DE856079C

DE856079C - Magnetostriction vibrator and process for its manufacture

Info

Publication number: DE856079C
Application number: DEA2884D
Authority: DE
Inventors: Willy Dr Kunze
Original assignee: Atlas Werke AG
Current assignee: Atlas Werke AG
Priority date: 1942-09-12
Filing date: 1942-09-12
Publication date: 1952-11-20

Description

Magnetostriktionsschwinger und Verfahren zu seiner Herstellung Bei der Herstellung von Magnetostriktionsschwingern, die auf verschiedene, aber nahe benachbarte Frequenzen abgestimmt sind, ist es üblich, die verschiedene Abstimmung unter Verwendung von einander ähnlichen Schnittformen der zum Aufbau benutzten Magnetostriktionsbleche dadurch zu erzielen, daß man den Schwingerblechen eine dem Frequenzunterschied entsprechend unterschiedliche Länge gibt. Zwar ist es bekannt, daß man Abweichungen in der Abstimmung auch auf andere Weise, insbesondere durch verschiedene Gestaltung der zur Aufnahme der Wicklung dienenden Aussparungen des Bleches. erzielen kann. Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, diese Möglichkeit zur Vereinfachung und Verbesserung der Herstellungsverfahren sowie der Einbauverhältnisse auszunutzen. Zu diesem Zweck werden erfindungsgemäß die zu einem bestimmten größeren Frequenzbereich gehörigen Schwinger aus Blechen gleicher Außenabmessung aufgebaut, während -die verschiedene Abstimmung von vornherein durch entsprechende unterschiedliche Anordnung und Gestaltung der Blechaussparungen erfolgt. Hierdurch wird erreicht, daß die zu einem größeren Frequenzbereich gehörigen Schwinger nicht wie bisher üblich sämtlich in ihren Außenabmessungen voneinander abweichen, sondern gleiche Außenmaße aufweisen. Dadurch wird insbesondere die Herstellung und Lagerhaltung der zum Einbau der Schwinger dienenden Vorrichtungen sowie auch die Montage selbst an Bord der Schiffe oder den sonstigen Einbauplätzen wesentlich vereinfacht und erleichtert.Magnetostriction vibrator and process for its manufacture the manufacture of magnetostriction oscillators, which are based on different, but close When neighboring frequencies are tuned, it is common to use the different tuning using similar sectional shapes of the magnetostriction plates used for construction to achieve by the fact that one of the vibrating plates according to the frequency difference different length there. It is known that there are deviations in the vote also in other ways, in particular through different designs for the recording the winding serving recesses of the sheet. can achieve. The present The invention is based on the idea of this possibility for simplification and improvement the manufacturing process and the installation conditions. To this end according to the invention, those belonging to a certain larger frequency range The transducer is built from sheet metal with the same external dimensions, while the different Coordination from the outset through a correspondingly different arrangement and design the sheet metal recesses takes place. This ensures that the to a larger The oscillators belonging to the frequency range do not all belong to their frequency range, as has been the case up to now External dimensions differ from each other, but have the same external dimensions. This will in particular the manufacture and storage of the devices used to install the transducers as well as the assembly itself on board the ships or other installation locations much simplified and facilitated.

Besondere Vorteile hat die Erfindung für die Herstellung von Magnetostriktionsschwingern, die aus Blechlamellen verschiedener Abstimmung aufgebaut sind. Es besteht hierbei die Möglichkeit, die Bleche so auszubilden, daß sie trotz ihrer verschiedenen Abstimmung gleiche Außenabmessungen haben, so -daß sie sich äußerlich von Schwingern, die auf eine einzige Frequenz abgestimmt sind, nicht unterscheiden und eine ebenso einfache und zuverlässige Halterung wie diese Schwinger ermöglichen.The invention has particular advantages for the production of magnetostriction oscillators, which are made up of sheet metal lamellas of different coordination. There is here the possibility to train the sheets so that they despite their different coordination have the same external dimensions, so that they are externally different from oscillators that are on a single frequency are tuned, indistinguishable and an equally simple one and reliable mounting such as these transducers enable.

Die Erfindung sei an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.The invention is illustrated using an exemplary embodiment.

