DE2009152A1 - Elektrisches Messinstrument mit grossem Skalenwinkel - Google Patents

Description

• Elektrisches Messinstrument mit grossem- Skalenwinkel.
• Die vorliegende Patentanmeliung bezieht sich auf ein elektrisches Messinstrument mit grossem Winkelbereich der Skala.
• Bei den üblichen, im wandel befindlichen eléktrischen-Instrumenten beträgt der Winkelbereich der Skala, konstruktionsbedingt, ca. 90°.
• Die'der vorliegenden Patentanmeldung zu Grunde liegende Konstruktion ermöglicht es,den Winkelbereich zu vervielfachen.
• Zu diesem Zweck wird ein Elektromagnet A,Abb.I,6 und 7, Draufsicht und Abb.2 und 8, Seitenansicht, durch die zu messende elektrische Energie betätigt und wirkt auf ein mi-t dem Zeiger werbundenes Eisenteil B, anziehend, oder abstossend. Dieses Eisenteil ist so gestaltet,dassbei Drehung der Zeigerachse,eine sich gleichbleibende Fläche desselben'slch zwischen den Magnetpolen C bewegt.Der Abstand der Fläche von der Achse des Zeigers dagegen,ändert sich bei Drehung fortlaufend.Zu diesem Zweck ist die Fläche kurvenförmig gestaltet, Abb.I.Liegt eine der Zeigerachse nahe Stelle zwischen den Magnetpolen,so wirkt ein kleines Drehmoment auf die Kurvenscheibe und damit den ZeigerOSteht der der Zeigerachse entfernteste Teil der Kurve ve zwischen den Magnetpolen'so ist-das Drehmoment,wegen des grösseren Hebelermes, am grössten.
• Der Unterschied des Drehmomentes zwischen Anfangs- und Endstellung kann variiert werden"durch die Form der Polschuhe des Elektromagneten, Abb. 3. Diese Polschuhe vergrössern die Intervalle,wena das schmale Ende derselben der Drehachse zugewandt ist.Im umgekehrten Falle verkleinern sie die Intervalle.In beiden Fällen, wegen des dadurch veränderten magnetischen Flusses der Kraftlinien des Elektromagneten.Weitere Beeinflussung der Skalenintervalle kann durch verschieden grosse Zwischenräume zwischen Kurve und Magnetpolen erreicht werden.Abb.4.Im letzteren Falle entsteht wegen des geringeren magnetischen Flusses zwischen Elektromagnet und Kurvensoheibe am grösseren-Abstand der Polschuhe eine Verkleinerung des Drehmomentes,wenn die Kurvenscheibe sich dem grösseren Abstand der Polschuhe nähert.Dasselbe ist der Fall, wenn durch die besprochene Lage der Pol..
• schuhe, Abb. 4, der magnetische Pluss zwischen Letzteren und der Kurvenscheibe im Laufe der Drehung kleiner wird.
• 3ine andere Möglichkeit'das Drehmoment und damit die Intervallgrösse der Skala zu verändern besteht darin, dass man die Breite der Kurven-Scheibe gegen das innere Ende hin,gegenüber dem äusseren Ende verä@-dert.Abb.5.
• Statt einer in einer Ebene liegenden Eurvenscheibe,können Eisenteile nach Art der Abwicklung B,Abb.6 benutzt werden'die in einer Kreis-oder anderen Kurvenform gebogen sind und in deren Mittelpunkt die Zeigerachae liegt.Sind sie als Permanentmagnete aasgebildet,so liegen ihre Pole jenseits der Mittellinie und die Pole des Magneten ihnen gegenüber.Liegen gleichnamige Pole einander gegenüber,so dreht sich das Eisenteil so, dass sein schmales Ende den Magnetpolen gegenüber steht.Liegen ungleichnamige Pole einander gegenüber,oder ist der Elektromagnet ohne Strom, so dreht sich das Eisenteil so'dass sein breites Ende dem Magneten gegenübersteht.
