DE1808900C - Elektromagnetische Vorrichtung mit einer wenigstens naherungsweise linearen Strom Kraft Beziehung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagne- koaxial im Zentrum der Spule 1 angeordnet und axial tische Vorrichtung, bestehend aus einer Spule und verschiebbar ist. Die Spule 1 ist derart aufgebaut, daß einem axial verschiebbaren Kern, mit einer wenig- sich auf beiden Seiten der zentralen Teilwickluny 3 in stens näherungsweise linearen Beziehung zwischen axialer Richtung die beiden Teilwicklungen 4 und 5 der Größe des Spulenstromes und der auf den Kern 5 anschließen, die gemäß F i g. 2 mit der zentralen Teilausgeübten Kraft. wicklung 3 elektrisch in Reihe geschaltet sUid und Derartige Strom-Kraft-Wandler sind bekannt und eine zu deren Wicklungsrichtung entgegengesetzte werden insbesondere in Meßkreisen und dynamo- Wicklungsrichtung haben.

metrischen Einrichtungen verwendet, mit denen eine Der zusammengesetzte Kern 6 besteht aus einem bestimmte Beziehung zwischen dem elektrischen io Mittelteil 7, an das sich auf beiden Seiten in axiale Strom und einer mechanischen Kraft herstellbar ist. Richtung je ein axial magnetisierter Dauermagnet 8 Es ist zwar verhältnismäßig einfach, die Anordnung una 9 anschließt, wobei die Pole NS beider Magnete derart zu treffen, daß die auf einen Kern ausgeübte entgegengesetzt zueinander gerichtet, sind. Im beKraft eine monotone Funktion des Stromes ist, jedoch trachteten Beispiel nach F i g. 1 liegen die Nordpole bereitet es Schwierigkeiten, eine in den meisten Fällen 15 beider Magnete gegenüber und haben einen der Länge wünschenswerte, hinreichende Linearität zwischen des Mittelteils 7 entsprechenden Abstand voneinden beiden Variablen zu erhalten. ander. Die magnetischen Feldlinien beider Magnete Die einfachsten bekannten Vorrichtungen dieser sind auf F i g. 1 durch gestrichelte Linien 10 veran-Art bestehen aus einer Spule, in welcher ein Weich- schaulicht.

eisenkern unter der Wirkung des vom Spulenstrom ao Die Lage des Kems 6 relativ zur Spule 2 ist nach erzeugten Magnetfeldes axial verschiebbar ist. Die auf F i g. 1 derart gewählt, daß sich die beiden Dauerden Weicheisenkern ausgeübte Kraft hängt dabei von magnete in der Höhe der Verbindungsstellen zwischen der im Kern erzeugten Induktion ab, welche jedoch der zentralen Teilwk'klung 3 und der Teilwicklung 4 eine nichtlineare Funktion des Stromes ist, da kein bzw. der Teilwicklung 5 befinden. Zweckmäßigermagnetisches Material bekannt ist, dessen Induktion as weise sind nach F i g. 1 die drei Teilwicklungen durch proportional mit dem Magnetfeld variiert. Dieser entsprechende Trennwände des Spulenträgers 2 geNachteil kann wei'.jchend dadurch ausgeschaltet trennt. Wenn der Kern 6 in seiner Ruhestellung werden, daß man den Weicheisenkern durch einen symmetrisch zur Spule 1 liegt, wie auf F i g. 1 gezeigt, Dauermagneten guter Qualität ersetzt, der praktisch dann durchsetzen die magnetischen Flüsse der beiden durch seine hinreichende Remanenz r :sättigt ist und 30 Dauermagnete jeweils zur Hälfte die zentrale Teildessen magnetische Permeabilität μ nahe bei 1 wicklung 3 und zur anderen Hälfte die Teilwicklung 4 liegt. Die Richtung der auf den Kern ausgeüb- bzw. 5, wobei nahezu die gesamten, die zentrale Teilten Kraft hängt hierbei von der Richtung des wicklung 3 durchsetzenden, konzentrierten Magnet-Spuler.stromes ab, jedoch ist das System nicht flüsse, die aus den beiden inneren, gleichnamigen symmetrisch. 35 Polen dieser Magnete austreten, durch die eine bzw. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine als andere der beiden äußeren Teilwicklungen 4 bzw. 5 Strom-Kraft-Wandler dienende elektromagnetische verlaufen. Wenn daher die Spule von einem Strom Vorrichtung derart zu verbessern, daß sie bei ein- durchflossen wird, dann übt das Magnetfeld der zenfachem Aufbau eine praktisch lineare Kraft-Strom- iralen Teilwicklung 3, je nach der Richtung des Beziehung, und zwar symmetrisch in beiden Strom- 40 Stromflusses, eine axiale Kraft in der einen oder in bzw. Kraftrichtungen, aufweist. der anderen Richtung auf den Kern ο aus, und zu Ausgehend von einer elektromagnetischen Vor- dieser Kraft addieren sich jeweils die von den beiden richtung der eingangs beschriebenen Art ist die Erfin- äußeren Teilwicklungen auf den Kern ausgeübten, dung zur Lösung dieser Aufgabe dadurch gekenn- im gleichen Sinne wirkenden Kräfte, da die beiden zeichnet, daß die Spule eine zentrale Teilwicklung 45 Magnete des Kern entgegengesetzt zueinander orien- und zwei an deren beiden Enden in axialer Richtung tierte Pole haben und die beiden äußeren Te^;'<vickangeordnete und mit dieser elektrisch in Reihe ge- Iung<.n im anderen Sinne als die zentrale Teilschaltete äußere Teilwicklungen aufweist, deren wicklung gewickelt sind, so daß deren Magnet-Wicklungssinn entgegengesetzt zu dem der zentralen flüsse entsprechend in umgekehrter Richtung wir-Teilwicklung gerichtet ist, und der Kern aus einem 50 ken.

Mittelteil sowie zwei an dessen beiden Enden in Längs eines ziemlich großen Verschiebungsweges

axialer Richtung angeordneten, axial magnetisieren des Kerns «5 innerhalb der Spule I ändert sich der

Dauermagneten besteht, deren Pole entgegengesetzt nahezu dem gesamten Flusse entsprechende Anteil

zueinander gerichtet sind und die sich wenigstens des die äußeren Teilwicklungen durchsetzenden Flus-

näherungsweise jeweils in Höhe der Verbindungsstel- 55 ses praktisch nicht, zumal bei einer Verschiebung des

len zwischen der zentralen Teilwicklung und der Kerns der sich infolge einer vergrößerten Flußstreu-

einen bzw. anderen der beiden äußeren Teilwicklun- ung etwas verringernde Anteil des die eine äußere

gen befinden. Teilwicklung durchsetzenden Flusses des einen Ma-

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung an gneten durch den sich vergrößernden Anteil des

einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt 60 die andere äußere Teilwicklung durchsetzenden Flus-

F i g. 1 einen Schnitt durch einen Strom-Kraft- ses des anderen Magneten kompensiert wird, so daß Wandler nach der Erfindung, und eine sehr genaue Linearität zwischen der Größe des F i g. 2 eine schematische Darstellung der die zu- Spulenstromes und der auf den Kern 6 ausgeübten

sanunengesetzte Spule bildenden Wicklungen. Kraft erzielt wird. So läßt skii mit der elektro-

Nach Fig, 1 weist der Wandler eine auf 65 magnetischen Vorrichtung nach der Erfindung eine

einem Spulenträger 2 angeordnete zusammengesetzte Strom-Kraft-Beziehung erhalten, die innerhalb eines

Spute 1, bestehend aus drei TeilwiclJungen 3, 4 und Variationsbereiches der Kraft von 1 bis 1000 nur um

5, sowie einen zusammengesetzten Kern 6 auf, der einige Promille von der exakten Linearität abweicht.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Elektromagnetische Vorrichtung, bestehend aus einer Spule und einem axial verschiebbaren Kern, mit einer wenigstens näherungsweise linearen Beziehung zwischen der Größe des Spulenstromes und der auf den Kern ausgeübten Kraft, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (1) eine zentrale Teilwicklung (3) und zwei an deren beiden Enden in axialer Richtung angeordnete und mit dieser elektrisch in Reihe geschaltete üußere Teilwicklungen (S, 4) aufweist, deren VVicklungssinn entgegengesetzt zu dem der zentralen Teilwicklung gerichtet ist, und der Kern (6) aus einem Mittelteil (7) sowie zwei an dessen beiden Enden in axialer Richtung angeordneten, axial magnetisierten Dauermagneten (8, 9) besteht, deren Pole entgegengesetzt zueinander gorichtet sind und die sich wenigstens näherungsweise jeweils in Höhe der Verbindungsstellen zwischen der zentralen Teilwicklung (3) und der einen bzw. anderen der beiden äußeren Teilwicklungen (4, 5) befinden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen