DE863383C

DE863383C - Electrostatic energy converter

Info

Publication number: DE863383C
Application number: DESCH7042A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr-Ing Schoenfeld
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-07-07
Filing date: 1951-07-07
Publication date: 1953-02-16

Description

Elektrostatischer Energiewandler Es ist bekannt, elektrische Kräfte zum Bewegen mechanischer Teile zu benutzen, z. B. um Zeiger zum Anzeigen oder Messen von elektrischen Spannungen zu bewegen. Bei diesen Vorrichtungen ist ein Belag der beiden einen Kondensator bildenden Beläge beweglich gehalten. Die bewegende Kraft ist proportional :der Kapazitätszunahme. De Kapazitätszunahme kann durch Abstandsänderung oder durch Vergrößerung der wirksamen Fläche erfolgen.Electrostatic energy converter It is known to have electrical forces to use for moving mechanical parts, e.g. B. to pointers for displaying or measuring to move from electrical voltages. In these devices, a coating is the two pads forming a capacitor held movably. The moving force is proportional: the increase in capacity. The increase in capacity can be achieved by changing the distance or by increasing the effective area.

Um eine möglichst hohe Empfindlichkeit zu erreichen, ist es erforderlich, den beweglichen Teil möglichst leicht zu halten. Hierdurch leidet die Stabilität des Gerätes. Es kommt hinzu, daß die labile Aufhängung des beweglichen Teiles an dünnen Metallbändern oder dünnen Fäden die bekannten statischen Geräte sehr erschütterungsempfindlich macht, was wiederum die Benutzung sehr kleiner Abstände verhindert und die waagerechte Ausrichtung des Meßgerätes erfordert. Schließlich werden die Rückstellkräfte des beweglichen Systems, die im allgemeinen durch Verdrillung der Aufhllängebänder bzw. -fäden erzeugt werden, sehr klein.In order to achieve the highest possible sensitivity, it is necessary to to keep the moving part as light as possible. The stability suffers as a result of the device. In addition, the unstable suspension of the moving part thin metal strips or thin threads make the known static devices very sensitive to vibrations makes, which in turn prevents the use of very small spaces and the horizontal Requires alignment of the measuring device. Finally, the restoring forces of the movable system, which is generally created by twisting the extension straps or threads are generated, very small.

Es wird nun die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur Umwandlung elektrischer in mechanische Energie zu bauen, welche a) in jeder Lage benutzbar ist, b) einen sehr leichten beweglichen Belag besitzt und c) eine so stabile Lage aufweist, daß sehr kleine Abstände eingehalten werden können.The task now is to provide a device for conversion to build electrical into mechanical energy, which a) can be used in any position is, b) has a very light movable covering and c) such a stable position shows that very small distances can be maintained.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der bewegliche Belag, der zwischen zwei festen. Belägen ,drehbar ist, durch ein ringförmiges Magnetfeld in einer Ebene drehbar festgehalten wird. - Um dies zu erreichen, muß der bewegliche Belag -oder ein Teil des beweglichen Belags aus einem ferromagnetischen Material aufgebaut sein. Als beweglicher Belag wird tunlichst ein schmales Band aus einer dünnen Leichtmetallfolie benutzt, die in der Mitte auf Spitzen gelagert ist und an deren Enden zwei schmale Plättchen aus ferromagnetischem Material befestigt sind. Die ferromagnetischen Plättchen bilden zwei Anker vor dem Luftspalt eines ringförmigen Magneten. Der ringförmige Permanentmagnet besteht aus einem Ringaus Magnetstahl und ringförmigen Polschuhen kleineren Durchmessers, die einen ebenfalls ringförmigen Luftspalt aufweisen. Durch die magnetischen Kräfte, die die Plättchen an die ringförmigen -Polschuhe zu ziehen versuchen; wird die bewegliche Folie gespannt. Die ferromagnetischen Plättchen sind länger als :der Luftspalt breit ist. Dadurch ist ihre Lage vor dein Luftspalt stabil. Ist der Ring aus Magnetstahl homogen magnetisiert und befindet sich die Lagerung der beweglichen Folie genau im Mittelpunkt des Ringmagneten, dann ist die anziehende Kraft längs des Luftspaltringes des Magneten überall gleich, da der Luftabstand der Plättchen von dem Polschuh überall gleich ist. Die Folie hat längs des Luftspaltringes überall-- die gleiche stabile Lage. Wird die Lagerung der beweglichen Folie etwas aus dem Mittelpunkt des Ringmagneten gerückt, so erhält -die Folie längs des ringförmigen Luftspaltes eine ausgezeichnete Lage. Der Punkt, auf dem sie sich einstellt, ist der, an dem .das eine der ferromagnetischen Plättchen sich am - nahesten an den ringförmigen Polschuhen befindet. Wird die Folie aus dieser Lage geschoben, so dreht das Magnetfeld ,die Folie in diese Lage zurü ick. Das Magnetfeld des Ringmagneten erzeugt in diesem Falle nicht nur die Kraft, welche die Folie spannt und in einer stabilen Lage zwischen den festen Belägen hält, sondern auch die Rückstellkraft. Dasselbe kann erreicht werden, wenn :die ringförmigen Polschuhe des Magneten in zwei gleiche Teile zerschnitten werden, die nach der entgegengesetzten Richtung aus der konzentrischen Lage verschoben sind. Dies hat den Vorteil, daß die magnetischen Zugkräfte an den Plättchen aus ferromagnetischem Material immer gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet sind, so däß sie sich an der Drehachse aufheben. Wird die Folie quer zwischen die festen Beläge gebracht, sö daß sie. ihre schmale Kante den Belägen zukehrt, so wird zwar die Kapazitätszunahme je Winkelgrad geringer, aber die schmale Kante kann viel besser plan zu den festen Belägen gelegt werden, so daß der Abstand kleiner gehalten werden kann, wodurch die Empfindlichkeit wieder steigt.According to the invention this object is achieved in that the movable Covering that is between two fixed. Linings, which is rotatable, by means of an annular magnetic field held rotatably in one plane will. - To achieve this, the movable covering - or a part of the movable covering must be made of a ferromagnetic Material to be built up. If possible, a narrow band is used as the movable covering made of a thin light metal foil, which is mounted on tips in the middle is and attached to the ends of two narrow plates made of ferromagnetic material are. The ferromagnetic plates form two anchors in front of the air gap of one ring-shaped magnet. The ring-shaped permanent magnet consists of a ring Magnetic steel and ring-shaped pole pieces of smaller diameter, which are also one Have annular air gap. Due to the magnetic forces that the platelets try to pull on the ring-shaped pole pieces; the moving film is stretched. The ferromagnetic platelets are longer than: the air gap is wide. Through this their position in front of your air gap is stable. The ring made of magnetic steel is magnetized homogeneously and is the bearing of the movable film exactly in the center of the ring magnet, then the attractive force along the air gap ring of the magnet is the same everywhere, since the air gap between the platelets and the pole piece is the same everywhere. The foil has the same stable position everywhere along the air gap ring. Will storage the moving film moved slightly out of the center of the ring magnet, so receives -the foil along the annular air gap an excellent position. The point, on which it occurs is the one on which the one of the ferromagnetic platelets is closest to the ring-shaped pole pieces. Will the slide out of this In the pushed position, the magnetic field turns the film back into this position. The magnetic field In this case, the ring magnet not only generates the force that tensions the film and keeps it in a stable position between the solid coverings, but also the restoring force. The same can be achieved if: the ring-shaped pole pieces of the magnet in two equal parts are cut in the opposite direction are shifted from the concentric position. This has the advantage that the magnetic Tensile forces on the platelets made of ferromagnetic material are always the same, but are directed in opposite directions, so that they cancel each other out on the axis of rotation. Will brought the film across between the solid coverings, so that they. their narrow edge facing the pavements, the increase in capacity per degree of angle is smaller, but the narrow edge can be placed much better flush with the solid coverings, so that the distance can be kept smaller, reducing the sensitivity again increases.

Die Abb. i zeigt einen Querschnitt durch den Ringmagneten und das elektrostatische System. Es bedeuten: i = Ring aus Dauermagnetstahl, ? = ringförmige Polschuhe mit Luftspalt, 3 = Plättchen aus ferromagnetischem Material, 4 = Folie aus Leichtmetall, die ihre schmale Kante den festen Belägen zukehrt, 5 = auf Spitzen gelagerte Drehachse, 6 = Lagerböcke der Spitzen aus Isoliermaterial.Fig. I shows a cross section through the ring magnet and the electrostatic system. It means: i = ring made of permanent magnet steel,? = annular Pole shoes with air gap, 3 = plate made of ferromagnetic material, 4 = foil Made of light metal with its narrow edge facing the solid coverings, 5 = on points Bearing axis of rotation, 6 = bearing blocks of the tips made of insulating material.

Die Abb.2 zeigt einen waagerechten Schnitt durch ,die erfindungsgemäße Anordnung mit in zwei gleiche Teile zerschnittenen Polschuhringen und waagerecht liegender Folie. Es bedeuten: 7 = gegeneinander verschobene Hälften der Polschuhringe, 8 = Statorbeläge, 9 = bewegliche waagerecht liegende Leichtmetallfolie; io = Plättchen aus ferromagnetischem Material.The Fig.2 shows a horizontal section through, the invention Arrangement with pole shoe rings cut into two equal parts and horizontal lying foil. It means: 7 = mutually shifted halves of the pole shoe rings, 8 = stator linings, 9 = movable, horizontally lying light metal foil; io = plate made of ferromagnetic material.

Claims

P-ATENTAN EARLY: i. Device on measuring devices with conversion of electrical -in mechanical energy, especially on electrostatic measuring devices, characterized that the moving system by an annular magnetic field, which at all points the same distance from the center has the same strength, held rotatable in a plane will.

2. Apparatus according to claim i, characterized in that the movable System consists of a thin metal foil, at the outer ends of which consists of platelets magnetic material are attached.

3. Device according to claim i, characterized in that that the movable metal foil is perpendicular to: the stator plates.

4. Amendment the device according to claim i, characterized in that to achieve one Restoring force the axis of rotation of the moving system is not at the center of the Ring magnet is located.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the ring-shaped pole pieces of the magnet are cut into two equal parts, which moved in the opposite direction from the concentric position are.