DE1055646B

DE1055646B - Magnetic coupling arrangement for transmitting the switching force for electrical switches through a non-magnetic partition

Info

Publication number: DE1055646B
Application number: DES46807A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Georg Werner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1955-12-22
Filing date: 1955-12-22
Publication date: 1959-04-23

Description

Die Erfindung betrifft eine magnetische Kupplungsanordnung zur Übertragung der Schaltkraft für elektrische Schalter durch eine unmagnetische Trennwand hindurch. Diese Kupplungsanordnung kann auch verwendet werden, um elektrische Schaltelemente, wie Spulen, Kondensatoren, Potentiometer od. dgl., in luftdichten Behältern in Klebanlagen von außen her einzustellen.The invention relates to a magnetic clutch arrangement for transmitting the switching force for electrical Switch through a non-magnetic partition. This clutch arrangement can also be used be to electrical switching elements, such as coils, capacitors, potentiometers or the like. In to adjust airtight containers in gluing systems from the outside.

Der Aufbau derartiger Kupplungsanordnungen soll insbesondere dann, wenn Dauerbewegungen zu übertragen sind, so gestaltet sein, daß diese Übertragung möglichst verlustfrei erfolgt, d.h. daß dienutzbarenVerstellkräfte oder Verstellmomente möglichst so groß sind wie die zugeführten Verstellkräfte oder -momente.The construction of such clutch arrangements is intended to be used in particular when continuous movements are to be transmitted must be designed in such a way that this transfer takes place as loss-free as possible, i.e. that the usable adjustment forces or adjustment torques are as large as possible as the applied adjustment forces or torques.

Bei den bekannten Kupplungsanordnungen sind hierzu die kuppelnden und magnetisch wirksamen Kupplungsorgane derart ausgebildet und gelagert, daß ihre wirksamen Polflachen zusammen mit der unmagnetischen Trennwand einen möglichst engen Luftspalt bilden. Dies läßt sich mit der notwendigen Genauigkeit am ehesten noch bei Kupplungsanordnungen mit zylindersymmetrischem Aufbau erzielen, wo zu beiden Seiten der zylindrischen Trennwand topfähnliche Kupplungsorgane angeordnet sind. Eine so gestaltete Kupplungsanordnung benötigt aber viel Platz. Kupplungsanordnungen mit ebenen Trennwänden beanspruchen dagegen zwar weniger Platz, jedoch läßt sich hier die erforderliche Genauigkeit nicht so leicht erreichen, vor allem dann nicht, wenn die ebene Trennwand wegen ihrer geringen Dicke sich verwerfen kann, wie z. B. bei luftdichten Behältern infolge der unvermeidlichen Druckunterschiede innerhalb und außerhalb des Behälters. Für Kupplungen, die nur gelegentlich wirksam zu sein brauchen, wie z. B. Kupplungen zum Einstellen oder Regeln von Geräten in luftdichten Behältern, sind derartige Ausführungen außerdem zu teuer.In the known coupling arrangements, the coupling and magnetically effective ones are used for this purpose Coupling members designed and stored in such a way that their effective pole faces together with the non-magnetic Form the partition wall as narrow an air gap as possible. This can be done with the necessary accuracy most likely to achieve with coupling arrangements with a cylinder-symmetrical structure, where Cup-like coupling elements are arranged on both sides of the cylindrical partition. One like that but designed clutch arrangement requires a lot of space. Coupling arrangements with flat partitions on the other hand take up less space, but the required accuracy cannot be achieved here so easy to reach, especially if the flat partition wall is thin because of its small thickness can discard such. B. in airtight containers due to the inevitable pressure differences within and outside the container. For couplings that only need to be effective occasionally, such as z. B. Couplings for adjusting or regulating devices in airtight containers are such designs also too expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine magnetische Kupplungsanordnung zur Übertragung der Schaltkraft für elektrische Schalter durch eine unmagnetische Trennwand hindurch zu schaffen, die sich einfacher und billiger als die bekannten Kupplungsanordnungen herstellen läßt, und zwar insbesondere auch dann, wenn die Trennwand eben oder nahezu eben statt wie üblich zylindrisch ist. Die Kupplungsanordnung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen Seite der Trennwand ein Magnet hoher Induktion, vorzugsweise ein Topfmagnet, angebracht ist, dem gegenüber auf der anderen Seite der Trennwand sich ein die Schaltkraft aufnehmender und weitergebender ferromagnetischer Wälzkörper befindet, und daß die Oberfläche, auf der der Wälzkörper sich abwälzt, genügend rauh ist.The invention is based on the object of a magnetic coupling arrangement for transmission to create the switching force for electrical switches through a non-magnetic partition, the can be produced more easily and cheaply than the known clutch assemblies, in particular even if the partition wall is flat or almost flat instead of the usual cylindrical. The clutch assembly according to the invention is characterized in that on one side of the partition a magnet of high induction, preferably a pot magnet, is attached to the opposite the other side of the partition is a ferromagnetic one that absorbs and transmits the switching force Rolling body is located, and that the surface on which the rolling body rolls is sufficient is rough.

Magnetische KupplungsanordnungMagnetic clutch assembly

zur übertragung der Schaltkraft
für elektrische Schalter durch eine
unmagnetische Trennwand hindurchfor the transmission of the switching force
for electrical switches through a
non-magnetic partition through

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2Applicant:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin and Munich,
Munich 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Georg Werner, Berlin-Charlottenburg,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Georg Werner, Berlin-Charlottenburg,
has been named as the inventor

Der die Schaltkraft aufnehmende und weitergebende Wälzkörper kann die Form eines Zylinders, Kegels oder einer Kugel haben. Da bei einer wälzenden Bewegung nur äußerst geringe Reibungskräfte in Erscheinung treten, sind bei solchen Wälzkörpern die nutzbaren Verstellkräfte oder Verstellmomente praktisch ebenso groß wie die zugeführten. Das treibende Kupplungsorgan kann ebenfalls als Rotationskörper ausgebildet sein.The rolling element that absorbs and transmits the shifting force can have the shape of a cylinder, Cone or ball. Since in a rolling movement only extremely low frictional forces in When such rolling elements occur, the usable adjusting forces or adjusting torques are practical as big as the supplied ones. The driving coupling element can also be used as a body of revolution be trained.

Der angetriebene Wälzkörper ist zweckmäßig so gehaltert, daß er in Richtung der magnetischen Anziehungskraft des Magneten hoher Induktion frei verschiebbar ist und damit unter dem Einfluß der magnetischen Anziehungskraft von selbst an die Trennwand gezogen wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß er frei in. einer mit dem entsprechenden VerStellglied verbundenen Pfanne liegt, deren Form der Form des getriebenen Wälzkörpers mit möglichst geringem Spiel angepaßt ist und deren öffnung der Trennwand zugekehrt ist. Infolge dieser losen Halterung des getriebenen Kupplungsorgans kann die Lagerung des treibenden und des getriebenen Kupplungsorgans weniger genau und es kann sogar eine z. B. ebene Trennwand leicht verzogen sein, ohne daß dadurch die Wirksamkeit der Kupplung wesentlich beeinträchtigt wird.The driven rolling element is expediently supported in such a way that it is freely displaceable in the direction of the magnetic attraction force of the high induction magnet and is thus drawn to the partition wall by itself under the influence of the magnetic attraction force. This can be achieved, for example, in that it lies freely in a pan connected to the corresponding adjusting member , the shape of which is adapted to the shape of the driven rolling element with as little play as possible and the opening of which faces the partition. As a result of this loose mounting of the driven coupling member, the storage of the driving and the driven coupling member can be less accurate and there can even be a z. B. flat partition can be slightly warped without the effectiveness of the coupling is significantly impaired.

An Hand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden und weitere, die Erfindung vorteilhaft ergänzende Einzelheiten dargelegt werden. Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele für Kupplungsanordnungen in den für die Erfindung wesentlichen Teilen.The invention is to be explained in more detail with reference to the figures, and further, the invention is advantageous additional details are set out. The figures show exemplary embodiments for clutch arrangements in the parts essential to the invention.

Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei zum Teil im Schnitt dargestellte Seitenansichten einer magnetischen Kupp-1 and 2 show two side views, partly shown in section, of a magnetic coupling

909' 507/428909 '507/428

lungsanordnung für die Übertragung von Schubbewegungeu. In den Figuren sind mit 1 eine rauhe, aber ebene unmagnetische Trennwand und mit 2 und 3 die zn beiden Seiten der Trennwand angeordneten, magnetisch wirksamen Kupplungsorgane bezeichnet. Die Bewegungsrichtung der Kupplungsorgane ist durch die in der Fig. 1 eingezeichnete Pfeilrichtung angedeutet. Gemäß diesen Figuren ist das dem antreibenden Verstellglied zugeordnete Kupplungsorgan 2 ein an sich bekannter doppelpoliger rohrförmiger Stabmagnet, dessen Randfläche die Trennwand berührt und zur Verstellung auf der Trennwand schleift. Das auf der anderen Seite angeordnete Kupplungsorgan 3, also das dem anzutreibenden Schalterglied zugeordnete Kupplungsorgan, ist als Zylinder ausgebildet. Dieser Zylinder ist in einer Pfanne 4, deren Öffnung der Trennwand zugekehrt ist, in Richtung der magnetischen Anziehungskraft frei verschiebbar gelagert, so daß er sich unter dem Einfluß der magnetischen Anziehungskraft eng an die Trennwand 1 anlegt und sich auf der Trennwand abwälzend der Bewegung des Magneten 2 folgt.arrangement for the transmission of thrust motioneu. In the figures, 1 denotes a rough, but flat, non-magnetic partition, and 2 and 3 denote the magnetically active coupling members arranged on both sides of the partition. The direction of movement of the coupling elements is indicated by the direction of the arrow drawn in FIG. 1. According to these figures, the coupling member 2 assigned to the driving adjusting member is a known double-pole tubular bar magnet, the edge surface of which touches the partition wall and grinds it on the partition wall for adjustment. The coupling member 3 arranged on the other side, that is to say the coupling member assigned to the switch member to be driven, is designed as a cylinder. This cylinder is mounted in a pan 4, the opening of which is facing the partition, freely displaceable in the direction of the magnetic attraction force, so that under the influence of the magnetic attraction force it rests tightly against the partition wall 1 and rolls on the partition wall with the movement of the magnet 2 follows.

In der Fig. 3 ist eine Kupplungsanordnung für die Übertragung einer Drehbewegung dargestellt. Mit 1 ist auch hier wieder eine ebene unmagnetische Trennwand bezeichnet, zu deren beiden Seiten das antreibende und das anzutreibende Verstellglied liegen. Das dem antreibenden Verstellglied zugeordnete Kupplungsorgan 5 ist ebenso gestaltet wie bei den vorhergehenden Figuren, und seine Randfläche berührt die Trennwand 1, auf der es bei der Verstellung schleift. Das dem anzutreibenden Verstellglied zugeordnete Kupplungsorgan 6 ist als kegelförmiger Wälzkörper ausgebildet und in einer Pfanne 7 in Richtung der magnetischen Anziehungskraft frei verschiebbar gelagert. Bei der Verstellung des antreibenden Kupplungsorgans 5 längs eines Kreisbogens um die vorgegebene Drehachse wälzt sich das angetriebene Kupplungsorgan 6 auf der rauhen, ebenen Innenwandung der Trennwand längs dieses Kreisbogens ab und nimmt dabei das ihm zugeordnete Versteilglied mit.In Fig. 3, a clutch arrangement for the transmission of a rotary movement is shown. Here, too, a flat, non-magnetic partition is denoted by 1 , on both sides of which the driving and the driven adjusting elements are located. The coupling member 5 assigned to the driving adjusting member is designed in the same way as in the previous figures, and its edge surface touches the partition wall 1 on which it rubs during the adjustment. The coupling element 6 assigned to the adjusting member to be driven is designed as a conical rolling element and is mounted in a socket 7 so that it can be freely displaced in the direction of the magnetic attraction force. When the driving coupling member 5 is adjusted along an arc around the predetermined axis of rotation, the driven coupling member 6 rolls on the rough, flat inner wall of the partition wall along this circular arc and takes the adjustment member assigned to it with it.

Die Fig. 4 zeigt eine Kupplungsanordnung, die insbesondere für die Übertragung von Dauerdrehbewegungen Bedeutung hat. Bei dieser Ausführung ist ähnlich dem in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel das dem anzutreibenden VerStellglied zugeordnete Kupplungsorgan 8 als kegelförmiger Wälzkörper ausgebildet, der in einer Pfanne 9 in Richtung der magnetischen Anziehungskraft frei verschiebbar gelagert ist und der sich bei der Verstellung auf der Trennwand 1 längs eines Kreisbogens abwälzt. Das antreibende Kupplungsorgan 10 besitzt zum Unterschied zu demjenigen der Kupplungsanordnung gemäß der Fig. 3 die Form eines kegelförmigen Wälzkörpers, der wieder in einer Pfanne 11 in Riehtung der magnetischen Anziehungskraft frei verschiebbar gelagert ist. Bei dieser Anordnung werden die bei der Verstellung auftretenden Reibungskräfte auf ein Minimum reduziert, was besonders für die übertragung von Dauerbewegungen von Vorteil ist. Bemerkenswert bei der in dieser Figur dargestellten Ausführungsform einer Kupplungsanordnung ist außerdem, daß bei ihr beide Pole, also der Nord- und der Südpol, der Kupplungsorgane zur wirksamen Anziehung beider Kupplungsorgane beitragen. In den Figuren sind diese beiden Polseiten mit N und S angedeutet. 4 shows a clutch arrangement which is particularly important for the transmission of continuous rotary movements. In this embodiment, similar to the embodiment shown in FIG. 3, the coupling element 8 assigned to the adjusting member to be driven is designed as a conical rolling element which is freely displaceable in a pan 9 in the direction of the magnetic attraction force and which is longitudinally on the partition 1 during the adjustment of an arc. In contrast to that of the coupling arrangement according to FIG. 3, the driving coupling element 10 has the shape of a conical rolling element which is again freely displaceable in a socket 11 in the direction of the magnetic attraction force. With this arrangement, the frictional forces occurring during the adjustment are reduced to a minimum, which is particularly advantageous for the transmission of continuous movements. What is also noteworthy in the embodiment of a coupling arrangement shown in this figure is that in it both poles, that is to say the north and south poles, of the coupling elements contribute to the effective attraction of both coupling elements. These two pole sides are indicated by N and S in the figures.

Zum Unterschied zu den bisherigen Ausführungsbeispielen zeigt die Fig. 5 eine Kupplungsanordnung mit zylindrischen unmagnetischen Trennwänden. BeiIn contrast to the previous exemplary embodiments, FIG. 5 shows a clutch arrangement with cylindrical non-magnetic partitions. at

dieser Kupplungsanordnung sind auf jeder Seite der Trennwand 1 jeweils zwei Kupplungsorgane 12 und 13 bzw. 14 und 15 angeordnet. Die dem antreibenden Verstellglied 23 zugeordneten Kupplungsorgane 12 und 13 sind als Stabmagnete ausgebildet, die in Richtung der magnetischen Anziehungskraft frei verschiebbar gelagert sind und bei der Verstellung mit ihrer auf der Trennwand anliegenden Frontfläche auf dieser schleifen. Die beiden anzutreibenden Kupplungsorgane 14 und 15 sind als Zylinder ausgebildet, die wiederum in Pfannen 17 und 18 in Richtung der magnetischen Anziehungskräfte frei verschiebbar gelagert sind und die sich bei der Verstellung auf der Trennwandfläche abwälzen.of this coupling arrangement, two coupling members 12 and 13 or 14 and 15 are arranged on each side of the partition wall 1. The coupling members 12 and 13 assigned to the driving adjusting member 23 are designed as bar magnets which are mounted freely displaceable in the direction of the magnetic attraction force and, when adjusted, drag on the partition wall with their front surface resting on the latter. The two coupling members 14 and 15 to be driven are designed as cylinders, which in turn are mounted in pans 17 and 18 so as to be freely displaceable in the direction of the magnetic forces of attraction and which roll on the partition wall surface during adjustment.

Die Fig. 6 zeigt eine Kupplungsanordnung mit einer Anzeigevorrichtung für die jeweilige Stellung des anzutreibenden Versteilgliedes. Beispielsweise ist hier eine ebene Trennwand 1 und eine drehbewegliche Übertragung gewählt. Die eigentliche Kupplungsanordnung zur Übertragung der Bewegungen zwischen beiderseits der Trennwand 1 angeordneten Versteilgliedern entspricht vollkommen der in der Fig. 3 gezeigten Anordnung. Die mit dieser Anordnung übereinstimmenden Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Danach ist das antreibende Kupplungsorgan 5 als Stabmagnet ausgebildet, dem als anzutreibendes Kupplungsorgan 6 ein in der Pfanne 7 in Richtung der magnetischen Anziehungskraft frei verschiebbar gelagerter kegelförmiger Wälzkörper zugeordnet ist. Die Anzeigevorrichtung besteht bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls aus einer magnetischen Kupplungsanordnung mit den erfindungsgemäßen Merkmalen, bei der die Kraftübertragung in umgekehrter Richtung verläuft. Zu diesem Zweck befindet sich an dem anzutreibenden Verstellglied ein oder mehrere in Pfannen gelagerte Wälzkegel 19, die bei dem in Fig. 6 dargestellten Beispiel mit einem kleineren Teilkreis auf dem gleichen Träger angeordnet sind, wie die in den Pfannen 7 befindlichen Wälzkegel 6. Den Wälzkegeln 19 gegenüber sind auf der anderen Seite der Tremiwand 1 entsprechend viele Stabmagnete 20 auf einem besonderen Träger, z. B. einer Scheibe befestigt, die so gelagert ist, daß sie sich frei um die Achse des antreibenden VerStellgliedes drehen kann. Zur Vermeidung schädlicher Reibungsverluste sind zwischen den Stabmagneten 20 und der Trennwand 1 möglichst kleine Luftspalte 21 vorzusehen.6 shows a coupling arrangement with a display device for the respective position of the adjusting member to be driven. For example, a flat partition 1 and a rotatable transmission are selected here. The actual coupling arrangement for transmitting the movements between adjusting members arranged on both sides of the partition wall 1 corresponds completely to the arrangement shown in FIG. The parts that correspond to this arrangement are provided with the same reference numerals. According to this, the driving coupling element 5 is designed as a bar magnet, to which a conical rolling element mounted in the socket 7 so as to be freely displaceable in the direction of the magnetic attraction is assigned as the coupling element 6 to be driven. In this exemplary embodiment, the display device also consists of a magnetic coupling arrangement with the features according to the invention, in which the force transmission runs in the opposite direction. For this purpose, the adjusting member to be driven has one or more rolling cones 19 mounted in pans, which in the example shown in FIG. 6 are arranged with a smaller pitch circle on the same carrier as the rolling cones 6 in the pans 7 19 opposite are on the other side of the tremi wall 1 correspondingly many bar magnets 20 on a special carrier, for. B. attached to a disc which is mounted so that it can rotate freely about the axis of the driving adjustment member. To avoid damaging frictional losses, the smallest possible air gaps 21 are to be provided between the bar magnets 20 and the partition wall 1.

Während beim Verdrehen des Trägers der Magnet 5 die am einzustellenden Gerät befindlichen Pfannen 7 mit mehr oder weniger Schlupf folgen, werden von den Wälzkörpern 19 die Magneten 20 wegen ihrer nahezu reibungsfreien Lagerung ohne Schlupf mitgenommen, so daß aus ihrer Stellung, die durch einen an ihrem Träger 22 angebrachten, über einer z. B. an der Trennwand 1 befindlichen Skala wandernden Zeiger angezeigt wird, die jeweilige tatsächliche Stellung des Teiles 7 erkennbar ist.While 5 the ladles located at the adjusted unit 7 with more or less slip follow during rotation of the support of the magnet, the magnets are taken 20 because of their almost friction-free storage without any slip of the rolling elements 19, so that from its position, by a at its Mounted carrier 22 , over a z. B. on the partition 1 located scale moving pointer is displayed, the respective actual position of the part 7 can be seen.

Erwähnt sei noch, daß für die treibenden Kupplungsorgane auch Elektromagneten verwendet werden können. Die getriebenen Kupplungsorgane können dagegen auch aus Weicheisen bestehen. Dies hat besondere Bedeutung bei Kupplungsanordnungen, die nur gelegentlich betätigt werden sollen. Bei diesen empfiehlt es sich nämlich, den äußeren Teil, d. h. den mit den - Magneten versehenen antreibenden Teil der Kupplungsanordnung abnehmbar anzuordnen, so daß bei Verwendung von Weicheisen für das anzutreibende Kupplungsorgan im abgenommenen Zustand des äußeren Teiles der Kupplungsorgane im InnernIt should also be mentioned that electromagnets are also used for the driving clutch elements can. The driven coupling elements, however, can also consist of soft iron. This has special features Significance in clutch arrangements that are only to be actuated occasionally. Recommended for these namely, the outer part, d. H. the driving part of the with the magnets To be arranged detachable coupling assembly, so that when using soft iron for the driven Coupling element in the removed state of the outer part of the coupling elements inside

Claims

of the container apart from the magnetic field resulting from a low remanence of the soft iron, no magnetically effective forces occur. The detachable arrangement of the outer coupling part, on which the driven part 5 of the display coupling may be easily rotated, also has the advantage that this part can be used for any number of devices, making these coupling arrangements particularly cheap. It is also possible, instead of the rotationally symmetrical, cylindrical or conical design of the coupling elements, to give them the shape of balls. Furthermore, the invention can also be arranged with the same advantage in the case of partition walls which are not flat or cylindrical, as in the figures, but have, for example, a conical shape. Patent claims:

1. Magnetic coupling arrangement for transmitting the switching force for electrical switches through a non-magnetic partition, characterized in that on one side of the partition (1) a high induction magnet (2), preferably a pot magnet, is attached, opposite to the one on the on the other side of the partition there is a ferromagnetic rolling element (3) which absorbs and transmits the switching force, and that the surface on which the rolling element rolls is sufficiently rough.

2. Coupling arrangement according to claim 1, in particular for the transmission of continuous movements, characterized in that the driving coupling member also as one on the Partition wall adjacent rolling elements is formed.

3. Coupling arrangement according to claim 2 and 3, characterized in that the driving Coupling part is designed to be removable.

4. Coupling arrangement according to claim 2, characterized in that the rolling elements (8,10) bear with both pole sides on the partition wall.

5. Coupling arrangement according to claim 1, characterized in that the driving coupling member is designed as a permanent or electromagnet.

6. Coupling arrangement according to claim 5, characterized in that the driven coupling member is a permanent magnet or consists of soft iron.

7. Coupling arrangement according to claim 1 with a display device for the position of the switch, characterized in that the display device consists essentially of magnetically active coupling members (19, 20) arranged on both sides of the non-magnetic partition.

8. Coupling arrangement according to claim 7, characterized in that the magnetically effective coupling element of the driving part of the display coupling is designed as a rolling element (19) resting against the partition wall.

9. Coupling arrangement according to claim 7 and 8, characterized in that the driven Part of the display coupling is arranged freely rotatable or displaceable and that this part the coupling element assigned to the display coupling either than being adjacent to the partition wall Rolling body is formed or otherwise has a small distance from the partition.

10. Coupling arrangement according to claim 9 for the transmission of rotary movements, characterized in that that the part of the display coupling to be driven is arranged freely rotatably on the axis of the driving adjustment member.

11. Coupling arrangement according to claim 7, characterized in that on the to be driven Part of the display coupling, a pointer reaching over the display scale is rigidly attached.

12. Coupling arrangement according to claim 7, characterized in that the part to be driven the display coupling is connected to the driving adjusting member so that both are simultaneously are removable (Fig. 6).

13. Coupling arrangement according to claim 7 and claims 7 to 12, characterized in that that the coupling member associated with the driving part of the display coupling is made of soft iron consists.

Considered publications:
German Patent No. 941 801;
British Patent No. 688 402.

1 sheet of drawings