DE1539061B1 - Klappanker-Elektromagnetsystem - Google Patents

Klappanker-Elektromagnetsystem

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DE1539061B1
DE1539061B1 DE19651539061 DE1539061A DE1539061B1 DE 1539061 B1 DE1539061 B1 DE 1539061B1 DE 19651539061 DE19651539061 DE 19651539061 DE 1539061 A DE1539061 A DE 1539061A DE 1539061 B1 DE1539061 B1 DE 1539061B1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
armature
axis
core
electromagnet system
pole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19651539061
Other languages
English (en)
Inventor
Iosif I Pap
Anatoly I Pruss
Boris J Zhezmer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ELEKTROMEKHANIKI FIL VNII
Original Assignee
ELEKTROMEKHANIKI FIL VNII
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/06Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/14Pivoting armatures

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnets (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Klappanker-Elektromagnetsystem, wie es insbesondere für Relais, Kontaktgeber, Schaltgeräte, Steuergeräte oder für sonstige Antriebszwecke Verwendung findet.
  • Elektromagnete mit Klappanker oder Drehanker sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Bei einer bekannten Ausführungsform eines Elektromagneten mit Drehanker weist der Magnetkern, auf den die Spule gewickelt ist, eine U-Form auf, wobei der Drehanker oberhalb der beiden Schenkel als drehbares Joch ausgebildet ist. Fließt ein Strom, so versucht der Drehanker sich in Richtung, einer Verkleinerung der Luftspalte zu bewegen, d. h., sich in der Ebene des U-förmigen Kerns auszurichten.
  • Nachteilig ist bei einer solchen Ausbildung zunächst ein ungünstiger Verlauf der Zugkraft bzw. des Drehmoments in Abhängigkeit vom Weg bzw. Drehwinkel.
  • Da die Magnetkraft abhängt von der Änderung der Luftspaltgröße bei einer gegebenen Bewegung, kann bei der beschriebenen Ausführung keine große Schheßkraft erreicht werden, weil der Vektor des magnetischen Flusses im Luftspalt senkrecht auf der Bewegungsrichtung der Ankerenden steht und somit eine Luftspaltänderung nur durch die zu- bzw. abnehmende überdeckung der Polenden des Kerns durch den Drehanker gegeben ist.
  • Es kommt nachteilig hinzu, daß auch in der Schließstellung ein Luftspalt verbleiben muß, da sonst eine Drehbewegung auf Grund der Reibung nicht möglich wäre.
  • Abgesehen von dem magnetischen Widerstand des Luftspalts ergibt sich hieraus eine große Kraftwirkung zwischen Kein und Anker, deren Richtung mit der Drehachse zusammenfällt, also nicht genutzt werden kann, sondern im Gegenteil durch ein kräftiges und damit schweres Lager aufgefangen werden muß.
  • Der letztere Nachteil kann vermieden werden, wenn der Drehanker nicht oberhalb eines U-förmigen Kerns angeordnet wird, sondern derart zwischen die freien Schenkelenden des Kerns verlegt wird, daß der Magnetfluß an den Stimseiten des etwa stabförmigen Ankers ein- bzw. austritt und die magnetischen Kräfte somit in Längsrichtung des Ankers wirken. Eine solche Ausbildung ist leicht durch Anordnung von kurzen, einwärts gerichteten Polschuhen an den freien Enden des Kerns zu schaffen.
  • Nachteilig bleibt jedoch auch bei dieser Anordnung die ungünstige Charakteristik des Zugkraft-bzw. Drehmomentenverlaufs und die unvermeidbaren Luftspalte, die keine Ausnutzung der Streufelder gestatten.
  • Eine Verbesserung der Charakteristik des Zugkraft- bzw. Drehmomentenverlaufs läßt sich nur erreichen, wenn der Luftspalt in der Schließstellung ganz geschlossen wird und hierbei wenigstens eine Komponente des magnetischen Flusses in Richtung der Schließbewegung fällt. Bei solchen Magnetsystemen ist der Anker insofern nur noch begrenzt schwenkbar, als er an den Polansätzen anschlägt, und somit als Klappanker zu bezeichnen.
