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Dreheisenmesswerk
Die Erfindung bezieht sich auf ein Dreheisenmesswerk, das vorzugsweise in Spannungsmessern, Strommessern, Indikatoren u. dgl. eine weitgehende Verwendung finden kann.
Es ist auch in elektromagnetischen Relais mit einem drehbaren Anker verwendbar.
Es sind Dreheisenmesswerke bekannt, die ein bewegliches und ein festes ferromagnetisches Element enthalten, wobei das feste ferromagnetische Element mit einer Messspule versehen ist und der von dem sie durchfliessenden Strom erregte magnetische Fluss sich nacheinander über das bewegliche und das feste ferromagnetische Element und über die Luftspalte zwischen den erwähnten Elementen schliesst und ein dem Strom der Messspule proportionales Drehmoment erzeugt.
Das bewegliche ferromagnetische Element ist drehbar angeordnet und mit einem Zeiger verbunden.
Bei einem bekannten Dreheisenmesswerk wird eine zylindrische Messspule verwendet, in deren Innern das bewegliche Element (Dreheisen) unsymmetrisch zur Spulenachse gelagert ist (deutsche Patentschrift Nr. 1083421, Nr. 972524).
An der Innenwand der Spule ist ein fester Kern angeordnet. Die Drehachse des beweglichen Elementes fällt mit der Spulenachse zusammen und dieses bewegliche Element führt bei einer Auslenkung eine Kreisbewegung aus.
Es ist ferner ein Dreheisenmesswerk bekannt, bei welchem die Drehachse des beweglichen Elementes senkrecht zur Achse der Messspule liegt. Bei einer derartigen Anordnung der Drehachse muss das bewegliche Element so ausgeführt sein, dass es in den Innenraum der Messspule gelangen kann (deutsche Patentschrift Nr. 1092562).
Schliesslich sind auch andere Ausführungsformen eines Dreheisenmesswerkes bekannt, darunter auch solche mit einer auf dem festen ferromagnetischen Element befestigten Messspule, ausserhalb deren ein bewegliches ferromagnetisches Element liegt, das mit dem erwähnten festen ferromagnetischen Element zusammenwirkt (deutsche Patentschrift Nr. 1006062).
Die genannten bekannten Ausführungen solcher Dreheisenmesswerke haben grundsätzlich folgende Nachteile : eine ungenügende Ausnutzung des Magnetflusses, der grösstenteils zerstreut und unausgenutzt bleibt ; eine verhältnismässig begrenzte Empfindlichkeit ; eine störende Belastung des beweglichen Elementes durch axiale und radiale Kräfte.
Die Erfindung hat den Zweck, ein Dreheisenmesswerk zu schaffen, dem die obigen Nachteile nicht anhaften, welches einfach in der Konstruktion ist, eine hohe Empfindlichkeit aufweist und eine Möglichkeit der Eichung und Justierung aufweist.
Ein anderer Zweck der Erfindung ist, ein Dreheisenmesswerk zu entwickeln, das mit Sicherheit eine hohe Genauigkeitsklasse erreicht, einen genügenden Schutz gegen fremde magnetische Felder und eine angenähert lineare Skalenteilung aufweist.
Ausserdem hat die Erfindung den Zweck, Skalen mit unterdrücktem Nullpunkt oder mit einer
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herzustellen.
Schliesslich hat die Erfindung den Zweck, das erfindungsgemäss gebaute Dreheisenmesswerk genügend universell zu schaffen, um es in Instrumenten mit unterschiedlichen Abmessungen und Genauigkeitsklassen verwenden zu können.
Um die angegebenen Zwecke zu erreichen, besteht die Aufgabe, die Oberfläche des beweglichen ferromagnetischen Elementes weitgehend auszunutzen und dadurch die Induktivität der Messspule wesentlich zu erhöhen.
