Magnetische Hemmungseinrichtung. Die Erfindung betrifft eine magnetische Hemmungseinrichtung mit zwei zusammen wirkenden Gliedern, von denen eines Schwin gungen ausführen und eines sich drehen kann, und auf deren einem wenigstens ein magneti- seher Polkörper vorhanden ist, während das andere eine wellenförmige, magnetisierte Bahn aufweist,
wobei wenigstens ein Teil des einen der Glieder unter dem Einfluss eines Permanentmagneten steht und wobei ferner das ganze derart gebaut ist-, dass in v orbe- stimmten Beweb ingsgrenzen das sich unter Wirkung eines Antriebes drehende Glied durch die Schwingungen und die magnetische Kupplung beider Glieder derart. gebremst wird, dass die Pole des Polkörpers der wel lenförmigen Bahn folgen und dabei die Schwingungen -unterhalten werden.
Naeh vorliegender Erfindung zeichnet sich diese magnetische Hemmungseinrichtung da durch aus, dass die auf einem Glied vorgese hene, wellenförmige, magnetisierte Bahn sich nur über einen Teil des gegenseitigen Wir kungsbereiches der beiden Glieder erstreckt, aber mindestens einen vollständigen Wellen zug enthält, mit dem die Pole des andern Gliedes nacheinander in magnetische Wir kungsverbindung treten.
Auf den Zeichnungen sind einige Ausfüh rungsformen von Einrichtungen nach der Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigt: Fig.1 schaubildlich die erste Ausführungs form, Fig. 2 eine Ansicht eines Teils der Aus- führungsform nach Fig. 1, Fig. 2A schematisch eine Abänderung von Fig. 2, in kleinerem Massstab, Fig. 3 das Schaubild einer dritten,
Fig. 4 das einer vierten Ausführungsform, Fig. 4A das schwingende Glied mit der Wellenbahn z. B. nach Fig. 4, in grösserem Massstab, in Ansicht, Fig. 4B schaubildlich eine Abänderung der Einrichtung nach Fig. 4 und 4A, Fig. 4C eine Änderung der Wellenbahn nach Fig. 4A,
Fig. 5 schaubildlich eine weitere Ausfüh rungsform mit einem Pendel, Fig. 5A eine Abänderung von. Fig. 5, und Fig. 6, 7 und 8 zeigen schaubildlich je eine weitere Ausführungsform. o Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 enthält die Hemmung ein drehbares,
in Rich tung des Pfeils P angetriebenes Magnetrad a mit mehreren magnetischen Polkörpern b, die abwechselnd permanente Nord- und Südpole sind.
Neben dem Teil Q ist das zugehörige Schwingglied c angeordnet, dessen Achse in der Drehebene des Antriebteils .a liegt und das vier Scheiben c1, c2, c3 und c4 aus ma gnetisch leitendem Werkstoff besitzt, die durch Abstandsringe d voneinander getrennt sind,
welch letztere aus nichtmagnetischem Werk stoff oder - wenn sie genügend kleineren Durchmesser haben - auch aus magnetischem Werkstoff bestehen können. Ein Teil jeder Scheibe ist als Zunge nach oben abgebogen, welche Teile zusammen eine fast ununterbro chene, durch die Pole b magnetisierte Zick- zaekbahn bilden (Fig. 2), die den Polen des Magnetrades a zugekehrt ist. Durch eine nicht gezeichnete Spiralfeder wird das Schwingglied c in hin und her schwingende Drehbewegungen versetzt.
Befindet sich beim Betrieb das Schwing glied c z. B. nach einer Drehung in Pfeil richtung P2 an einem Ende seiner Schwing amplitude, dann sind zwei Pole b des Magnet rades a mit den Kanten der Scheiben c' bzw. e3 magnetisch gekuppelt.
