DE1764073B2 - Elektromagnetsystem mit abrissfeder - Google Patents

Description

Anschlag in der Ruhestellung des Ankers nt ist und daß durch diesen Anschlag zugleich ie Hubstellnng, bei welcher während der Anzugsbewe· — des Ankers die Abrißfeder wirksam wird,

ist

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung wird daß die Abrißfedern überhaupt nicht mehr zu werden brauchen, da die Hnbstellunj» des etankers, in der die AbriSfeder jeweils wirksam allein durch den Anschlag für die Abrißfeder it wird. Infolgedessen entfallen nicht nur die zeitaufwendigen und schwierigen Justierarbeisondern es kann äusätzlich auch diese Hubstellung dich exakter als sonst bestimmt werden. Infolgei können so ausgebildete Magnetsysteme auch mit resentiich geringeren Luftspalten arbeiten. Dazu ergibt Kh der weitere sehr bemerkenswerte Vorteil, daß die torißfedern infolge der Vorspannung nicht zu störenten Schwingungen neigen und zum anderen bei ihrem Wirksamwerden trotz eines beliebig kleinen Hubberei-Ches einen im Rahmen der maximalen Anzugskraft des Magnetsystems beliebig große Kraftspeicherung erhal ten werden kann. Somit kann die mögliche Über- und Unterspannung auch wesentlich größer sein als bei bisher bekannten Abrißfedern. Dies ergibt sich daraus, daß die Ankerrückholfeder schwächer gemacht werden und dadurch die notwendige Anzugskraft für den Anker geringer gehalten werden kann und andererseits aber trotz geringerer Kraft der Rückholfeder ein Abfallen des Magnetankers durch die Abrißfeder immer sichergestellt ist Entsprechend sinkt auch der notwendige Energiebedarf, da die Ausbildung so erfolgen kann, daß die Abrißfeder erst im allerletzten Moment des Anzugshubes des Magnetankers mit großer Kraft wirksam wird und so das magnetische Kraftfeld des Elektromagneten extrem günstig ausgenutzt werden kann. Mit einem mit einem solchen Elektromagnetsystem ausgebildeten Zählwerk kann somit auch bei sehr niedrigem Energiebedarf eine extrem hohe Zählfrequenz erreicht werden, ohne daß die Einschaltzeit der Magnetspule wegen Oberhitzungsgefahr begrenzt zu werden braucht Wegen der extremen Energieausnutzung und der überaus großen Unempfindlichkeit gegen Über- und Unterspannungen spielen im übrigen auch die magnetischen Werte des Materials, aus dem das Magnetsystem hergestellt ist, nicht eine so große Rolle wie bisher, so daß Schwankungen dieser Materialwerte in erheblich größerem Umfang ohne Schaden in Kauf genommen werden können.

Wie bereits erwähnt, weisen die bekannten Magnetsysteme mit Abrißfeder die erfindungsgemäßen Merkmale und Vorteile nicht auf. So besitzt ein bekanntes Magnetsystem (DT- PS 5 25 107) eine Abrißfeder, die am Magnetanker angebracht ist und über einen Trennstift auf den Magnetkern einwirken kann. Diese Abrißfeder ist jedoch keinesfalls vorgespannt und besitzt somit die aufgezählten Nachteile der bekannten Abrißfedern. Dies liegt nicht nur an der fehlenden Vorspannung für die Abrißfeder, sondern auch daran, daß der dort verwendete Trennstift nicht in einem Lager des Magneüankers angeordnet ist, das eine definierte Lage für ihn besitzt, in die er bei nicht betätigtem Magnetanker durch die Abrißfeder hineingedrückt wird. Der hier verwendete Trennstift wird vielmehr bei abgefallenem Anker lediglich durch die Abrißfeder in einer nicht genau definierten Lage gehalten, so daß auch die Hubstellung für das Wirksamwerden der Abrißfeder Undefiniert und nur durch Verbiegen der Abrißfeder einstellbar ist.

