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Elektromagnet.
Zweck der Erfindung ist, an einem Zugelektromagneten üblicher Bauart durch Verminderung des magnetischen Widerstandes höhere Induktionen und damit höhere Zugkräfte, insbesondere am Anfang des Hubes zu erzielen, bzw. mit einem bedeutend niedrigeren Amperewindungsaufwand die gleiche An-
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Zugkräfte als solche mit Flachpolen, die jedoch nicht die Werte praktisch erreichen, die theoretisch ermittelt werden, ausser bei minimalen Hubhöhen.
Bei dem Elektromagnet gemäss der Erfindung wird die Verringerung des magnetischen Widerstandes dadurch erreicht, dass der Luftraum der üblichen Magnete durch einen Körper mit in einem grossen Bereich konstanter Permeabilität ersetzt wird. Der Kern des neuen Magneten besteht (Fig. 1) aus zwei Teilen, von denen 1 aus einem hochpermeablen Eisen besteht, der andere Teil 1I aus dem gleichen ; nur mit dem Unterschied, dass der Teil 11 aus dünnen Blechen quer zur Zugrichtung und aus nichtmagnetischen Zwischenlagen zusammengesetzt ist, wodurch es möglich wird, Körper mit hier gewünschter, in grossem Bereich konstanter Permeabilität zu schaffen, je nach dem Verhältnis der magnetischen zu den unmagnetischen Lamellen. Teil I und 11 werden durch eine nicht magnetische Hülse III zusammengehalten.
Vor dem Hub ist die Stellung des Magnetkern in der durch xx, nach dem Hub in der durch yy gekennzeichneten Höhenlage (Fig. 1). Das Magnetgehäuse hat eine Bohrung für den Austritt des Kernteiles 11.
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Bauart erreicht wird. Durch Auswertung der Flächen zwischen je zwei MagnetisierungslinieJ1 ergibt sich die mechanische Arbeit und nach Division durch den dazugehörigen Weg die mittlere wirksame Kraft.
Für den Anfang des Hubes verlaufen für beide Magnetausfuhrungen die Magnetisierungslinien ziemlich gerade, weshalb schon durch Vergleich der Strecken und-, und A'C'das Kraftverhältnis der beiden Magnetformen (für den oben angenommenen Fall = 1) festgelegt ist. Für den Magneten mit konischer Polform können die Magnetisierungslinien jedoch nur dann genau bestimmt werden, wenn die Induktionen für mehrere Oberflächenpunkte des Kerns gemessen werden. Es wird daher bei dem Magneten mit Luftspalt für den Anfang der Ableitung die Annahme getroffen, dass Flachpole vorliegen, der Luftweg der Kraftlinien gleich dem Hub sei und schliesslich keine nützliche Streuung, die die Zugkraft vergrössert, vorhanden ist.
Nur aus der Beziehung 4/10 A. w = H. h, H = Feldstärke, h = Hub, wird die Induktion im Luftraum berechnet. Erst dann wird der praktisch
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gemessenen 2-4 bis 4fach bei den kommenden Hubwegen, kleiner ist. Um diese Tatsache zu berücksichtigen, wird die Fläche DAB und damit die Anfangszugkraft (weil der Hubweg 1 cm ist) durch Ver-
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Strecke AC = a in Fig. 2. Durch diese Grösse ist die Strecke C/für den neuen Magnet vorgeschrieben, sie muss doppelt so gross sein als a, wenn mit halber AmperewindungszaM die gleiche Anfangszugkraft erzielt werden soll (Dreiecksbeziehung). Auch der Wert der Permeabilität des Teiles 11, d. h. das Verhältnis der magnetischen zu den unmagnetischen Lamellen, ist hiedurch schon bestimmt.
Wenn für die Anfangshubstellungen für beide Magnetformen die Amperewindungen für sämtliche magnetischen Teile wegen ihrer relativen Kleinheit am Hubanfang vernachlässigt werden, ergibt sich, zuerst für den Luftspaltmagneten aus
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Bedeuten dann : 2czar B/, = y, Induktion beim neuen Magneten für Hubstellung h em, Fig. 2, x die Summe der Höhen der nichtmagnetischen Zwischenlagen des Teiles II, dann gelten für den ersten Hubzentimeter des neuen Magneten folgende Beziehungen :
1. allgemein
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77 Eisen = Feldstärke im Eisen, lEisen = Eisenweg der Kraftlinien,
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unmagnetischen Lamellen festgelegt ist (Leitfähigkeit des Teiles 11), y als Induktion bei Hub A em und (y + 2 a) bei Hub (h-1) em.
Dadurch ist der Gleichheit der Anfangszugkräfte für beide Magnetformen Genüge getan, nur dass etwa von der halben Hubhöhe an (materialabhängig) noch der Faktor HEi, Eisen-Eism die Amperewindungen für den Eisenweg der Kraftlinien zu berücksichtigen hat. Der Vergleich der ge- samten mechanischen Arbeiten der beiden Magnetformen zeigt, dass für den neuen Magnet diese naturgemäss wegen des halben Amperewindungsaufwandes kleiner als die Hälfte als beim üblichen Magneten ist, dass aber trotzdem Anfangszugkräfte (und diese sind die bei einem Zugmagneten wegen der Reibung der Ruhe wichtigen Kräfte) erzielt werden, die gleich sind den Anfangszugkräften der Magnete üblicher Bauart mit grösserem Amperewindungsaufwand.
Bei dem neuen Magnet sind die späteren Zugkräfte kleiner als die des Magneten üblicher Bauart. Kurve EE und LL in Fig. 3. Kurve EE zeigt gleichmässigeren Zugkraftverlauf, der übrigens durch bestimmte Lamellenverteilung im Kernteil Il annähernd konstant gehalten werden kann.
Der neue Magnet lässt also mit bedeutend niedrigerem Amperewindungsaufwand Anfangszugkräfte erzielen, die den Anfangszugkräften des Luftspaltmagneten gleich sind. Die aufzuwendende Kupfermenge für die Magnetwicklung sinkt noch rascher, da wegen der mit der gelingeren Amperewindungszahl verbundenen besseren Kühlverhältnisse mit der Stromdichte höher gegangen werden kann. Wegen der weitaus geringeren nutzlosen Streuung eignet sich der neue Magnet auch für grosse Hübe bei ziemlich gleichmässigem Zugkraftverlauf.