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Elektromagnetanordnung mit nur einer schaltbaren Erregerspule und
einem. für mehrere zueinander magnetisch parallel liegende Magnetkreise gemeinsamen
Joch Die Erfindung befaßt sich mit einer Anordnung für Elektromagneten mit nur einer
schaltbaren Erregerspule, einem für mehrere zueinander magnetisch parallel liegende
Magnetkreise gemeinsamen Joch, einem bewegbarem, z. B. schwenkbarem Anker in jedem
der Magnetkreise und einem zwischen diese Anker und das Joch einschiebbaren oder
einschwenkbaren magnetisierbaren Schlußstück, das in Reihe mit dem Anker jeden Magnetkreis
bis auf unbedeutende Luftspalte zwischen den einzelnen Magnetkreisteilen schließt.
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Es gibt bereits verschiedene Anordnungen für Elektromagnete dieser
Art. Bei einer solchen bekannten Anordnung wird als Schaltglied oder Schaltstück
ein kleiner Permanentmagnet, vorzugsweise von hoher Koerzitivkraft verwendet. Das
Schaltstück bewegt sich dabei in einem patronenartigen, rohrförmigen Gehäuse, das
räumlich nicht viel größer ist als das Schaltstück selbst. Die Stirnflächen des
Gehäuses sind als Kontakte ausgebildet. Das das Schaltstück betätigende Magnetfeld,
das beispielsweise ebenfalls durch einen kleinen Permanentmagneten erzeugt wird,
ist derart angeordnet, daß seine Achse mit der Verschiebungsachse des Schaltstückes
zusammenfällt oder parallel ist. Mit dieser Anordnung läßt sich nur ein Stromkreis
betätigen. Bei gleichzeitiger Betätigung mehrerer Stromkreise sind mehrere Schalter
in paralleler räumlicher Nebeneinanderlage angeordnet, die von der gleichen Anzahl
von Permanentmagneten betätigt werden, wobei letztere auf einer gemeinsamen, verschieblich
und/oder drehbar gelagerten Antriebswelle befestigt sind.
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Bei dieser Anordnung ist bereits schon im voraus bestimmt, welche
Permanentmagneten zur Wirkung kommen. Eine wahlweise Einschaltung von magnetischen
Kreisen ist nicht möglich. Auch ist bei dieser Anordnung für jeden magnetischen
Kreis ein Felderzeuger erforderlich. Auch muß bei Betätigung von Schaltmitteln das
Schaltstück durch das Magnetfeld in Arbeitsstellung gehalten werden, so daß eine
weitere Einstellung von Schaltmitteln nicht möglich ist.
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Weiterhin ist eine Anordnung mit einem Elektromagneten bekannt, dessen
Kraftfluß in Abhängigkeit von der Bewegung eines aus magnetischen Stoff bestehenden
Steuerorgans veränderbar ist. Das Steuerorgan ist in Form eines Kolbens in einem
aus unmagnetischem Stoff bestehendem Zylinder bewegbar geführt und der Magnet dem
Zylinder derart zugeordnet, daß das Steuerorgan den magnetischen Kraftfluß im Magneteisen
beeinflussen kann.
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Auch bei dieser Anordnung muß für jedes zu betätigende Schaltmittel
ein besonderer Elektromagnet oder Permanentmagnet und ein besonderes Schaltstück
vorgesehen werden.
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Weiterhin ist ein Schalter für magnetische Kraftlinienunterbrechung
ohne Unterbrechung des elektrischen Stromkreises bekanntgeworden, bei dem die Unterbrechung
des Kraftlinienflusses durch mehrere nebeneinander im Kraftlinienftuß liegende,
am Stahlfedern befestigte magnetisierbare Kontaktfüße, die einzeln nacheinander
durch einen Gleitschlitten von einem Polschuh abgehoben und auf den anderen Polschuh
zu bewegt werden und dadurch den magnetischen Kraftlinienfluß öffnen, bewirkt wird.
