Elektromagnet für Schalt- und Steuerzwecke Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten für Schalt- und Steuerzwecke mit einem als Rahmen aus gebildeten Magnetkern, in welchem die Erregerspule angeordnet ist, und einem zwischen zwei gegenüber liegenden Rahmenschenkeln hin und her bewegbaren Anker.
Die bekannten Elektromagnete dieser Art weisen den Nachteil auf, dass ihre Zugkraft während des Ar beitshubes ausserordentlich stark zunimmt, was Schläge verursacht, die nicht nur unnötiges Geräusch, sondern auch eine Herabsetzung der Lebensdauer der Elektromagnete zur Folge haben.
Die vorliegende Erfindung vermeidet diesen Nach teil dadurch, dass der Anker einen Kopf und einen Schaft aufweist, wobei der wirksame Querschnitt min destens eines Teiles des Schaftes im Vergleich zum grössten wirksamen Querschnitt des Kopfes um wenig stens -'@5 dieses letzteren Querschnittes verjüngt ist.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausfüh rungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es ist: Fig. 1 ein Schnitt gemäss der Linie I-I von Fig. 2, Fig.2 ein Schnitt gemäss der Linie II-II von Fig. 1 und Fig. 3 ein Schnitt gemäss der Linie III-III von Fig. 1.
Der dargestellte Elektromagnet weist einen als Rahmen ausgebildeten, lamellierten Magnetkern 1 auf, in welchem eine Erregerspule 2 angeordnet ist. Der Rahmen 1 weist zwei einander gegenüberliegende Schenkel 3 auf, zwischen denen ein lamellierter Anker 4 hin und her bewegbar ist. Der Anker 4 weist einen Kopf 5 und einen Schaft 6 auf, welcher sich an seinem vom Kopf abgekehrten Ende 7 keilförmig erweitert. In seiner untersten Lage kommt der Ankerkopf 5 auf einen zentralen Innenvorsprung 8 des Rahmens 1 zu liegen, in welchem eine Kurzschlusswindung 9 ein gebettet ist.
Der Schaft 6 hat in seinem Hauptteil einen Quer schnitt, der nur etwa 11,3 des grössten Querschnittes des Kopfes 5 beträgt, welcher Querschnitt nahezu dem freien Querschnitt der Spule 2 entspricht.
Die Stirnflächen 10 der Rahmenschenkel 3 sind zu den Keilflächen des Ankerendes 7 parallel.
Der Anker 4 ist mittels eines Bügels 11 an einer Zugstange 12 befestigt, die an ihrem freien Ende mit einem Gewinde 13 versehen ist, um die Zugstange mit einem Schalt- oder Steuerorgan verbinden zu können. Die Ankerlamellen werden durch Nieten 14 zusammengehalten, von denen die oberste zugleich auch zur Befestigung des Bügels 11 am Anker 4 dient.
Die Zugstange 12 ist in einem Lager 15 ge führt, das zwischen zwei symmetrischen, ein Gehäuse bildenden Deckeln 16 und 17 gehalten ist, die ober halb des Rahmens 1 in der Zeichenebene von Fig. 1 aufeinanderliegen und im übrigen diesen Rahmen zwischen sich festhalten. Die Deckel 16 und 17, die miteinander und mit dem Rahmen durch Schrauben 18 verbunden sind, weisen Versteifungsrippen 21 und zur Montage des Elektromagneten dienende Gewinde bohrungen 20 auf. Mit 19 sind Nieten bezeichnet, welche die Lamellen des Magnetkernes 1 zusammen halten und mit 22 leicht keilförmige Distanzhalter, über welche die Spule 2 an den Rahmenschenkel 3 ab gestützt ist. Die Stromzuführungen der Erregerspule 2 sind nicht dargestellt.
Es sei angenommen, dass auf die Zugstange 12 eine im Schalt- oder Steuerorgan enthaltene Feder wirkt, welche den Anker 4 bei unerregter Spule 2 in der Lage nach Fig. 1 hält. Wird die Erregerspule an Spannung, z. B. Wechselspannung, gelegt, so wird der Anker 4 nach unten gegen den einen Magnetpol bildenden Vorsprung 8 des Rahmens 1 gezogen. Da der magnetische Widerstand im Luftspalt zwischen Pol 8 und Ankerkopf 5 wesentlich grösser ist als der magnetische Widerstand im Anker 4, ist die Anzugs kraft zunächst praktisch genau so gross, wie wenn der Anker 4 überall denselben Querschnitt hätte wie der unterste Teil des Ankerkopfes 5, welcher Teil den grössten Querschnitt hat.
Wenn der Anker 4 sich seiner Endstellung nähert, nimmt sein magnetischer Widerstand stark zu, weil der zwischen den Schen keln 3 und dem Ankerkopf 5 befindliche Teil des Ankerschaftes 6 länger wird, in welchem Schaft die Induktion viel höher ist als im Ankerkopf.
Infolgedessen wächst die Induktion im Luftspalt zwischen Pol 8 und Ankerkopf 5 nicht so rasch, wie dies der Verkleinerung des Luftspaltes entspricht, sondern wesentlich langsamer. Die Zugkraft nimmt daher lange nicht so rasch zu wie bei den bekannten Elektromagneten mit Ankern von konstantem Quer schnitt.
Die Kurzschlusswindung 9 wirkt in bekannter Weise ebenfalls einer zu raschen Zunahme der Zug kraft entgegen.
Ganz am Schluss des Arbeitshubes kommen die Keilflächen des Schaftendes 7 in die Nähe der Stirn flächen 10 der Rahmenschenkel 3, was ein allzu star kes Anwachsen des magnetischen Widerstandes des Schaftes 6 verhindert.
Während bei bekannten Elektromagneten die Zug kraft am Ende des Arbeitshubes etwa das 20fache der Anfangskraft beträgt, ist beim beschriebenen Elek tromagneten die Schlusskraft nur etwa 3mal so gross wie die Anfangskraft. Infolgedessen ist der am Schlusse des Arbeitshubes stattfindende Schlag viel kleiner, was eine Verminderung des Lärmes und eine Erhöhung der Lebensdauer des Elektromagneten etwa um den Faktor 5 zur Folge hat. Der beschriebene Elektromagnet kann auch mit Gleichstrom betrieben werden.
Selbstverständlich kommt es im vorstehenden Zusammenhange auf das Verhältnis zwischen dem wirksamen Querschnitt des Ankerkopfes und dem jenigen des Ankerschaftes an, also auf die Quer schnitte des ferromagnetischen Materials, als welches in der Praxis fast ausschliesslich Eisen verwendet wird.
Das zwischen den Eisenlamellen befindliche Pa pier oder dergleichen spielt dagegen keine Rolle. Man könnte den wirksamen Querschnitt des Schaftes auch um weniger als 2j3 kleiner wählen als denjenigen des Ankerkopfes, um den gewünschten Effekt in genü gendem Masse zu erzielen, muss die Verjüngung des wirksamen Querschnittes aber mindestens<B>215</B> des grössten wirksamen Ankerkopfquerschnittes aus machen.