DE1439518B2 - Hohlzylindrischer Magnet aus dauermagnetischem Werkstoff mit mehreren Erregerwicklungen zur impulsartigen Magnetisierung in verschiedenen Richtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Magnet in der Form eines Hohlzylinders aus dauermagnetischem Werkstoff, der durch Stromimpulse in verschiedene Richtungen magnetisierbar ist, mit einer auf der äußeren Zylindermantelfläche aufgebrachten koaxialen Wicklung zur Erzeugung einer im wesentlichen in axialer Richtung im Zylindermantel verlaufenden, an den Stirnseiten des Zylinders entgegengesetzte Pole erzeugenden Magnetisierung sowie Verfahren zur Herstellung solcher Magnete.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1135 578 ist ein hohlzylinderförmiger, Kontakte umschließender Dauermagnet bekannt, dessen Magnetisierung von der Spulendurchflutung unabhängig ist. Ferner sind aus der deutschen Auslegeschrift 1076 821 den Kontakten zugeordnete Flußleitkörper bekannt, deren Magnetisierung in ihrer Richtung zwar von der Spulendurchflutung abhängt, jedoch wegen des weichmagnetischen Materials nach dem Abschalten der Spulendurchflutung ebenfalls verschwindet.

Zylindermagnete ohne Luftspalt kommen z. B. für solche Relais in Betracht, bei denen die Magnetisierungsrichtung eines den Anker beeinflussenden Dauermagneten beim Übergang aus einer Ruhestellung in die Arbeitsstellung oder umgekehrt um etwa einen rechten Winkel gedreht wird. Solche Magnetkörper haben z. B. zwei in den Elementarbereichen des Werkstoffes zueinander senkrecht orientierte bevorzugte Magnetisierungsrichtungen, von denen mindestens die eine stabilen Charakter hat und durch eine entsprechende Erregung eingestellt werden kann. Für die Kraftwirkung auf den Anker wird hier im allgemeinen nur eine der beiden Flußrichtungen herangezogen.

Als Netzfluß wird im vorliegenden Fall der axial orientierte betrachtet. Der Verlauf des zum Nutzfluß senkrecht gerichteten Flusses ist dann im einzelnen nur insoweit von Bedeutung, als letzterer möglichst keine Komponente in Richtung des Nutzflusses aufweisen soll. Bei axial gerichtetem Nutzfluß genügt es also, wenn der Ruhefluß in einer zur Zylinderachse senkrechten Ebene verläuft.

Während der axial gerichtete Magnetfluß in jedem Fall auf einfache Weise mittels einer auf den Zylinderkern konzentrisch aufgebrachten Wicklung erzeugt werden kann, erfordert die Erregung eines quer zur Achse orientierten Magnetflusses, insbesondere eines zirkulären, wesentlich schwieriger herzustellende Wicklungsformen. So erfordert z. B. die bekannte Toroid-Wicklung schon bei Ringkernen mit günstiger, d. h. in Achsrichtung gedrängter Querschnittsform den Einsatz verhältnismäßig komplizierter und daher aufwendiger Wickeleinrichtungen. Noch schwieriger gestaltet sich die Herstellung der Wicklung für Zylinderkerne, die eine im Verhältnis zum lichten Innendurchmesser große Ausdehnung in Achsrichtung aufweisen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zur Erzeugung des Ruheflusses in einem zylindrischen Magneten eine Erregerwicklung zu schaffen, deren Aufbau die genannten Herstellungsschwierigkeiten vermeidet. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß an dem Hohlzylinder eine zusätzliche Wicklung vorgesehen ist, deren Windungen mit überwiegenden Teilen ihrer Länge parallel zur Zylinderachse verlaufen, und daß diese Wicklung ganz oder zumindest mit ihren achsparallelen Leiterzügen dicht in das Material des Hohlzylinders eingebettet ist.

Eine besonders günstige Herstellung, verbunden mit einem für viele Anwendungsfälle vorteilhaften Feldverlauf, ergibt sich gemäß einer besonderen Ausführung der Erfindung dadurch, daß die zusätzliche Wicklung mäanderförmig ausgebildet ist. Mäanderförmige Wicklungen sind beispielsweise aus Klepzig Fachberichten 1963, Juli, S. 209 ff., bekannt.

