CH661165A5 - Elektromechanischer wandler mit justierbarem ankerjoch und verfahren zum justieren des ankerjochs. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Wandler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Wandler dieser Art sind in den US-Patenten 3 617 653, 3 671 684 und 3 935 398 beschrieben.

In diesen Patenten sind Anker mit einem Ankerschenkel dargestellt, der im grossen und ganzen flach ist und sich durch die elektrische Spule in einen Arbeitsspalt hinein erstreckt; ferner besitzt ein Ankerjoch ein Querstück, das aus einem Teil mit dem vom Arbeitsspalt entfernt liegenden Ende des Ankerschenkels gebildet oder mit dem entsprechenden Schenkelende verbunden ist, und welches sich quer zur Hauptrichtung des Ankerschenkels erstreckt; das Ankerjoch besitzt eine Jochbügelanordnung, die sich von dem seitlich aussenliegenden Bereich des Querstücks hin zur Polarisierungs-Magnetflussanordnung und zum Arbeitsspalt erstreckt.

Für einen zufriedenstellenden Betrieb sollten die innerhalb des Arbeitsspalts liegenden Flächen des Ankerschenkels im wesentlichen parallel zu den einander gegenüberliegenden Polflächen liegen, und der Ankerschenkel sollte im Arbeitsspalt wirksam zentriert sein. In der Praxis ist es wünschenswert, eine Einrichtung zur Durchführung einer dauerhaften Justierung der Ankerschenkellage nach dem erfolgten Zusammenbau vorzusehen, wie im US-Patent 3 617 653 beschrieben, werden die Dauermagnete nach dem Zusammenbau der Teile magnetisiert, und die Justierung des Ankerschenkels wird nach einer solchen Magnetisierung durchgeführt, indem das Querstück des Ankerjochs unelastisch verdreht wird. Dieses Verdrehen findet in Bereichen des Querstücks statt, die die Anbringung des Ankerschenkels überbrücken. Zwar liefert diese Justiermethode eine merkliche Verbesserung hinsichtlich der mechanischen Stossfe-stigkeit gegenüber früheren Wandlern, es bestehen jedoch folgende spezifische Nachteile:

Ein solcher Nachteil des unelastischen Justierens des Querstücks beruht auf inneren Spannungen, die nach dem Verlagern von Abschnitten des Querstückmaterials aus ihrer ursprünglich spannungsfrei geglühten Lage verbleiben. Diese Spannungen, welche durch das Verdrehen des Querstücks verursacht werden, setzen seine Festigkeit herab. Aus diesem Grund werden die Dicke und andere Abmessungen des Querstücks in Relation zu den Massen des Ankerschenkels entsprechend gewählt, um diesen Nachteil zu kompensieren. Ungeachtet dieser Art von Kompensation des Festigkeitsverlustes bewirkt die Verdrehjustierung zwangsläufig, dass die Festigkeit des geschwächten justierten Querstücks in einer Richtung der Verdrehung wesentlich grösser sein muss als in der anderen. Ausserdem bilden die verbleibenden inneren Spannungen eine Quelle für Kriechdehnungen im justierten Zustand. Aus diesem Grund kann unter bestimmten

Bedingungen der justierte Wandler eine mangelhafte Stabilität hinsichtlich der Lage des Ankerschenkels im Spalt aufweisen.

Eine Justierung durch Verdrehen des Querstücks ist im Hinblick auf die sich ergebende Verlagerung des Ankerschenkels innerhalb des Spalts noch zusätzlich begrenzt. Beispielsweise schwenkt das Verdrehen des Querstücks den Ankerschenkel um eine im Querstück liegende Achse. Falls der Ankerschenkel keine Justierung seiner Parallellage zu den Polflächen erfordert, sondern nur ein genaues Zentrieren im Spalt, beeinträchtigt das Verdrehen des Querstücks zur Verbesserung der Zentrierung auch mehr oder weniger stark die Genauigkeit der Parallelität. In diesem Fall stellt das Justieren im wesentlichen einen Kom-promiss dar zwischen dem Erzielen einer besseren Zentrierung und eine Preisgabe der Parallelität des Ankerschenkels zu den Polflächen. Bei bestimmten Ausführungsformen, z.B. bei Empfängern in Gehörhilfen und dgl. setzt dieser Kompromiss die Nennbelastbarkeit herab, erhöht den Klirrfaktor und steigert die Empfindlichkeit dieses Klirrfaktors im Verhältnis zu Veränderungen des Vormagnetisierungsstroms.

Um diese vorstehend beschriebenen Nachteile des Justierens mittels unelastischen Verdrehens des Querstücks zu überwinden, besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen elektromechanischen Wandler mit einem Anker zu schaffen, der ohne Beeinträchtigung des Querstücks durch bleibende Deformation justiert werden kann.

Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gekennzeichnet. Ausführungsformen davon sind durch die abhängigen Ansprüche definiert.

