DE102008063689C5

DE102008063689C5 - Elektromagnet mit Permanentmagnet

Info

Publication number: DE102008063689C5
Application number: DE200810063689
Authority: DE
Inventors: Andreas Rimbrecht
Original assignee: Kendrion (Donaueschingen/Engelswies) GmbH; KENDRION DONAUESCHINGEN ENGELSWIES GmbH
Current assignee: KENDRION (DONAUESCHINGEN/ENGELSWIES) GMBH, DE
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2028-12-20
Also published as: DE102008063689B4; DE102008063689A1

Abstract

Elektromagnet (1) mit einem weichmagnetischen Gehäuse (2), in welchem
– eine Erregerspule (3) und ein in der Erregerspule (3) gelagerter und verschiebbarer Anker (4) sowie ein axial zum Anker (4) angeordneter Permanentmagnet (5) angeordnet ist,
– der Permanentmagnet (5) axial beabstandet zur Erregerspule (3) angeordnet ist, und
– zwischen der Erregerspule (3) und dem Permanentmagneten (5) ein radial zum Anker (4) angeordneter Innenpol (6) vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Umlenkung wenigstens eines Teils der aus der Polfläche des Permanentmagneten (5) in Richtung der Erregerspule (3) austretenden Feldlinien auf den Anker (4) der Innenpol (6) eine erste Fläche (9) zur Einleitung des Magnetflusses des Permanentmagneten (5) in den Innenpol (6) und eine zweite Fläche (10) zur Ablenkung des Magnetflusses in den Anker (4) aufweist, wobei die erste Fläche (9) wenigstens teilweise einer Polfläche (7) des Permanentmagneten (5) gegenüberliegt und die zweite Fläche (10) auf den...

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten mit einem Permanentmagneten gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein gattungsbildender Elektromagnet ist aus der DE 200 00 397 U1 bekannt, bei dem auf beiden Seiten der Erregerspule jeweils in deren axialer Richtung beidseitig jeweils ein ringförmiger Permanentmagnet angeordnet ist, wobei ein Anker sowohl in der Erregerspule als auch in den Permanentmagneten verschiebbar gelagert ist. Ferner überbrückt beidseitig der Erregerspule jeweils ein magnetisch leitfähiger Ring den Abstand zwischen der Erregerspule und einem Permanentmagneten.
Wird die Erregerspule bestromt, bewegt sich der Anker in die entsprechende Richtung in eine erste Endlage, wobei der in der Bewegungsrichtung liegende Permanentmagnet über den leitfähigen Ring und den Anker einen Magnetkreis bildet, der die Kraftwirkung in dieser Bewegungsrichtung des Ankers unterstützt. Auch der in entgegengesetzter Bewegungsrichtung angeordnete Permanentmagnet bildet einen Magnetkreis, der sich über den benachbarten magnetisch leitfähigen Ring, den Anker und über das Gehäuse schließt. Die dadurch hervorgerufene magnetische Kraftwirkung auf den Anker reicht aus, diesen nach dem Abschalten des Erregerstroms in der ersten Endlage zu halten.
Um den Anker in die zweite Endlage zu bewegen, wird die Erregerspule in umgekehrter Richtung bestromt, so dass die dadurch entstehende magnetische Kraftwirkung den Anker in Richtung der zweiten Endlage drückt. Dadurch ändert sich auch die Richtung der Magnetflüsse der beiden Permanentmagneten in dem Anker. Und zwar schließt sich nun das Magnetfeld des in Bewegungsrichtung sich befindenden Permanentmagneten über den benachbarten magnetisch leitfähigen Ring und den Anker, während der andere Permanentmagnet einen Magnetkreis bildet, der sich über den magnetisch leitfähigen Ring, dem Anker und dem Gehäuse schließt. Aufgrund der magnetischen Kraftwirkung dieser beiden Permanentmagneten bleibt der Anker nach Abschaltung der Erregung auch in dieser zweiten Endlage.
Bei diesem bekannten Elektromagneten dienen die zwischen der Erregerspule und den Permanentmagneten angeordneten magnetisch leitfähigen Ringe dazu, deren Magnetfluss in den Anker einzuleiten, so dass aufgrund der Magnetkraft der beiden Permanentmagneten der Anker in der jeweiligen Lage gehalten wird.
