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Tauchanker-Elektromagnet mit welligem Zugkraftverlauf Elektromagnete
verstärken bei Verringerung des Luftspaltes zwischen Magnetpol und Magnetanker ihre
Zugkraft wesentlich, weil die magnetische Induktion erheblich ansteigt. Dadurch
ist die Zugkraft der Elektromagnete im offenen Zustand gering und steigt erst während
des Schließvorganges an. Dieser Umstand wirkt sich bei der Betätigung von Verschlußklappen
an Schüttgutbehältern durch Elektromagnete nachteilig aus. Bei Schüttgütern, beispielsweise
Sand und Kies, die aus Behältern .durch ihr Eigengewicht auslaufen sollen, insbesondere
bei Sandstreuvorrichtungen für Triebfahrzeuge, besteht im allgemeinen die Gefahr,
daß sich das Schüttgut bei mittleren Korngrößen (5 bis 10 mm) an der Auslauföffnung
(Verschlußklappe) des Behälters verklemmt und das öffnen dieser Klappe somit erschwert.
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Eine größere Anfangszugkraft bei welligem Zugkraftverlauf wird bei
einem bekannten Elektromagneten dadurch erreicht, daß der Anker in teleskopartig
ineinanderschiebbare Teilanker unterteilt ist, wobei die diesen gegenüberliegende
Polfläche entsprechend abgestuft ist, so daß die einzelnen Teilanker nacheinander
die Polfläche berühren. Analog ist es bekannt, die Polfläche teleskopartig in kreisringförmige
oder in parallele, einzeln abgefederte Teile zu unterteilen.
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Zur Vergrößerung der Anfangszugkraft ist es auch bekannt, bei einem
Elektromagnet einen Hauptanker und mehrere hintereinander angeordnete ringförmige
Hilfsanker vorzusehen, die bei erregter Wicklung nacheinander bis zur gegenseitigen
Berührung angezogen werden, wobei der Hauptanker mit Anschlägen versehen ist, an
denen die Hilfsanker angreifen.
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Nachteilig ist in jedem Fall der große Fertigungsaufwand sowie die
geringe Betriebssicherheit zufolge des komplizierten Aufbaus.
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Bei einem weiteren bekannten Elektromagneten ist der Anker zur Erzielung
einer praktisch gleichbleibenden Zugkraft mit einer Längsbohrung versehen, deren
Durchmesser am Ankerende am größten ist. Ein welliger Zugkraftverlauf im Sinne der
Erfindung kann hierbei nicht auftreten.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Tauchanker-Elektromagnet mit welligem
Zugkraftverlauf, insbesondere ein Gleichstrommagnet für Sandstreuerbetätigung bei
Triebfahrzeugen, mit einem in einem vorzugsweise topfförmigen Mantel geführten Anker
und mit am Ende des Mantels befindlichen Polschenkeln, die sich nach innen senkrecht
zur Richtung der Ankerachse erstrecken. Die obenerwähnten Nachteile der bekannten
Elektromagnete werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß bei dem eben erwähnten
Tauchanker-Elektromagneten der Anker an der Außenfläche seines der Polfläche abgewandten
Endes mit mehreren im Längsschnitt sägezahnartig geformten, konisch auslaufenden
Ansätzen versehen ist, deren Stirnflächen der Polfläche zugekehrt sind, und daß
der Abstand zweier Stirnflächen maximal gleich der axialen Länge der Polschenkel
an der Übertrittsstelle des Kraftflusses in den Anker ist. Der Hauptvorteil des
erfindungsgemäßen Elektromagneten besteht im Vergleich zu den bekannten Elektromagneten
mit welligem Zugkraftverlauf in seinem einfacheren Aufbau. . .
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Ein früher vorgeschlagener Bremsmagnet ähnlichen Aufbaus ist zwar
mit einem am Polschenkelende konisch verjüngten Anker versehen, an dessen Ende mindestens
ein ringartiger Ansatz angeordnet ist, der erst gegen Ende des Arbeitshubes in den
Bereich der Polschenkel gelangt, doch ergibt sich bei dieser Ausführung eine im
letzten Teil des Hubweges konstante Zugkraft, aber kein welliger Zugkraftverlauf.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Ankers des Elektromagneten
wird dem Zugkraftverlauf während des Hubes eine starke Welligkeit aufgedrückt. Sie
entsteht durch die Verminderung des Luftspaltes beim Durchgang jedes Ankeransatzes
-durch die Polschenkel des Mantels, wodurch jeweils eine Erhöhung der Induktion
und eine Steigerung der Zugkraft bewirkt wird, sowie durch die Umlenkung des Kraftflusses.
