DE1126041B

DE1126041B - Quadrupole with a magnetostrictive oscillator that carries out bending oscillations

Info

Publication number: DE1126041B
Application number: DES51817A
Authority: DE
Inventors: Jean Jaouen
Original assignee: Bronzavia SA
Current assignee: Bronzavia SA
Priority date: 1956-01-18
Filing date: 1957-01-04
Publication date: 1962-03-22
Also published as: GB833520A; BE553319A

Description

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

S 51817 IXd/21gS 51817 IXd / 21g

ANMELDETAG: 4. JANUAR 1957REGISTRATION DATE: JANUARY 4, 1957

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 22. MÄRZ 1962 NOTICE
THE REGISTRATION
AND ISSUE OF
EDITORIAL: MARCH 22, 1962

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vierpol, der einen magnetostriktiven Schwinger umfaßt. Der Schwinger besitzt einen Eingangswandler und einen Ausgangswandler gleicher Bauart und vermag Biegeschwingungen auszuführen. Damit der Schwingkörper zu Biegeschwingungen angeregt wird, müssen die magnetischen Kräfte, die auf die beidseitig der Knotenpunktsebene befindlichen Schwingkörperteile einwirken, unterschiedlich groß sein.The invention relates to a quadrupole comprising a magnetostrictive oscillator. Of the Schwinger has an input transducer and an output transducer of the same design and is capable of flexural vibrations to execute. So that the vibrating body is excited to flexural vibrations, the magnetic forces acting on the vibrating body parts located on both sides of the node plane act, be of different sizes.

Magnetostriktive Schwinger mit Schwingkörpern, die diesen Forderungen genügen, sind bekannt. Durch die Erfindung soll nun ein Vierpol mit einem solchen Schwinger geschaffen werden, der sich im Aufbau einfach und in seinen Abmessungen klein halten läßt. Zudem soll der Vierpol sich leicht den unterschiedliehen Anwendungsbedingungen angleichen lassen.Magnetostrictive oscillators with oscillating bodies that meet these requirements are known. By the invention is now to create a quadrupole with such an oscillator, which is in the structure can be kept simple and small in size. In addition, the quadrupole should be slightly different Allow application conditions to be adjusted.

Hierzu wird ausgegangen von einem Vierpol mit einem Biegeschwingungen ausführenden magnetostriktiven Schwinger, der einen Eingangs- und einen Ausgangswandler gleicher Bauart aufweist. An einem solchen Vierpol wird das Erfindungsproblem auf zwei Wegen gelöst. Der eine Weg zeichnet sich dadurch aus, daß die für die Erregung von Biegeschwingungen im Bereich des Eingangswandlers erforderliche Inhomogenität des auf den Schwingkörper einwirkenden magnetischen Feldes von einer zweiteiligen Wandlerwicklung herrührt, deren Teile längs des Schwingkörpers so angebracht bzw. auf diesem so verteilt sind, daß durch sie der hinsichtlich seines Werkstoffes homogene Schwingkörper entlang seiner Knotenebene in zwei Hälften aufgeteilt ist, von welchen die eine Hälfte Zugkräften unterliegt, wenn in der anderen Hälfte im betrachteten Zeitmoment Druckkräfte wirksam sind.This is based on a quadrupole with a magnetostrictive that carries out bending vibrations Oscillator which has an input and an output converter of the same design. On one Such a quadrupole, the problem of the invention is solved in two ways. One way is characterized by it from that the necessary for the excitation of bending vibrations in the area of the input transducer Inhomogeneity of the magnetic field acting on the vibrating body from a two-part Converter winding originates, the parts of which are attached along the vibrating body or on this so are distributed that through them the oscillating body, which is homogeneous in terms of its material, along its Node level is divided into two halves, one half of which is subject to tensile forces when in the other half, compressive forces are effective at the time considered.

Der andere Weg zeichnet sich dadurch aus, daß für die Erregung von Biegeschwingungen im Bereich des Eingangswandlers eine den gesamten Schwingkörper umfassende Wandlerwicklung vorgesehen ist und daß die erforderliche Inhomogenität des auf den Schwingkörper einwirkenden magnetischen Feldes durch unterschiedliche Formgebung des hinsichtlich seines Werkstoffes homogenen Schwingkörpers zu beiden Seiten der Knotenebene herbeigeführt ist.The other way is characterized by the fact that for the excitation of bending vibrations in the area of the input transducer, a transducer winding that encompasses the entire oscillating body is provided and that the required inhomogeneity of the magnetic field acting on the oscillating body due to the different shape of the vibrating body, which is homogeneous in terms of its material is brought about on both sides of the nodal plane.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise erläutert.The invention is explained below with reference to the drawing, for example.