Des Weiteren ist aus der DE 32 15 057 A1 ein ähnlich aufgebauter Elektromagnet bekannt, bei dem zwischen einem axial zu einer Erregerspule angeordneten ringförmigen Permanentmagneten ein magnetisches Joch liegt, so dass der von dem Permanentmagneten herrührende magnetische Fluss über dieses magnetische Joch in den Anker eingeleitet wird, wodurch sich während der Erregung der Erregerspule sowohl die Anziehungskraft als auch die Haltekraft des Ankers in seiner Endstellung nach der Bestromung der Erregerspule erhöht, so dass der Anker in seiner Endstellung gehalten wird.
Schließlich wird der Vollständigkeit halber auf die US 2004/0217834 A1 verwiesen, die einen Elektromagneten mit einem ähnlichen Konstruktionsprinzip beschreibt, bei dem zwischen einer Erregerspule und einem Permanentmagneten ein magnetisch leitfähiger Ring angeordnet ist, der dazu dient, in Abhängigkeit der Stellung des Ankers den magnetischen Fluss des Permanentmagneten derart umzulenken, dass der Anker in einer Arbeitsstellung ausschließlich durch die von dem Permanentmagneten herrührende Magnetkraft gehalten wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromagneten der eingangs genannten Art mit einem Permanentmagneten anzugeben, bei dem das Auslösen eines durch den Permanentmagneten gegen die Federkraft einer Druckfeder gehaltenen Ankers nur eine geringe Auslöseenergie erfordert und einfach herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Elektromagneten mit einem Permanentmagneten mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Bei diesem erfindungsgemäßen Elektromagneten ist der zwischen dem Permanentmagneten und der Erregerspule angeordnete Innenpol so geformt, dass zur Umlenkung wenigstens eines Teils der aus der Polfläche des Permanentmagneten in Richtung der Erregerspule austretenden Feldlinien auf den Anker, der Innenpol eine erste Fläche zur Einleitung des Magnetflusses des Permanentmagneten in den Innenpol und eine zweite Fläche zur Ablenkung der Magnetflusses in den Anker aufweist, wobei die erste Fläche wenigstens teilweise einer Polfläche des Permanentmagneten gegenüber liegt und die zweite Fläche auf den Anker hin geneigt ausgebildet ist.
Der Innenpol wirkt damit als sogenannter „Booster”, da dadurch die Haltekraft des Permanentmagneten am Anker erhöht wird und gleichzeitig nur eine geringe Auslöseenergie erforderlich ist.
Dies liegt zum einen daran, dass im unbestromten Zustand der Erregerspule die Feldlinien nicht einen großen Weg über das Gehäuse im Bereich der Erregerspule und über die gesamte Länge des Ankers nehmen müssen, sondern nahezu unmittelbar am Ort des Permanentmagneten in den Anker eingeleitet werden und dadurch im Vergleich zum Stand der Technik ein kleinerer Permanentmagnet eingesetzt werden kann. Mit einem solchen kleineren Permanentmagneten wird auch die Auslöseenergie geringer, die erforderlich ist, um den Anker aus der Haltekraft des Permanentmagneten zu lösen.
Zum anderen liegt es daran, dass aufgrund der axialen Beabstandung des Permanentmagneten zur Erregerspule und dessen radiale Anordnung bezüglich des Ankers der Permanentmagnet bei kurzer Bestromung der Erregerspule zusammen mit der Erregerspule, dem Anker und dem Gehäuse einen Magnetkreis bildet und dadurch dessen Feldlinien so umgelenkt werden, dass ein vom Gehäuse gebildeter Haltepol, an dem der Anker durch die Haltekraft des Permanentmagneten gehalten wird, nahezu feldfrei wird. Dies mit zur Folge, dass nunmehr die nur noch verbleibende geringe Haltekraft an diesem Haltepol von der Gegenkraft der vorgespannten Druckfeder zur Ablösung des Ankers überwunden werden muss.
Diese erfindungsgemäße Lösung führt damit insgesamt zu einem kleineren Aufbau und damit auch zu einer Kostenersparnis.
