DE1614193B2 - Wechselstrommagnet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wechselstrommagneten mit einem lamellierten Tauchanker und einem lamellierten Joch, welches den Ankerraum und die Erregerspule gehäuseartig umfaßt und mit einem Kunststoffmantel umgeben ist.

Der Aufbau von Wechselstrommagneten aus Blechpaketen ergibt eine unregelmäßige Oberfläche des Wechselstrommagneten. Sollen solche Wechselstrommagneten in ein Gehäuse eingebaut werden, um den Magneten, und zwar insbesondere die Spule, vor äußeren Einflüssen zu schützen, macht sich diese besondere Bauform des Wechselstrommagneten nachteilig bemerkbar. Ein Gehäuse, das die Gestalt eines Quaders oder eines Zylinders besitzt, umschließt ein wesentlich größeres Volumen als der Wechselstrommagnet selbst ausmacht. Das Verhältnis der Hubarbeit zum Volumen ist ungünstig.

Die übliche Bauform des Wechselstrommagneten erweist sich dann als besonders nachteilig, wenn der Wechselstrommagnet druckdicht gekapselt werden soll. Das Druckmedium umspült dann nicht nur den Anker, sondern auch die Spule. Insbesondere bei aggressiven Druckmedien führt dies zu einer Begrenzung der Lebensdauer der Spule und des Magneten.

ίο Bei Gleichstrommagneten ergeben sich ähnliche Schwierigkeiten nicht. Ein Gleichstrommagnet ist in aller Regel aus Drehteilen, also aus Rotationskörpern, aufgebaut. Auch die Spule besitzt diese Form und es kann daher beim Gleichstrommagneten eine sehr kompakte Bauweise erreicht werden. Druckdichte Konstruktionen können verhältnismäßig einfach dadurch erhalten werden, daß der Ankerraum druckdicht gekapselt wird, so daß sich die Spule außerhalb des abgedichteten Raumes befindet. Auch aggressive Druckmedien können hierdurch leicht beherrscht werden.

Durch das Gebrauchsmuster 19 50 274 ist ein Wechselstrommagnet bekannt geworden, dessen Form äußerlich einem Gleichstrommagneten gleicht. Bei dem bekannten Magneten ist das Joch aus einer Vielzahl von Einzelblechen aufgebaut, deren Ebene jeweils radial zur Mittelachse des Magneten ausgerichtet ist. Besitzen die Bleche eine gleiche Wandstärke, ergeben sich zwischen den einzelnen Blechen Spalte, die beispielsweise durch eine Kunststoffmasse ausgefüllt werden können. Bei einer anderen Variante dieses Vorschlages werden die Bleche im Querschnitt keilförmig ausgestaltet, wodurch die Bleche mehr oder weniger aneinander anliegen können.

Der Herstellungsaufwand eines solchen Magneten ist verhältnismäßig groß. Insbesondere ergeben sich erhebliche Probleme bei der Montage der Vielzahl von Einzelblechen. Der mechanische Zusammenhalt des Joches ist unbefriedigend, wodurch die Lebensdauer beeinträchtigt wird. Zu beachten ist hierbei, daß die Verwendung ringförmiger, metallischer Bauelemente, die die Stabilität verbessern könnten, in der Regel nicht möglich ist, weil diese einen elektrischen Kurzschlußring bilden würden.

Aus der US-PS 24 26 745 ist ein Elektromagnet mit einem Tauchanker und einem Ankergegenstück bekannt, wobei der Anker und das Ankergegenstück aus lamellierten Blechen aufgebaut ist und wobei diese Teile eine zylindrische Außenform besitzen. Über die Ausgestaltung des Joches eines Wechselstrommagneten werden dort aber keine Vorschläge gemacht.

Durrh die Erfindung soll ein Wechselstrommagnet geschaffen werden, der möglichst einfach herstellbar ist und der im wesentlichen einen rotationssymmetrischen Aufbau besitzt, um — ähnlich wie bei Gleichstrommagneten — den Ankerraum vom Spulenraum trennen zu können, so daß der Wechselstrommagnet beispielsweise zur Betätigung von Ventilen für aggressive Flüssigkeiten eingesetzt werden kann und es nicht notwendig ist, die vom Wechselstrommagneten angetriebene Betätigungsstange, Ventilstange od. dgl. abdichtend zu führen. Abdichtungen dieser Art sind unerwünscht, weil sie die Hubkraft herabsetzen, vorzeitig verschleißen und dann zu Störungen führen.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe geht die Erfindung aus von einem Wechselstrommagneten der eingangs beschriebenen Art und schlägt vor, daß erfindungsgemäß das Joch aus einem einstückigen oder aus mehreren