Dies wird durch ein Dreheisenmesswerk erreicht, das ein bewegliches und ein festes ferromagnetisches Element enthält, wobei das feste ferromagnetische Element mit geschlitzten Polschuhen, in deren Schlitzen das oben erwähnte, bewegliche ferromagnetische Element angeordnet ist mit einer Messspule versehen ist, wobei der von dem sie durchfliessenden Strom erregte Magnetfluss sich nacheinander über das bewegliche und über das feste ferromagnetische Element und den Luftspalt zwischen den erwähnten Elementen schliesst und ein dem zu messenden Strom der Messspule proportionales Drehmoment erzeugt, welches das bewegliche ferromagnetische Element verstellt, das erfindungsgemäss eine gegenüber der Drehachse unsymmetrische Form besitzt,
wobei die Polschuhe des festen ferromagnetischen Elementes sich in ihrer Form voneinander unterscheiden und unsymmetrisch zu der erwähnten Drehachse des beweglichen ferromagnetischen Elementes angeordnet sind.
Zweckmässig liegt das Verhältnis zwischen dem Abstand von der Drehachse des beweglichen ferromagnetischen Elementes bis zu dem der obigen Drehachse nächstliegenden Punkt, der auf dem sich im Luftspalt des weiter weg von der erwähnten Achse entfernten Polschuhes bewegenden Rand des erwähnten beweglichen ferromagnetischen Elementes liegt und dem Abstand von der Drehachse des beweglichen ferromagnetischen Elementes bis zu dem von der erwähnten Drehachse entferntesten Punkt des erwähnten Randes des beweglichen Elementes zwischen 0, 1 und 1, wobei die Entfernung von den an den zueinander gewandten Rändern der Polschuhe des festen Elementes liegenden Punkten bis zu der Drehachse des beweglichen Elementes von 0, 1 bis 3 relativer Einheiten beträgt,
wenn für eine solche Einheit eine maximale Entfernung vom Rand des beweglichen Elementes bis zu seiner Drehachse angenommen wird.
Nach einer weiteren Ausführung ist es für die Erweiterung des Drehwinkels des Zeigers zweckmässig, dass der mehr von der obigen Drehachse entfernte Polschuh des festen Elementes den weniger von der Drehachse entfernten Polschuh über einen Winkel bis zu 3200 umfasst.
Es ist auch zweckmässig, dass das Verhältnis der durch das bewegliche ferromagnetische Element und der von dem weniger von der Drehachse entfernten Polschuh gebildeten Luftspaltfläche zu der durch das bewegliche ferromagnetische Element und der von dem mehr von der obigen Drehachse entfernten Polschuh gebildeten Luftspaltfläche beim vollen Ausschlag des beweglichen ferromagnetischen Elementes zwischen 0, 5 bis 10 liegt.
Nach einer weiteren Ausführung ist die Messspule des Dreheisenmesswerkes bei dessen Verwendung
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Vorderansicht eines Messwerkes das beispielsweise für einen Strom-bzw. Spannungsmesser mit angenähert linearer Skalenteilung ausgeführt ist, die Fig. 3, 4, 5, 6, 7, 8 einige Ausführungsbeispiele für ein bewegliches ferromagnetisches Element des Messwerkes, die Fig. 9 ein Messwerk, beispielsweise für einen Strom-bzw. Spannungsmesser mit überlastungseinteilung an einem Teil der Skala und die Fig. 10 ein Messwerk, beispielsweise für einen Strom-bzw. Spannungsmesser mit Ausschlagwinkel bis 3200 zeigen bzw. zeigt.
Bei der Beschreibung der angegebenen Varianten für die Verwirklichung der Erfindung, die in den Zeichnungen dargestellt sind, wurde der Klarheit halber eine konkrete Terminologie verwendet.
Es muss aber berücksichtigt werden, dass die Erfindung mit dieser Terminologie nicht begrenzt bleibt und jeder Terminus alle Elemente umfasst, die eine ähnliche Arbeitsweise aufweisen und für die Lösung gleicher Aufgaben verwendet werden.
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1, 2)- 3 und 4--festgeklemmten Polschuhen-5 und 6--. Jeder der beiden Polschuhe --5 und 6-besteht aus zwei parallelen Platten, die einen Spalt--7--bilden. Zwischen den Polschuhen-5 und 6-- ist ein bewegliches, ferromagnetisches Element--8--drehbar angebracht. Seine Achse-9-
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mit einem Zeiger--10--und mit andern Konstruktionsteilen, z.