Ferner führt die erfindungsgemäße Ausbildung des Innenpols zu einer optimalen Führung des magnetischen Flusses des Permanentmagneten in den Anker hinein, vorzugsweise dann, wenn die erste Fläche des Innenpols an der Polfläche des Permanentmagneten anliegt und der Innenpol aus weichmagnetischem Material gefertigt ist. Somit bildet der Permanentmagnet mit dem Innenpol, dem Anker und dem Gehäuse, das auf der dem Innenpol gegenüberliegenden Seite des Permanentmagneten liegt, einen weiteren hocheffizienten Magnetkreis, wodurch auf den Anker mit einem gegebenen Permanentmagneten eine maximal zu erzielende Haltekraft wirkt.
Idealerweise umfasst bei einer Weiterbildung der Erfindung der Innenpol zwei am Anker gegenüberliegende Polschuhe, die jeweils eine erste und zweite Fläche umfassen, also eine erste Fläche, die der Polfläche des Permanentmagneten gegenüberliegt und eine zweite Fläche, die auf den Anker hin geneigt ausgebildet ist. Vorzugsweise ist diese zweite Fläche als ebene Fläche oder kegelstumpfmantelförmige bzw. kegelmantelförmige ausgebildet. Dies bietet den Vorteil einer weiteren Konzentration des magnetischen Flusses auf den aus den beiden Polschuhen bestehenden Innenpol, um damit möglichst viele Feldlinien in den Anker zu leiten.
Dies wird auch durch die weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung dadurch unterstützt, dass eine dem Anker gegenüberliegende Fläche des Innenpols oder eines Polschuhs in Anpassung an wenigstens einen Teil der zylindrischen Oberfläche des Ankers hohlzylindersegmentartig ausgebildet ist. Dadurch bildet sich ein gleichmäßiger Spalt im Bereich der gegenüberliegenden Flächen aus, wodurch sich eine homogene Verteilung der magnetischen Feldlinien ergibt.
Besonders vorteilhaft ist es, bei einer Weiterbildung der Erfindung den Permanentmagneten aus zwei am Anker gegenüberliegenden quaderförmigen Magnetteilen zu bilden, wobei jedes Magnetteil dem Anker gegenüberliegende hohlzylindersegmentartig ausgebildete Flächen und in einer ersten lateralen Richtung bezüglich des Ankers eine im Wesentlichen dem Durchmesser des Ankers entsprechende Ausdehnung aufweist. Damit können die Polschuhe und die Magnetteile in ihren Ausdehnungen weitestgehend identisch ausgebildet werden.
Vorzugsweise kann in der ersten lateralen Richtung die Ausdehnung der Polschuhe mit der Ausdehnung der Magnetteile übereinstimmen, und jeder Polschuh mit seiner ersten Fläche flächenbündig an der Polfläche des Magnetteils anliegen, insbesondere können die aneinander liegenden Flächen kongruent ausgebildet werden. Damit ist eine weitere Effizienzerhöhung hinsichtlich der von einem Permanentmagneten erzielbaren Haltekraft möglich, so dass dadurch eine weitere Reduzierung der Größe des Permanentmagneten möglich ist, um eine vorgegebene Haltekraft sicherzustellen.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Gehäuse jeweils im Bereich eines Polschuhes und des an dem Polschuh anliegenden Permanentmagneten eine Aussparung auf, vorzugsweise jeweils im Bereich eines Paares von aneinander liegenden Polschuh und Magnetteil. Damit wird zusätzlich der Streufluss des Permanentmagneten über das Gehäuse minimiert, da die Feldlinien in diesem Bereich des Permanentmagneten und des Innenpols nicht mehr über das Gehäuse sich ausbilden, sondern hauptsächlich im Anker verlaufen; infolge dessen auch mit dieser Maßnahme die Haltekraft des Permanentmagneten erhöht wird bzw. dadurch für eine vorgegebene Haltekraft ein kleinerer Permanentmagnet eingesetzt werden kann.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Gehäuse topfförmig ausgebildet und wird am offenen Ende von einem Deckel verschlossen. Daneben kann mit Vorteil auch jede andere Gehäuseform verwendet werden, beispielsweise auch ein bügelförmiges Gehäuse. Damit lässt sich in besonders bevorzugter Weise der Permanentmagnet in dem Gehäuse so anordnen, dass er über eine weitere Polfläche flächenbündig an dem Deckel anliegt und somit im unbestromten Zustand der Erregerspule mit geringstem Streufluss die Feldlinien in den Haltepol, an dem eine Stirnseite des Ankers anliegt, eingeleitet werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Anker teilweise hohlzylindrisch zur Aufnahme einer Druckfeder ausgebildet, die sich gegen den Deckel abstützt. Damit lassen sich für einen solchen Elektromagneten unterschiedlichste Anwendungen realisieren, so beispielsweist Hubmagnete mit mono- oder bistabilen Zustand.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
1 einen axialen Längsschnitt in perspektivische Darstellung eines Elektromagneten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
2 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Elektromagneten nach 1 ohne Erregerspule,
3 eine perspektivische Ansicht des Innenpols und des Permanentmagneten des Elektromagneten nach 2, und
4 einen axialen Längsschnitt in einer perspektivischen Darstellung des Elektromagneten ohne Spulenköper und Gehäusedeckel nach 1.