Auch ein weiteres bekanntes Magnetsystem (DT-PS 6 07 815) besitzt die aufgezählten Nachteile. Die dort als Abrißfeder dienende Blattfeder ist nämlich ebenfalls nicht vorgespannt Eine doit vorgesehene, auf die Blattfeder einwirkende Stellschraube dient nämlich lediglich zum Einstellen des Punktes des Ineingrif fkommens der Blattfeder.

Ein ebenfalls bekanntes Elektromagnetsystem (Deutsches Gebrauchsmuster 19 81378) besitzt eine am Anker befestigte, sich beim Anziehen des Ankers gegen den Spulenkern legende Abrißfeder, wobei ein Trenn stift dergestalt an der Abrißfeder angebracht ist daß er bei angezogenem Magnetanker die Abrißfeder gegen den Spulenkern abstützt Hier ist jedoch die Abrißfeder ebenfalls nicht vorgespannt so daß für sie auch eine genaue Justierung vorgenommen werden muß.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Anschlag ein Trennstift ist welcher in einer Bohrung des Magnetankers geführt ist und an seinem vom Spulenkern wegweisenden Ende einen Kopf besitzt der durch die auf der dem Spulenkern abgewandten Seite des Magnetankers befestigte Abrißfeder gegen den Magnetanker gedruckt wird

Hier wird die Hubstellung des Magnetankers, in der die Abrißfeder wirksam wird, allein durch die Lagerung bzw. die Lange des als Anschlag für die Abrißfeder dienenden Trennstiftes bestimmt. Dabei ergibt sich der weitere Vorteil, daß durch die elastische Lagerung des Trennstiftes das gesamte Magnetsystem wesentlich leiser arbeitet und sowohl am Trennstift als auch an den anderen Teilen ein geringerer Verschleiß auftritt. Zusätzlich ist aber selbst ein Verschleiß am Trennstift oder einem den Ankerhub beim Anzug begrenzenden Anschlag nicht so tragisch, da die Abrißfeder extrem stark ausgebildet sein kann, so daß dadurch keine Funktionsstörungen auftreten.

Trennstifte aus geeignetem Material, beispielsweise aus einem schlagfesten Kunststoff, sind zwar an sich bekannt Solche Trennstifte sind im allgemeinen am Anker angebracht und legen sich beim Anziehen des Ankers gegen den Spulenkern. Dabei stellen sie sicher, daß ein geringer, minimaler Luftspalt zwischen Magnetanker und Spulenkern erhalten bleibt der ein magneti sches Kleben des Magnetankers am Spulenkern verhindern soll. Bei alleiniger Benutzung solcher Trennstifte können jedoch naturgemäß die theoretischen Vorteile der Abrißfedern, z. B. die Einsparung von Energie, nicht erhalten werden. Außerdem können dabei die bei betätigtem Magnetsystem noch vorhandenen Luftspalte zwischen Magnetanker und Spulenkern nicht beliebig klein gemacht werden, da sonst einmal die Trennstifte ihre Wirkung verlieren, und sie zum anderen, falls sie zu dünn ausgelegt sind, auch der mechanischen Beanspruchung der Betätigung des Magnetsystems nicht gewachsen sind und zerbrechen würden.

Weitere Ausführungsbeispiele und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 3 bis 9 enthalten. Ihre konkrete Ausgestaltung sowie auch die der Ansprüche 1 und 2 ergibt sich aus der weiteren Beschreibung, die die Erfindung in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt dabei

F i g. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Elektromagnetsystems, das den Grundgedanken der Erfindung verdeutlicht,

F i g. 2 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Elektromagnetsystems mit einer am Anker angebrachten, auf einen im Anker gelagerten Trennstift wirkenden Abrißfeder,

F i g. 3 einen Längsschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Elektromagnetsystems, bei der sowohl der Anschlag als auch die Abrißfeder am Magnetjoch angebracht sind, und

Fig.4 einen Längsschnitt eines Magnetkerns, wobei die Abrißfeder und ein Trennstift gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung im Magnetkern gelagert sind.

Das in F i g. 1 gezeigte Elektromagnetsystem besteht aus einem Joch 1, einem von diesem umschlossenen Spulenkern 2, auf dem sich die Magnetspule 3 mit ihrem Spulenträger 4 befindet. An der offenen Seite des Jochs 1 ist ein Magnetanker 5 in nicht dargestellter Weise gelagert. Im oberen Schenkel des Magnetjochs 1 befindet sich eine Einfräsung 6 und ein Durchbruch 7, mittels derer eine Abrißfeder 8 an dem Joch befestigt ist Zur Anbringung der Abrißfeder 8 braucht lediglich ihr einer Schenkel in die Einfräsung 6 bis zu deren Ende hineingeschoben zu werden und dann ihr anderer Schenkel durch den Durchbruch 7 geführt zu werden. Durch die als Anschlag 9 für die Abrißfeder ausgebildete Innenwandung des Durchbruchs 7 wird die Abrißfeder 8 dann vorgespannt in einer genau definierten Lage gehalten, so daß der Magnetanker bei Betätigung in exakt definierter Hubstellung auf den freien Schenkel der Abrißfeder auftrifft. Zur Sicherung der Abrißfeder kann diese dabei evtl. noch durch eine Klemmplatte auf dem Joch in ihrer Lage befestigt werden.

Bei dem in F i g. 2 gezeigten Magnetsystem entspricht der grundsätzliche Aufbau dem der Fig. 1. Es sind deshalb auch gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Hier ist jedoch im Unterschied zu F i g. 1 in dem Magnetanker 5 gegenüber dem Spulenkern 2 eine Bohrung 10 angebracht, in der ein Trennstift 11 gelagert ist. An dem von dem Spulenkern wegweisenden Ende besitzt der Trennstift einen Kopf 12 von größerem Durchmesser als dem der Bohrung 10, durch den ein Hindurchgleiten des Trennstiftes durch die Bohrung verhindert wird und gegen den eine Abrißfeder 13 drückt, die als Blattfeder ausgebildet ist und in der Nähe des Lagerpunktes des Magnetankers 5 mit diesem vernietet ist.

Bei der Herstellung dieses Magnetsystems braucht der Trennstift 11 lediglich in die Bohrung 10 eingesetzt zu werden. Durch die Länge des Trennstiftes wird dabei automatisch die Hubsteflung des Ankers 5 festgelegt, in so der die Abrißfeder 13 wirksam wird. Diese Hubstellung ist dabei durch den Trennstift exakt bestimmbar, ohne daß die Abrißfeder 13 selbst justiert zu werden braucht Diese wird lediglich mit dem Magnetanker 5 vernietet wobei sich die Kraft die sie auf den Trennstift 11 und entsprechend bei angezogenem Magnetanker auf den Spulenkern 2 ausübt durch ihr Material und ihre Ausgestaltung bedingt ist Dadurch, daß sie streifenförmig, trapezförmig oder ähnlich ausgebildet ist, sowie durch ihre Dicke, Länge und ihr Material läßt sich ihre Kennlinie bestimmen. Diese wird dabei vorteilhafterweise so festgelegt daß sie dem Kraftverlauf zwischen Spulenkern und Magnetanker während des letzten Teils des Hubes des Magnetankers, in dem die Abrißfeder wirksam wird, entspricht 6s

Mit Hilfe dieser Anordnung kann das gesamte Magnetsystem besonders einfach kraftemäöig optimal ausgelegt werden. Dabei ist ersichtlich, daß durch das federnde Wirksamwerden des Trennstiftes keine abrupten Abbremsvorgänge auftreten und somit das Magnetsystem leiser und verschleißärmer arbeitet Außerdem kann, wie bereits erwähnt, wegen des exakten Eingreifens der Abrißfeder und der von dieser ausübbaren hohen Kraft das gesamte Magnetsystem mit extrem kleinen Luftspalten und somit in seinem günstigsten Wirkungsbereich arbeiten.

Ein weiterer Vorteil der in Fig.2 gezeigten Anordnung besteht darin, daß Durchbiegungen des Magnetankers im Laufe von vielen Betätigungen verhindert werden. Es hat sich bei Versuchen nämlich herausgestellt daß sich bei Zählwerken, bei denen der Magnetanker durch einen besonderen Anschlag bei seinem Anzug abgestoppt wird, im Laufe der Zen Abdruckstellen des Spulenkerns auf dem Magnetanker ausbildeten, die durch eine Durchbiegung des Magnetankers, insbesondere bei der Verwendung von sehr starken Magnetfeldern, wie sie zum Zählen von hohen Impulsfrequenzen benötigt werden, erklärt werden müssen. Traten solche Durchbiegungen auf, erfolgten auch bald Fehlzählungen. Diese ungünstigen Erscheinungen konnten auch nicht durch die Anbringung eines weiteren Trennstiftes zwischen Magnetanker und Spulenkern beseitigt werden, da dieser entweder den notwendigen Luftspalt zu sehr vergrößerte oder aber bei Betätigung zu schnell zerstört wurde. Durch die in F i g. 2 gezeigte Anordnung sind diese Erscheinungen zuverlässig beseitigt worden.

Das in Fig.3 gezeigte Magnetsystem entspricht seinem Grundaufbau dem in F i g. 1 und 2. Infolgedessen sind auch hier entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen worden. Hier sind jedoch ein Schieber und die Abrißfeder an dem Joch 1 angebracht. Der Schieber 14 besteht dabei aus einer an ihrem hinteren Ende abgewinkelten Schiene, die mittels zwei in ihr angebrachten LangiSchern 15 und 16 und zwei an dem Joch 1 angebrachten Bolzen 17 und 18 geführt ist. Die Abrißfeder 19 ist in diesem Fall als Zugfeder ausgebildet und erstreckt sich zwischen dem Bolzen 17 und dem hinteren abgewinkelten Ende des Schiebers 14.

Die Wirkungsweise ist ähnlich wie bei F i g. 2. Wird der Magnetanker 5 angezogen, so legt er sich gegen das vordere Ende des Schiebers 14 und spannt dabei die Abrißfeder 19. Die Hubstellung, in der die Abrißfeder wirksam wird, wird dabei ebenfalls lediglich von der Länge des Schiebers 14 bestimmt Diese gezeigte Anordnung bietet jedoch auch die Möglichkeit, die Hubstellung des Magnetankers 5, in der die Abrißfeder wirksam wird, verstellbar zu machen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Bolzen 17 und 18 oder zumindest einer von ihnen verschieblicr feststellbar mit dem Joch 1 verbindbar sind. Außerdem kann hier der Schieber 14 selbst als Anschlag dienen, dei die Anzugsbewegung des Magnetankers S in Richtung auf den Spulenkern 2 begrenzt Ein solcher exaktei Anschlag ist oftmals bei Zählwerken notwendig, di durch ihn die Exaktheit der Fortschaltung dei Zahlenrollen bestimmt werden kann.

In F i g. 4 ist lediglich ein Spulenkern 2 dargestellt Dieser Spulenkern könnte beispielsweise Teil eine Magnetsystems sein, wie es in Fig. 1, 2 oder : dargestellt ist Dabei sind jedoch die Abrißfeder und de Trennstift in den Spulenkern hineinverlegt worden. In dargestellten Beispiel ist das dadurch verwirklich worden, daß der Spulenkern 2 hinter dem Spulenkern kopf 20 eine Ausfräsung 21 besitzt und in den Spulenkernkopf 20 eine Bohrung 22 angebracht ist. De