Fig. 1 und 2 zeigen im Längsschnitt bzw. im Querschnitt einen erfindungsgemäßen, auf der Magnetostriktion beruhenden Vierpol;1 and 2 show in longitudinal section and in cross section, respectively, a magnetostriction according to the invention based quadrupole;

Fig. 3 und 4 zeigen perspektivisch bzw. im Querschnitt einen Abschnitt des schwingenden Teils dieses Vierpols zur Erläuterung seiner Arbeitsweise;3 and 4 show, in perspective and in cross section, respectively, a portion of the vibrating part of the latter Vierpols to explain how it works;

Fig. 5 und 6 zeigen im Querschnitt bzw. in einer Vierpol mit einem Biegeschwingungen
ausführenden magnetostriktiven SchwingerFig. 5 and 6 show in cross section and in a quadrupole with a bending vibration
executing magnetostrictive transducer

Anmelder:Applicant:

Societe Bronzavia,
Courbevoie, Seine (Frankreich)Societe Bronzavia,
Courbevoie, Seine (France)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Seiler, Berlin-Grunewald,Representative: Dipl.-Ing. H. Seiler, Berlin-Grunewald,

und Dipl.-Ing. H. Stehmann,
Nürnberg, Essenweinstr. 4-6, Patentanwälteand Dipl.-Ing. H. Stehmann,
Nuremberg, Essenweinstr. 4-6, patent attorneys

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 18. Januar 1956 (Nr. 706 690)Claimed priority:
France of January 18, 1956 (No. 706 690)

Jean Jaouen, Neuilly-sur-Seine, Seine (Frankreich), ist als Erfinder genannt wordenJean Jaouen, Neuilly-sur-Seine, Seine (France), has been named as the inventor

schematischen perspektivischen Darstellung einen schwingenden Abschnitt einer anderen Ausführungsform der Erfindung; schematic perspective view of a vibrating portion of another embodiment of the invention;

Fig. 7 zeigt in einem Axialschnitt den schwingenden Teil eines gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ausgebildeten Vierpols;Fig. 7 shows in an axial section the vibrating part of a according to another embodiment the invention trained quadrupole;

Fig. 8 zeigt in einer Seitenansicht einen entsprechenden Teil einer anderen Ausführungsform;8 shows in a side view a corresponding part of another embodiment;

Fig. 9 zeigt in einem Axialschnitt einen Vierpol mit einer abgeänderten Ausführungsform;9 shows in an axial section a quadrupole with a modified embodiment;

Fig. 10 zeigt getrennt in einer perspektivischen Teilansicht den schwingenden Teil eines Vierpols gemäß Fig. 9;Fig. 10 shows separately in a perspective partial view the vibrating part of a quadrupole according to Fig. 9;

Fig. 11 und 12 zeigen schematisch eine gemäß zwei verschiedenen Grundausführungsformen der Erfindung ausgebildete Stimmgabel.FIGS. 11 and 12 schematically show one according to two various basic embodiments of the invention trained tuning fork.

Diese Vierpole sind nachstehend in ihrer Anwendung zur Herstellung einer schwingenden elektromechanischen, auf der Magnetostriktion beruhenden Übertragungsvorrichtung für elektrische Schwingungen, insbesondere zur Herstellung eines Filters, welches bei einer bestimmten Frequenz in Resonanz kommen soll oder auch zur Stabilisierung eines elektrischen Oszillators, erläutert.These four poles are used below in their application for the production of a vibrating electromechanical, magnetostriction-based transmission device for electrical vibrations, especially for making a filter that resonates at a certain frequency should come or also to stabilize an electrical oscillator, explained.

Hierfür wird wenigstens eine Stange oder ein Stab aus magnetostriktivem Material mit vorzugsweise konstantem Querschnitt benutzt, welcher mit Hilfe von Wechselströmen einer magnetischen Einwirkung unter solchen Bedingungen unterworfen wird, daß er eine Biegungsbeanspruchung erfährt.For this purpose, at least one rod or a rod made of magnetostrictive material is preferably used constant cross-section used, which with the help of alternating currents a magnetic action is subjected under such conditions that it experiences bending stress.