Der Elektromagnet 1 nach 1 ist ein als Federspeicher verwendeter Hubmagnet mit einem einen Gehäuseboden 2a aufweisenden topfförmigen weichmagnetischen Gehäuse 2, das von einem Deckel 17 verschlossen wird, mit einer Erregerspule 3 und mit einem Anker 4, der zentral in der Erregerspule 3 verschiebbar gelagert ist. Der Anker 4 erstreckt sich einerseits mit seinem freien Ende durch eine in dem Gehäuseboden 2a befindlichen Öffnung 16 und liegt andererseits mit einer Stirnfläche 20 an dem einen Haltepol bildenden Deckel 17 an, wodurch eine erste Position für den Anker dargestellt wird.
In der Schnittansicht nach 1 und 4 ist der zweiteilige Aufbau des Ankers 4 zu erkennen, wonach der Anker 4 aus einem zylinderförmigen Ankerteil bzw. Kern 4b besteht, der von einem hohlzylindrischen Ankerteil 4a flächenschlüssig umschlossen wird. Das am Deckel 17 anliegende Ende des zylinderförmigen Ankerteils 4b ist als dornförmiger Fortsatz mit kleinerem Durchmesser als der Innendurchmesser des Ankerteils 4a ausgebildet, so dass zusammen mit dem hohlzylindrischen Ankerteil 4a ein hohlzylindrischer Hohlraum zur Aufnahme einer Druckfeder 18 entsteht.
Auf der Außenumfangsfläche des Ankers 4 ist beabstandet zum Gehäuseboden 2a eine Schulter 21 ausgebildet, die in einen der Öffnung 16 entsprechenden Durchmesser des Ankers 4 überführt, so dass mit dieser Schulter 21 ein Anschlag für eine zweite Position des Ankers definiert wird. Somit ist der Anker 4 zwischen der ersten Position, wo dessen Stirnfläche 20 an dem Deckel 17 anliegt, und der zweiten Position, wo die Schulter 21 am Umfang der Öffnung 16 anliegt, verschiebbar.
In der in 1 dargestellten ersten Position wird der Anker 4 bei gespannter Druckfeder 18 von einem Permanentmagneten 5 gegen die Federkraft gehalten.
Die Erregerspule 3 ist auf einem Spulenkörper 14 gewickelt, an dessen eine Stirnseite eine Aufnahmekammer 15 zur Aufnahme des Permanentmagneten 5 und eines weichmagnetischen Innenpols 6 einstückig angeformt ist. Wie aus 1 zu erkennen ist, ist der Permanentmagnet 5 radial bezüglich des Ankers 4 in der Aufnahmekammer 15 angeordnet und liegt mit einer seiner Polflächen 8 (siehe 3) flächenbündig an dem Deckel 17 an. Zwischen dem Permanentmagneten 5 und der Erregerspule 3 liegt der ebenfalls radial angeordnete Innenpol 6.
Dieser Aufbau des Elektromagneten 1 ist in der perspektivischen Explosionsdarstellung nach 2 besonders deutlich dargestellt, die allerdings den Spulenkörper 14 ohne die Erregerspule 3 zeigt. Insbesondere ist in dieser 2 zusammen mit 3 die Ausgestaltung des Permanentmagneten 5 und des Innenpols 6 gut zu erkennen.
