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Gleichstrommagnet Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichstrommagneten mit einer topfförmigen Armatur und einem zylinderförmigen Anker sowie auf ein Herstellungsverfahren für einen solchen Magneten.
Bei dieser an sich bekannten Bauform wird der Anker bei Erregung der Magnetspule in eine Bohrung der topfförmigen Armatur hineingezogen. Eine der Schwierigkeiten bildet dabei die möglichst genaue zentrische und doch leicht bewegliche Führung des Ankers in der Bohrung. Eine bekannte Lösung arbeitet mit einer die Auskleidung der Bohrung bildenden Büchse aus nichtmagnetischem Material, in welcher der Anker gleitend geführt ist. Bei dieser Lösung wird beispielsweise eine Büchse (bzw. Rohr) aus Messing in die Bohrung der Armatur eingepresst und nachher ausgedreht. Aus bearbeitungstechnischen Gründen kann aber die Büchse nicht weiter ausgedreht werden als bis zu einer Wandstärke von etwa 0,3 Millimeter.
Dies hat den Nachteil, dass der verbleibende passive Luftspalt (der hier zum Teil durch die Büchse aus nichtmagnetischem Material eingenommen wird) zwischen dem zylinder- förmigen Anker und der Bohrung relativ gross ist, was die Zugkraft des Magneten ungünstig beeinflusst bzw. extra Amperewindungen zu seiner Kompensation erheischt.
Die Erfindung will einen Magneten dieser Art schaffen, bei dem der passive Luftspalt erheblich kleiner gemacht werden kann, als dies bisher möglich war. Der erfindungsgemässe Magnet zeichnet sich dadurch aus, dass der Anker in einer in der Bohrung der topfförmigen Armatur vorhandenen Lagerhülse gleitend geführt ist, welch letztgenannte aus einer nichtmagnetischen Folie besteht, deren Wanddicke weniger als 0,3 mm beträgt.
Eine solche aus einer Folie hergestellte Hülse kann beispielsweise eine Dicke von nur 0,05 mm aufweisen. Wenn das Spiel des Ankers in der Hülse ebenfalls 0,05 mm beträgt, ergibt sich damit ein Luftspalt von im Mittel 0,075 mm.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt, und an Hand davon ist auch das Herstellungsverfahren erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt eines Elektromagneten.
Fig. 2 zeigt eine Hülse in perspektivischer Darstellung.
Fig. 3 und 4 zeigen Hülsen in einer Bohrung, und Fig. 5 zeigt eine vorgebogene Hülse.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Elektromagneten ist 1 der Anker und 2 die topfförmige Armatur. Diese umfasst einen Flansch 3 mit Befestigungslaschen, einen inneren Führungszylinder 4 mit Flansch und einen Mantel 5. Auf dem Flansch des inneren Führungszylinders liegt eine runde Scheibe 6, die mittels eines Sprengringes 7 im Mantel gehalten ist. Im Hohlraum zwischen den Teilen 3, 4 und 5 befindet sich die Magnetspule mit einem Spulenkörper 8 und einer Wicklung 9. Unten im Anker 1 ist eine Betätigungsstange 10 eingeschraubt, und in der Scheibe 6 ist eine Öffnung 11 angeordnet. Schliesslich ist 12 eine in die Bohrung 3' bzw. 4' der Teile 3 und 4 eingebrachte, rund gebogene Lagerhülse aus einer nichtmagnetischen Metallfolie.
Die konische, ringförmige Verlängerung 3" des Flansches 3 bildet einen magnetischen Shunt über den aktiven Luftspalt, dessen Form die Zugkraft im Anfang des Hubes vergrössert. In der Änderung der Form dieses Shunts hat man ein Mittel in der Hand, um damit den Verlauf der Kurve: Zugkraft in Funktion des Hubes zu beeinflussen. Bei Erregung der Magnetspule zieht das Magnetfeld den Anker 1 nach
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unten, entgegen der Kraft K. Damit der Anker nicht klebt , weist er bei 1' eine Ausnehmung auf und liegt daher in der Ruhelage nur längs einer Ringfläche auf der Scheibe 6 auf.
Bei der Montage werden zuerst der Flansch 3 und der Mantel 5 zusammengepresst und hart gelötet, danach wird die Spule 8, 9 eingelegt und der Führungszylinder 4 mit Flansch eingesetzt. Nun kann die Lagerhülse 12 (die in Fig. 2 perspektivisch dargestellt ist) in die aufeinander ausgerichteten Bohrungen 3' des Flansches 3 und 4' des Führungszylinders 4 eingeschoben werden. Danach kann der Anker 1 in die Hülse gesteckt und zum Schluss die Scheibe 6 eingelegt und mittels des Sprengringes 7 in dieser Lage gesichert werden.