dickwandigen Hülsen zusammengesetzten, längs einer Mantellinie mit einem Schlitz versehenen Mantelzylinder aus magnetischem Material und aus zwei oberhalb und unterhalb des Spulenkörpers angeordneten Jochteilen besteht, die aus Dynamoblechlamellen in Form von Ringscheiben in quer zur Achse liegenden Ebenen geschichtet sind, die radiale Trennschlitze haben und in den Mantelzylinder mit enger Berührung eingesetzt sind, und daß der Zylindermantel und die lamellierten Jochteile durch Umgießung mit einer Kunststoffhülle zu einer kompakten Baueinheit verbunden sind, die auf ein den Ankerraum gegen den Spulenraum abdichtendes Ankerführungsrohr aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff von geringer elektrischer Leitfähigkeit aufschiebbar ist.

Überraschenderweise ist gefunden worden, daß die Aufgabe durch den erfindungsgemäßen Vorschlag lösbar ist. Obwohl nämlich die Erfindung beim Mantelzylinder des Joches auf die bei Wechselstrommagneten übliche Lamellierung verzichtet, bleibt die Wirbelstrombildung in diesem Bereich sehr gering und kaum meßbar. Dies rührt offenbar daher, daß der Mantelzylinder ohnehin verhältnismäßig dünnwandig ist. Wenn aber auf die Lamellierung des Mantelzylinders verzichtet wird, kann die Herstellung eines solchen Wechselstrommagneten beträchtlich vereinfacht werden. Insbesondere ergeben sich bei der Montage keine Probleme, weil der Mantelzylinder nur aus einem oder ganz wenigen Bauteilen besteht.

Nur bei verhältnismäßig größeren Wechselstrommagneten kann es sich empfehlen, das Joch im Bereich des Mantelzylinders aus mehreren, dickwandigen Hülsen zusammenzusetzen ohne daß hierdurch der prinzipielle Aufbau und insbesondere die erhaltenen Vorteile verloren gingen.

Andererseits bereitet die Lamellierung der oberhalb und unterhalb des Spulenkörpers angeordneten Jochteile und deren erfindungsgemäße Gestaltung keine Schwierigkeiten. Dies gilt sowohl bezüglich der Herstellung als auch bezüglich der Montage, also der Verbindung der Jochteile mit dem Mantelzylinder.

Durch die Umgießung mit einer Kunststoffhülle wird eine kompakte Baueinheit erhalten, die auch den Spulenkörper aufnimmt, wobei die Funktion der Kunststoffhülle vielfältig ist. Die Kunststoffhülle schützt dabei nicht nur den Spulenkörper vor äußeren Beeinflussungen, sondern bewirkt auch, daß der mit Schlitz versehene Mantelzylinder zusammengehalten wird. Das Ankerführungsrohr, das den Ankerraum gegen den Spulenraum abdichtet, besteht aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff von geringer elektrischer Leitfähigkeit. Ein Rohr aus einem nichtrostenden Stahl hat sich für diesen Zweck besonders bewährt. Die Anordnung eines solchen Rohres bei einem Wechselstrommagneten muß nämlich beachtet werden, daß das Rohr keinen elektrischen Kurzschlußring bildet. Es ist gefunden worden, daß ein Rohr aus einem nichtrostenden Stahl für die beabsichtigte Wirkung ausreicht. Der elektrische Widerstand des zu verwendenden nichtrostenden Stahls ist ausreichend hoch, um Induktionserscheinungen zu unterdrücken.

Die Erfindung führt insbesondere deswegen auch zu einer einfachen Bauweise, weil alle Jochteile von Stanzteilen gebildet sind. Es kann nämlich auch der geschützte Mantelzylinder von einem Stanzteil gebildet sein. Darüber hinaus haben die erforderlichen Stanzteile gegenüber üblichen Wechselstrommagneten mit beispielsweise U-, C- oder M-förmigen Lamellenkernen eine wesentlich einfachere Figuration, woraus sich geringere Stanzverluste bei den teuren Magnetblechen und geringere Kosten für die Stanzwerkzeuge ergeben.

Auch bei kleinen Dimensionen ergeben sich keine Bau- oder Montage-Probleme, weil der Aufbau des Magneten einfach ist.

Günstig ist außerdem, daß unterschiedliche Magnetlängen leicht dadurch geschaffen werden können, daß verschieden lange Mantelzylinder mit gleichen Jochteilen kombiniert werden.

Im Gebrauchsmuster 19 68 696 ist bereits ein Gleichstrommagnet vorgeschlagen worden, bei dem die Jochteile von aufeinander geschichteten, aus Blech gestanzten Scheiben gebildet sind. Diese Bauweise ist angewandt worden, um die aufwendigere Fertigung aus Fließpreßteilen bzw. Drehteilen zu vermeiden. Eine mit der Erfindung vergleichbare Aufgabe liegt dort nicht vor.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Blechpaket des lamellierten Ankers von verhältnismäßig starken Endblechen abgedeckt ist und daß der Abstand der Außenflächen der beiden Endbleche des Ankers voneinander geringer ist als der abgedrehte Durchmesser des Ankers. Ein Anker dieser Ausbildung hat den Vorteil, daß der Drehvorgang zur Herstellung des Außendurchmessers nicht durch die Lamellierung gestört wird. Andererseits wird hierdurch auf einfache Weise eine Verbindung zwischen den beiden Seiten des Ankers geschaffen, so daß das Druckmedium im Ankerraum die Ankerbewegung nicht hemmt, und es auch nicht notwendig ist, zusätzlich Kanäle vorzusehen.

Weiter schlägt die Erfindung vor, daß sich das Ankerführungsrohr zwischen zwei Drehteilen erstreckt, von denen der eine Drehteil abdichtend am anzutreibenden Organ anliegt und daß der andere Drehteil eine Überwurfmutter für die Baueinheit aufweist. Diese Bauweise hat den Vorteil, daß beispielsweise bei Störungen des elektrischen Teils des Wechselstrommagneten diese Teile einfach ausgetauscht werden können, ohne den dichten Anbau der übrigen Teile an das anzutreibende Organ zu beeinträchtigen.

Günstig ist es, wenn mindestens eine der Spulenendflächen einen gegen den anliegenden Jochteil gerichteten angeformten Ansatz besitzt, der in die Trennschlitze der Ringscheiben eingreift. Auf diese Weise wird eine Verdrehsicherung zwischen den Jochteilen und dem Spulenkörper erhalten.

Bei einer Variante der Erfindung kann der Mantelzylinder auch aus halbzylinderförmigen Schalen bestehen.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht mit einem teilweisen Schnitt durch einen Wechselstrommagneten entsprechend der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt durch die Darstellung der F i g. 1 entsprechend der Schnittlinie H-II,

F i g. 3 einen Schnitt durch die Darstellung der F i g. 1 entsprechend der Schnittlinie IH-III und

F i g. 4 eine teilweise Schnittdarstellung eines abgewandelten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Der Wechselstrommagnet nach den Fig. 1 bis 3 besteht im wesentlichen aus dem Magnetgestell oder Joch 1, das aus den Jochteilen 2 und 3 und dem Mantelzylinder 8 aufgebaut ist. Der magnetische Kreis wird ergänzt durch das Ankergegenstück 10 und den Anker 9. Zwischen den beiden ringförmigen Jochteilen 2 und 3 ist die Spule 7 mit dem Spulenkörper 28

angeordnet. Die Endflächen der Spule tragen die Bezugsziffern 4 und 5.

Die Ausbildung der Jochteile 2 und 3 ergibt sich insbesondere aus der F i g. 2. Der Jochteil 2 besteht aus den Ringscheiben 6, die einen Trennschlitz 27 aufweisen. Es können auch zwei einander gegenüberliegende Schlitze vorgesehen sein. Die Montage der Ringteile ist jedoch dann umständlich. Die Ringscheiben 6 sind derart montiert, daß die Schlitze 27 die gleiche Lage einnehmen. Bei dieser Anordnung werden die günstigsten Verhältnisse erreicht. Sind die Schlitze gegeneinander versetzt, entstehen in den Ringscheiben elektrische Ströme, die zu störenden Induktionen führen.

Um die gleichartige Anordnung der Schlitze zu gewährleisten, ist vorgesehen, daß an der Endfläche 4 des Spulenkörpers 28 ein Ansatz 20 angeformt ist, auf den bei der Montage die Ringscheiben 6 mit den Schlitzen 27 aufgefädelt werden.

Der Jochteil 3 besitzt die gleiche Ausbildung wie der Jochteil 2.

Der Mantelzylinder 8, der bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 bis 3 einstückig ausgebildet ist, besitzt einen Schlitz, der im Bereich des Anschlußkastens 30 eine Verbreiterung 29 aufweist, durch welche Verbreiterung die Kabel vom Anschlußkasten zur Spule 7 führen. Oberhalb bzw. unterhalb des Anschlußkastens 30 genügt eine Schlitzung, die ausreicht, einen elektrischen Ringstrom zu verhindern.

Eine Variante der Mantelausbildung ist in der F i g. 4 gezeigt. Der Mantel besteht dort aus insgesamt drei Rohrhülsen 23, 24 und 25, wobei jede Rohrhülse aus zwei halbzylindrischen Schalen 21 und 22 aufgebaut ist. Die Unterteilung in zwei halbzylindrische Schalen hat den Vorteil der Vereinfachung der Montage. Sie ist natürlich auch bei einem Wechselstrommagneten entsprechend den F i g. 1 bis 3 anwendbar. Die mehrhülsige Ausbildung empfiehlt sich bei stärkeren Wandungen des Mantelzylinders.

