DEP0035734DA

DEP0035734DA - Electric measuring instrument with rotary magnet

Info

Publication number: DEP0035734DA
Authority: DE
Inventors: Louis Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Erlangen Merz
Original assignee: Siemens and Halske AG
Current assignee: Siemens and Halske AG
Publication date: 1951-03-01

Description

Es sind bereits seit längerer Zeit Messwerke bekannt, bei denen als drehbare Glieder Magnete verwendet werden. Nach dem Prinzip des einfachen Galvanismus aufgebaut, stellen sie die ältesten Messinstrumente der Elektrotechnik überhaupt dar. Eine bewegliche Magnetnadel und eine Spule waren die beiden wesentlichen Teile des Schweigerschen Multiplikators, mit denen bereits Ohm seine grundlegenden Messungen durchgeführt hat. Solche Messwerke sind z.Tt. durch das Aufkommen der Drehspulmessinstrumente fast ganz aus dem praktischen Gebrauch verschwunden, weil Drehspulmessinstrumente eine bei weitem höhere Empfindlichkeit zeigten.Measuring mechanisms in which magnets are used as rotatable members have been known for a long time. Based on the principle of simple galvanism, they represent the oldest measuring instruments in electrical engineering. A movable magnetic needle and a coil were the two essential parts of Schweiger's multiplier, with which Ohm already carried out his basic measurements. Such measuring mechanisms are partly Almost completely disappeared from practical use with the advent of moving-coil measuring instruments, because moving-coil measuring instruments were far more sensitive.

Erst seit verhältnissmäßig kurzer Zeit ist es gelungen, durch geschickten Aufbau und Verwendung von hochwertigen Magneten Drehmagnetinstrumente herzustellen, die an die Empfindlichkeit moderner Drehspulinstrumente heranreichen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hochwertiges Drehmagnetmesswerk zu schaffen.Only in a relatively short period of time has it been possible to manufacture rotary magnet instruments through skillful construction and use of high-quality magnets that approach the sensitivity of modern moving coil instruments. The invention is based on the object of creating a high-quality rotary magnet measuring mechanism.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Messinstrument mit einem Drehmagnet ausgerüstet ist, der aus einem gesinterten Magnetwerkstoff besteht. In den letzten Jahren hat die Sinterungstechnik der Magnetwerkstoffe besonders große Fortschritte gemacht, sodass es jetzt z.B. auch möglich ist, Werkstoffe nach Art der unter der Bezeichnung "Oerstit 400" bekannten Materialien mit Vorzugsrichtung zu sintern.According to the invention, this object is achieved in that the measuring instrument is equipped with a rotary magnet which consists of a sintered magnetic material. In recent years, the sintering technology of magnetic materials has made particularly great progress, so that it is now also possible, for example, to sinter materials with a preferred direction in the manner of the materials known under the designation "Oerstit 400".

Es ist bereits vorgeschlagen worden, den Drehmagneten für die genannten Drehmagnetmessinstrumente aus einem Blech auszustanzen, der aus einer kupferhaltigen Eisenlegierung besteht, die eine hohe Koerzitivkraft ergibt. Man ist dabei davon ausgegangen, dass fertigungsgtechnisch eine aus gewalztem Blech ausgestanzte Magnetscheibe leichter und billiger herzustellen ist, als ein Körper gleicher Größe und von gleichen Abmessungen aus einem harten Stahl, wie z.B. "Oerstit". Hier besteht aber durch Anwendung der Sinterungstechnik der Vorteil, ein verhältnissmäßig einfaches Herstellungsverfahren mit der Erreichung eines großen Magnetenergieinhaltes zu verbinden.It has already been proposed to punch out the rotary magnet for the rotary magnet measuring instruments mentioned from a sheet made of a copper-containing iron alloy which results in a high coercive force. It was assumed that, in terms of production engineering, a magnetic disk punched out of rolled sheet metal is easier and cheaper to manufacture than a body of the same size and dimensions from a hard steel such as "oerstite". However, here there is the advantage of using the sintering technique to combine a relatively simple manufacturing process with the achievement of a large magnetic energy content.

Bei dem üblichen Aufbau eines Drehmagnetinstrumentes mit Magnetnadel pflegt das Drehmoment, das die Spulen auf den Magnet ausüben, nur gering zu sein, sodass man zweckmäßig den Drehmagneten als kreisförmige Scheibe ausbildet, die längs einer Durchmesserrichtung magnetisiert ist. Durch ein besonders günstiges Verhältnis der Dicke zur größten linearen Ausdehnung der Scheibe erhält man besonders hohe Einstellmomente. Man ist also bestrebt, die Magnetscheibe auf der Welle kann so vorgenommen werden, dass in der Mitte ein Weicheisenbutzen axial eingesintert wird. Ein solcher Weicheisenbutzen kann eine im wesentlichen zylindrische Form besitzen und etwa 1 bis 2 mm im Durchmesser betragen.In the usual construction of a rotary magnet instrument with a magnetic needle, the torque that the coils exert on the magnet is only slight, so that the rotary magnet is expediently designed as a circular disk that is magnetized along a diameter direction. A particularly favorable ratio of the thickness to the largest linear expansion of the disk results in particularly high setting torques. The aim is to make the magnetic disk on the shaft so that a soft iron slug is axially sintered in the middle. Such a soft iron slug can have an essentially cylindrical shape and be about 1 to 2 mm in diameter.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. In Figur 1 ist das Prinzip eines Drehmagnetinstrumentes nach der Erfindung veranschaulicht, während Fig. 2 ein solches Instrument mit astatischen Drehmagnetsystem im Schnitt darstellt. Der grundsätzliche Aufbau des Instrumentes ist aus Fig. 1 ersichtlich. Auf der den Zeiger tragenden Welle 1 ist ein Drehmagnet 2 befestigt, der scheibenförmig ausgebildet ist und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine kreisrunde Oberfläche aufweist. Die Magnetisierungsrichtung verläuft längs der Richtung des Zeigers 3 und besitzt zwei ausgeprägte Pole etwa bei den Stellen N und S. Die Spulen 4 werden von dem zu messenden Strom durchflossen, sodass auf diese Weise eine Ablenkung des Drehmagneten entsteht. Die Nulllage des Drehmagneten und damit des Zeigers 3 gegenüber der Skala 7 wird durch einen in Fig. 1 nicht dargestellten Richtmagneten bestimmt, der beispielsweise parallel zum Drehmagneten 2 in einer anderen Ebene angeordnet sein kann.The invention is to be explained in more detail with the aid of the drawing. In Figure 1, the principle of a rotary magnet instrument according to the invention is illustrated, while FIG. 2 shows such an instrument with astatic rotary magnet system in section. The basic structure of the instrument can be seen in FIG. On the shaft 1 carrying the pointer, a rotary magnet 2 is attached, which is disk-shaped and has a circular surface in the illustrated embodiment. The direction of magnetization runs along the direction of the pointer 3 and has two pronounced poles approximately at the points N and S. The coils 4 are traversed by the current to be measured, so that a deflection of the rotary magnet occurs in this way. The zero position of the rotary magnet and thus of the pointer 3 with respect to the scale 7 is determined by a directional magnet, not shown in FIG. 1, which can be arranged, for example, parallel to the rotary magnet 2 in another plane.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Schnitt durch ein astatisches Messwerk ist wiederum die Zeigerwelle mit 1 bezeichnet, auf der der scheibenförmige Drehmagnet 2 angebracht ist. Der Zeiger selbst ist der übersichtlichen Darstellung halber nicht länger gezeichnet. Die Magnetspulen sind wiederum mit 4 bezeichnet und befinden sich symmetrisch zur drehbaren Magnetscheibe 2. Zur Beseitigung von Einflüssen fremder Magnetfelder befindet sich auf der gleichen Welle ein Magnet 6, der in einem solchen Abstand von dem durch Spule 4 und Drehmagneten 2 gebildeten Messsystem sich befindet, dass die die Spule 4 durchfließenden Ströme nicht oder nur unwesentlich auf ihn einwirken. Andererseits ist er so angebracht und derart ausgestaltet, dass irgendwelche magnetischen Felder, die von außen auf das Drehmagnetsystem einwirken, in möglichst gleicher Weise auf die Drehmagneten 2 und 6 einwirken. Es ist zweckmäßig, die Magnetisierungsrichtung für den Drehmagneten 6 umgekehrt zu dem des Drehmagneten 2 vorzunehmen, was durch die Bezeichnung der Pole N und S veranschaulicht ist. Weiterhin ist es zweckmäßig, die äußeren Abmessungen und die Stärke der beiden Drehmagnete im wesentlichen gleich zu nehmen. Es empfiehlt sich daher, gemäß Weiterbildung des Erfindungsgedankens, nach den Magneten 6 aus dem gleichen Werkstoff vorzusehen und in der gleichen Weise zu bearbeiten, wie dies bei dem Magneten 2 der Fall ist.In the section through an astatic measuring mechanism shown in FIG. 2, the pointer shaft, on which the disk-shaped rotary magnet 2 is attached, is again denoted by 1. The pointer itself is no longer for the sake of clarity drawn. The magnetic coils are in turn denoted by 4 and are located symmetrically to the rotatable magnetic disk 2. To eliminate the influence of external magnetic fields, there is a magnet 6 on the same shaft, which is located at such a distance from the measuring system formed by the coil 4 and the rotary magnet 2, that the currents flowing through the coil 4 have no or only an insignificant effect on it. On the other hand, it is attached and designed in such a way that any magnetic fields which act on the rotary magnet system from outside act on the rotary magnets 2 and 6 in the same way as possible. It is useful to reverse the direction of magnetization for the rotary magnet 6 to that of the rotary magnet 2, which is illustrated by the designation of the poles N and S. Furthermore, it is useful to take the outer dimensions and the strength of the two rotary magnets essentially the same. It is therefore advisable, according to a further development of the concept of the invention, to provide the magnets 6 from the same material and to process them in the same way as is the case with the magnet 2.

