DD208262A5

DD208262A5 - Elektromagnet mit beweglichen teilen mit dauermagnet

Info

Publication number: DD208262A5
Application number: DD83247384A
Authority: DD
Inventors: Gerard Koehler
Original assignee: Telemecanique Electrique
Priority date: 1982-01-20
Filing date: 1983-01-20
Publication date: 1984-03-28
Also published as: FR2520152A1; SU1304759A3; EP0086121B1; YU11983A; JPS58128706A; FR2520152B1; ATE16222T1; EP0086121A1; IN160983B; DE86121T1; ES519104A0; DE3361039D1; YU44431B; JPH0239846B2; ES8400630A1; CA1192249A; US4451808A

Abstract

Elektromagnet mit beweglichen Teilen mit Dauermagnet und monostabiler Arbeitsweise und Verfahren zur Regelung der magnetischen Bedingungen seiner Funktionsweise. Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten mit beweglichen Teilen mit Dauermagnet, der eine monostabile Arbeitsweise aufweist und eine Spule enthaelt, die einen Fluss auf einen beweglichen Anker ausuebt, der aus einem Dauermagneten und Polschuhen besteht. Zwei Halbjoche umgeben jeweils ein Ende der Spule und wirken mit den Polschuhen zusammen. Ein zweiter Dauermagnet ist zwischen den Halbjochen mit einer solchen Polung angeordnet, dass er bei fehlender Erregung der Spule dahin tendiert, sich mit dem Magneten in Reihe zu schalten, um den Anker in Richtung einer seiner Endstellungen unter Schliessung des magnetischen Kreises und Einnahme einer Ruhestellung anzuziehen. Der erfindungsgemaesse Magnet ist in jeglicher monostabiler elektromagnetischer Steuerung anwendbar. DD#AP

Description

24 7384 4 ~^~ Berlin, den 24.6.1983

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Elektromagnet mit beweglichen Teilen mit Dauermagnet und monostabiler Arbeitsweise und Verfahren zur Regelung der magnetischen Bedingungen seiner Funktionsweise

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Elektromagneten mit beweglichen Teilen mit Dauermagnet und monostabiler Arbeitsweise«

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Regelung der magnetischen Bedingungen der Wirkungsweise eines solchen Elektromagneten*

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die bekannten Geräte mit Dauermagnet enthalten meist eine oder mehrer© Spulen_s die einen magnetischen Kreis teilweise umgeben^ der seinerseits ©in festes Joch und einen beweglichen Anker enthält» Dieser Anker kann aus einem Dauermagneten bestehen, auf dessen Polflächen sich Polachuhe befinden₉ die zu beiden Seiten der Magnetisierungsachse des Magneten überstehen* Diese Polschuhe bilden zusammen mit den Enden des festen Jochs zwei Luftspaltzonen, wo magnetische Kräfte entstehen, die bestrebt sind, den Anker in die eine oder die andere seiner Endstellungen zu bewegen, je nachdem, ob die Spul'e" in·einer-entsprechenden Richtung erregt ist oder nicht.

Im voraufgehend gesagten wurde das Joch willkürlich als unbeweglich und der Anker als beweglich angesehen, aber selbstverständlich kann diese Beweglichkeit als relativ betrachtet

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werden, und die hier in Betracht kommenden Geräte können auch ein bewegliches Joch und einen unbeweglichen Anker haben.

Ein solches Gerät arbeitet natürlich auf bistabile Weise, weil in jeder Endstellung des Ankers der magnetische lire is über den Dauermagneten geschlossen ist.

Es wurde versucht, eine monostabile Arbeitsweise zu erreichen, indem einer der Luftspalte so ausgeführt wurde, daß der Fluß des Dauermagneten in einer der Endstellungen des Ankers nicht oder verhältnismäßig wenig durch diesen Luftspalt hindurchgeht, was die stabile Verriegelung in dieser Stellung verhinderte Ea ist jedoch auf Grund einer eventuellen Remanenz erforderlich, eine Rückholvorrichtung, z· B₀ eine Feder vorzusehen, um diese Remanenz zu überwinden und es zu ermöglichen, den Anker bis zu dem Punkt seines Weges zu bewegen, wo die Rückholung durch den Magneten bewirkt, daß er diesen Weg bis zu seiner Endruhestellung gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Schwerkraft beendet«

Der Einbau einer solchen Feder kompliziert die Montage und Regelung» Wenn außerdem im Fall eines Relais oder Schützes diese Rückholekraft teilweise durch die Druckreaktion elektrischer Kontakte gewährleistet wird, kann die Abnutzung der Kontakte im Verlauf der Benutzung des Gerätes die Rückholkraft soweit verringern, daß eine Funktionsstörung durch Remanenz eintritt·

Bekannt sind auch Elektromagneten, die dadurch monostabil gemacht wurden, daß elektronische Vorrichtungen, die vor allem Kondensatoren enthielten, eingesetzt wurden. Die Kompliziertheit und die Kosten solcher Geräte liegen auf der Hand·

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Ziel der Erfindung

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, einen Elektromagneten des obengenannten Typs mit monostabiler Arbeitsweise herzu- · stellen, der von einfacher und kostensparender Konstruktion ist.

Darlegung des Weaena der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es einen Elektromagneten zu schaffen, der völlig zuverlässig funktioniert und einen unkomplizierten Aufbau aufweist, sowie die Verfahren zur Regelung der magnetischen Bedingungen seiner Punktionsweise

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit Hilfe eines zweiten Dauermagneten gelöst, der in das feste Joch mit einer solchen Polung eingefügt wird, daß der Anker in Richtung der Ruhestellung genannten Endstellung beansprucht wird, wenn die Spule nicht erregt ist.

Diese Stellung ist eine stabile Position, die durch die Hintereinanderschaltung der beiden Magneten in dem durch das Joch und den Anlker gebildeten Kreis verriegelt ist. Wenn die Spule in einer entsprechenden Richtung erregt wird, wird der Anker in seine andere Endstellung geführt und verbleibt dort solange, wie die Spule erregt ist, um in die Ruhestellung zurückzukehren, wenn die Erregung aufhörte

Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung sind die Magneten in allen ihren Stellungen durch die Spule voneinander getrennt.

Wenn die Spule erregt wird, wirkt der Fluß, den sie erzeugt, dem Fluß des festen Magneten entgegen und zwingt diesen letzte-

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ren Fluß, aich auf andere V/eise als über den beweglichen Dauermagneten des Ankers zu schließen, wobei dadurch die Ruhestellung entriegelt wird«

Entsprechend einer bevorzugten AusführungsVariante der Erfindung enthält daa Joch zwei Halbjoche, die sich teilweise überdecken und dabei jeweils ein Ende der Spule umgeben, um mit den flachen Polschuhen zusammenzuwirken, von denen wenigstens einer gebogene Enden besitzt, wobei diese Polschuhe quer zur Achse des beweglichen Magneten beweglich sind und inner-

;-v" ,

halb der Spule gleiten und der unbewegliche Magnet ztoischen den sich überdeckenden Teilen der Halbjoche befestigt ist.

Es kann auch von Vorteil sein, wenn der Elektromagnet aus zwei Schalenhälften besteht, die zusammen einen axialen Hohlraum bilden, in dem die Öffnung gleitend angebracht ist, wobei diese Schalenhälften in einer Ebene zusammengefügt wurden, die durch die Achse der Spule geht, und wenn mindestens eine der Schalenhälften von zwei Jochhälften durchquert wird, zwischen die der feststehende Magnet gefügt ist₀

Zweckmäßig sind die beiden Schalenhälften dicht zusammengefügt und die beiden Enden des axialen Hohlraumes dicht abgeschlossen, so daß der Hohlraum dicht gekapselt ist.

Wenn sich eines der Enden des axialen Hohlraumes über dem Körper eines Ventiles schließt, dessen Steuerschalter durch den Anker ausgelöst werden kann, wird ein Elektroventil gebildete

Es kann auch mindestens ein elektrischer Kontakt im Inneren des axialen Hohlraumes angebracht sein, der mit dichten und isolierten Durchführungen versehen ist und durch den Anker

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ausgelöst werden kann, so daß im Behälter bei geregelter Atmosphäre ein Kontakt hergestellt wird.

Es ist von Vorteil, wenn die eine Jochhälfte im rechten Winkel gewölbt ist, so daß eine seiner Seiten außen an der entsprechenden Schalenhälfte parallel zur Achse der Spule anliegt, und wenn die Spule zwei Zwischenjochs trägt, zwischen denen mindestens ein feststehender Magnet eingefügt ist, und von denen je eine Fläche mit jeweils einer entsprechenden Fläche der Jochhälften in Kontakt tritt, wenn die Spule auf das Gehäuse geglitten ist, das von den beiden Schalen« hai ft en gebildet wird, die so zusammengefügt sind, daß die Spulen austauschbar sind·

Es ist zweckmäßig, daß die beiden Schalenhälften Backen beinhalten, wodurch das Feldgestell der Spule gebildet wird₀

Mindestens einer der beweglichen oder feststehenden Magneten ist vorteilhaft aus einem biegsamen magnetischen Werkstoff in Band- und Blattform hergestellt, wie zum Beispiel aus einem anisotropen Magnetgummiband.

Die sich Überdeckenden Teile der beiden Jochhälften können di Form konzentrischer Zylinder haben, wobei zwischen ihnen ein ringförmiger Raum ist, in den mindestens ein dachziegelförtnig gewölbtes Magnetgummiblatt eingeführt ist.

Vorteilhaft "können die-Mittel für die Steuerung der Rück-

kehr der Spule in ihre Ruhelage Mittel für die Umkehr der Richtung des von der Spule erzeugten Feldes beinhalten<>

Wenn eine Spule mit zwei Wicklungen vorhanden ist, von denen die eine zur Erzeugung des Stromstoßes dient und die andere danach allein die Aufrechterhaltung absichert, ist es zweck-

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mäßig, daß die Mittel für die Umkehrung dea von der· Spule erzeugten Feldes Mittel für die Erregung der Stromstoß« wicklung in einem Sinn umfassen, der demjenigen entgegengesetzt ist, der den Stromstoß hervorgerufen har₀ Darüber hinaus sind dann andererseits Mittel für die Unterbrechung des Stromes in der Aufrechterhaltungswicklung vorgesehen.

