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Magnetsystem für Meßzwecke
| In Laboratorien; werden häufig magnetische |
| Felder hoher Feldstärke gebraucht, sei es zur |
| Erzeugung und, Messung mugnetischer Kraft- |
| wirkungen,, sei es zur Beobachtung anderer magne- |
| tischer Effekte, wobei an dies6 Felder sehr hohe |
| Anforderungen bezüglich der zeitlichen Konstanz |
| ihrer Feldstärke gestellt werden. |
| Zur Erzeugung solcher Felder werden. üblicher- |
| weise Elektromagnete gebraucht, die. zur Erreichung |
| einer zeitlich konstantem, hohen Feldstärke in ihrem |
| Luftspalt stets einer außerordentlich konstaavben |
| Stromquelle bedürfe.. Die Bereitstellung von |
| Stromquellen von der erforderl:ichenKonstanz'über |
| längere Zeiten, bereitet sehr große Schwierigkeitm; |
| sie lä.Bt sich praktisch nur mit großen und eigens |
| diesem Zwecke dienenden AtdcumuJatorenbatterien |
durchführen" deren Anschaffung und Aufstellung mit erheblichen Kosterz verknüpft
ist.
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Dauermagnete für videTlei Anwendungen in der Technik sind; bekannt.
Solche Magnete fassen sich bisher aber nie universell, verwender4 weül sie einrnab
stets für. die Erzeugung spezieller Feldverhältnisse konstruiert sind, und zum anderen
meist zur Erzeugung höherer Fektstärken (über etwa 5ooo Gauß) nicht ausreichen können,
wenn solche Felder im: einem Raum von einigen oem aufrechterhalten werden müssen.
Die Anforderungem, die an einen uräversader brauchbar Magnet gestellt werden müssen,
sind darum mit serienmäßigen Dauermugnebm nicht zu erreichen und können bisher nur
mit Elektromagneten erfüllt werden.
Dauermagnete für MeB- und Laboratoriumszwecke
haben aber vor allem noch die folgenden schwerwiegenden. Nachteile. Wenn man sie
derart haut, daß die beiden, Magnethälften: zum Einsetzen der Meßapparaturan in
den, Luftspalt nicht voneinander entfernt werden können:, so ist der Einbau dieser
Apparaturen in den Luftspalt sehr unbequem und umständlich. Ordnet man jedoch die
beiden Magnethälften beweglich an, um den, eben erwähnten Nachteil:- zu vermeiden,
so wachsen. die Kräfte, welche die beiden Hälften aufeinander ausüben, bei ihrer
gegenseitigen Annäherung sehr stark an, und; eine mechanische Justierung ist außero@rd£n,tli!ch
schwierig.
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Es sind auch bereits Dauermagnete bekanntgeworden, deren Schenkel
mit Magnetisierungsspulen versehen sind. Der Magnetisierungszustand des Dauermagneten
kann dabei durch einen einmaligen Stromstoß in den Spulen auf den gewünschten Wert
eingestellt werden. Dieser Magnetaufbau hat gegenüber den vorstehend erwähnten Anordnungen
große Vorteile, da er ein konstantes und einstellbares Magnetfeld liefert.
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Bei den bisher bekannten Anordnungen ist es jedoch schwierig, komplizierte
Meßanordnungen im Luftspalt zu montieren. Die Polsthuhe können nämlich nur bis zu
einem gewissen Grade voneinander entfernt werden und erlauben daher keine große
Bewegungsfreiheit beim Aufbau der in den Luftspalt einzubringenden Apparatur. Außerdem
ist das Streufeld bei diesen Magnetanordnungen n oe ih relativ groß.
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Durch die Erfindung sollen diese uNachteile vermieden werden. Die
Erfindung setzt ein Magnetsystem für Laboratoriums- und Meßzwecke, bestehend aus
zwei voneinander getrennten, topfförmigen Halbjochen aus Weicheisen od. dgl., unter
Verwendung von Stromspulen zur Einstellung des Magnetisierungszustandes eines im
Magnetkreis enthaltenen Dauermagnetkerns als bekannt voraus.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in die topfförmigen
Halbjoche von Stromspulen umgebene Dauermagnetkerne eingesetzt sind und daß die
Anordnung dieser Halbjoche so getroffen ist, daß sie bis zur gegenseitigen Auflage
von an ihren Stirnflächen vorhandenen Auflageflächen gegeneinander bewegt werden
können, wobei in dieser Lage zwischen den in den Halbjochen liegenden Dauermagnetkernen
ein definierter Luftspalt entsteht, während im übrigen ein geschlossener Magnetkreis
gegeben ist.
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Da die beiden Teile des Magneten vollständig voneinander getrennt
werden können, ist der Einbau der Versuchsapparatur in den Luftspalt besonders leicht
möglich, da nach Entfernen der einen Magnethälfte der .eine Polschuh von seiner
Stirnfläche aus vollständig frei zugänglich ist. Nach der Montage kann dann der
zweite Teil des Magneten wieder aufgesetzt werden. Die Anordnung besitzt noch den
Vorteil, daß sie die theoretisch beste Ausnutzung des - Magnetmaterials ermöglicht
('kleinster Entwagnetisierungsfaktor).
