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Drehspulmesswerk mit Dauermagnet
Die Erfindung betrifft ein Drehspulmesswerk mit Dauermagnet, welches vorzugsweise in Messinstrumente, Registrierinstrumente, Regler und Relais mit einem kleineren Drehspulausschlag als 600 zur Anwendung kommt.
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B.mente, die sich mit geringen Ausschlägen auf eine Nullmarke bzw. Einstellmarke einstellen oder ein- regeln, die üblichen in Fig. 1 gezeigten Magnetsysteme verwendet. Der Ausnutzungsgrad des aufgewen- deten Magnetmaterials ist dabei gering, da sich die Drehspule wegen ihres kleinen Ausschlages nur in einem kleinen, engbegrenzten Teil des vorhandenen Luftspaltes bewegt.
Das trifft auch, wie Fig. 2 zeigt, für das Kernmagnetsystem zu. Die ausserhalb des Drehspulenaus- schlages ce liegenden Teile 1 des zylinderförmigen Kemmagneten tragen nicht zum Aufbau des nutzbaren
Magnetfeldes im Bereich des Drehspulenausschlages bei. Besser wird das vorhandene'Magnetmaterial aus- genutzt, wenn man es so verteilt, dass die magnetischen Kraftlinien, die die gesamte wirksame, senk- recht zur Magnetisierungsrichtung stehende Magnetfläche durchlaufen, zum grössten Teil in dem von der
Drehspule bestrichenen Teil des Luftspaltes zur Wirkung kommen. Bei gleichem Materialaufwand kann dann eine höhere Luftspaltinduktion erzielt werden. Hiezu sind Lösungen, z. B. nach Fig. 3 und 4 bekanntgeworden. Diese Lösungen haben jedoch verschiedene Mängel.
Die im Magnetsystem nach Fig. 3 verwen- deten und schraffiert gezeichneten Magnetstücke erfordern für die Luftspaltflächen, besonders bei den harten Magnetmaterialien, einen erhöhten Bearbeitungsaufwand 1m Schleifprozess, denn die zylindrisch geformten Luftspaltflächen müssen genau zueinander laufen und dabei kleinste Toleranzen einhalten.
Eine einfachere Bearbeitung liegt wohl beim Magnetsystem nach Fig. 4 vor, bei dem an die einfachen, schraffiert gezeichneten Magnetstücke, Weicheisenpolschuhe 2 angesetzt sind, die für die zylindrische Ausarbeitung an Stelle des teuren Schleifprozesses eine Drehbearbeitung zulassen. Nachteilig ist aber dabei die Vielzahl der Einzelteile und die hiedurch kompliziertere Montage. Bei beiden Magnetsystemen nach Fig. 3 und 4 ist es nicht möglich, die Drehspule ohne eine Veränderung des magnetischen Luftspaltfeldes einzusetzen oder auszuwechseln. Zum Ein- oder Ausbau der Drehspule müssen die Magnetstttcke soweit voneinander getrennt werden, bis sich die Drehspule vom innerhalb der Drehspule liegenden Stück Polkern oder Magnet seitlich abstreifen lässt.
Wegen vorübergehender Vergrösserung des Luftspaltes ist eine Schwächung der Luftspalt-Induktion die Folge und das Magnetsystem muss bei komplett montiertem Mess- werk bei eingesetzter Drehspule erneut magnetisiert werden.
Diese Mängel sind bei dem eifindungsgemassen Magnetsystem für Drehspulmesswerke mit kleinem Ausschlag, z. B. nach Fig. 5, behoben. Die in dieser Figur schraffiert gezeichneten Magnetstücke werden hiebei als Quader mit glatten ebenen, rechtwinklig zueinanderstehenden Flächen ausgebildet und ohne Weicheisenpolschuhe so aufgebaut, dass Luftspalte 6 mit geraden ebenen, parallelzueinanderverlaufenden Begrenzungsflächen entstehen.
Dieses Magnetsystem vereinigt für Instrumente mit kleinem Drehspulenausschlag viele Vorteile. Die
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Bearbeitung ist, da es sich nur um ebene, rechtwinklig zueinanderstehende und durchgehende Flächen handelt, sehr einfach. Die einfache Form der Magnetstücke gestattet weiterhin eine gute Ausbau- und Verwandlungsfähigkeit des Magnetsystems. Z. B. kann durch ein mehrmaliges Hintereinandersetzen von gIeichgrossenMagneten, in der Fig. 5 beispielsweise drei Magneten, auf einfache Art die notwendige Ma- gnetlänge, die ein vorzugsgerichtetes Magnetmaterial bei optimaler magnetischer Auslegung erfordert, zusammengestellt werden. Ausserdem können z.
B. mit der gleichen Anzahl von Magnetstücken bei glei- cher Gesamtmagnetlänge nach Fig. 6 die verschiedensten Magnetzusammenstellungen so kombiniert wer- den, dass je nach Verwendungszweck des Instrumentes das Magnetsystem für Drehspulen mit kleiner oder grosser Windungsfläche zusammengesetzt werden kann. Die geraden nnd parallel verlaufenden Luftspalte
6 erlauben bei einem, wie in Fig. 5 schematisch dargestellt, einseitig angeordneten, magnetischen Rück- schlussbügel4, das gesamte bewegliche Organ (Drehspule mit Armaturen) in einfachster Weise vonder
Seite her in das Magnetsystem einzusetzen, ohne dabei irgendwelche Veränderungen am Magnetsystem vorzunehmen.
Dadurch ist es möglich geworden, das Magnetsystem wegen der einfacheren Magnetisierungsmethode und zur Vermeidung von Beschädigungen des mechanisch sehr empfindlichen beweglichen
Organs vor dem Einsetzen des beweglichen Organs zu magnetisieren und magnetisch auf den geforderten.
Induktionswert abzugleichen, denn eine Veränderung des magnetischen Feldes im Luftspalt findet jetzt beim Einsetzen des beweglichen Organs nicht mehr statt. Weiterhin ist damit die Reparaturmöglichkeit verbessert worden. Beim Auswechseln des beweglichen Organs ist eine spätere Nachmagnetisierung nicht mehrnotwendig. Diese Operation kann somit auch in kleinen Werkstätten vorgenommen werden, die nicht über ein kostspieliges Magnetisierungsgerät verfügen.
Durch die Magnetisierung des Magnetsystems vor der Montage des beweglichen Organs lässt sich auch eine bessere Sauberkeit im Messwerk erreichen, denn bekanntlich werden beim Magnetisierungsprozess oft kleinste ferromagnetische Teilchen in die Luftspalte gezogen, die sich jedoch aus einem Luftspalt ohne einer darin schwingenden Drehspule wesentlich leichter entfernen lassen als aus einem Luftspalt mit bereits eingesetzter Drehspule, was bei der Magnetisierung eines komplett montierten Messwerkes der Fall wäre.
Die Breite der Magnetstücke braucht nur so gewählt zu werden, dass die Drehspule gerade noch im Luftspalt bleibt. Der Streuungsverlust des Magnetsystems an magnetischen Kraftlinien bleibt wegen des Fehlens von Weicheisenpolschuhen an der Luftspaltfläche im erträglichen Rahmen.
Durch den gerade verlaufenden Luftspalt ist die bisher übliche Querschnittform der Drehspule 3 nach Fig. 4 und 2 für das erfindungsgemässeMagnetsystem nach Fig. 5 nicht mehr günstig. Entweder steht ein zu geringer Wickelraum zur Verfügung oder der Luftspalt muss sehr breit gewählt werden, was zu einer stärkeren Verminderung der Luftspaltinduktion führt.
Für das Drehspulmesswerk nach der Erfindung wird darum für die sich im Luftspalt befindenden Drehspulteile ein dreieckähnlicher Querschnitt 5'nach Fig. 7 gewählt. Bei gleichem Ausschlagswinkel und gleicher Luftspaltbreite steht dann ein grösserer Wickelraum zur Verfügung als bei Anwendung der bisher üblichen Drehspulquerschnitte nach Fig. 1-4.
Bei der Verwendung von vorzugsgerichtetem Magnetmaterial, z. B. AlNiCo 400, ist es möglich, nach Fig. 8 den magnetischen Rückschluss, beispielsweise Rückschlussbügel 4, unmittelbar an den Magnetstücken anliegen zu lassen, ohne dadurch einen grösseren störenden Induktionsverlust im Luftspalt herbeizuführen.
In der Ausbildungsform nach Fig. 8 ist das beschriebene Magnetsystem wegen seiner geringen Gesamtbreite besonders für Mehrfach-Registrierinstrumente geeignet ; hiebei kann wegen der kleinen Messwerkausschlä- ge (schmale Schreibbreite) auch die Magnetbreite klein gewählt werden.
Die zum Abgleichen und Eichen von Messinstrumenten oft angewandte Methode, durch Änderung des magnetischen Feldes im Luftspalt eine Empfindlichkeitsänderung des Messinstrumentes zu erreichen, lässt sich an dem erfindungsgemässen Drehspulmesswerk in an sich bekannter Weise so benutzen, dass der magnetische Rückschluss, z. B. in Fig. 5 als RUckschlussbügel gezeichnet, an einer oder mehreren Stellen unterbrochen oder sein Querschnitt verjüngt ausgebildet wird. Bei der Unterbrechung besteht der Rück- schlussbügel aus zwei oder mehreren Teilen, die so gegeneinander verschoben werden können, dass zwischen ihnen eine mehr oder, weniger grosse Trennfuge entsteht. Mit grösser werdender Trennfuge wird die Induktion im Luftspalt geringer.
Ein Optimum wird dann erreicht, wenn sich die Unterbrechungsstelle oder stellen bzw. die Querschnittverjüngungen am magnetischen Rückschluss in Höhe des oder der Luftspalte befinden.
Wird eine Skalendrängung oder Skalendehnung am Anfang oder am Ende der Skala gewünscht, so lässt sie sich in einfacher Weise durch entsprechende Abschrägungen an den Magnetstücken, z. B. nach Fig. 9 erreichen. Durch diese Abschrägungen wird im Luftspalt ein inhomogener Feldverlauf erzeugt und mithin auch eine unlineare Skala.