DE1253821B - Kolbenhubmagnet mit drei oder mehreren stabilen, permanentmagnetischen Raststellungen - Google Patents

Kolbenhubmagnet mit drei oder mehreren stabilen, permanentmagnetischen Raststellungen

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DE1253821B DE1962H0044995 DEH0044995A DE1253821B DE 1253821 B DE1253821 B DE 1253821B DE 1962H0044995 DE1962H0044995 DE 1962H0044995 DE H0044995 A DEH0044995 A DE H0044995A DE 1253821 B DE1253821 B DE 1253821B
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Ulrich Vorhoff
Werner Mehl
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Description

  • Kolbenhubmagnet mit drei oder mehreren stabilen, permanentmagnetischen Raststellungen Die Erfindung betrifft einen impulsbetätigten Kolbenhubmagneten mit drei oder mehreren stabilen, permanentmagnetischen Raststellungen und im Stator angeordneten Permanentmagnetringen mit Steuerspulen und weichmagnetischen Rückschlüssen.
  • Derartige Kolbenhubmagnete werden hauptsächlich zur Steuerung pneumatischer, hydraulischer und mechanischer Anlagen verwendet, bei denen diese die entsprechenden Ventile bzw. Gestänge betätigen. Hierfür werden in steigendem Ausmaß Kolbenmagnete gefordert, die drei oder mehrere möglichst stabile permanentmagnetische Raststellungen zur exakten Steuerung derartiger Anlagen innerhalb kürzester Umschlagzeit einnehmen können.
  • Es ist bekannt, bei derartigen Kolbenhubmagneten ringförmige Permanentmagnete im Zusammenwirken mit elektromagnetischen Steuerspulen zu verwenden. So ist beispielsweise ein Steuermagnet vorgeschlagen worden, bei dem im Stator ein mittig angeordneter, radial polarisierter Permanentmagnet mit dem inneren Pol einem Kolbenanker gegenübersteht und mit der äußeren Polringfläche an der Innenfläche eines aus ferromagnetischem Werkstoff bestehenden Mantels anliegt und bei dem beiderseits des Permanentringes Steuerspulen vorhanden sind, deren Feld je nach der Stromrichtung auf der einen Seite gleichsinnig und auf der anderen Seite entgegen dem Fluß des Permanentmagneten wirkt. Durch diese Anordnung, bei der ein Permanentmagnet mit verhältnismäßig geringem Volumen vorgesehen ist, sollte erreicht werden, daß die Steuercharakteristik sich möglichst weitgehend einer Geraden nähert, also der Hub entgegen den beiderseitigen Federrückstellkräften eine lineare Funktion der Stromstärke darstellt. Eine oder mehrere Raststellungen, durch wechselseitige elektrische Impulse angesteuert, sind dagegen nicht vorgesehen und infolge der ganzen konstruktiven Gestaltung auch nicht erzielbar.
  • Es ist ferner ein Hubmagnet mit einem im Flußverlauf einer Elektromagnetspule angeordneten ringförmigen, axial polarisierten Permanentmagneten vorgeschlagen worden, dessen Anker durch einen elektrischen Impuls in eine permanentmagnetische Haftstellung gesteuert werden kann und bei dem für den Permanentfluß ein Nebenschluß-Magnetkreis vorgesehen ist, welcher normalerweise durch einen magnetischen Widerstand gesperrt ist, und bei dem der Elektromagnet und der Permanentmagnet in der Weise angeordnet und bemessen sind, daß in der einen Feldrichtung das elektromagnetisch erzeugte Feld die Kraftwirkung des Permanentmagneten auf den Anker durch Überlagerung derart verstärkt, daß die resultierende Kraft gleich oder größer ist als die für den Ankerhub erforderliche Kraft und bei entgegengesetzter Feldrichtung das elektromagnetisch erzeugte Feld den Permanentmagnetfluß in den Nebenschlußkreis abdrängt, derart, daß die auf den Anker wirkende Kraft unter die Haltekraft absinkt und der Anker infolge der auf ihn wirkenden äußeren Federrückstellkraft in seine Ausgangsstellung zurückkehrt. Die Haftkraft, durch die der Anker infolge des Permanentflusses in der Endstellung gehalten wird, ist also um den Betrag der Rückstellkraft der ausgereckten Zugfeder vermindert, und diese Rückstellfeder selbst muß in ihrer Charakteristik so ausgelegt sein, daß ihre Rückstellkraft kleiner ist als die auf den Anker ausgeübte permanentmagnetische Haltekraft. Aus Sicherheitsgründen und zur Verringerung der Stoßempfindlichkeit des Steuermagneten ist man sogar gezwungen, die Federrückstellkraft wesentlich unter den Wert der permanentmagnetischen Haltekraft auszulegen. Hierdurch sind aber die Umlegezeiten des Steuerankers unerwünscht verlängert worden. Eine permanentmagnetische, stabile Mittelstellung wäre nach diesem System auch bei Ausführung als Doppelmagnet nicht erreichbar.
  • Weiterhin ist eine für Relais geeignete Magnetanordnung vorgeschlagen worden, bei der zwar drei permanentmagnetisch gehaltene Ankerlagen möglich sind, deren mittlere jedoch nur durch gleich starke, auf den Anker in entgegengesetzten Richtungen einwirkende Kontaktfedern nach einem entsprechend kurzen Abwerfimpuls zu erhalten ist und zudem nur einer labilen Stellung entspricht. Diese Anordnung besitzt einen Aufbau, bei dem der Anker zwischen derart im Innern der Relaisspule angeordneten Permanentmagneten verschiebbar gelagert ist, daß die Anzugskräfte der einzelnen Magneten sich in bezug auf den Anker gegenseitig aufheben, die Permanentmagneten mit ihren gleichnamigen Polen dem Anker zugekehrt sind und in den Arbeitslagen des Ankers das jeweilige Ankerende nach Abschaltung der Relaisspule an einem Gegenpol bis zur folgenden gegensinnigen Erregung der Spule magnetisch gehalten wird. Eine ebenfalls vorgeschlagene Abwandlung dieser Anordnung besitzt keine auf den Anker einwirkbare Federn und somit auch keine Mittelstellungsmöglichkeit, da sie zum Antrieb für Schallgeber vorgesehen ist. Diese bekannten Magnetanordnungen wären von ihrem Aufbau her nicht imstande, Ventile oder Gestänge in drei oder mehreren Arbeitsstellungen präzise bewegen zu können.
  • Bei einer weiteren, als Schwingmotor arbeitenden bekannten Magnetanordnung ist es ebenfalls bekannt, dem längsbeweglich angeordneten Anker, der durch zwei konzentrisch zu ihm axial nebeneinanderliegende, wechselstromdurchflossene Spulen magnetisiert wird, durch beidseitig einwirkende Federn eine mittlere Ausgangslage zu geben. Hierbei sieht der Aufbau des Schwingmotors einen oder mehrere zwischen den Spulen angeordnete Polschenkel vor, die dem Anker den magnetischen Fluß über den Luftspalt zuführen. Von den Ankerstirnflächen aus tritt der Magnetfluß zu den Jochquerseiten des aus lamelliertem Eisen gebildeten rahmenförmigen Jochs über. Die beiden wechselstromdurchflossenen Spulen rufen jeweils ein magnetisches Feld in gleicher Richtung hervor, während zwischen jeder Jochquerseite und dem Polschenkel Dauermagnete angeordnet sind, deren gleichnamige Pole am Polschenkel anliegen, wobei zwischen dem Polschenkel und den Dauermagneten einerseits und den Jochlängsseiten des rahmenförmigen Jochs andererseits ein wesentlicher Luftspalt vorgesehen ist. Diese Einrichtung vermag somit nur zwei stabile Ankerlagen und eine durch die Federn gehaltene instabile und ungenaue Mittellage des Ankers herzustellen, wodurch sie jedoch für präzise Ventil- und Gestängeverstellungen mit mehr als zwei definierten Stellungen ungeeignet erscheint.
  • Eine andere, als Regelorgan dienende Magnetanordnung mit einem zwischen zwei mit Eisenrückschlußteilen versehenen Spulen befindlichen radial polarisierten Permanentmagneten und einem gegen die Kraft zweier Gegenfedern längsbeweglichen Anker ist ebenfalls bekanntgeworden. Hier werden die anzusteuernden Ankerlagen zur Verstellung von Membranen nur elektromagnetisch durch entsprechende Strombeaufschlagung der Spulen mittels einer Potentiometerschaltung erhalten. Kurzzeitige Umlegungen des Ankers in genau definierte Stellungen sind mit dieser Anordnung jedoch nicht möglich.
  • Bekanntgeworden ist auch eine andere, ähnlich wirkende Magnetanordnung als Magnetkernstellglied, bei der ein aus einer Hülse und Polplatten bestehendes Magnetgehäuse durch eine zusätzliche, magnetisch leitfähige Trennwand zur Erzielung eines über zwei Wickelräume wirkenden Magnetflusses unterteilt ist, in denen je ein Spulensystem so angeordnet ist, daß jedes System aus einem Teil einer als magnetische Doppelfeder wirkenden Spule und aus einem Teil einer Steuerspule besteht, wobei die Teile der als Feder wirkenden Spule gleichsinnig hintereinander- und die Teile der Steuerspule gegeneinandergeschaltet sind und ein innerhalb der Spulensysteme axial bewegbarer Magnetkern zwischen den Polplatten unter Einwirkung des magnetischen Kraftflusses in der Ruhelage so gehalten ist, daß er mit seinen beiden Enden gleich weit in die Bohrungen der Polplatten eintaucht. Zur Erzielung einer größeren Kraftwirkung kann der Magnetkern oder können Teile des Magnetkreises als Permanentmagnete ausgeführt werden. Diese Einrichtung gestattet daher die selbsttätige Rückführung des Magnetkernes in die Nullstellung bei Stromausfall; es ist hier also nur eine permanentmagnetisch gehaltene Raststellung erzielbar, während alle weiteren Stellungen als Regelgrößen durch entsprechende Strombeaufschlagung der Steuerspulen bewirkt und gehalten werden.
  • Bei einem weiteren bekanntgewordenen Kolbenhubmagneten mit zwei entgegengesetzt gewickelten Spulen ist der kolbenförmige Anker als Permanentmagnet ausgebildet, der in seinen beiden Endlagen an Eisenkernen anliegt, die Teile der Eisenrückschlüsse der Spulen darstellen. Diese Anordnung hat somit zwei permanentmagnetische Raststellungen. Um die Aufprallschläge auszuhalten, muß der Anker aus zähem Magnetstahl bestehen, der jedoch wiederum nur eine geringe Koerzitivkraft besitzt, so daß diese Magnetanordnung infolge geringer Ankerfeldstärke kein leistungsstarkes, schnellumlegendes System darstellen kann. Ein Magnetanker mit erforderlicher hoher Koerzitivkraft müßte aus relativ sprödem Material, wie Bariumferrit od. dgl., bestehen, dessen Lebensdauer infolge der schlagenden Arbeitsweise nur äußerst gering sein dürfte. Zudem würde ein solcher Anker, in ein mehrteiliges Spulensystem eingebracht und von entsprechend elektrisch beaufschlagten Spulengruppen elektromagnetisch beeinflußt, keine ausreichend genaue Raststellung an den entsprechend angeordneten Statorpolteilungen einnehmen können, da er mit seiner Längenabmessung mehrere dieser Statorpole .umfassen müßte. Ein magnetisch günstiger Anker höchster Koerzitivkraft müßte außerdem eine kurze Baulänge und einen großen Durchmesser haben, würde also sehr kurze Statorpole bedingen und somit auch nur kurze Hübe unzureichender Genauigkeit ausführen können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten Nachteile bekannter Magnetanordnungen zu vermeiden und darüber hinaus einen für Steuerzwecke geeigneten Kolbenhubmagneten mit drei oder mehreren permanentmagnetischen Raststellungen des Ankers zu schaffen, dessen Umschlagzeiten äußerst gering sind und bei dem der Anker außer durch das zu steuernde Gerät durch keine zusätzliche Rückstellfeder gehemmt oder verzögert wird und bei dem in allen Stellungen die gesamte permanente Haltekraft für die Rastung des Ankers zur Verfügung steht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Stator zwischen zwei axial gegeneinander polarisierten ringförmigen Permanentmagneten ein den Kolbenanker mittig umfassender, zentraler ringförmiger Weicheisenpol angeordnet ist, während die anderen, entgegengesetzten Pole der ringförmigen Permanentmagneten an gleichachsig angebrachten weichmagnetischen Statorpolringen anliegen, die einerseits den äußeren magnetischen Rückschluß um die angrenzenden, gleichachsig liegenden ringförmigen Steuerspulen zu den beiderseitigen weichmagnetischen Endpolen bilden und andererseits unter Bildung axialer Arbeitsluftspalte zu den Endpolen hin je nach anzusteuernder Ankerstellung mit auf dem Kolbenanker geformten Ringpolen durch radiales Gegenüberstehen in magnetischen Eingriff gelangen.
  • Als weitere Ausbildung des Kolbenhubmagneten nach der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ringpole durch entsprechende Ausdrehungen aus dem Kolbenanker gebildet sind und die radialen Luftspalte der Ringpole zu den Statorringpolen hin die gleichen Abmessungen besitzen wie die des mittleren Teils des Kolbenankers zum Weicheisenpol und der stehengebliebenen Endteile des Kolbenankers zu den Schubhälsen der Endpole.
  • Bei drei stabilen, permanentmagnetischen Raststellungen sieht die Erfindung vor, daß der axiale Abstand der Statorpolringe gleich dem axialen Abstand der auf dem Kolbenanker angeordneten Ringpole ist, während bei vier stabilen, permanentmagnetischen Raststellungen einschließlich zweier Zwischenraststellungen bei dem Magneten nach der Erfindung der axiale Abstand der auf dem Kolbenanker angeordneten Ringpole kleiner ist als der axiale Abstand der Statorpolringe. Bei mehr als drei stabilen, permanentmagnetischen Raststellungen ist bei dem Kolbenhubmagneten nach der Erfindung die Anzahl der Raststellen um zwei größer als die Anzahl der im Stator angeordneten ringförmigen Permanentmagneten und zugehörigen Steuerspulen.
  • Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden ; näher erläutert. Es bedeutet F i g. 1 einen Kolbenhubmagneten mit drei Raststellungen, F i g. 2 Kraft-Weg-Diagramme zu F i g. 2, F i g. 3 schematische Schaltausführungen zu F i g. 1, ; F i g. 4 eine Schaltungsanordnung zu F i g. 3, F i g. 5 eine abgewandelte Schaltungsanordnung zu F i g. 3, F i g. 6 einen Kolbenhubmagneten mit vier Raststellungen.
  • Beiderseits eines mittig im Kolbenhubmagneten befindlichen Weicheisenpols 1, 1' sind zwei axial polarisierte ringförmige Permanentmagnete 2 und 2' so angeordnet, daß deren gleichsinnige Polflächen an diesem anliegen. Aus Zweckmäßigkeitsgründen, die , späterhin noch erläutert werden, ist der Weicheisenpol aus zwei spiegelbildlich gleichen Hälften 1 und 1' gebildet, wie dieses in F i g. 1 angedeutet ist.
  • Die beiden Gegenpole der ringförmigen Permanentmagneten 2 und 2' liegen an den weichmagnetischen Statorpolringen 13 und 13', die Teile des magnetischen Rückschlusses zu den beiderseitigen Endpolen 4 und 4' bilden. Innerhalb der magnetischen Rückschlußwege sind die beiden Steuerspulen 5 und 5' eingebettet. Die Endpole 4 und 4' ; besitzen in bekannter Weise Schubhälse 6 und 6'.
  • Der die einzelnen Bauelemente umfassende Zylindermantel 7 besteht vorzugsweise aus einem magnetisch nichtleitenden Werkstoff, beispielsweise aus einem Aluminiumrohr oder einem Kunststoffpreßteil. Der von den Buchsen 8 und 8' geführte zylindrische Kolbenanker 9 kann einen axialen Hub zwischen den beiden durch die Endpole 4 und 4' gegebenen Endstellungen ausführen, in denen er durch das jeweilige Permanentfeld zur festen Anlage gebracht wird.
  • Der hier gezeigte Dreistellungenmagnet ist in den Kurvendarstellungen der F i g. 2 sowie in den Schemadarstellungen der F i g. ; näher erläutert. Die als Gegenpole der ringförmigen Permanentmagneten dienenden flanschartigen Ringe sind als in den Ankerweg eingreifende Statorpolringe 13 und 13' ausgebildet und mit dem Innendurchmesser bis dicht an den Kolbenanker 9 herangezogen. Durch vier Ausdrehungen 14, 14' und 15, 15' sind auf dem Kolbenanker 9 zwei Ringpole 16 und 16' ausgebildet worden, deren axialer Abstand dem der Statorpolringe 13, 13' entspricht und die symmetrisch zur Ankerquermittelebene angeordnet sind, derart, daß in der Ankermittelstellung die Statorpolringe 13 und 13' den Ankerpolen 16 und 16' gegenüberstehen.
  • In der praktischen Ausführung sind die Statorpolringe 13, 13' sowie die Endpole 4, 4' vorzugsweise als getrennt gefertigte Rotationskörper ausgebildet. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, deren Längentoleranzen sowie die Stärketoleranzen der Permanentmagneten dadurch auszugleichen, daß der mittig zwischen den ringförmigen Permanentmagneten 2, 2' angeordnete Weicheisenpol1, 1' zweiteilig gestaltet wird. Bei der Montage werden zwischen den Hälften 1 und 1' kräftige Spreizfedern 24 angebracht, die entweder als mehrere gleichmäßig auf den Umfang verteilte Zylinder-Druckfedern ausgebildet sind, welche in entsprechenden Bohrungen abgestützt werden oder aber als Tellerfedern in Flachbauweise angeordnet sind. Wesentlich ist, daß dieser Toleranzausgleichsspalt in einer magnetisch neutralen Zone liegt und daß das bündige Anliegen aller von magnetischen Kraftlinien durchsetzten Bauteile sicher erzielt wird.
  • Falls der Anker 9 von der nicht gezeigten linken Endhaftstellung in die dargestellte mittlere magnetische Raststellung gebracht werden soll, sind beide Steuerspulen so zu polen, daß ihre Kraftlinien denen der ringförmigen Permanentmagneten 2, 2' entgegengerichtet sind und diese auf die beiden Statorpolringe 13 und 13' abdrängen, hierdurch eine axiale Zugkomponente auf die Ringpole 16 und 16' in der Art ausübend, daß der von der permanenten Endhaftstellung gelöste Kolbenanker in die Mittellage springt und je nach der zu treibenden Last eine mehr oder weniger stark gedämpfte Schwingung um diese ausführt. In F i g. 3 ist diese Schaltphase in der Reihe, die mit dem Bezugszeichen a versehen ist, angedeutet. In der Spalte I sind durch Richtungspfeile die jeweils vorgesehenen Ankerhübe der einzelnen Schaltphasen dargestellt. Die Spalte II zeigt die jeweiligen Spulenpolaritäten im Vergleich zu denen der Permanentmagnetringe. Durch die Hinweiszeichen L (= Löschen und Z (= Ziehen) sind die Auswirkungen der einzelnen Schaltphasen erkenntlich. In der dritten Spalte sind schließlich die Stellungen der beiden in F i g. 4 gezeigten zweipoligen Wahlumschalter 17 und 18 dargestellt, die aus übersichtsgründen so gepolt sind, daß deren Knebelstellungen zugleich als Symbol für die Steuerrichtungen angesehen werden können. Es ist der übersicht der F i g. 3 zu entnehmen, daß bei Bewegungen des Kolbenankers 9 aus einer der Endhaftstellungen in die Mittelraststellung beide Spulenseiten auf »Löschen« geschaltet werden müssen, beide Schaltknebel weisen daher symbolisch zur Mitte hin. Zum übergang aus der Mittelstellung in eine der beiden Endhaftstellungen ist die Spule 5, 5' der angesteuerten Seite auf »Ziehen«, die der Gegenseite auf »Löschen« zu schalten. Beide Schaltknebel zeigen somit symbolisch auf die Bewegungsrichtung des Kolbenankers zur einen oder zur anderen Endhaftstellung der Reihen b und d. Das gleiche gilt auch für einen vollen Umschlag von einer der Endhaftstellungen in die gegenüberliegende, wie dieses aus den beiden unteren Schaltphasen Rs (rechts) und Lks (links) der F i g. 3 ersichtlich ist.
  • In F i g. 2 sind die Kraft-Weg-Diagramme des Dreistellungen-Kolbenmagneten gemäß der F i g. 1 dargestellt. Der mit P gekennzeichnete Kurvenzug stellt den Verlauf der Permanentkraft im stromlosen Zustand dar. Der unterhalb der Kurve P dargestellte ausgezogene Linienzug U3 stellt das Kraft-Weg-Diagramm des unter F i g. 3, Position a gekennzeichneten und beschriebenen Teilvorgangs dar. Wie durch den gestrichelt weitergeführten Kurvenzug U3' aufgezeigt, verläuft nach überschreitung der Mittelstellung M diese Kurve oberhalb der Abszisse und gelangt somit in das Gebiet, das durch den Pfeil 10 gekennzeichnet ist, in welchem nach links wirkende Rückstellkräfte vorliegen, die den Anker kräftig in die Mittelstellung zurückziehen, sofern dieser infolge der Massenträgheit über die Mitte hinausgeschwungen sein sollte.
  • Die stark ausgezogene, an die Mittelstellung M anschließende Kurve U4 stellt den Schaltfall des Bezugszeichens b der F i g. 3 dar, bei dem die rechte Spule 5' das Feld des rechten Permanentmagneten 2' unterstützt und die linke Spule 5 das Feld des linken Permanentmagneten 2 löscht. Es ist aber auch möglich, die linke Spule unerregt zu lassen und nur die Spule der ziehenden Seite zu erregen.
  • Zur Rückführung aus der rechten Endhaftstellung in die Mittelstellung und die linke Endhaftstellung wird sinngemäß verfahren, wie dieses unter den Bezugszeichen c und d der F i g. 3 und durch die gestrichelten oberen Kurvenzüge U3' und U4' der F i g. 2 dargestellt ist.
  • Es sind bei diesem Dreistellungenmagneten selbstverständlich auch Ankerumschläge von der einen Endhaftstellung in die andere Endhaftstellung ohne Mittelrastung möglich. In diesem Fall entspricht die Schaltung der Spulen den Hinweiszeichen Rs und Lks der F i g. 3. Das Kraft-Weg-Diagramm wird in einem solchen Fall durch die Einwirkung der Statorpolringe 13 und 13' beeinflußt.
  • Die in F i g. 4 und in der Spalte III der F i g. 3 dargestellten Knebelumschalter, die nur eine beispielshafte Ausführungsmöglichkeit zeigen, können selbstverständlich auch durch elektronische Wahlschalter, beispielsweise durch Schalttransistoren, ersetzt werden, die wiederum durch eine Programmschalteinrichtung gesteuert sind, welche auch die Auslösung der Schaltimpulse vornimmt. Hierdurch ist es möglich, die Schaltzeiten der Vorsteuereinrichtungen den kurzen Umschlagzeiten der Steuerhubmagneten anzupassen und diese voll zur Auswirkung kommen zu lassen.
  • In F i g. 5 ist ein weiteres Schaltungsbeispiel gezeigt, in dem die Steuerspulen 5 und 5' in Teilspulen 51, 52 und 51', 52' aufgeteilt sind, die jeweils auf die optimalen magnetischen Induktionswerte zum Löschen und Ziehen abgestimmt sind.
  • In Erweiterung der beschriebenen Ausführungsformen ist es auch möglich, Kolbenmagnete mit zwei Zwischenraststellungen herzustellen, wie dieses beispielhaft in F i g. 6 dargestellt ist. In diesem Fall entspricht der Abstand der am Kolbenanker 19 angeordneten Ringpole 20 und 20' nicht mehr dem der Statorpolringe 13 und 13', sondern er ist in einem solchen Maße vermindert, daß im ersten Arbeitsschritt, ausgehend von einer -der Endhaftstellungen, nur der vordere Ringpol, beispielsweise - wie in F i g. 6 gezeigt - der Ringpol 20, einrastet und im zweiten Schritt der zweite Ringpol 20' dem Statorpolring 13' gegenübersteht. Die Steuerung erfolgt in der Weise, daß zum Ablösen von der Endhaftstellung und Einrasten in die erste Schrittstellung die linke Steuerspule 5 auf »Löschen« und somit auf Verdrängung des linken Permanentflusses geschaltet wird, während die rechte Steuerspule 5' stromlos bleibt. Zum Übergang auf die zweite Zwischenraststufe wird die rechte Steuerspule 5' auf »Löschen geschaltet, während die linke Steuerspule stromlos bleibt. Zur Erreichung der Endhaftstellung wird die Spule 5' des angesteuerten Endpols auf »Ziehen« umgepolt.
  • Selbstverständlich ist es, falls erforderlich, auch möglich, die Zahl der Zwischenraststellungen durch Erhöhung der Anzahl der ringförmigen Permanentmagneten mit zugeordneten Steuerspulen zu erhöhen. Bei mehr als drei stabilen, permanentmagnetischen Raststellungen ist demnach die Anzahl dieser Raststellungen um zwei größer als die Anzahl der im Stator angeordneten ringförmigen Permanentmagneten mit ihren zugehörigen Steuerspulen.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen also insbesondere darin, daß diese Kolbenmagneten wesentlich kürzere Umschlagzeiten als die bisher bekannten Ausführungen aufweisen und darüber hinaus beträchtlich höhere Haft- und Rastkräfte als jene besitzen, da die gesamte Feldstärke der ringförmigen Permanentmagneten zur Haftung bzw. Rastung der Kolbenanker in der stromlosen Phase nutzbar gemacht wird. Somit kommen diese Kolbenhubmagneten den Anforderungen der modernen Steuerungstechnik weitgehend entgegen.

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Kolbenhubmagnet mit drei oder mehreren stabilen, permanentmagnetischen Raststellungen und im Stator angeordneten Permanentmagnetringen mit Steuerspulen und weichmagnetischen Rückschlüssen, dadurch gekennzeichn e t, daß im Stator zwischen zwei axial gegeneinander polarisierten ringförmigen Permanentmagneten (2, 2') ein den Kolbenanker (9,19) mittig umfassender zentraler ringförmiger Weicheisenpol (1,1') angeordnet ist, während die anderen, entgegengesetzten Pole der ringförmigen Permanentmagneten (2, 2') an gleichachsig angebrachten weichmagnetischen Statorpolringen (13,13') anliegen, die einerseits den äußeren magnetischen Rückschluß um die angrenzenden, gleichachsig liegenden ringförmigen Steuerspulen (5, 5') zu den beiderseitigen weichmagnetischen Endpolen (4, 4') bilden und andererseits unter Bildung axialerArbeitsluftspalte zu den Endpolen (4, 4') hin je nach anzusteuernder Ankerstellung mit auf dem Kolbenanker (9, 19) geformten Ringpolen (16,16', 20, 20') durch radiales Gegenüberstehen in magnetischen Eingriff gelangen.
  2. 2. Kolbenhubmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringpole (16,16', 20, 20') durch entsprechende Ausdrehungen (14, 15, 14', 15') aus dem Kolbenanker (9, 19) gebildet sind und die radialen Luftspalte der Ringpole zu den Statorpolringen (13,13') hin die gleichen Abmessungen besitzen, wie die des mittleren Teils des Kolbenankers (9,19) zum Weicheisenpol (1, 1') und der stehengebliebenen Endteile des Kolbenankers (9, 19) zu den Schubhälsen (6, 6') der Endpole (4, 4').
  3. 3. Kolbenhubmagnet nach Anspruch 1 und 2 mit drei stabilen, permanentmagnetischen Raststellungen, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand der Statorpolringe (13,13') gleich dem axialen Abstand der auf dem Kolbenanker (9,19) angeordneten Ringpole (16,16') ist.
  4. 4. Kolbenhubmagnet nach Anspruch 1 und 2 mit vier stabilen, permanentmagnetischen Raststellungen einschließlich zweier Zwischenraststellungen, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand der auf dem Kolbenanker (19) angeordneten Ringpole (20, 20') kleiner ist als der axiale Abstand der Statorpolringe (13; 13').
  5. 5. Kolbenhubmagnet nach Anspruch 1 bis 4 mit mehr als drei stabilen, permanentmagnetischen Raststellungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Raststellungen um zwei größer ist als die Anzahl der im Stator angeordneten ringförmigen Permanentmagneten und zugehörigen Steuerspulen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 950 577; deutsche Auslegeschriften Nr. 1024 156, 1078 477, 1103 465; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1788 545; Patentschrift Nr. 18 568 des Amtes für Erfindungs-und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands; USA: Patentschrift Nr. 2 579 723.
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