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Drehspulinstrument, vorzugsweise mit einem größeren Ausschlagwinkel
als 180° Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Drehspulinstrumen.te
und insbesondere auf elektrische Drehspulmeßinstrumente, bei welchen nur eine Spulenseite
zur Rotation in einem Luftspalt einer magnetischen Struktur angeordnet ist.
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Derartige Instrumente sind zum Teil unter dem Namen Hakenpolinstrumente
bekanntgeworden. Es sind aber auch Instrumente bekannt, bei denen ein inneres und
ein äußeres Polstück konzentrisch angeordnet sind und bei denen. die Drehspule mit
einer Seite in dem zwischen den beiden Polstücken. entstehenden Luftspalt bewegbar
ist, während die andere Seite der Drehspule an einer Drehachse befestigt ist, die
durch eine Öffnung im inneren Polstück verläuft. Unter diesen vorerwähnten Instrumenten
sind auch schon solche bekannt, deren Magnetfeld durch einen ringabschnittförmigen
Magneten gebildet wird, der zwischen dem inneren Polstück und dem äußeren dazu konzentrischen
Rückschlußring angeordnet ist. Bei diesem bekannten Instrument waren inneres Polstück
und äußerer Rückschlußring aus einem Stück gefertigt. Der rin,-abschnittförmige
Magnet hatte aber auf der Seite des Luftspaltes noch einen Polring aus Weicheisen,
so daß die für den Magnetfluß wesentlichen Eisenteile aus drei Stücken bestanden.
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Die vorliegende Erfindung soll es demgegenüber ermöglichen, neben
dem ringabschnittförmigen Magneten nur mit einem für den Magnetfluß wesentlichen
Bauteil auszukommen. Dies läßt die Herstellung eines Meßinstrumentes sehr viel billiger
werden, zumal der neben dem Magneten benötigte Eisenkörper aus einzelnen, jedoch
gleichartigen Blechschnitten aufgebaut werden soll.
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Demgemäß geht die Erfindung von einem Drehspulinstrument aus, vorzugsweise
mit einem größeren Au.sschlagwinkel als 180°, konzentrisch angeordneten Magnetpolen
und zwischen diesen liegendem ringabschnittförmigem Permanentmagneten, dessen Drehspule
nur mit einer Seite im Arbeitsluftspalt spielt, während die andere Seite sich mit
der Drehachse in einer konzentrischen Durchbrechung des inneren Pols dreht, und
bei dem ein verschließbarer Schlitz. im inneren Pol die Montage der Drehspule gestattet.
Ihr kennzeichnendes Merkmal beisteht darin, daß der innere Pol und ein äußerer Eisenweg
zur Rückführung des Magnetflusses aus einem Paket mehrerer untereinander geometrisch
gleicher und zusammenhängender Blechschnitte aufgebaut ist und daß eine Begrenzungsfläche
des Arbeitsluftspaltes unmittelbar von der gekrümmten Innenfläche des ringabschnittförmigen
Per-;nanentmagneten gebildet wird.
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Es sind auch Drehspulmeßinstrumente bekanntgeworden, die als sogenannte
Unipolarinstrumente bezeichnet werden. Darunter hat es auch schon eine Ausführungsform
gegeben, die für ein konzentrisches Kernsystem für zwei Drehspulen mit einem Blechschnitt
auskam. Insgesamt sind derartige Unipolarinstrumente aber aufwendiger als der Erfindungsgegenstand,
weil sie neben dem Magneten und dem konzentrischen Kernsystem auch noch axial liegende
Polschuhe benötigen.
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Bei Drehspulinstrumenten, deren eine Drehspulseite an der Drehachse
befestigt ist, ist der Einbau der Drehspule in das Polsystem nur durch eine Durchhrechung
des inneren Polringes möglich. Es ist auch schon bekannt, diese Durchbrechung nachträglich
durch einen Bolzen magnetisch zu verschließen, so daß die magnetischen Kraftlinien
durch den Montageschlitz nicht oder nur wenig gestört werden. Auch beim Drehspulsystem
nach der Erfindung ist ein derartiger Montageschlitz vorgesehen. Er kann über seine
gesamte axiale Ausdehnung aus einer kreisrunden Bohrung bestehen, die nachträglich
mit Hilfe eines kreiszylinderförmigen Bolzens, der eng passend bearbeitet ist, verschlossen
werden kann. Die Form des Schlitzes als kreisförmige Bohrung gestattet eine besonders
leichte und genaue Bearbeitung, so daß zwisehen
dem Bolzen und
der Bohrungswand ein nur geringfügiger Luftspalt entsteht und die magnetischen Kraftlinien
dadurch wenig gestört werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann ein inneres
Magnetpolstück von einem C-förmigen Dauermagneten umgeben sein, wobei der innere
Teil und der Magnet so einander zugeordnet sind, daß zwischen ihnen ein Luftspalt
gebildet wird. Der :Magnet kann von einem äußeren magnetischen Teil, der mit dem
inneren Magnetteil fest verbunden ist, umgeben und mit diesem ebenfalls fest verbunden
sein. So entstehen zwei konzentrische Polstücke, deren äußeres vom Magneten selbst
gebildet wird., während das Innere aus Weicheisen bestehen kann. Das innere Polstück
kann einen Schlitz tragen, der von der äußeren Peripherie des Polstückes zu einer
zentrischen Öffnung des inneren Polstückes führt und den Einbau oder Ausbau einer
Drehspule gestattet. Es ist von Vorteil, das innere Pol stück lamellenförmig aus
Eisenblättern aufzubauen.