Die Welligkeit des Kraftverlaufes hat eine kräftige Rüttelwirkung während des Arbeitshubes
zur Folge, wodurch die öffnungsbewegung der Verschlußklappe des Schüttgutbehälters
ruckweise
abläuft und dadurch das Schüttgut einer gewissen Rüttelung unterworfen wird. Dies
wirkt der Tendenz des Verklemmens der einzelnen Körner des Schüttgutes beim Öffnen
der Verschlußklappe weitgehend entgegen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 1 der Zeichnung
dargestellt. Der topfförmige Mantel des Magneten ist mit 1, der Magnetpol
mit 2
und die Erregerwicklung mit 3 bezeichnet. Der mit 4 bezeichnete Anker
ist mit konischen Ansätzen ausgestattet. Der Anker 4 wird bei Erregung mit seiner
vorderen Polfläche 5 vom Magnetpol 2 angezogen. Dieser Kraftwirkung wird durch die
von den Ansätzen verursachte Umlenkung des Kraftflusses eine weitere an- und abschwellende
Kraftwirkung überlagert. Im geöffneten Zustand entspricht die Stellung vom Anker
4 zum Mantel 1 den vollausgezogenen Linien, während für den angezogenen Magnet der
Mantel 1' strichliert angedeutet ist. Das zur Betätigung der Sandstreuvorrichtung
dienende Gestänge ist in der Zeichnung nicht abgebildet. Die Hub-Zugkraftkennlinie
des in F i g. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Magneten ist in F i g. 2 mit 6 bezeichnet
und zeigt die Anfangszugkraft sowie die Welligkeit des Zugkraftverlaufes, wobei
letztere ein Maß für die erzielte Rüttelwirkung ist. Zum Vergleich ist die entsprechende
Kennlinie 7 eines Magneten mit glattem Anker bei gleicher elektrischer Erregung
eingezeichnet.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise dienen die F i g. 3 bis 5 der Zeichnung.
In ihnen ist der Polschenkel des Mantels 1 sowie der Magnetanker 4 groß herausgezeichnet.
Die der Zugrichtung zugewendeten Stirnflächen der Ansätze sind mit 8, die konisch
verlaufenden Rücken mit 9 bezeichnet. Der Kraftlinienverlauf in der Luft ist strichliert
und die durch ihn verursachte Kraftwirkung durch Pfeile angedeutet. Die axiale Länge
der einzelnen Absätze ist vorteilhaft so bemessen, daß der Abstand zweier Stirnflächen
8 gleich oder kleiner als die axiale Länge der Polschenkel des Mantels 1 an der
übertrittsstelle des Kraftflusses in den Anker 4 ist.
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F i g. 3 zeigt, wie bei offenem Magnet der Kraftfluß derart abgelenkt
wird, daß ein großer Teil von ihm in Zugrichtung in die Stirnfläche 8 des ersten
Ansatzes eintritt und somit die Gesamtkraftwirkung verstärkt. Bei der Hubbewegung
des Ankers treten die Stirnflächen 8 der einzelnen Stufen nacheinander in die Polschenkel
des Gehäuses ein. F i g. 4 stellt dar, wie die Verstärkungswirkung beim tieferen
Eintauchen der Stirnflächen 8 in die Öffnung des Mantels 1 dadurch allmählich verringert
wird, daß ein Teil des Kraftflusses in den kegeligen Rücken 9 des Ansatzes eintritt
und eine Kraftwirkung erzeugt, die jene der Stirnfläche 8 teilweise kompensiert.
In F i g. 5 ist abgebildet, wie bei der Annäherung der nächsten Stirnfläche 8' an
den Polschenkel im Verlauf der Hubbewegung wieder eine Erhöhung der Zugkraft infolge
der bereits obengenannten Verstärkungswirkung eintritt. Diese im Takt des Eintauchens
der einzelnen Absätze erfolgenden Krafterhöhungen ergeben den Rhythmus der mit der
erfindungsgemäßen Lösung erzielten Rüttelwirkung.
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Um eine mechanisch glatte Oberfläche des Ankers zu erzielen, sind
die Räume zwischen den einzelnen Ansätzen vorteilhaft mit Gießharz ausgegossen.
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Die Zugkraftkennlinie läßt sich in bekannter Weise noch durch Umgestaltung
des Magnetpoles 2 und der Polfläche 5 des Ankers 4 verändern.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 426 302. 535 469,
548 390, 637 018; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1750 096. In Betracht gezogene
ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1070 746.