B. rückkraftbildendem federndem Element u. a. (in den Fig. 1, 2 nicht gezeigt) liegt im Bereich des inneren Polschuhes der einen für die Montage der Achse--9--dienenden, ausgeschnittenen Durchgang--11--und eine Öffnung - 12-besitzt.
Der weiter weg von der erwähnten Drehachse --9-- des beweglichen Elementes--S-- entfernte Polschuh--6--, der weiterhin als äusserer Polschuh--6--bezeichnet wird, und das bewegliche, ferromagnetische Element--8--bilden einen Luftspalt-13--.
Der weniger weit von der erwähnten Drehachse--9--des beweglichen Elementes--S-- entfernte Polschuh--5--, der weiter als innerer Polschuh bezeichnet wird, und das bewegliche, ferromagnetische Element--8--bilden einen Luftspalt--14--.
Um eine hohe Empfindlichkeit des Messwerkes bei einem beträchtlichen Drehwinkel zu erreichen, ist das erwähnte bewegliche, ferromagnetische Element--8--unsymmetrisch an der Drehachse - -9-- angeordnet.
Das bewegliche, ferromagnetische Element--8--mit der Achse --9-- führt bei einer Auslenkung eine Kreisbewegung im Schlitz--7--der Polschuhe--5 und 6--aus, wodurch der magnetische Widerstand der Luftspalte--13 und 14--infolge der Änderung der Luftspaltenflächen geändert wird.
Es ist bekannt, dass der magnetische Widerstand des Luftspaltes auch von dessen Länge und Oberfläche abhängig ist.
Die Länge des Luftspaltes, die durch den Abstand zwischen der Oberfläche des beweglichen Elementes und der Oberfläche der unbeweglichen Polschuhe gegeben ist, wird gewöhnlich so klein gewählt, wie es die Herstellungsmethoden und die Konstruktionsforderungen zulassen.
Deswegen können die erwähnten Zusammenhänge grundsätzlich als ein Verhältnis der mit der Fläche des beweglichen, ferromagnetischen Elementes und den Flächen der von den inneren und äusseren Polschuhen gebildeten Luftspaltoberflächen und als ein Verhältnis der Abmessungen des beweglichen, ferromagnetischen Elementes und der Polschuhe festgelegt werden.
Zweckmässig liegt das Verhältnis zwischen dem Abstand von der Drehachse des beweglichen ferromagnetischen Elementes bis zu dem der obigen Drehachse naheliegenden Punkt des sich im Luftspalt des äusseren Polschuhes bewegenden Randes des erwähnten beweglichen ferromagnetischen Elementes und zwischen dem Abstand von der Drehachse des beweglichen ferromagnetischen Elementes bis zu dem von der obigen Drehachse entferntesten Punkt desselben Randes des beweglichen ferromagnetischen Elementes zwischen 0, 1 und 1, wobei die Entfernung von den an den zueinander gewandten Rändern der Polschuhe des festen ferromagnetischen Elementes liegenden Punkten bis zu der Drehachse des beweglichen ferromagnetischen Elementes von 0, 1 bis 3 relativen Einheiten beträgt,
wenn für eine solche Einheit eine maximale Entfernung des Randteiles des beweglichen ferromagnetischen Elementes von seiner Drehachse angenommen wird.
Die Einwirkung auf den magnetischen Widerstand des Luftspaltes kann auch bekanntlich durch die Änderung der Luftspaltlänge erfolgen, wenn man die Polschuhe --5 und 6--nicht parallel zu der Oberfläche des beweglichen Elementes--8--, sondern mit einer Neigung anbringt.
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zu der Planebene des beweglichen Elementes--8--.
Deswegen werden die axial gerichteten, durch das Zusammenwirken des magnetischen Feldes und des beweglichen ferromagnetischen Elementes bedingten Kräfte gegenseitig abgeglichen.
Die Polschuhe--5 und 6--decken, wie erwähnt, fast die ganze Fläche des beweglichen Elementes--8-und schützen dadurch das Messwerk von der Einwirkung von fremden magnetischen Feldern.
Die Justierung und die Eichung des Messwerkes ist leicht möglich, beispielsweise durch das Drehen der Polschuhe--5 und 6--, die an dem Hauptkern--l--mit den Schrauben--3 und 4-festgeklemmt sind. Vor der Eichung sind die erwähnten Schrauben--3 und 4--zu losen und danach wieder festzuschrauben.
Die, die Umrisse des beweglichen ferromagnetischen Elementes und die Form der Polschuhe bildenden Linien können bei Erfüllung der oben erwähnten Zusammenhänge grundsätzlich auch verschieden ausgebildet sein oder sich an gewisse geometrische Figuren, z. B. Kreis, Archimedische Spirale u. a. annähern.
Diese Umrissform wird erfindungsgemäss je nach der gewünschten Charakteristik der Skalenteilung gewählt.
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Die Fig. 3, 4, 5, 6, 7 und 8 zeigen einige Ausführungsbeispiele für das bewegliche ferromagnetische Element-8-, das an der Achse--9--drehbar angebracht ist.
Fig. 3 zeigt eine Form des beweglichen ferromagnetischen Elementes, die ziemlich einfach und vorzugsweise für Instrumente mit quadratisch geteilten Skalen zu verwenden ist.
Fig. 4 zeigt eine Form des beweglichen ferromagnetischen Elementes, die im Vergleich mit der in Fig. 3 gezeigten Form des beweglichen Elementes den Drehwinkel der Skala erweitert.
Fig. 5 zeigt eine Form des beweglichen ferromagnetischen Elementes, die für die Instrumente mit angenähert linearer Skaleneinteilung empfohlen wird.
Die in Fig. 6 gezeigte Form passt für Instrumente, die einen schweren Zeiger besitzen. Das Gewicht des Zeigers wird in diesem Falle von dem weit von der Drehachse entfernten Teil des beweglichen Elementes ausgeglichen.
Fig. 7 zeigt eine Form des beweglichen ferromagnetischen Elementes, die für die Instrumente mit einem Drehwinkel bis 320 empfohlen wird.
Fig. 8 zeigt eine Form des beweglichen ferromagnetischen Elementes, die vorzugsweise für Instrumente mit überlastungsteil an dem Skalenende zu verwenden ist.
Zweckmässig dabei sind solche Formen des beweglichen Elementes, bei denen bei vollem Ausschlag das Verhältnis der durch das bewegliche ferromagnetische Element und den inneren Polschuh gebildeten Luftspaltfläche zu der durch das bewegliche ferromagnetische Element und den äusseren Polschuh gebildeten Luftspaltfläche zwischen 0, 5 und 10 liegt.
Zweckmässig sind solche Formen, bei denen das Gewicht des aktiven ferromagnetischen Teiles des beweglichen Systems 30 bis 60% des Gewichtes der nicht mit dem Erzeugen des Drehmomentes zusammenhängenden Konstruktionsteile des erwähnten beweglichen Systems aufweist.
Das erfindungsgemässe Messwerk kann sowohl an einer festen Achse mit Kernlagerung des beweglichen Systems als auch mittels Spannbandlagerung desselben ausgeführt werden.
Die Lagerung des ferromagnetischen Drehteiles kann wie folgt ausgebildet sein :
Die beiden Achsenenden sind mit Spitzen versehen, die relativ kleinen Halbdurchmesser besitzen.
Jede Spitze ist in einem ortsfesten Lager bewegbar angeordnet, welches eine Aushöhlung besitzt, in die die Spitze eingepasst ist. Das Lager ist üblicherweise aus Achatstein, Rubinstein od. dgl. hergestellt. Die beiden Lagerungen sind fest an der Grundplatte des Messwerkes befestigt, an die auch die ortsfest angeordneten Jochplatten befestigt sind.
An den Achsenenden sind mechanisch, z. B. durch Löten kurze flache Bänder mit einem ihrer Enden befestigt. Die andern Enden der Bänder sind an der auf der Grundplatte des Messwerkes befestigten Federung befestigt. Es können auch andere beliebige bekannte Konstruktionen der Verbindung des beweglichen Teiles mit dem unbeweglichen Teil verwendet werden.
Im Messwerk können auch verschiedene Dämpfungsarten (Luftdämpfung, Induktionsdämpfung oder Flüssigkeitsdämpfung) verwendet werden. Alle diese Teile der Konstruktion sind in den Zeichnungen nicht dargestellt, weil sie keinen entscheidenden Einfluss auf den Erfindungssinn ausüben ; anstatt dieser wird in der Beschreibung von dem allgemeinen Begriff "Konstruktionselemente" gesprochen.
Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den inneren und äusseren Polschuh des festen ferromagnetischen Elementes für den Fall, wenn ein Skalenteil mit einer überlastungseinteilung
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erwähnten Forderungen bedingt und besteht in einer Änderung der Form des äusseren Polschuhes - -6--, welcher eine Ausnehmung --15-- an der inneren Seite ihres Randes aufweist.
Selbstverständlich können solche Ausnehmungen bzw. Warzen sowohl an dem inneren oder äusseren Polschuh als auch an dem beweglichen ferromagnetischen Teil ausgebildet sein, dabei ist es zweckmässig, die besprochenen Zusammenhänge zwischen ihren Oberflächen und die festgelegten Gewichtsverhältnisse zu gewähren.
Die Fig. 10 zeigt ein Messwerk gemäss der Erfindung für eine Skala mit einem grossen Drehwinkel des Zeigers der bis 3200 ausgelegt sein soll.
Die Bezugszeichen sind den für die Fig. 1 geltenden gleich. Der Unterschied in der Ausführung der Polschuhe des Messwerkes besteht darin, dass der äussere Polschuh--6--den inneren Polschuh --5-- bis 320 umringt.
Wenn ein nach den gegebenen Forderungen erfindungsgemäss gebautes Messwerk, wie es bei den Spannungsmessern üblich ist, einen hohen Innenwiderstand aufweisen soll, ist es zweckmässig, die Messspule mit dem Draht zu wickeln, der einen spezifischen elektrischen Widerstand über
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0, 03 Ohm mm2 Im besitzt (z. B. Manganin).
Das macht einen üblichen Zusatzvorwiderstand übrig und verbessert die Eigenschaften des Instrumentes in bezug auf die Temperaturabhängigkeit, welche durch den Temperaturkoeffizient des Kupfers bedingt ist.
Es muss berücksichtigt werden, dass die Ausführungsformen der Erfindung, die in den Zeichnungen angegeben, und oben beschrieben sind, nur mögliche und bevorzugte Varianten seiner Verwirklichung darstellen.
Es können verschiedene Varianten der Form, der Abmessungen und der Anordnung von Einzelelementen angewandt werden.
Man kann beispielsweise die Elemente, die in den Zeichnungen dargestellt und oben beschrieben sind, durch die äquivalenten ersetzen, die Anordnung von Einzelelementen ändern, einige Einzelelemente getrennt verwenden, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Dreheisenmesswerk mit einem ortsfest angeordneten mit einer Messspule versehenen, ferromagnetischen Kern und einem flachen ferromagnetischen Dreheisen, mit zwei Polschuhen, deren jeder aus jeweils zwei einander gegenüberliegenden Platten besteht, zwischen denen das Dreheisen angeordnet ist, wobei sich der von dem die Spule durchfliessenden Strom bewirkte magnetische Fluss nacheinander über das Dreheisen, über den Kern und über die Luftspalte zwischen den beiden schliesst und ein Drehmoment erzeugt, welches das Dreheisen in eine Bewegung um seine Drehachse versetzt,
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des Dreheisens (8) angeordnet und die Form der beiden Platten des einen Polschuhes (5 bzw. 6) verschieden von der der Platten des andern Polschuhes (6 bzw.
5) gewählt ist, wobei ein Polschuh (6) den andern unter Bildung eines sichelförmigen Spaltes umgreift.
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Moving iron measuring mechanism
The invention relates to a moving iron measuring mechanism, which is preferably used in voltmeters, ammeters, indicators and the like. Like. Can find extensive use.
It can also be used in electromagnetic relays with a rotatable armature.
Moving iron measuring mechanisms are known which contain a movable and a fixed ferromagnetic element, the fixed ferromagnetic element being provided with a measuring coil and the magnetic flux excited by the current flowing through it successively via the movable and the fixed ferromagnetic element and via the air gaps between closes the mentioned elements and generates a torque proportional to the current of the measuring coil.
The movable ferromagnetic element is rotatably arranged and connected to a pointer.
In a known moving iron measuring mechanism, a cylindrical measuring coil is used, inside of which the movable element (moving iron) is mounted asymmetrically to the coil axis (German patent specification No. 1083421, No. 972524).
