DE1262452B - Elektromagnet, insbesondere fuer UEberstromausloeser mit durch ein Zeitwerk verzoegerter Ausloesung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIf

Deutsche Kl.: 21g-2/01

Nummer: 1262 452

Aktenzeichen: V16878 VIII c/21 g

Anmeldetag: 10. Juli 1959

Auslegetag: 7. März 1968

Bei einem elektromagnetisch wirkenden, beispielsweise über ein Zeitwerk verzögerten Überstromauslöser hat der Magnetanker einen verhältnismäßig großen Drehweg auszuführen. Dieser Weg ist erforderlich, um das Zeitwerk zum Ablauf und einen vom Zeitwerk betätigten Schalter zum Auslösen zu bringen. Unerwünscht ist hierbei der große magnetische Widerstand des Luftspaltes. Dieser Nachteil ist durch die Verwendung von Nasenankermagneten behoben worden. Trotzdem wird hierbei während der Ankerschließbewegung der Luftspalt zwischen Anker und festem Magnetteil und dementsprechend der magnetische Widerstand des Kreises kleiner und bei gleichbleibender Erregung der magnetische Fluß größer. Die Kraft zwischen Anker und festem Magnetteil ist nun aber dem Quadrat des Flusses proportional. Deshalb wird zwangläufig bei der Annäherung des Ankers an den festen Magnetteil die auf das Zeitwerk oder Auslöseglied wirkende Kraft erheblich größer, als zu dessen Betätigung erforderlich ist, und wächst quadratisch bis der Luftspalt die Größe Null erreicht. Die Folgen davon sind Ablaufungenauigkeiten und »Durchreißer« am empfindlichen Zeitwerk.

Bei vorstehenden Betrachtungen ist vorausgesetzt, daß der Strom bei Magneten im Hauptstromkreis, eine Größe erreicht hat, die das Ansprechen des Auslösesystems bewirkt, und daß diese Stromstärke auch beibehalten wird. In der Praxis wird aber mit unterschiedlich großen Auslöseströmen und in Abhängigkeit hiervon mit unterschiedlichen Flüssen und ■sich ändernden Kräften zu rechnen sein. Die Folgen hiervon sind ungenaue Ablaufzeiten. Für selektive Auslösungen ist aber eine annähernd stromunabhängige Auslösezeit erwünscht.

Es sind Anordnungen bekanntgeworden, bei denen sich im Magnetkreis zwei oder mehrere in Reihe geschaltete Luftspalte befinden, von denen einer während der Ankerschließbewegung seinen magnetischen Widerstand so ändert, daß sich mit Abnahme des Arbeitsluftspaltes der magnetische Widerstand des zusätzlichen Luftspaltes vergrößert, um bei gleichem Strom einen annähernd gleichbleibenden magnetischen Fluß zu erreichen.

Trotz gewisser Vorzüge dieser Anordnung ist hier von vornherein ein zusätzlicher Luftspalt vorhanden, der, um eine gleichbleibende Anfangskraft zu erhalten, einen größeren Strom erfordert.

Weiter besitzt diese Anordnung mit steigendem Strom eine wachsende Zugkraft, so daß z.B. eine Stromunabhängigkeit der Auslösezeit nicht zu erreichen ist.

Andere bekannte Magnetanordnungen benutzen Elektromagnet, insbesondere für
Überstromauslöser mit durch ein Zeitwerk
verzögerter Auslösung

Anmelder:

VEB Elektro-Apparate-Werke Berlin-Treptow,

Berlin, Hoffmannstr. 15-26

Als Erfinder benannt:

Günter Burkhard,

Eckehard Gebauer, Berlin-Baumschulenweg -

einen magnetischen Nebenschluß, der nach Überschreiten des gewünschten Ansprechwertes den von ihm festgehaltenen Anker freigibt. Dabei soll durch die vorgeschlagene Ausführung der magnetische Widerstand in diesem Nebenschluß sehr schnell anwachsen, so daß bereits bei einem geringen Überschreiten des Ansprechwertes eine hohe und steil ansteigende Auslösekraft zur Verfügung steht. Diese Anordnung ist zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe nicht anwendbar, da hier eine während des gesamten Arbeitshubes praktisch konstant bleibende Anzugskraft Voraussetzung für die geforderte Ablaufgenauigkeit des Zeitwerkes ist. Weitere bekannte Anordnungen schalten abhängig von der Magnetbewegung sprunghaft einen zusätzlichen Luftspalt ein. Mit steigendem Strom wird sich jedoch auch hier das Verhältnis von konstanter Rückzugfederkraft zu der sich stark ändernden Magnetkraft zu ungünstig verschieben, so daß sich die geforderte, vom Strom unabhängige Kraft-Weg-Charakteristik nicht einstellen kann.

