DE1051976B - Haltemagnetsystem nach dem Prinzip des Sperrmagneten - Google Patents

Haltemagnetsystem nach dem Prinzip des Sperrmagneten

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DE1051976B
DE1051976B DES50346A DES0050346A DE1051976B DE 1051976 B DE1051976 B DE 1051976B DE S50346 A DES50346 A DE S50346A DE S0050346 A DES0050346 A DE S0050346A DE 1051976 B DE1051976 B DE 1051976B
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Germany
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iron
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blocking
winding
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DES50346A
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Paul Duffing
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/20Electromagnets; Actuators including electromagnets without armatures
    • H01F7/206Electromagnets for lifting, handling or transporting of magnetic pieces or material
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    • H01F7/206Electromagnets for lifting, handling or transporting of magnetic pieces or material
    • H01F2007/208Electromagnets for lifting, handling or transporting of magnetic pieces or material combined with permanent magnets

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Description

  • Haltemagnetsystem nach dem Prinzip des Sperrmagneten Es ist bekannt, daß zur Betätigung von elektrischen Schaltgeräten mit kurzen Schaltzeiten Haltemagnete nach dem Prinzip des sogenannten Sperrmagneten verwendet werden. Ein solcher Sperrmagnet besitzt eine Steuerwicklung (Sperrwicklung), durch die bei entsprechender Erregung der Eisenweg in der Nähe der Pole gesättigt wird; das hat zur Folge, daß der den Anker durchsetzende magnetische Gleichfluß in einen magnetischen Nebenweg abgedrängt wird, so daß der Anker abfällt bzw. unter der Wirkung einer Feder abgerissen wird. Gegenüber Haltemagneten, bei denen der über den Anker fließende Kraftfluß durch Gegenerregung geschwächt wird, hat der Sperrmagnet den Vorteil, daß seine Wirkungsweise unabhängig von der Polung der Steuererregung ist, und daß auch eine überstarke Steuererregung niemals ein Haften oder ein Zurückholen des Ankers verursachen kann.
  • Man hat bisher Sperrmagnete mit zwei oder drei lamellierten Eisenschenkeln ausgeführt; die Lamellierung ist deswegen vorteilhaft, weil sonst bei Erregung der Steuerwicklung erhebliche Wirbelströme induziert «-erden, die die Ansprechzeit des Magneten vergrUern. Es ist auch bereits ein Vorschlag bekanntgeworden, den Sperrmagneten nach Art eines Topfmagneten mit einem Mittelpol und einem ringförmigen Außenpol auszuführen. In diesem Zusammenhang wurde auch bereits eine Konstruktion angegeben, die es ermöglicht, den Eisenkörper eines derartigen topfförmigen Sperrmagneten zu lamellieren. Nach dieser bekannten Konstruktion wird der Eisenkörper aus Blechen zusammengesetzt, die um eine ringförmige Erregerwicklung herumgebogen und von außen nach innen keilförmig geschnitten sind, so daß sie als Sektoren zu einem Hohlring zusammengesetzt werden können. Bei Haltemagneten ohne Sperrwicklung und mit rechteckförmiger Auflagefläche des Ankers ist es ferner bekannt, eine Mehrzahl von Polflächen mit wechselnder Magnetisierungsrichtung nebeneinander anzuordnen, wobei diese Polflächen durch die Endquerschnitte einander überlappender Bleche entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung gebildet werden.
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Haltemagnetsystem, bei dem nach dem Prinzip des Sperrmagneten bei Erregung einer Steuerwicklung (Sperrwicklung) der Eisenweg in der Nähe der Pole gesättigt wird, so daß ein den Anker durchsetzender Gleichfluß in einen magnetischen Nebenweg abgedrängt wird, und das mit ringförmiger Auflagefläche des Ankers und lamelliertem Eisenweg versehen ist, und besteht darin, daß mehrere von einer gemeinsamen Steuerwicklung durchsetzte Pakete ebener Eisenbleche im Kreise derart angeordnet sind, daß die Blechebenen bezüglich der Mittelachse des Systems etwa radial gerichtet sind, und daßjeweils benachbarte Blechpakete in entgegengesetzten Richtungen vom Gleichfluß durchsetzt sind. Das Haltemagnetsystem besitzt demnach keinen Mittelpol; der Anker liegt vielmehr auf ringförmig angeordneten Einzelpolen auf, von denen benachbarte Polflächen jeweils verschiedene Polungen besitzen. Die Erfindung gestattet es, für den gesamten lamellierten Eisenweg des Magneten ebene Bleche zu verwenden; sie ermöglicht ferner ein bequemes Einziehen der Sperrwicklung in die für sie vorgesehenen Durchtrittsöffnungen. Die Verwendung ebener Eisenbleche vereinfacht nicht nur die Fertigung; ihre wesentliche Bedeutung liegt vielmehr darin, daß die für diese Zwecke verwendeten Spezialbleche ihre magnetischen Vorzugseigenschaften mehr oder weniger verlieren, sobald sie verformt werden.
  • Die Magnetisierung der einzelnen Blechpakete für die Erzeugung des Gleichflusses kann durch zwischen den Paketen angeordnete Elektromagnete erfolgen. Mit besonderem Vorteil können jedoch gemäß der weiteren Erfindung zwischen den Eisenblechpaketen im wesentlichen keilförmige Dauermagnete eingelagert sein, deren Magnetisierungsrichtung mit der Umfangsrichtung des Haltemagnetsystems übereinstimmt. Nach einem weiteren Erfindungsgedanken können die magnetischen Nebenwege zur Aufnahme des bei Erregung der Sperrwicklung vom Anker abgelenkten Flusses durch Pakete ringscheibenförmiger Eisenbleche gebildet sein, die den radial angeordneten Blechpaketen unter Belassung eines nichtmagnetischen Zwischenraumes von innen anliegen. Das Haltemagnetsystetn ist vorzugsweise in einem becherförmigen Behälter angeordnet. Der Boden des Behälters kann mit Vorteil ebenfalls als magnetischer Nebenweg ausgenutzt werden; er besteht dann aus Eisen und ist von den radial angeordneten Blechpaketen durch einen nichtmagnetischen Zwischenraum getrennt. Es empfiehlt sich, das Haltemagnetsystem zur Fixierung seiner einzelnen Teile gegeneinander mindestens teilweise mit einem Gießharz auszugießen.
  • Die radial angeordneten Blechpakete bestehen zweckmäßig aus Weicheisenblechen mit hoher Anfangspermeabilität und geringer Remanenz. Mit besonderem Vorteil wird mindestens in der Umgebung der Sperrwicklung ein Eisen gewählt, das eine annähernd rechteckförmige Magnetisierungsschleife besitzt. Man kann dann mit einer verhältnismäßig geringen Steuererregung eine vollständige Sättigung des Eisens erzielen. Im Rahmen der Erfindung kann für das Haltemagnetsystem als Anker ein Weicheisenring verwendet sein, dessen Ouerschnittsfläche, senkrecht zur Ringebene gemessen, etwa gleich der halben Polfläche eines einzelnen radial angeordneten Eisenblechpaketes ist. Bei einem derartigen Anker ist die dem Fluß zur Verfügung stehende Querscbnittsfläche innerhalb des Angers etwa gleich der Eintrittsfläche des Flusses. Es ist nicht erforderlich, daß der gesamte Ankerquerschnitt oberhalb der Polflächen der einzelnen Blechpakete liegt; es ist vielmehr zur Erzielung einer geringen Ankermasse vorteilhaft, wenn der Ankerring über die Polflächen nach innen ragt.
  • Die Fig. 1 bis 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar Fig. 1 im axialen Querschnitt, Fig. 2 in einem Querschnitt längs der Linie A-B der Fig. 1 und Fig. 3 in Aufsicht mit weggenommenem Anker; Fig.4 zeigt in vereinfachter Form den Flußverlauf im Anker bei der Anordnung nach den übrigen Figuren.
  • Das Haltemagnetsystem nach den Fig.1 bis 3 ist symmetrisch zur Achse 1 ausgebildet. Es ist zusammengesetzt aus zwölf Weicheisen-Blechpaketen 2, in deren Zwischenräume Dauermagnete 3 eingelagert sind, die die Form stumpfer Keile haben. Die Dauermagnete 3 sind, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, in Umfangsrichtung des Systems derart magnetisiert, daß die Magnetisierungsrichtungen benachbarter Magnete jeweils einander entgegengesetzt sind. Die Polflächen der einzelnen radial angeordneten Eisenblechpakete sind mit 2a bezeichnet; infolge der geschilderten Anordnung der Dauermagnete 3 bilden die Polflächen 2 a jeweils abwechselnd einen Nord- und einen Südpol. Auf sämtlichen Polflächen 2 a liegt ein gemeinsamer Anker 4. Zwischen dem Anker 4 und den Polflächen 2 a befindet sich ein Luftspalt von wenigen hundertstel Millimetern Dicke, der beispielsweise durch vereinzelte entsprechende Erhebungen auf der Anker- oder Polfläche hergestellt sein kann.