Die in Fig. 2 dargestellte Hülse 12 besteht aus Messingfolie und zeigt die runde Form, welche die Lagerhülse annimmt nachdem sie sich in der Bohrung 3', 4' der beiden Teile 3, 4 befindet. Sie überlappt den aktiven Luftspalt und ist so lang, dass sie zwischen dem Boden der Bohrung 3' im Flansch 3 und der Abdeckscheibe 6 eingeschlossen ist. In Umfangsrichtung ist sie so dimensioniert, dass in montiertem Zustand ein Spalt 20 verbleibt.
Sie ist dadurch leichter herzustellen (weniger genau) und bequemer zu montieren. Zudem hat der Spalt 20 aber auch noch den Vorteil, dass ihm zufolge die Hülse keine kurzgeschlossene Windung bildet, so dass das Magnetfeld sich rascher aufbauen kann und der Anker sich rascher bewegt, als dies bei einer geschlossenen Hülse der Fall wäre.
Ist die Hülse aus einer Folie von relativ weichem Material hergestellt, so braucht sie nicht vorgebogen zu werden, sondern kann bei der Montage einfach gerollt und in die fluchtenden Bohrungen 3'-4' eingeschoben werden. Allerdings muss dabei in Kauf genommen werden, dass die Folie nicht entlang des ganzen Umfanges satt anliegt, sondern dass die Enden, wie bei der Folie 12' in Fig. 3 übertrieben dargestellt, einen grösseren Biegungsradius als die Bohrung aufweisen. Solange dies in tragbaren Grenzen bleibt und der Anker noch leicht in der Lagerhülse gleitet und nicht klemmt, kann man auf diese einfache und billige Art arbeiten.
Wenn aber infolge der Materialeigenschaften der Folie (beispielsweise federharte Beryliumbronze) oder deren Dicke oder infolge eines kleinen Durchmessers der Bohrung der Anker in der Lagerhülse zu klemmen anfängt, so muss man die Folie insbesondere an ihren Enden vorbiegen, wie dies in Fig. 5 an Hand einer Folie 12" dargestellt ist. Bei richtigem Vorbiegen lässt sich ein vollkommen sattes Anliegen der Folie 12" in der Bohrung erzielen, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.
Vor dem Einschieben in die Bohrungen 3'-4' wird die vorgebogene Hülse 12" in ihrem mittleren Teil so weit gespannt, dass sie sich leicht in die Bohrung einschieben lässt. Dort lässt man sie sich entspannen, so dass sie dann unter Vorspannung an der Wand der Bohrung anliegt. Die nichtmagnetische Folie kann statt aus Metall beispielsweise auch aus Kunststoff bestehen.
Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine Folie aus Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften und zudem guter thermischer Festigkeit verwendet wird, wie sie beispielsweise Kunststoffe auf Fluoräthylenbasis aufweisen.
Schliesslich sei noch erwähnt, dass die Erfindung auch bei Gleichstrommagneten, die mit zwei in einer topfförmigen Armatur angebrachten Spulen arbeiten, Anwendung finden kann. Eine solche Bauart gestattet Doppelhubmagnete und Umkehrhubmagnete zu bauen. Bei Magneten der erstgenannten Art hat der Anker eine Ruhelage in der Mitte und bewegt sich je nach der Erregung der einen oder der anderen Spule in die eine oder die andere Endlage. Bei Umkehrmagneten wird der Anker von einer Endlage in die andere gezogen, je nachdem die eine oder die andere Spule erregt wird.
Da sowohl Doppelhubmagnete als Umkehrhubmagnete nur einen einzigen Anker aufweisen, der sich in einer Bohrung bewegt, kann der Anker auch solcher Magnete in einer in die Bohrung eingebrachten, aus nichtmagnetischem Folienmaterial hergestellten Lagerhülse ,geführt sein.
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Direct current magnet The invention relates to a direct current magnet with a cup-shaped fitting and a cylindrical armature and to a manufacturing method for such a magnet.
In this known design, the armature is drawn into a hole in the cup-shaped fitting when the magnet coil is excited. One of the difficulties here is the most precise possible centric and yet easily movable guidance of the armature in the bore. One known solution works with a sleeve made of non-magnetic material which forms the lining of the bore and in which the armature is slidably guided. In this solution, for example, a brass bush (or tube) is pressed into the bore of the fitting and then screwed out. For processing reasons, however, the sleeve cannot be turned out further than a wall thickness of about 0.3 millimeters.
This has the disadvantage that the remaining passive air gap (which is partly taken up by the sleeve made of non-magnetic material) between the cylindrical armature and the bore is relatively large, which has an unfavorable effect on the pulling force of the magnet or extra ampere turns in addition to it Compensation required.
The invention aims to create a magnet of this type in which the passive air gap can be made considerably smaller than was previously possible. The magnet according to the invention is characterized in that the armature is slidably guided in a bearing sleeve present in the bore of the cup-shaped fitting, the latter consisting of a non-magnetic film whose wall thickness is less than 0.3 mm.
Such a sleeve made from a film can, for example, have a thickness of only 0.05 mm. If the play of the armature in the sleeve is also 0.05 mm, this results in an air gap of 0.075 mm on average.
In the drawing, an exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in simplified form, and the manufacturing method is also explained on the basis of this.
Fig. 1 shows an axial section of an electromagnet.
Fig. 2 shows a sleeve in perspective.
Figures 3 and 4 show sleeves in a bore and Figure 5 shows a pre-bent sleeve.
In the electromagnet shown in Fig. 1, 1 is the armature and 2 is the cup-shaped fitting. This comprises a flange 3 with fastening tabs, an inner guide cylinder 4 with a flange and a jacket 5. A round disk 6, which is held in the jacket by means of a snap ring 7, lies on the flange of the inner guide cylinder. In the cavity between the parts 3, 4 and 5 there is the magnetic coil with a bobbin 8 and a winding 9. An actuating rod 10 is screwed into the armature 1 at the bottom and an opening 11 is arranged in the disc 6. Finally, 12 is a bearing sleeve made of a non-magnetic metal foil and made of a non-magnetic metal foil, which is inserted into the bore 3 'or 4' of parts 3 and 4.
The conical, annular extension 3 ″ of the flange 3 forms a magnetic shunt over the active air gap, the shape of which increases the tensile force at the beginning of the stroke. By changing the shape of this shunt, one has a means in hand to control the curve : To influence the tensile force as a function of the stroke When the magnet coil is excited, the magnetic field pulls armature 1
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below, against the force K. So that the armature does not stick, it has a recess at 1 'and therefore rests only along an annular surface on the disk 6 in the rest position.
During assembly, the flange 3 and the jacket 5 are first pressed together and hard-soldered, then the coil 8, 9 is inserted and the guide cylinder 4 with flange is inserted. The bearing sleeve 12 (which is shown in perspective in FIG. 2) can now be pushed into the aligned bores 3 ′ of the flange 3 and 4 ′ of the guide cylinder 4. The armature 1 can then be inserted into the sleeve and finally the disk 6 inserted and secured in this position by means of the snap ring 7.
The sleeve 12 shown in FIG. 2 consists of brass foil and shows the round shape which the bearing sleeve assumes after it is in the bore 3 ', 4' of the two parts 3, 4. It overlaps the active air gap and is so long that it is enclosed between the bottom of the bore 3 ′ in the flange 3 and the cover disk 6. It is dimensioned in the circumferential direction so that a gap 20 remains in the assembled state.
This makes it easier to manufacture (less precise) and more convenient to assemble. In addition, the gap 20 also has the advantage that, as a result of it, the sleeve does not form a short-circuited turn, so that the magnetic field can build up more quickly and the armature moves faster than would be the case with a closed sleeve.
If the sleeve is made from a film of relatively soft material, it does not need to be pre-bent, but can simply be rolled during assembly and pushed into the aligned bores 3'-4 '. However, it must be accepted that the film does not fit snugly along the entire circumference, but that the ends, as shown exaggeratedly in the case of the film 12 'in FIG. 3, have a larger bending radius than the bore. As long as this remains within acceptable limits and the anchor still slides easily in the bearing sleeve and does not jam, you can work in this simple and cheap way.
If, however, due to the material properties of the foil (for example spring-hard beryllium bronze) or its thickness or due to a small diameter of the bore, the armature starts to jam in the bearing sleeve, the foil has to be bent in particular at its ends, as shown in Fig. 5 by hand a film 12 "is shown. With correct pre-bending, a completely close fit of the film 12" in the bore can be achieved, as shown in FIG.
Before being pushed into the bores 3'-4 ', the pre-bent sleeve 12 "is stretched so far in its middle part that it can be easily pushed into the bore. There it is allowed to relax so that it is then under pretension on the The non-magnetic film can for example also consist of plastic instead of metal.
This is particularly advantageous when a plastic film with good sliding properties and, moreover, good thermal stability is used, such as, for example, plastics based on fluoroethylene.
Finally, it should also be mentioned that the invention can also be used with direct current magnets that work with two coils attached in a cup-shaped fitting. Such a design allows double lifting magnets and reversing lifting magnets to be built. In magnets of the first-mentioned type, the armature has a rest position in the middle and moves to one or the other end position depending on the excitation of one or the other coil. With reversing magnets, the armature is pulled from one end position to the other depending on whether one or the other coil is excited.
Since both double lifting magnets and reversing lifting magnets have only a single armature that moves in a bore, the armature of such magnets can also be guided in a bearing sleeve made of non-magnetic film material and introduced into the bore.