  • Auch ein die vorgenannte Bedingung erfüllender Elektromagnet mit Klappanker ist bereits bekannt. Dieser bekannte Elektromagnet weist zwei parallel nebeneinanderliegende Spulen auf, wobei das untere Ende des einen Spulenkerns mit dem oberen Ende des anderen Spulenkerns durch ein schräg zur Längsachse der Spulen außerhalb der die beiden Spulenachsen enthaltenden Mittelebene und parallel zu dieser verlaufendes Joch verbunden ist. Dieses Joch dient gleichzeitig als Grundplatte. Seine Enden sind zur Mittelebene hin abgebogen; an diesen abgebogenen Enden sind die Spulenkerne festgeschraubt.
  • Der Klappanker bei dieser bekannten Ausbildung ist in gleicher Weise gestaltet; seine abgebogenen .Enden überdecken die freien Enden der Magnetkeine und legen sich in der Schließstellung an diese an.
  • Sein Mittelteil verläuft auf der dem Joch gegenüberliegenden Seite der Mittelebene außerhalb derselben.
  • Die Drehachse liegt zentral zwischen den beiden Spulen. Zwar gelingt nun mit einer solchen Ausbildung eine Verbesserung der Drehmomentencharakteristik; nachteilig bleibt jedoch, daß die bauliche Anordnung, bei der der Magnetfluß in Joch und Anker einseitig aus der Mittelebene des Geräts herausverlegt ist, eine Empfindlichkeit gegenüber äußeren magnetischen Störfeldern zur Folge hat.
  • Die Bauweise ist recht aufwendig; außer dem Klappanker sind drei weitere Hauptteile, nämlich das Joch und zwei Spulen mit je einem Kern notwendig.
  • Insbesondere führt auch die in bezug auf die Mittenebene unsymmetrische Bauweise zu einer ungünstigen Lagerung des Klappankers. Da die magnetischen Kräfte in der Mittenebene wirken und die Lagerstelle aus der Nfittenebene herausverlegt ist, können Biegemomente auftreten, die Lager und Lagerzapfen beanspruchen.
  • Mit Sicherheit treten derartige Beanspruchungen auf, wenn das Gerät Stößen, Erschütterungen und Vibrationen ausgesetzt ist. Die hierbei auftretenden dynamischen Reaktionskräfte belasten die Lagerung und haben damit erhöhten Verschleiß zur Folge und können zu einem Verkanten oder Verklemmen führen.
  • Es ist schließlich ein elektrisches IGappanker-Magnetsystem bekanntgeworden, bei dem zwei U-förmige Magnetkerne vorhanden sind, die symmetrisch bezüglich der Ankerdrehachse liegen und wobei jedem dieser U-Kerne ein Arm des Ankers als Joch zugeordnet ist. Bei einer solchen Ausbildung entstehen zwei voneinander unabhängige Magnetflüsse in jedem Kein und der dazugehörigen Ankerhälfte. Jeder dieser Magnetflüsse muß zwei Luftspalte überwinden; das gesamte System weist also vier Luftspalte auf. Damit herrschen auch bei einer solchen Ausbildung die oben ausgeführten Nachteile bezüglich magnetischer Streufelder und des magnetischen Widerstands vor.
  • Die vorliegende Erlmdung bezweckt die Vermeidung der vorerwähnten Nachteile, d. h. die Schaffung eines gegenüber Stößen, Vibrationen u. dgl. betriebssicheren Elektromagneten mit Klappanker von einfachem, robustem Aufbau, der eine gute Abschirmung gegenüber Störfeldern gewährleistet und ohne ungenutzte Streufelder.
  • Ausgegangen ist hierbei von einem Antriebsmagneten der oben beschriebenen bekannten Ausbildung, bei dem der magnetische Fluß in der Projektion auf eine zur Drehachse des Ankers senkrechte Ebene den Verlauf einer 8 aufweist.
  • Erfindungsgemäß ist der Anker in seinem Mittelteil als ein den Kein mit der Wicklung umfassender vierseitiger, rechtwinkliger Rahmen ausgebildet, von dessen achsparallelen Rahmenseiten zwei zentralsymmetrisch zur Ankerachse angeordnete, die Polansätze -des Kerns überdeckende Ankerarme ausgehen, derart, daß der im Anker verlaufende magnetische Fluß sich über die Rahmenseiten in zwei Teilwege verzweigt und um den Kein herumge-. leitet ist.
  • Es ist besonders zweckmäßig, den Kern stabförmig auszubilden und an den Enden je einen rechtwinklig zur Stabachse abstehenden Polansatz in zentralsymmetrischer Anordnung vorzusehen.
  • Es ist weiterhin zweckmäßig, den Anker im mittleren Teil der nicht Ankerarme tragenden Rahmenseiten zu lagern.
