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Vorzugsweise als Schaltstellungsriickmelder oder sonstiges Schauzeichen verwendbare elektromagnetischeVorrichtungmitDrehanker.
Für Schauzeichen oder polarisierte Relais ist es bekannt, dass ein permanent magnetisierter Anker zwischen den umsehaltbaren Polen eines Elektromagneten seine Stellung wechselt. Ferner sind elektromagnetische Vorrichtungen mit Drehanker aus Weieheisen bekannt, bei denen der Drehanker eine besondere Erregerspule besitzt. Um dabei mit dem kleinsten möglichen Raum auszukommen, hat man
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System erregt. Um den Anker umzusteuern, schaltet man seine Erregerspule um und ändert dadurch die Richtung ihres Kraftfeldes, welches in der einen Richtung mit dem Felde des festen Magnetsystems übereinstimmt und in der andern Richtung dieses Feld zu überwinden hat. Dazu wird eine grosse Leistung benötigt.
Anordnungen anderseits, die einen permanenten Magneten verwenden, sind in Wechselstromkreisen nicht zu gebrauchen ; ausserdem sind bei ihnen hinreichende Steuerkräfte nur mit ziemlich schwerem Magnetanker und entsprechend grosser elektrischer Leistung zu gewinnen.
Die Erfindung hat eine vorzugsweise als Schaltstellungsrückmelder oder sonstiges Sehauzeichen verwendbare elektromagnetische Vorrichtung mit Drehanker zum Gegenstand, welche den bekannten Vorrichtungen durch ihren beträchtlich geringeren Leistungsbedarf überlegen ist. Weiterhin ist die Vorrichtung sowohl bei Wechselstrom wie bei Gleichstrom brauchbar, und sie benötigt ferner nur ganz geringen Raum. Bei einem mit wenigstens drei Magnetpolen versehenen festen Magnetsystem mit einem Weicheisenanker (Drehanker), der durch einen der Magnetpole seine Magnetisierung erhält, werden gemäss der Erfindung von den übrigen Magnetpolen durch wechselweise einschaltbare Erregerspulen wahlweise die einen oder die andern mit dem Anker übereinstimmend polarisiert.
Bei jeder Umschaltung der Erregerwicklungen wird der Pol, auf welchem der Anker bis dahin ruhte, in dem Augenblick gleichnamig mit dem Anker magnetisiert, in dem der freiliegende Magnetpol des feststehenden Systems ungleichnamig mit dem Anker magnetisiert wird. Dadurch erreicht man, dass die Verstellung des Ankers zugleich durch die abstossenden Kräfte des einen und die anziehenden Kräfte des ändern Teils der fest angeordneten Magnetpole bewirkt wird. Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens dienen die Figuren.
In Fig. 1 und 3 ist ein Eisenkörper 1 mit drei Polansätzen 2, . versehen. Diese stehen in den Ecken eines gleichschenkligen Dreiecks, in dessen einer Spitze sich der Ansatz für den Pol 3 befindet.
Auf dem Pol 3 ist ein Anker 5 aus Weicheisen mit gutem magnetischem Schluss drehbar angebracht.
Das freie Ende des Ankers 5 kann in seiner Stellung von dem Pol 2 zum Pol 4 wechseln und umgekehrt.
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Polansätze 3 und 4 oder die Spulen 6 und 7 der Polansätze 2 und. 3 erregt. Durch den Wicklungssinn ist dafür gesorgt, dass stets die beiden Pole, deren Wicklungen stromdurchflossen sind. in ihren Enden gleichnamigen Magnetismus tragen. Es wird also z. B., wenn der Kontakt 12 durch den Schalter 11 geschlossen wird, aus einer Batterie 10 ein Erregerstrom die Erregerwicklung 8 des Magnetpols 4 und die Erregerwicklung 7 des Magnetpols. 3 so durchfliessen, dass sich die Pole Bund -1 beispielsweise als Nordpole ausbilden, während der Pol 2 dann zum Südpol des Systems wird.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende : Der Anker J liegt entweder auf den Polen. 1 und 4 oder 3 und 2. Werden die Erregerspulen derjenigen Pole, über denen der Anker liegt, von einem Strom durchflossen, so wird der Anker von dem Pol, dessen Erregerwicklung stromlos ist. angezogen und gleichzeitig von dem Pol 2 oder 4, auf dem er sich befindet, kräftig abgestossen. Es wird demnach der Anker 5 mit grosser Kraft in seine neue Stellung umgelegt. Eine Rückholfeder 9 sucht ausserdem den Anker 5 auf die Mitte zwischen den Polen 2 und 4 einzustellen. Weil die magnetischen Kräfte aber stärker als die Feder sind, so kann der Anker nur in der Mittelstellung stehen, wenn keine der Erregerspulen vom Strom durchflossen wird.
Man kann diese Vorrichtung zur Überwachung eines Stromkreises benutzen, wenn man sie so verwendet, dass stets eine der Spulen 6 und 8 erregt sein muss.
