Drehmagnetsystem Gegenstand der Erfindung ist ein Drehmagnetsystem,
insbesondere für den Antrieb des Schreibzeigers von Registriergeräten, mit feder
gefesseltem Weicheisen-Drehanker und mit einem von den aufzuzeichnenden Wechselstromschwankungen
erregten Magnetgestell, bei dem erfindungsgemäß die Luftspaltdicke zwischen den
Polschuhflächen und den den Pol schuhen zugekehrten Außenflächen des Ankers von
dem Drehwinkel des Ankers abhängt, um Linearität zwischen dem Steuerstrom und dem
Ausschlag des Ankers zu erzielen. Rotary magnet system The subject of the invention is a rotary magnet system,
especially for the drive of the writing pointer of recording devices, with spring
tied soft iron rotating armature and with one of the alternating current fluctuations to be recorded
excited magnetic frame, in which, according to the invention, the air gap thickness between the
Pole shoe faces and the outer faces of the armature facing the pole shoes
depends on the angle of rotation of the armature to ensure linearity between the control current and the
To achieve deflection of the anchor.
Registriergeräte für schnellschwankende Meßgrößen erfordern die Einhaltung
der Linearität zwischen der Ankerausrenkung und den Amplituden der Meßgrößenschwankungen
in einem Frequenzbereich bis zu mehreren 100 Hertz, so daß die Auslenkempfindlichkeit,
nämlich das Verhältnis + zwischen der Änderung #g des Ankerausschlags und der Anderung
#j des die Meßgrößenschwankung wiedergebenden Magnetisierungsstroms konstant bleibt.
Bei großer Aussteuerung wird jedoch im allgemeinen durch die Annäherung an den magnetischen
Sättigungsbereich des Eisens diese Auslenkempfindlichkeit kleiner, und der Auslenkwinkel
nimmt nicht mehr linear mit dem Steuerstrom I zu, vielmehr in einem kleiner werdenden
Verhältnis.Recording devices for rapidly fluctuating measured quantities require compliance
the linearity between the armature displacement and the amplitudes of the measured variable fluctuations
in a frequency range up to several 100 Hertz, so that the deflection sensitivity,
namely the ratio + between the change #g of the anchor deflection and the change
#j of the magnetizing current reproducing the measured variable fluctuation remains constant.
With a large modulation, however, is generally due to the approach to the magnetic
Saturation range of the iron, this deflection sensitivity is smaller, and the deflection angle
no longer increases linearly with the control current I, but rather in a decreasing manner
Relationship.
Gemäß der Erfindung kann dieser Mangel durch eine besondere Formgebung
des Luftspaltes kompensiert werden, indem nämlich die Krümmungsmittelpunkte der
Polschuhflächen und/oder der ihnen zugekehrten Außenflächen des Ankers exzentrisch
in bezug auf die Ankerdrehachse, insbesondere diametral gegenüberliegend angeordnet
sind, so daß der Luftspalt zwischen den Polschuhflächen und den Ankeraußenflächen
mit steigendem Ankerausschlag sich vergrößert, wenn man die Mittelwerte der Luftspalte
betrachtet.According to the invention, this deficiency can be achieved by a special shape
of the air gap can be compensated by namely the centers of curvature of the
Pole shoe surfaces and / or the outer surfaces of the armature facing them are eccentric
with respect to the armature axis of rotation, in particular arranged diametrically opposite
are, so that the air gap between the pole shoe surfaces and the armature outer surfaces
increases with increasing armature deflection if one considers the mean values of the air gaps
considered.
Hit den Figuren 1 und 2 sind die beiden grundsätzlichen Möglichkeiten
der erfindungagemäßen Form eines Drehmagnetsystems verdeutlicht. Magnetgestelle,
wie sie für die Anwendung der Erfindung besonders geeignet sind, sind beispielsweise
in den deutschen Patentanschriften 844 484, 970 573 und 1 011 511 beschrieben. Sie
haben un bezug auf die Permanterrung, die durch die Flußlinien 20, 21 gestrichelt
dargestellt ist, unmittelbar nebeneinanderliegende Pole 3' und 4' gleichnamiger
Polarität, z.B. der Polarität N, und ein weiteres diametral zur Ankerdrehachse 2
gegenüberliegendes Polschuhpaar 5' und 6' der anderen Polarität, hier also der Polarität
S,.Hit Figures 1 and 2 are the two basic options
the form of a rotary magnet system according to the invention. Magnetic racks,
how they are particularly suitable for the application of the invention are, for example
in the German patent specifications 844 484, 970 573 and 1 011 511. she
have unrelated to the permanent erosion, which is dashed by the flux lines 20, 21
is shown, directly adjacent poles 3 'and 4' of the same name
Polarity, e.g. polarity N, and another diametrical to the armature axis of rotation 2
opposite pair of pole shoes 5 'and 6' of the other polarity, here the polarity
S ,.