Der Permanentmagnet 5 besteht nach 3 aus zwei Magnetteilen 5a und 5b, die jeweils eine quaderförmige Grundgestalt aufweisen. Die Magnetteile 5a und 5b mit jeweils einer Polfläche 8, die wie oben bereits ausgeführt, am Deckel 17 anliegen, und einer parallel gegenüberliegenden Polfläche 7, an die sich der Innenpol 6 flächenbündig anschließt, sind in einer lateralen Richtung bzgl. des Ankers 4, nämlich gemäß 2 oder 4 in y-Richtung, an den Durchmesser d des Ankers angepasst. Nach 3 ist in y-Richtung die Ausdehnung D eines Magnetteils 5a bzw. 5b nur geringfügig größer als der Durchmesser d des Ankers 4.
Die dem Anker 4 gegenüberliegenden Flächen 11 der beiden Magnetteile 5a und 5b sind zur Anpassung an die zylindrische Oberfläche des Ankers 4 kreissegmentartig ausgebildet, so dass zwischen den gegenüberliegenden Flächen ein konstanter Spalt entsteht, der zu einer homogenen Verteilung der aus dem Permanentmagneten 5 in den Anker 4 eintretenden Feldlinien führt.
Der Innenpol 6 besteht wie der Permanentmagnet 5 aus zwei Teilen, nämlich aus zwei Polschuhen 6a und 6b und sind nahezu identisch wie die beiden Magnetteile 5a und 5b ausgebildet.
Jeder Polschuh 6a und 6b weist eine quaderförmige Grundform auf. Eine erste Fläche 9 liegt flächenbündig an der Polfläche 7 eines Magnetteils 5a oder 5b an, eine gegenüberliegende, in Richtung der Erregerspule 3 orientierte zweite Fläche 10 ist als ebene Fläche in Richtung des Ankers 4 hin geneigt ausgebildet.
Die dem Anker 4 gegenüberliegenden Flächen 12 der Polschuhe 6a und 6b sind in gleicher Weise wie die Magnetteile 5a und 5b zur Anpassung an die zylindrische Oberfläche des Ankers 4 kreissegmentartig unter Ausbildung eines konstanten Spaltes ausgebildet.
In lateraler Richtung bezüglich des Ankers 4 weisen die beiden Polschuhe 6a und 6b, also in y-Richtung, die gleiche Ausdehnung D wie die beiden Magnetteile 5a und 5b auf, sind also nur geringfügig größer als der Durchmesser d des Ankers 4.
Aus den 1 und 2 ist zu erkennen, dass die Aufnahmekammer 15 so ausgebildet ist, dass dort sowohl die Polschuhe 6a und 6b als auch die Magnetteile 5a und 5b flächenschlüssig eingepasst werden können.
Sowohl die Polschuhe 6a und 6b als auch die Magnetteile 5a und 5b erstrecken sich hauptsächlich lateral bzgl. des Ankers in die z-Richtung. In dieser z-Richtung weist das Gehäuse 2 auf gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Aussparung 13 auf, die somit genau im Bereich der Magnetteile 5a und 5b und der Polschuhe 6a und 6b liegen. In 4, die den Elektromagneten 1 ohne den Spulenkörper 13 mit Aufnahmekammer 14 zeigt, ist dies besonders deutlich zu erkennen.
Gemäß 1 wird der Anker 4 gegen die Rückstellkraft der Druckfeder 18 in der dort dargestellten ersten Position durch die Haltekraft des Permanentmagneten 5 im unbestromten Zustand der Erregerspule 3 gehalten. Hierzu bildet der Permanentmagnet 5 mit dem Innenpol 6 und dem Deckel 17 einen Magnetkreis M1. Die Polschuhe 6a und 6b leiten die Feldlinien, die über die Polflächen 7 der Magnetteile 5a und 5b in die ersten Flächen 9 der Polschuhe 6a und 6b eintreten, aufgrund deren gegen den Anker 4 geneigten zweiten Flächen 10 in den Anker 4 ein. Dieser Innenpol 6 wirkt damit wie ein sogenannter „Booster” zur Verstärkung des magnetischen Flusses im Anker, wodurch die Haltekraft an dem von dem Deckel 17 gebildeten Haltepol erheblich erhöht wird.