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Wie oben schon erwähnt, sieht der Erfindungsgedanke vor, die Seitenwände
des Schlitzes bogenförmig auszugestalten. Sie bilden so einen zvlindrischen Durchgang
im inneren Polstück, der quer zu dem Schlitz verläuft. Ein Magnetstöpsel von Zylinderform
kann in diesem Durchgang in Preßpassung eingesetzt werden, so daß der Schlitz zwecks
Verwirklichung eines ungestörten magnetischen Flusses gut verschlossen ist. Der
Stift oder Stöpsel kann vorzugsweise aus einem magnetischen Material von hoher magnetischer
Durchlässigkeit, z. B. Weicheisen, gefertigt sein.
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Fig. 1 ist eine Draufsicht eines elektrischen Instrumentes mit den
Merkmalen der Erfindung; Fig. 2 ist eine Ansicht entlang der Linie II-II in Fig.
1, Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung des auseinandergenommenen Magnetteiles
und des zugehörigen Magnetstöpsels des in Fig. 1 und 2 dargestellten Instrumentes.
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In Fig. 1 ist ein elektrisches Instrument vom Drehspultvp mit den
Merkmalen der vorliegenden Erfindung dargestellt und mit Ziffer 1 bezeichnet. Wie
darin zu sehen ist, hat das Instrument 1 eine magnetomotorische Kraftquelle mit
einem Dauermagneten 3 aus einem beliebigen geeigneten und dauernd magnetischen Material.
Der Magnet 3 ist vorzugsweise im wesentlichen C-förmig und hat eine Öffnung 5, die
von der inneren Peripherie 7 des Magneten begrenzt wird. Zu dem Magneten 3 gehören
außerdem die äußere Peripherie 9 und eine offene Seite 11. Der Magnet 3 wird so
magnetisiert, daß der Magnetfluß den Magneten radial zur Magnetachse durchfließt.
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Um eine Bahn für den vom Magneten 3 ausgehenden Magnetfluß herzustellen,
wird eine geeignete Magnetstruktur vorgesehen. Zu dieser Struktur gehört ein innerer
Magnetteil oder ein Polstück 13 aus einem geeigneten magnetischen Material, wie
Weicheisen. Der Teil 13 ist ringförmig, hat eine Mittelöffnung 15 und eine äußere
Peripherie 17. Wie in Fig. 1 dargestellt, befindet sich Teil 13 innerhalb der Öffnung
5 des Magneten 3 und ist somit vom Magneten 3 umgeben. Zwischen der äußeren Peripherie
17 des Teiles 13 und der inneren Peripherie 7 des Magneten 3 besteht ein gewisser
Abstand, der einen Luftspalt 19 bildet, welcher bogenförmig um die Achse des Magneten
3 verläuft.
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Zu der Magnetstruktur gehört des weiteren ein äußerer ringförmiger
Teil oder ein Polstück 21, das ebenfalls aus Weicheisen bestehen kann. Teil 21 hat
eine Mittelöffnung 23, die durch die innere Peripherie 25 des Teiles 21 begrenzt
wird. Der Magnet 3 befindet sich innerhalb der Öffnung 23 des Teiles 21, und die
äußere Peripherie 9 des Magneten ist mit der inneren Peripherie 25 des Teiles 21
im Eingriff.
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Die Teile 13 und 21 sind vorzugsweise magnetisch verbunden, damit
dem Fluß des Magneten 3 geringer Widerstand entgegengesetzt wird. Zu diesem Zweck
sind die Teile 13 und 21 auf bequeme Weise fest miteinander verbunden, so daß ein
Magnetstromkreis aus einem Stück gebildet wird. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, verläuft
ein halsförmiges Verbindungsstück 29 von der inneren Peripherie 25 des Teiles 21
zur äußeren Peripherie 17 des Teiles 13 und verbindet die Teile 13 und 21.
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Der aus einem Stück gebildete Magnetstromkreis mit den Teilen 13,
21 und 29 wird vorzugsweise aus einer Anzahl identischer Magnetblätter 30 gebildet.
Jedes dieser Blätter hat die in Fig. 1 gezeigte Form.
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Zu dem Instrument 1 gehört außerdem eine Drehspule 31 von im wesentlichen
rechteckiger Form, wie in Fig. 2 dargestellt. Die Spule 31 besteht aus einer inneren
Spulenseite 33 und einer äußeren Spulenseite 35, die ein Paar in einem Abstand voneinander
befindliche parallele Achsen bilden. Es ist zu sehen, daß die innere Spulenseite
33 so angeordnet ist, daß sie durch die Öffnung 15 des Teiles 13 hindurchgeht, während
die äußere Spulenseite 35 sich in dem Luftspalt 19 befindet.