Abb. i zeigt drei M.agnetostriktionsbleche verschiedener Abstimmung und gleicher Außenabmessung, Abb. 2 einen aus Magnetostriktionsblechen gemäß Abb. i zusammengesetzten einheitlichen Magnetostriktionsschwinger in schaubildlicher Darstellung, Abb. 3 und 4 Frequenzkurven von aus drei verschieden abgestimmten Blechen gebildeten einheitlichen Magnetostriktionsschwingern.Fig. I shows three magnetostriction plates of different coordination and the same external dimensions, Fig. 2 one made of magnetostriction plates according to Fig. i composite unitary magnetostriction oscillator in diagrammatic form Representation, Fig. 3 and 4, frequency curves of three differently matched sheets formed uniform magnetostriction oscillators.

Abb. i zeigt drei verschiedene Schnittformen für Magnetostriktionsbleche zum Aufbau magnetostriktiver Sender oder Empfänger, wie sie insbesondere für Unterwaserschall, aber auch für andere Zwecke, beispielsweise zur Behandlung von Stoffen mittels Schallwellen, verwendet werden. Die Magnetostriktionsschwinger werden regelmäßig als Resonanzschwinger verwendet, da sie außerhalb der Resonanz nur eine sehr geringe Empfindlichkeit aufweisen bzw. eine sehr kleine Energieausbeute gewährleisten.Fig. I shows three different sectional shapes for magnetostriction plates to set up magnetostrictive transmitters or receivers, such as those used in particular for underwater noise, but also for other purposes, for example for the treatment of substances by means of sound waves, be used. The magnetostriction oscillators are regularly called resonance oscillators are used because they have only a very low sensitivity outside of resonance or ensure a very low energy yield.

Um zu einer Vereinfachung in der Herstellung und Lagerhaltung, insbesondere der Schwingerhalterungen, zu gelangen, können die Schwinger für benachbarte Frequenzen aus Blechen aufgebaut werden, die, wie in Abb. i für drei verschiedene Frequenzen 74, ocQ, % dargestellt, gleiche Außenabmessungen aufweisen. Es können dann für sämtliche Schwinger eines derartigen mehr oder weniger breiten Frequenzbereiches die gleichen Halterungen verwendet werden. Außerdem bestebt die Möglichkeit, Schwinger verschiedener nahe benachbarter Frequenzen auch nach fertigem Einbau, beispielsweise in die Bordwand eines Schiffes, gegeneinander auszutauschen. Die verschiedene Abstimmung trotz gleicher Außenabmessungen wird in an sich bekannter Weise dadurch erzielt, daß die Bleche bezüglich ihrer Elastizität und Masse verschieden gestaltet sind. Bei den dargestellten drei Schnitten nimmt die Breite des Wicklungsausschnittes zu, dadurch -wird die Breite der Stäbe geringer und infolgedessen die Elastizität ebenfalls kleiner. Mit geringer werdender-Elastizität sinkt aber auch die Frequenz des Schwingers. Außerdem läßt sich die Frequenz der Schwinger durch verschiedenartige Ausbildung der Endmassen beeinflussen, und zwar ist die Frequenz um so niedriger, je größer die Endmassen sind. Bei dem mit der Frequenz .a, schwingenden Blech a der Abb. t sind die Endmassen durch Anordnung von Löchern b verkleinert. Die Stege c sind besonders breit gehalten, während die Aussparungen d für die Aufnahme der Wicklung so bemessen sind, daß die Wicklung gerade nach darin Platz findet. Das Blech f, das mit einer niedrigeren Frequenz ;i., schwingen soll, ist entsprechend mit schmaleren Stegen g versehen, indem die Wicklungsaussparungen h etwas breiter gewählt sind. Außerdem sind die Aussparungen oder Löcher b in den Endmassen vermieden, so daß das Blech also sowohl infolge kleinerer Elastizität der Stege als auch infolge größerer Endmassel eine niedrigere Frequenz aufweist als das Blech a, obwohl die Außenal»nessungen des Bleches dieselben sind. Bei dem Blechschnitt i der Abb. i ist die Frequenz noch weiter dadurch herabgesetzt, daß die Endmassen k, in gegenüber dem Blech f vergrößert sind und die Breite der Stege n durch Verbreiterung der Wicklungssausschnitte p weiterhin verkleinert ist. Auch das Blech i hat gleiche Außenabmessungen wie die Bleche a und f. In order to simplify production and storage, especially of the transducer mounts, the transducers for neighboring frequencies can be constructed from metal sheets which, as shown in Fig. I for three different frequencies 74, ocQ,%, have the same external dimensions. The same brackets can then be used for all oscillators of such a more or less wide frequency range. In addition, there is the possibility of exchanging transducers with different frequencies close by, even after they have been installed, for example in the side of a ship. The different coordination despite the same external dimensions is achieved in a manner known per se in that the metal sheets are designed differently with regard to their elasticity and mass. In the three sections shown, the width of the winding section increases, thereby reducing the width of the bars and consequently reducing the elasticity. As the elasticity decreases, the frequency of the oscillator also decreases. In addition, the frequency of the transducers can be influenced by designing the terminal blocks in different ways, namely the lower the frequency, the larger the terminal blocks are. In the case of the plate a in Fig. T, which vibrates with the frequency .a, the end dimensions are reduced by the arrangement of holes b. The webs c are kept particularly wide, while the recesses d for receiving the winding are dimensioned so that the winding finds space in it. The sheet metal f, which is supposed to vibrate at a lower frequency; i., Is accordingly provided with narrower webs g, in that the winding recesses h are chosen to be somewhat wider. In addition, the recesses or holes b in the end masses are avoided, so that the sheet metal has a lower frequency than the sheet metal a, both due to the lower elasticity of the webs and due to the larger end gauges, although the outer dimensions of the sheet metal are the same. In the sheet metal section i in Fig. I, the frequency is further reduced in that the end dimensions k, in are increased compared to the sheet metal f and the width of the webs n is further reduced by widening the winding sections p. Sheet i also has the same external dimensions as sheets a and f.