Diese „Booster”-Funktion wird auch dadurch verstärkt, dass der Streufluss aufgrund der Aussparungen 13 im Gehäuse 2 im Bereich des Innenpols 6 und des Permanentmagneten minimiert wird und somit diese Aussparungen 13 zur weiteren Erhöhung des magnetischen Flusses im Bereich des von dem Deckel 17 gebildeten Haltepols führen.
Mit einer kurzen Bestromung der Erregerspule 3 soll der Anker 4 aus seiner ersten Position ausgelöst werden und sich bis in die zweite Position bewegen, die durch den von der Schulter 21 am Anker 4 gebildeten Anschlag definiert wird. Dadurch baut sich gemäß 1 ein zweiter Magnetkreis M2 auf, der aus dem Gehäuse 2 im Bereich der Erregerspule 3, dem Permanentmagneten 5 und dem Anker 4 besteht. Der magnetische Fluss des Permanentmagneten 5 wird dadurch umgelenkt, da nun die Feldlinien über den Permanentmagneten 5 direkt in den Anker 4 eintreten und nicht mehr den Weg über den Deckel 17 nehmen, der damit nahezu feldfrei wird. Das bedeutet, dass auch der von dem Deckel 17 gebildete Haltepol für den Anker 4 nahezu feldfrei wird, also die Haltekraft unter die Federkraft der Druckfeder 18 reduziert wird, mit der Folge, dass sich der Anker 4 vom Haltepol löst und von der Druckfeder 18 in die zweite Position gedrückt wird.
Da die Auslösung des Ankers 4 im Wesentlichen lediglich durch eine Umlenkung des magnetischen Flusses des Permanentmagneten 5 bewirkt wird, liegt die hierzu erforderliche Auslöseenergie im Vergleich zu Systemen, bei denen der magnetische Fluss kompensiert werden muss, auf einem deutlich geringeren Wert.
Zusammenfassend führt der erfindungsgemäße Aufbau zu einer erheblichen Effizienzerhöhung, die sich in einer höheren Haltekraft und einer niedrigen Auslöseenergie gegenüber bekannten Systemen ausdrückt.
Der in den 1, 2 und 4 dargestellte Elektromagnet 1 stellt einen Federspeicher dar, dessen Druckfeder 18 in der zweiten Position, wenn also der Anker 4 mit seiner Schulter 21 an dem Gehäuseboden 2a anliegt, nur gering vorgespannt ist.
Um die Druckfeder zu spannen, kann beispielsweise die Erregerspule 3 so dimensioniert werden, dass durch deren Bestromung der Anker 4 gegen die Federkraft der Druckfeder 18 nach innen gezogen wird, bis die Stirnfläche 20 des Ankers 4 an den von dem Deckel 17 gebildeten Haltepol anschlägt. Nach dem Abschalten des Stroms wird der Anker 4 in dieser Position von dem Permanentmagneten 5 gehalten. In diesem Fall stellt der Elektromagnet 1 ein bistabiler Hubmagnet dar.
Im anderen Fall, wenn der Anker 4 durch eine von außen erfolgende Betätigung in die zweite Position bewegt wird, um die Druckfeder 18 zu spannen, dient die Erregerspule 3 nur zur Auslösung des Ankers 4 aus dieser Position und ist damit nur entsprechend dieser Funktion auszulegen. In diesem Fall stellt der Elektromagnet 1 ein monostabiler Hubmagnet dar.
