DE1283387B

DE1283387B - Polarisierter Drehmagnet

Info

Publication number: DE1283387B
Application number: DE1961H0041715
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinrich List
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-02-13
Filing date: 1961-02-13
Publication date: 1968-11-21

Description

Polarisierter Drehmagnet Die Erfindung betrifft einen polarisierten Drehmagnet mit senkrecht zueinander angeordneten Staterpolpaaren, deren innere Stimflächen Teilausschnitte eines gemeinsamen Zylinders bilden und von denen eines der Polpaare Steuerspulen trägt, sowie mit einem die äußeren Polflächen verbindenden Rückschlußjoch.
Es sind Drehmagnete oder Drehvibratoren bekannt, bei denen ein Doppel-T-Anker innerhalb von radial aufeinander zulaufenden Statorpolen, die außen durch ein rahmenartiges Joch verbunden sind, drehbar angeordnet ist und durch einfache oder kombinierte magnetische Flüsse beeinflußt wird.
Ferner gibt es Relaisanordnungen mit zentralem Wälzanker, bei denen dieser Anker im magnetischen Eingriff von mehreren statorseitigen Polen steht und je nach Erregung dieser Pole eine Schaltbewegung ausf ührt.
Es gibt auch Schrittschaltmagnete mit Drehanker, bei denen ein zentraler, aber axial gerichteter Elektromagnet einen Z-Anker so magnetisiert, daß er zu statorseitigen, ebenfalls in axialer Richtung magnetisierten Permanentmagneten gewünschte Drehschubkräfte erfährt.
Schließlich sind auch schon Synchronmotore mit permanent vormagnetisiertem zylindrischem Anker vorgeschlagen worden, bei denen dieser Anker zwischen gekreuzten Polpaaren eines Statorsystems mit entsprechenden Erregerwicklungen angeordnet ist.
Es war damit sozusagen die Aufgabe gestellt, eine Anordnung zu finden, bei der größere Drehmomente bei Bewegung geringerer Massen zustande kommen.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß nach der Erfindung das zweite Polpaar von in Richtung der Polachse polarisierten Permanentmagneten mit weichmagnetischen Polstücken gebildet wird und daß im Schnittpunkt der beiden Polpaarachsen ein Anker drehbar angeordnet ist, der aus einem Träger aus nicht magnetischem Material und zwei an diesem axial symmetrisch angeordneten schalenartigen Segmenten aus ferromagnetischem Material besteht, deren Bogenlänge größer ist als die Bogenlänge der Statorpolflächen.
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich somit um einen Drehmagnet, bei dem ein mit geringster Masse behafteter Drehanker zwischen zwei gekreuzten statorseitigen Polpaaren angeordnet ist, wobei eines der Polpaare durch Permanentmagnete erregt ist, während das andere elektromagnetisch beaufschlagt wird. Dabei ist der drehbare Anker so ausgebildet, daß er zwei ferritische Segmente auf einem unmagnetischen Trägerkern enthält, die magnetische Brücken zwischen den Statorpolen bilden. Durch die Anordnung der Permanentmagnete auf der Statorseite gelingt es, außerordentlich hohe Feldenergien aufzubringen und damit die ferritischen Ankerelemente bis zur Sättigung zu magnetisieren. Zunächst wird der starke perinanentmagnetische Fluß durch mehr oder weniger starke Polüberdeckung über die noch nicht erregten, gekreuzten Statorpole zurückgeführt. Sobald aber auf die letztgenannten Statorpole die Steuerspannung und damit der Steuerstrom gegegeben wird, entsteht eine entsprechend starke Kraftdrehwirkung auf den Anker.
Da die Kräfte im magnetischen Feld mit dem Quadrat der Flußdichten wachsen, so leuchtet es ein, daß bei den hohen Flußdichten, die bei dieser Anordnung erzielt werden, entsprechend große Kräfte zustande kommen. Es kommt hinzu, daß die polaren Trägheitsmomente des Ankers denkbar klein sind, so daß der Anker außerordentlich kurz und schnell anspricht.
Da die Nullstellung bei nicht erregten Spulen eine gewisse magnetische Instabilität aufweisen kann - je nach Polüberdeckung - so müssen entsprechend starke Rückstellfedern verwandt werden. Hierbei ist unter Umständen ein Federsystem erwünscht, bei dem um die Mittellage herum ein Sprung in der Federcharakteristik auftritt.
Die Kraftwirkung zwischen den Anker- und Statorpolen braucht nicht nur eine Schubwirkung zu sein, sondern es kann insbesondere zwischen den elektrisch erregten Statorpolen und zwischen den Ankerpolen eine Zugwirkung zustande kommen, indem man hier mit Polopposition arbeitet.
Schließlich kann das ganze System in bezug auf die Permanentmagnete unsymmetrisch aufgebaut werden, so daß man mit einem einzelnen Permanentmagnet auskommt.
In F i g. 1 und 2 stellt 1 einen Jochrahmen dar mit den beiden spulentragenden Kernen 2 und 3. Gekreuzt dazu liegen die Permanentmagnete (in diesem Fall Barium-Ferrit) 8 und 9 mit den weichmagnetischen Polstücken 6 und 7. Die Achse 10 des Ankers trägt die beiden ferritischen Elemente 11 und 12, die se#gment- bzw. schalenförmig ausgebildet sind und die eine magnetische Brücke zwischen den permanentmagnetischen Polen und zwischen den statorseitigen Steuerpolen bilden. Bei entsprechender Erregung der Steuerpole wird der Anker je nach Stromrichtung im einen oder anderen Drehsinn betätigt.
In F i g. 3 ist eine sogenannte Omega-Feder gezeigt, die als Wickelfeder die Achse 10 umschlingt und die einen Mitnehmerstift 15 auf dem Anker und einen gehäusefesten Stift 17 umgreift. Eine derartige Feder hält die Mittellage des Ankers in gewünschter Vorspannung fest und wirkt in beiden Drehrichtun" en symmetrisch.
In F i g. 4 ist ein Anker dargestellt, dessen ferritische Segmente 20 und 21 mit den permanenterregten Polen in Schubeingriff stehen, wobei die Flanken zu den gesteuerten Statorpolen. 18 und 19 im Oppositionseingriff sind -und damit an diesen zur Anlage kommen. Hierbei kann die Endstellung durch das permanentmagnetische Feld gerastet werden, so daß erst der Gegenimpuls eine Loslösung und Umschaltung hervorruft.
Schließlich zeigt F i g. 5 eine unsymmetrische Anordnung, bei der die Permanenterregung nur durch einen Magnet 22 hervorgerufen wird. Der Gegenpol 23 hat nichtsdestoweniger eine ähnliche Wirkung, wie wenn auch auf dieser Seite ein Permanentmagnet eingebaut wäre.