Wie in Abb. 2 veranschaulicht, können die dargestellten Bleche auch zur Bildung von einheitlichen Schwingern r, die mit verschiedenen nahe benachbarten Frequenzen arbeiten sollen, benutzt werden. Ein solcher Schwinger unterscheidet sich äußerlich kaum von einem Schwinger für eine einzige Frequenz. Die Vorsprünge q zur Halterung der Schwinger decken sich bei dem Aufeinanderschichten .der verschiedenen Bleche, so daß diese in die gleiche Halterung eingebracht werden können. Damit der Schwinger r für alle Frequenzen nl, "c2 :73 in der Ebene senkrecht zur Schichtung möglichst gleiche Richtschärfe aufweist, sind die Bleche so aufeinandergeschichtet, daß die verschiedenen Sorten schichtweise abwechselnd aufeinanderfolgen und dadurch die Bleche gleicher Abstimmung gleichmäßig über die gesamte Strahl-bzw. Empfangsfläche s des Schwingers verteilt sind. Die Schichtung ist in der Zeichnung durch Angabe der Trennfugen veranschaulicht.As illustrated in Fig. 2, the sheets shown can also for the formation of uniform oscillators r with different closely neighboring ones Frequencies are supposed to work, are used. Such a vibrator makes a difference outwardly hardly from a transducer for a single frequency. The protrusions q for mounting the transducers are the same when the different Sheets so that they can be placed in the same holder. So that the Oscillator r for all frequencies nl, "c2: 73 in the plane perpendicular to the stratification has the same directivity as possible, the sheets are layered on top of one another in such a way that that the different sorts alternate in layers and thereby the sheets of the same vote evenly over the entire beam or. Reception area s of the transducer are distributed. The stratification is indicated in the drawing the parting lines illustrated.

Je nach Wahl der Frequenzunterschiede und Dämpfung der Schwinger kann man Frequenzkurven erzielen, die über den gesamten Frequenzbereich B etwa gleiche Empfindlichkeit haben oder mehr oder weniger stark ausgeprägte und gegebenenfalls scharf voneinander getrennnte Resonanzstellen aufweisen, wie in Abb.3 und 4 vergleichsweise dargestellt. Ein Schwinger mit einer Resonanzkurve gemäß Abb. ,4 ist beispielsweise geeignet, durch Umschaltung von der einen auf die andere Frequenz eine gegenseitige Störung von benachbarten signalisierenden Stellen, z. B. benachbarter Schiffe, zu vermeiden. Es läßt sich mit einem derartigen Schwinger durch einfache Umschaltung der Sendefrequenz ein Betrieb derartiger benachbarter Sender ohne gegenseitige Störung leicht durchführen. Außerdem besteht die Möglichkeit, durch i>fteres Umschalten der Sendefrequenz während des Betriebes ein Abhorchen durch den Gegner zu erschweren.Depending on the choice of frequency differences and damping, the oscillator can one can achieve frequency curves which are approximately the same over the entire frequency range B. Have sensitivity or more or less pronounced and possibly have sharply separated resonance points, as shown in Figures 3 and 4 shown. An oscillator with a resonance curve according to Fig. 4 is for example suitable, by switching from one frequency to the other, a mutual Disturbance of neighboring signaling points, e.g. B. neighboring ships, too avoid. It can be achieved with such an oscillator by simply switching over the transmission frequency allows such neighboring transmitters to operate without mutual interference easily perform. There is also the possibility by i> fteres Switching the transmission frequency during operation, eavesdropping by the opponent to complicate.

\Tatürlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt. vielmehr sind noch mancherlei :11>ä nderungen und auch andere Ausführungen möglich. Frequenzunterschiede der verschiedenen Blechschnitte lassen sich bei gleicher Außenform nicht für beliebig breite Frequenzbereiche erzielen. Falls es deshalb erwünscht ist, einen aus verschieden abgestimmten Blechen, zusammengesetzten Schwinger zu schaffen, der über einen großen Frequenzbereich arbeitet, kann man auch so vorgehen, daß man den gesamten Frequen.-#.-bereich in mehrere Einzelabschnitte unterteilt, innerhalb deren die zugehörigen Blechschnitte gleiche Außenabmessungen aufweisen, während die zu verschiedenen Abschnitten gehörigen Blechschnitte sich in der Außenabmessung entsprechend unterscheiden.Of course, the invention is not limited to the example shown. on the contrary, there are still a number of things: Changes and other designs are possible. Frequency differences of the different sheet metal cuts can be seen with the same external shape cannot be achieved for frequency ranges of any width. So if so desired is to use a transducer composed of differently matched metal sheets that works over a large frequency range, one can also proceed as follows that the entire frequency range is divided into several individual sections, within which the associated sheet metal sections have the same external dimensions, while the sheet metal cuts belonging to different sections are in the outer dimension differentiate accordingly.

Eine Beeinflussung der Abstimmung läßt sich statt durch Aussparungen auch durch insbesondere quer zur Schwingungsrichtung liegende Einschnitte oder Einkerbungen erzielen. Die Erfindung ist nicht nur auf normale rechteckige Stabsrhwinger oder Kreisringschwinger, sondern auch auf Schwinger beliebiger Form sinngemäß anwendbar. Wird die unterschiedliche Abstimmung durch verschiedene Materialkonstanten hervorgerufen, so können die Bleche als Ganzes aus verschiedenen Materialien bestehen, oder es können örtliche Beeinflussungen der \laterialkonstanten beispielsweise durch örtliche Erhitzung vorgenommen werden.The vote can be influenced instead of by cutouts also through incisions or notches that are particularly transverse to the direction of oscillation achieve. The invention is not limited to normal or rectangular rods Circular ring oscillators, but also applicable to oscillators of any shape. If the different coordination is caused by different material constants, so the sheets can consist of different materials as a whole, or it local influences on the material constants can, for example, be caused by local Heating can be made.

Claims

PATENT SPECIFIC: i. Process for the production of magnetostriction transducers built up from sheet metal lamellas, characterized in that the transducers belonging to a certain larger frequency range are built up from sheet metal with the same external dimensions, while the different coordination takes place from the outset by correspondingly different arrangement and design of sheet metal recesses, incisions or the like.

2. Process for the production of magnetostriction oscillators, thereby characterized in that the oscillators belonging to a certain larger frequency range are built up from metal sheets, which are used to obtain a uniform bracket accordingly the same dimensions. of the parts of the sheet metal section serving for the support and their radiating or receiving end face also has a uniform plane or form curved beam or receiving surface while their various tuning due to the different arrangement and design of sheet metal cutouts. Incisions or the like is made.

3. Modification of the method according to claim i and 2, characterized in that for the vibrating plates to obtain different Different material constants can be selected.

4. From sheet metal lamellas different coordination of built-up magnetostriction oscillators, characterized in that that the sheets have the same external dimensions despite different coordination, while their different coordination through correspondingly different arrangement and design of recesses, incisions or the like and / or different material constants is achieved.

5. Magnetostriction transducers built from sheet metal lamellas of different tuning, characterized in that the sheets are designed so that their to the holder serving parts are the same and also their radiating or receiving end faces form a uniform flat or curved beam or receiving surface, while their different coordination through correspondingly different arrangement and design of recesses, incisions or the like and / or different material constants is achieved. Cited publications: German Patent Specifications No. 632 979, 690 759-