Anstelle des topfförmigen Gehäuses 2 kann auch ein bügelförmiges Gehäuse eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Elektromagnet
2: Gehäuse
2a: Gehäuseboden
3: Erregerspule
4: Anker
5: Permanentmagnet
5a: Magnetteil von 5
5b: Magnetteil von 5
6: Innenpol
6a: Polschuh von 6
6b: Polschuh von 6
7: Polfläche von 5 oder 5a bzw. 5b
8: Polfläche von 5 oder 5a bzw. 5b
9: erste Fläche von 6 oder 6a bzw. 6b
10: zweite Fläche von 6 oder 6a bzw. 6b
11: Fläche von 5 oder 5a bzw. 5b
12: Fläche von 6 oder 6a bzw. 6b
13: Aussparung im Gehäuse 2
14: Spulenkörper
15: Aufnahmekammer für 5 und 6
16: Öffnung im Gehäuseboden 2a
17: Deckel
18: Druckfeder
19: Hohlraum für Druckfeder 18
20: Stirnseite des Ankers 4
21: Schulter am Anker 4
D: Ausdehnung in y-Richtung
d: Durchmesser des Ankers 4
M1: Magnetkreis
M2: Magnetkreis

Claims

Elektromagnet (1) mit einem weichmagnetischen Gehäuse (2), in welchem – eine Erregerspule (3) und ein in der Erregerspule (3) gelagerter und verschiebbarer Anker (4) sowie ein axial zum Anker (4) angeordneter Permanentmagnet (5) angeordnet ist, – der Permanentmagnet (5) axial beabstandet zur Erregerspule (3) angeordnet ist, und – zwischen der Erregerspule (3) und dem Permanentmagneten (5) ein radial zum Anker (4) angeordneter Innenpol (6) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umlenkung wenigstens eines Teils der aus der Polfläche des Permanentmagneten (5) in Richtung der Erregerspule (3) austretenden Feldlinien auf den Anker (4) der Innenpol (6) eine erste Fläche (9) zur Einleitung des Magnetflusses des Permanentmagneten (5) in den Innenpol (6) und eine zweite Fläche (10) zur Ablenkung des Magnetflusses in den Anker (4) aufweist, wobei die erste Fläche (9) wenigstens teilweise einer Polfläche (7) des Permanentmagneten (5) gegenüberliegt und die zweite Fläche (10) auf den Anker (4) hin geneigt ausgebildet ist.
Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenpol (6) zwei am Anker (4) gegenüberliegende Polschuhe (6a, 6b) umfasst, die jeweils eine erste und zweite Fläche (9, 10) umfassen.
Elektromagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fläche (10) als ebene Fläche ausgebildet ist.
Elektromagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fläche (10) als kegelstumpfmantelförmige oder kegelmantelförmige Fläche ausgebildet ist.
Elektromagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Anker (4) gegenüberliegende Fläche (12) des Innenpols (6) oder eines Polschuhs (6a, 6b) in Anpassung an wenigstens einen Teil der zylindrischen Oberfläche des Ankers (4) hohlzylindersegmentartig ausgebildet ist.
Elektromagnet nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (5) zwei am Anker gegenüberliegende quaderförmige Magnetteile (5a, 5b) umfasst, – jedes Magnetteil (5a, 5b) mit dem Anker (4) gegenüberliegenden hohlzylindersegmentartig ausgebildeten Flächen (11) ausgebildet ist, und – jedes Magnetteil (5a, 5b) in einer ersten lateralen Richtung bezüglich des Ankers (4) eine im Wesentlichen dem Durchmesser (d) des Ankers (4) entsprechende Ausdehnung (D) aufweist.
Elektromagnet nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung der Polschuhe (6a, 6b) und die Ausdehnung (D) der Magnetteile (5a, 5b) in der ersten lateralen Richtung übereinstimmen, und – jeder Polschuh (6a, 6b) mit seiner ersten Fläche (9) flächenbündig an der Polfläche (7) des Magnetteils (5a, 5b) anliegt.
Elektromagnet nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) jeweils im Bereich eines Polschuhes (6a, 6b) und des an dem Polschuh (6a, 6b) anliegenden Permanentmagneten (5a, 5b) eine Aussparung (13) aufweist.
Elektromagnet nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) jeweils im Bereich eines Paares (5a/6a, 5b/6b) von aneinander liegenden Polschuh (6a, 6b) und Magnetteil (5a, 5b) eine Aussparung (13) aufweist.
Elektromagnet nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) topfförmig ausgebildet ist und am offenen Ende von einem Deckel (17) verschlossen wird.
Elektromagnet nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (5) über eine weitere Polfläche (8) flächenbündig an dem Deckel (17) anliegt.
Elektromagnet nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (4) teilweise hohlzylindrisch zur Aufnahme einer Druckfeder (18) ausgebildet ist.
Elektromagnet nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (18) sich gegen den Deckel (17) abstützt.