CH659725A5 - Drehmagnet. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehmagneten der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.

Bei Drehmagneten kann grundsätzlich zwischen zwei Typen unterschieden werden, nämlich solchen mit axialem Arbeitsluftspalt und solchen mit radialem Arbeitsluftspalt. In beiden Fällen wird bei Erregung der Spule der Anker aufgrund der auftretenden Magnetkräfte bewegt, wobei die Bewegung des Ankers in eine Drehbewegung der Welle umgesetzt wird, um z.B. Schaltvorgänge durchzuführen.

Bei Drehmagneten mit radialem Arbeitsluftspalt führt aufgrund baulicher Gegebenheiten die in Axialrichtung unbewegliche Welle nur eine Drehbewegung aus, während bei Drehmagneten mit axialem Luftspalt neben der erwähnten Möglichkeit (axial unbewegliche Welle) auch so vorgegangen werden kann, dass die Welle auch eine (vergleichsweise geringe) Axialbewegung ausführt, die dann in eine Drehbewegung umgesetzt wird.

Die Erfindung betrifft somit einen Drehmagneten mit axialem Arbeitsluftspalt und axial unbeweglicher Welle, wobei die Polflächen in Form einer Wendelfläche den Vorteil haben, dass sie für jede Verdrehungslage des Ankers parallel zueinander sind.

Ein solcher im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannter Drehmagnet ist bekannt. Dieser besitzt sowohl am Anker als auch am Kern zumindest zwei einander zugekehrte Polflächen je in Form eines Abschnittes oder Sektors einer Wendelfläche. Diese Wendelflächen haben - um ein hohes, an der Welle abgreifbares Drehmoment zu erhalten -eine vergleichsweise hohe Steigung. Somit ist der mögliche Verdrehungswinkel beim bekannten Drehmagneten auf etwa 90° begrenzt, sofern die Polflächen einander diametral gegenüberliegen und am Kern eine «Bogenlänge» von etwa 180° aufweisen.

Andererseits ist beispielsweise aus der DE-OS 27 54 569 (Kl.H 01 F 7/14, offengelegt am 19. April 1979) ein Drehmagnet bekannt, bei dem die den axial den Luftspalt begrenzende Polfläche des Kerns in einer zur Achse der Welle schiefwinklig angeordneten Ebene liegt. Die den Arbeitsluftspalt am Anker begrenzende Polfläche liegt ebenfalls in einer Ebene, die um denselben Winkel zur Achse der Welle geneigt ist. Dies führt dazu, dass die beiden Polflächen nur in erregtem Zustand der Spule etwa parallel zueinander sind und den geringsten Abstand voneinander aufweisen, während in allen übrigen Verdrehungslagen der Arbeitsluftspalt die Form eines Keils hat. Dieser bekannte Drehmagnet vermag ebenfalls nur einen maximalen Drehwinkel der Welle von nur wenig mehr als 90° zu bieten, ganz abgesehen davon, dass sein Anfangsdrehmoment vergleichsweise bescheiden ist.

Um einen brachbaren Anlauf zu erzielen, sollte der Arbeitsluftspalt in entregtem Zustand eine bestimmte Maximalbreite nicht übersteigen. Dagegen soll der Arbeitsluftspalt in erregtem Zustand nicht gleich Null werden, um ein «Kleben» des Ankers am Kern zu verhüten. Wollte man nun den maximalen Arbeitsdrehwinkel über die genannten etwa 90° hinaus vergrössern, ohne die genannte Maximalbreite des Arbeitsluftspaltes in entregtem Zustand zu überschreiten, müsste beim bekannten Drehmagneten die Anzahl und die Steigung der wendelflächenförmigen Polflächen vermindert werden mit dem Ergebnis, dass das Anfangsdrehmoment wegen der geringeren Steigung ungenügend wird.

Es ist daher als ein Zweck der Erfindung anzusehen, einen Drehmagneten der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die oben geschilderten Probleme weitgehend gelöst sind, und mit dem Verdrehungswinkel der Welle bis über 180° hinaus an sich möglich sind.

Dieser Zweck wird beim vorgeschlagenen Drehmagneten durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale erreicht.

Merkmale bevorzugter Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel des vorgeschlagenen Drehmagneten anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Axialschnitt durch einen Drehmagneten, und

Fig. 2 in perspektivischer und etwas auseinandergezogener Darstellung den Anker und den mit diesem zusammenwirkenden Teil des Kerns des Drehmagneten gemäss Fig. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte Drehmagnet 10 ist in einem magnetischen Rückschlussgehäuse 11 aus Weicheisen eingeschlossen, das beispielsweise wie in der CH-PS 552 884 ausgebildet sein kann. Im Gehäuse 11 sind zwei koaxiale und gleichgrosse, durchgehende Öffnungen 12,13 vorhanden, in die je ein Teil 14 bzw. 15 eines zweigeteilten Kerns aus Weicheisen drehfest eingesetzt ist.

