Ein
Elektromagnet wird üblicherweise
mit einem Spulenkörper
mit einer Ankeröffnung
um eine Spulenachse herum und einer die Ankeröffnung umgebenden Spule als
zentralem Element ausgebildet. In der Ankeröffnung ist ein mittels eines
elektromagnetischen Kraftfeldes der Spule verstellbarer Anker gelagert.
Umgeben wird diese Anordnung von einem Gehäuse. Außerdem weist ein solcher Elektromagnet
einen Stößel auf,
welcher mit dem Anker verbunden ist, um eine Ankerbewegung nach
außerhalb
des Gehäuses
zu übertragen.
Bekannt sind außerdem Elektromagneten
mit einer doppelten Spulenkörper-Anordnung, bei denen
beidseitig einer Stützeinrichtungswandung
jeweils ein Spulenkörper
angeordnet ist, so dass aus einem diese Anordnung umgebenden Gehäuse aus
Stößelöffnungen
an gegenüberliegenden
Gehäusewandungen
insgesamt zwei Stößel herausragen.
Bei
der Konstruktion und Herstellung solcher Elektromagneten, insbesondere
Elektromagneten als Einfachspreizmagneten oder Doppelspreizmagneten,
wird zum Erzielen einer guten Energie-zu-Kraft-Umsetzung stets darauf geachtet,
dass möglichst
wenig Luftspalte innerhalb des Gehäuses existieren. Üblich sind
hierbei zylindrische Gehäuse.
Die
Dimensionierung des Innenumfangs eines solchen zylindrischen Gehäuses und
des Außenumfangs
des Deckels erfolgt dabei derart, dass der Deckel mit einer aufwändigen Apparatur
in das Gehäuse
eingepresst wird.
Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Elektromagnet mit einem
Gehäuse
hinsichtlich der Konstruktion zu verbessern und zu vereinfachen. Vorzugsweise
soll trotzdem eine gleich gute oder sogar bessere Energie-zu-Kraft-Umsetzung
ermöglicht werden.
Diese
Aufgabe wird gelöst
durch einen Elektromagnet mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
Erkannt
wurde, dass überraschenderweise nicht
zwingend ein zylindrisch geschlossenes Gehäuse notwendig ist. Versuche
mit ersten Modellen bevorzugter Elektromagneten ergaben, dass auch nicht-zylinderförmige Gehäuse um den
Spulenkörper und
die Spule herum eine sehr gute, gemäß erster Versuche sogar verbesserte
Leistungsfähigkeit
des Elektromagneten ergeben.
Insbesondere
erscheint es nicht erforderlich zu sein, dass es sich um ein vollständig geschlossenes
Gehäuse
um den Spulenkörper
bzw. die Spule herum handeln muss. Selbst ein lediglich U-förmig ausgebildetes
Gehäuse
aus zwei Seitenwandungen und einer diese verbindenden Verbindungswandung zur
Aufnahme einer oder zweier Spulen zwischen den Seitenwandungen bringt überraschend
gute Ergebnisse. Auf einfache Art und Weise ist somit ein Gehäuse aus
vorteilhafterweise ebenflächigen und/oder
plattenförmigen
Wandungen ausbildbar. Auch ein aufwändiges Einpressen des Deckels
in ein zylindrisches Gehäuse
entfällt
somit.
Bevorzugt
wird demgemäss
ein Elektromagnet, insbesondere Spreizmagnet, mit zumindest einer
Spule, der eine Ankeröffnung
um eine Spulenachse herum und eine die Ankeröffnung umgebende Spule aufweist,
einem Anker, der in der Ankeröffnung mittels
eines elektromagnetischen Kraftfeldes der Spule verstellbar gelagert
ist, einem Gehäuse,
das den Spulenkörper
aufnimmt, und einem Stößel, der zum Übertragen
einer Ankerbewegung nach außerhalb
des Gehäuses
mit dem Anker zusammen verstellbar ist, wobei das Gehäuse zumindest
eine ebenflächige
und/oder plattenförmige
Wandung aufweist, welche sich in einer Ebene seitlich versetzt zur
Spulenkörperachse
und beabstandet von dieser erstreckt. Dabei erstreckt sich die Wandung
mit einer Ebenenachse der Ebene vorzugsweise parallel zur Spulenkörperachse
verlaufend.
Gemäß einer
ersten Ausführungsform
ist vorteilhaft ein solcher Elektromagnet, bei dem in einer zum
Spulenkörper
benachbarten und sich senkrecht zur Spulenachse erstreckenden Stützeinrichtungswandung
eine Ausnehmung als Ankerraum zum Aufnehmen eines Teils des Ankers
in dessen nicht-verstellter Ruhestellung ausgebildet ist. Die Stützeinrichtungswandung
und eine der Stützeinrichtungswandung
gegenüberliegende
Seitenwandung können
zwischen sich den Spulenkörper
lagern und miteinander über
eine Verbindungswandung verbunden sein, wobei die Verbindungswandung
als die ebenflächige
und/oder plattenförmige
Wandung ausgebildet ist. Es handelt sich somit um eine Ausführungsform
eines Einfachhubmagneten.