Für die Justierung des Wandlers wird erfindungsgemäss ein Verfahren vorgeschlagen, das durch den Patentanspruch 25 gekennzeichnet ist. Nach diesem Verfahren lässt sich eine nahezu optimale Justierung durchführen mit einer im Ergebnis verbesserten Wandlerleistung und -Stabilität.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines vollständig zusammengebauten elektromechanischen Wandlers nach den Merkmalen der Erfindung,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht zur Verdeutlichung des zusammengebauten Wandlers nach Fig. 1 nach dem Justieren für einen Anwendungsfall als elektroakustischer Wandler,

Fig. 3 eine Schnittansicht bei einer Schnittführung entlang der Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Anker- und Polarisierungsfeid-struktur des Wandlers nach Fig. 1 zur Verdeutlichung eines vorläufigen Drehjustierschritts,

Fig. 5 eine Ansicht ähnlich der in Fig. 4, zur Veranschaulichung eines zweiten, im wesentlichen parallelverschiebenden Justierschritts,

Fig. 6 eine Seitenansicht zur Veranschaulichung einer ersten abgewandelten Ausführungsform des Ankeraufbaus,

Fig. 7 eine Seitenansicht zur Verdeutlichung einer zweiten abgewandelten Ausführungsform eines Ankeraufbaus,

Fig. 7a ein Detail aus Fig. 7 mit einer plazierten Justierbacke und

Fig. 8 eine Seitenansicht zur Verdeutlichung einer dritten abgewandelten Ausführungsform des Ankeraufbaus.

In Fig. 1 ist ein elektromechanischer Wandler 12 dargestellt, der eine Polarisationsanordnung 14 für den magnetischen Fluss, eine elektrische Wicklung 16 und eine Ankeranordnung 18 umfasst. Die Ankeranordnug schliesst einen Ankerschenkel 20 ein, dessen freiliegendes Ende an einem Zapfen 22 angebracht ist. Bei einer Ausführungsart als Empfänger, wie sie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, bewirkt ein durch Wicklungszuleitungen 24 geführter Signalstrom, dass der Ankerschenkel und der an ihm befestigte Zapfen 22 ausgelenkt werden.

Die Polarisationsanordnung 14 für den magnetischen Fluss besteht aus einem Paar Dauermagneten 26 und 28 und einem

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Magneteisenbügel 30 aus hochpermeablem Magnetmaterial, das in Form eines flachen Streifens in eine im wesentlichen rechteckige geschlossene Konfiguration gebogen ist. Die Magnete 26 und 28 sind an dem Magneteisenbügel 30 befestigt und besitzen im wesentlichen flache, einander parallel gegenüberliegende Flächen, die einen Arbeitsspalt 32 bilden.

Die Ankeranordnung 18 besteht auch aus einem hochpermeablem Magnetmaterial und umfasst den Ankerschenkel 20 und ein Ankerjoch 34. Das Ankerjoch ist aus einem flachen Band oder einer Platte geformt und so gebogen, dass es ein Paar Jocharme 36 und 38 ausbildet, die durch ein integriertes Querstück 40 verbunden sind. Der Ankerschenkel 20 ist aus einem flachen Band gebildet, besitzt eine längliche und allgemein rechteckige Form. Ein Ende des Ankerschenkels ist an dem Querstück 40 angebracht, und zwar mittels einer hochfesten haltbaren Schweissung 42, beispielsweise einer Laser-Schweis-sung. Die Wicklung 60 umgibt den Ankerschenkel, passt in den zwischen dem Querstück 40 und dem Magnetbügel 30 ausgesparten Raum und ist an dem Magnetbügel 30 befestigt. Eine im Querstück vorgesehene Aussparung 44 ermöglicht das Herausführen der Leitungen 24 der Wicklung, ohne eine Vergrösse-rung der Gesamthöhe des Wandlers.

Im Magnetbügel 30 und in den Enden der Jocharme sind Sichtschlitze 46 ausgebildet, um die Lage von Abschnitten des Ankerschenkels im Arbeitsspalt beobachten zu können.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 besitzt jeder Jocharm ein Paar Nuten 48, die einen eingeschnürten Bereich 50 bilden. Diese eingeschnürten Bereiche stellen eine Verbindung her zwischen den Endabschnitten 52 und Endabschnitten 54 der Jocharme. Diese Endabschnitte 52 und 54 passen genau an den Magnetbügel 30 und die Endabschnitte 52 sind an diesem Bügel über ein Paar Widerstands-Schweissstellen 56 angebracht. Der vollständig zusammengesetzte Wandler besitzt auch, wie in Fig. 1 gezeigt, ein Paar Widerstands-Schweissstellen 58, um die Endabschnitte 54 der Jocharme an dem Magnetbügel 30 anzubringen.

Jeder Jocharm enthält einen Schlitz 60 mit Längsabschnitten, die ein Paar längliche, im wesentlichen prismatische Streben 62 abgrenzen, die parallel zur Hauptrichtung des Ankerschenkels 20 verlaufen. Zwischen den Streben 62 befindet sich eine Justierlasche 64 mit einer Öffnung 66. Die Öffnung 66 liegt im wesentlichen in der Mitte der Länge der Streben 62.

Der Wandler wird zusammengesetzt, indem die Teile, wie in Fig. 1 gezeigt, ohne die Widerstands-Schweissstellen 56 und 58 zusammengestellt werden. Dann, während sich die Spitze des Ankerschenkels 20 etwa in ihrer gewünschten Lage im Spalt 32 befindet, werden die Schweissstellen 56 gesetzt. Im Anschluss daran werden die weiteren Schritte in der nachstehend beschriebenen Weise durchgeführt.