209 520/349209 520/349

Hierfür richtet man es z. B. so ein, daß das magnetische Wechselfeld ungleich über den Querschnitt des Stabes verteilt ist und insbesondere beiderseits seiner Mittellinie oder neutralen Linie in zwei entgegengesetzten Richtungen wirkt, oder man gibt dem Stab eine solche Form, daß das gleiche Magnetfeld verschiedene Kräfte in den beiden Abschnitten des Querschnitts des Stabes erzeugt, welche insbesondere ebenfalls beiderseits seiner neutralen Linie liegen. Ferner können die beiden obigen Lösungen kombiniert werden, oder man kann auch auf beliebige andere Weise zur Erreichung des gewünschten Ziels vorgehen.For this purpose it is directed z. B. so that the alternating magnetic field unequal across the cross section of the Rod is distributed and in particular on both sides of its center line or neutral line in two opposite Directions acts, or one gives the rod such a shape that the same magnetic field different Forces generated in the two sections of the cross section of the rod, which in particular also lie on either side of its neutral line. Furthermore, the two above solutions can be combined or you can use any other means to achieve the desired goal proceed.

Bei der in Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform ist in der Achse eines permanenten Magnet- feldes H₀ ein Stab oder eine Stange 1 angeordnet, welche z. B. geradlinig ist und einen quadratischen oder anders geformten (rechteckigen, runden, ovalen usw.) Querschnitt hat. Dieser Stab besteht aus einem geeigneten magnetostriktiven Werkstoff, z. B. aus Nik- ao kel oder, insbesondere wenn man für den Vierpol eine Frequenzstabilität zu erhalten wünscht, aus der im Handel unter dem Namen »Elinvar« bekannten Legierung. Er kann auch, wenn ein hoher Gütefaktor gewünscht wird, aus magnetostriktiver Keramik, die unter dem Namen Ferrit bekannt ist, bestehen.In the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, a rod or rod 1 is arranged in the axis of a permanent magnetic field H _{0, which z.} B. is straight and has a square or other shaped (rectangular, round, oval, etc.) cross-section. This rod is made of a suitable magnetostrictive material, e.g. B. from Nik- ao kel or, especially if you want to obtain frequency stability for the quadrupole, from the alloy known in the trade under the name "Elinvar". If a high quality factor is desired, it can also consist of magnetostrictive ceramic, known as ferrite.

Das permanente Magnetfeld H₀ wird z. B. durch einen Dauermagnet oder einen Stapel von Dauermagneten 2 erzeugt, welche die Form von Ringen oder Kränzen haben. Die so erhaltene hohle Anordnung weist an ihren Enden einen Nordpol bzw. einen Südpol auf, so daß sich die Kraftlinien über den Querschnitt des Stabes 1 schließen. Diese Anordnung kann durch Endstücke 3 vervollständigt werden, welche gegebenenfalls dazu dienen können, die Kontinuität des Magnetkreises mit Luftspalten an den Enden des Stabes aufrechtzuerhalten (obwohl sich dieser Kreis auch durch die Luft, anstatt durch die Stücke 3 schließen kann).The permanent magnetic field H ₀ is z. B. generated by a permanent magnet or a stack of permanent magnets 2, which have the shape of rings or wreaths. The hollow arrangement obtained in this way has a north pole or a south pole at its ends, so that the lines of force close over the cross section of the rod 1. This arrangement can be completed by end pieces 3 which, if necessary, can serve to maintain the continuity of the magnetic circuit with air gaps at the ends of the rod (although this circuit can also be closed by the air instead of the pieces 3).

Die obigen Dauermagnete bestehen zweckmäßig aus einem keramischen oder anderen Werkstoff mit hoher Koerzitivkraft bekannter Art. Hierfür eignet sich besonders der unter dem Namen »Ferroxdure« bekannte hartmagnetische Werkstoff.The above permanent magnets are expediently made of a ceramic or other material high coercive force of a known type. For this purpose, the one under the name »Ferroxdure« is particularly suitable known hard magnetic material.

Der Querschnitt dieser Dauermagnete wird entsprechend den für Magnetkreise üblichen Rechenverfahren bestimmt, und zwar derart, daß die in dem Stab 1 erzeugte Dauerinduktion vorzugsweise dem Knie der Magnetisierungskurve des benutzten magnetostriktiven Werkstoffs entspricht.The cross-section of these permanent magnets is determined according to the calculation methods customary for magnetic circuits determined, in such a way that the permanent induction generated in the rod 1 is preferably the Knee corresponds to the magnetization curve of the magnetostrictive material used.

Es ist jedoch zu bemerken, daß die Dauermagnete in gewissen Fällen fortfallen können, insbesondere wenn der für den auf Biegung arbeitenden Teil benutzte magnetostriktive Werkstoff so beschaffen ist, wie z. B. Nickel, daß er nach der Magnetisierung eine genügende remanente Magnetisierung beibehält.It should be noted, however, that the permanent magnets can be omitted in certain cases, in particular if the magnetostrictive material used for the part that works on bending is such, such as B. Nickel, that it retains sufficient remanent magnetization after magnetization.