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Ein besonders günstiger Aufbau ist in. der Abbildung angegeben.. Es
handelt sich in diesem Fall um einen in zwei symmetrische Hälften teilbaren Topfmagnet,
welcher aus den beiden Jochen, r, z' aus weichmagnetischem Material. besteht, die
in ihrer Achsrichtung gegeneinander verschoben werden, können.
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In die Joche sind; die Dauermagnete a, a' mit Vorzugsrichtung
in der Achse eingebaut. Um die Dauermagnete liegen die Spulenkörper 3"3', welche
die Erregerwicklung tragen..
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Die nach dem inneren Hohlraum der beiden Topfmagnete zugekehrte Wand
der Spulenkörper kann gleichzeitig als Montagewand für Versuchs-und Meßgeräte im
Innern der Topfmagnete diienen.
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Zum Justieren und zum Einbringen weiterer Meßgeräte in, den Hohlraum
der Topfmagnete bzw. in das Feld zwischen; den Polschuhen sind seitliche Bohrungen
für den: beiden Töpfen, vorgesehen.
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Durch die leichte Öffnungsmöglichkeit des Magnetsystems ist der Feldraum
für alle praktischen Messungen sehr viel leichter zugänglich als bei allen bekannten
Ausführungen. von Elektron magneten. Die Kreissymmetrie des gesamten Magnets, gestattet
dabei, genaue Passung der beiden Hälften aufeinander und damit genaueste Reproduzierburkeit
der Feldabmessungen vor und nach dem Öffnen.
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Die Dauermagnete erhalten zweckmäßig eine konzentrisch zu den Zylinderflächen
der :Magnete liegende Längsbohrung, um auch Messungen in Richtung des Magnetfeldes,
durchführen zu können. Wenn die Magnete mit je einem in der Achse der Magnetkörper
liegenden Schraubenbolzen an den Jochen r, r' befestigt sind, so kann dieser hohl,
ausgeführt werden.
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Auf die Stirnfläche der Dauermagnete können Polschuhe 4, 4' zweckmäßig
durch die Längsbohrung mittels, der Stifte 5., 5' an der Gehäusewand der beiden
Topfmagnete befestigt werden Auf diese Weise ist die Möglichkeit gegeben, zwischen
den Magneten einen verschiedenartigen Feldverlauf zu erzielen.
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Die Topfmagnete selbst werden auf einem Gestell in der Achsrichtung
gegeneinander verschiebbar bzw. auch jede Hälfte auf Laufrollen, in Schienen fahrbar
zur Erzielung dieser Verschiebbarkei.t angebracht, so, daß die Versuchs- und Meßein.richtungen
vor dem. Zusammenfügen. der beiden Hälften fest eingebaut und: justiert werden können.
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Die Erregung der magnetischen: Körper und damit des Dauermagnets geschieht
in an. sich bekannter Weise durch kurzzeitiges Erregen der Erregerspulen mit Gleichstrom,
an dessen zeitliche Konstanz keinerlei besondere Anforderung gestellt wird. Gegebenenfalls
könnte auch mit einer Stoßerregung gearbeitet -,verden, soweit eine solche sich
mit der hohen Selbstinduktion vereinbaren läßt, Zweckmäßig wird die Gleichstromerregung
über einen, als Potentiometer an- eine, ergiebige Spannungsquelle geschaltetem,
Widerstand durchgeführt.
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Zur Öffnung des Magnets wird in. gleicher Weise wie bei seiner Erregung
ein jetzt wesentlich, geri.
ngerer Gegenstrom kurzzeitig auf die
Erregerwicklung gegeben, was, über dasselbe Poten.tiometer erfolgen kann. Daraufhin
lassen. sich die im erregten Zustand fest aneinanderhaftenden Jochhälften sehr leicht
voneinander trennen..
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Ein nach diesem Prinzip gebauter Versuchsmagnet, dessen beide Hälften,
je 290 mm Durch.-messer und! 19o mm Höhe hatten, ergab bei einem gleichbleibenden,
Verhältnis von Polsch@uh,durchmesser zum Polschu,habstand wie 2 : i in Abhängigkeit
von. der Weibe dieses Spaltes die Werte der Tabelle.
| Polabstand Polschuh- Feldstärke |
| durchmesser |
| in mm in mm in Gauß |
| 5 10 17000 |
| 8 16 11400 |
| i I 22 8000 |
| 35 70 3000 |
Diese Tabelle, zeigt, daß ein nach dem Prinzip der Erfindung gebauter Dauermagnet
durchaus, mit Elektromagneten: gleicher Größe und gleichen. Gewichtes. konkurrieren
kann, solange das, Gesamtgewicht der Magnete die Höhe von etwa 5o bis
701,9 nicht übersteigt. Der Grund hierfür liegt darin, daß es bei Elektromagneten
dieser Größe nicht gelingt, die Erregerspulen so zu dimensionieren, daß sie eine
dauernde zeitliche Sättigung des Magnets erzielen lassen. Der große Gewinn einer
zeitlich konstanten Feldstärke ist also bei einem Dauermagnet dieser Größen.ordn.ung
mit keinerlei Einbuße an, Feldstärke gegenüber einem Elektromagnet erkauft, wohl
aber wird der Betrieb des Magnets durch Wegfall der Regelorgane bzw. der Batterie
und denkbar einfachste Bedienung erheblich verbilligt und erleichtert.