Es ist von Vorteil, wenn der Elektromagnet zwei feststehende Magneten beinhaltet, die parallelgeschaltet und beiderseits der Spule angebracht sind»

Es kann auch jeder feststehende Magnet aus einem Satz von zwei Magneten bestehen, die in Reihe geschaltet und durch ein Zwischenjoch miteinander verbunden sind_e

Die Magnetachse der beiden Magneten jedes Satzes ist zweckmäßig zur Achse der Spule parallel dadurch, daß von diesen beiden Magneten je einer an einem der Enden der Spule befestigt ist, und dadurch, daß das Zwischenjoch, das sich verbindet, an seinen beiden Enden rechtwinklig gewölbt iat.

Es kann auch von Vorteil sein, daß die Achsen des beweglichen Magneten und des feststehenden Magneten zueinander parallel sind, und daß die Polflächen des bev/eglichen Magneten und des feststehenden Magneten, die sich einander gegenüber befinden, gleichnamige Polaritäten haben»

Die Achsen des beweglichen Magneten und des feststehenden Magneten können auch zweckmäßig senkrecht zueinander stehen.

Entsprechend einem zweiten Aspekt der Erfindung ist das Verfahren zur Regelung der magnetiachen Bedingungen der Funktionsweise der letzteren Ausführungsvariante dadurch gekenn-

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zeichnet, daß wahlweise dem beweglichen Magneten oder dem festen Magneten Impulae eines äußeren Magnetfeldes zugeführt werden. Da sich die Achsen der Magneten quer zueinander befinden, beeinflußt ein aur Beeinflussung des unbeweglichen Magneten ausgerichtetes Feld den beweglichen Magneten nicht und umgekehrt»

AusführungsbeiBpiel ,

Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung hervor. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

S¹Ig₀ 1j einen Längsschnitt entlang der Ebene

I-1 der Figur 2 eines erfindungsgemäßen Elektromagneten in einer ersten Ausführungsformj

Fig. 2s einen Querschnitt entlang der Ebene

II-II der Figur 1j

Fig. 3 bis 6: vereinfachte schematische Darstellung

des Elektromagneten der Figuren 1 und 2, die seine Funktionsweise erläutern sollenj

Fig. 7: einen Längsschnitt einer zweiten Aus

führungsart des Elektromagneten, der als Teil eines elektrisch gesteuerten Ventils dienen soll;

Fig. 8, 10 und 11: schematisches Seitenansichten mit Axial-... schnitt der Wicklung von drei weiteren Ausführungsformen der Erfindung!

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Fig_e 9: eine Draufsicht des Elektromagneten der

Figur 8 mit Schnitt entlang der Ebene IX-IX der Figur 85

Fig„ 12{ eine QuerBchnittsansicht einer sechsten

Ausfiihrungsart des Elektromagneten, wobei die Wicklung nicht dargestellt ist und

Pig β 1:3: einen Längeschnitt eines Relais unter

Glaskolben

Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 enthält ein erfindungsgemäßer Elektromagnet eine Spule 1, deren Wickelung 10 um einen Spulenkörper 2 gewickelt iat, der einen nahezu rechteckigen axialen Hohlraum 3 aufweist, in den ein frei gleitender Anker 4 eingebaut iat»

Der Anker 4 iat auf Fig« 1 in Mittelstellung dargestellt, was_s wie wir ferner sehen werden, nicht einer stabilen Arbeitsstellung entspricht Q

Dieser Anker enthält einen Dauermagneten 5» dessen magnetische Hörd»SUd-Achae annähernd senkrecht zur Gleitrichtung des Ankers ist und auf dessen Polflächen jeweils sich anlegende Polschuhe 6 und 7 angeordnet sind. Der Polschuh 7 besitzt in einem Winkel von nahezu 90° gebogene Enden 7a und 7b, die"eich gegenüber den Enden 6a, 6b des flachen Polschuhes 6 befinden» Der gesamte Anker mit Ausnahme der Enden der Polschuhe, ist in einen Kunststoffblock 8 eingegossen»

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Zwei Jochhälften 9a, 9b umgeben jeweils ein Ende der Spule 1 und Überdecken sich teilweise außerhalb der Spule, wobei zwischen ihnen ein Dauermagnet 11 eingeklemmt ist» Die Verbindung erfolgt durch Formgießen mit Überform₉ und die gesamte Überlappungszone der beiden Jochhälften ist in einen Kunst stoffblock 12 eingebettet· Die Achsen des beweglichen Magneten 5 und des festen Magneten 11 sind parallel zueinander »

Die Polung des feststehenden Magneten 11 wird so festgelegt, daß der Anker 4 in Richtung einer der beiden Endstellungen beansprucht wird, wenn die Spule nicht erregt ist. Mit den auf der Figur 1 angegebenen Polungen ist diese Stellung die obere (in der Figur) des Ankers und sie ist laut Definition die Ruhestellung,,

In dieser Stellung kommt das Ende 6b des Polschuhs 6 mit dem Halbjoch 9b in Berührung, und das gebogene Ende 7a des Polschuhs 7 kommt mit der Jochhälfte 9a in Berührung, so daß in dem auf diese Weise geschlossenen magnetischen Kreis die beiden Dauermagneten in Reihe geschaltet sind (Fig. 3).