Innerhalb der auf die obige Weise ausgebildeten Anordnung wird der Stab 1 in zweckmäßiger Weise befestigt oder aufgehängt, je nach der Art und Weise, in welcher man ihn zum Schwingen zu bringen wünscht.Within the arrangement formed in the above manner, the rod 1 is conveniently attached or suspended, depending on the way in which you make it vibrate wishes.

Bekanntlich weist ein derartiger Stab im allgemeinen wenigstens zwei Schwingungsknoten auf. Man kann ihn daher z. B. durch dünne Stangen oder Achsen aufhängen, welche ihn an den Knoten in der Ebene der neutralen Fasern durchdringen, wobei diese Stangen dann Schwingachsen bilden. Es ist ferner bekannt, daß gewisse Teilschwingungen einen Knoten in der Mitte der Länge des Stabes aufweisen, so daß man sich wenigstens in gewissen Fällen damit begnügen kann, den Stab z. B. durch Lötung an einer Stange zu befestigen, welche ihn in seiner Mitte durchdringt, vorausgesetzt, daß diese Stange einen so kleinen Durchmesser hat, daß sie der Torsion nur einen vernachlässigbaren Widerstand entgegensetzt. Diese letztere Lösung ist in Fig. 1 und 2 dargestellt, auf welcher die den Stab tragende Stange 10 an dem den Magneten bildenden Hohlkörper befestigt ist. Sie ist z. B. an ihren Enden an einem nicht dargestellten Ring befestigt, welcher zwischen zwei benachbarten Magneten oder Kränzen 2 festgeklemmt ist.As is known, such a rod generally has at least two vibration nodes. Man can therefore z. B. hang by thin rods or axes, which it at the knot in the The neutral fibers penetrate the plane, whereby these rods then form oscillation axes. It is also known that certain partial vibrations have a node in the middle of the length of the rod, so that at least in certain cases you can be satisfied with the rod z. B. by soldering to a rod that penetrates it in its center, provided that this rod is so has a small diameter that it offers only a negligible resistance to torsion. This latter solution is shown in Figs. 1 and 2, on which the rod 10 carrying the rod is attached to the hollow body forming the magnet. She is z. B. attached at their ends to a ring, not shown, which between two adjacent Magnets or wreaths 2 is clamped.

Die obigen Ausführungen beziehen sich auf den Fall eines nach Art eines an seinen beiden Enden freien Balkens schwingenden Stabes, was jedoch keine Beschrängung darstellt. So ist die Erfindung auch auf Stäbe anwendbar, welche nach Art eines an einem Ende eingespannten Balkens schwingen, wobei diese Stäbe entweder einfach oder doppelt (d. h. in Form einer Stimmgabel, wie es weiter unten ausgeführt ist) oder vielfach sein können. Die Erfindung ist auch auf Stäbe anwendbar, welche an ihren beiden Enden befestigt sind und sich nach Art von schwingenden Saiten verformen.The above relates to the case of one type at both ends free bar vibrating rod, but this is not a limitation. Such is the invention Can also be used on bars that vibrate like a beam clamped at one end, these rods being either single or double (i.e. in the form of a tuning fork, as described below is executed) or can be multiple. The invention is also applicable to rods, which on their both ends are attached and deform like vibrating strings.

Einem derartigen Stab, welcher in der oben angegebenen Weise einem (ersten) permanenten Magnetfeld H₀ ausgesetzt wird, wird ein Wechselfeld H mittels einer geeigneten Wicklung überlagert, welche von den an den Apparat anzulegenden Wechselströmen durchflossen wird, und zwar derart, daß in jedem Augenblick dieses Wechselfeld H in zwei beiderseits der neutralen Faser liegenden Abschnitten des Querschnitts des Stabes entgegengesetzt gerichtete oder wenigstens verschiedene Werte aufweist.Such a rod, which is exposed to a (first) permanent magnetic field H ₀ in the manner indicated above, is superimposed on an alternating field H by means of a suitable winding, through which the alternating currents to be applied to the apparatus flow in such a way that at every moment this alternating field H has oppositely directed or at least different values in two sections of the cross section of the rod lying on both sides of the neutral fiber.