Claims

Patentansprüche: 1. Polarisierter Drehmagnet mit zwei senkrecht zueinander angeordneten Statorpolpaaren, deren innere Stirnfläche Teilausschnitte eines gemeinsamen Zylinders bilden und von denen eines der Polpaare Steuerspulen trägt, sowie mit einem die äußeren Polflächen verbindenden Rückschlußjoch, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Polpaar von in Richtung der Polachse polarisierten Permanentmagneten (8, 9) mit weichmagnetischen Polstücken (6, 7) gebildet wird und daß im Schnittpunkt der beiden Polpaarachsen ein Anker drehbar angeordnet ist, der aus einem Träger (13) aus nichtmagnetischem Material und zwei an diesem axial symmetrisch angeordneten, schalenartigen Segmenten (11, 12) aus ferromagnetischem Material besteht, deren Bogenlänge größer ist als die Bogenlänge der Statorpolflächen.
2. Polarisierter Drehmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Steuerspulen (4, 5) tragende Polschuhpaar (2, 3) und das alle Polflußpunkte umfassende Rückschlußjoch (1) in an sich bekannter Weise aus geschichteten Einzelblechen gebildet sind. 3. Polarisierter Drehmagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im statorseitigen Permanentpolpaar nur an dem einen Pol ein Permanentmagnet (22) angeordnet und der Gegenpol (23) durchweg aus weichmagnetischem Werkstoff ausgebildet ist. 4. Polarisierter Drehmagnet nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne (18, 19) des die Steuerspulen tragenden Polpaares so bemessen sind, daß deren innenseitige Flanken in den Schwenkbereich der Ankerschalen (20, 21) hineinreichen und daß sowohl die Polflanken als auch die Stirnkanten der Ankersegmente radial verlaufende Anschlagflächen haben. 5. Polarisierter Drehmagnet nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung der Anker-Mittellage eine zweiseitig wirkende Feder (15, 16) mit linearer oder mit Sprungcharakteristik bei stabiler Mittellage vorgesehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 206 099, 337 583, 903 115; deutsche Auslegeschrift Nr. 1021075; britische Patentschrift Nr. 604 840.