DE1614727A1 - Kraftmagnetsystem mit Dauermagneten - Google Patents

Description

• Kraftmagnetsystem.mit Dauermagneten Die Erfindung betrifft ein Kraftmagnetsystem mit Dauermagneten, vorzugsweise in Topfbauweise, insbesondere für meahan fisch e Betätigungen.
• Die vielseitig;ei-ngesetzten einfachen Gleichstromhubmagnete weisen den erheblichen Nachteil auft- dass ihre Spulen oft für 100% ED (relative.Einschaltdaüer) bemessen werden müssen und damit-die Bau- . gröese von der Erwärmung vorgeschrieben wird: Nach .dein. Anziehen des Ankers.wird die gesamte elektrische Leistung nur noch in Wärmeverluste umgesetzt.
• Es sind'aueh Kraftmagnetsysteme für mechanische Betätigungen be-@ kannt, in deren Magnetkreisen zusätziieh Dauermagnete angeordnet sind. Bei diesen bekannten Systemen dienen die Dauermagnete entweder zur Unterstützung der Wirkung der elektrischen Spulen, zur Steigerung der Empfindlichkeit, zum Festalten des Ankers in den Endlagen oder zur Umkehrung der Wirkungsrichtung nach zwei Endlagen. In allen erwähnten Fällen. wird die Wirkung der elektrischen;.Spulen üb-1 lichex"Baugrösse von den Dauermagneten nur unterstützt9 und es bestehen-zwei Arbeitsluftspalte) wobei die elektromagnetischen und die dauermagnetischen .Kräfte sich in einem Luftspalt addieren, im anderen sich gegenseitig - aufhebenk Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den räumlich grossen Gleichstromhubmagneten mit meist elektrischer Dauererregung und 'hohen Wärmeverlusten während des Betriebes durch e in System kleinerer Baugrösse mit Dauermagneten zu ersetzen. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die gesamte zur Bewegung 'des Ankers erforderliche-Kraft aus der Energie des dauermagnetischen . Abschnittes gewonnen wird, der aus zwei Teilen mit unterschiedlichem Dauermagnetverhalten besteht, die entweder in Parallel-oder in Serienschaltung angeordnet sind und über einen einzigen Arbeitsluftspalt in einem einzigen magnetischen Kreis wirksam werden, indem der eine Teil aus einem Werkstoff grosser Koerzitivkraft besteht und d'er -andere .Teil mit eerhältnismässig kleinerer Koerzizivkraft durch die Spule umpolbar ist. Die Koerzitivkraft des einen-Werkstoffes ist hierbei so gross, dass er auch während der Betriebserregung sowie bei der durch das Abfallen und Anziehen des-Ankers sich jeweils einstellenden Scherung des Hubmagnetkreises stabil bleibt, d.h.-immer auf dem gleichen geraden Ast seiner Magnetisierungskurve arbeitet. Die Koerzitivkraft des zweiten Werkstoffes ist so gewählt, dass die Betriebserregung diesen Teil sicher ummagnetisiert. Bei gleich gerichteter Polung wird das Anziehen durch die dauermagnetischen . Kräfte bewirkt,, bei entgegengesetzter Pblung wird das Abfallen für die.Belastung (Ankergewicht, "Last, Riickholfeder usw.) ohne den Nachteil einer Klebekraft@freigegeben. . Gemäss einer Ausbildung nach der Erfindung ist der 1Vlantel eines fiopfmagneten als dauermagnetischeb Abschnitt ausgebildet und enthält sowohl den stabilen wie den umsteuerbaren dauermagnetischen Teil. Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung bilden der Mantel den stabilen und der Anker den umsteuerbaren dauermagnetischen ,Teil bei einem Topfmagnetsystem. ' Das beschriebene Kraftmagnetsystemweist versdhiedene Vorteile auf. Da in neuartigen Dauermagnetwerketoffen die magnetische Energie auf kleinerem Raum zü konzentrieren ist als in weichmagnetischen Spulen, wird die gleiche mechanische, Arbeit mit einem wesentlich kleineren System erreicht. Die Spule kann für-.sehr kurze elektrische Impulse bemessen sein (z.B.'Kondensatorentladung), d.h. sie kann auf einen minimalen Raum beschränkt werden. Dies führt z' .einer- weiteren.Verkleinerung -des beschriebenen Kraftmagnetsystems. Durch einen sehr kurzen Impuls mit kleiner Zeitkongtante und hoher Leistung kann die Ummagnetisierung schon bewirkt sein,, bevor der mit einer trägen Last behaftete Anker sich bewegt., da di.e Anzugskraft nur aüe der Dauermagnetenergie gewonnen wird, Genau so schnell kann durch die Ummagnetisierung das Abfallen eingeleitet werden.-Zusammengefasst er-' geben sich durch die beschriebene Anördnung eine wesen'tliche.Verkleinerung des Systems-bei vorgegebener mechanischer Arbeit, kürzeste elektrische Steuerimpulse in einer-kleineren Spule und ein sehr zuverlässiges Schaltverhalten.. . Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen'beschrieben, in denen .. Fig. 1 die schematische Anordnung eines Topfmagnetsystema,* ..Fig..2 eine ähnliche Anordnung wie'Fig. 1, jedoch in flaeher Bauweise und . Fig. 3 eine weitere@.-Anordnung mit andere ausgebildetem .. dauermagnetischen Abschnitt zeigen. .. In Fig. 1 freist der-daüermagnetisehe Abschnitt zwei Teile auf, die, bezogen auf den Arbeitsluftspalt 79-parallel geschaltet sind. Beide sind als Hohlzylinder ausgebildet; urd der eine Hohlzylinder liegt innerhalb des anderen Hohlzylinders. Der ' dauermagnetisch härtere Teil ist mit 1 und der umsteuerbare .dauermagnetische Teil mit 2-bezeichnet. Der weichmagnetische Anker 3 und die weichmagnetischen Flussführungsteile 4 und-5 vervollständigen den magnetischen Kreis. Mit 6 ist die Spule bezeichnet. Die in* Fig. 1 dargestellte Anordnung-ist bei länglicher Ausbildung des Magnetsystems unter Verwendung von Dauermagnetwerkstoffen mit..länglicllem Gestaltfaktor zweckmässig.
• In Fig. 2 sind' die dauermagnetischen Teile 1 und 2 ih Bezug auf den Arbeitbluftspalt 7 in. Reihe geschaltet. Die übrigen Teile die-'ses Kreises sind wie in Fig. 1 bezeichnet. Eine solche Anordnung lässt sich z.B. durch eine Paarung, von isotropem Bariumferrit mit Kobaltferritmagneten bäuen. Die dauermagnetischen Teile 1 und 2 bestehen dabei aus ringförmigen,-flach en Scheiben.
• In Fig. 3 ist der dauermagnetische Abschnitt auf hlantel und Anker verteilt: Der stabile Mantel 8 und der umsteuerbare, dauermagnetische Anker 9 wirken in Reihe auf fen Arbeitsluftspalt 12. Die weichmagnetischen Plussführungsteile 10 und 11 ergänzen den magnetischen Kreis. Die Spule ist mit 13 bezeichnet. Die Anordnung nach Fig. 3 lässt sich in länglicher Bauform mit dem bei Fig. 1 angeführten Werkstoffbeispiel und in flacher Bauform mit dem bei Fig. 2 angeführten