So sind z. B. bei der in Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform Löcher 4 in den Stab quer zu diesem und im wesentlichen in der Ebene seiner neutralen Fasern gebohrt. Durch diese Löcher werden die entsprechend isolierten Drähte 5 der Erregerwicklung derart gesteckt, daß für jedes Loch Windungen in Form einer Acht entstehen. Man erhält so an der Stelle eines jeden Lochs zwei Windungen, welche von dem Strom in entgegengesetzten Richtungen durchflossen werden und infolgedessen in den beiden entsprechenden Abschnitten S₁, S₂ (Fig. 4) beiderseits des Lochs, d. h. der neutralen Faser des Stabes, Wechselfelder H mit ebenfalls entgegengesetzten Richtungen erzeugen.So are z. B. in the embodiment shown in Fig. 1 to 4 holes 4 drilled in the rod transversely to this and substantially in the plane of its neutral fibers. The correspondingly insulated wires 5 of the field winding are inserted through these holes in such a way that turns in the shape of a figure eight arise for each hole. In this way, two turns are obtained at the location of each hole, through which the current flows in opposite directions and consequently _{alternating fields in the two corresponding sections S 1} , S ₂ (Fig. 4) on both sides of the hole, ie the neutral fiber of the rod Generate H with opposite directions as well.

Da die gleichen Wirkungen an der Stelle der verschiedenen Löcher auftreten, so stellt man schließlich fest, daß der Stab infolge der durch die Wirkung der entgegengesetzten Felder H erzeugten Magnetostriktion sich in einer seiner beiden Hälften zu verkürzen und in der anderen zu verlängern sucht, was eine Biegung erzeugt. Da andererseits das FeIdH ein Wechselfeld ist, führt der Stab Schwingungen mit der Erregerfrequenz aus.Since the same effects occur at the location of the various holes, it is finally found that the rod, as a result of the magnetostriction produced by the action of the opposing fields H , tries to shorten in one of its two halves and to lengthen in the other Bend generated. On the other hand, since the FeIdH is an alternating field, the rod vibrates at the excitation frequency.

Die Amplitude der Schwingung weist einen ausgesprochenen Höchstwert auf, wenn die Erregerfrequenz gleich der Eigenfrequenz des Stabes ist.The amplitude of the oscillation has a pronounced maximum value when the excitation frequency is equal to the natural frequency of the rod.

Man kann auch, anstatt eine Acht um jedes Loch 4 zu wickeln, nur auf einer Seite des Lochs wickeln, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt. Wenn mehrere Löcher vorhanden sind, werden die Wicklungsteile abwechselnd beiderseits der Ebene der neutralen Fasern verteilt (Fig. 6). Das angelegte Wechselfeld erzeugt somit stets Wirkungen entgegengesetzter RichtungenInstead of wrapping a figure of eight around each hole 4, you can only wrap on one side of the hole, as shown in Figs. When there are multiple holes, the winding parts become alternate distributed on both sides of the plane of the neutral fibers (Fig. 6). The applied alternating field is generated thus always effects of opposite directions

beiderseits dieser Ebene, wodurch die Biegungsschwingung entsteht. on both sides of this plane, which creates the bending oscillation.

In Fig. 1 sind für den Draht 5 zwei getrennte Wicklungen dargestellt, welche zu den Klemmen 6 und 7 führen. Bei Verwendung als Vierpol müssen sie voneinander unabhängig sein, wobei die Anordnung wie ein abgestimmter Transformator mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung arbeitet. In diesem letzteren Fall erfolgt die Erregung der Schwingungen mittels der Primärwicklung. In der Sekundärwicklung tritt die umgekehrte Erscheinung auf, d. h., die von der ersten, der Einwirkung der Primärwicklung unterworfenen Hälfte des Stabes auf die zweite Hälfte übertragenen Schwingungen erzeugen in der Sekundärwicklung elektromotorische Kräfte, welche um so größer sind, je größer die Amplitude der Schwingungen ist.In Fig. 1, two separate windings are shown for the wire 5, which to the terminals 6 and 7 to lead. When used as a quadrupole, they must be independent of each other, with the arrangement as a matched transformer with a primary winding and a secondary winding works. In In this latter case, the vibrations are excited by means of the primary winding. In the Secondary winding has the opposite phenomenon, i.e. i.e., that of the first, the action of the Primary winding subjected half of the rod to generate vibrations transmitted to the second half in the secondary winding electromotive forces, which are greater, the greater the The amplitude of the vibrations.

Es ist zu bemerken, daß der die Wicklung bildende Leiter oder Draht 5 vorzugsweise dünn und nachgiebig ist, damit er die mechanischen Schwingungen des Stabes nicht stört. Um außerdem zu vermeiden, daß der Leiter zahlreiche Male durch alle Löcher gesteckt werden muß, kann man sich damit begnügen, nur einige Windungen durchzustecken, wenn man am Eingang und am Ausgang entsprechend den auf diesem Gebiet wohlbekannten Regeln Transformatoren als Impedanzwandler anordnet.It should be noted that the conductor or wire 5 forming the coil is preferably thin and flexible so that it does not disturb the mechanical vibrations of the rod. In addition, to avoid the fact that the conductor has to be pushed through all the holes numerous times can be satisfied with only to put through a few turns, if one at the input and at the output according to the one on this Field of well-known rules arranging transformers as impedance converters.

Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform sind in dem Stab nicht eine Reihe von Löcher, sondern ein oder mehrere Längsschlitze vorgesehen. Die Wicklungen sind wie bei dem Fall der Löcher angeordnet, d. h. entweder in Form einer Acht oder auf einer einzigen Seite der neutralen Ebene oder abwechselnd beiderseits dieser Ebene, wobei stets die Bedingung zu beachten ist, daß zu einem gegebenen Zeitpunkt der Strom stets in der gleichen Richtung den schwingenden Teil in jeder Zone durchfließt, in welcher die Krümmung desselben die gleiche Richtung beibehalten soll.In the embodiment shown in FIG. 7, there are not a series of holes in the rod, but rather one or more longitudinal slots are provided. The windings are arranged as in the case of the holes, d. H. either in the form of an eight or on a single side of the neutral plane or alternately on both sides of this level, always observing the condition that to a given Time the current always flows in the same direction through the vibrating part in each zone, in which should keep its curvature in the same direction.

Anstatt den Stab aus einem einzigen Stück herzustellen, kann man ihn aus zwei Teilen herstellen, wie in Fig. 8 dargestellt, welche zwischen sich Schlitze oder Durchlässe 8 freilassen, wobei die Vereinigung der beiden Teile an den Enden und in der Mitte so starr wie möglich erfolgt.Instead of making the stick from a single piece, you can make it from two parts, like shown in Fig. 8, which leave slots or passages 8 between them, the union of the two parts at the ends and in the middle is made as rigid as possible.

Die Wicklung wird gemäß dem gleichen Grundsatz wie in dem vorhergehenden Fall angeordnet. Diese Anordnung aus zwei vereinigten Teilen gestattet die Herstellung der Wicklungen vor dem Zusammenbau.The winding is arranged according to the same principle as in the previous case. These An assembly of two united parts allows the windings to be made prior to assembly.

Es ist verständlich, daß in allen obigen Fällen, ganz gleich, ob es sich um Löcher oder Schlitze handelt, die Wicklung entweder unmittelbar von dem schwingenden Teil oder von dem festen Gestell, d. h. ohne den schwingenden Teil zu berühren, getragen werden kann.It is understandable that in all of the above cases, regardless of whether they are holes or slits, the winding either directly from the vibrating part or from the fixed frame, d. H. can be carried without touching the vibrating part.

Es sind noch andere Anordnungen denkbar, bei welchen der schwingende Stab so ausgebildet ist, daß dasselbe magnetische Wechselfeld verschiedene Kräfte in den beiderseits der Mittellinie oder der neutralen Faser des Stabes liegenden Abschnitten erzeugt. Other arrangements are also conceivable in which the vibrating rod is designed so that the same alternating magnetic field different forces in either side of the center line or the neutral fiber of the rod produced lying sections.

Hierfür genügt es, dem schwingenden Teil eine geometrische Unsymmetrie in bezug auf diese Ebene zu geben.For this it is sufficient to give the vibrating part a geometric asymmetry in relation to this plane admit.

So erhält z. B. bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 und 10 (Fig. 9 zeigt den gesamten Apparat) der Stab eine solche Form, daß für einen gegebenen Querschnitt in der Längsrichtung dieser Querschnitt beiderseits einer Mittellinie verschieden lange magnetisierbare Abschnitte aufweist, welche in dem gemeinsamen magnetischen Wechselfeld verschieden große magnetostriktive Wirkungen ergeben können.So z. B. in the embodiment according to Figs. 9 and 10 (Fig. 9 shows the entire apparatus) the rod has such a shape that for a given cross-section in the longitudinal direction that cross-section has magnetizable sections of different lengths on both sides of a center line, which in the common magnetic alternating field can result in differently large magnetostrictive effects.

Hierfür genügt es z. B., wie in Fig. 9 und 10 dargestellt, in dem Stab 1 Einschnitte 9 vorzusehen. Wenn der Stab der Einwirkung eines Wechselfeldes unterworfen wird, welche durch Spulen S₁, 5₂ erzeugt wird, welche ihn nicht berühren (man sieht bei 11 die Kerne dieser Spulen), erzeugt das Vorhandensein der Einschnitte in dem Abschnitt, in welchem diese liegen, Luftspalte, welche die Länge der magnetisierbaren Abschnitte und damit die magnetostriktive Wirkung verringern. Die Längenänderungen sind daher größer in dem nicht eingeschnittenen Teil, wodurch eine Biegung entsteht.For this it is sufficient z. B., as shown in FIGS. 9 and 10, to provide incisions 9 in the rod 1. If the rod is subjected to the action of an alternating field _{generated by coils S 1} , 5 ₂ which do not touch it (the cores of these coils can be seen at 11), the presence of the incisions in the section in which they lie creates Air gaps, which reduce the length of the magnetizable sections and thus the magnetostrictive effect. The changes in length are therefore greater in the uncut part, creating a bend.

Diese Einschnitte sind gemäß Fig. 10 z. B. so bemessen, daß ihre Tiefe ρ größenordnungsmäßig die Hälfte der Dicke e des Stabes beträgt, während ihre Breite d größenordnungsmäßig ein Drittel des sie trennenden Abstands D beträgt. Der rechteckige Querschnitt des Stabes ist nur beispielshalber angegeben. These incisions are shown in FIG. 10 z. B. dimensioned so that its depth ρ is of the order of half the thickness e of the rod, while its width d is of the order of a third of the distance D separating them. The rectangular cross-section of the rod is only given by way of example.

Es könnten noch zahlreiche andere Ausführungsformen der Erfindung angegeben werden, deren wesentliches Kennzeichen darin besteht, daß wenigstens ein Teil, welcher aus einem einzigen homogenen Werkstoff bestehen kann, sich in Kombination mit einer magnetostriktiven Wirkung nach Art eines Balkens mechanisch durchbiegt, und zwar insbesondere derart, daß die Biegung durch die Magnetostriktion erzeugt wird, oder daß umgekehrt eine in einem magnetostriktiven Teil erzeugte Biegung elektrisch festgestellt wird, oder daß die Schwingungen durch einen Wechselstrom erzeugt werden, wobei insbesondere bei Filtern die Resonanzerscheinung benutzt wird.Numerous other embodiments of the invention could be given, their An essential characteristic is that at least one part, which consists of a single homogeneous Material can exist in combination with a magnetostrictive effect like a bar mechanically deflects, in particular in such a way that the bending is caused by magnetostriction is generated, or that, conversely, a bend generated in a magnetostrictive part is electrical is established, or that the vibrations are generated by an alternating current, in particular the resonance phenomenon is used for filters.

In Fig. 11 und 12 ist beispielshalber die Anwendung in Form von Stimmgabeln als schwingfähige Gebilde für Oszillatoren oder elektrische Filter gezeigt. In FIGS. 11 and 12, for example, the application in the form of tuning forks as oscillatable Constructions for oscillators or electrical filters shown.

Ein derartiger Vierpol weist zwei Schenkel 1 auf, welche auf eine der oben beschriebenen Arten zu Biegeschwingungen veranlaßt werden, z. B. mit Hilfe von Wicklungen gemäß Fig. 6Such a quadrupole has two legs 1, which in one of the ways described above Flexural vibrations are caused, e.g. B. with the help of windings according to FIG. 6

Diese Wicklungen können so ausgeführt sein, daß ein Schenkel den Antrieb bewirkt, während der andere zur Abnahme dient, es kann jedoch auch jede Wicklung auf die beiden Schenkel verteilt sein.These windings can be designed so that one leg causes the drive, while the other is used for acceptance, but each winding can also be distributed over the two legs.

Es ist angenommen, daß das Grundmagnetfeld durch die Dauermagnete NS erzeugt wird, es kann jedoch auch auf beliebige andere Weise erzeugt werden, z. B. durch eine von Gleichstrom durchflossene und an der Stelle der Magnete angeordnete Spule.It is assumed that the basic magnetic field is generated by the permanent magnets NS , but it can also be generated in any other way, e.g. B. by a DC current flowing through it and arranged at the location of the magnets coil.

Ebenso braucht das Grundmagnetfeld nicht den gleichen Sinn in den beiden Schenkeln zu haben.Likewise, the basic magnetic field does not need to have the same meaning in the two legs.

Man kann es z. B. durch einen Magnet oder eine Spule der in Fig. 12 dargestellten Art oder auf beliebige andere Weise erzeugen.You can z. B. by a magnet or a coil of the type shown in Fig. 12 or any generate another way.

Zu Fig. 11 ist angenommen, daß die Stimmgabel als schwingfähiges Gebilde eines Oszillators arbeitet, wobei die beiden Schenkel mit einem Verstärker A zusammenwirken. In Fig. 12 ist angenommen, daß die Stimmgabel als Filter zwischen einem Eingang χ und einem Ausgang y arbeitet.For FIG. 11 it is assumed that the tuning fork works as an oscillating structure of an oscillator, the two legs cooperating with an amplifier A. In Fig. 12 it is assumed that the tuning fork operates as a filter between an input χ and an output y.

Der Erfindungsvorschlag gestattet die Herstellung von auf der Magnetostriktion beruhenden Vierpolen, insbesondere von elektromechanischen Filtern für be-The proposed invention allows the production of quadrupoles based on magnetostriction, especially of electromechanical filters for

liebige Anwendungen, welche gegenüber bereits bekannten ähnlichen Vierpolen zahlreiche Vorteile aufweisen, insbesondere den eines sehr einfachen Aufbaus sowie der Anpassung an alle Sonderfälle, ganz gleich, ob es sich um niedrige oder hohe Frequenzen handelt. Man hat die Möglichkeit, durch Veränderung der Dicke des schwingenden Teils und gegebenenfalls anderer Parameter (z. B. Form, Tiefe, Breite der Zähne 9 in Fig. 10) in einem sehr weiten Bereich die mechanische Eigenfrequenz des Teils unter Beibehaltung vernünftiger Abmessungen zu verändern.Random applications, which have numerous advantages compared to already known similar quadrupoles, especially that of a very simple structure as well as the adaptation to all special cases, quite regardless of whether it is low or high frequencies. One has the opportunity through change the thickness of the vibrating part and, if necessary, other parameters (e.g. shape, depth, width of the teeth 9 in FIG. 10), the mechanical natural frequency of the part is maintained over a very wide range more reasonable dimensions to change.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Quadrupole with a flexural vibrations executing magnetostrictive oscillator, which has an input and an output transducer of the same design, characterized in that the inhomogeneity of the magnetic field acting on the oscillating body for the excitation of flexural vibrations in the area of the input transducer comes from a two-part converter winding whose parts are attached along the vibrating body or distributed on it in such a way that the vibrating body, which is homogeneous in terms of its material, is divided into two halves along its nodal plane, one half of which is subject to tensile forces, if the other half is subject to compressive forces are effective.

2. Quadrupole with a magnetostrictive oscillator that executes bending vibrations, the has an input and an output converter of the same design, characterized in that, that for the excitation of flexural vibrations in the area of the input transducer one of the entire Vibrating body comprehensive transducer winding is provided and that the required inhomogeneity of the magnetic field acting on the vibrating body through different Shaping of the vibrating body, which is homogeneous in terms of its material, on both sides of the Node level is brought about.

3. Quadrupole according to claim 1, characterized in that the converter winding forming Alternating turns of each of the two oscillating body halves lying on both sides of the nodal plane wrap around yourself, with the winding direction on one vibrating body half in Clockwise direction of rotation, running counter-clockwise on the other half of the vibrating body is provided.

4. quadrupole according to claims 1 and 3, characterized in that the turns of the Transformer winding around one vibrating body half meet with the turns around the other vibrating body half in the nodal plane.

5. quadrupole according to claim 3, characterized in that the turns in one Half of the vibrating body in the nodal plane opposite the turns in the other half of the vibrating body are offset (Fig. 6).

6. quadrupole according to claim 1 and 3 to 5, characterized through thin, at the vibration node the vibrating body (1) in the node plane penetrating, for fastening the Vibrating body serving rods (10), which are preferably soldered to the vibrating body (Fig. 12).

7. Quadrupole according to claim 6, characterized by the dimensioning of the thickness of the fastening rod (10) such that it is only the torsion offers negligible resistance.

8. quadrupole according to claims 1 and 3 to 5, characterized in that the oscillating body is designed as a beam clamped on one side.

9. quadrupole according to claim 8, characterized in that the beam is in the manner of a tuning fork is designed with two legs (Fig. 11, 12).

10. quadrupole according to claims 1 and 3 to 8, characterized in that a tubular Permanent magnet is used to generate a constant basic magnetic field, and that the oscillating body is arranged in the permanent magnet in such a way that the oscillating body's longitudinal axis coincides with the longitudinal axis of the permanent magnet (Fig. 1).

11. quadrupole according to claim 10, characterized in that the tubular permanent magnet is composed of individual permanent magnet rings.

12. quadrupole according to claims 10 and 11, characterized in that on the end faces of the permanent magnet tube end pieces (3) are provided, which are preferably used to form an air gap are slightly removed from the vibrating body (1).

13. Quadrupole according to claim 2, characterized in that incisions are made in one of the vibration body parts separated by the nodal plane (9) are provided (Fig. 10).

14. Quadrupole according to claim 13, characterized in that the oscillating body (1) is housed without contact _{within the converter windings (S 1} , 5 _2).

Considered publications:

Austrian patent specifications No. 176 873, 080;

Swiss patents No. 268 976; U.S. Patents Nos. 2317 166, 2526229, 399;

"Electrical communications engineering" (ENT), Vol. 19, 1942, Issue 3/4, pp. 45 to 62.

For this purpose, 1 sheet of drawings