DE2115012A1 - Rotary magnet system - Google Patents

Rotary magnet system

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DE2115012A1 DE19712115012 DE2115012A DE2115012A1 DE 2115012 A1 DE2115012 A1 DE 2115012A1 DE 19712115012 DE19712115012 DE 19712115012 DE 2115012 A DE2115012 A DE 2115012A DE 2115012 A1 DE2115012 A1 DE 2115012A1
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Ernst 7831 Malterdingen; Bosch Wilhelm 7801 Umkirch Zipse
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Fritz Hellige und Co GmbH
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    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R5/00Instruments for converting a single current or a single voltage into a mechanical displacement
    • G01R5/14Moving-iron instruments
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
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Description

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.

Claims (3)

A N S P R Ü C H EEXPECTATIONS 1. Drehmagnetsystem, insbesondere für die Aufzeichnung von Meßgrößenschwankungen, mit einem federgefesselten Weichsenanker und einem durch die aufzuzeichnenden Wechselstromschwankungen erregten Magnetgestell mit vorzugsweise vier rings um die Ankerdrehachse angordneten Magnetpolen, gekennzeichnet durch eine solche Formgebung der die Luftspalte 13 und 14 zwischen dem Anker 1 und den Polschuhen 3', 4', 5' und 6' begrenzenden Flächen 1a, 1b bzw. 3, 4, 5 und 6 der Pol schuhe oder/und des Ankers, daß ihre Krümmungssradien im Vergleich zum Abstand dieser Flächen von der Ankerdrehachse 2 größer sind 1. Rotating magnet system, in particular for recording measured variable fluctuations, with a spring-bound soft anchor and an alternating current fluctuation to be recorded excited magnet frame with preferably four arranged around the armature axis of rotation Magnetic poles, characterized by such a shape of the air gaps 13 and 14 between the armature 1 and the pole pieces 3 ', 4', 5 'and 6' delimiting surfaces 1a, 1b or 3, 4, 5 and 6 of the pole shoes and / or the armature that their radii of curvature are greater than the distance between these surfaces and the armature axis of rotation 2 2. Drehmagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsmittelpunkte 7 und 8 für die beiden Ankerflächen 1a, 1b exzentrisch zur Ankerdrehachse 2 und über sie hinaus versetzt angeordnet sind.2. Rotary magnet system according to Claim 1, characterized in that the centers of curvature 7 and 8 for the two armature surfaces 1a, 1b eccentric to the armature axis of rotation 2 and are arranged offset beyond them. 3. Drehmagnetsystem nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsmittelpunkte 15 und 16 für die Polschuhflächen 3, 4, 5 und 6 exzentrisch zur Ankerdrehachse 2 und über sie hinaus versetzt angeordnet sind.3. Rotary magnet system according to one of claims 1 and 2, characterized in that that the centers of curvature 15 and 16 for the pole shoe surfaces 3, 4, 5 and 6 are eccentric are arranged offset to the armature axis of rotation 2 and beyond it. L e e r s e i t eL e r s e i t e
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2360845A1 (en) * 1973-12-06 1975-06-12 Hellige Gmbh Rotary magnet system - is for recording of quickly varying quantities and has a spring-supported soft iron armature
FR2607315A1 (en) * 1986-11-25 1988-05-27 Messerschmitt Boelkow Blohm ELECTROMAGNETIC CONTROL ORDER
US4774458A (en) * 1984-05-30 1988-09-27 Aronoff Leonard S Magnetic device

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FR2607315A1 (en) * 1986-11-25 1988-05-27 Messerschmitt Boelkow Blohm ELECTROMAGNETIC CONTROL ORDER

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