Bei Drehung des Schwinggliedes in Pfeilrichtung P1 nähert sieh dessen Zickzaekbahn der Ebene des Magnetrades und überschreitet sie, wobei das Rad sieh im Wirkungsbereich der Bahn um einen Schritt dreht, da die zwei Pole b den abgebogenen Kanten c2' und c-l' der Nach- barseheiben e2 und c=1 folgen, längs deren unabgebogenen Kanten sie dann durch die magnetische Verbindung in Ruhelage festge halten werden, während das Schwingglied seine Schwingung vollendet.
Bei der Rückkehr bewegung in Pfeilrichtung P2 wiederholt sich der beschriebene Ablauf, wobei aber bei der Zickzaekbahn die Pole den abgebogenen Kanten e3' und c-' folgen und ein neuer Pol b des Magnetrades mit. der Kante c" zum Zu- sammenwirken kommt. Das unter Antrieb stehende Magnetrad a gibt. ferner dein Schwingglied in.
jeder Schwingrichtung P1, P2 während seiner langsamen Drehung einen Impuls, der so lange andauert., als die Pole dem abgebogenen Teil der jeweils wirksamen Scheibe folgen, -und unterhält damit die Schwingungen des Gliedes c. Die Zickzaek- bahn erstreckt sich somit. nur über einen Teil des gegenseitigen Wirkungsbereiches der Glieder a und c und enthält. etwas über zwei Wellenzüge, von denen einer durch die Teile c2' und e3' gebildet wird.
Die letzteren Merk male und die dargelegte -#Virkungsweise sind analog bei allen folgenden Beispielen vorhan den.
Um eine bessere Kupplung zwischen den Polen und der Zickzackbahn aufrechtzu- halten, können die Durchmesser der Scheiben c1-0 derart verschieden gehalten sein, dass das gemeinsame Profil der Scheiben dem Umriss des Magnetrades a entspricht, so dass ein etwa gleiehföimiger Luftspalt. für alle Einwirkstellungen der Pole vorhanden ist, wie Fig. 2A schematisch zeigt.
Im Beispiel nach Fig. 3 besitzt das Antriebsglied a, zwei Polräder<I>i</I> und<I>i',</I> die in der Art von Kronenrädern axial gerichtete, magnetische Polansätze j und j' aufweisen, deren Polarität in der Figur angegeben ist. Die zwischen den Polrädern<I>i</I> und<I>i'</I> verdickte Achse j2 des Gliedes a stellt einen Stabmagne ten dar.
Das Schwingglied k, dessen Achse in einer gemeinsamen Tangentialebene der beiden Polräder i, i' liegt, besitzt. auch hier vier magnetisch leitende Scheiben, die in ähn licher Weise wie beim Beispiel nach Fig. 1, jedoch auf zwei gegenüberliegenden Seiten, nach oben abgebogene Zungen k' aufweisen, welche auf jeder Seite eine annähernd unun terbrochene Zickzaekbahn bilden. Durch die Spiralfeder l wird das Schwingglied k in hin und her gehende Drehbewegungen ver setzt.
Die Wirkungsweise entspricht. derjenigen des Beispiels nach Fig. 1, .indem die Pole j und j' der Magneträder bei Drehung dersel ben im Sinne des Pfeils P nacheinander mit den Kanten der Scheiben k magnetisch ge kuppelt werden, wobei sie deren abgebogenen Zungen k' folgen und dabei die Polräder sieh jedesmal um einen Schritt weiterdrehen las sen.
Die magnetische Kupplungskraft ist dabei gegenüber dem Beispiel gemäss Fig. 1 insofern verstärkt., als sie in gleichen Bewe gungsphasen auf beiden Seiten des Sehw ing- gliedes k zur Wirkung gelangt.
Im Beispiel nach Fig. 4 besteht der Schwingteil aus einem durch ein Unruhrad 6a mittels einer Spiralfeder 6e in schwingende Bewegung versetzten Wellenbahnträger 6b, auf dem zwei zentralsymmetrische Wellen bahnen mit zickzackförmigen Teilstücken 6c und Verlängerungen 6d (vgl. Fig. 4A) in deren Scheiteln angeordnet sind. Der rotie rende. Antriebsteil weist zwei Scheiben 6 f auf einer Welle 6g auf.
Jede Scheibe besteht aus Kunststoff und trägt am Umfang gleichmässig verteilte Stifte 67z. Die Scheiben sind so ange ordnet., dass sie sich dicht an je einer Seite des Wellenbahnträgers und zwisehen diesem und zwei Polschuhen 6i eines permanenten Magneten hindurch bewegen. Durch Verwen dung von Weicheisen- oder Mumetall-Stiften an den Scheiben und Weicheisen- oder Mumetall-Polschuhen für den Magneten kön nen die Hysteresis- und Wirbelstromverluste auf ein Minimum beschränkt werden.
Der Weg 6h' der Stifte gegenüber dem in Ruhe lage gedachten Wellenbahnträger und der Pol sehuhfläehe 6i' ist in Fig. 4A gestrichelt an gedeutet. Als Antrieb für die Scheiben 6 f ist beispielsweise ein kleines Gewicht 6 j mit Schnur 6k gezeichnet, die auf einer Welle 67n aufgewickelt ist, die ein grosses Triebrad 6n trägt, das mit einem. kleinen Rad 67a' auf der Welle 6g im Eingriff steht.
Die Wirkungsweise entspricht derjenigen des "ersten Beispiels, indem der rotierende Antriebsteil a durch die Schwingungen des Wellenbahnträgers und mittels der magne tischen Wirkungsverbindung zur schrittweisen Drehbewegung gezwungen, anderseits der schwingende Teil durch die kleinen, durch magnetische Kupplung übertragenen, momen tanen Impulse des rotierenden Teils ange trieben wird.
Fig. 4B zeigt eine Variante dieses Aus führungsbeispiels. Darin ist ein kleiner Stift 6o aus biegsamem und magnetisierbarem Werkstoff auf dem Wellenbahnträger 6b so befestigt, dass er in dem magnetischen Streu feld zwischen den Magnet-Polschuhen liegt. Durch Abwärtsbiegen in die gestrichelt ge zeichnete Stellung kann der Stift 6ö weiter in dieses Feld hinein bewegt werden und da durch den magnetischen Widerstand längs des magnetischen Weges beim Schwingen ver ändern. Dadurch wird es möglich, diesen Widerstand so zu verändern, dass die Schwin gung des Teils 6d der Drehzahl des Teils a besser angepasst werden kann.
Bei der Variante nach Fig. 4C enthält der Wellenbahnkörper 6b dieselben Teile mit denselben Bezugszeichen, wie der in. Fig. 41 gezeigte. Zusätzlich zu diesen Teilen sind sehr dünne, nichtmagnetische Rippen 6p vorge sehen, die gegenüber der magnetischen Wel lenbahn vorstehen und als mechanisches Hin dernis für die Stifte 6jz der Scheiben 6 f die nen; diese Stifte sind dann so lang, dass sie aus den Scheiben vorstehen.
Wird die ma gnetische Kupplung zwischen den Stiften und der Wellenbahn vorübergehend unterbrochen, dann kann der Drehteil wegen der zeitweise wirkenden mechanischen Sperrung nicht durchbrennen, die zwar eine Schwingbewe gung, jedoch keine Drehbewegung zulässt, bis die magnetische Kupplung wieder hergestellt ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist am obern Ende einer Pendelstange 7a ein per manenter Magnet 7b an einem biegsamen Streifen 7c aivs nichtmagnetischem Werk stoff aufgehängt, der in einem Lager 7d be festigt ist. Das untere Ende des Streifens 7c ist gegabelt und überbrückt die an ihm be festigten Magnetpole.
An jeder Polfläche des Magneten ist ein Wellenbahnelement aus wei chem Eisen befestigt mit Zickzackteilen 7e und Ansätzen 7f an den Wellenscheiteln ähn lich den oben beschriebenen Ausführungen. Der Drehteil .a besteht aus einer Scheibe 7g aus nichtmagnetischem Werkstoff, einer Welle 7h, die auf beliebige Weise, z. B. durch ein Uhrwerk oder ein Gewicht und ein Räder werk, angetrieben sein kann, sowie am Umfang der Scheibe 7g angebrachte Stifte 7i aus ma- gnetisierbarem Werkstoff, z. B.
Weicheisen niedrigen magnetischen Widerstandes. Die " Stifte liegen so zu den Magnetpolen, dass bei Drehung der Scheibe bei stillstehendem Ma gnet die Stiftenden einen Weg beschreiben würden, der durch die gestrichelten Linien 7 k in Fig. 5 angedeutet ist.
Die Wirkung , dieser Hemmungseinrich tung ist folgende: Wenn der Magnet mit dem Pendel im Sinne der gezeichneten Pfeile schwingt, dreht sich die Scheibe 7g im Sinne des Pfeils P derart, dass die Stifte 7i den hin und her schwingenden Zickzackteilen 7e der Wellenbahn magnetisch folgen bzw. durch die Seheitelansätze 7f aufgehalten werden, wenn die Amplitude der Pendelschwingung genügt, um diese Ansätze vor die Stifte zu bringen.
Bei der Variante nach Fig. 5A ist die Scheibe 7g am Umfang gezahnt und ein Stift. Ina aus niehtmagnetischem Werkstoff ist zwischen den Magnetpolen befestigt, so dass er beim Schwingen des Pendels in die Ein schnitte hinein- und aus ihnen herausbewegt wird, ohne wirklich die Scheibe zu bei2ihren, solange nicht. die magnetische Kupplung unterbroehen ist. Ist letzteres aber der Fall, dann hält.
bei ruhendem Pendel dieser Stift die Scheibe 7g fest und verhindert ihren freien Lauf, bis die magnetische Kupplung wieder hergestellt ist. Die Bauart. nach der Fig. 6 weist eine Art Zungenpendel auf, das ein Gewicht 8a, welches als permanenter Magnet ausgebildet ist, sowie einen biegsamen Streifen 8b, der an einem Lager 8c aufgehängt ist, besitzt..
Eine Polfläche des -Magneten trägt eine Wel lenbahn aus Weicheisen mit Zickzaekteilen <I>8c1</I> und Ansätzen 8e an den Wellenseheiteln. Unterhalb des Magneten ist der Drehteil in Gestalt einer Scheibe 8 f aus nichtmagne tischem Werkstoff angeordnet, die magneti- sierbare Stifte 8g trägt.
-Weiter sind an einer Kante der Seheibe etwas längere Stifte 8h, aus nichtmagnetischem Werkstoff vorgesehen, die jeweils zwischen den Stiften 8g liegen und eine mechanische Sicherheitssperrung ermög lichen, indem sie sich gegen die vorstehende Wellenbahn legen und den Rotor festhalten und dadurch die Wiederherstellung der ma gnetischen Kupplung zwischen den Stiften 8g und der Wellenbahn ermöglichen, wenn diese zufällig unterbrochen wurde und das Pendel in Ruhe ist. Bei dieser Bauart ist zu beachten, dass die magnetische Anziehung mithilft, die Lager des Drehteils von dessen Gewicht zu entlasten.
Die Wirkungsweise entspricht derjenigen des Beispiels nach Fig. 5, indem der schwin gende durch den rotierenden Teil angetrieben und dieser durch die Schwingungen des Zun genpendels gehemmt wird. Beim Beispiel nach Fig. 7 wird eine Unruh scheibe 9a. verwendet, auf deren einer Seiten- fläehe eine erhabene, mugnetisierbare Wellen bahn mit ziekzackförrnigeri Teilen 9b und ringförmigen Verlängerungen 9c an deren Scheiteln angebracht ist.
Neben dieser Seiten- fläehe der Unruhseheibe ist mit paralleler Achse ein Drehteil a in Form einer Scheibe 9d. aus nichtmagnetisehem Werkstoff mit. magnetisierbaren Stiften 9e angeordnet, die reit der Wellenbahn zusammenwirken.
Die Unruhseheibe 9a und die Scheibe 9_r1 werden von den Polen eines Magneten 9 f imifasst, der die jeweils wirksamen Teile der Wellenbahn und die entsprechenden Stifte magnetisiert. Die Scheibe<I>9c1</I> wird durch ein Gewieht 9g über zwei Zahnräder angetrieben. Dieser Antrieb kann durch einen beliebigen andern Antrieb ersetzt. werden.
Solange die Stifte 9e unter der -V#irkung des Magneten 9f mit. den ringförmigen Ver- längei-Lingen der Wellenbahn der Scheibe 9c in Wirkungsv erbindung stehen, ist der Dreh teil gehemmt, während er anderseits die Unruhseheibe antreibt, solange die Stifte sich vor den Zickzackteilen der Wellenbahn be finden. Die schematische Darstellung der Fig. 8 zeigt ein Detail einer Ausführungsform, bei der die Wellenbahn auf dem Drehteil statt wie bei allen vorhergehenden Beispielen auf dem Schwingteil angeordnet ist.
Der Drehteil c, weist. eine Trommel 10a und zwei einander diametral gegenüberliegende Wellen bahnstücke aus rnagnetisierbarem Werkstoff mit zickzaekförmigen Teilen 7.0b und Scheitel ansätzen 10c auf.
Der Sehwirigteil ist. als Pendel ausgebildet und besitzt ein an einer biegsamen Zunge 10f aufgehängtes Gewicht 10d aus permanentmagnetischem Werkstoff, das einen Ringmagneten mit innern Nord- und Südpolen 10e bildet, die den Wellen, bahnstücken zugeordnet sind. Obwohl ein Wellenbahnstüclz für das Funktionieren der Hemmungseinrichtung genügen würde, sind zwei solche vorgesehen, um störende Neben kräfte auszugleichen.
Die Wirkungsweise entspricht derjenigen des Beispiels nach Fig. 6, wobei hier Pol- und Wellenbahn umgekehrt angeordnet sind und wobei keine mechanische Sicherheitssperrung vorgesehen ist.
Es hat sich herausgestellt., dass Höchst wirkungen bei allen Ausführungsformen bei Verwendung von Wellenbahnen erzielt wer den, bei denen der durchschnittliche Neigungs winkel der Zickzackteile annähernd 45 be trägt.
Bei allen Ausführungsbeispielen ist es zudem vorteilhaft, wenn die magnetischen, dein sich ändernden magnetischen Fluss aus gesetzten Teile aus Werkstoff mit niedrigen, (las heisst höchstens den Verlusten bei Rho- metall (siehe unten) gleichen Hysteresis- und 'irbelstromverhisten bestehen, so dass die im Betrieb mit der Änderung der Verteilung des Kraftlinienflusses zusammenhängenden Ver luste, die infolge der Bewegung der rotieren den Pole an den permanenten Magnetpolen vorbei auftreten, verringert werden.
Solche ,-eeignete Materialien sind z. B. 3lumetal mit einem elektrischen, spezifischen Wider stand von 45 Mikro-Ohm. cm und einem Hysteresisverhist von 60 Erg/cin3 bei 10 000 Kraftlinien/em2 Gauss sowie Rhonetal , das einen Widerstand von 90 Mikro-Ohm. cm und einen Hysteresisverlust von 376 Erg/cm3 auf 10 000 alles bei 50 Hz, aufweist..
Das erstgenannte Material ist dabei beson ders für langsame Schwingung geeignet, wo eine kleine Hysteresis wichtiger ist. als kleine Wirbelströme, während das zweite sieh umge kehrt mehr bei Schwingungsfrequenzen in der Grössenordnung um 100 Hz eignet, wo kleine Wirbelströme (infolge des grösseren Wider standes) wichtiger sind als eine kleine Hyste- resis.