A solid core is arranged on the inner wall of the coil. The axis of rotation of the movable element coincides with the coil axis and this movable element executes a circular movement when it is deflected.
A moving-iron measuring mechanism is also known in which the axis of rotation of the movable element is perpendicular to the axis of the measuring coil. With such an arrangement of the axis of rotation, the movable element must be designed so that it can get into the interior of the measuring coil (German patent specification No. 1092562).
Finally, other embodiments of a moving iron measuring mechanism are also known, including those with a measuring coil attached to the fixed ferromagnetic element, outside of which there is a movable ferromagnetic element that interacts with the aforementioned fixed ferromagnetic element (German Patent No. 1006062).
The known designs of such moving iron measuring mechanisms mentioned have the following disadvantages: Insufficient utilization of the magnetic flux, which for the most part remains dispersed and unused; a relatively limited sensitivity; a disruptive load on the movable element by axial and radial forces.
The invention has the purpose of creating a moving iron measuring mechanism which does not adhere to the above disadvantages, which is simple in construction, has a high sensitivity and has the possibility of calibration and adjustment.
Another purpose of the invention is to develop a moving-iron measuring mechanism which definitely achieves a high accuracy class, has adequate protection against external magnetic fields and an approximately linear scale division.
In addition, the invention has the purpose of scales with a suppressed zero point or with a
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to manufacture.
Finally, the invention has the purpose of making the moving iron measuring mechanism built according to the invention sufficiently universal that it can be used in instruments with different dimensions and accuracy classes.
In order to achieve the stated purposes, the task is to use the surface of the movable ferromagnetic element to a large extent and thereby to increase the inductance of the measuring coil significantly.
This is achieved by a moving iron measuring mechanism that contains a movable and a fixed ferromagnetic element, the fixed ferromagnetic element with slotted pole pieces, in whose slots the above-mentioned movable ferromagnetic element is arranged, is provided with a measuring coil, the one from which it flows Current excited magnetic flux closes one after the other via the movable and fixed ferromagnetic element and the air gap between the mentioned elements and generates a torque proportional to the current to be measured by the measuring coil, which adjusts the movable ferromagnetic element, which according to the invention has an asymmetrical shape with respect to the axis of rotation ,
wherein the pole pieces of the fixed ferromagnetic element differ from one another in their shape and are arranged asymmetrically to the mentioned axis of rotation of the movable ferromagnetic element.
The ratio between the distance from the axis of rotation of the movable ferromagnetic element to the point closest to the above axis of rotation, which lies on the edge of the mentioned movable ferromagnetic element moving in the air gap of the pole shoe further away from the mentioned axis, and the distance from the axis of rotation of the movable ferromagnetic element to the point of the mentioned edge of the movable element furthest from the mentioned axis of rotation between 0, 1 and 1, the distance from the points lying on the mutually facing edges of the pole pieces of the fixed element to the axis of rotation of the movable element is from 0.1 to 3 relative units,
if a maximum distance from the edge of the movable element to its axis of rotation is assumed for such a unit.
According to a further embodiment, it is expedient for the expansion of the angle of rotation of the pointer that the pole piece of the fixed element which is more distant from the above axis of rotation encompasses the pole piece which is less distant from the axis of rotation over an angle of up to 3200.
It is also expedient that the ratio of the air gap area formed by the movable ferromagnetic element and the air gap area formed by the pole piece less removed from the axis of rotation to that formed by the movable ferromagnetic element and the air gap area formed by the pole piece further away from the above axis of rotation when the movable ferromagnetic element between 0, 5 to 10 is.
According to a further embodiment, the measuring coil of the moving iron measuring mechanism is in use
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Front view of a measuring mechanism for example for a current or. Voltmeter is designed with an approximately linear scale division, FIGS. 3, 4, 5, 6, 7, 8 show some exemplary embodiments for a movable ferromagnetic element of the measuring mechanism, FIG. 9 shows a measuring mechanism, for example for a current or Voltmeter with overload classification on part of the scale and FIG. 10 shows a measuring mechanism, for example for a current or Voltmeter with deflection angle up to 3200 shows or shows.
In describing the specified variants for implementing the invention, which are illustrated in the drawings, specific terminology has been used for the sake of clarity.
However, it must be taken into account that the invention is not limited by this terminology and that each term encompasses all elements that have a similar mode of operation and are used to solve the same problems.
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1, 2) - 3 and 4 - clamped pole pieces-5 and 6--. Each of the two pole pieces - 5 and 6 - consists of two parallel plates that form a gap - 7. A movable, ferromagnetic element - 8 - is rotatably attached between the pole pieces 5 and 6. His axis-9-
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with a pointer - 10 - and with other construction parts, e.g.
B. restoring resilient element u. a. (not shown in FIGS. 1, 2) lies in the area of the inner pole piece which has a cut-out passage - 11 - and an opening - 12 - serving for mounting the axle - 9.
The pole piece - 6 - further away from the mentioned axis of rotation --9-- of the movable element - S--, which is also referred to as the outer pole piece - 6 -, and the movable, ferromagnetic element - 8 - form an air gap-13--.
The pole piece - 5 - which is less far from the mentioned axis of rotation - 9 - of the movable element - S--, which is referred to further as the inner pole piece, and the movable, ferromagnetic element - 8 - form an air gap --14--.
In order to achieve a high sensitivity of the measuring mechanism with a considerable angle of rotation, the aforementioned movable, ferromagnetic element - 8 - is arranged asymmetrically on the axis of rotation - -9--.
The movable, ferromagnetic element - 8 - with the axis --9-- executes a circular movement in the slot - 7 - of the pole shoes - 5 and 6 - when it is deflected, whereby the magnetic resistance of the air gaps-- 13 and 14 - is changed as a result of the change in the air gap areas.
It is known that the magnetic resistance of the air gap is also dependent on its length and surface.
The length of the air gap, which is given by the distance between the surface of the movable element and the surface of the immovable pole pieces, is usually chosen to be as small as the manufacturing methods and the design requirements allow.
Therefore, the above-mentioned relationships can basically be defined as a ratio of the area of the movable, ferromagnetic element and the areas of the air gap surfaces formed by the inner and outer pole pieces and as a ratio of the dimensions of the movable, ferromagnetic element and the pole pieces.
The ratio between the distance from the axis of rotation of the movable ferromagnetic element to the point closest to the above axis of rotation of the edge of the mentioned movable ferromagnetic element moving in the air gap of the outer pole shoe and between the distance from the axis of rotation of the movable ferromagnetic element to the point furthest from the above axis of rotation on the same edge of the movable ferromagnetic element between 0, 1 and 1, the distance from the points lying on the mutually facing edges of the pole shoes of the fixed ferromagnetic element to the axis of rotation of the movable ferromagnetic element from 0.1 to 3 relative units,
if a maximum distance of the edge part of the movable ferromagnetic element from its axis of rotation is assumed for such a unit.
As is well known, the effect on the magnetic resistance of the air gap can also take place by changing the length of the air gap if the pole shoes - 5 and 6 - are not attached parallel to the surface of the movable element - 8 - but with an incline.
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to the plane of the movable element - 8 -.
Therefore the axially directed forces caused by the interaction of the magnetic field and the movable ferromagnetic element are mutually balanced.
The pole shoes - 5 and 6 - cover, as mentioned, almost the entire surface of the movable element - 8 - and thereby protect the measuring mechanism from the effects of external magnetic fields.
The adjustment and calibration of the measuring mechanism is easily possible, for example by turning the pole pieces - 5 and 6 - which are clamped to the main core - 1 - with the screws - 3 and 4. Before calibration, the screws mentioned - 3 and 4 - must be loosened and then tightened again.
The lines forming the outlines of the movable ferromagnetic element and the shape of the pole shoes can in principle also be designed differently when the above-mentioned relationships are met or they can be based on certain geometric figures, e.g. B. circle, Archimedes spiral u. a. approach.
According to the invention, this outline shape is selected depending on the desired characteristics of the scale division.
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3, 4, 5, 6, 7 and 8 show some embodiments for the movable ferromagnetic element -8- which is rotatably attached to the axis -9.
Fig. 3 shows one form of the movable ferromagnetic element which is quite simple and preferably to be used for instruments with square graduated scales.