Diese Anordnung dient nur zur kontinuierlichen Unterbrechung eines magnetischen
Kreises, indem der magnetische Fluß über eine Vielzahl von Eisenkreisen geleitet
wird. Diese Eisenkreise sind durch Stahlfedern gebildet. Auch hier liegt keine wahlweise
Einstellung magnetischer Kreise vor, sondern lediglich eine kontinuierliche Verkleinerung
des Eisenquerschnittes eines magnetischen Kreises.
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Weiterhin ist eine elektromagnetisch betätigte Kontaktvorrichtung,
deren elektrische Kontakte durch die Ankerbewegung eines Elektromagneten geöffnet
und geschlossen werden, bekannt, die ein bewegliches Schlußstück hat, das zwecks
Betätigung der Kontakte zwischen Magnetkern und Anker einschiebbar ist. Bei Verwendung
dieser Anordnung als elektrischer Schnellregler sind mehrere Kontakte und Magnetanker
in Reihe oder im Kreis nebeneinander angeordnet. Durch ein gemeinsames Schlußstück
und Magnet werden dann die Magnetanker nacheinander betätigt.
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Bei dieser Anordnung werden nacheinander in Abhängigkeit von dem durch
den Elektromagneten fließenden Strom die Magnetanker betätigt, weshalb sie nur sehr
begrenzt zu verwenden ist.
Alle diese bekannten Anordnungen sind
für die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe nicht geeignet oder
nicht wirtschaftlich. Gemäß der Erfindung ist die eingangs näher bezeichnete Elektromagnetanordnung
dadurch gekennzeichnet, daß eine der Zahl der Magnetkreise entsprechende Zahl von
Schlußstücken vorgesehen ist und die Schlußstücke in wählbarer zeitlicher Folge
einzeln nacheinander oder zu mehreren gleichzeitig je einen Magnetkreis bzw. deren
mehrere schließen.
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Die Erfindung und weitere Merkmale derselben werden ausführlicher
in der Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert.
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Eine konstruktive Ausführungsform der Erfindung ist in F i g. 1 dargestellt.
Als gemeinsames Einstellglied ist eine mit magnetisierbaren Schlußstücken in Form
von Nockenstiften 7N, 14N versehene drehbare magnetisierbare Welle 13 A vorgesehen,
mit der wahlweise magnetische Kreise eingestellt werden. Jedem Nockenstift ist ein
magnetisierbarer, schwenkbarer Winkelanker 4W, 12W zugeordnet, dessen Drehachse
5D, 15D im Raum feststehend angeordnet ist, so daß nur bei einer bestimmten
Stellung der Welle der magnetische Fluß nach Einschaltung des Felderzeugers 6SpA
über einen Nockenstift und einen zu betätigenden Winkelanker geht. Der Winkelanker
kann beispielsweise ein Teil einer Brückenstange eines Koordinatenwählers sein.
Für die Schließung des jeweiligen magnetischen Kreises ist allen Kreisen gemeinsam
eine Schiene 1SchA zugeordnet. In der Ausführung der F i g. 1 werden die wahlweise
betätigten Winkelanker in der Arbeitsstellung festgehalten. Dies wird mit Hilfe
je eines Sperrstiftes erreicht, der bei der Betätigung des Winkelankers freigegeben
wird, durch sein Gewicht nach unten fällt und damit das Zurückgehen des Winkelankers
in die Ausgangsstellung verhindert. Die Auslösung des Winkelankers erfolgt durch
zwei magnetische Kreise, und zwar den erwähnten Felderzeuger-Einstellkreis und einen
weiteren magnetischen Kreis, der den Sperrstift wieder in die Ausgangsstellung bringt.