Aber nicht allein mit der in der Fig. 3 gezeigten Anordnung der Wicklung kann man den Gedanken der Erfindung verwirklichen. So könnte z. B. eine Spule die Polansätze 3 und 4 gemeinsam umfassen und eine zweite Spule die Polansätze 3 und 2. Wenn dann eine der beiden Spulen erregt wird, werden
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Die Ausführung des Eisenkörpers braucht nicht notwendig nur drei Polansätze zu haben. Es kann auch z. B. wie Fig. 2 und 4 zeigen, ein Magnetsystem mit fünf Polansätzen benutzt werden. Vier Polansätze M, 22,23 und 24 sind auf einer gemeinsamen Grundplatte 20 so angebracht, dass sie in den Ecken eines Vierecks stehen. In der Mitte befindet sieh ein den Anker 26 tragender Pol 25. Dieser ist mit besonders breitem Polsehuh versehen, um einen guten magnetischen Schluss mit dem Anker zu gewährleisten. Der Anker 26 ist bei dieser symmetrischen Anordnung in seiner Mitte unterstützt.
Seine freien Enden unterliegen den Kräften, welche die anstossenden und abstossenden Pole 21, 22 und 23, 24 paarweise hervorbringen. Es werden wiederum nur zwei Erregerspulen 29 und JO verwendet, von denen die Spule 29 ausser den beiden aussenstehenden Polansätzen 23 und 24 auch den den Anker tragenden mittleren Polansatz 25 umschliesst und entsprechend die Spule 30 die Polansätze 21 und 22 und ebenfalls den mittleren Polansatz 25. Für das in Fig. 4 gezeigte Anwendungsbeispiel ist angenommen, dass die Vorrichtung die Stellung eines Ölschalters S anzeigen soll ; daher wird die Erregung der Spulen 29 und 30 durch einen Hilfssehalter s des Ölsehalters S gesteuert. In der gezeichneten Offenstellung des Ölschalters S schliesst der Hilfssehalter s den Kontakt 32.
Dadurch schliesst er einen Stromkreis, der von der Batterie 33 über den Kontakt 32 durch die Erregerwicklung. 30 zurück zur Batterie 33 fliesst. Die von der Wicklung 30 umschlungenen Pole 21, 22 und 2. 5 werden dadurch gleichnamig magnetisch, wie in Fig. 5 dargestellt, und der Anker 26 wird von dem Pol 21 und 22 abgestossen und von den Polen 23 und 24 angezogen. In Fig. 5 werden die magnetischen Verhältnisse des fünfpoligen Systems für den Fall erläutert, dass die Spule 30 erregt wird, wobei die Pole 21, 22 und 2J gleichnamig erregt werden. Ihr gleichnamiger Magnetismus wird durch das + Zeichen angedeutet.
Der Anker 26 ist magnetisiert durch den Pol 2. 5, der ihn trägt, und daher auch gleichnamig mit den Polen 21 und 22.
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gesetzt magnetisiert ; deswegen tragen sie das Minuszeichen. Wird statt der Spule 30 die Spule 29 vom Strom durchflossen, so werden die Pole 23, 24, und 2. 5 und der Anker 26 übereinstimmend magnetisiert. während jetzt die Pole 21 und 22 die entgegengesetzte Polarität annehmen. In der geschlossenen Stellung des Ölschalters S sehliesst der Hilfssehalter s den Kontakt 31 und schliesst dadurch den Stromkreis für
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signale in Tätigkeit treten.
Auch das fünfschenklige Magnetsystem kann mit einer sieh über mehrere Schenkel erstreckenden Bewicklung arbeiten, wobei es zwar nicht notwendig, wohl aber zweckmässig ist, dass der mittlere Schenkel in jedem Erregungsfalle, sei es, dass die Spulen der Magnete 24 und 23 oder der Magnete 2 und 2, erregt werden, ebenfalls vom Strom durchflossen wird. Es ist unwesentlich. ob das Feld des mittleren Pols bei einer Umschaltung die gleiche Richtung behält oder die Richtung wechselt. Statt Gleichstrom ist bei allen Ausführungsformen auch Weehselstromen'egung möglich.
Der gleiche Erfindungsgedanke lässt sich auch verwerten, um eine Vorrichtung zu schaffen, bei
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Magnetsystem bezeichnet, und die Magnetpole sind mit 61, 62, 6-3 und 64 benannt. Der Anker 65 ist wie in den Fig. 2 und 4 als zweiarmiger Anker ausgebildet, jedoch schliessen seine Arme in diesem Ausführungsbeispiel einen Winkel von 900 ein. Die Magnetpole 61 und 62 liegen auf einem Kreis um die Drehachse des Ankers 65, aber der Bogenwinkel zwischen ihnen ist kleiner als 90 . Der Pol 64 ist lang gestreckt. Er bedeckt ungefähr einen Bogen, welcher dem Öffnungswinkel der Arme des Drehankers entspricht. An seiner Auflaufkante bei 66 ist er abgeschrägt und seine Entfernung von der Drehachse des Ankers nimmt bis zum Anschlag 67 ständig ab.
Die Magnetisierungswieklungen sind schematisch durch eine Windung jeweils angedeutet. Die eine Wicklung umschliesst dabei die Pole 61, 62 und 63.
Die zweite Wicklung umschliesst die Pole 63 und 67. Durch den Handgriff 68 wird in der gezeichneten Stellung am Kontakt 69 die zuletzt genannte Wicklung geschlossen. Der Strom für die Erregerwicklungen wird geliefert von der Wechselstromquelle 70. Die Pole 63 und 64 erhalten durch die gemeinsame Erreger-
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entgegengesetzte Polarität aufweisen. Der Anker 65 nimmt die Polarität des Pols 63 an und wird also in der gezeichneten Stellung von den Polen 61 und 6 : 2 festgehalten. Wird der Hebel 68 umgelegt, so dass er den Kontakt 71 schliesst, so verschwindet der Erregerstrom in der den Polen 6 : ; und 64 gemeinsamen Wicklung ; statt dessen entsteht ein Erregerstrom in der Wicklung um die Pole 61, 62 und 63.
Die Polarität des Ankers 65 wird in diesem Augenblick gleichnamig der Polarität der Pole 61 und 62. Es wird von dem Pol 62 und nach einer kleinen Bewegung auch von dem Pol 61 auf den Anker 65 eine abstossende Kraft ausgeübt, welche veranlasst, dass der Anker im Sinne des Uhrzeigers sich bewegt. Nach ungefähr einer Vierteldrehung befindet sich der vorderste der Arme des Drehankers ungefähr über der Kante 66 des Pols 64 und wird von diesem angezogen, während der nacheilende Arm die abstossende Kraft des Pols 62 erfährt.
Infolge der Massenträgheit des Ankers und weil die anziehende Kraft des Pols 67 auf dem einen Arm fast die gleiche Grösse wie die abstossende Kraft des Pols 62 auf dem zweiten Arm hat, wird sich der nacheilende Arm des Ankers an dem Pol 62 vorbeibewegen und von da an wird der voreilende Arm des Ankers infolge der Schrägstellung des festen Pols 64 in der gleichen Drehrichtung weiter gezogen und der nacheilende Arm durch die abstossende Kraft des Pols 6 : 2 in der gleichen Drehrichtung abgestossen. Der Drehanker kommt zur Ruhe, wenn sein voreilender Arm den Ansehlag 67 erreicht. Die Längenausdehnung des Pols 64 ist so gewählt, dass der nacheilende Arm des Drehankers vor der Kante 66 des festen Pols steht.
Wird dann der Hebel 68 wiederum in die gezeichnete Lage zurückgelegt und der Kontakt 69 dadurch geschlossen, so wird der
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des Pols 64 im ganzen in die gezeichnete Stellung zurückbewegt. Die in Fig. 6 gezeigte Anordnung lässt sich noch dahingehend abändern, dass auch die Pole 61-62 zu einem Pol vereinigt werden. Für einen einarmigen Drehanker würde ferner ebenfalls eine Ankerbewegung von 1800 erreicht, wenn beispielsweise allein der rechte Arm des Ankers 65 vorhanden wäre und die Pole 62, 63 und 64. Durch einen Anschlag ist dabei dafür zu sorgen, dass sich der Anker nicht über die gezeichnete Stellung hinaus nach links bewegen kann. Oder es kann z.
B. durch eine Feder auf den Anker eine Kraft ausgeübt werden, welche stets in der Richtung wirkt, in welcher sich der Anker bei der nächsten Umsteuerung bewegen muss.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass es bei den bisher beschriebenen Anordnungen für eine besonders günstige Kraftwirkung bei gÜnstigstem Energieaufwand zweckmässig ist, die Erregerspulen nicht in unmittelbarer Nähe der Grundplatte oder des als Kreuz oder Stern ausgebildeten Joches anzubringen. Die Erfindung ist sowohl für Schauzeichen oder Stellungszeiger anwendbar als auch, um als Relais mit grossem Sehaltweg Stromkreise, sei es durch Schleifkontakte, sei es durch kippbare Quecksilberschalter, zu schalten. Man kann auch abweichend von den gezeichneten Ausführungsbeispielen den fünfpoligen Eisenkörper z. B. dadurch erhalten, dass zwei gekreuzte Eisenstäbe an ihren Enden und an ihrer Berührungstelle mit Polansätzen ausgerüstet werden.
Es ist dann auch eine Verteilung der Wicklungen auf die das Kreuz bildenden Stäbe möglich.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorzugsweise als Schaltstellungszeiger oder sonstiges Schauzeiehen verwendbare elektro-
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wenigstens drei Alagnetpolen und e : nen Drehanker, der auf einem der Magnetpole angeordnet ist und die magnetische Polarität dieses Poles annimmt, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende des Ankers bei jeder Umschaltung von einem Pol, dessen Erregerspule eingeschaltet wird, zu einem Pol übergeht, dessen Erregerspule abgeschaltet wird.