Elektrischesa ehshaaläns;@raame@@ Das permanente @llagnets ystem elektri- sciaer Drehspnlinstrumeste, zuin Beispiel T-reuzrpulinstrumente, wird in der Regel atis nia\;netisch harten und ma-;
netiscli weichen Teilen zusammengesetzl1-. Dabei ist bisher das zia!- Erzeugung der magnetischen Feldstärke in dem für die Bewegung der Drehspule er- forde!liclien Luftspalt benötigte Volumen magnetisch harten Materials entweder längs dcs gesamten, nicht d-Lirch den Luftspalt ge bildeten Iiraftlinienweges oder wenigstens Dings desce:: grösseren Teils verteilt.
Im ersten Falle besteht der gesamte Nagnet- krirper und im zweiter. Falle, der zum Bei- in deii bekannten :
gufeienma-"neten mit Polschuhen aus magnetisch weichem _,Taterial verwirl_licht ist, der längste Teil und ins besondere der nicht. dem Luftspalt benach- harle mittlere, in der Regel jochförmige Teil des Magnetsystems aus magnetisch hartem Material.
Das elektrische Drehspulinstrument ge mäss der Erfindung ist mit einem MagDet- system versehen, bei dem im Gegensatz zu dem bisher üblichen Aufbau das magnetisch harte Material in der Nähe des Luftspaltes angeordnet ist, während die dem Luftspalt nicht benachbarten Teile aus magnetisch wei chem Haterial hergestellt sind.
Die Verwendung derartig aufgebauter AZagnete bedeutet eine beträchtliche Raum und Gewichtsersparnis, da man bedeutend kleinere Magnete verwenden kann und ferner infolge der Verminderung des schädlichen Streuflusses eine sehr günstige Erhöhung der Feldstärke im Luftspalt erreicht. Die gün stigsten Verhältnisse erhält man, wenn man das gesamte magnetisch harte Material un mittelbar am L uftspalt anordnet. Es ist aber unter Umständen angebracht, das magnetisch harte Material an andern, nicht dem Luft spalt unmittelbar benachbarten Stellen des Iiraftlinienweges anzuordnen.
Den physikalischen Unterschied im Auf bau der angeführten Dauermagnete gegen über dem bisherigen Aufbau kann man dar- aus erkennen, dass die Abnahme des Ent- magnetisierungsfaktors bei den bisher ver wendeten Magneten mit zunehmender Schen kel- oder Jochlänge des Magnetes, bei den gemäss der Erfindung verwendeten Magneten dagegen mit abnehmender Schenkellänge stattfindet. Dies führt dazu,
dass insbeson dere bei magnetischen Materialien mit sehr grosser Koerzitivkraft die Dimensionen der magnetisch harten Teile in der Kraftlinien- ricUtung kleiner gemacht werden können als in den dazu senkrechten Richtungen, was sich bei Messinstrumenten dieser Art mit beson derem Vorteil ausnutzen lässt.
Dementspre chend kann man die in der Richtung des magnetischen Flusses liegende Länge der magnetisch harten Teile kleiner machen als die grösste Ausdehnung des Querschnittes. Ferner hat der neue Aufbau des Magnet systems den Vorzug, dass unter der Voraus setzung eines gleich grossen Volumens des magnetisch harten Materials die Energie ausnutzung etwa den dreifachen Wert gegen über dem bisher üblichen Aufbau aufweist.
In der beiliegenden Zeichnung sind ver schiedene Ausführungsbeispiele des Magnet systems eines Drehspulinstrumentes nach der Erfindung schematisch dargestellt.
Das Magnetsystem gemäss Fig. 1 besteht aus einem von dem zylindrischen Luftspalt 1 umgebenen gern 21 aus weichem Eisen, den in der Nähe des Luftspaltes ausserhalb des selben liegenden beiden, aus Magnetstahl be stehenden Polstücken 3 und einem den äussern magnetischen Schluss bildenden Weicheisen. joch 4. In der Zeichnung ist der Fall dar gestellt, dass die Polstücke 3 ausserdem mit Polschuhen 5 aus weichem Eisen versehen sind.
Die Anordnung dieser aus Weicheisen be stehenden Polschuhe erfolgt zunächst aus fabrikatorischen Gründen. Die magnetisch harten Materialien haben nämlich in der Regel den Nachteil, dass sie sich nur schwer bearbeiten lassen und infolgedessen nicht mit der am Luftspalt erforderlichen genauen Ein haltung bestimmter vorgeschriebener Masse herstellen lassen. Die magnetisch weichen Materialien sind dagegen meist leichter zu bearbeiten.
Im übrigen hat diese Anordnung den Vorteil, dass das von den Polstücken 3 erzeugte Magnetfeld sich gleichmässiger über den Luftspalt verteilt. Man kann jedoch die dem Eisenkern 2 zugewendeten Flächen der Polstücke 3 auch unmittelbar zylindrisch ge stalten, so dass die Weicheisenpolschuhe 5 wegfallen. Statt des in Fig. 1 gezeichneten einseitigen graftlinienschlusses durch das U-förmige Weicheisenstück 4 kann auch ein beliebig anders gestalteter, beispielsweise doppelseitiger Kraftlinienschluss gewählt wer den.