  • Der Zentralteil des Haltemagnetsystems wird durch einen nichtmagnetischen Körper 5 gebildet. Auf den unteren Teil des Zentralkörpers 5 sind Ringscheiben 6 aus Weicheisenblech aufgesteckt, die magnetische .Nebenwege zwischen benachbarten Blechpaketen 2 bilden. Die Eisenringe 6 sind von den Paketen 2 durch einen nichtmagnetischen Zwischenraum 7 getrennt, der beispielsweise durch eine Papierschicht ausgefüllt sein kann.
  • Sämtliche Teile des Haltemagnetsystems befinden sich in einem becherförmigen Gehäuse, das aus dem Mantel 8 und dem Boden 9 besteht. Der Boden 9 besteht aus Weicheisen und ist von den Blechpaketen 2 durch einen nichtmagnetischen Zwischenraum 9.0 getrennt. Er bildet also ebenfalls einen magnetischen Nebenweg zwischen den einzelnen Blechpaketen 2. Die Blechpakete 2 besitzen Durchtrittsöffnungen 2 b. in die die Steuerwicklung (Sperrwicklung) 11 eingefädelt ist. Die Leiter der Steuerwicklung verlaufen in Umfangsrichtung des Haltemagnetsystems, in dem in Fig. 1 dargestellten Querschnitt also senkrecht zur Zeichenebene. Die Anschlüsse der Steuerwicklung 11 sind mit 11a bezeichnet. Das Einfädeln der Sperrwicklung 11 kann in einfacher Weise derart erfolgen, daß je die Hälfte der Blechpakete, d. h. im vorliegenden Ausführungsbeispiel sechs Blechpakete, zunächst linear nebeneinander angeordnet und die beiden Paketgruppen einander gegenübergestellt werden. Der Leiter der Sperrwicklung 11 kann dann durch die Öffnungen 2b von jeweils sechs Paketen geradlinig hindurchgeführt werden. Die Blechpakete 2 erhalten also ihre ringförmige Anordnung erst nach Einfädeln der Sperrwicklung.
  • Der Zentralteil 5 weist einen Hohlraum 12 auf, in dem eine bewegliche, hohlzylindrische Hülse 13 angeordnet ist. Die Hülse 13 steht unter der Wirkung einer Druckfeder 14; sie hat die Aufgabe, den losgelassenen Anker zu beschleunigen. Der Anker kann - in nicht dargestellter Weise - geführt und mit einem oder mehreren beweglichen Schaltstücken unmittelbar verbunden sein.
  • Die Teile des Sperrmagnetsystems werden zunächst, solange der Becherboden 9 noch nicht aufgeschraubt ist, provisorisch in ihrer Lage fixiert, beispielsweise durch (nicht dargestellte) Schrauben, die in den Mantel 8 eingelassen sind. Die freien Räume zwischen den Teilen des Systems werden dann von der Bodenseite her mindestens teilweise mit einem Gießharz 15 ausgegossen, das in den Zeichnungen durch punktierte Flächen gekennzeichnet ist. Der auf diese Weise entstandene feste Bauteil wird dann an der dem Anker zugewandten Fläche und an der Bodenfläche eben geschliffen.
  • Die Polflächen 2 a der einzelnen Blechpakete 2 sind in Fig.3 stark umrandet gezeichnet. Der in Fig.1 sichtbare Querschnitt 4 a des Ankers 4 hat einen Flächeninhalt, der etwa halb so groß ist wie der der Polflächen 2 a. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist der Anlcerring 4 über die Polflächen 2a hinaus nach innen verbreitert. Der Flußverlauf im Anker ist schematisch in Fig. 4 dargestellt, die die oberen Enden dreier Blechpakete 2 und einen Teil des Ankers 4 in Abwicklung zeigt.
  • Die Wirkungsweise des Sperrmagneten nach den Fig. 1 bis 3 ist folgende: Bei unerregter Sperrwicklung 11 verläuft der von den Dauermagneten 3 erzeugte Fluß durch die Blechpakete 2 zum größten Teil über den Anker 4, da der magnetische Widerstand der Nebenwege 6 und 9 einschließlich der Luftspalte 7 und 10 größer ist als der magnetische Widerstand des Ankerweges. Bei entsprechender Erregung der Sperrwicklung 11 wird das Eisen der Blechpakete 2 in der Umgebung der Durchtrittsöffnungen 2 b gesättigt; der von den Dauermagneten 3 erzeugte Fluß kann dann durch die Eisenstege beiderseits der Öffnungen 2 b nicht mehr hindurchtreten, so daß er in die Nebenwege 6 bzw. 9 abgedrängt wird. Der den Anker durchsetzende Fluß nimmt demnach bei Erregung der Sperrwicklung 11 ab; der Anker wird abgerissen, sobald die magnetische Haltekraft die Gegenkraft der Feder 14 unterschreitet.

Claims (10)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Haltemagnetsystem, bei dem nach dem Prinzip des Sperrmagneten bei Erregung einer Steuerwicklung (Sperrwicklung) der Eisenweg in der Nähe der Pole gesättigt wird, so daß ein den Anker durchsetzender Gleichfluß in einen magnetischen Nebenweg abgedrängt wird, mit ringförmigerAuflagefläche des Ankers und lamelliertem Eisenweg, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere von einer gemeinsamen Steuerwicklung durchsetzte Pakete ebener Eisenbleche im Kreise derart angeordnet sind, daß die Blechebenen bezüglich der Mittelachse des Systems etwa radial gerichtet sind, und daß jeweils benachbarte Blechpakete in entgegengesetzten Richtungen vom Gleichfluß durchsetzt sind.
  2. 2. Haltemagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zwischenräume zwischen den Eisenblechpaketen im wesentlichen keilförmige Dauermagnete eingelagert sind, deren Magnetisierungsrichtung mit der Umfangsrichtung des Systems übereinstimmt.
  3. 3. Haltemagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Nebenwege zur Aufnahme des bei Erregung der Sperrwicklung vom Anker abgelenkten Flusses durch Pakete ringscheibenförmiger Eisenbleche gebildet sind, die den radial angeordneten Blechpaketen unter Belassung eines nichtmagnetischen Zwischenraumes von innen anliegen.
  4. 4. Haltemagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsystem in einem becherförmigen Behälter angeordnet ist.
  5. 5. Haltemagnetsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Behälters aus Eisen besteht und von den radial angeordneten Blechpaketen durch einen nichtmagnetischen Zwischenraum getrennt ist.
  6. 6. Haltemagnetsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das System mindestens teilweise mit einem Gießharz ausgegossen ist.
  7. 7. Haltemagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial angeordneten Blechpakete aus Weicheisenblechen mit hoher Anfangspermeabilität und geringer Remanenz bestehen. B.
  8. Haltemagnetsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die radial angeordneten Blechpakete mindestens in der Umgebung der Sperrwicklung aus einem Eisen mit annähernd rechteckförmiger Magnetisierungsschleife bestehen.
  9. 9. Haltemagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Anker ein Weicheisenring verwendet ist, dessen Querschnittsfläche, senkrecht zur Ringebene gemessen, etwa gleich der halben Polfläche eines einzelnen radial angeordneten Eisenblechpaketes ist.
  10. 10. Haltemagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerring über die Polflächen der einzelnen Blechpakete nach innen ragt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldung S 5690VIIIc/21g (bekanntgemacht am 17. 9.1953) ; schweizerische Patentschrift Nr. 230 970'.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CH230970A (de) * 1940-10-05 1944-02-15 Hermes Patentverwertungs Gmbh Magnetanordnung.

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CH230970A (de) * 1940-10-05 1944-02-15 Hermes Patentverwertungs Gmbh Magnetanordnung.

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