Zunächst werden anfängliche Drehjustierungen vorgenommen, indem Vertikalkräfte, z.B. die Kraft F3 oder das Kräftepaar Fl und F2, wie in Fig. 1 gezeigt, auf die Kanten des Querstücks 40 aufgebracht werden, was bewirkt, dass die eingeschnürten Regionen 50, die tatsächlich als Gelenke wirken, bleibend deformiert werden. Durch Beobachtung der Spitze des Ankerschenkels durch die Sichtspitze 46 hindurch kann die Spitze so justiert werden, dass sie im wesentlichen parallel zu den Magneten liegt. Wenn die Ebene oder Fläche des Ankerschenkels anfänglich so angeordnet ist, dass sie im wesentlichen gleich weit vom Magneten 26 auf der Seite neben dem Jocharm 36 entfernt ist, wie auf der Seite neben dem Jocharm 38, kann die Kraft F3 aufgebracht werden, und die Justierung findet im wesentlichen um eine Achse herum statt, die durch die eingeschnürten Regionen 50 in einer zu den Jocharmen senkrechten Richtung verläuft. Auch kann das Kräftepaar Fl und F2 aufgebracht werden, um jede notwendige Drehung des Ankerschenkels um eine zu seiner Hauptrichtung parallele Achse zu erreichen, wie es erforderlich ist, um eine Parallelität der Spitze des

Ankerschenkels mit den einander gegenüberliegenden Magnetflächen zu erzielen. Während dieser Justierung findet vorzugsweise keine bleibende Deformation der Streben 62 statt, was dadurch sichergestellt wird, dass die Schlitze 48 tief genug gemacht werden, um die Regionen 50 so schmal zu machen, dass die bleibende Deformation in diesen Regionen auftritt. Nach Abschluss dieses Justierschritts werden die Schweissstellen 58 gesetzt, wodurch die eingeschnürten Regionen 50 vor einer weiteren Deformation während der sich anschliessenden Schritte bewahrt wird.

Der nächste Schritt besteht im Magnetisieren der Magnete 26 und 28, indem der gesamte Wandler 12 einer externen Quelle eines starken Magnetfeldes (nicht gezeigt) ausgesetzt wird. Ähnliche Mittel können verwendet werden, um im Anschluss daran die voll aufmagnetisierten Magnete auf den gewünschten Arbeitspunkt zu entmagnetisieren.

Infolge des Magnetisierungszustandes der Magnete ist die Lage der Spitze des Ankerschenkels im Arbeitsspalt nicht allein eine Funktion seiner konstruktiven Position, d.h. der Lage, die der Ankerschenkel einnehmen würde, wenn die Magnete nicht magnetisiert wären, sondern auch eine Funktion aller Magnetkräfte, die auf die Spitze einwirken können. Wenn die Spitze des Ankerschenkels sich etwa in der Mittellage zwischen den Magnetpolflächen befindet, sind die auf ihn einwirkenden Magnetkräfte praktisch Null, und sie nehmen zu, wenn sich die Spitze aus dieser Lage herausbewegt. Der Zweck der nachstehend beschriebenen, sich anschliessenden Justierungen besteht darin, die Spitze des Ankerschenkels in oder in die Nähe der mittleren Lage zu bringen, wo die besten Betriebseigenschaften erzielbar sind, und zwar unter Berücksichtigung sämtlicher Einflussfaktoren, z.B. durch den Vormagnetisierungsgleichstrom, die Magnettoleranzen, die Hysterese usw. Wenn somit die nachfolgende Justierung durchgeführt ist, befindet sich der Anker- -Schenkel im wesentlichen in seiner Ausgangslage. In jedem Fall wird davon ausgegangen, dass eine solche nachfolgende Justierung in der anschliessenden Beschreibung sich auf die Ausgangsposition bezieht.

Nach dem Magnetisierschritt wird der Magnetbügel 30 in einer Halterung gehalten und Justierzapfen dieser Halterung (nicht dargestellt) werden in jede Öffnung 66 leichtgängig eingesetzt. Eine zweite im wesentlichen parallelverschiebende Justierung wird als nächstes durchgeführt, indem Vertikalkräfte, d.h. Kräfte in Richtung der Pfeile F4 und F5, wie in Fig. 1 gezeigt, über die Justierzapfen auf jede Lasche 64 und damit auf jedes Strebenpaar 62 aufgebracht wird, wodurch der Ankerschenkel im Arbeitsspalt im wesentlichen durch eine vertikale Parallelverschiebung justiert wird. Auf diese Weise wird die anfängliche Parallelität des Ankerschenkels im Spalt im wesentlichen bewahrt, während der Ankerschenkel zwischen den Polflächen genau zentriert wird. Bei Wandlern, bei denen ein Vormagneti-sierungs-Gleichstrom angelegt werden muss, kann ein solches Zentrieren durch eine magnetische Zentrierung anstatt durch mechanische Zentrierung bewirkt werden.

Gewünschtenfalls kann die zweite Justierung, bestehend aus der im wesentlichen parallel verschiebenden Verlagerung des Ankerschenkels in der obenbeschriebenen Weise, die dadurch erzeugt wird, dass im wesentlichen gleichgrosse Kräfte F4 und F5 auf jeden Jocharm 36 und 38 aufgebracht werden, auch durch eine zusätzliche Drehverlagerung erfolgen, die erzeugt wird, wenn hinreichend ungleich grosse Kräfte F4 und F5 auf die Jocharme aufgebracht werden. Diese Dreh Verlagerung erfolgt um eine Achse parallel zur Hauptrichtung des Ankerschenkels.

