DE1589742A1 - Klappanker-Elektromagnet - Google Patents

Description

• "Klappanker-Elektromagnet" Die Erfindung betrifft einen Elektromagnet, insbesondere einen hlappanker-Elektromagnet besonders geringer Dicke, wie er beispielsweise in elektrischen Büromaschinen für Steuerzwecke benutzt werden kann. In diesen Maschinen werden zum Ansteuern der Tasten und anderer Maschinenfunktionen Elektromagnete benutzt. Die Vielzahl von Funktionen und Tasten in einer elektrisch gesteuerten Büromaschine zwingt zur Unterbringung einer Vielzahl von Elektromagneten auf engsten Raum, wenn nicht die Abmessungen der Maschine übermäßig ausgeweitet werden sollen. Von einer Ausweitung der Abmessungen muß aber aus ästhetischen und räumlichen Gründen Abstand genommen werden.
• Daher muß sich die Abmessung der Elektromagneten den räumlichen Gegebenheiten in der Büromaschine unterordnen, d.h. die-Dicke der Magnete muß auf ein maximal zulässiges Maß reduziert werden. Die zweite an in Büromaschinen verwendete Magnete zu stellende Anforderung betrifft ihre Schaltkraft. Bei maximal zulässiger geringster Dicke muß die Zugkraft der Elektromagnete ausreichen um alle Schaltfunktionen einwandfrei auszuführen. Außerdem wird auch eine möglichst hohe Lebensdauer gefordert. Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, einen Elektromagnet aufzuzeigen, welcher den oben angeführten Anforderungen gerecht wird. Erreicht wird dies durch eine günstige dem Magnetfluß Rechnung tragende Aufteilung des Magnetkernes und durch Unterbringung des Magnetkernes zwischen zwei Seitenblechen entsprechender Dicke. Da der erfindungsgemäße Magnet als Klappankermagnet aufgebaut ist, wird sein mittlerer Schenkel kürzer sein als seine beiden Seitenschenkel. Der Klappanker-Elektromagnet nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Breite der Außenschenkel des Magnetkernes sich zueinander wie 1:2 verhält, und die Dicke jedes der den Magnetkern einschließenden Seitenbleche 2/3 der Kerndicke nicht überschreitet. Der Klappanker-Elektromagnet nach der Erfindung wird nachfolgend mit einem Ausführnngsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigt: Figur 1 die schematische Seitenansicht des Kernes bei abfallenden Anker; Figur 2 die Seitenansicht des Magneten mit angezogenen Anker und einem Seitenblech und Ankeranschlag; Figur 3 Schnitt des Magneten in der Ebene der Anker-Schwenkachse; Figur 4 Schnitt des Magneten etwa in der Mitte zwischenrien beiden Außenschenkeln des Magnetkernes In dem mit den beigefügten Zeichnungen dargestellten AusfÜhrungsbeispiel des Klappanker Elektromagneten nach der Erfindung ist der Magnetkern 5 nach Figur 1 in einen unteren Schenkel 9, in einen obere. Schenkel 1o und in einen mittleren Schenkel 11 aufgeteilt. Der Anker 4 hat etwa in der Mitte einen dem Mittelschenkel des Magnetkernes 11 in der Form angepaßten Ansatz 12, der zusammen mit einer an seinem unteren Ende 14 ausgebildeten Nase eine Ausklinkung 13 für den unteren Schenkel 9 des Magnetkernes 5 bildet. Eine ebensolche Ausklinkung 15 ist auf der oberen Seite des Ansatzes 15 vorgesehen. Wie die Figuren 2 bis 4*zeigen, ist der mit Figur 1 beschriebene Magnetkern 5 und der Anker 4 zwischen die beiden Seitenbleche 8 und 8a eingesetzt und wird in dieser Zage mit den Nieten 7 gehalten. Die Wicklung 6 wird auf den mittleren Schenkel 11 des Magnetkernes 5 aufgesetzt und der Anker 4 ist auf dem Ankerstift 1 schwenkbar, der von den Seitenblechen £3, 8a getragen wird. Der dargestellte Aufbau des erfindungsgemäßen Klappankermagneten zeigt, daß die Breite der Schenkel 1o, 11, 9 des Magnetkernes 5 bzw. der Flächeninhalt des Querschnitts dieser Schenkel sich verhält wie und daß A1 + -,3 = A2 . Der Anker 4 dreht sich auf dem Ankerstift 1 zwischen den Seitenblechen 8, 8a. Sein Weg ist begrenzt durch den Anschlag 2 und den Schenkel 9 des Magnetkernes.5. Die Wicklung 6 ist auf den Schenkel 11

  des Magnetkern4s 5 geschoben und der Ansatz 12 des Ankers 4 taucht

  in die Wicklung ein. Die mechanische Kraftanlenkung erfolgt am Punkt 3 am unteren Ende 14 des Ankers.
• In Ruhestellung liegt der-AZker 4 bzw. sein vorderes Ende 14 an den Anschlag 2 an. Wird nun beispielsweise eine Gleichspannung von 24 V an die Wicklung 6 C:elegt, wie es allgemein in büromaschinen üblich ist, so baut sich über den gesamten Magnetkern , den Anker und die beiden Seitenbleche das magnetische Feld auf. Das Magnetfeld im Luftspalt d1 ist in allen Arbeitsstellungen des Ankers annähernd homogen, der magnetische Widerstand ist gering. Am Anfang der Wicklungserregung, wo der Anker sich noch am Anschlag 2 befindet, baut sich das Ifiagnetf eld über Luftspalt dl, und inhomogen auch über den Luftspalt d3 über den Mittelschenkel 11 des Magnetkernes auf. Es wird nun verstärkt durch den Fluß, der über die Seitenschenkel des Magnetkerns und die Seitenbleche in den Anker geht.Dieser Magnetfluß trägt nur indirekt zur Zugkraft bei. Die Kräfte über dem unteren Schenkel 9 des Magnetkerns, d.h. im Luftspalt d2, sind anfangs wegen der Größe des Luftspalts und den geringen Fluß vernachlässigbar. Das Drehmoment, begünstigt durch den großen Hebelarm, wird erst mit dem Kleinerwerden des Luftspalten d2 wirksam. Es trägt aber in der erfindungsgemäßen Konstruktion wesentlich zur Beschleunigung der Ankerbewegung bei. Beim Einsetzen der Ankerbeschleunigung findet eine Flußverschiebung statt. Der Luftspalt d2 wird in der Endstellung des Ankers am Anschlag auf dem Schenkel 9 des Magnetkerns gleich Null. In diesem Moment steigen über den Anker die Zugkräfte fast quadratisch an. Der erfindungsgemäße Elektromagnet ist ein Tauchankermagnet, dessen wirksame Austrittsfläche durch eine bekannte Abschrägung des mittleren Schenkels 11 des Magnetkernes 5 vergrößert wurde. Durch diese Maßnahme wird das starke homogene Feld im Inneren der Wicklung ausgenutzt und das Drehmoment des Ankers beschleunigt. Es wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß bei einer Abschrägung in der Größenordnung von Zoo bis 4o o das günstigste Drehmoment erreicht werden kann. In der mit dem obigen Ausführungsbeispiel beschriebenen Konstruktior des Klappanker-Elektromagneten nach der Erfindung beträgt die Dicke der benutzten Seitenbleche 2 mm. Diese Dicke ist gut geeignet, die auftretenden Streufelder aufzufangen und den drehmomentwirksamen Luftspalten zuzuführen. Der erfindungsgemäße Klappanker-Elektromagnet kann in seiner Gesamtheit aus einem Material, wie z.B. Stahl St4 aufgebaut sein. ist praktisch wertungsfrei und seine Erwärmung ist gering. Eine Verbesserung der Leistung kann erreicht werden, wenn Magnetkern und Anker aus Magnetstahl, z.B. Hyperm-O hergestellt werden. In diesem Fall ist das Eisen mit den für den Aufbau und Betrieb benutzten Werten des dargestellten Ausführungsbeispiels noch nicht voll gesättigt. Es kann also eine Wicklung mit höherer elektrischer Leistung verwendet werden.

Claims (6)

1. Patentansprüche 1. Klappanker-Elektromagnet mit einem Tauchanker, der in eine auf dem Mittelschenkel des Kernes aufgeschobene Wicklung eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß die Breiten der Außenschenkel (9, 1o) des Magnetkerns (5) sich zueinander verhalten wie 1:2 und die Dicke eines jeden der den Magnetkern einschliessenden Seitenbleche (8, 8a) 2/3 der Kerndicke nicht überschreitet.
2. 2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Wicklung (6) tragende Mittelschenkel(11) des Magnetkernes (5) in der Größenordnung von Zoo bis 4o o abgeschrägt ist.
3. 3. Elektromagnet nach Anspruch L und 2, dadurch gekenrzeichnet, daß die Seitenbleche (8, 8a) aus dem gleichen rlaterial hergestellt sind wie der Magnetkern (5) und der Anker (4).
4. 4. Elektromagnet nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (4) mit einem Ansatz (12) und mit einer Ausklinkung (13) versehen ist.
5. 5. Elektromagnet nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (4) zwischen den Seitenblechen (8, 8a) auf dem Ankerstift (1) schwenkbar gehalten wird.
6. 6. Elektromagnet nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im stromlosen Zustand der Anker (4) an dem Anschlag (2) anliegt. ?. Elektromagnet nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an das Ende (14) des Ankers (4) die mechanische Kraitanlenkung erfolgt.