Man kann aber bloss den gern 2 aus mag netisch hartem Material herstellen. Die ausser halb des Luftspaltes liegenden Teile des Magnetsystems können dann durchweg aus magnetisch weichem Material bestehen. Auf diese Weise erreicht man eine noch weiter gehende Verringerung des Raumbedarfes und des Gewichtes. Diese Ausführungsform gleicht in der äussern Gestalt der bisher übli chen Bauart von Drehspul- oder Kreuzspul- instrumenten, stellt aber in bezug auf die zum Aufbau des Magnetsystems verwendeten Stoffe eine völlige Umkehrung dar.
In. den Fig. 2 bis 10 sind solche Magnet systeme für Drehspulinstrumente dargestellt. Dabei bezeichnet 6 stets den aus Magnetstahl bestehenden gern und 7 den ausserhalb des Luftspaltes 8 liegenden Teil des magne tischen greises. Der den Rückschluss der Kraftlinien bildende Teil 7 besteht bei den durch Fig. 2' bis 10 dargestellten Ausfüh rungsbeispielen durchweg aus magnetisch weichem Material. In sämtlichen Figuren ist die Mittelstellung der Drehspule durch eine Linie A-B angedeutet.
Bei dem in Fig. 2 und 3 in zwei An sichten dargestellten Magnetsystem ist ein einseitiges hufeisenförmiges Schlussjoch 7 vorgesehen, das in Richtung der Achse der Drehspule durchweg die gleiche Höhe auf weist. Es kann also, wenn die Höhe h2 nicht zu gross ist, aus einem Stück Eisenblech von entsprechender Stärke durch .Stanzen her gestellt werden. Da die Feldstärke in dem weichen Eisen wesentlich höher gewählt wer den kann als in dem aus Magnetstahl be stehenden Kern 6, ist es zweckmässig, die Höhe h_ kleiner zu bemessen als die Höhe hl des Kernes 6.
Bei den durch die Fig.4 bis 7 dargestell ten Ausführungsbeispielen ist das Schlussjoch 7 doppelseitig ausgebildet. Die Fig. 4 und 5 zeigen in Aufsicht und Mittelschnitt ein Schlussjoch, das zweckmässig aus Gusseisen hergestellt wird und der verhältnismässig geringen magnetischen Leitfähigkeit des ver wendeten Eisens wegen einen entsprechend grösseren Querschnitt aufweist.
Der Guss- körper 7 ist in der Nähe des Luftspaltes 8 mit gegenüber den übrigen Teilen des Guss- körpers erhöhten Bearbeitungsflächen ver sehen. Dabei sind die untern Flächen 9 zur Auflage des Gusskörpers auf einer Unterlage und die obern Flächen 10 als Auflageflächen für einen den Magnetkern 6 und die Lage rung für die Drehspule aufnehmenden Zen trierkörper bestimmt.
Die Fig. 6 und 7 zeigen zwei Ansichten eines Magnetsystems, bei dem das Schlussjoch vorzugsweise aus einem Stück Eisenblech von der Stärke h, hergestellt wird. Die in Fig. 7 dargestellte Form kann zum Beispiel dadurch erzeugt werden, dass man aus einem in entsprechender Grösse ausgeschnittenen Stück Blech drei Löcher von entsprechender Grösse ausbohrt und die stehenbleibenden Zwischenstege durch Ausfräsen entfernt. Gegebenenfalls kann das Joch auch aus meh reren entsprechend bearbeiteten Blechen be stehen, die aufeinander geschichtet und durch beliebige bekannte Mittel, zum Beispiel durch Vernieten, zusammengehalten werden.
Wenn die Stärke des Magnetfeldes im Luftspalt nicht konstant sein soll, beispiels weise, um einen nicht linearen Skalenverlauf zu erhalten, oder bei Kreuzspulinstrumenten, kann die Weite des Luftspaltes längs der Polflächen verschieden gross bemessen wer den. Dies kann durch eine entsprechende Ge staltung der Polflächen des Schlussjoches ge schehen. So zeigt Fig.8 ein Schlussjoch 7 in Form eines ovalen Eisenrohres. Dadurch ent- steht ein Luftspalt, der in der der Mittel stellung der Drehspule entsprechenden Linie A-B am kleinsten ist. Man erhält so ein Instrument, dessen Empfindlichkeit in der Mitte der Skala grösser ist als an den Enden.
Bei greuzspulinstrumenten wird in der Regel ein Magnetfeld benötigt, das im Sinne der Bewegung der das Gegendrehmoment ausübenden Richtspule zunimmt. Die um. einen bestimmten Winkel 99 gegen die Richt- spule versetzt angeordnete Messspule soll sich gleichzeitig in einem gleichförmigen oder im Sinne der Drehung abnehmenden Magnetfeld bewegen.