In den Fig. 4 und 5 ist ein Beispiel der einzelnen Schritte der obenbeschriebenen Justierung abgebildet. Die erste oder Drehjustierung zur Erzielung der Parallelität ist in Fig. 4 dargestellt. In dieser Figur wurde eine Kraft F3 auf das Querstück 40 aufgebracht, um die Region 50 bleibend zu deformieren, damit ei-

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ne Parallelität des Ankerschenkels 20 bezüglich der Flächen der Magnete 26 und 28 erzielt wird. Danach werden die Schweissstellen 58 in der vorstehend beschriebenen Weise und wie in Fig. 5 gezeigt, gesetzt. Nach der Magnetisierung wird der Magnetbügel 30 festgehalten, und es werden Kräfte F4 und F5 auf die Laschen 64 aufgebracht, um den Ankerschenkel im Spalt zu zentrieren, d.h. in seine Mittellage zu bringen. Das sich dabei ergebende randseitige elastisch-plastische Biegen jeder Strebe 62 deformiert diese in Gestalt einer S-förmigen Krümmung, wie abgebildet. Infolgedessen unterliegt der Ankerschenkel 20 einer im wesentlichen reinen Parallelverschiebung bezüglich der festgehaltenen Enden der Jocharme. Es bestehen drei prinzipielle Bedingungen, die zu diesem Ergebnis führen:

(1) die Bereiche der Jocharme, die an die benachbarten Enden eines Strebenpaares angrenzen sind starr,

(2) die Justierkraft, z.B. die Kraft F4 befindet sich auf der Mitte der Längsausdehnung der Streben 62 und

(3) der Querschnitt der Streben ist um den Längsmittelpunkt einer jeden Strebe symmetrisch und die Formänderungsfestigkeit des Jocharm Werkstoffs ist entlang der Streben homogen. Unter Berücksichtigung der ersten Bedingung wird die Abmessung der Jocharme so ausgewählt, dass hinreichend grosse Abstände zwischen dem Querstück 40 bzw. den Nuten 48 und den jeweils am nächsten liegenden Abschnitten der Schlitze 60 bestehen. Die zweite Bedingung wird erreicht, indem wie erwähnt, die Öffnungen 66 im wesentlichen in der Mitte der Länge der Streben 62 angeordnet werden. Die dritte Bedingung kann zum Teil erfüllt werden, indem die Streben 62 so gefertigt werden, dass sie einen konstanten Querschnitt besitzen. In den praktischen Anwendungsfällen, in denen diese Bedingungen nicht exakt durch die beschriebenen Massnahmen eingehalten werden können, ist es hilfreich, in der Kombination der Bedingungen das Paar der Abstand besitzenden Streben 62 so vorzusehen, dass jede Strebe im Vergleich zur Gesamthöhe des Jocharms schlank ist, wodurch das Erreichen einer kleinen, im allgemeinen vernachlässigbaren Drehkomponente während der zweiten Justierung gefördert wird. Ausserdem bietet selbst dann, wenn die Bedingungen (1), (2) und (3) nicht vollständig erfüllt werden, das Paar der Abstand besitzenden Streben einen beachtlichen Widerstand gegen Verdrehen während der zweiten Justierung. Dies wird anhand der Fig. 7 nachstehend eingehender erörtert.

Wenn die obengenannten Bedingungen (1), (2) und (3) exakt eingehalten werden, ist die reine Zug-Druck-Kraft in jeder Strebe gleich Null. Praktisch ist, wenn z.B. die Justierkraft F4 nur ungefähr ausgemittelt ist, die reine Zug-Druck-Kraft klein, und es ergibt sich eine vernachlässigbare kleine Neigung zu einem Verwerfen einer Strebe.

Obwohl der Aufbau, bei dem ein Paar Abstand besitzender Streben Verwendung findet, bevorzugt wird, werden brauchbare Ergebnisse mit einer Einzel-Strebenkonstruktion in Verbindung mit einer Einstellkraft, die in etwa aus die Mitte der Länge der Strebe wirkt, erzielt. Dies ist in Fig. 8 gezeigt. In dieser Figur ist eine Ankeranordnung 108 abgebildet, umfassend ein Paar Jocharme 110, ein Querstück 112, das aus einem Stück mit den Jocharmen gebildet ist und sich zwischen diesen erstreckt, und einen Ankerschenkel 114, der am Ankerjoch mittels einer Schweissung 116, entsprechend der Schweissung 42, angebracht ist. Bei dieser Ausführungsform ist ein L-förmiger Schlitz 118 vorgesehen, der eine einzelne Strebe 120 und eine Justierlasche 122 abgrenzt. Eine Öffnung 124 in der Lasche befindet sich im wesentlichen in der Mitte der Länge der Strebe 120. Schweissstellen 126, entsprechend den Schweissstellen 56, und Schweissstellen 128, entsprechend den Schweissstellen 58 werden zur Befestigung der Jocharme an einem Magneteisenbü-gel 130 verwendet. Ein Paar Nuten 131 erfüllen dieselbe Funktion wie die Nuten 48. Die Zusammenbau- und Justierschritte werden bei dieser Ausführungsform in derselben Weise durchgeführt, wie die vorstehend beschriebenen Schritte bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 5. Bei im wesentlichen auf die Länge der Strebe 120 ausgemittelter Justierkraft F9 ist die Krümmungsfunktion des elastisch-plastischen Trägers, wie er durch die deformierte Strebe repräsentiert wird, im wesentlichen eine ungerade Funktion der längslaufenden Position entlang der Strebe um ihren Mittelpunkt. Demzufolge ist der Kurvenverlauf der Auslenkfunktion im wesentlichen derselbe an den jeweiligen Enden der Strebe, und entsprechend ist de Justierung des Ankerschenkels im wesentlichen parallelverschiebend ohne Drehung.

Die Ausführungsform des in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Ankers wird in den Fällen bevorzugt, in denen das Ankerjoch 34 eine angemessene Höhe besitzt, d.h. eine adäquate Vertikalabmessung, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt. Dadurch lässt sich ein ausreichend stabiler Justierzapfen 64 ausbilden und gleichzeitig Streben 62 geeigneter Abmessungen. Die für die Streben erforderlichen Masse werden nicht nur durch mechanische Erfordernisse bestimmt, sondern auch durch ihre Magnetfluss-Leitfähig-keit. Daher ist es wünschenswert, dass die Gesamtleitfähigkeit für den Magnetfluss der vier Streben mindestens genauso gross ist wie die des Ankerschenkels. In den Fällen, wo die Jochhöhe nicht ausreichend ist, um diese Erfordernisse zu erfüllen, kann die Ausführungsform nach Fig. 6 Verwendung finden. Diese Figur zeigt eine Ankeranordnung 68, umfassend Jocharme 70, ein integral mit den Jocharmen ausgebildetes Querstück 72 und einen Ankerschenkel 74, der an dem Ankerjoch mit einer Schweissung 76, entsprechend der Schweissung 42, angebracht ist. Bei dieser Ausführungsform ist ein im wesentlichen rechtwinkliger Schlitz 78 vorgesehen, der Streben 80 abgrenzt. Die Abmessungen des Schlitzes 78 werden entsprechend gewählt, um die obenerwähnten mechanischen und Magnetfluss-Leitfä-higkeitserfordernisse für die Streben 80, ohne dass eine Justierlasche vorgesehen ist, zu erfüllen. An dem Jocharm ist eine Einstellplatte 82 mit einer Öffnung 84 mittels Widerstands-schweissstellen 86 angebracht. Die Platte 82 kann, wie an der Stelle 88 angedeutet, geformt sein, um die Platte in einen geringen Abstand von den Flächen der Streben 80 zu bringen. Die Öffnung 84 befindet sich etwa auf der Mitte der Länge der Streben 80.

Fig. 6 zeigt eine weitere Variante der Ausführungsform nach Fig. 1, bei welcher die eingeschnürten Regionen 50 weggelassen sind. Eine einzige Schweissstelle 89 in der Mitte eines jeden Jocharms verbindet diesen mit dem Magneteisenbügel. Die anfängliche Drehjustierung erfolgt durch Verdrehen dieser Schweissstelle, und danach vervollständigen weitere Schweissstellen (nicht gezeigt) den Zusammenbau von Ankerj och und Magneteisenbügel.

Die Ausführungsform gemäss Fig. 6 ist einsetzbar, wenn eine begrenzte Höhe zur Verfügung steht, jedoch benötigt sie die Justierplatten 82, welche die Gesamtbreite des Wandlers beträchtlich vergrössern.

In den Fällen, in denen nicht genügend Raum für die Justierplatten zur Verfügung steht, können sie, wie in Fig. 7 gezeigt, weggelassen werden. In dieser Figur ist eine Ankeranordnung 132 gezeigt, umfassend Jocharme 134, ein Querstück 136, das aus einem Stück mit den Jocharmem besteht und einen Ankerschenkel 138, der an dem Ankerjoch mittels einer Schweissung 140, entsprechend der Schweissung 42, angebracht ist. Ein im wesentlichen rechtwinkliger Schlitz 142 grenzt Streben 144 und 145 ab. Die Abmessungen des Schlitzes werden so ausgewählt, dass die obenerwähnten Leitfähigkeitserfordernisse für den Magnetfluss in den Streben sichergestellt ist, wobei, wie dargestellt, die Streben verkürzt sein können, um in der Nähe des Querstücks 136 eine grössere ungeschlitzte Länge im Jocharm auszubilden. Schweissstellen 146, entsprechend den Schweissstellen 56 und Schweissstellen 148, entsprechend den Schweissstellen 58 werden zum Anbringen der Jocharme an ei5

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nem Magneteisenbügel 150'verwendet. Ein Paar Nuten 152 erfüllt dieselbe Funktion wie die Nuten 48. Die Zusammenbau-und Justierschritte sind bei dieser Ausführungsform dieselben wie die obenbeschriebenen Schritte für die Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 5 bis auf die Stelle oder die Stellen des Aufbringens der Justierkraft oder Justierkräfte während der zweiten Justierung. Somit wird während der ersten Drehjustierung, die nach dem Setzen der ersten Schweissung 146 stattfindet, und bevor die Schweissung 148 durchgeführt wird, eine Kraft F6 oder ein Kräftepaar entsprechend dem Kräftepaar Fl und F2, wie in Fig. 1 gezeigt, auf die Kanten des Querstücks 136, aufgebracht, was eine bleibende Deformation der eingeschnürten Regionen 154 bewirkt und ein Einstellen der Spitze des Ankerschenkels im wesentlichen parallel zu den Magneten. Wie in Fig. 7 gezeigt, kann die zweite Justierung nach dem Anbringen der Schweissstellen 148 vorgenommen werden, indem eine Kraft F7 auf die Kante des Jocharms in der Nähe des neben dem Querstück 136 liegenden Endes der Streben aufgebracht wird. Die Kraft F7 bewirkt ein elastisch-plastisches Biegen der Streben 144 und 145 und deformiert sie zu einem allgemein S-förmigen Verlauf, ähnlich dem in Fig. 5 gezeigten. Wenn die Kraft F7 in der in Fig. 7 gezeigten Richtung aufgebracht wird, bewirkt sie auch ein leichtes Verkürzen der Strebe 144 und ein geringes Verlängern der Strebe 145. Entsprechend zu diesem Verkürzen und Verlängern der jeweiligen Streben findet eine Verdrehung des Querstücks 136 und der an ihm befestigten Ankerlasche 138 relativ zum Magneteisenbügel 150 statt. Es wurde empirisch ermittelt, dass diese Drehkomponente überraschenderweise klein ist im Vergleich zu der Parallelverschiebungs-komponente der Justierung mit dem Ergebnis, dass mit Hilfe einer Kraft wie der Kraft F7 eine nutzbringende quasi-parallel-verschiebende zweite Justierung erzielt werden kann.