Die angeführten Nachteile werden bei einem Elektromagnet, insbesondere für Überstromauslöser mit durch ein Zeitwerk verzögerter Auslösung, mit einem Arbeitsluftspalt und einem in seiner Größe von der Ankerbewegung unabhängigen Luftspalt, welchem ein weiterer, vor Beginn der Ankerbewegung geschlossener Luftspalt parallel zugeordnet ist, dadurch vermieden, daß erfindungsgemäß der Anker an seinem über die Drehachse verlängerten Ende unmittelbar hinter dem konstant bleibenden Luftspalt eine auf einen am Magnetschenkel ausgebildeten Ansatz gerichtete Nase hat, und daß der Ansatz am Magnetschenkel und die Ankernase derart ausgebildet sind und derart zusammenwirken, daß vor Beginn der Ankerbewegung die Ankernase mit einer ebenen Fläche am Magnetschenkel anliegt und sich mit einer

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Zylinderfläche an die Fläche des Ansatzes anschmiegt. Bei einsetzender und fortschreitender Ankerbewegung wird die Anlage an der ebenen Fläche aufgehoben und an der zylindrischen Fläche kontinuierlich verringert.

In Weiterbildung des Elektromagneten nach der Erfindung ist der Magnetschenkel an seiner den Anker aufnehmenden zylindrischen Ausnehmung zu einem magnetischen Nebenschluß in Form eines Steges ausstand sprunghaft erhöht. Der Anlauf des Zeitwerkes bleibt hierbei Undefiniert und nach den Erfahrungen ist ein abermaliges Zurückfallen und Wiederanziehen des Ankers mit den schädlichen Folgen für das Zeitwerk zu erwarten.

Beim Erfindungsgegenstand hingegen hebt beim Beginn der Ankerschließbewegung lediglich die gerade Fläche der Ankernase 6 vom Schenkel 2 ab, während ihre gewölbte Fläche mit dem Ansatz 7 des

gebildet und dieser ist so bemessen, daß in Abhängig- xo Schenkels 2 in Berührung bleibt. Der Fluß nimmt keit von der Größe des zusätzlichen Luftspaltes der also den Weg über den Ansatz 7, braucht in keinen magnetische Hauptfluß aus der Ankernase zum Steg Luftspalt mit mit einem vielfach höheren magnegedrängt wird und diesen sättigt. Hierbei kann der tischen Widerstand einzutreten und erfährt damit Steg aus einem magnetischen Material mit ausge- keine sprunghafte Veränderung. Mit zunehmender prägtem Sättigungsknick in seiner Magnetisierungs- 15 Drehung des Ankers schwindet kontinuierlich die kennlinie bestehen. Durch diese Ausbildung wird von Übertrittsfläche an der Ankernase und damit auch einer gewünschten Ankerstellung ab ein von der wegen des Zuwachses des magnetischen Widerstandes Ankerbewegung unabhängiger magnetischer Fluß im der Anteil des Flusses, der an dieser Stelle übertritt. Magnetkreis erzielt. Der Fluß wird in den Steg 5 gedrängt, der jedoch In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des 20 infolge seines geringen Querschnittes und seiner Aus-Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt bildung aus einem Material mit ausgeprägtem Sätti-

F i g. 1 den Elektromagnet zum Teil in Ansicht, zum Teil im Schnitt,

Fig. 2 den Elektromagnet im Schnitt nach Linie A-B der Fig. 1.