Eine dafür geeignete Form des Magnet systems ist beispielsweise in Fig. 9 dar gestellt. A'-B' stellt die Mittellage der Richtspule 11 und die gegen diese um den Winkel 9p versetzte Linie A-B die Mittel lage -der Messspule 1,2 dar.
Das den zylin drischen Magnetkern 6 umgebende Schluss- joch 7 ist so gestaltet, dass die Richtspule 11 bei der durch die Pfeile bezeichneten Dreh richtung in eine Verengung des Luftspaltes 8, also in ein stärkeres Magnetfeld gelangt, während die Messspule 12 sich gleichzeitig in einem Magnetfelde bewegt, das nahezu gleichförmig ist oder in der Pfeilrichtung ein wenig abnimmt.
Fig. 10 stellt eine Ausführungsform dar, die sich besonders für solche Kreuzspul- instrumente eignet, bei denen die Richtspule 11 den Kern nicht in seiner vollen Breite umgibt. Der Magnetkern 6 ist wieder zylin drisch gestaltet, und das Sehlussjoch 7 ist 5o ausgearbeitet, dass auf der einen ,Seite' ein gleichmässig weiter Luftspalt 8 entsteht, während der Luftspalt 8' auf der gegenüber liegenden :Seite ungleichmässig verläuft.
Die wirksamen Windungen 11 der in zwei Teil spulen zerlegten Richtspule befinden sich um einen Winkel cp gegen die Mitte A-B der Messspule 12 versetzt und bewegen sich bei der Drehung in Richtung der Pfeile in ein stärkeres Magnetfeld hinein, während das Feld, in dem sich die Messspule 12 bewegt, sich verhältnismässig wenig ändert. Die in den Fig.2 bis 10 dargestellten Ausführungsformen weisen noch -den Man gel auf, dass die Stärke des Magnetfeldes im Luftspalt im allgemeinen nicht gleichförmig ist.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, kön nen die unmittelbar an den Luftspalt an grenzenden Teile des im übrigen aus ma,gne- t:sch hartem Material hergestellten Kernes aus weichem Eisen hergestellt werden.
In diesem Falle verteilen sich erfahrungsgemäss die magnetischen Kraftlinien in dem mag netisch weichen Material so, dass der Kraft fluss auch bei erheblichen Ungleichheiten in dem magnetisch harten Teil des Kernes in einem überall gleichen Luftspalt nahezu gleichförmig wird. Besonders vorteilhaft ist eine derartige Gestaltung des Kernes, dass ,die Ausdehnung des aus magnetisch hartem Material bestehenden mittleren Teils des Kernes in Richtung der magnetischen Kraft linien an allen Stellen gleich gross ist. Dabei wird der magnetisch harte Teil des Kernes zweckmässig so gestaltet, dass die Kraftlinien dichte in diesem Teil möglichst gleichmässig ist.
Durch besondere Formgebung der An sätze an dem Magnetkern oder der Enden des Schlussjoches kann anderseits in bekann ter Weise die Feldverteilung im Luftspalt und -damit der Skalenverlauf nach Belieben verändert werden, ohne an der günstigsten Magnetisierung und der gleichmässigen Feld verteilung im magnetisch harten Material etwas zu ändern. Ein solches Ausführungs beispiel ist in Fig. 11 und 12 in zwei An sichten dargestellt. Dabei ist Fig. 12 eine Draufsicht und Fig. 11 ein Schnitt nach der Linie A -B der Fig. 12.
Der Kern des Magnetsystems besteht in seinem mittleren Teile .14 aus magnetisch hartem Material, vorzugsweise aus einem solchen von besonders hoher Koerzitivkraft und zwei polschuhartig sich daran an schliessenden Seitenteilen 15, die aus magne tisch weichem Material bestehen. Der mitt lere Teil des Kernes hat die Gestalt eines durch sechs paarweise parallele ebene Flä chen begrenzten Körpers, wobei die .Seiten teile 15 sich an zwei einander gegenüber- liegende Flächen anschliessen.
Die Seitenteile sind segmentförmig profiliert und so an geordnet, dass ihre zylindrischen Flächen sieh zu einer vollen Zylinderfläche ergänzen, vTie es in Fig. 12 durch die punktierte Linie an gedeutet ist. Die einzelnen Teile des Kernes können durch beliebige bekannte Mittel, bei spielsweise durch Vernieten oder Ver schweissen, miteinander verbunden werden.
Der Rückschluss der magnetischen Kraft linien ausserhalb des für die Bewegung der Drehspule erforderlichen Luftspaltes kann dbirch ein einseitig oder doppelseitig geschlos senes Joch 16 beliebiger Form erfolgen, das aus magnetisch weichem Material hergestellt ist. In der Zeichnung ist ein doppelseitig geschlossenes Joch dargestellt, dessen Pol flächen mit überall gleichen Abständen den Zylinderflächen der Polschuhe 15 des Kernes gegenüberstehen.