In solchen Fällen, in denen eine genauere parallelverschiebende Justierung erforderlich ist, kann die Ankeranordnung nach Fig. 7 analog der Ankeranordnung nach den Fig. 5 oder 6 unter Einsatz der in Fig. 7a dargestellten Mittel justiert werden. Diese Fig. 7a stellt ein Detail von Fig. 7 dar und zeigt eine Justierbacke 156 mit Anschlägen 158, wobei die Innenkanten 160 der Anschläge zeitweise an den gegenüberliegenden Kanten des Jocharms 134 mit Spiel angreifen. Die beiden Justierbacken, welche an dem Jocharmpaar angreifen, sind feste Bestandteile einer Justierhalterung und sind auf Lagern montiert, die entlang der Achse 162 senkrecht zur Zeichnungsebene ausgerichtet sind und welche gestatten, dass die Backen um die Achsen schwenken können. Die Justierkräfte F8 werden über die Lager der Halterung auf die jeweiligen Justierbacken 156 aufgebracht. Wenn die Achse 162 etwa auf die Mitte der Längen der Streben 144 und 145 ausgerichtet ist, ist die Justierung des Ankerschenkels 138, die von den Kräften F8 bewirkt wird, im wesentlichen parallelverschiebend.

Aus der vorstehenden Darstellung wird deutlich, dass die Änderung am Aufbau der Ausführungsform gemäss Fig. 5, wie sie in den Fig. 6 und 7a dargestellt sind, auf Ankeranordnungen mit einer einzelnen Strebe, wie die gemäss Fig. 8, anwendbar sind.

Bei der Herstellung der Ankeranordnung nach der Erfindung werden die den Ankerschenkel und das Ankerjoch bildenden Teile zunächst wie gezeigt geformt und zusammenge-schweisst. Wahlweise kann der Ankerschenkel auch aus einem Stück mit dem Ankerjoch, wie in den einleitend genannten Patenten beschrieben, ausgebildet sein. In jedem Fall wird die vollständig ausgebildete Ankeranordnung 18 einem Hochtempe-ratur-Glühprozess unterzogen. Dieser befreit die inneren Spannungen, welche durch die vorangehenden Herstellungsschritte verursacht wurden und bringt die magnetischen Eigenschaften auf brauchbare Werte. Die Ankeranordnung wird dann mit der Wicklung 16 und den magnetischen Polarisierungsflusselemen-ten 14 zusammengesetzt. Die weiteren Schritte des Zusammenbaus und der Justierung werden danach, wie vorstehend beschrieben, durchgeführt. Die Justierung ist so, dass nach dem Glühen weder der Ankerschenkel noch das Querstück bleibend verformt werden. Demzufolge wird weder das Warmdehnungs-verhalten noch die Stossfestigkeit dieser Abschnitte des Ankers merklich durch die Justierschritte beeinträchtigt. Obwohl diese Schritte in den Streben eine elastisch-plastische Deformation erzeugen, sind die Warmdehnungswirkungen infolge verbleibender Spannungen in diesen Teilen vernachlässigbar. Dies liegt darin, dass die Streben einer weiteren Deformation, wie sie durch irgendein Entspannen innerer Spannungen mittels eines kantenweisen Biegens erzeugt würde, standhalten und eine Länge besitzen, die wesentlich kleiner ist als die des Ankerschenkels. Somit ist die Steifheit des Jocharmpaars, gemessen am Zapfen 22, üblicherweise einige Hundertmal grösser als die in der übrigen Ankeranordnung, repräsentiert durch die Biegung im Ankerschenkel und die Torsion des Querstücks. Ferner ist die Festigkeit der justierten Streben in jedem Ausführungsbeispiel mit in der Praxis eingesetzten Abmessungen grösser als die eines Querstücks, das durch unelastisches Verdrehen nach dem Stand der Technik justiert ist.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich unter Berücksichtigung der Fig. 2 und 3, in denen ein Zusammenbau des Wandlers 12 mit anderen Teilen unter Bildung eines elektroaku-stischen Wandlers 90 dargestellt ist. Der Wandler 12 ist in einem topfartigen Gehäuse 92 beträchtlicher Festigkeit montiert, welches mit einem Anschlussklemmblock 94 zur Aufnahme der Wicklungsleitungen 24 versehen ist. Im wesentlichen ist der gesamte Raum zwischen den Jocharmen 36 und 38 und dem Gehäuse mit einem Bindemittel 96 ausgefüllt, welches aus einem haltbaren hochfesten Klebstoff besteht, z.B. einem Epoxykle-ber. Auf diese Weise wird die Festigkeit der Jocharme 36 und 38 noch mehr erhöht.

