DE360911C - Vorrichtung zur akustischen Erregung einer Membran durch einen Elektromagneten und umgekehrt - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 7. OKTOBER 1922

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- J^ 360911 -KLASSE 74 d GRUPPE 6

(s 45147 vni\₇₄d)

Signal Gesellschaft m. b. H. in Kiel.

Vorrichtung zur akustischen Erregung einer Membran durch einen Elektromagneten

und umgekehrt.

Zusatz zum Patent 349248.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 6. April 1916 ab. Längste Dauer: 8. Mai 1930.

Die Erfindung¹ betrifft eine Vorrichtung zur ' Die allgemeine Anordnung, auf die sich die

akustischen Erregung einer Membran durch j Erfindung bezieht, besteht aus. einem geblät-

einen periodisch erregten Elektromagneten terten Eisenkern, der in zwei Teile zerlegt

oder zur Erzeugung periodischer elektrischer ist, die durch elastische Zwischenglieder mit-

Ströme in der Wicklung eines Elektromagne- j einander verbunden sind, wie sie im Patent

ten, der durch eine Membran in akustische 349248 beschrieben ist. Ein solches Schwin-

Schwingungen versetzt wird. gungsgebilde hat eine ausgeprägte Eigen-

schwingung, deren Frequenz durch Bemessung der Massen und Stabquerschnitte gleich der gewünschten Betriebsfrequenz gemacht werden kann.

In der Regel werden Blechpakete, die als Elektromagnetkerne dienen sollen, in rechteckiger Form hergestellt, und um zwei solche Kerne durch elastische Stiele miteinander zu verbinden, müssen daher wenigstens zwei, gewohnlich aber vier Stiele verwendet werden. Da die in den Stielen auftretenden Kräfte bei nicht allzu großer Dämpfung der akustischen Schwingungen außerordentlich groß werden können, so müssen vorzugsweise diese Kräfte unmittelbar in der Richtung der Stiele auf die Membran übertragen werden, d. h. man erhält vier weit voneinaniderliegende Angriffspunkte zwischen Elektromagnet und Membran. Diese Befestigungsweise ist deshalb nicht günstig, weil es besonders bei höheren Frequenzen schwer oder gar nicht gelingt, die Schwingungsform des iGrundtones der Membran rein zu erhalten. Es bilden sich vielmehr immer, mehr oder weniger deutlich, unregelmäßige Klangfiguren aus.

Daß eine Mehrzahl von elastischen Verbindungsstielen verwendet werden muß, ist auch deshalb ungünstig, weil die Verschraubungen der Stiele entsprechend vervielfältigt werden und damit die innere Dämpfung des Systems erhöht und die Betriebssicherheit vermindert wird.

Diese Nachteile können vermieden werden, wenn nur ein elastisches Verbindungsglied verwendet wird, welches die Membran nur in einem Punkt, vorzugsweise ihrem Mittelpunkt anfaßt.

Gegenstand der Erfindung ist eine Ausführungsform eines derartigen Senders oder Empfängers für elektromagnetische Wirkungsweise.

Die Erfindung besteht darin, daß als Elek- ⁱ "omagnetkern ein aus Blechstreifen in an sich bekannter Weise gewickelter Ring benutzt wird, der in einer im wesentlichen normal zur Ringachse liegenden Fläche geteilt ist und dessen Teile durch einen einzigen in der Achse des Ringes angeordneten Stiel miteinander verbunden sind. Die Trennungsfuge zwischen den beiden Teilen des Magnetkerns kann in eine Normalebene gelegt sein. Alsdann besteht aber die Möglichkeit, daß beim Auftreten von Transversalschwingungen des freischwingenden Feldteils eine einseitige Annäherung der einander (gegenüberliegenden Stirnflächen eintritt.

Um dieser Möglichkeit vorzubeugen, wird nach der Erfindung der Luftspalt als Kugelfläche ausgebildet, deren Halbmesser so ge- ■ wählt wird, daß die Kugelfläche sich mög- i liehst nahe der Kurve anschmiegt, in der sich ■ der Anker bewegt, wenn er in Transversalschwingungen versetzt wird.

Die Erregungsspulen werden in radial verlaufende Nuten verlegt. Bekanntlich ist es vorteilhaft, das Magneteisen zunächst durch j Gleichstrom zu polarisieren, um ein konstantes magnetisches Feld zwischen den beiden Hälften des Magnetsystems zu erzeugen und : dann durch einen darüber gelagerten Wech- ! selstrom die Erregung periodisch zu ändern. Würde man nämlich nicht vormagnetisieren, so würde bei jeder positiven und negativen Phase des Wechselstromes eine Anziehung der beiden Hälften des Magnetsystems erfolgen, und der Sender wunde die doppelte Schallfrequeiiz aussenden. Da aber die akustische Frequenz der Wechselstromfrequenz gleich sein soll, ist die Polarisierung erforderlich. Überdies wird durch die Vormagnetisierung des Feldes der Wirlmngsgrad der Vorrichtung verbessert. Aus diesen Gründen wird in jede Nut eine entsprechende Anzahl von Gleichstrom und Wechselstrom führenden Windungen verlegt, und die an der Innen- und der Außenseite des Ringes austretenden Enden der Windlungen werden durch eine beliebige .Schaltung miteinander verbunden, welche die verlangte Erregung· ergibt. Vorzugsweise werden nach der Erfindung idie Wechselstromwindungen und die Gleichstromwinidungen jede für sich zu geschlossenen Spulen vereinigt und die Jochteile der Spulen so angeordnet, daß immer eine Gleichstromspule mit einer Wechselstromspule abiwechselt.

Endlich werden nach der Erfindung die radialen Teile 'benachbarter Spulen, die in einer Nut 'zusammenliegen, durch Umwickeln mit Band o. dgl. miteinander verbunden. Dadurch wird der Vorteil gewonnen, daß die Spulen zusammen ein sich frei tragendes, sternförmiges Gebilde darstellen. Damit sie möglichst wenig iden Erschütterungen des schwingenden Magnetfeldes ausgesetzt sind, werden sie derart in die Nuten eingebaut/daß zwischen ihnen und den angrenzenden Flächen des Magneteisens ringsherum ein Luftspalt freibleibt. Sind die einzelnen Spulen idier Wicklung in der angedeuteten Weise miteinander verbunden, ,so läßt sich dieser Erfolg sehr einfach dadurch erreichen, daß nur die außen aus dem Feld hervortretenden Enden der Spulen durch einen entsprechend ausgebildeten Spulenhalter unterstützt werden. Die inneren Enden tragen sich dann frei oder umgekehrt.

In der Zeichnung ist Abb. 1 ein Längsschnitt durch einen Elelitromagnetsenider nach der Erfindung und Albb. 2 ein Schnitt nach 2-2 in Abb. i.

In beiden Abbildungen ist A das ringför-

mig aus Blechstreifen .gewickelte, mit radialen Nuten B versehene Elektromagnetfeld. In Abb. ι ist der Deutlichkeit der Darstellung halber nur eine Spule C- eingezeichnet. In A'blb. 2 erscheinen sämtliche Spulen. Sie sind abwechselnd mit C und D !bezeichnet,, womit angedeutet werden soll, idaß !beispielsweise die Spulen C mit Gleichstrom und die Spulen D mit Wechselstrom gespeist werden. Die radial

ίο liegenden Schenkel benachbarter Spulen sind ■durch Umwickeln mit Band E miteinander verbunden, so daß isämtliche Spulen ein starres System bilden, das von außen durch Spulenhalter F₁ Abb. i, getragen wind.

Die äußeren Stirnflächen des Ringfeldes A sind beispielsweise durch Verlöten mit Naben G und H verbunden. In der Nabe G ist konzentrisch zum Ringfeld A ein Stab / und in der anderen Nabe H ein Rohr K ver-

ao schraubt, und die freien Enden sind durch eine Verschraubung L miteinander verbunden. Wind der Elektromagnet erregt, so nähern sich die (beiden Feldteileyi einander, und demgemäß wird der Stab/ verkürzt und das Rohr if verlängert. Querschnitt und Länge des Stieles I₁K ist. so bemessen, daß unter Berücksichtigung ider schwingenden Massen der Eigenton des Systems gleich der verlangten Betriebsfrequenz ist.

Die Nabe G kann auf eine an das schallübertragende Mittel, beispielsweise Wasser, anstoßende Membran festgespannt werden. Nach der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der Erfindung dient sie selbst als ider mittlere starre Teil einer Membran und wird beim Betriebe wie ein Kolben auswärts und einwärts bewegt. Um dies zu ermöglichen, wind sie von einem federnden Ring M getragen, 'der durch Vermittlung

4» eines Flansches N mit einer die ganze Vorrichtung einschließenden Haube 0 verbunden ist.

Die Erregung der Membran erfolgt derart, daß die sich anziehenden Naben G und // beide gegeneinanderbewegt wenden. Da die Nabe G also schwingt, muß auch die mit ihr fest verbundene Membran in Schwingungen geraten.

Wenn der freischwingende Teil des FeI-des A durch irgendwelche Einflüsse in Transversalschwingungen gerät, wind dadurch die Parallelität der beiden am Luftspalt einander gegenüberstehenden Stirnflächen des Ringkernes A aufgehoben, wenn der Luftspalt in einer Normalebene der Achse des Stieles 1, K verläuft. Dadurch können Betriebsstörungen verursacht werden, weil die Anzugskraft des Elektromagneten von der Breite des Luftspaltes nicht unabhängig ist. Um diesen Mangel : zu beseitigen, wird nach der Erfindung der Luftspalt als Ktigel- oder Kegelfläche ausgebildet, deren Halbmesser oder Öffnungswinkel so gewählt wird, daß die Fläche sich mögj liehst nahe der Kurve anschmiegt, die der Magnetanker bei der Ausführung von Transver- ⁶S salschwingungen beschreibt. Bei kleinen Amplituden der Transversalschwingung des Ankers bewegen sich alsdann die beiden Stirn-' flächen parallel zueinander.

Claims (4)

70 Patent-Ansprüche:

1. Vorrichtung zur akustischen Erregung einer Membran durch einen Elektromagneten und umgekehrt nach Patent 349248, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Teil des aus Blechstreifen in Ringform gewickelten, in einer im wesentlichen radial zur R'iogachse liegenden Fläche geteilten Elektromagnetkerns in konzentrischer Stellung auf der Membran befestigt und 'durch ein in der Ringachse wirksames elastisches Glied (Stiel I₁ K) mit dem anderen Teil verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei Avelcher das elastische Glied ein in der Ringachse angeordneter Stiel ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennungsfläche der beiden Teile des Elektromagneten als Kugelfläche ausgebildet ist, deren Halbmesser näherungsweise .gleich dem Krüm-■mungshalbmesser .derjenigen Kurve gewählt ist, in ider sich der Anker des Elektromagneten bewegt, wenn er in Transversalschwingungen versetzt wind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in radialen Nuten (B) im ringförmigen Magnetkern (A) verlegten Stromspulen (C und D) miteinander mechanisch verbunden sind und durch einen außerhalb des Ringkernes angeordneten Spulenhalter (F) freitragend unterstützt werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Elektromagnet außer einer Wecfasefetromwicklung mit einer Gleichstranwicklung versehen ist, !dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromspulen (C₁ C) und die Wechselstromspulen (D₁ D) nebeneinander abwechselnd derart verlegt sind, daß die radialen Schenkel jeder Wechselstromspule mit den radialen Schenkeln zweier benachbarter Gleichstromspulen gemeinsam zwei benachbarte Nuten (B) ausfüllen.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.