ίο Dort sind sie jedoch zur Erzeugung über große Luftspalte verlaufender Nutzflüsse gedacht, während es sich hier um die Erzeugung von Ruheflüssen handelt, welche geschlossen im Ferromagnetikum verlaufen. Bei allseitiger Einbettung einer solchen Wicklung in den Magnetkörper erzeugt jeder Schleifenabschnitt für sich einen zirkulären Magnetfluß geringen Ausmaßes.

Hinsichtlich einfacher Herstellung besonders vorteilhafter Ausführungen des erfindungsgemäßen Magneten ergeben sich weiterhin dadurch, daß die zusätzliche mäanderförmige Wicklung in einer entsprechenden, in der äußeren Zylindermantelfläche ausgearbeiteten mäanderförmigen Aussparung (Nut) angeordnet ist, deren Tiefe den Leiterdurchmesser übersteigt, und daß die Aussparung über dem Leiter durch einen der Mäanderform angepaßten Körper aus dauermagnetischem Material geschlossen ist.

Unter Voraussetzung einer solchen Wicklungsform kann wiederum ein besonders herstellungsgünstiger Magnet dadurch erhalten werden, daß der hohlzylindrische Magnetkern aus einer Vielzahl von stabförmigen Magnetkörpern gebildet ist, die zylinderförmig nebeneinanderliegend angeordnet sind, und die je eine Längsbohrung oder Längsnut zur Aufnahme eines Leiters der zusätzlichen Wicklung haben.

Die den hohlzylindrischen Magnetkern bildenden stabförmigen Magnetkörper können gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung durch Zusammensetzen halbzylinderförmiger Schalen unter Einschluß des Leiters hergestellt sein. Dabei werden die halbzylinderförmigen Schalen durch Verkleben miteinander und mit dem Leiter verbunden. ('

Nach einer anderen Ausbildung der Erfindung ^ sind die stabförmigen Magnetkörper zunächst auf einen ursprünglich in gestreckter Form befindlichen Leiter aufgebracht, der anschließend mäanderartig bis zur gegenseitigen Längsanlage der Magnetkörper verformt und in Zylinderform gebracht ist.

Diese stabförmigen Magnetkörper können gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung durch abschnittsweises Umpressen des Leiters mit einer im plastischen Zustand befindlichen Magnetmasse und anschließender Verfestigung der so erhaltenen Preßkörper hergestellt sein.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen Bezug genommen. Es zeigt

F i g. 1 ein Relais mit einer Mehrzahl von Schutzrohrankerkontakten und einem Zylindermagnet nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Zylindermagnet mit allseitig eingebetteter Mäanderwicklung,

F i g. 3 eine andere Ausführung des Magneten nach F i g. 2,

F i g. 4 die Herstellung eines Zylindermagneten nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren

im Zustand mit gestrecktem Leiter und aufgebrachten stabförmigen Magnetkörpern,

F i g. 5 den in Mäanderform überführten Leiter nach F i g. 4 mit Magnetkörpern und

F i g. 6 den fertiggestellten Magneten nach F i g. 5 mit verschiedenartig aufgebauten stabförmigen Magnetkörpern im Querschnitt. ·

Das Relais nach F i g. 1 besteht aus einem Magnet in der Form eines Hohlzylinders 1 mit beiderseits angesetzten flanschförmigen Polschuhen 2, zwischen denen längs des Zylinderumfangs Schutzrohrankerkontakte 3 achsparallel nebeneinander angeordnet sind. Der Hohlzylinder 1 trägt eine koaxiale Zylinderwicklung 4, die z. B. im Sinne des Richtungspfeils 5 stromdurchflossen ist und über den Zylinderkörper, die Polschuhe 2 und die Ankerkontakte 3 je einen Nutzmagnetfluß 6 erzeugt. Dieser Magnetfluß kann die Ankerkontakte 3 z. B. auch ohne Bestehen eines Erregerstromes in geschlossenem Zustand halten. Zum Umschalten der Kontakte in ihre öffnungsstellung wird der axial gerichtete Magnetfluß im Hohlzylinder 1 in eine zur Zylinderachse senkrechte Richtung gedreht, und zwar durch eine über den Zylinderumfang mäanderförmig fortschreitende zusätzliche Wicklung 7.

Nach F i g. 2 ist die Wicklung 7 innerhalb der Zylinderwicklung 4, die den axial gerichteten Magnetfluß 8 erzeugt, allseitig in den Hohlzylinder 1 eingebettet. Infolge der allseitigen Einbettung ist jeder Einzelleiter der Wicklung 7 von einem zirkularen Magnetfluß umgeben.

Bei Magneten der letzterwähnten Art kann die Einbettung der Wicklung 7 gemäß F i g. 3 erfolgen. Danach trägt die Zylindermantelfläche 9 eine offene mäanderförmige Aussparung (Nut) 10, in die ein der Mäanderform angepaßter Leiter 11 eingelegt ist. Die Aussparung (Nut) 10 wird sodann durch Einlegen eines weiteren mäanderförmigen Körpers 12 aus magnetisierbarem Werkstoff geschlossen.

Bei der Herstellung eines Magneten mit Erregerwicklung sind sowohl nachträglich spanabhebende Arbeitsgänge als auch eine Anordnung von komplizierten Aussparungen zu vermeiden. Eine vorteilhafte Herstellung ergibt sich daher, wenn ein gestreckter Leiter 18 (F i g. 4) abschnittsweise mit stabförmigen Magnetkörpern 19 umgeben wird. Der Leiter 18 wird dann nach F i g. 5 mäanderförmig gebogen, wobei die Magnetkörper 19 mit ihren Längsseiten zur gegenseitigen Anlage kommen. Auf diese Weise entsteht zunächst ein streifenförmiger Magnetkörper, an dessen Stirnflächen die bogenförmigen Mäanderabschnitte vorstehen. Anschließend wird der streif enförmige Magnetkörper gemäß F i g. 6 in Zylinderform gebracht und in eine geeignete Vergußmasse als Tragkörper 20 eingebettet. Wie in F i g. 6 in verschiedenen Sektorabschnitten des Hohlzylinders gezeigt ist, können die Magnetkörper 19 den Leiter 18 als homogene Preßkörper 19 a umgeben, aus je zwei halbzylinderförmigen Schalen 19 c, z. B. durch Verkleben zusammengesetzt, oder als einseitig geschlitzte Zylinderkörper 19 d hergestellt werden.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Magnet in der Form eines Hohlzylinders aus dauermagnetischem Werkstoff, der durch Stromimpulse in verschiedene Richtungen magnetisierbar ist, mit einer auf der äußeren Zylindermantelfläche aufgebrachten koaxialen Wicklung zur Erzeugung einer im wesentlichen in axialer Richtung im Zylindermantel verlaufenden, an den Stirnseiten des Zylinders entgegengesetzte Pole erzeugenden Magnetisierung, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Hohlzylinder (1) eine zusätzliche Wicklung (7) vorgesehen ist, deren Windungen mit überwiegenden Teilen ihrer Länge parallel zur Zylinderachse verlaufen, und daß diese Wicklung (7) ganz oder zumindest mit ihren achsparallelen Leiterzügen (11, 18) dicht in das Material des Hohlzylinders (1) eingebettet ist.

2. Magnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Wicklung (7) mäanderförmig ausgebildet ist.

3. Magnet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche mäanderförmige Wicklung (7) in einer entsprechenden, in der äußeren Zylindermantelfläche (9) ausgearbeiteten mäanderförmigen Aussparung (Nut) (10) angeordnet ist, deren Tiefe den Leiterdurchmesser übersteigt, und daß die Aussparung (10) über dem Leiter (11) durch einen der Mäanderform angepaßten Körper (12) aus dauermagnetischem Material geschlossen ist.

4. Magnet nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylindrische Magnetkern (1) aus einer Vielzahl von stabförmigen Magnetkörpern (19) gebildet ist, die zylinderförmig nebeneinanderliegend angeordnet sind, und die je eine Längsbohrung oder Längsnut zur Aufnahme eines Leiters (18) der zusätzlichen Wicklung (7) haben.

5. Magnet nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Magnetkörper (19) durch Zusammensetzen halbzylinderförmiger Schalen (19 c) unter Einschluß des Leiters

(18) hergestellt sind.

6. Magnet nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die halbzylinderförmigen Schalen (19 c) durch Verkleben miteinander und mit dem Leiter (18) verbunden sind.

7. Magnet nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Magnetkörper (19) zunächst auf einen ursprünglich in gestreckter Form befindlichen Leiter (18) aufgebracht sind, der anschließend mäanderartig bis zur gegenseitigen Längsanlage der Magnetkörper

(19) verformt und in Zylinderform gebracht ist.

8. Magnet nach Anspruch 1,4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Magnetkörper (19) durch abschnittsweises Umpressen des Leiters (18) mit einer im plastischen Zustand befindlichen Magnetmasse und anschließender Verfestigung der so erhaltenen Preßkörper (19 d) hergestellt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen