DE1203359B - U-foermiger Schaltmagnet mit einem parallel zu seinen Polflaechen translatorisch bewegten Anker - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H02c

Deutsche Kl.: 21c-45/03

Nummer: 1203 359

Aktenzeichen: K 35018 VIII d/21 c

Anmeldetag: 6. Juni 1958

Auslegetag: 21. Oktober 1965

Bei Schaltgeräten mit elektromagnetischer Betätigung, z. B. Schützen oder Relais, mit einem translatorisch bewegten Anker zur Erzeugung der Schaltbewegung, tritt das Problem auf, daß die Anzugskraft des Magneten mit steigendem Luftspalt durch das Streufeld erheblich abnimmt. Aus diesem Grunde ist die elektromagnetische Betätigung auf verhältnismäßig kleine Ankerbewegungen begrenzt, wenn man nicht zu außerordentlich großen Magneten mit entsprechend großer Energieaufnahme übergehen will. Um trotzdem für die Betätigung große Wege zur Verfügung zu haben, werden bei bekannten Ausführungen Hebelübersetzungen eingeschaltet, welche einen kleinen Ankerweg in einen großen Betätigungsweg übersetzen. Es ergeben sich dabei, wenn man nicht zu komplizierten mechanischen Hilfsmitteln greifen will, durch die Verwendung von Hebelübersetzungen sowohl für den Anker als auch für die Betätigungsglieder Drehbewegungen, was in vielen Fällen insbesondere beim Anker unerwünscht ist. Magnete mit rein translatorisch bewegtem Anker haben nämlich dem Kippanker gegenüber Vorteile, da bei ihnen der Streufluß kleiner ist als bei einem Kippanker gleichen mittleren Ankerweges.

Die Erfindung bezieht sich auf einen U-förmigen Schaltmagnet mit einem parallel zu seinen Polflächen translatorisch bewegten Anker. Sie bringt eine Anordnung für einen solchen Schaltmagnet, der auf besonders einfache und zweckmäßige Art eine sehr kleine Bewegung des Ankers in Anzugsrichtung in eine sehr große Bewegung in einer Betätigungseinrichtung senkrecht zur Anzugsrichtung umwandelt. Die Erfindung besteht darin, daß der Anker auf Rollkörpern läuft, die in schräg zur Anzugsbewegung des Ankers verlaufenden Ausnehmungen geführt sind, und daß der Anker eine derartige Längenausdehnung besitzt, daß in jeder seiner möglichen Lagen die Polschuhe des Magnetkernes voll bedeckt sind. Der hierdurch gebildete Übertragungsmechanismus für die Vergrößerung der Ankerbewegung zeichnet sich durch geringe Reibung, kleinen Platzbedarf und vor allem dadurch aus, daß der Anker bei rein translatorischer Bewegung großflächig ausgebildet werden kann.

Die Lagerung von Ankern von Elektromagneten auf schräg verlaufenden Flächen ist schon bei sogenannten Drehmagneten bekannt. Bei diesen handelt es sich aber darum, die translatorische Bewegung des Ankers in eine Drehbewegung zu verwandeln.

Der Gegenstand nach den Ansprüchen sei an mehreren Ausführungsbeispielen erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht und

U-förmiger Schaltmagnet mit einem parallel zu
seinen Polflächen translatorisch bewegten Anker

Anmelder:

Hellmuth Kuhnke,

Malente (Holst.), Eutiner Str. 25

Als Erfinder benannt:

Hellmuth Kuhnke, Malente (Holst.)

F i g. 2 eine Ansicht von oben eines Schaltgerätes;

F i g. 3 ist die Ansicht in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1 und

Fig. 4 ein Schnitt gemäß LinieB-C in Fig. 2;

Fig.5 ist ein Schnitt gemäß LinieD-E in Fig. 2.

In F i g. 4 und 5 ist nur der Erregermagnet mit der Ankerlagerung dargestellt. Der Erregermagnet besteht aus einem E-förmigen Eisenkern 1 aus geblättertem Eisen (s. insbesondere F i g. 4), Er trägt auf seinem mittleren Schenkel die Wicklung 2. Zwischen dem mittleren Schenkel und den beiden äußeren Schenkeln befindet sich bei 3 je ein ziemlich breiter Luftspalt. Diesem Luftspalt gegenüber befindet sich in sehr geringem Abstand der bewegliche Anker 4. Da der Abstand zwischen Anker und oberer Fläche des E-förmigen Magneten sehr gering ist, schließen sich die Kraftlinien in erster Linie über den Anker und nicht über die Luftspalte 3, die wesentlich größer sind. Anker 4 ist nun an drei, vorzugsweise symmetrisch verteilten Stellen auf schrägen Flächen, die auf Kugeln laufen, gelagert. Diese schrägen Flächen sind als Rillen in Stahlteile 5, 6, 7, 8, 9, 10 eingearbeitet. Diese Stahlteile sind an Schienen aus unmagnetischem Stahl, z. B. Messing, die in der Zeichnung mit 11, 12,13, 14 bezeichnet sind und parallel zur oberen Magnetkante und den Ankerseitenflächen verlaufen, bzw. an deren Verlängerungen 19 und 20 angeschraubt. Die Zwischenschaltung dieser Schienen erfolgt nicht nur zu Befestigungszwecken, sondern auch um die Stahlteile, welche der Lagerung des Ankers dienen, möglichst aus dem Bereich des magnetischen Flusses des Elektromagneten zu bringen. Die Teile 5 bis 10 tragen, wie besonders in den Schnittfiguren 4 und 5 zu erkennen ist, schräg eingearbeitete Rillen, in denen Kugeln 15, 16 und 17 laufen. Durch die zwischen Anker und Grundplatte 18 schräg gespannte Feder 19 wird der Anker in seine höchste Stellung gezogen und außerdem auf