FIG. 4 shows a shape of the movable ferromagnetic element which, in comparison with the shape of the movable element shown in FIG. 3, expands the angle of rotation of the scale.
FIG. 5 shows a form of the movable ferromagnetic element which is recommended for the instruments with an approximately linear scale division.
The shape shown in Fig. 6 fits instruments that have a heavy pointer. In this case, the weight of the pointer is balanced by the part of the movable element which is far from the axis of rotation.
7 shows a form of the movable ferromagnetic element which is recommended for the instruments with a rotation angle of up to 320.
Fig. 8 shows a form of the movable ferromagnetic element which is preferably to be used for instruments with an overload part at the end of the scale.
Appropriate are those shapes of the movable element in which, at full deflection, the ratio of the air gap area formed by the movable ferromagnetic element and the inner pole piece to the air gap area formed by the movable ferromagnetic element and the outer pole piece is between 0, 5 and 10.
Those shapes are expedient in which the weight of the active ferromagnetic part of the movable system is 30 to 60% of the weight of the structural parts of the mentioned movable system that are not related to the generation of the torque.
The measuring mechanism according to the invention can be carried out both on a fixed axis with a core bearing of the movable system and by means of a strap bearing of the same.
The bearing of the ferromagnetic rotating part can be designed as follows:
The two ends of the axis are provided with points that are relatively small in diameter.
Each tip is movably arranged in a stationary bearing which has a cavity into which the tip is fitted. The bearing is usually made of agate stone, ruby stone or the like. The two bearings are firmly attached to the base plate of the measuring mechanism, to which the stationary yoke plates are also attached.
At the ends of the axles are mechanical, e.g. B. attached by soldering short flat bands with one of their ends. The other ends of the straps are attached to the suspension mounted on the base plate of the measuring mechanism. Any other known construction of the connection of the movable part to the immovable part can also be used.
Different types of damping (air damping, induction damping or liquid damping) can also be used in the measuring mechanism. All these parts of the construction are not shown in the drawings because they do not have a decisive influence on the sense of the invention; instead of this, the description uses the general term "construction elements".
9 shows an exemplary embodiment for the inner and outer pole pieces of the fixed ferromagnetic element for the case when a scale section with an overload graduation
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The requirements mentioned are conditioned and consists in a change in the shape of the outer pole piece - -6--, which has a recess --15-- on the inner side of its edge.
Of course, such recesses or protrusions can be formed on the inner or outer pole shoe as well as on the movable ferromagnetic part, it is useful to allow the discussed relationships between their surfaces and the specified weight ratios.
10 shows a measuring mechanism according to the invention for a scale with a large angle of rotation of the pointer which should be designed up to 3200.
The reference numerals are the same as those applicable to FIG. The difference in the design of the pole pieces of the measuring mechanism is that the outer pole piece - 6 - surrounds the inner pole piece --5-- to 320.
If a measuring mechanism built according to the invention according to the given requirements, as is usual with voltmeters, is to have a high internal resistance, it is advisable to wind the measuring coil with the wire that has a specific electrical resistance
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0.03 ohm mm2 Im (e.g. Manganin).
This leaves the usual additional series resistor and improves the properties of the instrument with regard to the temperature dependence, which is due to the temperature coefficient of the copper.
It must be borne in mind that the embodiments of the invention indicated in the drawings and described above represent only possible and preferred variants of its implementation.
Different variants of the shape, the dimensions and the arrangement of individual elements can be used.
For example, the elements shown in the drawings and described above can be replaced by the equivalent, the arrangement of individual elements can be changed, some individual elements can be used separately, without going beyond the scope of the invention.
PATENT CLAIMS:
1. Moving iron measuring mechanism with a stationary ferromagnetic core provided with a measuring coil and a flat ferromagnetic moving iron, with two pole pieces, each of which consists of two opposing plates, between which the moving iron is arranged, whereby the current flowing through the coil is different caused magnetic flux one after the other over the moving iron, over the core and over the air gap between the two closes and generates a torque which sets the moving iron in motion around its axis of rotation,
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of the moving iron (8) and the shape of the two plates of one pole piece (5 or 6) different from that of the plates of the other pole piece (6 or
5) is selected, with one pole piece (6) engaging around the other to form a sickle-shaped gap.
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