DE969151C - Dauermagnetsystem mit hoher Luftspaltinduktion, bestehend aus zwei einander gegenueberliegenden, mit nach dem Luftspalt zu verjuengten Weicheisenpolschuhen versehenen Dauermagneten und einem Weicheisenrueckschlussbuegel - Google Patents

Description

• Dauermagnetsystem mit hoher Luftspaltinduktion, bestehend aus zwei einander gegenüberliegenden, mit nach dem Luftspalt zu verjüngten Weicheisenpolschuhen versehenen Dauermagneten und einem Weicheisenrückschlußbügel Die Erfindung betrifft ein Dauermagnetsystem mit hoher Luftspaltinduktion, bestehend aus zwei einander gegenüberliegenden, mit nach dem Luftspalt zu verjüngten Weicheisenpolschuhen versehenen Dauermagneten und einem Weicheisenrückschlußbügel.
• Es ist bekannt, bei Dauermagnetsystemen, die eine hohe Luftspaltinduktion benötigen, den Dauermagnetwerkstoff möglichst nahe an den Luftspalt heranzubringen. Infolgedessen sind solche Systeme gebaut worden, bei denen entweder ein Dauermagnet oder je einer an den beiden Enden des Rückschlußbiigels liegend unmittelbar an den Luftspalt herangebracht wurden, wobei dann die Endflächen der Magnete entweder unmittelbar selbst die Polfläche oder den Polschuh bildeten. Es sind ferner Magnetsysteme bekannt, bei denen die den Arbeitsluftspalt bildenden Polschuhkörper konisch mit einem Isonuswinkel unter etwa 5q.° ausgebildet sind. Auch sind solche Polschuhkörper innen ausgespart und gegebenenfalls auch mit kurvenförmig verlaufenden Begrenzungsflächen ausgebildet worden, in der Erkenntnis, daß auf diese Weise eine besonders günstige Bündelung der Kraftlinien erfolgt.
• Trotzdem reichen diese Maßnahmen vielfach nicht aus, um den Forderungen hinsichtlich Homogenität und Höhe der Induktion im Luftspalt zu genügen. Magnetfeldröhren und Vakuummeßgeräte benötigen möglichst homogene Magnetfelder im Luftspalt bei verhältnismäßig großem Abstand und hoher Induktion. In der Meßtechnik kommt es häufig darauf an, daß das Magnetfeld, über eine geringe Wegstrecke gesehen, zu sehr kleinen Feldern abfällt. Dies ist beispielsweise der Fall bei Geräten zur prozentualen Messung des Sauerstoffgehaltes oder Gasgehaltes über die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit dieser Gase in Magnetfeldern und dadurch mehr oder minder starke Abkühlung von Heizdrähten" die in den Gasströmen angeordnet sind. Auch bei magnetischen Zentrier- und Dämpfungseffekten ist es wichtig, daß die Feldstärke möglichst sprunghaft von einem geringen auf einen hohen Wert übergeht, da die Wirkung in erster Linie von der Anwachssteilheit der Felder abhängig ist.
• Zur Lösung dieser und auch anders gearteter ähnlicher Aufgaben werden gemäß der Erfindung in die Weicheisenpolschuhe magnetisch anisotrope, in Achsrichtung mit Vorzugsrichtung versehene Dauennagnete derart eingesetzt, daß sie zum größten Teil aus den Weicheisenpolschuhen in Richtung des Luftspaltes herausragen. Durch ein derartiges Magnetsystem wird eine starke Bündelung der magnetischen Kraftlinien im Luftspalt erreicht, so daß selbst bei verhältnismäßig großer Luftspaltbreite ein homogenes Feld bei hoher Induktion erzielt wird, wobei außerdem die Induktion in unmittelbarer Nachbarschaft der Weicheisenpolschuhe schroff absinkt.
• Die in die Weicheisenpolschuhe eingesetzten Dauermagnetkörper werden im Durchmesser geringer gehalten als die Erregermagnete, denen sie zugeordnet sind. Vorteilhaft werden die eingesetzten Dauermagnetkörper zylinderförmig ausgebildet. Die Weicheisenpolschuhe haben vorteilhaft einen geringeren Durchmesser als die Erregermagnete und sind stumpf auf die Dauermagnetendflächen aufgesetzt. Vorteilhaft besitzen die Weicheisenpolschuhe eine unter einem Winkel von 5.4° gegen die horizontale Achse konisch verlaufende Mantelfläche und sind an ihren dem Arbeitsluftspalt zugekehrten Stirnflächen ausgehöhlt.
• Auch der Rückschlußbügelkann durch besondere Formgebung zur Erreichung des gewünschten Endzieles herangezogen werden, indem er in unmittelbarer Nachbarschaft der erregenden Magnete mit dem größten Querschnitt versehen wird. Außerdem ist es zweckmäßig, den Abstand der Dauermagnete vom Rückschluß kleiner zu wählen als den Abstand der Dauermagnetflächen voneinander. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Abstand erwiesen, der etwa zwei Drittel des Abstandes der Dauermagnetendflächen voneinander beträgt.
• In den Zeichnungen ist eine bevorzugte Ausführungform eines Dauermagnetsystems mit Polschuhen gemäß der Erfindung dargestellt. Abb. i zeigt das System in Ansicht; Abb. 2 zeigt eine Form eines Zwischenstückes; Abb. 3 zeigt die Verhältnisse im Luftspalt; in Abb. 4. sind Entmagnetisierungskurven für einen benutzten Werkstoff dargestellt.
• In dem System gemäß Abb. i sind zwei Dauermagnete i und 2 als Erregermagnete vorgesehen, die am Rückschlußbügel 3 liegen und einen Arbeitsluftspalt a bilden sollen, der bei hoher Luftspaltinduktion und verhältnismäßig hoher Luftspaltbreite einen starken Induktionsabfall in der Umgebung des Polschuhbereiches aufweist.
• Die Dauermagnete i und 2, die vorzugsweise mit einer Vorzugslage der Magnetisierung versehen sind, werden zweckmäßig konisch gestaltet, und an ihren kleineren, dem Luftspalt a zugekehrten Stirnflächen werden Körper aus magnetisch anisotropem Dauermagnetwerkstof eingesetzt. Im gewählten Beispiel sind die zylindrischen Dauermagnetkörper .4 und 5 unter Zwischenschaltung von ferromagnetischen Polstücken 6 und 7 auf die Endflächen der Magnete i und 2 aufgesetzt. Diese Polstücke 6. 7 werden zweckmäßig kegelstumpfartig ausgebildet, und zwar so, daß die Mantellinien mit der horizontalen Achse einen Winkel von 5.t° bilden. Es ist aber auch möglich, ihnen eine Form zu geben, wie sie perspektivisch in Abb. 2 dargestellt ist. Im Innern kann ein solcher Körper auch teilweise ausgehöhlt sein, um eine noch stärkere Konzentration der Feldlinien herbeizuführen.
• Wenn die zylindrischen Dauermagnetkörper 4.. mit einer Vorzugslage der Magnetisierung in Richtung der Pfeile 8 und 9 versehen sind, so ergeben sich im Luftspalt d Verhältnisse, wie sie in Abb. 3 dargestellt sind. Unmittelbar zwischen den Endflächen der Körper 4. und 5 bildet sich ein praktisch vollkommen homogenes Feld aus, das auf der einen Hälfte durch parallele Linien angedeutet ist. In unmittelbarer Nachbarschaft des Luftspaltes a. tritt zwar eine Außenstreuung auf, die bei io durch entsprechende gekrümmte Linien angedeutet ist, die aber wesentlich geringer ist als die sonst im Bereiche der Pölschuhe beobachtete Streuung. Diese Feststellung gilt insbesondere dann, wenn der Werkstoff. der für die Körper 5 und q. benutzt wird, Entmagnetisierungskurven aufweist, wie sie in Abb.4 angedeutet sind. Die Kurve i i ist die Entniagnetisierungskurve in Richtung der Pfeile 8 und 9 gemessen. Die Kurve i2 ergibt sich bei einer Messung senkrecht zu dieser Richtung. Vorzugsweise wird als Werkstoff für diese Zwecken eine an sich bekannte Eisen-Nickel-Aluminium-Legierung mit hohem Kobaltgehalt, der etwa 2,.% beträgt, verwendet.
• Zur weiteren Verbesserung der magnetischen Verhältnisse wird der Eisenrückscbhiß 3 siriiigeiziiill so gestaltet, wie es in der Abb. i angedeutet ist. Der Querschnitt des Rückschlusses 3, der in an sich be-Icannter Weise aus Weicheisen hergestellt ist, hat :in den Stellen b den größten Querschnitt und bei c Gien geringsten Querschnitt. Der Abstand d ist ferner kleiner zu wählen als der Abstand e. Besonders vorteilhaft ist es, den Abstand d so zu wählen, daß er zwei Drittel des Abstandes e, d. h, also des Abstandes der Endflächen der erregenden Dauermagnete i und 2 voneinander beträgt.
• In den Abschnitt des Rückschlußbügels 3, der mit c bezeichnet ist, können auch, ohne das System zu stören. Lobrungen oder sonstige Ausnehmungen angebracht werden, mit Hilfe derer Teile der Meßeinrichtung befestigt werden können, die in den Luftspalt a hineinragen müssen.
• Selbstverständlich ist die Polschuhform gemäß der Erfindung nicht notwendigerweise an eine Ausbildung des Systems nach Abb. 'i gebunden, solche Polschuhe können vielmehr auch in anderer Gesamtanordnung verwendet werden, wo es darauf ankommt, ähnliche Aufgaben zu lösen. Andererseits kann auch das System an sich anders gestaltet sein, ohne daß dadurch vom Grundgedanken der Erfindung abgewichen wird, wenn auch vielleicht dabei eine gewisse Beeinträchtigung der magnetischen Verhältnisse im Luftspalt zu beobachten wäre.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Dauermagnetsystem mit hoher Luftspaltinduktion, bestehend aus zwei einander gegenüberliegenden, mit nach dein Luftspalt zu verjüngten Weicheisenpolschuhen versehenen Dauermagneten und einem Weicheisenrückschlußbüge@l, dadurch gekennzeichnet, daß in die Weicheisenpolschuhe (6, 7) magnetisch anisotrope, in Achsrichtung mit Vorzugsrichtung versehene Dauermagnete (4, 5) derart eingesetzt sind, daß sie zum größten Teil aus den Weicheisenpolschuhen in Richtung des Luftspaltes herausragen.
2. 2. Magnetsystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzten Dauermagnete (4, 5) zylinderförmig ausgebildet sind.
3. 3. Magnetsystem nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im Durchmesser geringer als der Erregermagnet (i bzw. 2) gehaltene Polschuh (6 bzw. 7) stumpf auf die Dauerinagnetendfläche aufgesetzt ist.
4. 4. Magnetsystem nach Anspruch i und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daßder Weicheisenpolschuh (6 bzw. 7) eine unter einem Winkel von 540 gegen die horizontale Achse konisch verlaufende Mantelfläche besitzt.
5. 5. Magnetsystem nach Anspruch i und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Weicheisenpolschuh (6 bzw. 7) an seiner dem Luftspalt zugekehrten Stirnfläche ausgehöhlt ist.
6. 6. Magnetsystem nach Anspruch i und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Dauermagnete (4, 5) aus einer an sich bekannten Eisen-Nickel-Aluminium-Legierung mit etwa 24% Kobaltgehalt bestehen und mit einer achsparallel verlaufenden Vorzugsrichtung der l7agnetisierung versehen sind. 7. Magnetsystem nach Anspruch i und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Erregermagnete (1, 2) grenzenden Teile des Eisenrückschlußbügels (3) größere Querschnitte aufweisen als die übrigen Teile. B. 1lagnetsystein nach Anspruch i und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (d) der Erregermagnete (1, 2) an ihren freien Enden vom Rückschlußbügel (3) kleiner ist als der Abstand (e) der Erregermagnetendflächen (1, 2) voneinander und vorzugsweise etwa zwei Drittel dieses Abstandes (e) beträgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 217 877; italienische Patentschrift Nr. 388 838; USA.-Patentschrift Nr. 2 442 638; Buch v. Fischer, »Abriß der Dauerinagnetkunde«, i949, S. 111, 112, 220; Buch v. Bozorth, »Ferraniagnetism«, 1951, S. 362; Zeitschrift »Luftfahrtforschung«, 1939, Bd.16, Lief.
7. 7, S. 391 bis 4oi; »Ann. Physik«, Bd.38 (194o), S.217; »E. u. M.«, 1942, H. 5152, S. 533 bis 547; »ATM«, Z 912-3; Lief. T. 58, Mai 195o.