Felder sich nach außen hin aufheben.
2. 2. Magnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei drei über- ■ einander angeordneten Polschuhen die

   mittleren Schenkelbleche derart angeordnet sind, dal.i die Schlitze abwechselnd auf beiden Seiten liegen, so daß ein geschlossener Ringpol entsteht.
3. 3. Instrument mit einem Magnetsystem nach den Ansprüchtn 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielimg der Dämpfung eine Luftdämpfung vorgesehen ist, deren Dämpfungskammer zur Befestigung des Magnetsystems dient.

   Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungs-· verfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

   Deutsche Patentschrift Xr. 320 380,; britische Patentschrift Xr. 406081.1; österreichische Patentschrift Xr. 81 582:

   französische Patentschrift Xr. 742801; rSA.-Patentschrift Xr. 1 125 711:

   Keinath ; Technik elektrischer Meßgeräte 1928, Bd. I, S. 64, 150 bis 155;

   Archiv für techn. Messen, J 162-1.

   März 1935;

   Metall-Wirtschaft. Wissenschaft —Technik, XIII. 1934, S. 425 u. ii^:.;

   Messkin ti. Kussmann. Die ferromagnetischen Legierungen, Berlin 1932. S. 40/41:

   Drysdale and JoHey. Electrical Measuring Instruments, 1924. S. 224/2^,.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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