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Ausschaltbare Dauermagnetvorrichtung Die Erfindung betrifft eine ausschaltbare
Dauermagnetvorrichtung mit wenigstens einem im eingeschalteten Zustand mit gleichnamigen
und im ausgeschalteten Zustand mit ungleichnamigen Magnetpolen an Polstücken anliegenden
Paar von je zwei gleich starken Dauermagneten, die mit den Polstücken zumindest
einen magnetischen Kreis bilden, der einen zu den Dauermagneten parallelen, von
einem Luftspalt unterbrochenen Nebenschlußkreis aufweist, und mit einer Einrichtung
zum Umkehren der magnetischen Feldrichtung bei einem Dauermagneten jedes Magnetpaares.
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Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, bei denen das in einem Nutzluftspalt
auftretende magnetische Feld geändert wird. Dies geschieht beispielsweise dadurch,
daß der Magnetisierungszustand eines in dem den Nutzluftspalt begrenzenden magnetischen
Kreis liegenden Dauermagneten dadurch geändert wird, daß man ihn durch Stromimpulse,
die durch eine den Dauermagneten umgebende Erregerspule geleitet werden, mehr oder
weniger er- oder entregt. Auf diese Weise regelt man die Feldstärke im Nutzluftspalt
und kann insbesondere schwache Feldstärkewerte einstellen. Dieses Verfahren ist
jedoch nicht geeignet, das Magnetfeld schnell und vollständig zum Verschwinden zu
bringen. In der Fachwelt ist es bekannt, daß es sehr schwierig ist, einen Magneten
vollständig zu entregen. Dies rührt insbesondere von der Wirkung der Remanenz her
und auch daher, daß dann, wenn gewisse Volumenbereiche des Magneten vollständig
entmagnetisiert sind, die Gleichmäßigkeit der Entmagnetisierung nicht vollständig
ist, da gewisse andere Bereiche eine von Null verschiedene Erregung verursachen.
Mit einer solchen Vorrichtung kann man daher die Kraftlinien in einem Luftspalt
nicht vollständig zum Verschwinden bringen. Um im übrigen das Feld und damit die
Anziehungskraft annähernd zum Verschwinden zu bringen, ist es bei der bekannten
Methode nötig, eine sehr langwierige und umständliche Regelung des Erregerstroms
vorzunehmen, und diese Regelung muß jedesmal wieder neu ausgeführt werden, wenn
das magnetische Teil, das in den Luftspalt gebracht und auf das eine Anziehungskraft
ausgeübt wird, von anderer Beschaffenheit, Gestalt oder von anderen Abmessungen
ist. In praktischer Hinsicht ist eine derartige Vorrichtung daher vollkommen ungeeignet
für die Anwendung bei z. B. einer Hebevorrichtung oder einer Spannplatte.
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Weiterhin sind Vorrichtungen bekannt, bei denen das in dem Nutzluftspalt
auftretende Feld eines Dauermagneten durch einen zweiten drehbaren Dauermagneten
kompensiert oder verstärkt werden kann. Mit einer solchen Vorrichtung ist es möglich,
das Feld in einem Nutzluftspalt zum Verschwinden zu bringen, während es, wenn der
Kompensationsdauermagnet um 180° gedreht wird, etwa doppelt so stark ist. Diese
Vorrichtung bringt jedoch den Nachteil mit sich, daß weitere Luftspalte eingeführt
werden, die ein genaues Kompensieren des Magnetfeldes nur schwer ermöglichen. Weiterhin
erfordert das zum Ein- oder Ausschalten des Magnetfeldes in dem Nutzluftspalt erforderliche
Drehen des Kompensationsmagneten entweder einen zusätzlichen elektromechanischen
Aufwand oder einen Bedienungsmann, der diese Drehung betätigt. Ein solches Drehen
erfordert ein Mindestmaß an Zeit, so daß der Abschaltvorgang nicht beliebig schnell
erfolgen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dauermagnetvorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die die vorstehend beschriebenen Nachteile
vermeidet und das magnetische Feld in einem Nutzluftspalt schnell und vollständig
ein- und ausschalten läßt. Diese Aufgabe ist bei der hier vorgeschlagenen Dauermagnetvorrichtung
dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Dauermagneten luftspaltlos und unverrückbar
an den Polstücken anliegen und daß zur Umschaltung der Vorrichtung in jedem Magnetpaar
die Magnetisierungsrichtung des einen Dauermagneten mittels eines Stromstoßes durch
eine diesen umgebende Spule umkehrbar ist, während der Magnetisierungszustand des
anderen Dauermagneten unverändert bleibt.
In einer vorteilhaften
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind mehrere Dauermagnetpaare
abwechselnd mit Polstücken in Serie angeordnet und bilden so den magnetischen Kreis.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sind die Magneten und Polstücke mehrerer magnetischer Kreise nebeneinander
angeordnet. Die Magnetisierungsrichtung ihrer Dauermagneten ist einzeln umkehrbar.
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Die Magnetisierung der Magneten im einen oder im anderen Sinn für
die In- oder Außerbetriebsetzung dieser Vorrichtung wird erfindungsgemäß vorzugsweise
mit Hilfe von die Magneten umschließenden Spulen erreicht, die durch einen Strom
geeigneter Richtung erregt werden, der während einer sehr kurzen Zeit in dem Augenblick
der Inbetriebsetzung der Vorrichtung und im Zeitpunkt der Außerbetriebsetzung der
Vorrichtung zugeführt und für die Außerbetriebsetzung in bestimmten Wicklungen umgekehrt
wird. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Dauermagnetvorrichtung besteht
darin, daß sie keine elektrische Energie während ihres Betriebes mit Ausnahme der
kurzen Perioden der In- und Außerbetriebsetzung benötigt. Diese Vorrichtung verbindet
gewissermaßen die Vorteile eines Dauermagneten, d. h. den Nichtverbrauch von elektrischer
Energie und die Vermeidung der Abhängigkeit von Versagern einer Stromquelle während
des Betriebes mit den Vorzügen eines Elektromagneten, d. h. mit der Leichtigkeit
der Steuerung, insbesondere der Fernsteuerung.
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In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Dauermagnetvorrichtung
in beispielsweise gewählten Ausführungsformen veranschaulicht. Es zeigt F i g. 1
das Prinzip der erfindungsgemäßen Dauermagnetvorrichtung, F i g. 2 schematisch im
Schnitt eine Wirbelstrombremse, die mit der erfindungsgemäßen Dauermagnetvorrichtung
versehen ist, F i g. 3 und 4 schematisch den magnetischen Kreis dieser Bremse und
den darin bei In- und Außerbetriebsetzung auftretenden Kraftlinienverlauf, F i g.
5 schematisch in teilweisem Schnitt eine praktische Ausführungsform einer Wirbelstrombremse
nach dem Schema von F i g. 2, F i g. 6 und 7 Schnittansichten nach den Geraden a=a
und b-b in F i g. 5, F i g. 8 eine abgeänderte Ausführungsform des magnetischen
Kreises für die Vorrichtung nach F i g. 5 bis 7, F i g. 9 schematisch in Seitenansicht
und im Schnitt eine Bremse mit stufenweise regelbarem Bremsdrehmoment, F i g. 10
schematisch die Spulenschaltanbrdnung der Bremse nach F i g. 9, F i g. 11 und 12
eine weitere Bauart einer mit der Dauermagnetvorrichtung nach der Erfindung versehenen
Wirbelstrombremse in zwei durch den eingezeichneten Kraftlinienverlauf voneinander
unterschiedenen Schnitten, F i g. 13 die Bremse nach F i g. 12 in Stirnansicht mit
Teilschnitt nach der Geraden A-A, F i g. 14 einen mit der erfindungsgemäßen Dauermagnetvorrichtung
versehenen Hubmagneten.
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In F i g. 1 bilden die beiden Dauermagneten 1 und 2 und die zwei Anker
3 und 4 aus weichem magnetischen Werkstoff einen magnetischen Kreis mit einem zwischen
den Teilen 3 und 4 vorgesehenen Luftspalt 5. Der magnetische Kraftfluß verläuft
im Dauermagneten 1 ständig in der Richtung des in ihm eingezeichneten Pfeiles, während
der Richtungssinn der Magnetisierung des Dauermagneten 2 mittels einer ihn umschließenden
Spule 7 umgekehrt werden kann, die man mit einem in der einen oder in der anderen
Richtung fließenden Strom von der Batterie 8 aus mittels des doppelpoligen Schalters
9 speisen kann. In der oberen Hälfte a von F i g. 1 ist der Schalter 9 so eingestellt,
daß der die Spule erregende Strom den Dauermagneten 2 in der bei diesem angedeuteten
Pfeilrichtung gegensinnig zum Dauermagneten 1 magnetisiert, so daß sich der magnetische
Kraftfluß, wie durch die gestrichelten Linien veranschaulicht, über die Dauermagneten
1 und 2 schließt, die mit den ihre Enden überbrückenden Teilen der Anker 3 und 4
eine zusammenhängende Kreisbahn für die Kraftlinien bilden. Bekanntlich erzeugt
ein geschlossener Magnetkreis dieser Art kein äußeres nutzbares Magnetfeld, d. h.,
der Kraftfluß in dem Luftspalt 5 ist gleich Null.
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Damit dies tatsächlich der Fall ist, müssen natürlich die Magneten
1 und 2 mit den ihre Enden verbindenden Teilen der Anker 3 und 4 einen vollkommen
geschlossenen Magnetkreis bilden, in welchem der umlaufende Kraftfluß keinerlei
merklichen Verlust durch Streuung nach außen erleidet. Das setzt voraus, daß das
Produkt aus der remanenten Induktion BR und dem Querschnitt S praktisch für die
beiden Magneten 1 und 2 gleich ist, weshalb für die magnetische Vorrichtung zur
Erfüllung dieser für sie wesentlichen Bedingung angenommen sei, daß die Dauermagneten
1 und 2 beispielsweise praktisch miteinander im Querschnitt übereinstimmen und aus
dem gleichen Werkstoff bestehen.
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In der unteren Hälfte b von F i g. 1 ist die Richtung des Kraftflusses
in dem Magneten 2 (siehe derl hier in diesen eingezeichneten Pfeil) gegenüber dem
in der oberen Hälfte a von F i g. 1 vorgesehenen Strömungssinn der Kraftlinien infolge
des Umschaltens des Umschalters 9 umgekehrt und somit parallel zum Richtungssinn
des Kraftflusses im Magneten 1, so daß die Kraftlinien der beiden Magneten 1, 2
nicht mehr in einem diese umfassenden Kreis verlaufen, sondern den Kraftfluß sich
für jeden der beiden Magneten 1 und 2, wie durch die gestrichelten Linien in der
unteren Hälfte b von F i g. 1 angedeutet, über den Luftspalt 5 schließt und infolgedessen
ein Gesamtkraftfluß im Luftspalt 5 auftritt. Damit -dieser den Luftspalt 5 durchquerende,
Kraftfluß 0 einen genügend großen Wert annimmt, muß das Produkt aus der Feldstärke
Hd im Werkstoff der Magneten 1 und 2 und der Länge L dieser Magneten,
d. h. das Produkt Hd - L eine beträchtliche Größe haben. Es gilt die Gleichung
Hd - L = h - 1, wobei h das im Luftspalt und für die magnetisch anzuziehende
Last verfügbare Feld, d. h. die nützliche, möglichst groß gewünschte Induktion und
1 die Länge des den Nebenluftspalten und der gegebenen Größe der jeweils zu hebenden
Last entsprechenden Luftspalts bezeichnet. Andererseits muß auch das Produkt B -
S beträchtliche Größe haben, da auch die weitere Gleichung: B #
S = a - hs gilt, in welcher h die gleiche Bedeutung wie in der Gleichung
Hd - L = h - 1 hat, S der Gesamtquerschnitt der Dauermagneten S der
Querschnitt des Luftspaltes, d. h. eine ebenfalls durch die Abmessungen
der
Last gegebene Größe, und a der Streufaktor ist.
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Das Bestreben, bei gegebenen Magnetabmessungen diesen beiden Bedingungen
zu genügen, d. h. hohe Werte für die beiden Produkte Hd - L und
B - S zu
erzielen, führt praktisch dazu, dem Feld Hd einen verhältnismäßig
großen Wert zu geben, d. h. die Magneten 1 und 2 aus einem Werkstoff mit hoher Koerzitivfeldstärke
herzustellen, der außerdem eine magnetische Verzugsrichtung aufweist, so daß sowohl
Hd als auch B hohe Werte haben.