Alternativ
vorteilhaft ist ein solcher Elektromagnet, der ausgebildet ist als
Doppelhubmagnet mit zwei Spulenkörpern
und jeweils einem Anker und jeweils einem Stößel, wobei eine Stützeinrichtungswandung
an zwei gegenüberliegenden
Seiten der Stützeinrichtungswandung
je einen der Spulenkörper abstützt und
die Spulenkörper
an deren gegenüberliegenden
Seiten von jeweils einer Seitenwandung des Gehäuses abgestützt sind und wobei zumindest eine
die beiden Seitenwandungen miteinander verbindende Verbindungswandung
als die ebenflächige und/oder
plattenförmige
Wandung ausgebildet ist.
Dabei
kann die Stützeinrichtungswandung
in den den Spulenkörpern
zugewandten Seiten jeweils eine Ausnehmung oder eine Durchgangsöffnung im Bereich
zwischen den Spulenkörpern
aufweisen zum Ausbilden jeweils eines oder eines gemeinsamen Ankerraums
zum Aufnehmen eines Teils zumindest jeweils eines der beiden Anker
in dessen Ruhestellung. Vorteilhaft sind die beiden Seitenwandungen mittels
zumindest einer weiteren Verbindungswandung zusätzlich zu der Verbindungswandung
verbunden, was zumindest einen verbesserten Halt bietet.
Allgemein
vorteilhaft bei solchen Elektromagneten kann an der Seitenwandung
bzw. den Seitenwandungen der benachbarten Spule zugewandt ein Anpassungskörper angeformt
oder angesetzt sein, wobei der Anpassungskörper zum Begrenzen eines Verstellweges
des Ankers des benachbarten Spulenkörpers ausgebildet ist.
Die
Verbindungswandung und die Seitenwandung bzw. Seitenwandungen können lösbar miteinander
verbunden sein, um eine modulartige Montage je nach Bedarf bzw.
eine einfache Demontage für
Reparatur- oder Anpassungszwecke zu ermöglichen. Die Seitenwandung
bzw. die Seitenwandungen und die Verbindungswandung können einfach
durch einen vorzugsweise sogar einteilig bereitgestellten U-förmigen Körper ausgebildet
sein.
Die
Seitenwandung bzw. die Seitenwandungen können mit einer Stößelöffnung zum
Hindurchführen
des jeweiligen Stößels ausgebildet
sein. Die Seitenwandung bzw. die Seitenwandungen sind in vorteilhafter
Weise ebenflächig
und/oder plattenförmig
ausgebildet, so einfache Bauelemente verwendbar sind und auch die
Montage durch geometrisch nicht gerundete Bauelemente einfach gestaltet
ist. Das Gehäuse
des Elektromagneten wird somit vorteilhaft durch die ebenflächige und/oder
plattenförmige
Verbindungswandung und die ebenflächig und/oder plattenförmig ausgebildeten
Seitenwandungen ausgebildet.
Durch
eine derartige Bauweise wird ein konstruktiv einfach und kostengünstig herstellbarer
Magnet bereitstellbar, welcher gemäß erster Versuche sogar bessere
Eigenschaften hat als ein herkömmlicher
Magnet mit zylindrischem Gehäuse.
Anstelle aufwändig
zu zerspanender Drehteile können
einfach herstellbare Platten zum Ausbilden der Gehäusewandungen
verwendet werden. Dies ermöglicht
einen deutlich wirtschaftlicheren Materialeinsatz. Vorteilhafterweise
sind die Anschraubflächen
des Gehäuses
eben und nicht rund, weshalb auch ein Anschraubflansch als ansonsten
zusätzlichem
Element entfällt.
Insgesamt sind kostengünstigere
Einzelteile verwendbar. Da Einzelteile austauschbar sind und auch
ein einfaches Zerlegen im Fall einer zusammengeschraubten Gehäusekonstruktion
möglich
ist, ist der Magnet auch reparaturfreundlicher ausgestaltet. Da
keine Pressen zum Einpressen der Deckel in ein zylindrisches Gehäuse etc.
notwendig sind, gestaltet sich die Montage wesentlich einfacher.
Vorteilhafterweise sind sogar Standard-Anschlussgehäuse verwendbar. Bei gleichem
Bauraum sind gemäß bereits
erster Versuche schon 5 bis 30% mehr Kraft erzielbar. Auf einfache
Art und Weise kann eine Kraftanpassung durch Hinzufügen seitlicher
Platten in Form von Anpassungskörpern sehr
kostengünstig
ermöglicht
werden. Die Verbindung der einzelnen Elemente, insbesondere der
verschiedenen Gehäusewandungen
kann auf einfache Art und Weise mittels beispielsweise Kleben, Schweißen, Verstiften,
Verschrauben, Verzahnen etc. umgesetzt werden.
Ein
Ausführungsbeispiel
wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Seitenansicht
eines beispielhaften Elektromagneten mit zusammengesetztem Gehäuse und
2 eine Schnittansicht durch
einen solchen Elektromagnet.
Wie
dies aus 1 und 2 ersichtlich ist, weist
ein Doppelspreizmagnet als ein bevorzugter beispielhafter Magnet
zwei Spulenkörper 1 auf,
welche an zwei gegenüberliegenden
Wandungen einer Stützeinrichtung
bzw. Stützeinrichtungswandung 2 angeordnet
sind. Auf den der Stützeinrichtungswandung 2 gegenüberliegenden
Seiten der beiden Spulenkörper 1 sind
die Spulenkörper 1 durch
zwei Seitenwandungen 3 begrenzt. Die beiden Seitenwandungen 3 sind
miteinander durch eine Verbindungswand 4 verbunden, wobei
sich die Verbindungswand 4 parallel zu einer Spulenachse
X der Spulenkörper 1 erstreckt.
In üblicher
Art und Weise trägt
jeder der Spulenkörper 1 eine
Spule 5, welche im stromdurchflossenen Zustand ein elektromagnetisches
Feld erzeugt. Die Spule 5 kann allerdings auch freitragend ausgebildet
sein.
Die
Kraftlinien des elektromagnetischen Feldes verstellen einen innerhalb
einer Ankeröffnung 6 der
Spulenkörper 1 befindlichen
Anker 7 längs
der Spulenachse X. Stirnseitig, das heißt von der Stützeinrichtungswandung 2 in
Richtung der Spulenachse X wegführend,
ist an jedem der Anker 7 ein Stößel 8 befestigt. Die
Stößel 8 ragen
durch jeweils eine Stößelöffnung 9,
welche in der entsprechenden Seitenwandung 3 ausgebildet
ist, aus der Seitenwandung 3 und somit aus dem Gehäuse heraus.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Stößel 8 in
entsprechende Stößelbohrungen
eingesetzt, welche stirnseitig in die Anker 7 hineinführen. Ein
elektromagnetisches Feld, welches auf die Anker 7 einwirkt, bewirkt,
dass die Anker 7 von der Stützeinrichtungswandung 2 weggerichtet
verstellt werden und somit die Stößel 8 weiter aus dem
Gehäuse
herausgedrückt
werden.
Zur
verbesserten Führung
und Lagerung der Anker 7 führt eine zentrale Achse 10 längs der
Spulenachse X durch die Stützeinrichtungswandung 2 hindurch.
Die Achse 10 ist derart lang ausgebildet ist, dass ihre
außenseitigen
Endabschnitte über
vorzugsweise den gesamten möglichen
Verstellweg der Anker 7 hinweg in entsprechenden Achsbohrungen der
Anker 7 verbleibt. Die Achsbohrungen sind der Stützeinrichtungswandung 2 zugewandt
in den Ankern 7 ausgebildet.
Vorzugsweise
werden die Seitenwandungen 3 und die Verbindungswandung 4 sowie
optional eine oder mehrere weitere Verbindungswandungen 12 als einzelne
ebenflächige
und/oder plattenförmige
Komponenten bereitgestellt und während
der Montage des Magneten miteinander fest verbunden. Besonders bevorzugt
wird dabei eine Verbindung durch Verschrauben. Dadurch wird im Falle
eines Defekts oder eines möglicherweise
anders zu dimensionierenden Ankers 7 und/oder Anpassungskörpers 11 eine
nachträgliche
Trennung ermöglicht.
Vorzugsweise wird auch die Stützeinrichtungswandung 2 mit
der oder den Verbindungswandungen 4, 12 fest verbunden,
wiederum beispielsweise über
Schrauben 13 und/oder einfache Stiftverbindungen mittels
hindurchgeführten
Stiften 14.
Als
besonderes Merkmal des Magneten umfasst dieser somit kein zylindrisch
ausgebildetes Gehäuse
sondern eine ebenflächig
und/oder plattenförmig
ausgebildete Verbindungswandung 4, welche achs-parallel
zur Spulenachse X seitlich der Spulenkörper 1 angeordnet
ist. Vorteilhafterweise werden auch die Seitenwandungen 3 und/oder
weitere Verbindungswandungen 12 ebenflächig und/oder plattenförmig ausgebildet.
Dadurch wird mittels einer sehr einfachen Bauweise und mittels sehr
kostengünstig
bereitstellbarer Komponenten das Gehäuse des Magneten ausgebildet.