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der Kugellagerung festgehalten. Die Endlagen sind durch Absätze an den Enden der Rillen, in die sich die Kugeln einlegen, definiert. Es können aber noch, zusätzliche Arretierungen vorgesehen werden.

Wird nun die Wicklung 2 erregt, so erfährt der Anker eine Zugkraft zum Eisenkern hin und diese erzeugt in Folge der Kugellagerung auf den schrägen Flächen sowohl eine Bewegung in Richtung der Anzugsrichtung als auch eine wesentlich vergrößerte Bewegung senkrecht dazu nach rechts. Diese vergrößerte Bewegung senkrecht zur Anzugsrichtung kann dann zur Betätigung von Schalteinrichtungen, insbesondere elektrischer Art, z.B. zur Betätigung von Kontakten bei Relais oder Schützen, benutzt werden. Wie die Darstellung klar erkennen läßt, kann das Maß der Übersetzung durch die entsprechende Neigung der Laufrillen für die Kugeln verändert und verhältnismäßig groß gehalten werden. Der Luftspalt, über den sich die Anzugsbewegung für den Anker erstreckt, ist dabei sehr klein, und da der Anker dauernd mit einer großen Fläche dem Elektromagneten gegenübersteht, ist außerdem der Streufluß sehr gering. Es ist zu beachten, daß der Anker 4 entsprechend der translatorischen Bewegung senkrecht zur Anzugsrichtung über die Fläche des Elektromagneten hinaus verlängert ist. Außerdem kann durch entsprechende kurvenmäßige Gestaltung der Rillenneigung für jede Ankerstellung ein verschiedenes Übersetzungsverhältnis erreicht werden.

In dem Ausführungsbeispiel ist in einfachster Form die Betätigung eines Kontaktes durch die Magnetanordnung dargestellt. Hierzu sind am vorderen Teil der beiden Schienen 19 und 20, welche am Anker befestigt sind, ein Isolierstück 21 befestigt und an diesem ein Kontaktstück 22. Ihm steht ein Kontaktstück 23 gegenüber, das an der Feder 24 befestigt ist. Durch Betätigung des Elektromagneten werden die beiden Kontaktstücke gegeneinander gestoßen. Hierbei wirkt sich die zusätzliche Bewegung des Ankers in Anzugsrichtung des Magneten günstig aus, weil dadurch eine geringe Reibungsbewegung der Kontaktflächen gegeneinander entsteht, die etwaige Verunreinigungen der Kontaktoberfläche beseitigt. An Stelle der Feder 19 kann auch eine andere Führung des Ankers vorgesehen sein, z. B. durch von oben andrückende, am besten federnd gelagerte Rollen oder Kugeln.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine sehr vereinfachte Anwendungsform, da nur die Wirkungsweise beschrieben werden soll. An Stelle der Kugeln können andere Rollkörper vorgesehen werden, z. B. kann man den Anker auf zwei Rollen oder Nadeln laufen lassen. Ebenso können die schrägen Flächen durch Schlitze in ebenen Platten mit V-förmig verlaufenden Kanten ersetzt werden, auf denen Kugeln laufen, die je nach dem Kantenabstand mehr oder weniger einsinken.

F i g. 6 und 7 zeigen konstruktiv besonders einfache Ausführungsformen, die insbesondere für Verwendung bei Relais gedacht sind. Hierbei sind die Kugelführungen in den magnetischen Kreis gelegt, was durchaus möglich ist.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, in welcher der ganze Bewegungsmechanismus für den Anker in das Innere der Spule gelegt ist. Die Spule ist mit 25 bezeichnet. 26 ist ein aus Bandeisen gebogener Eisenkern, der sich im Innern der Spule bis auf den Luftspalt 27 schließt. Dem Luftspalt gegenüber ist im Innern der Spule gleitend angeordnet der bewegliche Anker 28. Die schrägen Flächen, auf denen die Kugeln laufen, sind in diesem Fall unmittelbar im Anker und in den gegenüberliegenden Schenkeln des feststehenden Kerns eingearbeitet. Es sind wiederum drei Laufrillen vorhanden. Die beiden in der Mittellinie des Kerns und des Ankers angeordneten Rillen 29 und 30 sind in der Figur geschnitten zu erkennen. Zwischen ihnen läuft die Kugel 31. Die beiden anderen seitwärts der Schnittlinie liegenden Laufrillen sind bei 32 und 33 gestrichelt angedeutet. Die zugehörige Kugel mit mit 34 bezeichnet. Eine im Innern des Spulenkörpers angeordnete Blattfeder 35 führt den Anker auf der der Kugelführung abgewandten Seite. Die beiden am Spulenkörper anliegenden Enden dieser Federn greifen in kleine nicht besonders dargestellte Vertiefungen des Spulenkörpers ein, so daß nur ein Gleiten zwischen Anker und Feder stattfindet. Die Feder 37 zwischen Spulenkörper und Anker zieht den Anker jeweils in die Ausgangsstellung zurück.

Fig.7 zeigt eine andere Ausführungsform, bei welcher der Bewegungsmechanismus für den Anker ähnlich aufgebaut ist wie in Fig. 6, nur daß er diesmal nicht innerhalb der Spule, sondern außerhalb der Spule liegt. Es ist die Anwendung bei einem Relais gezeigt. Der Spulenkörper ist mit 38 bezeichnet; er wird von einem aus Bandeisen gebogenen Kern 39 durchsetzt. Der bewegliche Anker ist mit 40 bezeichnet. Die Laufrillen für die Kugeln befinden sich in gleicher Weise wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, wiederum im Anker selbst und in den gegenüberliegenden Schenkeln des Kerns. Die Führung des Ankers erfolgt durch zwei Blattfedern 41 und 42, welche ihm eine leichte Vorspannung in seine unerregte Endlage geben. Bei Erregung der Spule 38 bewegt sich der Anker also zum Kern hin und gleichzeitig mit einer entsprechenden Übersetzung der Bewegung nach oben. Hierbei stößt er gegen das obere schräg abgewinkelte Ende einer Feder 43 des Kontaktsatzes für das Relais. Hierdurch wird der Kontakt 44 geschlossen und die weiteren Federn 45, 46, 47 des Relais ebenfalls im Sinn der Kontaktschließung betätigt. Die Relaisfedern sind in der Grundplatte 48 befestigt, welche den Eisenkern und die Erregerspule trägt.

Patentschutz wird nur begehrt für die Vereinigung der Merkmale der einzelnen Ansprüche.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. U-förmiger Schaltmagnet mit einem parallel zu seinen Polflächen translatorisch bewegten Anker, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker auf Rollkörpern läuft, die in schräg zur Anzugsbewegung des Ankers verlaufenden Ausnehmungen geführt sind, und daß der Anker eine derartige Längenausdehnung besitzt, daß in jeder seiner möglichen Lagen die Polschuhe des Magnetkerns voll bedeckt sind.

2. U-förmiger Schaltmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Laufflächen für die Kugeln so bemessen ist, daß der senkrecht zur Anzugsbewegung erreichte Weg ein Mehrfaches des Anzugsweges beträgt.

3. U-förmiger Schaltmagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch entsprechende kurvenmäßige Ausbildung der geneig-

ten Fläche das Übersetzungsverhältnis der Anzugsbewegung zu der senkrecht dazu erfolgenden Bewegung in den verschiedenen Stellungen des Ankers verschieden ist.

4. U-förmiger Schaltmagnet nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker als ebene Platte ausgebildet ist, die den ebenen Polen des Erregermagneten in einem Abstand gegenübersteht, der einen geringen Bruchteil des Abstandes der Pole voneinander beträgt.

5. U-förmiger Schaltmagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker auf drei Kugeln gelagert ist.

6. U-förmiger Schaltmagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerteile für die Kugeln außerhalb des magnetischen Kraftlinienflusses zwischen Anker und Elektromagnet angeordnet sind.

7. U-förmiger Schaltmagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine schräg zur Anzugsrichtung gespannte Feder vorgesehen ist, derart, daß sie den Anker in die Ausgangslage zieht und gleichzeitig den nur einseitig auf Kugeln gelagerten Anker am Elektromagneten beweglich festhält.

8. U-förmiger Schaltmagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsmechanismus zur Umwandlung der Anzugsbewegung in eine senkrecht dazu verlaufende translatorische Betätigungsbewegung in das Innere der Erregerspule verlegt ist.

9. U-förmiger Schaltmagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die schrägen Laufflächen für die Rollkörper in den Anker und gegenüberliegende Teile des feststehenden Eisens des Magneten unmittelbar eingearbeitet sind.

10. U-förmiger Schaltmagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Kugeln als Rollkörper an Stelle der Laufflächen Schlitze mit V-förmig verlaufenden Kanten treten.

11. U-förmiger Schaltmagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollkörper Walzen oder Nadeln sind.

12. U-förmiger Schaltmagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker zusätzlich durch Blattfedern geführt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 666 552;
USA.-Patentschrift Nr. 1239114.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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