Der jeweilige magnetische Einstellkreis verläuft über die Nockenwelle 13 A, über
die Schiene 1SchA, über den jedem Winkelanker zugeordneten Ansatz 9An, über den
jeweiligen Winkelanker 12 W und über den dem jeweiligen Winkelanker zugeordneten
Nockenstift 14N. An der Schiene 1SchA ist der Magnetfelderzeuger 6SpA angeordnet.
Nach Einstellung eines Nockenstiftes auf einen vorbestimmten Winkelanker wird der
Felderzeuger 6 SpA eingeschaltet. Der magnetische Fluß kann dadurch nur den
einen Querweg einnehmen. Durch die auftretenden magnetischen Kräfte wird der eingestellte
Winkelanker an den Nockenstift gezogen. Der dem Winkelanker zugeordnete Sperrstift
kann durch sein Gewicht nach unten fallen und der Winkelanker nach Ausschaltung
des magnetischen Flusses nicht mehr in die Ausgangsstellung zurückkehren. Die Nockenwelle
steht nun für weitere Einstellungen von Nokkenstiften, auch als Markierungen bezeichnet,
zur Verfügung. Bei der Auslösung muß jeder Sperrstift wieder in die Ausgangsstellung
gebracht werden. Zur wahlweisen Betätigung aller Sperrstifte ist, wie bereits schon
angeführt, ein zweiter magnetischer Kreis vorgesehen. Dieser verläuft über die Nockenwelle
13A, den Nockenstift 14N, über den durch den Nockenstift markierten Winkelanker
12 W, über den Sperrstift lOSt, über die allen Sperrstiften gemeinsam zugeordnete,
zur Schließung des magnetischen Kreises dienende Schiene 11 Schst (in F i
g. 7: 28 Schst). Die Spule 16 Spst ist als Felderzeuger für diesen magnetischen
Kreis vorgesehen. Der magnetische Hauptfluß geht über den durch den Nockenstift
markierten Winkelanker und Sperrstift. Nur ganz geringe Streuflüsse gehen über benachbarte
Nockenstifte. Bei der Auslösung wird zuerst der magnetische Einstellkreis 6SpA eingeschaltet.
Dadurch wird die Verklemmung des Sperrstiftes durch den Winkelanker aufgehoben.
Der Winkelanker wird durch Federkraft in seiner Ausgangsstellung gehalten. Durch
die Kraft des magnetischen Auslösekreises 16 Spst wird der Sperrstift hochgezogen.
Nun erfolgt zuerst die Ausschaltung des magnetischen Einstellkreises, damit der
Winkelanker in seine Ausgangsstellung zurückgeht, da dieser ja zugleich als Anschlag
für den Sperrstift dient, und anschließend die Ausschaltung des magnetischen Auslösekreises.
Der Sperrstift wird freigegeben und fällt bis zum Anschlag am Winkelanker zurück.
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Nachstehend ist die Anordnung ausführlicher erläutert. Die Schlußstücke
sind als Nockenstifte ausgebildet und vorn auf beiden Seiten etwas abgefeilt. In
der F i g. 7 ist dies an dem Nockenstift 24 N besonders gut ersichtlich. Diese Maßnahme
hat den Zweck, den Abstand zum nächsten Nockenstift bzw. den Wellenverstellwinkel
in bezug auf den Luftweg des magnetischen Flusses möglichst groß zu halten. Aus
demselben Grunde ist auch der Winkelanker 23W auf der Nockenseite schmal ausgebildet.