  • Schließlich ist es zweckmäßig, wenn die zusammen- wirkenden, den Luftspalt begrenzenden Oberflächen der Polansätze und der Ankerarme je in einer durch die Ankerachse -ehenden Ebene liegen. Durch die letztgenannte Ausbildung wird eine günstige Zugkraftcharakteristik mit großer Schließkraft erreicht.
  • Nachfolgend werden an Hand eines Ausführungsbeispiels weitere Einzelheiten erläutert.
  • F i g. 1 zeigt die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Elektromagneten; F i g. 2 stellt den Schnitt nach Linie II-II aus F i g. 1 dar; F i g. 3 zeigt eine Ausbildung mit abgeschrägten Polen.
  • Auf den Magnetkern 1 ist die Spule 3 äufgewickelt. Von beiden Enden gehen Polschuhe 4 und 5 derart aus, daß Kein 1 und Polschuhe 4 und 5 zusammen etwa Z-Form bilden. Der Magnetanker 2 weist ein den Kein 1 umfassendes Nfittelteil auf, von dem an gegenüberliegenden Seiten Enden in verschiedenen Richtungen ausgehen, die mit den freien Flächen der Polschuhe 4 und 5 zus2Tnrnenwirken.
  • Der Anker 2 ist zu beiden Seiten der in F i g. 2 strichpunktiert dargestellten Nfittenebene bei 6 gelagert.
  • Die ganze Anordnung ist zentralsymmetrisch zur Lagerachse.
  • Der Drehmomentenverlauf kann durch Abschrägen der Polenden, wie in F i g. 3 dargestellt, verändert und einem erwünschten Verlauf angepaßt werden. In F i g. 3 liegen beide Luftspalte in einer durch die Drehachse 6 gehenden Ebene. Dabei ergibt sich ein maximales Schließmoment, weil hier der Vektor der magnetischen Kraft im Schließspalt in einem maximalen Abstand von der Drehachse 6 verläuft. Der beschriebene Elektromagnet mit Klappanker wird von äußeren Magnetfeldern, wie sie -in Elektrogeräten auftreten, wegen des den Kein umfassenden und abschirmenden Ankers nicht beeinflußt. Trotz seines sehr einfachen Aufbaus ist er sehr robust, besonders hinsichtlich der Lagerung, und damit auch gegenüber Stößen, Rütteln und Vibrationen betriebssicher.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Klappanker-Elektromagnetsystem mit zweiarmi.-.em Anker und einem S- bzw. Z-förmigen Kernteil, bei welchem der Flußverlauf in dem geschlossenen magnetischen Kreis in der Projektion auf eine senkrecht zur Ankerachse stehende Ebene die Form einer 8 hat und bei welchem zwischen dem die Wicklung tragenden Kern und den Ankerenden zwei Nutzluftspalte zentralsymmetrisch zur Ankerachse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß derAnker in seinem Mittelteil als ein den Kern mit der Wicklung umfassender vierseitiger, rechtwinkliger Rahmen ausgebildet ist, von dessen achsparallelen Rahmenseiten zwei zentralsymmetrisch zur Ankerachse angeordnete, die Polansätze des Kernes überdeckende Ankerarme Ausgehen, derart, daß der im Anker verlaufende magnetische Fluß sich über die Rahmenseiten in zwei Teilwege verzweigt und um den Kein herumgeleitet ist.
  2. 2. Elektromagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kein stabförmig ausgebildet ist und an den Enden je einen rechtwinklig zur Stabachse abstehenden Polansatz in zentralsymmetrischer Anordnung hat. 3. Elektromagnetsystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker am mittleren Teil der nicht Ankerarme tragenden Rahmenseiten gelagert ist. 4. Elektromagnetsystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusam-C menwirkenden, den Luftspalt begrenzenden Oberflächen der Polansätze und der Ankerarme je in einer durch die Ankerachse gehenden Ebene liegen.
DE19651539061 1965-12-17 1965-12-17 Klappanker-Elektromagnetsystem Pending DE1539061B1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0056624A2 (de) * 1981-01-16 1982-07-28 Omron Tateisi Electronics Co. Schalteraufbau

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0056624A2 (de) * 1981-01-16 1982-07-28 Omron Tateisi Electronics Co. Schalteraufbau
EP0056624A3 (en) * 1981-01-16 1983-04-06 Omron Tateisi Electronics Co. Switch assembly

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