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Um die Spule 31 zum Rotieren so anzubringen, daß die Spulenseite 35
durch den Luftspalt 19 getragen wird, ist Spule 31 an einer Welle 37 befestigt.
Wie am deutlichsten in Fig. 2 zu sehen ist, geht die Welle 37 durch die Öffnung
15 des Teiles 13 konzentrisch mit der Achse der Öffnung 15, und sie wird an ihren
Enden von einem Paar in einem Abstand voneinander angeordneten Lager 39 und 41 getragen.
Wenn die Spule 31 erregt wird, bewegt sich die Spulenseite 35 durch den Luftspalt
19 um die Achse der Welle 37 mit Bezug auf den Magneten 3 und auf die inneren und
äußeren Teile 13 und 21.
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Um die Anzeige einer elektrischen Größe, die die Spule 31 erregt,
zu ermöglichen, ist ein geeigneter Zeiger 43 an der Welle 37 zur Bewegung mit der
Spule 31 befestigt. Der Zeiger 43 bewegt sich einer entsprechend geeichten Skala
45 entlang und zeigt den Wert der erregenden Größe an. Durch die beschriebene Anordnung
wird ein Instrument geschaffen, das eine im wesentlichen kreisförmige Skala und
einen Zeiger 43 hat, der in einem Bereich von 270° ausschlägt. Eine geeignete Kontrollfeder
48 ist vorgesehen, die in bekannter Weise der Bewegung des Zeigers 43 entgegenwirkt.
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Um den Einbau und Ausbau der Spule 31 mit Bezug auf den inneren Teil
13 zu ermöglichen, ist ein entsprechender Schlitz 47 in Teil 13 angebracht,
der von der äußeren Peripherie 17 bis zur Öffnung 15 verläuft. Der Schlitz kann
in einem beliebigen Winkel um die Achse der Welle 37 liegen. Vorzugsweise- wird
jedoch der Schlitz in Teil 13 an der offenen Seite 11 des Magneten 3 neben dem Verbindungshals
29 gebildet. Der Schlitz ist so bemessen, daß er die innere Spulenseite 33 der Spule
mit Bezug auf Öffnung 15 des Teiles 13 hindurchläßt.
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Gemäß der Erfindung gehören zu dem Schlitz 47 ein Paar Seitenwände
49 und 51, in welche die bogenförmigen Aussparungen 53 und 55 eingeschnitten oder
anderweitig angebracht sind. Dies ist am besten in Fig. 3 zu sehen. Die Aussparungen
53 und 55 sind vorzugsweise so geformt, daß sie einen Durchgang 57
von
zylindrischer Form bilden, dessen Achse quer zur Verlaufsrichtung des Schlitzes
47 verläuft.
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Durchgang 57 und Schlitz 47 können bequem durch einen einzigen Stanzvorgang
gebildet werden, wobei Material von jeder Schichtung entfernt wird, um Schlitz und
Durchgang von richtiger Form zu bilden.
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Um den Magnetstromkreis, der durch Teil 13 geschaffen wird,
nach dem Einbau der Spule 31 durch Schlitz 47 zu schließen, wird durch die Erfindung
ein magnetischer Stöpsel 59 vorgesehen, der so bemessen ist, daß er den Durchgang
57 ganz ausfüllt. Der Stöpsel 59 wird vorzugsweise aus einem Material mit hoher
magnetischer Durchlässigkeit, z. B. Weicheisen, gefertigt.
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Die vorliegende Erfindung sieht vor, daß der Stöpsel 59 die Form eines
Zylinders hat, dessen Radius im wesentlichen gleich dem Radius des zylindrischen
Durchganges 57 ist. Hierdurch wird ein Preßsitz des Stöpsels 59 erzielt, wodurch
der Einbau und Ausbau des Stöpsels 59 mit Bezug auf den Durchgang 57 möglich ist.
Durch diese Anordnung erhält man des weiteren einen wirkungsstarken Magnetstromkreis,
da der Stöpsel 59 im wesentlichen den Durchgang 57 mit einem äußerst geringen Spielraum
zwischen dem Stöpsel und den Wänden der Aussparungen 53 und 55 ausfüllt. Die Axialdimension
des Stöpsels 59 wird so gewählt, daß sie im wesentlichen gleich der Dicke des Polstrickes
13 ist. Dadurch, daß Durchgang 57 und Stöpsel 59 von zylindrischer Form sind, können
die Maße des Stöpsels und des Durchganges äußerst genau gearbeitet werden.
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Obgleich die Erfindung mit Bezug auf bestimmte Anwendungen beschrieben
wurde, sind zahlreiche Abwandlungen möglich, und durch diese Beschreibung sollen
alle Abwandlungen erfaßt werden, die im Sinne und im Bereich dieser Erfindung liegen.