Claims (1)

1. Patentansprüche 1. Kraftmagnetsystem mit Dauermagneten, vorzugsweise in Top,fbauweise, insbesondere für mechanische Betätigungen,-dadurch gekennze@chnet, dass die gesamte, znr'Bewegung des Ankers erfor-'derliche Kraft aus d-er Energie des dauermagnetischen Abschnittes gewonnen wird,. der aus zwei Teilen. mit unterschiedlichem DaÜermagnetverhalten besteht, die entweder in Parallel- oder in Serienschaltung angeordnet sind, und, über einen einzigen Arbeitsluftspalt in einem einzigen magnetischen Kreis wirksam werden, indem der eine Teil aus einem Werkstoff grosser Koerzitivkraft besteht und der andre Teil mit verhältnismässig',kleinerer Koerzitivkraft durch die Spule umpolbar isst. -2. Kraftmagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der,Mantel eines Topfmagneten als dauermsgnetischer Abschnitt ausgebildet ist und sowohl den stabilen wie-den umsteuerbaren dauermagnetischen Teil enthält. 3. Kraftmagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel den ,stabilen urld dir Anker den umsteuerbaren dauermagnetischen Teil bei einem Topfmagnetsystem bilden.'- Bezugszeichenliste 1 dauermagnetisch harter Teil 2 , umsteuerbarer daüermagnetischerl Teil 3 - weichmagnetischer Anker 4 @' Flussführungsteil 3 , . ei, . 6 Spule 7 . Arbeitsluftspalt 8 ' stabiler dhuermagnetischer Mantel. 9 umsteuerbarer dauermagnetischer Anker 10 - Flussiührungsteil 12 . . . , - Arbeitsluftspalt 13 Spule ,