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Die Brauchbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jedoch nicht
an die vollständige Verwirklichung der an Hand der angeführten Gleichungen entwickelten
Überlegungen geknüpft.
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Die Form und die Anordnung der Bestandteile des in F i g. 1. schematisch
dargestellten magnetischen Kreises kann man auch anders wählen, wenn nur das der
Erfindung zugrunde liegende Prinzip der Verwendung von mindestens zwei durch Anker
verbundenen, bei gleichsinniger Magnetisierung einen geschlossenen magnetischen
Kreis und bei gegensinniger Magnetisierung je einen Magnetkreis über einen Luftspalt
zwischen den Ankern bildenden sowie von der einen auf die andere Magnetisierungsrichtung
umschaltbaren Dauermagneten verwirklicht ist. Diese beiden Magneten können dabei
auch so nebeneinander angeordnet sein, daß sie einen einzigen Körper bilden, wenn
bei diesem die beiden Hälften nach entgegengesetzten Richtungen magnetisiert werden
können.
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F i g. 2 zeigt als erstes Beispiel für die praktische Anwendung des
Erfindungsprinzips nach F i g. 1 eine Wirbelstrornbremse, die aus einem als Scheibe
ausgebildeten Läufer 12 auf der zu bremsenden Welle 11 und aus einem festen Joch
15 als Träger eines im Läufer 12 Wirbelströme erregenden Magnetsystems 14, 15 besteht.
Das Joch 13, das gegebenenfalls einen Teil des magnetischen Kreises der Vorrichtung
bilden kann, nimmt die magnetische Anziehungswirkung auf die Scheibe 12 auf und
trägt die in Umdrehung befindliche Welle 11, z. B. mit Hilfe eines Kugellagers 16
und einer Muffe 17. Die Wirkungsweise des Magnetsystems 14, 15 ist näher im einzelnen
aus F i g. 3 und 4 ersichtlich.
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Nach F i g. 3 und 4 bilden zwei Paare von gleich starken Dauermagneten
18, 19, 20, 21 abwechselnd mit Polstücken 22, 23, 24, 25 aus weichmagnetischem Werkstoff
einen geschlossenen magnetischen Kreis, wobei die Dauermagneten im eingeschalteten
Zustand (F i g. 4) mit gleichnamigen und im ausgeschalteten Zustand (F i g. 3) mit
ungleichnamigen Magnetpolen an den sie verbindenden Polstücken anliegen, die ihrerseits
dem Magnetsystem 14, 15 der F i g. 2 entsprechen und über Luftspalte mit dem Läufer
12 den Nebenschlußkreis bilden.
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Um den in F i g. 3 dargestellten ausgeschalteten Zustand herzustellen,
läßt man den Strom in den die Magneten 18 bis 21 umschließenden Spulen 26 bis 29
derart fließen, daß alle vier Dauermagneten in dem gleichen Richtungssinn magnetisiert
werden und so gemeinsam mit den sie verbindenden Teilen der Polstücke einen geschlossenen
magnetischen Kreis bilden. Auf Grund der Gleichheit der an symmetrischen Punkten
des Kreises auftretenden Felder wird, wie sich leicht auch rechnerisch zeigen läßt,
die magnetische Feldstärke im Innern des Magnetkreises überall im wesentlichen verschwinden.
Dadurch wird auch im Nebenschlußkreis praktisch kein magnetisches Feld auftreten,
so daß keine nennenswerte Bremswirkung mehr auf die zu bremsende Welle ausgeübt
wird.
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Wenn man nun nach F i g. 4 einen Stromimpuls im gleichen Richtungssinn
wie gemäß F i g. 3 in die Spulen 26 und 28 und gegensinnig in die Spulen 27 und
28 schickt, so wird ein Dauermagnet jedes Magnetpaares, nämlich die Dauermagneten
19 und 21, ummagnetisiert. Der magnetische Fluß muß sodann über den mit den Polstücken
22 bis 25 verbundenen Nebenschlußkreis fließen und erregt in dem rotierenden Läufer
12 (F i g. 2) Wirbelströme zur Bremsung der Welle 11.
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Dabei ergibt sich der praktisch wichtige Vorteil, daß elektrische
Energie in der Bremse nur während der sehr kurzen Zeit verbraucht wird, während
der man einen Strom in den Wicklungen 26 bis 29 zwecks Magnetisierung der Magneten
18 bis 21 fließen lassen muß, was den kurzen Augenblicken der In-und Außerbetriebsetzung
der Bremse entspricht. Die schließlich verbrauchte Gesamtenergiemenge ist weit geringer
als der unter den gleichen Bedingungen einem Elektromagneten zuzuführende Energiebetrag.
Auch ist ein günstiges Arbeiten der Magneten mit einem hohen Wirkungsgrad dadurch
gewährleistet, daß diese immer nach einer Sättigungsmagnetisierung in einem stabilen
Punkt ihrer Hystereseschleife arbeiten, da die geometrischen Abmessungen des Magnetkreises
des Luftspaltes durch die bauliche Ausführung der Magneten und Anker konstant gehalten
werden können und die Dauermagneten, einmal bis zur Sättigung magnetisiert, eine
stabile Magnetisierung während der ganzen Dauer der Bremsung bewahren sowie außerdem
eine stabile Magnetisierung von gleicher Richtung für einzelne der Magneten und
von entgegengesetzter Richtung für die übrigen während der ganzen Dauer der Nichtbenutzung
der Bremse aufrechterhalten wird.
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Bei der praktischen Ausführung einer Bremse nach F i g. 2 bis 4 können
die magnetisierenden Stromimpulse ohne Schwierigkeit beispielsweise durch die Batterie
eines Fahrzeuges geliefert werden. Für bestimmte besondere Anwendungsfälle der erfindungsgemäßen
Dauermagnetvorrichtung, z. B. für die Bremsung von auf Grund ihres Gewichts einen
Abhang hinabrollenden Eisenbahnwagen, kann die elektrische Energie für die Ingangsetzung
und Abschaltung der Dauermagnetvorrichtung auch durch äußere, am unteren und am
oberen Ende des Abhanges angeordnete Stromquellen geliefert werden.
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Die erfindungsgemäße Dauermagnetvorrichtung kann auch bei Hubmagneten
in entsprechender Anpassung an die jeweiligen Betriebsbedingungen vorteilhaft verwendet
werden. Auch kann dabei die Zahl und die Form der Dauermagneten, ebenso auch die
Form und Zahl der aus weichem magnetischem Werkstoff bestehenden Zwischenkörper
(Polstücke, Joche) oder Anker nach Bedarf und Belieben gewählt werden.
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In F i g. 2 ist der äußere Teil des magnetischen Kreises, der in F
i g. 3 und 4 durch die aus weichmagnetischem Werkstoff bestehenden Polstücke 22
bis 23 gegeben ist, durch die stabförmigen Polstücke 14 und 15 gebildet, welche
einen den Läufer 12 einschließenden magnetischen Kreis bilden, bei welchem die Form
der Polstücke im übrigen beliebig sein kann. Wie F i g. 5 bis 7 zeigen, kann die
Gestaltung und
der Zusammenbau der Dauermagneten und der überbrückenden
Zwischenkörper aber auch so erfolgen, daß die Magneten 18 bis 21 in sektorförmiger
Ausbildung mit den Polstücken 22 bis 25 aus weichmagnetischem Werkstoff einen Hohlzylinder
bilden, welcher in der oberen Hälfte von F i g. 5 in Ansicht und in der unteren
Hälfte im Achsschnitt dargestellt ist. An jedem Ende dieses Zylinders liegt dicht
ein Joch aus weichmagnetischem Material an, das beispielsweise gemäß F i g. 7 aus
vier Teilen von Kreissektorformen 30 bis 33 besteht, von denen jeder von den zwei
benachbarten Sektoren durch je einen Luftzwischenraum 24 getrennt ist, welcher genügend
breit ist, um zu verhindern, daß der von einem Nordpolsektor ausgehende Kraftfluß
unmittelbar in den benachbarten Südpolsektor unter Überbrückung der durch die Sektoren
gebildeten Scheibe übergeht. Auch befindet sich jeder dieser Sektoren 30 bis 33
in Berührung mit einem der Polstücke 22 bis 25, für den er gewissermaßen den Polschub
darstellt.
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Im eingeschalteten Zustand - Feldverteilung nach F i g. 4 und 6 -
wird sich der durch die Polstücke 22 bis 25 konzentrierte magnetische Fluß an den
entsprechenden Sektoren 30 bis 33 ausbreiten und über die benachbarten ungleichpoligen
Sektoren, sowie über die gerade davor befindlichen Teile einer der zwei fest mit
einer drehbaren Welle verbundenen Scheiben 35 und 36 wieder schließen. Ein Luftspalt
von geeigneter Dicke trennt das aus den Sektoren 30 bis 33 bestehende Joch von der
entsprechenden Scheibe 35 bzw. 36. Wie F i g. 8 zeigt, kann man zur Erleichterung
der Herstellung der ganzen magnetischen Vorrichtung auch Dauermagneten 37 bis
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mit gerader statt gekrümmter Form verwenden, die zu einem Quadrat unter
Zwischenfügung von an dessen Ecken vorgesehenen Polstücken 41 bis 44 aus weichmagnetischem
Werkstoff und mit Hilfe von Keilen 45 bis 48 vereinigt sind.
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Wie die beschriebenen Beispiele zeigen, ist bei einer ausschaltbaren
Dauermagnetvorrichtung dieser Art keine unerwünschte Änderung des z. B. zur Bremsung
verwendeten Drehmomentes in Abhängigkeit von der Erhitzung des magnetischen Kreises
vorhanden. Andererseits kann man aber bequem dieses Drehmoment beispielsweise durch
Verringerung der Intensität des Magnetisierungsstromes oder durch Veränderung der
Magnetisierungsrichtung der Magneten eines Teiles des Magnetkreises ändern. Zu diesem
Zweck wird man etwa den magnetischen Kreis in mehrere ringförmige Teile zerlegen,
welche unabhängig voneinander magnetisiert werden, so daß jeder Teil in dem magnetischen
Kreis eine für die Erzielung der gewünschten Kraftwirkung geeignete Induktion erzeugt.
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F i g. 9 und 10 veranschaulichen eine in dieser Form gebildete Bremse,
bei der sich über die rotierende Scheibe 52 der magnetische Kreis 53 schließt, der
drei ringförmige Teile 49, 50, 51 aufweist, welche durch drei Gruppen von Wicklungen
49A, 49B bzw.
50A, 50B bzw. 51A, 51B gemäß F i g. 10 magnetisiert werden.
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Die Inbetriebsetzung der Bremse nach F i g. 9 und 10 wird vorzugsweise
durch die gleichzeitige Einwirkung der Wicklungen auf die Magnetisierung der Ringe
erreicht, welche ein Feld erzeugen sollen. Indessen wird man, wenn man absatzweise
die Magnetisierung der Ringe beeinflußt, bei der Ingangsetzung der Bremse nacheinander
auf die Magnetisierung des Ringes 49, dann des Ringes 50 und hierauf des Ringes
51 und bei der Außerbetriebsetzung der Bremse umgekehrt auf die Magnetisierung zuerst
des Ringes 51, dann des Ringes 50 und zuletzt des Ringes 49 einwirken. Gemäß den
in F i g. 10 ersicht lichen Schaltungen bleiben die oberen Halbringe durch die Wicklungen
49A, 50A sowie 51A dauernd in der gleichen Richtung magnetisiert,
während die unteren Halbringe durch die Wicklungen 49B sowie 50B und 51B
getrennt im einen und im anderen Sinn mit Hilfe der Umschalter 54 und 55 sowie 56
für die In- oder Außerbetriebsetzung der Bremse magnetisiert werden.
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Bei der in F i g. 11 bis 13 dargestellten Wirbelstrombremse sitzen
auf der umlaufenden Welle 61 eine oder mehrere, z. B. zwei Scheiben 62. Eine erste
Gruppe von zwei Dauermagneten 63 a und 64 a ist an zwei feststehenden
Polstücken 65 a und 66 a aus weichmagnetischem Werkstoff und eine
zweite Gruppe von Dauermagneten 63e und 64e an zwei feststehenden Polstücken 65
e und 66 e befestigt. Wie aus F i g. 13 näher ersichtlich, sind vor den beiden in
F i g. 11 und 12 wiedergegebenen Scheiben 62 mehrere, z. B. acht Polstücke vorgesehen,
von denen in F i g. 13 nur die in F i g. 11 und 12 der rechten Scheibe 62 benachbarten
Polstücke 66a bis 66h veranschaulicht sind. An jedem dieser Polstücke sind
je zwei gerade und zur Welle 61 parallele Dauermagneten angebracht, von denen in
F i g. 13 nur die Magneten 63 a und 64a am Polstück 66a im Schnitt
dargestellt sind.
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Jeder dieser Dauermagneten ist von einer Wicklung umgeben, welche
nur während einer sehr kurzen Zeit beim In- oder Außerbetriebsetzen der Bremse mit
Strom in der einen bzw. in der anderen Richtung von einer Batterie oder sonstigen
Spannungsquelle aus beschickt wird. Von diesen Wicklungen sind in Fig. 11 und 12
die bei den Magneten 63 a, 64 a, 63 e, 64 e vorgesehenen Wicklungen 68
a,
69 a, 68 e, 69 e und in F i g.13 die Wicklungen 68 a und
69 a an den Magneten 63 a und 64 a veranschaulicht. Wenn die Bremse
ganz außer Betrieb gesetzt ist, weisen die Magneten die aus F i g. 11 ersichtliche
und bei Inbetriebsetzung die in F i g. 12 wiedergegebene Verteilung der Nordpole
N und der Südpole S an ihren Enden auf. Bei der Polverteilung nach F i g. 11 bilden
sie paarweise mit den zugehörigen beiden Polstücken einen geschlossenen, kein Feld
in den Luftspalten 67 zwischen den Scheiben 62 und den Polstücken erzeugenden Magnetkreis.
Bei der gegensinnigen Polverteilung nach F i g. 12 erzeugen sie einen über die Luftspalte
67 und die drehbaren Scheiben 62 verlaufenden, ein Magnetfeld in den Luftspalten
hervorrufenden Magnetkreis.
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Man kann bei der Bremse nach F i g. 11 bis 13 den Magnetisierungswechsel
von dem geschlossenen Magnetkreis gemäß F i g. 11 nach dem über Luftspalte gehenden
Magnetkreis gemäß F i g. 12 zunächst nur bei zwei einander diametral gegenüberliegenden
Paaren von Magneten, z. B. den in F i g. 11 und 12 wiedergegebenen beiden Magnetpaaren
63a, 64a und 63e, 64e, durch Stromumkehr in den zugehörigen Wicklungen, z. B. den
in F i g. 11 und 12 ersichtlichen Wicklungen 68 a und 68 e, durchführen und dann
bei zwei anderen, ebenfalls diametral einander gegenüberliegenden Paaren von Magneten
sowie hierauf bei einem dritten und einem vierten diese Lagenbeziehung aufweisenden
Doppelpaar von Magneten vornehmen, wodurch sich eine vierstufige
Regelung
des die Luftspalte durchquerenden magnetischen Kraftflusses von der in F i g. 11
wiedergegebene Ruhestellung aus ergibt.
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Die kreisförmige Anordnung der Dauermagneten und der überbrückenden
Polstücke nach F i g. 11 bis 13 ermöglicht eine weitgehende Verminderung der Raumbeanspruchung
der Bremse für eine gegebene, im Luftspalt erforderliche Induktion und außerdem
ein schrittweise durchführbares In- und Außerbetriebsetzen der Bremse bei gleichzeitiger
Erzielung eines dem optimalen Wirkungsgrad nahekommenden Arbeitens der Magneten.
Auch kann man, da der Wert der Speisespannung für die Wicklungen festgelegt ist
und sie nacheinander den verschiedenen Magnetgruppen statt der Gesamtheit der Vorrichtung
zugeführt werden, für die Wicklungen einen Draht von viel geringerem Durchmesser
verwenden, was gleichfalls die Raumbeanspruchung der Bremse und dazu deren Herstellungskosten
vermindert.
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Das Verhältnis der Querschnitte der Magneten und der zugehörigen Polstücke
ist derart zu bestimmen, daß sich eine Magnetisierung ergibt, bei der im Ruhezustand
der Bremse der dabei in sich geschlossene Magnetkreis der Magnetpaare in dem äußeren
Luftspalt keinerlei nennenswerte Induktion erzeugt. Die vorteilhafte Steuerung mehrerer
Magnetkreise von einer einzigen Batterie aus kann nicht nur bei einer Bremse, sondern
auch bei einer irgendeinem anderen Arbeitszweck dienenden magnetischen Vorrichtung,
z. B. einem Hebezeug mit magnetischer Platte, verwendet werden.
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Der in F i g. 14 veranschaulichte Hubmagnet besteht in der Hauptsache
aus zwei stabförmigen, rechteckig prismatischen Dauermagneten 70 und 71 und aus
zwei diese verbindenden Polstücken 72 und 73 aus weichmagnetischem Werkstoff sowie
aus den die Magneten 70 und 71 umschließenden Wicklungen 74 und 75. Dieser Hubmagnet
wirkt in der gleichen Weise wie die Bremse nach F i g. 11 bis 13. Wenn man während
eines Bruchteils einer Sekunde in die Wicklungen 74 und 75 einen Strom schickt,
durch den sich an den Magneten 70 und 71 beispielsweise die in F i g. 14 angegebenen
Pole N und S ausbilden, so schließt sich der Magnetkreis über den anzuhebenden,
z. B. rohrförmigen Körper 76, und der ganze Hubmagnet ist im Betriebszustand. Man
braucht nur einen Stromimpuls im gleichen Richtungssinn wie vorher in die eine und
im entgegengesetzten Richtungssinn in die andere der beiden Wicklungen 74 und 75
zu senden, damit der magnetische Kraftfluß sich über die in der Höhe der Magneten
70 und 71 liegenden Teile der Polstücke 72 und 73 schließt und dadurch die Vorrichtung
außer Tätigkeit und das Rohr 76 zum Abfallen kommt.
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Ein Hubmagnet dieser Art zeichnet sich durch sehr große Betriebssicherheit
aus, da der von den Polstücken erfaßte Körper fest angezogen bleibt, bis man einen
geeigneten, den Magnetisierungssinn bestimmter Magneten umkehrenden Strom in die
eine bzw. die andere der zwei Wicklungen schickt. Ein weiterer Vorteil dieses Hubmagneten
besteht darin, daß er mit einem hohen Belastungsfaktor arbeiten kann, ohne daß man
eine Erhitzung der Wicklungen oder eine Erschöpfung der elektrischen Energiequelle
zu befürchten hat. Man kann auch mehrere nach F i g. 14 ausgebildete Hubmagneten
zu einem Hebezug größerer Leistung ohne bauliche Schwierigkeit vereinigen.
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Auf Grund insbesondere ihres sehr geringen Energieverbrauches kann
die magnetische Vorrichtung nach der Erfindung auch überall da verwendet werden,
wo mit den bisher gebräuchlichen Elektromagneten und anderen bekannten magnetischen
Vorrichtungen eine Ausnutzung der magnetischen Kraftwirkung für Arbeitszwecke praktisch
unmöglich ist. Beispielsweise kann die Erfindung auch dazu dienen, eine auf einem
Karren oder einem anderen leichten Fahrzeug aufgebaute selbständige Werkstückhandhabungsvorrichtung
für magnetische Körper, z. B. für in Packmaterial enthaltene Eisenteile, mit günstigem
Wirkungsgrad zu schaffen. Der äußerst geringe elektrische Energieverbrauch einer
Vorrichtung nach der Erfindung kann im Gegensatz zu den einen beträchtlichen Bedarf
an elektrischer Energie erfordernden Elektromagneten für Hub- und andere Arbeitszwecke
ohne weiteres durch eine auf einem Fahrzeug vorgesehene und von einer Dynamomaschine
mit Antrieb durch den Fahrzeugmotor aufgeladene Batterie geliefert werden.