Der Winkelanker ist an der Stelle 27D drehbar gelagert. Je nach Rückstellkraft
des Winkelankers ist gegebenenfalls am Nockenstift ein Abstandsblech aus nichtmagnetischem
Material erforderlich, um ein Festhalten des Winkelankers durch den remanenten Magnetismus
zu vermeiden. Die Schienenbefestigung und die Nockenwellenlagerung sind aus unmagnetischem
Material. Der übersichtlichkeit halber sind diese nicht eingezeichnet. Der Winkelanker
geht in der Betätigungsstellung nach Ausschaltung des magnetischen Flusses etwas
zurück, so daß keine mechanische Reibung durch den jeweilig eingestellten Nokkenstift
bei weiteren Einstellungen entstehen kann. Die Bohrung für die Führung des Sperrstiftes
26St (in Fig. 1: 10 St) ist in einer Schiene 25SchM (in F i
g. 1: 8 SchM) aus unmagnetischem Material angeordnet. Zur Verhinderung
einer Bremsung beim Anzug des Sperrstiftes sind an der Schiene 25SchM Teile 38 SchMl
aus magnetischem Material vorgesehen. Diese Teile dienen zugleich als Anschlag für
die Winkelanker.
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In der F i g. 4 ist ein Schnitt durch die Spule 18 SpA dargestellt,
woraus ersichtlich ist, daß der Kern der Spule etwas breiter als die Schiene 17SchA
ist. Dies wurde nur erforderlich, um keine Beeinflussung des magnetischen Einstellkreises
durch den Rückstellkreis zu ermöglichen.
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In der F i g. 3 ist im Schnitt A -B nach F i g. 1 die Einstellanordnung
dargestellt. Der Sperrstift ist in der Ausgangsstellung eingezeichnet. Mit 34A ist
die Nockenwelle, mit 33N ein Nockenstift, mit 32W ein Winkelanker, mit 31An ein
Ansatz, mit 30SchA die magnetisierbare Schiene des Einstellkreises, mit 35SchM die
unmagnetische Führungsschiene für die Sperrstifte, mit 36 St ein Sperrstift, mit
39Z Nut und Feder am Sperrstift, der an der magnetisierbaren Schiene 37Schst des
Auslösekreises anliegt. Die Nut
und Feder dienen dazu, um ein günstiges
Anzugsmoment für den Sperrstift zu erhalten.
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In der F i g. 8 ist die unmagnetische Sperrstiftführungsschiene 41SchM
im Schnitt mit Sperrstift 42St und eine Ansicht von unten dargestellt. Der obere
Teil des aus magnetischem Material bestehenden Teiles 39SchMl dient zugleich als
Anschlag für den Winkelanker und auch zugleich als Anschlag für den Sperrstift 43
St.
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In F i g. 2 ist eine Draufsicht auf die gemeinsame Einstellanordnung
dargestellt. In dieser ist das Aufliegen des Sperrstiftes 9St auf einer Seitenkante
des Winkelankers 7 W ersichtlich. Mit 1 SpA ist die Spule zur Erzeugung
des magnetischen Feldes für den Einstellkreis, mit 2SchA die Einstellkreisschiene,
mit 5A
die Nockenwelle, mit 6N ein Nockenstift, mit 8An ein Ansatz, mit 7
W ein Winkelanker, mit 9 St ein Sperrstift, mit 11SpSt die Spule zur Erzeugung
des magnetischen Flusses für den Auslösekreis, mit 10Schst die Schiene für die Schließung
des magnetischen Auslösekreises und mit 4Z die Feder zur Erzeugung eines günstigen
Anzugsmomentes für den Sperrstift bzw. die Sperrstifte bezeichnet.
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In F i g. 7 ist ein Ausschnittt aus der gemeinsamen Einstellanordnung
in perspektivischer Ansicht dargestellt. Der Sperrstift 26 St ist unverdeckt
eingezeichnet. Der Drehpunkt 27D des Windelankers 23W ist ohne Lage dargestellt.
Aus dieser Ansicht ist besonders deutlich die Wirkungsweise der Anordnung ersichtlich.
Die Nockenwelle ist mit 29A, ein Nockenstift mit 24N, ein Winkel mit 23 W, der Winkeldrehpunkt
mit 27D, der Ansatz mit 22An, die Schiene für den Einstellkreis mit 21SchA,
der Sperrstift mit 26St, der magnetische Teil der Stiftführung mit 38SchMl, die
Stiftführungsschiene mit 25SchM, die Schiene für den Auslösemagnetkreis mit 28Schst
bezeichnet.
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In F i g. 5 ist eine besondere Ausbildung des Auslösequerweges für
den magnetischen Fluß dargestellt. Der Schaft des Sperrstiftes ist in dieser Anordnung
aus unmagnetischem Material, während der Kopf des Sperrstiftes aus magnetischem
Material besteht. In der Sperrstellung reicht der Kopf des Stiftes um das Stück
L über den magnetischen Teil 15 SchMl hinaus, so daß der magnetische Hauptfluß über
den Kopf zur Schiene 14Schst geht. Durch diese Anordnung wird die Bremswirkung beim
Anzug des Sperrstiftes zum größten Teil ausgeglichen. Das vordere Ende des Teiles
15SchMl dient dem Sperrstift zugleich als Auflage, so daß keine Biegebeanspruchung
auftritt.
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In F i g. 6 ist eine Anordnung für ein gemeinsames Einstellglied auf
magnetischer Basis dargestellt, bei der die Winkelanker nach der Markierung mechanisch
festgehalten werden, in der aber die Querwege der magnetischen Flüsse für die Einstell-
und Auslösevorgänge getrennt sind. Für jeden Einstellkreis ist ein besonderer Einstellnockenstift,
beispielsweise 9N, und für jeden Auslösekreis ein besonderer Auslösenockenstift,
beispielsweise lONA, vorgesehen. Die Betätigung des jeweiligen Winkelankers durch
einen bestimmten Nockenstift in einer bestimmten Winkelstellung erfolgt durch Einschaltung
des magnetischen Einstellkreises nach Stillsetzung der Nokkenwelle 13A, entsprechend
der Anordnung der F i g. 1. Der Schaft des Sperrstiftes ist jedoch aus unmagnetischem
Material, ebenfalls das Aufliegestück 2L für den Sperrstift, das zugleich Anschlag
für den Winkelanker 8 W ist. Eine gegenseitige Beeinflussung der beiden magnetischen
Kreise ist so ausgeschaltet. Der Kopf des Sperrstiftes ist aus magnetischem Material.
Dieser steht im Sperrfall noch so weit über den magnetischen Teil 3 M hinaus, daß
der gesamte magnetische Fluß zur Schiene über den Kopf des Sperrstiftes geht, wenn
man die geringen Streuflüsse vernachlässigt. Die Schiene des Auslösekreises ist
mit 12Schst bezeichnet. Der Tei14B ist unmagnetisch und dient lediglich Befestigungszwecken.
Er kann auch zwischen der Schiene 12Schst und dem magnetischen Teil 3 M liegen,
entsprechend der Anordnung dieses Teiles in der F i g. 5, in der dieser mit 16SchM
bezeichnet ist. Das Gegenstück 11 V zum Auslösenockenstift 10 NA ist
ebenfalls aus magnetischem Material. Bei der Auslösung wird ebenso wie in der Anordnung
der F i g. 1 zuerst der Einstellkreis eingeschaltet, um eine Reibung am Stift 5St
zu vermeiden, und dann der Auslösekreis. Nach dem Anziehen des Sperrstiftes wird
- zuerst der Einstellkreis und anschließend der Auslösekreis ausgeschaltet. Im vorliegenden
Fall liegen Einstell- und Auslösenockenstift in der gleichen Ebene; dies ist jedoch
kein Erfordernis.
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Bei den bisher dargestellten Anordnungen können gleichzeitig mehrere
Einstellkreise, gegebenenfalls in bestimmter Kombination, eingestellt werden und
auch Winkelanker zum Anzug gebracht werden. Die Luftspalte müssen dann in angezogenem
Zustand des Winkelankers noch so groß sein, daß kein magnetischer Kurzschluß durch
den zuerst anziehenden Winkelanker zustande kommt. Man kann selbstverständlich auch
mehrere Felderzeuger vorsehen und damit verschiedene magnetische Kreise mit wahlweise
einzustellenden Querwegen bilden- und in verschiedener Kombination einstellen.
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In der F i g. 9 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
Durch die wahlweise eingestellten magnetischen Kreise mit Hilfe der Nokkenwelle
und der Nockenstifte werden die Hebel H1, H2, die beispielsweise ein Teil der waagerechten
Stange eines Mehrfachschalters sein können, betätigt. Die waagerechte Stange wird
durch die Hebel H 1
und H2 nach zwei Richtungen verdreht. Für jede waagerechte
Stange sind also zwei Nockenstifte vorgesehen. Der Drehpunkt der Hebel H1 und H2
ist mit D bezeichnet. In der Zeichnung ist der Nockenstift N2 in Markierstellung.
Der Kraftlinienweg,verläuft dann über die Schiene Sch, über den Hebedarm
H2, über den Nocken N 2 und die Nockenwelle A.
Es entsteht ein magnetisches
Kraftmoment, der Hebel H 2 wird an den Nockenstift N 2 gezogen. Der
Felderzeuger ist entsprechend den F i g.1 und 2 angeordnet.
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In den F i g. 10 und 11 sind Ausführungsbeispiele dargestellt für
die Markierung der Stellungen am gemeinsamen Einstellglied, und zwar bei Verwendung
einer Nockenwelle mit Nockenstiften zur wahlweisen Betätigung der Winkelanker bzw.
Hebel in den oben beschriebenen Figuren.
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In F i g. 10 ist die konstruktive Anordnung gezeigt. Auf der Nockenwelle
2A sind die Nockenscheiben 3N mit winkelversetzten Nocken angeordnet. Mit diesen
Nocken werden die Kontakte 1 k 1, 1 k 2, 1 k 3, in zeitlicher Folge betätigt. In
der rechten F i g. 10 ist eine Draufsicht auf eine Nockenscheibe 4 N dargestellt.
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In der F i g. 11 ist eine schaltungstechnische Ausführung zur Kennzeichnung
der Markierstellungen an
der Nockenwelle dargestellt. Soll beispielsweise
der Winkelanker 12 W in F i g. 1 markiert werden, so wird über 9A1 das Anlaßrelais
9An eingeschaltet, das das Anlassen der Nockenwelle bewirkt. Gleichzeitig wird auch
der individuell dem Winkel 12 W zugeordnete Kontakt 5A 1 geschlossen. Die
Nockenwelle bewegt sich nun so lange, bis über den 2 k 2-Nockenkontakt, der die
Markierstellung des dem Winkel 12W zugeordneten Nockenstiftes kennzeichnet, ein
Stromkreis zum Ansprechen des Stillsetzrelais H gebildet wird. Mit einem Kontakt
des H-Relais wird die Nockenwelle stillgesetzt. Durch Einschaltung des Einstellstromkreises
wird die Markierung bzw. das Anziehen des Winkelankers vorgenommen. Im Schaltungsbeispiel
sind für die Einstellung und Auslösung zwei verschiedene Stellungen an der Nockenwelle
vorgesehen. Ober 8E1 erfolgt wieder die Einschaltung des Anlaßrelais 9An
und mit einem Kontakt desselben die Inbetriebsetzung der Nockenwelle. Zugleich wird
der dem Winkelanker 12W zugeordnete Auslösemarkierkontakt 4 E 1 geschlossen. Das
H-Relais spricht beim Schließen des 1 k 1-Nockenkontaktes an und setzt die Nockenwelle
still. In dieser Stillsetzstellung der Nockenwelle erfolge die Auslösung bzw. Rückstellung
des Winkelankers 12 W in die Ausgangslage.
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In den F i g. 1 bis 8 ist jeweils für die Einstellung und Auslösung
nur eine Stellung an der Nockenwelle vorgesehen, während in der F i g. 9 nur eine
Markierstellung erforderlich ist.