• Bei den bisher beschriebenen Anordnungen, wird sich der ZeigerSbei Einschalten des zu messenden Stromes, von einem Ende der Skala bis zum anderen bewegen,wenn keine Gegenkraft auftritt.Diese Gegenkraft kann in üblicher Weise durch eine Feder zur O-Stellung angewandt werden.Um diese Feder zu vermeiden,kann Magnetismus als Gegenkraft benutzt werden.Bei Verwendung einer permanentmagnetischen Kurvenscheibe nach Abbildung I,2 u. 5, erfolgt die O-Stellung automatisch,da der abstossende Xagnetismus,wenn der Elektromagnet stromlos ist,aussetzt, Jetzt zieht sich die Kurvenscheibe durch ihren Magnetismus zwischen die Polschuhe des stromlosen Magneten,so,dass der grösste Hebelarm wirksam ist,also das äussere Ende der Kurvenscheibe zwischen den Polen des Magneten steht ist aber noch eine Gegenkraft im Sinne der nicht vorhandenen Feder notwendig,die auch bei stromführendem Magneten wirkt.Sie sorgt dafür, dass der eiger an der,der Messenergie entsprechenden Stelle der Skala stehen bleibt.Sie kann durcein,oder zwei Stücke Eisen,oder Permanentmagnete,D,Abb.Iserzeurt werden.Letztere liegen neben den Polschuhen der Elektromagneten.-ie ziehen die Kurvenscheibe an und hemmen dadurch die Drehung der Kurvenscheibe.
• Durch die Form der Eisenstücke, oder Permanentmagnete kann ihre bremsende Wirkung,den beabsichtigten Verhältnissen angepasst werden.Hierbei kann auch ungleichmässige Entfernung-der anziehenden.
• Teile regulierend wirksam sein. Ähnlich Abb. 4.
• Durch Benutzung der abstossenden Kraft zwischen zwei magnetischen Teilen zum Drehen des Skalenzeigers, erreicht man,dass auch sm Anfang der Zeigerbevegung und weAn die zugeführte Energie klein ist schon ein grösseres Drehmoment entsteht, denn eine Kurvenscheibe mit paralleler Kurve,die magnetisch ist'dreht sich so'dass ihr Aussendende zwischen den Polen des stromlosen Elektromsgneten steht.
• Dann soll der Zeiger auf 0 stehen, Erhält der Elektromagnet nun Strom,so greift die Kraft zuerst am grössten Hebelarm an und der klein sten Energie steht das grösste Drehmoment zur Verfügung.
• Ausser durch den grossen Skalentinkel,zeichnet sich das Instrument dadurch aus,dass den beweglichen Teilen kein Strom zugeführt werden braucht.Ersparen der sonst üblichen Stromzufuhr durch Uhrfedern, oder bänder.
• Bei der bisher beschriebenen Anordnung liegt der erreichbare Skalenkwinkel innerhalb von 360 rad.
• Um diesen Winkel zu erweitern, kann ein drehbarer Elektromagnet, Abb. 7, Draufsicht und Abb. 8, Seitenansicht, angewandt werden.
• Dsbei hat die Kurvenscheibe B, die Form einer mehrgängigen Kurve.
• Wird bei dieser Anordnung die Spirale als Permanentmagnet ausgebidet, sodass die eine Fläche einen N-Pol,die gegenüberliegende einen S-Pol darstellt, so setzt man zweckmässig, dem N-Pol den N-Pol des Elektronarnneten gegenüber und umgekehrt.Dadurch streuen die sich gegenüberliegenden Kraftlinien da gleichnamig, auch in Richtung des Kurvenverlaufes und suchen die Kurvenscheibe nach beiden Seiten abzustossen.Da die dem aussendende der Kurvenscheibe am nächsten liegenden Kraftlinien an einem grösseren Hebelarm angreifen,als die dem Innenende näher liegendensso dreht sich die Kurvenscheibe so,dass ein kleinerer Hebelarm in ihren Bereich kommt.Diese Wirkung kann dadurch verstärkt werden'dass der Zwischenraum zwischen den Spiral windungen zum Innenende grösser wird.
• -Der Zwang zur Drehung der knrv-enscheibe-kann auch dadurch verstärkt werden, dass, die Polschuhe eine grössere-Ausdehnung in Richtung der Kurvenbahn erhalten,wodurch der Abstand der wirksamen Kraftlinien voneinander und damit der Unterschied im radialen Abstand derselben vom Drehpunkt vergrössert wird.Durch einen Polschuh C,nach Abb.8, kann die Wirkung verbessert werden.
• Bei Anwendung einer mehrgängigen Spirale,muss auch die Skala entsprechend ausgestaltet sein.Z.B.kann sie auch als Spirale mit der gleichen Anzahl von Windungdn ausgebildet sein.Ebenfalls ist es möglich,mehrere konzentrische,kreisförmige Skalenringe mit denIzugehörigen Bezeichnungen vorzusehen.In beiden Pällen muss dann derzumAblesen jeweils gültige Teil der Skala bezeichnet werden.Das ist dadurch möglich,dass mit dem Elektromagneten-eine Marke E,Abb.7 und 8,fest verbunden ist,die den abzulesenden Teil der Skala bezeichnet. Diese Marke steht dann bei stillstehender Kurvenscheibe automatisch mit dem Zeiger des Instrumentes zusammen an der selben Stelle der Skala.
• Aus diesem Grunde ist der Letztere überflüssig'wenn die Skalenscheibe fest mit der Kurvenscheibe verbunden ist.
• Soll jedoch die Skala in der üblichen Weise feststehen,so ist auch der Zeiger notwendig,der mit der Kurvenscheibe verbunden ist.
• Bei Kurvenscheiben mit mehreren Windungen stehen bei stromlosem Elektromagneten,die Polschuhe immer über der Kurvenbahn'da zwischen ihnen und dem magnetischen Stahl der Kurvenscheibe Anziehung besteht.Da bei stromlosem Magneten das äussere Ende der Kurvenscheibe sich zwischen die Polschuhe zieht,steht dann der Zeiger immer auf dem O-Punkt der Skala.
• Wird der Magnet nun unter Strom gesetzt'dann schwenkt er'infolge der nun abstossenden Kraft,zwischen ihm und der Kurvenscheibe aus, bis er über dem nächsten Zwischenraum zwischen zwei Kurvenbahnen steht.Gleichzeitig dreht sich die Kurvenscheibe bis eine Gegenkraft die Bewegung beendet.
• Die Kurvenscheibe kann aus zwei dünnen Stahlscheiben bestehen,die dadurch magnetisiert werden,dass sie,je eine,auf die beiden Polflächen eines Elektromagneten gelegt und so magnetisiert werden.
• Dann werden beide,sich deckend,auf einander befestigt.Sie können von einem geeigneten Material, z.B.Kunststoff,gehalten werden.
• Statt einer Kurvenscheibe nach Abbildung I,5 und 7,kann auch eine nach Abbildung 9 Anwendung finden.
• Die Skalenscheibe kann,statt mit elektrischen Werten,mit anderen Angaben versehen sein.Z.Blässt sich mit dem Instrument auch ein Tachometer aufbauen,wobei keine Bewegungsübertragung von sich drehenden Teilen auf das Instrument notwendig ist,sondern nur die Stromzufuhr über ein Kabel.
• Die Stromerzeugung kann, in an sich bekannter Weise, z.B. nach dem Dynamoprinzip'an einem sich drehenden Teile vorgenommen werden.
• Die Eichung der Skala kann dann in Drehzahlen, oder in km erfolgen.

Claims (1)

1. I Elektrisches Messinstrument mit grossem Skalenwinkel

   Patentansprüche, IJElektrisches Messinstrument mit grossem Skalenwinkel,dadurch gekennzeichnet,dass ein kurvenförmig gestaltetes Eisenteil um eine,oder mit einer Achse sich drehend,seine Kurve im Bereich der Kraftlinien eines Elektromagmeten bewegt. (A, Abb. 1,2,5,6,7 u.8) 2 Elektrisches Messinstrument mit grossem Skalensinkel,nach Anspruch I,dadurch gekennzeichnet,dass dem Elektromagneten die zu messende Energie zugeführt wird.(A,Abb.I,2,4,6,7,u.8) 3 Elektrisches Messinstrument mit grossem Skalensinkel,nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet,dsss das kurvenförmige Eisenteil eine Ebene bildet. (B, Abb. 1,2,5,7 u.8) 4 Elektrisches Messinstrument mit grossem Skalenwinkel nach Anspruch Dadurch gekennzeichnet,dasa die beiden ebenen Flächen des kurvenförmigen Eisenteiles einander entgegengesetzt permanent magnetisch sind.

   5 Elektrisches Messinstrument mit grossem Skalenwinkel,nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,dass das kurvenförmige Eisenteil um eine,oder mit einer Achse drehbar angeordnet ist,die parallel zu seiner Nord-Südachse steht.(fl'Abb.6) 6 Elektrisches Messinstrument mit grossem Skalenwinkel, nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das kurvenförmige Eisenteil ein volles Stück,mit nur kurvenförmiger Begrenzung ist.(B,Abb.9) 7 Elektrisches Messinstrument mit grossem Skalensinkel,nach Anspruch I und 3, dadurch gekennzeichnet,dass die Kurve des Eisenteiles über ihren ganzen Verlauf gleichmässig breit ist.(B,Abb.

   I u«7) 8 Elektrisches Messinstrument mit grossem Skalenwinkel,nach Anspruch I und 3,dadurch gekennzeichnet,dass die Breite der Kurve sich in ihrem Verlauf ändert.(B,Abb.5) 9 Elektrisches Messinstrument mit grossem Skalensinkel,nach Anspruch I und 3,dadurch gekennzeichnet,dass das Eisenteil als mehrgängige Kurve ausgebildet ist. (B, Abb. 7) IO Elektrisches Messinstrument mit grossem Skalenwinkel, nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet,dass eine mehrgängige Skala z.B.

   in Spiralform vorgesehen ist.

   11 Elektrisches Messinstrument mit grossem Skalenwinkel, nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mehrere kreisförmige, konzentrische Skalenringe vorgesehen sind.

   12 Elektrisches Messinstrument mit grossem Skalenwinkel,nach Anspruch 1,3,6,7,8 u.9'dadurch gecennzeichnet,dass kurvenförmige Eisenteil aus zwei aufeinander gelegten,gleichen Teilen besteht, deren ebenen Aussenflächen entgegengesetzt permanent magnetisch sind.

   I3 Elektrisches Messinstrument mit grossem Skalenwinkel, nach Anspruch I2,dadurch gekennzeichnet,dass die Bewegung des kurvenförmigen Eisenteiles,durch entsprechend angeordnete Eisenstücke,oder Permanentmagnete gehemmt wird.(D,Abb.I) I4 Elektrisches Messinstrument mit grossem Skalenx7inkel,nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Eisenstücke, oder Permanentmagnete, zweckentsprechend parallel, oder nicht parallel sind.

   I5 Elektrisches Messinstrument mit grossem Skalenwinkel,nach Anspruch 1,dadurch gekenneichnet'dass die Polschuhe des Elektromagneten zweckentsprechend parallel,oder nicht parallel sind.(C, Abb.I) I6 Elektrisches Messinstrument mit grossem Skalenwinkel, nach Anspruch I5,dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Polschuhe des Elektromagneten von einander zweckentsprechend parallel'oder nicht parallel ist.

   I7 Elektrisches Messinstrument mit grossem Skalenwinkel, nach Anspruch I,dadurch gekennzeichne,dass die Polschuhe des Elektromagneten in Richtung des Kurvenverlaufes eine vergrösserte -Ausdehnung haben.(C,Abb.7u.8) I8 Elektrisches Messinstrument mit grossem Skalenwinkel, nach Anspruch 9,IO u. II, dadurch gekennzeichnet,dass der Elektromagnet beweglich gelagert ist. (A, Abb. 7 u.8) @@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ 19 Elektrisches Messinstrument mit grossem Skalenwinkel nach Anspruch 18,dadurch gekennzeichnet, dass eine Marke zur Bezeichnung des gültigen Skalenteiles fest mit dem drehbaren Elektromagneten verbunden ist.(E,Abb.7 u.8) 20 elektrisches Messintrument mit grossem Skalenwinkel nach Anspruch I,dadurch gekennzeichnet,dass die Skala andere,als elektrische Werte angibt,z.. Drehzahlen, oder km.