Nach dem Stand der Technik war es nicht praktikabel, die Festigkeit einer justierten Ankeranordnung durch Verkleben mit einem anderen Körper zu verbessern. Die derzeit und zukünftig verwendbaren Klebstoffe, wie Epoxykleber dehnen sich leicht unter Spannungseinwirkung, quellen auf und schrumpfen in Abhängigkeit von der umgebenden Luftfeuchtigkeit. Solche Wirkungen treten auch auf bei dem Bindemittel 96, jedoch ist diese Einwirkung auf die Funktionseigenschaften des Wandlers 12 vernachlässigbar und zwar infolge der sehr hohen Steifheit der Jocharme verglichen mit der der restlichen Ankeranordnung. Aufgrund der vorübergehenden Einwirkung von Kraftimpulsen, die charakteristisch sind für mechanische Stösse, wirkt ein passend gewähltes Bindemittel 96 mit bei der Versteifung der justierten Streben 92, gegen eine solche Stosseinwir-kung.

Das Gehäuse 92 kann von einem anderen topfartigen Gehäuse 98 teilweise umschlossen werden, welches über das erstgenannte Gehäuse aufschiebbar und mit ihm verklebt ist. Dadurch wird eine kastenartige Ummantelung mit doppelten Seitenwänden, die alle aus einem hochpermeablen Magnetmaterial hergestellt sind, gebildet. Der grosse Überlappungsbereich der Seitenwände der jeweiligen topfartigen Gehäuse schafft eine Verbindung mit einem niedrigen magnetischen Widerstand zwischen dem Gehäuse und minimiert damit die Möglichkeit des Abfliessens des vom Wandler 12 erzeugten magnetischen Feldes in die Umgebung. Bei einem solchen Aufbau wirkt das Aussen-gehäuse als weitere Versteifung der vom Gehäuse umschlossenen Strebenanordnung gegen mechanische Stosseinwirkung.

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Bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 ist eine Membran 100 vorgesehen, die an ihrem Umfang durch eine Einfassung 102 abgestützt ist sowie an einem Ende mittels einer biegsamen Anlenkung (nicht gezeigt); die Membran ist an ihrem anderen Ende mit dem Ankerschenkel 20 über den Zapfen 22

(Fig. 2) verbunden. Mittel zur akustischen Verbindung mit dem Raum zwischen der Membran 100 und dem Gehäuse 98 sind herkömmlich aufgebaut und umfassen einen Schlitz 104 im Gehäuse 98. In Fig. 3 ist eine längliche Öffnung 106 der Wicklung s 16 dargestellt.

3 Blätter Zeichnungen

Claims (26)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Elektromechanischer Wandler, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

   eine Polarisationsanordnung (14) für den Magnetfluss, bestehend zumindest aus einem Dauermagneten (26, 28) und einem Paar Abstand voneinander besitzender Polflächen, die einen Arbeitsspalt (32) abgrenzen,