Natürlich sind die Polschuhe 6 und 7 so bemessen und angeordnet, daß die beiden genannten Kontakte gleichzeitig zustande kommen· Aus dieser Beschreibung geht hervor, daß die Magneten 5 und 11 in allen ihren jeweiligen Stellungen durch die Spule voneinander getrennt sind·

Im folgenden wird detailliert unter Bezugnahme auf die Figuren

3 bis 6 die Funktionsweise dieses Elektromagneten beschrieben. In der Ruhestellung (Fig. 3) war oben zu sehen, wie der Anker

4 durch eine Kraft F beansprucht wurde, die im Fall der Figur nach oben gerichtet war, wobei der durch das Innere der Spule

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hindurchgehende Fluß ebenfalls nach oben gerichtet war_e

Wenn die Wicklung 10 ausgehend von dieser Ruhestellung (Fig_e 4) dahingehend erregt wird, daß sie angenommen einen nach unten gerichteten Pluß abgibt, ist der Fluß des festen Magneten 11 entgegengerichtet und muß sich über sich selbst schließen (Pfeile 13)» was durch den geringen Abstand zwischen den Halbjochen 9a und 9b begünstigt wird. Dieser Effekt ist vor allem auf den Umstand zurückzuführen, daß die beiden Magneten durch die Spule voneinander getrennt sind*

Der Fluß der Spule schließt sich vor allem Über das Halbjoch 9bj das auf Norden gepolt ist, ebenso wie der Polschuh 6₀ Der geschlossene Luftspalt 9b-6b ist folglich der Sitz von Abstossungskräften_a Daa gleiche trifft aus dem nämlichen Grund auf den geschlossenen Luftspalt 9a»7a au.

In den offenen Luftspalten 6a~9a und 7b~9b treten infolge der Hintereinanderschaltung des Flusses des beweglichen Magneten 5 und dea Flusses der Spule wechselweise Anziehungskräfte auf. Dieser letztere Fluß schließt sich über den festen Luftspalt zwischen den beiden Halbjochen«

Die auf den Anker 4 einwirkende Kraft ist somit nach unten gerichtet und bewegt diesen Anker in seine Endarbeitsstellung (Fig* 5)_Θ In dieser Stellung werden die Anziehungskräfte durch Schließen "der-Iitifta-falrij-e 9b-7b und 9a-6a beträchtlich verstärkt g während die Abstoßungskräfte durch die Öffnung der Luftspalte, wo sie wirksam werden, abgenommen haben,»

Wenn die Erregung der V/icklung (Fig« 6) unterbrochen wird, wird der Fluß des festen Magneten 11 nicht mehr durch den Fluß der Spule behindert und kann normal durch das Halbjoch

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9a fließen, um den Polschuh 7 durch den offenen Luftspalt 9a-7a zu erreichen» Das gleiche erfolgt über den Luftspalt 9b-6b, Die beiden Magneten befinden sich folglich in Reihe» Außerdem treten Abstoßungskräfte in den geschlossenen Luftspalten auf und beanspruchen den Anker nach oben. Der Anker bewegt sich also, um die Stellung der Pig, 3 einzunehtnen (Ruhe).

Auf den Figuren 5 und 6 ist festzustellen, daß die in Arbeitsstellung geschlossene Spalte eine in bezug auf die jeweiligen Magneten unsymmetrische Stellung einnehmen. Die jeweiligen zu überwindenden Reduktanzen sind somit unterschiedlich. Um jedwede nachteilige Remanenz zu vermeiden, ist beim Unterbrechen der Erregung darauf zu achten, daß der resultierende Fluß in diesen Luftspalten nahezu gleich null ist. Die jeweiligen Leistungen der beiden Magneten werden im Hinblick darauf berechnet«

In dem beschriebenen Beispiel ist die Oberfläche des feststehenden Magneten 11 größer als die des beweglichen Magneten 5o

Unter Bezugnahme auf die Figur 7 wird nun ein Elektromagnet beschrieben, der dem vorhergehenden gleicht, aber so aufgebaut ist, daß er den Körper eines Ventils zu betätigen hat₀

Die bereits beschriebenen Elemente 1 bis 7 und 9 bis 11 finden sich wieder. Jedoch der axiale Hohlraum 3, in dem der Anker 4 gleitetν besteht auszwei Halbschalen 102a und 102 b, dj

entlang einer durch die Achse der Spule 1 hindurchgehenden Ebene zusammengefügt sind. Diese Verbindung kann dicht ausgeführt werden, zum Beispiel durch eine Einsteckverbindung, die auch ein Ende des Hohlraumes 3 abdichtet«

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Außerdem besitzen diese Halbschalen Wangen 102c, die den Spulenkörper 2 bilden.

Die Halbjoche 9a und 9b gehen durch die Halbschale 102a hindurch« Diese Halbjöche sind so flach, daß sie den Wickelvorgang der Wicklung 10 nicht behindern«, Sie können somit exakt und ohne Spiel durch Formgießen mit Überform in ihre Lage gebracht werden. Das führt dazu, den Anker 4 beim Zusammenfügen der Halbachalen einzusetzen» Nach der Bewicklung werden an die Halbjoche 9a und 9b durch Verzahnen oder ähnliches jeweils Zwischenjoche 113a und 113b angesetzt, zwischen die der feste Magnet 11 eingeklemmt ist.