Zur Einstellung der Nulllage ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein weiterer Magnet 8 vorgesehen, der als Richtmagnet dient. Der Richtmagnet ist so angeordnet, dass seine Entfernung von den beiden Drehmagneten verschieden groß ist. In dem dargestellten Fall wirkt es in erster Linie auf den Drehmagneten 6. Der Richtmagnet ist zweckmäßig verstellbar, um auf diese Weise eine Korrektur des Nullpunktes vornehmen zu können. Außerdem kann man dabei sogar den Nullpunkt außerhalb der Skalen verlegen, sodass von Skalen mit unterdrücktem Nullpunkt Gebrauch gemacht werden kann, was in vielen Fällen erwünscht ist. Schließlich können hier noch magnetische Nebenschlüsse vorgesehen sein, um bestimmte Korrekturen vornehmen zu können und eine Empfindlichkeitsänderung längs der Skala vorzunehmen. Dies ist bei der Serienfertigung solcher Instrumente erwünscht, bei denen eine vorgedruckte Skala mit großer Genauigkeit eingehalten werden muss.To set the zero position, a further magnet 8 is provided in the illustrated embodiment, which serves as a directional magnet. The directional magnet is arranged so that its distance from the two rotary magnets is different. In the case shown, it acts primarily on the rotary magnet 6. The directional magnet is expediently adjustable in order to be able to correct the zero point in this way. In addition, you can even move the zero point outside of the scales so that use can be made of scales with a suppressed zero point, which is desirable in many cases. Finally, magnetic shunts can also be provided here in order to be able to make certain corrections and to make a change in sensitivity along the scale. This is desirable in the series production of such instruments in which a preprinted scale must be adhered to with great accuracy.

Schließlich ist das Instrument noch zusätzlich mit einem Abschirmtopf 5 versehen, dessen Aufgabe gleichfalls darin besteht, fremde Felder abzuschirmen.Finally, the instrument is also provided with a shielding pot 5, the task of which is also to shield foreign fields.

Claims

1. Measuring instrument with rotary magnet, characterized in that the rotary magnet consists of sintered magnetic material.

2. Measuring instrument according to claim 1, characterized in that the sintered magnetic material used is a material in the manner of the magnet known as "Oerstit 400" with a preferred direction.

3. Measuring instrument according to claim 1 or 2, characterized in that the rotary magnet is designed as a preferably circular disk which is magnetized along its diameter direction.

4. Measuring instrument according to claim 1 to 3, characterized in that the rotary magnet is provided with a soft iron slug axially sintered in the center.

5. Measuring instrument according to claim 4, characterized in that the soft iron slug has a diameter of about 1-2 mm.

6. Measuring instrument according to claims 1-5, characterized in that a directional magnet is provided.

7. Measuring instrument according to claim 6, characterized in that the directional magnet consists of sintered magnetic material.

8. Measuring instrument according to claim 6 to 7, characterized by an adjustable magnetic shunt.

9. Measuring instrument according to claims 1-8, characterized in that an additional rotary magnet is provided on the axis of rotation, the spatial position of which is selected and the direction of magnetization extends in such a way that external fields are largely eliminated.

10. Measuring instrument according to claim 9, characterized in that the additional rotary magnet consists of the same or a similar material as the first rotary magnet.