Die
Befestigung der Spulenkörper 1 bzw.
der Spule 5 in axialer Richtung der Spulenachse X zwischen
den Seitenwandungen 3 und der Stützeinrichtungswandung 2 kann
auf einfache Art und Weise durch ein entsprechendes Verspannen der
Seitenwandungen 3 mittels der Verbindungswandung 4 durchgeführt werden.
Vorzugsweise erfolgt das Befestigung und zugleich auch Ausrichten
in eine Richtung seitlich der Spulenachse X dadurch, dass ein Anpassungskörper 11 von
der Seitenwandung 3 aus ein Stück in die Ankeröffnung 6 der
Spulenkörper 1 hineinragt.
Zugleich wird mittels des Anpassungskörpers 11 der Verstellweg
des Ankers 7 in außenseitiger
Richtung von der Stützeinrichtungswandung 2 weg
begrenzt. Gemäß einer
einfachen Ausführungsform
kann die Seitenwandung 3 mit einem entsprechend angeformten
Anpassungskörper 11 einstückig ausgebildet
sein. Bevorzugt wird jedoch eine mehrteilige Ausführungsform,
bei welcher ein Anpassungskörper 11 an
der Seitenwandung 3 befestigt, insbesondere angeschraubt
wird. Dies ermöglicht eine
Auswahl eines für
den jeweiligen Anwendungsfall speziell ausgebildeten Anpassungskörpers 11,
so dass der Verstellweg des Ankers 7 individuell anpassbar
bleibt. Außerdem
wird durch einen separaten Anpassungskörper 11 eine Ausführungsform
ermöglicht,
bei welcher die Seitenwandungen 3 und die diese verbindende
Verbindungswandung 4 als einstückiger U-förmiger Körper ausgebildet sind.
In üblicher
Art und Weise kann in der Stützeinrichtungswandung 2 eine
bis zur Rückseite
der Anker 7 führende
Notlüftöffnung 14 ausgebildet
sein, in welcher ein Notlüftbolzen,
insbesondere Hand-Notlüftbolzen 15 eingesetzt
ist.
Um
den Anker 7 in eine Ruhestellung versetzen zu können, aus
welcher er mittels der elektromagnetischen Kraft heraus verstellt
werden kann, sind in der Stützeinrichtungswandung 2 zu
den benachbarten Spulenkörpern 1 bzw.
zu den benachbarten Ankeröffnungen 6 der
Spulenkörper 1 hin
Ausnehmungen zum Ausbilden eines Ankerraums 16 ausgebildet.
Alternativ wären
natürlich
auch andere Ausgestaltungen wie beispielsweise Beabstandungselemente
(z. B. Dämpfer)
zwischen den seitlichen Spulenkörperwandungen
der Spulenkörper 1 und
der Wandung der Stützeinrichtungswandung 2 denkbar.
Die 1 und 2 zeigen als Magnet lediglich beispielhaft
einen Doppelspreizmagnet mit kurzem Hub und großer Kraft zum Einsatz in beispielsweise Aufzugs-
oder Fahrtreppenantrieben oder bei Industriebremsen zum Lüften von
Backen- bzw. Trommelbremsen. Die Hubbewegung erfolgt von einer Hub-Anfangslage in eine
Hub-Endlage durch elektromagnetische Kraftwirkung. Die Rückstellung
erfolgt durch äußere Kräfte, wobei
die Rückstellung
gemäß alternativer
Ausführungsformen auch
durch den Einsatz einer Rückstellfeder
umsetzbar ist. Bei derartigen Magneten ist die Einbaulage beliebig
und insbesondere bei Kraftabnahme in axialer Richtung wartungsfrei.
Optional können
derartige Doppelspreizmagnet-Ausführungen
z.B. mit zwei Gabelköpfen, mit
zwei Hubeinstellungen, mit Handlüfthebel,
mit Geräuschdämpfung der
Hub-Endlagen und/oder mit internem oder externem Gleichrichter oder
internem oder externem Überregelungs-Gleichrichter
zur Erzeugung höherer
Anfangs- und Haltekräfte
bei gleichem Bauvolumen ausgebildet sein. Der Magnetinnenraum kann
mittels Dichtringen und Dichtplatte weitgehend gegen das Eindringen
von Staub und Feuchtigkeit geschützt
werden. Es ist auch möglich, den
Magnetinnenraum z.B. mit einem Gießharz zu vergießen.
Insbesondere
ist eine Ausbildung in Form eines Einfachspreizmagneten möglich, bei
welchem die Stützeinrichtungswandung
zugleich eine der beiden Seitenwandungen ausbildet und entsprechend beispielsweise
die Elemente der Ausgestaltung der rechten Seite aus 2 entfallen.