   eine elektrische Wicklung (16) und eine Ankeranordnung (18), umfassend einen länglichen, den Magnetfluss leitenden Ankerschenkel (20), der sich durch die Wicklung in den Arbeitsspalt hinein erstreckt, ein magnetflussleitendes Querstück (40), das fest mit dem Ankerschenkel an seinem vom Spalt (32) entfernt liegenden Ende verbunden ist und sich quer zum Ankerschenkel erstreckt, einen magnetflussleitenden Jocharm (36, 38), der mit dem Querstück (40) in Verbindung steht und in der Hauptrichtung des Ankerschenkels (20) verläuft, wobei in der Längsrichtung des Jocharms ein erster und ein zweiter Abschnitt vorgesehen ist, von denen der erste Abschnitt an der Polarisationsanordnung für den Magnetfluss angebracht ist und der zweite Abschnitt wenigstens eine bleibend deformierbare Strebe (62; 120) aufweist, die sich über einen Abschnitt des Jocharms (36, 38; 110) erstreckt.
2. 2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (12) eine Justierlasche (64) aufweist, die an der Ankeranordnung (18) in der Nähe der Verbindungsabschnitts zwischen dem Jocharm (36, 38) und dem Querstück (40) angebracht ist und sich zumindest entlang eines Abschnitts einer jeden Strebe (62) erstreckt.
3. 3. Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt mindestens einen geschlossenen Schlitz (60) besitzt, um ein Paar Abstand voneinander besitzender Streben (62) abzugrenzen, und dass die Justierlasche (62) zwischen und im Abstand zu diesen Streben verläuft.
4. 4. Wandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Streben (62) von gleicher Länge sind und dass die Justierlasche (64) eine etwa auf der halben Länge der Streben liegende Öffnung (66) besitzt.
5. 5. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Strebe (62) einen im wesentlichen konstanten Querschnitt besitzt und dass die Streben zueinander parallel liegen.
6. 6. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt des Jocharms (110) eine einzige bleibend deformierbare Strebe (120) aufweist, die sich entlang eines Abschnitts des Jocharms erstreckt und dass eine Justierlasche (122) vorgesehen ist, die zumindest entlang eines Abschnitts der Länge dieser Strebe verläuft.
7. 7. Wandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierlasche (122) eine Öffnung (124) in einer Anordnung besitzt, die oberhalb der längslaufenden Strebe absteht.
8. 8. Wandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt einen Schlitz (118) aufweist, der sich entlang des Jocharms (110) erstreckt und eine Strebe (120) mit gegenüber dem Jocharm wesentlich kleinerem Querschnitt ausbildet und dass der Schlitz ausserdem in Querrichtung zu einem Rand des Jocharms verläuft.
9. 9. Wandler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierlasche (122) aus einem Stück mit dem Jocharm (110) gebildet und von dem Schlitz (118) begrenzt ist, sowie eine Öffnung (124) besitzt, die sich im wesentlichen in der Mitte der Strebenlänge befindet.
10. 10. Wandler nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierlasche (64; 122) Mittel aufweist, um ein Justierwerkzeug zum Anbringen einer Querkraft im wesentlichen auf der Mitte der Länge zumindest einer Strebe anzusetzen.
11. 11. Wandler nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Jocharm (36, 38; 110) im wesentlichen flach und die Justierlasche (64; 122) ein integraler Bestandteil des Jocharms ist.
12. 12. Wandler nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierlasche (82) den Jocharm (70) einschliesslich eines Strebenabschnitts (80) überlappt und durch Schweissen (86) an dem Jocharm angebracht ist.
13. 13. Wandler nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte erste Abschnitt mit Aussparungen (46) versehen ist, um Bereiche des Ankerschenkels (20) im Arbeitsspalt (32) sichtbar zu machen.
14. 14. Wandler nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Querstück (40) im wesentlichen flach und senkrecht zur Richtung des Ankerschenkels (20) ausgerichtet ist.
15. 15. Wandler nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Jocharm (36, 38; 110) aus einem Stück gefertigt ist.
16. 16. Wandler nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Querstück (40; 112) und die Jocharmkomponenten (36, 38; 110) der Ankeranordnung (18, 108) an ihrer Verbindungsstelle zu einem Stück vereinigt sind.
17. 17. Wandler nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerschenkel (20; 114) und die Jocharmkomponenten (38, 38; 110) an ihrer Verbindungsstelle (42; 116) zu einem Stück vereinigt sind.
18. 18. Wandler nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Querstück <40; 111) sich in entgegengesetzten Richtungen quer zum Ankerschenkel (42; 116) erstreckt und im wesentlichen identische Jocharme (36, 38; 110) besitzt, die an jedem Querstückende befestigt sind.
19. 19. Wandler nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch ein topfartiges Gehäuse (92) neben dessen Innenwandseitenflächen die Jocharme (36, 38) vorgesehen und an diese Flächen angeklebt sind.
20. 20. Wandler nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein topfartiges Gehäusepaar (92, 98) aus hochpermeablem Magnetmaterial vorgesehen ist, dass dieses Gehäusepaar den Wandler (12) einschliesst und an einem beträchtlichen Abschnitt seiner jeweiligen Gehäusewandungen einander überlappend zusammengeklebt ist, und dass die Jocharme (36, 38) an den Innenflächen der Seitenwandungen des innersten Gehäuses (92) angeklebt sind.
21. 21. Wandler nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt durch eine konstruktive Schwachstelle (50) unterteilt ist.
22. 22. Wandler nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unterteilung (52) des ersten Abschnitts eine erste Befestigungsstelle (56) an der Magnetfluss-Polarisationsanordnung (14) aufweist, die entsprechend angeordnet ist, um ein Drehen des zweiten Abschnitts durch bleibende Deformation der konstruktiven Schwachstelle (50) zu gestalten und dass eine zweite Unterteilung des ersten Abschnitts eine zweite Befestigungsstelle (58) an der Magnetfluss-Polarisationsanordnung (14) aufweist, die entsprechend angeordnet ist, um eine bleibende Deformation der konstruktiven Schwachstelle, bei Aufbringen einer Kraft auf den zweiten Abschnitt an einer vom ersten Abschnitt abgewandt liegenden Stelle, zu verhindern.
23. 23. Wandler nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt quer zum Jocharm (38) geschlitzt ist.
24. 24. Wandler nach Anspruch 3 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (60; 118) im Abstand vom Querstück (40; 112) vorgesehen ist.
25. 25. Verfahren zum Justieren der Ausgangslage eines länglichen Ankerschenkels in einem Arbeitsspalt (32) zwischen einander gegenüberliegenden Polflächen einer Polarisationsanordnung für den Magnetfluss in einem elektromagnetischen Wandler nach Anspruch 1, wobei der Ankerschenkel (20) an einer vom Spalt (32) entfernt liegenden Stelle an einem Querstück (40), das sich seitwärts vom Ankerschenkel erstreckt, angebracht ist, und das Querstück an einem länglichen, in Hauptrichtung des Ankerschenkels sich erstreckenden bleibend defor5

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    mierbaren Jocharm angeordnet ist, und wobei ferner der Jocharm (36, 38) an der Polarisationsanordnung (14) befestigt ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

    Festspannen des Wandlers in der Nähe der Polarisationsanordnung für den Magnetfluss, und

    Anlegen von Kräften auf von der Polarisationsanordnung entfernt liegende Abschnitte des Jocharms, um zu bewirken, dass der Jocharm S-förmig bleibend deformiert wird, wobei der Ankerschenkel (20) im Spalt (32) im wesentlichen parallel verschoben wird.
26. 26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Befestigungsstelle zwischen dem Jocharm (36, 38) und der Polarisationsanordnung für den Magnetfluss an einer von der erstgenannten Befestigungsstelle entfernten Stelle angebracht und der Ankerschenkel (20) im Arbeitsspalt gleichzeitig durch weitere Kräfte verdreht wird.