-
Elektromagnetische Indiiktionsdämpfung für Drehmagnlet-Meßgeräte
Es
ist seit langem bekannt, zum Messen von Gleichströmen Drehmagnet-Meßinstrumente
zu verwenden. Die älteste bekannte Ausführungsart sind wohl die sogenannten Nadelgalvanometer.
In neuerer Zeit hat das Drehmagnet-Meßgerät durch die Entwicklung der hochkoerzitiven,
zumeist auf Ausscheidungshärtung beruhenden Dauermagnetwerkstoffe wieder an Bedeutung
gewonnen.
-
Noch länger bekannt ist, drehbar gelagerte, im magnetischen Feld
der Erde richtbare Magnetnadeln zum Anzeigen der Nordsüdrichtung zu benutzen.
-
Ahnliche Geräte mit drehbaren Magneten sowohl in astatischer als
auch in nichtastatischer Anordnung sind unter dem Namen Magnetometer zum Messen
magnetischer Felder bekanntgeworden.
-
Um bei all diesen Geräten zu einer tragbar kleinen Beruhigungszeit
des Anzeigeorgans zu gelangen, muß an dem beweglichen Teil eine geeignete Dämpfungsvorrichtung
angebracht werden.
-
Fast alle bei elektrischen Meßinstrumenten bekannten Einrichtungen
sind hierzu schon mit mehr oder weniger großem praktischem Erfolg vorgeschlagen
worden. Die Luftdämpfung z. B., bei der ein am beweglichen Teil angebrachter Flügel
sich in einer fast geschlossenen Kammer bewegt, erfordert wegen des geringen Spaltes
zwischen dem Flügel und den Wänden der Kammer sehr enge Toleranzen bei der Teileherstellung
und sorgfältige Montage. Die Flüssigkeitsdämpfung hat den Nachteil, daß sie praktisch
nur bei ortsfesten Geräten anwendbar ist. Am meisten Anwendung hat die Wirbelstromdämpfung
gefunden, bei der der Drehmagnet in einem geschlossenen Körper aus elektrisch gut
leitendem Material, z. B. Kupfer, schwingt. Um hierbei eine gute Dämpfung zu erzielen,
muß
jedoch der Spalt zwischen Drehmagnet und Kupferkammer genügend
klein und der Querschnitt der Kammerwandung ausreichend groß bemessen werden.
-
Diese konstruktiven Bedingungen lassen sich aber wesentlich vereinfachen,
wenn man gemäß der Erfindung für Drehmagnet-Meßgeräte, Magnetometer, Kompasse u.
dgl. eine elektromagnetische Induktionsdämpfung verwendet, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß der kreisscheibenförmige, in Richtung eines Durchmessers magnetisierte
Drehmagnet innerhalb einer oder mehrerer elektrisch geschlossener Spulen schwingt,
deren Windungsebene vorzugsweise nahezu parallel zur Magnetisierungsrichtung des
Drehmagneten in seiner Skalennullage verläuft. Bei dieser Anordnung der Spulen erreicht
man, daß bei Drehbewegungen des Magneten die Änderung des die Spulen durchsetzenden
Kraftflusses nahezu ihren maximalen Wert annimmt. Die hierbei in den Spulen induzierten
Ströme wirken sich über ihr magnetisches Feld bewegungshemmend auf den Magneten
aus. Die erfindungsgemäße Lösung gibt also die Möglichkeit, die Dämpfungsspulen
so zu dimensionieren, daß der gewünschte Grad der Dämpfung erzeugt wird, ohne dadurch
Gewicht und Trägheitsmoment des drehbaren Systems zu beeinflussen.
-
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird die elektromagnetische
Induktionsdämpfung derart aufgebaut, daß bei Zeigerausschlägen von mehr als 900,
wie z. B. bei Kompassen, mehrere Spulen unter einem Winkel zueinander stern- oder
polygonartig, den Magneten voll umfassend, angeordnet sind. Auf diese Weise wird
erreicht, daß bei Schwingungen des Drehmagneten um beliebige Ruhelagen das Dämpfungsdekrement
immer etwa in gleicher Größe erhalten bleibt.
-
Bei Drehmagnet-Meßgeräten mit einem Zeigerausschlag bis zu go ist
diese Maßnahme jedoch nicht erforderlich, so daß man die Dämpfungswicklungen zweckmäßig
direkt an den die Meßspulen tragenden Spulenkörpern anbringen kann.
-
Die räumlichen Bedingungen hierfür erweisen sich als besonders günstig,
da man üblicherweise bei Drehmågnet-Meßge'räten zwei'Meßspuien auf einander entgegengesetzten
Seiten der Achse vorsieht.
-
Da in diesem Falle die Magnetisierungsrichtung des Drehmagneten in
der Mittellage des Zeigers vorwiegend parallel zur Spulenebene verläuft, ist die
Aufbringung der Dämpfungsspulen an den die Meßspulen tragenden Spulenkörpern besonders
vorteilhaft.
-
Die Dämpfungsspulen können gemäß der Erfindung je nach den Anforderungen,
die an die Dämpfung des Gerätes gestellt werden, und den räumlichen Möglichkeiten
für die Ausgestaltung der Spule selbst, entweder in sich direkt kurzgeschlossen
werden oder aber auch über einen äußeren, gegebenenfalls veränderbaren Widerstand
elektrisch geschlossen sein. Im letzteren Falle besteht die Möglichkeit, das Dämpfüngsdekrement
dem jeweiligen Verwendungszweck des Instruments wahlweise anzupassen, eine Möglichkeit,
die bei den bekannten Prinzipien der Dämpfung von Meßinstrumenten nur selten gegeben
ist. Für den Fall der kurzgeschlossenen Dämpfungswicklung kann man natürlich auch
massive Ringe aus Kupfer oder anderen elektrisch gut leitenden Werkstoffen, die
sich leicht aus Rohrabschnitten oder auch nach anderen Massenfertigungsverfahren
billig herstellen lassen, verwenden. Derartige Kurzschluß ringe dürften gelegentlich
besondere konstruktive Vorteile bringen.
-
Im einzelnen ist der Erfindungsgedanke nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen
näher erläutert, von denen Fig. I ein elektrisches Meßinstrument nach dem Drehmagnetprinzip
und Fig. 2 einen Kompaß mit scheibenförmigem Drehmagneten darstellt.
-
In der Fig. I ist der Drehmagnet I mittels der Achse 2, die gleichzeitig
den Zeiger 3 mit seinen Balancegewichten 4 trägt, zwischen den Meß spulen 5 und
6 derart drehbar gelagert, daß seine Magnetisierungsrichtung, die durch die Buchstaben
N und S gekennzeichnet ist, bei Mittelstellung des Zeigers vor der angedeuteten
Skala 7 parallel zur Windungsebene der Spulen 5 und 6 liegt. Die Spulenkörper 8
und 9 tragen je einen den Drehmagneten I umfassenden Fortsatz IO bzw. II, auf die
die in sich kurzgeschlossenen Dämpfungswicklungen 12 bzw. I3 aufgebracht sind. Bei
Bewegung des Drehmagneten 1 um seine Achse 2 werden also in diesen Dämpfungswicklungen
I2, 13 Ströme induziert, deren magnetisches Feld dämpfend auf den Magneten wirkt.
Die übrigen für den Aufbau eines solchen Meßgerätes erforderlichen Bauelemente sind
der Übersichtlichkeit halber nicht gezeichnet, da sie als allgemein bekannt vorausgesetzt
werden dürfen und für -die Erläuterung des Erfindungsgedankens ohne Bedeutung sind.
-
In Fig. 2 ist ein entlang eines Durchmessers magnetisierter Drehmagnet
14 mit dem Lagerstein 15 auf einer in der Zeichnung nicht sichtbaren Pinne in der
im Kompaßbau üblichen Art aufgehängt. Die Magnetisierungsrichtung ist durch die
Buchstaben N und S gekennzeichnet. Am Mittelpunkt des Drehmagnetenlq ist der Zeiger
I6 so befestigt, daß er nach Norden weist und-sich frei über der Kompaßrose 17 bewegen
kann. Die Rose 17 ist ebenso wie die nicht sichtbare Pinne in einem Gehäuse 18 befestigt.
Dieses Gehäuse 18 trägt Aussparungen I9, in die beim Zusammenbau des Gerätes gleichzeitig
mit dem Aufhängen des Drehmagneten 14 auf die Pinne drei Kurzschlußringe 20 eingesetzt
werden. Durch die Lage der Aussparungen 19 sind die Kurzschlußringe um einen Winkel
von 600 gegeneinander versetzt. Die Kurzschluß ringe 20 können durch nicht gezeichnete
Scheiben, Bügel od. dgl. mechanisch festgelegt werden. Bei Drehung des Drehmagneten
14 um seinen Mittelpunkt entstehen je nach seiner Lage in dem einen oder anderen
Kurzschluß ring mehr oder weniger starke Induktionsströme, deren Feld
dämpfend
auf den Drehmagneten zurückwirkt.
-
Auch hier sind die weiteren Bauelemente eines Kompasses, die für die
Erläuterung des Erfindungsgedankens bedeutungslos sind, nicht dargestellt.