Eine in Arbeitsstellung zusammengedrückte Feder 114 hat die Form eines in die Halbschale 102b eingelassenen flachen Ringes und ist auf der Halbschale 102a vorgespannt» Sie besitzt eine Zunge 114a, die ausgehend vom Ring 114 radial nach innen übersteht und durch das Ende 7a betätigt wird· Am anderen Ende des Elektromagneten ist eine Ringdichtung 115 in eine Hut gespannt, die sich in einem axialen zylindrischen Vorsprung 115a befindet, der zusammen von den beiden Halbschalen 102a und 102b gebildet wird» Der Vorsprung 115a und die Dichtung 115 sollen dicht in eine Aussparung 116a eingepaßt werden, die sich im Körper 116 eines pneumatischen Ventils befindet. Ein Betätigungsstößel 117 dieses Ventils kann somit durch das Ende 7b des Polschuhs 7 betätigt werden, indem er durch ein axiales Loch 115b des Spulenkörpers 2 hindurchgeht. Nachdem Zusammenbauen und Einstellen ermöglicht es ein (nicht dargestelltes) Überformgießen, den Ventilkörper auf dem Elektromagneten in eine unverrückbare Lage zu bringen und die Wicklung zu schützen, wobei somit ein elektrisch gesteuertes Ventil entsteht»

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Die Luftspaltflächen konnten vor allem durch eine Verbreiterung 6a der Enden des Polschuhs 6 dadurch vergrößert werden, daß der Anker vor dem Zusammensetzen der Halbachalen eingebaut wurde. Und zwar muß bei dieser Ausführung der Anker nicht mehr axial übergestreift werden, und dieser kann folglich an seinen Enden breiter als in der vom Spulenkörper umgebenen Zone sein» Es ist weiterhin festzustellen, daß im Gegensatz zu den vorigen Figuren die Polflächen des beweglichen Magneten 5 und des festen Magneten 11, die sich gegenüberliegen, gleichnamige Polungen haben, so daß die Flußverluate an die Luft zwischen diesen beiden Dauermagneten auf ein Minimum reduziert werden»

In einem herkömmlichen, nicht polarisierten Elektromagneten ist die im Ruhezustand erhaltene Kraft weit geringer als die im Arbeitszustand erzielte· Da hier nur die Kraft im Ruhezustand ausgenutzt wird, gestattet es der erfindungsgemäße Elektromagnet, dessen Kraft im Ruhezustand ebensogroß wie im Arbeitszustand ist oder sogar noch größer, außergewöhnliche Leistungen zu erreichen» Die Feder 114 dient nur dazu, eine höhere Abfallspannung zu erzielen. Außerdem tritt bei den herkömmlichen hermetischen Tauchkern-Elektromagneten ein Leistungsverlust auf, der auf den Umstand zurückzuführen ist, daß der Pluß der Spule ein dichtes Rohr passieren muß, um zum Kern zu gelangen»

Auf den Figuren 8 und 9 wurde schematisch eine andere relative Anordnung der Magneten schematiBch dargestellt»

Der Anker 4 ist unverändert, aber es sind zwei feste Magneten 211a und 211b vorhanden, die sich zu beiden Seiten der Spulen achse befinden. Diese Magneten sind zwischen die sich überdeckenden Teile zweier analoger Halbjoche 209a und 209b ein-

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gefügt, die U-förmig sind und ineinandergreifen, wobei ihre Bodenflächen einander gegenüberliegen. Die Pol magen der Magneten 211a und 211b wurden so gewählt, daß diese Magneten untereinander magnetisch parallel geschaltet sind, was zu entgegengesetzten Polaritäten an den Enden des Ankers 4 führt.

Außerdem befindet sich, wie auf Figur 8 zu sehen, die Achse des festen Magneten 211a oder b senkrecht zur AchBe der Spule und (Figur 9) die Achse des festen Magneten 211a oder b liegt senkrecht zur Achse des beweglichen Magneten 5, Durch diese Anordnung ist. es möglich, ein Volumen mit geringer Dicke besser zu belegen,

Wenn, die festen Magneten durchbohrt und mit einem Loch versehen werden können, gestatten es Schrauben 217 und 218, die beiden Jochhälften 209a und 209b zusammenzusetzen, wobei ihr Abstand in Höhe der Luftspalte mit dem Anker 4 exakt reguliert wird. Da die festen beweglichen Magnete senkrecht zueinander liegen, ist es möglich, die magnetischen Funktionsbedingungen des zusammengesetzten Elektromagneten dadurch zu regeln, indem Impulse eines starken Magnetfeldes wahlweise in Achsrichtung des beweglichen Magneten 5 oder der festen Magneten 211a - 211b geschickt werden, so daß die remanente Induktion dieser Magneten leicht verändert wird.

Auf der Figur 10 wurde schematisch eine Variante der Figur 8 dargestellt, Zu beiden Seiten der Spule befinden sich jeweils zwei feste Magneten 311a1 - 311a2 und 311b1 - 311b2, die jeweils durch ein flaches Zwischenjoch 313a und 313b magnetisch in Reihe geschaltet sind,

Dieee Anordnung macht es möglich, die festen Magneten näher

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an die Luftspaltzonen zu bringen, wodurch die bereits genannte Bedingung der Nichtremanenz begünstigt wird. Die Felder der Halbjoche 309a, 309b sind außerdem völlig symmetrisch«

Figur 11 ist analog zur Figur 10, außer daß bei den vier festen Magneten 411a1 - 411a2 - 411b1 und 411b2 deren Achsen parallel zur Spulenachae sind, während die Zwischenjoche 413a und 413b doppelt gebogen sind. Die festen Magneten können somit den Luftspaltzonen noch mehr angenähert werden. Jedoch der Abstand der Halbjoche 409a und 409b ist von der Dicke der Magneten abhängig, wenn nicht geeignete Maßnahmen ergriffen werden₀

