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Wechselstrom-Elektromagnet.
Die behufs Anziehung eines Ankers durch Wechselstrom erregten Magnete verursachen ein noch auf grössere Entfernungen wahrnehmbares Geräusch, welches um so schriller ist, je höher die Frequenz des Wechselstromes liegt ; dies rührt bekanntlich von den Änderungen in der vom Elektromagneten auf seinen Anker ausgeübten Anziehung kraft her.
Die vorliegende erfindung hat nun einen Wechselstromelektromagneten zum Gegenstande, welcher derart gebaut ist, dass die Amplitude der durch die Periodizität des Wechselstromes verursachten Ankerschwingungen sehr klein ist, wodurch das Geräusch sehr herabgemindert wird.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform eines so konstruierten Elektromagneten in Fig. 1 in Vorderansicht und in Fig. 2 in Seitenansicht dargestellt ; Fig. 3 zeigt in Seitenansicht, eine. \bänderungsform mit eingetragenen Ankerstellungen.
Die bewegliche Armatur besteht aus einem ungefähr lotrecht stehenden rechteckigen Rahmen (i, welcher die Spule b umgibt, deren Eisenkern c zu beiden Seiten In einer gewissen Länge aus der Spule heraustritt. An der Unterseite des Magnetkernes c ist ein fester Anker d in Form eines Bügels befestigt, der sich über die Mantelfläche der Spule gegen den oberen Magnetpol erstreckt, jedoch so, dass zwischen dem letzteren und dem oberen Schenkel ff'des Bügels ein genügend breiter Zwischenraum verbleibt. Der Schenkel f bildet einen Teil einer um die Schwingungsachse e des Rahmens a beschriebenen Zylinderfläche ; nach derselben Zylinderfläche ist auch die obere Endfläche des Kernes r gekrümmt.
Der Rahmen a trägt die den eigentlichen Anker bildende Zunge f, welche nach einer zur oberen Endfläche des Kernes c und zur Schenkelfläche d konzentrischen Zylinderfläche gekrümmt ist und über beiden mit einem kleinen Luftzwischenraum spielt.
Wenn der Elektromagnet nicht erregt ist, schwingt der ganze Rahmen infolge des Übergewichtes der Zunge f um die Achse e gegen den Bügel d vor. Der Abstand der Zunge, f von c und d'ist infolge der konzentrischen Krümmung der Flächen in bezug auf die Achse e für alle Lagen der beweglichen Armatur der gleiche.
Die Achse e, um welche der Rahmen a mit der Zunge t* schwingt, ist parallel zu den horizontalen Kanten des Rahmens a und liegt auf der der Zunge l entgegengesetzten Seite der Armatur. Sie durchgreift zentral das untere freie Ende des Magnetkernes und kann mit Hilfe einer Stellschraube s oder dgl. fixiert werden. In ihre beiden Enden sind kegelförmige Spurlager für die Spitzen der Schrauben g, gl eingedreht, welch letztere durch die Muttern h, 111 in den Seitenschildern i, il des Rahmens a festgeschraubt sind.
In Fig. 3 ist mit I die Ruhelage des Ankers bei unerregtem Magneten, mit Il die
Lage bezeichnet, um welche der Anker während der Erregung des Magneten, den Pulsationen des Wechselstromes folgend, mit sehr kleiner Amplitude schwingt.
Wie nun aus Fig. S ersichtlich, ist das Drehmoment des Eigengewichtes, welches den Anker a entgegen der Wirkung des Magneten in die Ruhelage zurückzudrehen sucht, 111 der Stellung Il am kleinsten, da in dieser Lage die Resultierende der Schwerkraft nahezu durch die Drehachse c geht, die ganze bewegliche Armatur also fast im in-
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differenten Gleichgewicht aufgehängt ist. Die auf den Anker wirkenden Richtkräfte sind also bei vollständig geschlossenem Kreis sehr klein, ihr Grössenwert nimmt aber in dem Masse xu, als sich der Anker gegen seine Ruhelage bei offenem magnetischen Kreis bewegt.
Bei einer plötzlichen, aber nur kurze Zeit andauernden Stromullterbrechung oder - schwächung wird sich daher der Anker trotz seines grossen Eigengewichtes zunächst nur langsam von II gegen I bewegen, da der Dreharm anfänglich sehr klein ist ; bei rascher Wiedererregung des Magneten wird er sich also noch nicht sichtbar von 11 entfernt haben, so dass er bei kurzen Schwächungen oder Unterbrechungen praktisch überhaupt nicht aus der Arbeitsstellung JI kommt.
Aus demselben Grunde wird er auch während der periodischen Schwankungen des Wechselstromes sich nur sehr wenig von der Mittellage entfernen und daher in dem Betriebe mit sehr kleiner Amplitude schwingen, und zwar mit umso kleinerer, je grösser die Periodenzahl des Wechselstromes ist. Hiedurch ist das Geräusch des schwingenden Ankers fast ganz behoben.
Bei ganzlicher Stromunterbrechung wird sich zwar der Anker anfangs gleichfalls nur langsam gegen die Lage 1 bewegen ; das Drehmoment wächst aber nun sehr rasch an, so dass auch die Beschleunigung rasch zunimmt und der Anker praktisch sehr schnell die Ruhelage erreicht.
Bei Stromschluss ist das Moment der der magnetischen Anziehung entgegenwirkenden Schwerkraft anfangs sehr gross ; da jedoch die magnetische Anziehungskraft selbst anfangs ihren grössten Wert hat, wird die Gegenkraft leicht überwunden ; in dem Masse aber, als sich der Anker der Lage 11 nähert, die Anziehung also schwächer wird, nimmt auch das Schwermoment ab, so dass die resultierende Geschwindigkeit, mit der der Anker in die Erregungslage zurückkehrt, wieder einen grossen mittleren Wert besitzt.
Anstatt das Eigengewicht der Armatur als Kraft zu benützen, welche die Entfernung des Ankers vom Magnetkern unterstützt, kann man sich zu dem gleichen Zwecke auch einer oder mehrerer Federn bedienen, welche in der gleichfalls aus Fig. 3 ersichtlichen Weise einerseits an einem vor dem Rahmen a liegenden Fixpunkte des Elektromagneten und andererseits am oberen Teil der beweglichen Armatur derart befestigt sind, dass die Tangentialkomponente der von der Feder v auf den Anker ausgeübten Zugkraft, also die wirksame Federkraft, trotz gleichzeitiger Abnahme der Federspannung umso grösser wird, je mehr sich der Anker von der dem magnetischen Schluss entsprechenden Stellung entfernt.
Bei geschlossenem magnetischen Kreis muss demnach diese Tangentialkomponente fast den
Wert Null haben. Im übrigen gilt auch für das Moment des Federzuges das oben hin- sichtlich des Schwermomentes Gesagte.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Wechselstromelektrolllagnet, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment, durch das der Anker entgegen der Wirkung des Magneten in die Ruhelage zurückgedreht wird, in der angezogenen Stellung des Ankers am kleinsten ist und mit seiner Entfernung von dieser Stellung langsam zunimmt, wodurch bei Zunahme der Periodenzahl des erregenden Wechselstromes eine Abnahme der Amplitude des schwingenden Ankers und hiedurch auch eine Verminderung des durch den schwingenden Anker erzeugten Geräusches hervorgerufen wird.