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Trennstift 23 ist dabei ähnlich wie in F i g. 2 ausgebildet, während als Abrißfeder 24 eine Druckfeder verwendet ist. Bei der Montage braucht dabei der Trennstift 23 nur in die Ausfräsung 21 eingesetzt und mit seinem vorderen Teil durch die Bohrung 22 in den Spulenkernkopf 20 hindurchgeschoben werden. Dabei legt sich sein hinterer Kopf gegen Anschläge, so daß dadurch das Über die Stirnfläche des Spulenkernkopfes herausragende Ende des Trennstiftes eine genau bestimmbare Länge besitzt. Danach braucht nur die Abrißfeder 24 eingesetzt zu werden, worauf dann der Spulenträger aufgesetzt wird, der ein Herausgleiten des Trennstiftes 23 und der Abrißfeder 24 aus der Ausfräsung 21 verhindert. Die Wirkungsweise dieser Anordnung

entspricht der in den F i g. 2 und 3 beschriebenen.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Sc können als Abrißfedern beispielsweise noch andere als die gezeigten Formen verwendet werden. Ebensc können die Trennstifte und Abrißfedern auch noch ar anderen als den dargestellten Stellen angreifen Obgleich vornehmlich Bezug genommen wurde au Elektromagnetsysteme für Impulszählwerke, kann du Erfindung natürlich auch für andere Magnetsystem« verwandt werden. Sie bringt so z. B. ebenso erheblich* Verbesserungen für die verschiedensten Arten vot Relais.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Jilekiromagnetsystem, bestehend aus einem Spulenkern mit eiaer darauf angeordneten Magnetspule, einem Joch, einem Anker und eiaer Abrißfeder, welche erst im letzten TeQ des Ankerhubes wirksam wir4, dadurch gekennzeichnet, daß 4» Aörißfeder (8, 13, 19,24) durch einen am Magnetsystem ausgebildeten oder zusätzlich angeordneten Anschlag (9. Trennstifte 11,23, Schieber 14) in dta- Ruhesteilung des Ankers (5) vorgespannt ist und daß durch diesen Anschlag zugleich die Hubsteilung, bei «elcher während der Anzugsbewegung des Ankers die Abrißfeder wirksam wird, festgelegt ist

2. Elektromagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag ein Trennstift (11) ist, welcher in einer Bohrung (10) des Magnetankers (5) geführt ist und an seinem vom Spulenkern wegweisenden Ende einen Kopf (12) besitzt, der durch die auf der dem Spulenkern abgewandten Seite des Magnetankers befestigte Abrißfeder (13) gegen den Magnetanker gedrückt wird (F ig. 2).

3. Elektromagnetsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die AbriQfeder (13) aus einer in der Nähe der Lagerstelle des Magnetankers (S) mit diesem verbundenen Blattfeder besteht.

4. Elektromagnetsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (10) in Höhe des Spulenkerns (2) in dem Magnetanker (5) angebracht ist.

5. Elektromagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag ein Trennstift (23) ist, welcher ϊκ einer Bohrung (22) des Spulenkernkopfes (20) geführt ist, und daß in dem Spulenkern (2) hinter dem Spulenkernkopf eine Ausfräsung (21) vorgesehen ist, in die die als Druckfeder ausgebildete Abrißfeder (24) eingesetzt ist, die gegen einen die Bohrung (22) überragenden Kopf des Trennstiftes (23) drückt (Fig. 4).

6. Elektromagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag aus einem Schieber (14) besteht, welcher am Joch (1) gelagert und in Richtung auf den Magnetanker (5) um ein vorgegebenes Maß hin und her verschiebbar ist und durch die Abrißfeder (19) in Richtung auf den Magnetanker verschoben wird.

7. Elektromagnetsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (14) Langlöcher (15, 16) aufweist, mittels derer er über durch sie hindurchgreifende, am Joch (1) befestigte Bolzen (17,18) geführt ist.

8. Elektromagnetsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinie der Abrißfeder (8,13,19,24) einen Verlauf hat, welcher der Anzugscharakteristik des Magneten nach dem Wirks&fttwerfen der Abrißfeder analog

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9. Elektromagnetsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Tretinsüit (ti, 23) bzw. der Schieber (14) aus einem schlagfesten Kunststoff besteht

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetsystem, bestehend aus einem Spulenkern mit einer darauf angeordneten Magnetspule, einem Joch, einem Anker und einer Abrißfeder, welche erst im letzten Teil des Ankerhubes wirksam wird. Solche Elektromagnetsysteme werfen insbesondere bei Impulszählwerken verwendet

Derartige Elektromagnetsysteme mit Abrißfedern sind bereits bekannt Die Abrißfedern bestehen dabei im

ίο allgemeinen aus Blattfedern, die mit einem federnden Schenkel dergestalt in den Bereich des Ankers gebracht sjnd, daß sie im letzten Teil des Anzugshubes des Magnetankers wirksam werden. Durch solche Abrißfedern kann ein schnellerer und sicherer Abfall des Magnetankers erreicht werden. Außerdem kann mit ihnen theoretisch eine Energieersparnis für das Magnetsystem erzielt werden, da durch sie die Ankerröckholfedern schwächer ausgebildet werden können und die Abrißfedern erst dann eingreifen, wenn

μ der Luftspalt zwischen Spulenkern und Magnetanker kleiner geworfen ist und infolgedessen auf den Magnetanker wegen des dabei sehr stark ansteigenden Magnetfeldes eine größere, sonst nicht voll genutzte Kraft ausgeübt wirf.

JS Trotz dieser theoretischen Vorteile haben sich derartige Abrißfedern, insbesondere bei elektromagnetischen Impulszählwerken, nicht nennenswert durchsetzen können. Dies liegt insbesondere daran, daß es bei den bekannten Abrißfedern äußerst schwierig ist und lange Zeit in Anspruch nimmt diese genau zu justieren, damit sie immer in einer genau definierten Hubstellung des Magnetankers wirksam werdea Da dieses Justieren bisher im allgemeinen durch Verbiegen der Abrißfedern von Hand vorgenommen wurde, war es unmöglich.

diese Justierung sehr genau vorzunehmen und sie vor allen Dingen bei einer Serienfertigung für alle Magnetsysteme in einer Serie gleichmäßig zu erhalten. Außerdem konnte durch die äußerst schwierige Justierarbeit die in der Regel auch nicht vertretbare Fertigungskosten verursachte, auch der größte, während des Ankerhubes auftretende Luftspatt zwischen Anker und Magnetkern nicht beliebig klein gemacht werfen, da bei nur sehr geringen Ankerhüben Justierungenauigkeiten naturgemäß verhältnismäßig viel stärker ins Gewicht fallen. Hinzu kommt daß die bisher bekannten Abrißfedern bei Nichtbeanspruchung sich frei in ihrer Ruhelage befinden und somit stark zu Schwingungen neigen, die sich nachteilig auf den Funktionsablauf auswirken. All diese Nachteile haben verständlicherweise dazu geführt daß Abrißfedern trotz ihrer erheblichen theoretisch begründbaren Vorteile nicht in nennenswertem Umfang zum Einsatz kommen konnten und nur bei Spezialausführungen verwendet wurden.

In der Erkenntnis dieser Nachteile setzt die Erfindung ein, die sich zur Aufgabe gestellt hat Magnetsysteme mit einer erst im letzten Teil des Anzugshubes des Magnetankers wirksam werdenden Abrißfeder zu schaffen, wobei eine Justierung der Abrißfeder völlig

uo oder zumindest äußerst weitgehend entfallen kann und dabei trotzdem eine genaue Hubstellung ihres Wirksamwerfens erreichbar ist und wobei außerdem die Schwingungsneigungen bekannter Abrißfedern verhindert werden.

Gelöst wird diese Aufgäbe bei einem Magnetsystem der eingangs genannten Art in einfacher Weise dadurch, daß erfindungsgemäß die Abrißfeder durch einen am Magnetsystem ausgebildeten oder zusätzlich angeord-