Mit durch Sinterung und Schleifen hergestellten Ferritmagneten ist es schwierig, Dicken unter 2 mm zu erzielen« Außerdem hängt der Preis eines solchen Magneten bei kleinen Teilen wenig von seinem Volumen ab. Bei Miniatur-Elektromagneten oder bei solchen mit mehreren festen Magneten, wie oben beschrieben, ist es folglich vorteilhaft, Magneten zu verwenden, die aus einem flexiblen magnetischen Werkstoff in Streifen- oder Folienform hergestellt werden, zum Beispiel einem Gummistreifen, in dem anisotrop angeordnetes Ferritpulver eingearbeitet ist»

Es wurde festgestellt, daß die zwischen den HalbJochen vorhandenen großen Flächen es gestatteten, diesen Werkstoff für die festen Magneten ohne Leistungseinbuße im Vergleich zu den gesinte^iW^MapieTeh''zu verwenden. Sogar beim beweglichen Magneten gestattet die zur Wicklung 10 erforderliche Länge die Verwendung dieses Materials, Somit ist es möglich, alle gewünschten Magnetformen ohne große Werkzeugausrüstungskosten selbst bei kleinen Serien zu realisieren. Es können Löcher zur Befestigung, zum Beispiel durch Schrauben wie auf den

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Figuren 8 und 9» oder durch Nieten, angebracht werden.

Die biegsamen Magneten ermöglichen es schließlich, daß die sich überdeckenden Teile der Halbjoche die Form konzentrischer Zylinder haben, die zwischen sich einen ringförmigen Raum freilassen, in den eine oder mehrere ziegeiförmig gewölbte magnetische Gummifolie eingeführt werden, wie es auf der Schnittansieht der Figur 12 dargestellt ist. Es sind darauf zwei feste Magneten 511a und 511b zwischen den konzentrischen Halbjochen 509a und 509b mit einem Innenraum zu sehen, der nicht belegt ist, um den Toleranzen der Magneten Rechnung zu tragen*

Schließlich stellt Figur 13 einen ähnlichen Elektromagneten wie den der Figur 7 im Schnitt dar, der jedoch dazu bestimmt ist, einen Leistungskontakt im Inneren des geschlossenen Hohlraums 3» in dem sich der Anker 4 bewegt, zu betätigen*

Die Schalenhälften 619a und 6i9b, die den axialen Hohlraum 3 umschließen, enthalten keine Spulenplatte. Das Halbjoch 9b besitzt eine zur Achse der Spulen 1 senkrecht gelegene freie Fläche, während das Halbjoch 9a im rechten Winkel so gebogen ist, daß eine seiner Flächen außerhalb der Schalenhälfte 619a parallel zur Achse der Spule 1 fluchtet.

Andererseits werden die beiden Zwischenjoche 613a und 613b, zwischen denen.Bich.-e.iiL fester Magnet 11 befindet, nach der Bewicklung an dem Körper der Spule 2 befestigt*

Wenn die so bestückte Spule über den Körper geschoben wurde, der aus den beiden zusammengesetzten Schalenhälften besteht, gestattet es.die den Teilen 9a und 6i3a einerseits und 9b und 613b andererseits gegenüberliegenden Flächen, die magne-

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tischen Polaritäten des festen Magneten 11 ins Innere des Hohlraums 3 zu leiten. Somit ist die Spule austauschbar gemacht worden.

Schließlich ist am Ende 7b des Polschuhs 7 ein Isolierbügel 620 befestigt, auf dem sich eine bewegliche Kontaktbrücke befindet, die auf herkömmliche Weise durch eine Feder 622 gehalten wir de

Zwei feststehende Kontakte 623 (von denen auf der Figur nur einer sichtbar ist) liegen auf den feststehenden Zungen 624» die durch die Schalenhälften hindurchgehen. Diese (nicht dargestellten) Durchführungen können in der Ebene der Zusammensetzungsfuge der Schalenhälfte wie auf der Figur oder in einer senkrecht dazu befindlichen Ebene ausgeführt werden.

Die Schalenhälften können aus einem Isoliermaterial oder einer Spritzgußlegierung mit einer Isolierung der Durchführungen der unbeweglichen Zungen 624 bestehen.

Somit ist der elektrische Kontakt geschützt vor Staub oder störenden atmosphärischen Einflüssen, und es befindet sich kein einziges bewegliches Teil außerhalb des Hohlraums 3β Wenn außerdem der Hohlraum 3 hermetisch dicht ist, können dank einer zweckmäßig ausgewählten Gasatmosphäre mit einem bestimmten Druck oder einer Flüssigkeit, ζ, B, Öl, für die Kontakte Metalle verwe-ndet werden, die weniger edel als Silber sind, oder es kann ein besseres dielektrisches Verhalten erzielt werden*,

Wie in Figur 13 zu sehen, besteht die Wicklung 10 auf herkömmliche Weise aus zwei konzentrischen Wicklungen 610a und 610b, Eine der Wicklungen (610a) kann zum Beispiel dem An-