Die Kunststoffhülle 26 verbindet den Mantel 8 mit den Jochteilen und der Spule. Auf diese Weise wird eine komplette Baueinheit erhalten.

Das Ankergegenstück 10 ist ebenso wie der Anker 9 als Blechpaket ausgebildet. Die Bleche 11 des Ankers sind durch die Niete 36 und die Endbleche 13 zusammengehalten. Außerhalb der Außenflächen 15 ergeben sich Kanäle 31. Die Ankerstange 32 ist starr mit dem Anker verbunden und durchdringt eine Bohrung des Ankergegenstückes sowie des Drehteiles 16. Der Aufbau des Ankergegenstückes 10 entspricht im wesentlichen dem Aufbau des Ankers 9. Lediglich die Endbleche 14 sind noch stärker gewählt, so daß ein Voll-Rotationskörper erhalten wird. Die Bleche 12 des Ankergegenstückes sind mit einem Schlitz versehen, der den Kurzschlußring 33 aufnimmt.

Das Ankergegenstück ist fest mit dem Drehteil 16 verbunden, beispielsweise durch Lötung. Am Außenumfang des Drehteil 16 ist das abdichtende Ankerführungsrohr 17 aus einem nichtrostenden Stahl angesetzt, dessen anderes Ende mit dem Außenumfang des Drehteils 18 verbunden ist. Da der Drehteil 16 an dem anzutreibenden Organ abdichtend anliegt und in dieser Lage durch den Befestigungsflansch 34 gehalten wird, wird auf diese Weise ein abgedichteter Ankerraum 35 geschaffen und über das Rohr 17 kann die Baueinheit, die die Spule und das Joch umfaßt, geschoben werden. Die Befestigung dieser Baueinheit erfolgt durch die Überwurfmutter 19 und das Gewinde an dem Drehteil 18.

Sowohl bei geschlitzter Ausbildung (F i g. 1 bis 3) als auch bei einer Ausbildung des Mantels durch halbzylindrische Schalen (Fig.4) reicht die Kunststoffhülle 26 aus, um der Baueinheit eine ausreichende mechanische Festigkeit zu geben.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Wechselstrommagnet mit einem lameliierten Tauchanker und einem lamellierten Joch, welches den Ankerraum und die Erregerspule gehäuseartig umfaßt und mit einem Kunststoffmantel umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (1) aus einem einstückigen oder aus mehreren dickwandigen Hülsen zusammengesetzten, längs einer Mantellinie mit einem Schlitz versehenen Mantelzylinder (8) aus magnetischem Material und aus zwei oberhalb und unterhalb des Spulenkörpers (28) angeordneten Jochteilen (2, 3) besteht, die aus Dynamoblechlamellen in Form von Ringscheiben (6) in quer zur Achse liegenden Ebenen geschichtet sind, die radiale Trennschlitze (27) haben und in den Mantelzylinder mit enger Berührung eingesetzt sind, und daß der Zylinder-Mantel und die lamellierten Jochteile durch Umgießung mit einer Kunststoffhülle (26) zu einer kompakten Baueinheit verbunden sind, die auf ein den Ankerraum (35) gegen den Spulenraum abdichtendes Ankerführungsrohr (17) aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff von geringer elektrischer Leitfähigkeit aufschiebbar ist.

2. Wechselstrommagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechpaket des lamellierten Ankers (9) von verhältnismäßig starken Endblechen (13) abgedeckt ist und daß der Abstand der Außenflächen (15) der beiden Endbleche (13) des Ankers (9) voneinander geringer ist als der abgedrehte Durchmesser des Ankers.

3. Wechselstrommagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Ankerführungsrohr (17) zwischen zwei an seinen Enden abdichtend eingesetzten Drehteilen (16,18) erstreckt, von denen der eine Drehteil (16) unter Abdichtung am anzutreibenden Organ zur Anlage kommt, und daß der andere Drehteil (18) ein Gewinde und eine Überwurfmutter (19) zur Befestigung der Baueinheit (2,3,7,8) des Magnetjochs hat.

4. Wechselstrommagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Spulenendflächen (4,5) einen gegen den anliegenden Jochteil (2, 3) gerichteten angeformten Ansatz (20) besitzt, der in die Trennschlitze (27) der Ringscheiben (6) eingreift.

5. Wechselstrommagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelzylinder (8) aus halbzylinderförmigen Schalen (21,22) besteht.