DE977419C - Vierpol mit einem stabfoermigen, in der Mitte gelagerten magnetostriktiven Schwinger - Google Patents

Description

• Vierpol mit einem stabförmigen, in der Mitte gelagerten magnetostriktiven Schwinger Die Erfindung bezieht sich auf einen Vierpol mit einem stabförmigen, in der Mitte gelagerten magnetostriktiven Schwinger, der zu beiden Seiten der Lagerung von je einer koaxial zu ihm angeordneten Wicklung umgeben ist, deren Klemmen die Klemmen des Vierpols bilden, und der in Längsrichtung vormagnetisiert ist.
• Es ist bekannt, bei stabförmigen magnetostriktiven Schwingern, welche in ihrer Mitte gelagert sind, eine Vormagnetisierung anzuwenden, welche dem Stab beispielsweise durch Permanentmagnete aufgezwungen wird. Bisher wurde die Anordnung stets so getroffen, daß an den beiden Stabenden entgegengesetzte magnetische Polaritäten auftreten (s. Fig. i : A Schwinger, B Halterung des Schwingers, C, C Permanentmagnete, D Deckplatten, E Luftspalte, F Ein- und Auskopplungsspule).
• Demgegenüber sind beim erfindungsgemäßen Vierpol die beiden Hälften des in der Mitte gelagerten stabförmigen magnetostriktiven Schwingers gegensinnig vormagnetisiert. Es besitzen also gemäß Fig. 2 die beiden Stabenden dieselbe magnetische Polarität, welche derjenigen der Stabmitte entgegengesetzt ist (die Bezeichnungen der Fig.2 entsprechen denjenigen der Fig. i).
• Gegensinnig vormagnetisiert wurden bisher nur die an beiden Enden gelagerten, zu Longitudinalschwingungen erregten Stäbe von magnetostriktiven Zweipolen. Bei solchen Stäben treten maximale Schwingungsamplituden in der Stabmitte auf, während die Stabenden unbewegt bleiben. Die Verlängerung, die in einem bestimmten Zeitmoment die eine Stabhälfte erfährt, muß durch eine gleich große Verkürzung der anderen Stabhälfte ausgeglichen sein, wenn Störschwingungen vermieden werden sollen. Die erforderliche Konstanz der Gesamtlänge des Schwingstabes ist in einem solchen Fall nur durch gegensinnige Vormagnetisierung der beiden Stabhälften im Zusammenwirken mit einem Wechselfeld erreichbar, das von einer Spule herrührt, deren Windungen zu gleichen Teilen auf die beiden Stabhälften verteilt sind. Im Schrifttum deutet nichts darauf hin, daß bei magnetostriktiven Vierpolen mit in der Mitte gelagerten und zu Longitudinalschwingungen angeregten Schwingstäben die gegensinnige Vormagnetisierung der Stabhälften bereits Anwendung gefunden hat. Dies ist insofern erklärlich, als der Fachmann zunächst dazu neigen wird, die schwingungstechnischen Probleme, die beim Entwurf der Halterung von Schwingstäben hoher mechanischer Güte zur Lösung anstehen, von den Problemen der Gleichflußführung im Schwingstab zu trennen. Eine Vielzahl von Meßreihen hat jedoch ergeben, daß sich auf Grund der Lehre nach der Erfindung die Selektivität magnetostriktiver Vierpole in einem solchen Maße steigern läßt, daß man es sich nicht entgehen lassen wird, von dieser Möglichkeit zur Selektivitätserhöhung Gebrauch zu machen, zumal da andere Wege zu einer solchen Erhöhung, wie etwa die Auffindung neuer Werkstoffe für den Schwingstab, vielfach langwierige experimentelle Vorarbeiten voraussetzen und hinsichtlich ihrer Erfolgsaussichten nicht immer leicht zu beurteilen sind.
• Ausgedehnte Messungen haben nämlich gezeigt, daß durch diese Maßnahme die Oualität des Vierpols ganz wesentlich verbessert wird. So wurden beispielsweise bei Vierpolen mit Eigenfrequenzen der Schwinger um 300 kHz Resonanzschärfen (0-Werte) von über io ooo erzielt gegenüber solschen von rund 5ooo bei bekannten Einrichtungen mit gleichsinniger Vormagnetisierung, und zwar unter sonst durchaus gleichen Voraussetzungen, insbesondere unter dem Aufwand genau desselben Volumens an Vormagnetisierungskörpern. Die Messungen haben außerdem gezeigt, daß bei Anwendung der gegensinnigen Vormagnetisierung das Maximum der Spannungsübersetzung zwischen den Klemmen der Einkopplungsspule und denjenigen der Auskopplungsspule bei nahezu o° Phasenverschiebung zwischen Primär- und Sekundärspannung auftritt, während bei Einrichtungen mit gleichsinniger Vormagnetisierung in diesem Frequenzbereich ein Phasenwinkel von etwa -6o° für maximale Spannungsübersetzung typisch war. Dieser Unterschied erleichtert die Verwendung des erfindungsgemäßen Vierpols in Oszillatorschaltungen, weil ein besonderes Phasendrehglied überflüssig wird.
• Wenn die Vormagnetisierung bei einem erfindungsgemäßen Vierpol durch Permanentmagnete bewirkt werden soll, ist es vorteilhaft, solche aus magnetkeramischem Werkstoff zu verwenden. Im Gegensatz zu anderen Magnetwerkstoffen tritt bei diesen keine Entmagnetisierung auf, wenn Magnete einander mit gleichen Polen gegenübergestellt werden.
• Die Fig. 3 zeigt ein konstruktiv besonders einfaches Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Vierpol. Der Schwinger A trägt in seiner Mitte ein Zwischenelement A', welches mittels zweier konischer Federn B' im Ring B gelagert ist. Zu beiden Seiten des Ringes befindet sich je ein Permanentmagnet C bzw. C aus magnetkeramischem Werkstoff. Ein solcher Werkstoff ist beispielsweise unter der Markenbezeichnung »Ferroxdure« bekannt. Die Magnete besitzen Hohlzylinderform und sind im Sinne der Fig. 2 in axialer Richtung magnetisiert. Jeder Magnet kann gemäß Fig. 3 aus einer Mehrzahl von handelsüblichen, axial magnetisierten Ringen gebildet sein, welche aufeinandergelegt sind. Die magnetischen Polaritäten der Ringe jedes einzelnen Magneten sind dabei gleichsinnig orientiert. Die Magnete C bzw. C dienen gleichzeitig als Träger der Deckplatten D. Jeder Deckel trägt eine Schraube E', mittels welcher die Luftspalte E und damit die gewünschte Stärke der Vormagnetisierung des Schwingers eingestellt werden können. Mit F sind die in bekannter Weise angeordneten Spulen bezeichnet. Die beschriebene Anordnung kann auf einfachste Weise in einem zylindrischen Gehäuse untergebracht und durch dieses in Verbindung mit einem beispielsweise aufschraubbaren Boden zusammengehalten werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vierpol mit einem stabförmigen, in der Mitte gelagerten-magnetostriktiven Schwinger, der zu beiden Seiten der Lagerung von je einer koaxial zu ihm angeordneten Wicklung umgeben ist, deren Klemmen die Klemmen des Vierpols bilden, und der in Längsrichtung vormagnetisiert ist, dadurch .gekennzeichnet, daß die beiden Hälften des Schwingers gegensinnig vormagnetisiert sind.
2. 2. Vierpol nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vormagnetisierung Permanentmagnete aus magnetkeramischem Werkstoff verwendet sind.
3. 3. Vierpol nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete hohlzylinderförmig sind und den Schwinger konzentrisch umgeben. q.. Vierpol nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Permanentmagnet aus einer Mehrzahl von axial gelagerten Ringen besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. i8o oSo; schweizerische Patentschrift Nr. 268 976; britische Patentschrift Nr. 664 i74;