während durch geeignet zusammengeschaltete Erregerspulen 9, 10 und
11, 12 in jedem Polschuhpaar ein Steuerfluß 22 bzw. 23 (strichpunktiert dargestellt)
erzeugt wird, der sich dem Permanentfluß des einen Polschuhpaares hinzu addiert
(Polschuhe 4' und 6') und im anderen Polschuhpaar (3' bzw. 5') vom Permanentfluß
subtrahiert, so daß sich in einem gegenüberliegenden Polschuhpaar (4' und 6') die
Flußdichte der magnetischen Induktion verstärkt, in den beiden anderen aber vermindert,
ein verstärktes Drehmoment auf den Anker ausgeübt wird und von den beiden anderen
gegenüberliegenden Polschuhpaaren 3 und 5' ein vermindertes Drehmoment. Durch die
Differenzwirkung wird somit der Anker je nach dem Wechsel des Steuerflusses hin-
und hergedreht. Zur Verdeutlichung sind die Jochteile 24 und 25 des Permanentmagnetsystems
nach links und rechts herausgezeichnet, obwohl sie real hinter bzw. vor der Zeichenebene
liegen.while by suitably interconnected excitation coils 9, 10 and
11, 12 in each pair of pole shoes a control flow 22 or 23 (shown in phantom)
is generated, which adds to the permanent flux of a pair of pole pieces
(Pole shoes 4 'and 6') and in the other pair of pole shoes (3 'or 5') from the permanent flow
subtracted so that in an opposite pair of pole shoes (4 'and 6') the
Flux density of magnetic induction increased, but decreased in the other two,
an increased torque is exerted on the armature and by the other two
opposite pole shoe pairs 3 and 5 'a reduced torque. Through the
Differential effect is thus the anchor depending on the change in the control flow.
and turned around. For the sake of clarity, the yoke parts 24 and 25 are of the permanent magnet system
drawn out to the left and right, although they are really behind or in front of the plane of the drawing
lie.
Die Steuerflüsse 22 und 23 werden vorzugsweise mittels Gegentaktverstärker
für die aufzunehmenden Meßgrößen erzeugt. Bei größeren Signalamplituden wird allmählich
der Sättigungspunkt des Eisenmaterials erreicht, so daß dann die Proportionalität
zwischen der Auslenkung und der Signalamplitude nicht mehr vorläge, wenn nicht durch
die-erfindungsgemäßen Maßnahmen diese Abweichung kompensiert würde.The control flows 22 and 23 are preferably implemented by means of push-pull amplifiers
generated for the measured variables to be recorded. With larger signal amplitudes, it becomes gradually
the saturation point of the ferrous material is reached, so that then the proportionality
between the deflection and the signal amplitude would no longer exist, if not through
the measures according to the invention would compensate for this deviation.
Die gewünschte Erhaltung der Linearität und eine weitgehende Unabhängigkeit
vom Ankerausschlag ergibt sich überraschenderweise nach dem Gedanken der vorliegenden
Erfindung durch eine solche Formgebung der die Luftspalte 13, 14 zwischen dem Anker
1 und den Polschuhen 3', 4', 5' und 6' begrenzenden Flächen 3, 4 5, 6 bzw. 1a, 1b
der Polschuhe oder/und des Ankers, daß ihre Krümmungsradien im vergleich zu dem
Abstand dieser Flächen von der Ankerdrehachse 2 größer sind, indem entweder die
Krümmungsmittelpunkte 15 und i6 für die Polschuhflächen 3 und 4 bzw. 5 und 6 oder
die Krümmmungsmittelpunkte 7 und 8 für die beiden Ankerflächen exzentrisch zur Anker-Drehachse
2 und über sie hinaus versetzt angeordnet sind. Dadurch wird - wie besonders aus
Figur 2 ersichtlich - mit zunehmendem Auslenkwinkel die Luftspaltlänge unsymmetrisch
verändert, und zwar wird auf der Polschuhseite, auf der sich der permanente magnetische
Fluß und der Steuerfluß additiv überlagernund den Gesamt fluß vergrößern, die Luftspaltlänge
im Mittel größer, die Länge der Luftspalte gegenüber den beiden anderen Polflächen
dagegen kleiner. Die Folge ist, daß sich die Gleichgewichtslage des Ankerausschlags,
die sich durch den geringsten magnetischen Widerstand auszeichnet, zu einem höheren
Ausschlag hin verschiebt, um die mit der Luftspaltvergrößerung verbundene Erhöhung
des magnetischen Widerstandes auf der Seite der Auslenkrichtung und die Verminderung
des magnetischen Widerstandes auf der anderen Seite durch eine entsprechende Vergrösserung
der von dem magnetischen Fluß durchdrungenen Ankeraußenflächen kompensieren zu können.The desired preservation of linearity and extensive independence
from the anchor deflection results surprisingly according to the idea of the present
Invention by such a shaping of the air gaps 13, 14 between the armature
1 and the pole pieces 3 ', 4', 5 'and 6' delimiting surfaces 3, 4, 5, 6 or 1a, 1b
the pole pieces and / or the armature that their radii of curvature compared to that
Distance of these surfaces from the armature axis of rotation 2 are greater by either the
Centers of curvature 15 and i6 for the pole shoe surfaces 3 and 4 or 5 and 6 or
the centers of curvature 7 and 8 for the two anchor surfaces eccentric to the anchor axis of rotation
2 and are arranged offset beyond them. This makes - how special
Figure 2 can be seen - with increasing deflection angle, the air gap length asymmetrically
changed, namely on the pole piece side, on which the permanent magnetic
Superimpose the flow and the control flow additively and increase the total flow, the air gap length
larger on average, the length of the air gap compared to the other two pole faces
on the other hand smaller. The consequence is that the equilibrium position of the anchor deflection,
which is characterized by the lowest magnetic resistance, to a higher one
The deflection shifts towards the increase associated with the enlargement of the air gap
of the magnetic resistance on the side of the deflection direction and the reduction
the magnetic resistance on the other hand by a corresponding increase
to be able to compensate for the outer armature surfaces penetrated by the magnetic flux.
Dieser Effekt führt in der Tat bei geeigneter Bemessung der Krümmungsverhältnisse
zu einer Erhaltung der Linearität des. Ankerausschlags über einen weiten Aussteuerungsbereich.
In der Ausführungsform gemä Figur 1 sind die Krümmungsradien der Ankeraußenflächen
1a und 1b erfindungsgemäß vergrößert gegenüber dem Abstand zur Drehachse 2, während
bei der Ausführungsform nach Figur 2 die Krümmungsradien der Polschuhflächen 3,
4, 5 und 6 gegenüber ihrem Abstand von der Ankerdrehachse 2 vergrößert sind. Beide
Maßnahmen können auch miteinander
kombiniert sein. Grundsätzlich
wird dadurch die gleiche Wirkung erzielt. Die erfindungsgemäße Formgebung des Ankers
1 oder/und der Polschuhe 3', 4', 5' und 6' erspart andere aufwendige Maßnahsien
zur Erzwingung der Linearität des Ausschlag, so daß die praktische Bedeutung der
Erfindung außer Zweifel steht.This effect does indeed lead to a suitable dimensioning of the curvature ratios
to maintain the linearity of the armature deflection over a wide modulation range.
In the embodiment according to FIG. 1, the radii of curvature of the armature outer surfaces are
1a and 1b according to the invention enlarged compared to the distance from the axis of rotation 2, while
in the embodiment according to FIG. 2, the radii of curvature of the pole shoe surfaces 3,
4, 5 and 6 are enlarged in relation to their distance from the armature axis of rotation 2. Both
Measures can also be interrelated
be combined. Basically
this achieves the same effect. The shape of the anchor according to the invention
1 and / or the pole shoes 3 ', 4', 5 'and 6' saves other costly measures
to enforce the linearity of the deflection, so that the practical meaning of the
Invention is beyond doubt.