Der doppelarmige Anker 1 eines Auslösemagneten ist durch eine Drehachse 3 drehbar gelagert und an dem mit dem Zeitwerk gekoppelten Arm als Ankernase 6 ausgebildet. Vor der Ankerschließbewegung liegt diese Ankernase 6 an einem am freien Ende als Halbzylinder ausgebildeten Schenkel 2 des durch Seitenplatinen 4 zusammengehaltenen festen Magnetteiles und einem an diesem Schenkel 2 angeformten Ansatz 7 unmittelbar an.

Dieser Magnetschenkel ist dabei an seinem dem Anker gegenüberliegenden Ende zu einem schmalen Steg 5 ausgebildet, der radial zur Achse 3 des Ankers verläuft. Dieser Steg S, der auch vorteilhafterweise aus einem ferro-magnetischen Material mit ausgeprägtem Sättigungsknick bestehen kann, ist an seinem Ende so gestaltet, daß sich ein halbzylinderförmiger und in seinen Größen von der Ankerbewegung unabhängiger Luftspalt 9 ergibt. An der Stelle, wo der Schenkel in den Steg übergeht, ist der überstehende Schenkelquerschnitt zu einer Schräge 8 mit relativ großem Abstand zum Anker ausgebildet.

Beginnt der Anker bei Erregung anzuziehen, so bildet sich ein zusätzlicher und in seinen Größen von der Ankerbewegung abhängiger Luftspalt zwischen Ankernase 6 und dem Schenkel 2 des festen Magnetteiles mit seinem Ansatz 7. Der am Anfang der Ankerschließbewegung durch diesen Luftspalt gehende Fluß wird, ohne seine Größe wesentlich zu ändern, in den Steg gedrängt und von einer bestimmbaren Ankerstellung ab nur noch über den Steg S fließen, der jedoch seines geringen Querschnittes wegen rasch gesättigt wird. Dadurch bleibt der magnetische Widerstand und damit auch die auf das Zeitwerk oder das Auslöseglied wirkende Kraft entlang des Arbeitsweges des Ankers annähernd konstant.

Das besondere Merkmal des erfindungsgemäßen Elektromagneten ist nun darin zu finden, daß der magnetische Widerstand kontinuierlich in gewünschter Weise verändert wird. Bei bekannten Anordnungen hingegen wird z. B. durch das sofortige Einschalten eines zusätzlichen Luftspaltes der magnetische Widergungsknick rasch gesättigt wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektromagnet, insbesondere für Überstromauslöser mit durch ein Zeitwerk verzögerter Auslösung, mit einem Arbeitsluftspalt und einem in seiner Größe von der Ankerbewegung unabhängigen Luftspalt, welchem ein weiterer, vor Beginn der Ankerbewegung geschlossener Luftspalt parallel zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (1) an seinem über die Drehachse (3) verlängerten Ende unmittelbar hinter dem konstant bleibenden Luftspalt (9) eine auf einen am Magnetschenkel (2) ausgebildeten Ansatz (7) gerichtete Nase (6) hat, und daß der Ansatz am Magnetschenkel und die Ankernase derart ausgebildet sind und derart zusammenwirken, daß vor Beginn der Ankerbewegung die Ankernase mit einer ebenen Fläche am Magnetschenkel anliegt und sich mit einer Zylinderfläche an die Fläche des Ansatzes anschmiegt und daß bei einsetzender und fortschreitender Ankerbewegung die Anlage an der ebenen Fläche aufgehoben und an der zylindrischen Fläche kontinuierlich verringert wird.

2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetschenkel (2) an seiner den Anker aufnehmenden zylindrischen Ausnehmung zu einem magnetischen Nebenschluß in Form eines Steges (5) ausgebildet und dieser so bemessen ist, daß in Abhängigkeit von der Größe des zusätzlichen Luftspaltes der magnetische Hauptfluß aus der Ankernase (6) zum Steg (5) gedrängt wird und diesen sättigt.

3. Elektromagnet nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (5) aus einem magnetischen Material mit ausgeprägtem Sättigungsknick in seiner Magnetisierungskennlinie besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 336 209, 536 909,
046, 581459, 944 074, 965 430;

schweizerische Patentschrift Nr. 307773;
französische Patentschrift Nr. 531.213.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 517/543 2. 68 © Bundesdruckerei Berlin