Im Teil 14 und im Teil 15 ist je ein Kugellager 16 bzw. 17 eingesetzt, in denen eine Welle 18 aus magnetischem Material, beispielsweise rostfestem Stahl, drehbar gelagert ist. Die im wesentlichen als Drehteile ausgebildeten Teile 14,15 des Kerns greifen mit einem Abschnitt ihrer Mantelfläche in eine Distanzhülse 19 aus amagnetischem Material, beispielsweise aus Messing, ein, wobei die Anordnung so getroffen ist, dass die noch freien Abschnitte der Mantelfläche der Teile 14,15 mit der Mantelfläche der Distanzhülse 19 fluchten. Die Teile 14, 15 sowie die Distanzhülse 19 sind von einem mit einer Erregerwicklung 20 bewickelten Spulenträger 21 umschlossen.

Auf der Welle 18 sitzt ein Anker 22 aus Weicheisen, der

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beispielsweise mit der Welle 18 verstiftet ist, wie bei 23 ( Fig. 2) angedeutet. Der Anker 22 weist einen nabenför-migen Fortsatz 24 auf, der mit geringem Spiel (höchstens einige Zehntel eines mm) in eine das Kugellager 16 aufnehmende Sackbohrung 25 im Teil 14 eingreift. Zwischen der Bohrung 25 und dem Fortsatz 24 ist also ein geringer radialer Luftspalt 26 vorhanden. Anschliessend an den Fortsatz 24 weist der Anker einen Bund 27 auf, der gegen den Teil 14 hin durch eine ebene Ringfläche 28 begrenzt ist. Ebenso endet der Teil 14 des Kerns an seiner dem Anker 22 zugekehrten Seite in einer ebenen Ringfläche 29, so dass zwischen den Ringflächen 28 und 29 ein axialer Luftspalt von konstanter und möglichst geringer Breite entsteht.

Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, weist der Teil 15 des Kerns ebenfalls eine zylindrische Sackbohrung 31 zur Aufnahme des Kugellagers 17 auf. Gegen den Anker 22 hin weist der Teil 15 eine Polfläche 32 in der Form eines beinahe 360° umfassenden Sektors einer Wendelfläche auf. Dieser gegenüberliegend weist der Anker 22 eine ebenfalls in der Form eines Sektors einer Wendelfläche ausgebildete Polfläche 33 auf. Ausserdem weist der Anker 22 unmittelbar an den inneren Rand der Polfläche 33 angrenzend einen Fortsatz 34 auf, der unter Freilassung eines radialen Luftspaltes 35 ( Fig. 1 ) in die Sackbohrung 31 eingreift. Die Mantelfläche dieses Fortsatzes hat eine variable Höhe, weil sie durch den inneren Rand der Polfläche 31 begrenzt ist. Dasselbe gilt für die Innenwand der Sackbohrung 31.

An der tiefsten Stelle der Polfläche 32 ist in dem Teil 15 ein diesen durchsetzender Anschlagzapfen 36 eingetrieben. Dieser wirkt mit den Flanken 37, 38 einer in den Anker 22 in radialer Richtung eingefrästen Ausnehmung 39 zusammen, die sich im vorliegenden Beispiel in Umfangsrichtung des Ankers gesehen etwa über 100° erstreckt. Im Zusammenwirken mit dem Anschlagzapfen 36 begrenzt somit die Ausnehmung 39 den Drehwinkel des Ankers 22 in bezug auf die Teile 14 und 15.

Die Polflächen 32 und 33 begrenzen zwischen sich einen axialen Arbeitsluftspalt, dessen Breite je nach Verdrehungslage des Ankers 22 in bezug auf den Teil 15 variabel ist, wobei aber die Polflächen 32 und 33 stets parallel zueinander bleiben. Ausserdem ist auch der radiale Luftspalt 35 ein Arbeitsluftspalt, der zwar eine konstante Breite hat, doch ist bei diesem der sich überdeckende Anteil der Innenwand der Sackbohrung 31 und der Mantelfläche des Fortsatzes 34 in Abhängigkeit der Verdrehungslage des Ankers 22 in bezug

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auf den Teil 15 variabel. Dieser Anteil wird um so grösser je kleiner die Breite des axialen Arbeitsluftspaltes zwischen 32 und 33 ist.

Eine nicht dargestellte, an der Welle 18 oder an einem von dieser betätigten Gerät angreifende Rückstellfeder hält den Anker 22 (bei entregter Wicklung 20) in jener Stellung, in der die Flanke 38 am Anschlagzapfen 36 anliegt. Der axiale Arbeitsluftspalt zwischen den Polflächen 32 und 33 hat seine grösste Breite. Die sich überdeckenden Abschnitte der Innenwand der Bohrung 31 und der Mantelfläche des Fortsatzes 34 haben den Mindestwert erreicht. Bei Erregung der Wicklung 20 hat der Arbeitsluftspalt zwischen 32 und 33 die Tendenz, sich zu verengen und die Flächenüberdeckung zwischen 31 und 34 sich zu vergrössern. Obwohl die Steigung der Polflächen 32, 33 vergleichsweise gering ist, ist das an der Welle 18 in Richtung des Pfeiles 40 abgreifbare Ausgangsdrehmoment vergleichsweise gross, weil eben zur Wirkung des sich verringernden axialen Arbeitsluftspaltes die sich vergrös-sernde Flächenüberdeckung im radialen Luftspalt 35 hinzukommt.

Zu erwähnen bleibt, dass zwischen der Stirnseite des Fortz-satzes 34 und dem Innenring des Kugellagers 17 ein Distanz-röhrchen 41, beispielsweise aus Messing, eingesetzt ist, so dass der Anker 22 und mit ihm die Welle 18 gegen eine Axialverschiebung gesichert sind.

Neben den besonders günstigen magnetischen Eigenschaften ist der beschriebene Drehmagnet 10 auch besonders einfach und kostengünstig in der Herstellung, ohne dass eine qualitative Einbusse in Kauf genommen werden müsste.

Das Rückschlussgehäuse besteht hier aus zwei identischen U-förmig aufgebogenen Blechteilen, die mit gegeneinander weisenden Schenkeln und in bezug aufeinander um 90° verdreht ineinander geschachtelt sind. Für weitere Einzelheiten bezüglich des Rückschlussgehäuses wird auf die bereits genannte CH-PS 552 884 verwiesen. Der Teil 14 des Kernes ist ein einfaches, auf einem Drehautomaten herstellbares Drehteil. Ausgangsteil für den Teil 15 des Kernes ist ein zum Teil 14 identisches Stück, an welchem in zusätzlichen Operationen die Polfläche 32 angefräst und die zur Aufnahme des Anschlagstiftes 36 dienende Bohrung gebohrt wird. Ausgangsstück für den Anker 22 ist ebenfalls ein einfaches Automatendrehteil, an dem nur die wendelflächenförmige Polfläche anzufräsen ist und - je nach gewünschtem Drehwinkel - die Ausnehmung 39 einzufräsen ist. Ebenso ist die Montage des dargestellten Drehmagneten denkbar einfach.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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1. Drehmagnet mit einem auf einer drehbaren, axial unverschieblichen Welle (18) festsitzenden Anker (22) und wenigstens einem von einer Erregerspule umgebenen, ortsfesten Kern (15), wobei der Anker (22) und der Kern (15) quer zur Welle ( 18) verlaufende, einander zugekehrte und die Form einer Wendelfläche aufweisende Polflächen (33 ; 32) besitzen, die zwischen sich einen axialen Arbeitsluftspalt begrenzen, dessen Breite bei einer Drehbewegung des Ankers (22) in bezug auf den Kern (15) sich verändert, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Anker (22) als auch der Kern ( 15) je eine einzige Polfläche (33 bzw. 32) aufweisen und dass am Anker oder am Kern innerhalb der betreffenden Polfläche ein zur Welle koaxialer, nabenartiger Fortsatz (34) ausgebildet ist, der unter Bildung eines im wesentlichen radialen Luftspaltes (35) in eine gegengleich im Kern bzw. im Anker ausgebildete Vertiefung (31) eingreift.

2. Drehmagnet nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Hüllfläche des Fortsatzes (34) als auch die Vertiefung (31 ) zylindrisch sind und unmittelbar an den inneren Rand der betreffenden Polfläche (33 ; bzw. 32) anschliessen.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Drehmagnet nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fortsatz (34) am Anker (22) und die Vertiefung (31) im Kern (15) ausgebildet sind.

4. Drehmagnet nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fortsatz (34) einstückig mit dem Anker (22) bzw. dem Kern ausgebildet ist.

5. Drehmagnet nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polfläche (32) am Kern (15) näherungsweise 360° umspannt.