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sprechen der Schütze zugeordnet werden, und die andere (610b) ihrer Selbsthaltung mit Hilfe einer nicht dargestellten Umschaltung, Bei Strombegrenzungsschaltern ist es bei Wachweis von Kurzschluß wichtig, die Kontakte möglichst schnell zu öffnen, um zu vermeiden, daß der Strom seinen Spitzenwert erreicht« Um eine -Öffnung, zu erreichen, die schneller ist als die, die durch die Unterbrechung des Haltestroma gewährleistet ist, ermöglicht es der erfindungsgemäße Elektromagnet, eine größere Rückholkraft als die durch die festen und beweglichen Magneten in Gegenstellung gegebene zu erzielen, indem in den Elektromagneten ein Strom geschickt wird, dessen Richtung der der normalen Erregung entgegengesetzt ist«, Um das mit einer doppelten Wicklung zu erreichen, genügt es, plötzlich eine Kondensatorenentladung in die Ansprechwicklung zu schicken und danach die Haltewicklung mit einer Zeitkonstanten zu unterbrechen, die zwangsläufig größer ist. Und zwar beeinflußt lediglich die Resultierende an Amperewindungen den Anker.

Auf der Figur 13 ist nur ein einziger fester Magnet 11 dargestellt, der parallel zum beweglichen Magneten 5 ist. Aber selbstverständlich könnte man auch eine der auf den Figuren 8 bis 11 dargestellten Anordnungen anwenden* Das gleiche trifft auf Figur 7 zu»

Die Erfindung wird durch die oben beschriebenen Beispiele nicht eingeschränkt, sondern sie umfaßt alle Bauformen, in denen die in der Einleitung zum Anspruchspunkt 1 beschriebenen Anordnungen entHäl"ten sind.

Insbesondere wird die Erfindung auf Elektromagneten angewendet, die einen H-förmigen Anker mit nicht gebogenen PoI-achuhen und rotierender Bewegung haben, wie im Patent FR 2 486 303 beschrieben, oder mit geradliniger Bewegung in einer Richtung, die parallel zur Achse des beweglichen

Claims

1β Elektromagnet mit beweglichen Teilen mit Dauermagnet, der einen raonoatabilen Betrieb aufweist, der mindestens eine Spule (1) beinhaltet, die teilweise einen magnetischen Kreis umschließt, der aus einem feststehenden Magnetjoch (9a, 9b, 113a, 113b, 209a, 209b, 309a, 309b, 313a, 313b, 4O9a_s 409b, 413a, 413b, 509a, 509b, 613a, 613b) und einem Magnetischen Anker (4) besteht, wobei dieser Anker aus einem Dauermagneten besteht (5)» der auf seinen Polflächen Polschuhe trägt (67), die auf beiden Seiten über die Magnetisierungsachse dea Magneten hinausragen, um mit den Enden des feststehenden Magnetjochs zwei Luftspalt» bereiche zu bilden, wo sich die magnetischen Kräfte entwickeln, die den Anker in die eine oder andere seiner äußersten Positionen bewegen, je nachdem, ob die Spule fur die geeignete Richtung erregt ist oder nicht, gekennzeichnet dadurch, daß er einen zweiten Dauermagneten (11, 211a, 211b, 311a1, 311a2, 311bl, 311b2, 411a1, 411b1, 411b2_s 511a, 511b) beinhaltet, der in das feststehende Magnet joch mit einer solchen Polarität eingelassen ist, durch die der Anker (4) in die äußerste Position, Ruheposition genannt, angezogen wird, wenn die Spule nicht erregt ist»

2. Elektromagnet gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, ' daß in allen jeweiligen Positionen der Magneten diese durch die Spule voneinander getrennt sind.

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3· Elektromagnet gemäß Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Joch aus zwei Jochhälften besteht (9a, 9b, 113a, 113b, 109a, 109b, 509a, 509b), die sich teilweise überdecken und von denen jede ein Ende der Spule (1) umhüllt, um mit den Polschuhen (6,7) zusammenzuwirken, von denen mindestens einer an seinen Enden (7a_? 7b) gewölbt ist, wobei besagte Polschuhe quer zur Achse des beweglichen Magneten (5) beweglich sind und im Innern der Spule (1) gleiten, und dadurch, daß der feststehende Magnet (11, 211a, 211b, 511a, 511b) zwischen den Teilen der Jochhälften, die sich überdecken, befestigt ist,

4. Elektromagnet gemäß einem der Punkte 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß er aus zwei Schalenhälften besteht (102a, 102b, 619a, 619b), die zusammen einen axialen Hohlraum bilden, in dem die Öffnung (4) gleitend angebracht ist, wobei diese Schalenhälften in einer Ebene zusammengefügt wurden, die durch die Achse der Spule

(1) geht, und dadurch, daß mindestens eine der Schalenhälften (102a, 6i9a) von zwei Hochhälften (9a, 9b) durchquert wird, zwischen die der feststehende Magnet gefügt ist (11).

5. Elektromagnet gemäß Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß die beiden Schalenhälften (102a, 102b, 619a, 619b) dicht

- zusammengefügt sind, und dadurch, daß die beiden Enden des axialen Hohlraumes (3) dicht abgeschlossen sind, so daß der Hohlraum (3) dicht gekapselt ist₀

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6. Elektromagnet gemäß Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß sich eines der Enden des axialen Hohlraumes (3) über dem Körper (116) eines Ventiles schließt, dessen Steuerschalter (117) durch den Anker (4) ausgelöst werden kann, so daß ein Elektroventil gebildet wird.

7. Elektromagnet gemäß Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens ein elektrischer Kontakt im Inneren des axialen Hohlraumes (3) angebracht ist, der mit dichten und isolierten Durchführungen versehen ist und durch den Anker (4) ausgelöst werden kann, so daß im Behälter bei geregelter Atmosphäre ein Kontakt hergestellt wird,

8_Φ Elektromagnet gemäß einem der Punkte 4 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die eine Jochhälfte im rechten Winkel gewölbt ist, so daß eine ihrer Seiten außen an der entsprechenden Schalenhälfte (619a) parallel zur Achse der Spule (1) anliegt, und dadurch, daß die Spule (1) zwei Zwischenjochs (613a, 613b) trägt, zwischen denen mindestens ein feststehender Magnet 611) eingefügt ist, und von denen je eine Fläche mit jeweils einer entsprechenden Fläche der Jochhälften (9a, 9b) in Kontakt tritt, wenn die Spule (1) auf das Gehäuse geglitten ist, das von den beiden Schalenhälften (619a, 619b) gebildet wird, die so zusammengefügt sind, daß die Spulen austauschbar sind,

9; Elektromagnet gemäß einem der Punkte 4 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die beiden Schalenhälften (102a, 102b) Backen (102c) beinhalten, wodurch das Feldgestell der Spule (2) gebildet wird«,

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10. Elektromagnet gemäß einem der vorangehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens einer der beweglichen (5) oder feststehenden Magneten (211a, 211b, 511a, 511b) aus einem biegsamen magnetischen Werkstoff in Band- oder Blattform hergestellt ist, wie zum Beispiel aus einem anisotropen Magnetgummiband·

11« Elektromagnet gemäß Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß die sich überdeckenden Teile der beiden Jochhälften (9a, 9b) die Form konzentrischer Zylinder (509a, 509b) haben, und zwischen ihnen ein ringförmiger Raum ist, in den mindestens ein dachziegelfb'rmig gewölbtes Magnetgummiblatt (511a, 511b) eingeführt ist„

12. Elektromagnet gemäß einem der vorangehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Mittel für die Steuerung der Rückkehr der Spule (1) in ihre Ruhelage Mittel für die Umkehr der Richtung des von der Spule erzeugten Feldes beinhalten.

13· Elektromagnet gemäß Punkt 12, bestehend aus einer Spule mit zwei Wicklungen, von denen die eine (610a) zur Erzeugung des Stromstoßes dient und die andere (610b) danach allein die Aufrechterhaltung absichert, gekennzeichnet dadurch, daß die Mittel für die Umkehrung des von der Spule erzeugten Feldes Mittel für die Erregung der Stromstoßwicklung (61Ob) in einem Sinn umfassen, der demjenigen entgegengesetzt ist, der den Stromstoß hervorgerufen hat, und andererseits Mittel für die Unterbrechung des Stromes in der Aufrechterhaltungswicklung (610a) umfassen.

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14. Elektromagnet gemäß einem der Punkte 1 bis 13, gekennzeichnet dadurch, daß er zwei feststehende Magneten (211a, 211b, 311a1, 3Ha2, 311b1, 311b2, 411a1, 411a2, 411b1, 411b2, 511a, 511b) beinhaltet, die parallelgeschaltet und beiderseits der Spule (1) angebracht sind,

15· Elektromagnet gemäß einem der Punkte 1 bis 14» gekennzeichnet dadurch, daß jeder feststehende Magnet aus einem Satz von zwei Magneten (311a1, 311 a2, 31 IbI_v 311b2, 411a1, 411a2, 411b1, 411b2) besteht, die in Reihe geschaltet und durch ein Zwischenjoch (313a, 313b, 413a, 413b) miteinander verbunden sind.

16. Elektromagnet gemäß Punkt 15» gekennzeichnet dadurch, daß die Magnetachse der beiden Magneten (411a1, 411a2, 411b1, 411b2) jedes Satzes zur Achse der Spule (1) parallel ist, dadurch, daß von diesen beiden Magneten je einer an einem der Enden der Spule (1) befestigt sind, und dadurch, daß das Zwischenjoch (413a, 413b), das sie verbindet, an seinen beiden Ende rechtwinklig gewölbt ist,

17· Elektromagnet gemäß einem der Punkte 1 bis 15, gekennzeichnet dadurch, daß die Achsen des beweglichen Magneten (5) und des feststehenden Magneten (11) zueinander parallel sind, und dadurch, daß die Polflächen des beweglichen Magneten (5) ^¹¹^ &^eB feststehenden Magneten (11), die sich einander gegenüber befinden, gleichnamige Polaritäten haben»

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18. Elektromagnet gemäß einem der Punkte 1 bis 16, gekennzeichnet dadurch, daß die Achsen des beweglichen Magneten (5) und des feststehenden Magneten (11, 211a, 211b, 311a1, 311a2, 3i1b1, 311b2, 411a1, 411a2, 411b1, 411b2) senkrecht zueinander stehen,

19o Verfahren für die Regelung der magnetischen Betriebszustände eines .Elektromagneten gemäß Anspruch 18, gekennzeichnet dadurch, daß Impulse eines äußeren magnetischen Peldes selektiv zum beweglichen Magneten (5) oder zum feststehenden Magneten (11) geschickt werden.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen