DE1892313U

DE1892313U - Elektrohubmagnet mit drei raststellungen.

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Publication number: DE1892313U
Application number: DE1964H0047894
Authority: DE
Original assignee: Wilhelm Harting Werk fuer Elektrotechnik und Mechanik
Current assignee: Wilhelm Harting Werk fuer Elektrotechnik und Mechanik
Priority date: 1964-03-09
Filing date: 1964-03-09
Publication date: 1964-05-06

Description

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,6. März 1964

Elektrohubmagnet mit drei Raststellungen

Gegenstand vorliegender Neuerung ist ein Elektrohubmagnet, dessen Stößelstange außer zwei permanentmagnetisch gehaltenen Endlagenstellungen eine ebenfalls permanentmagnetisch gehaltene Mittelstellung einnehmen kann.

Elektrohubmagnete mit drei Raststellungen werden hauptsächlich zum Steuern von hydraulischen und pneumatischen Anlagen verwendet. Hierbei wird die Stößelstange des Magneten über eine Kupplung mit dem jeweiligen Betätigungsorgan eines Drei-Wege-Yentils verbunden. Da in bezug auf die Anforderungen der modernen Steuerungstechnik diese Ventile außerordentlich schnell und präzise beispielsweise STüssigkeits- oder Grasströme zu steuern oder umzulenken haben, müssen die Elektromagnete als Antriebsorgane jederzeit zu einer derartigen Arbeitsweise in der läge sein.

Der Elektrohubmagnet gemäß-,der Neuerung erfüllt bei sicherer und unkomplizierter Bauweise nicht nur alle vorerwähnten Bedingungen für den Einsatz in der hydraulischen und pneumatischen Steuerungstechnik, sondern gestattet darüber hinaus,

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neben den ansehlagsmäßig begrenzten Endstellungen auch die mittlere Baststellung mit der Genauigkeit eines Anschlages auszustatten und diese sofort ohne Einschwingvorgänge zu erreichen.

Die lösung dieser Aufgabe besteht nach der Heuerung darin, daß in einem hohlzylindrischen, magnetisch leitenden Gehäuse, in jeder Gehäusehälfte je zwei ringförmige, mit entgegengesetztem Windungssinn versehene Erregerwicklungen mit je einem dazwischen liegenden ringförmigen, radial polarisierten Permanentmagneten und eine in der Gehäusemitte angeordnete, magnetisch leitende Trennwand als innere Gehäuse-Gegenpole angebracht sowie die beiden, das hohlzylindrische Gehäuse an seinen Enden abschließenden Wände als äußere Gehäuse-Gegenpole ausgebildet sind, und daß in den freien Hohlräumen des Gehäuses eine sieh durch dieses erstreckende, axial bewegliche Stößelstange sowohl in den äußeren Gehäuse-Gegenpolen als auch im inneren Gehäuse-Gegenpol gelagert ist und zur Hubbegrenzung innerhalb des Gehäuses an jeder Seite einen in eine entsprechende Aussparung der äußeren lo-ehäuse-Gegenpole eintauchbaren Anschlag und in ihrer Mitte einen zylinderförmigen und gleichachsig verlaufenden, als-mittlere Stößelstangen-

Lagerung dienenden Absatz trägt, der mit je einem der Anschläge den einen Teilhub darstellenden Weg eines in diesen Stößelstangen-Absehnitten axial frei beweglieh angeordneten Ankers begrenzt.

Weiterhin sieht die Neuerung vor, daß die länge des mittleren Absatzes gleich der Dicke der Trennwand bzw. der inneren Gehäuse-Gegenpole ist, und daß jeder der beiden in Stößelstangen-Mittelstellung permanentmagnetisch gehaltenen Anker sowohl an je einer Stirnfläche dieser inneren Gehäuse-Gegenpole als auch an je einer dieses Absatzes anliegt und durch diese zweiseitige Umschließung des Absatzes die Stößelstange in der Mittelstellung fixiert wird, und daß in jeder der beiden Stößelstangen-Endlagen nach elektromagnetisch bewirkter Umlenkung und Verstärkung des Kraftfeldes in der jeweiligen Gehäusehälfte der permanentmagnetisch durchflutete Anker am jeweiligen äußeren Gehäuse-Gegenpol zur Anlage kommt und hierbei den entsprechenden, vom Anker nach dessen Ireilauf während des weiteren Hubes mitgenommenen Anschlag in die Aussparung des äußeren Gehäuse-Gegenpols bündig^äbs-chließend hineindrüekt und da-' mit die Stößelstange in der jeweiligen Endlage festhält.

An Hand der Zeichnung sei die Neuerung im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

!ig· 1 einen Längsschnitt durch den Elektrohubmagneten bei Mittelstellung der Stößelstange,

!ig. 2 einen bis zur Mittellinie geführten Längsschnitt des Elektrohubmagneten bei linksseitiger Endlage der Stößelstange,

!ig. 3 einen ebenfalls bis zur Mittellinie geführten Längsschnitt dieses Elektrohubmagneten bei rechtsseitiger Endlage der Stößelstange.

Gemäß !ig. 1 ist ein hohlzylindrisches, magnetisch leitendes Gehäuse 1 durch eine die inneren Gehäuse-Gegenpole 2 und 3 darstellende Trennwand 4 in zwei magnetisch selbständige Gehäusehälften 5 und 6 aufgeteilt, während die die äußeren Gehäuse-Enden abschließenden Seitenwände als äußere Gehäuse-Gegenpole 7 und 8 ausgebildet sind. In jeder der beiden Gehäusehälften 5 und 6 sind je zwei mit entgegengesetztem Windungssinn versehene, ringförmige Erregerwicklungen 9, 1o, 11, 12 gleichachsig mit dem Gehäuse 1 angeordnet, zwischen denen je ein ringförmiger, radial polarisierter Permanentmagnet 13₉ 14 ebenfalls—gleichachsig zur Gehäuse-Mittellinie angebracht ist. In den mittels Gewinde 15 längs der Gehäuse-Mittellinie verstell- und feststellbaren äußeren Gehäuse-Gegenpolen 7 und 8 sowie in der mittleren Trenn-

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wand 4 ist eine sieh durch das gesamte Gehäuse 1 erstreckende Stößelstange 16 in Lagern 17» 18, 19 axial beweglich gelagert, deren Hubbegrenzung an jeder Seite mittels eines durch je einen Stift 2o, 21 auf dieser befestigten Anschlages 22, 23 vorgenommen wird. Der linksseitige Anschlag 22 taucht bei linksseitiger Stößelstangen-lndlage in eine Aussparung 24 des äußeren G-ehäuse-G-egenpols 7 bis zur Anlage ein und schließt bündig mit diesem ab, wogegen der rechtsseitige Ansehlag 23 bei rechtsseitiger Stößelstangen-Endlage in die Aussparung 25 des äußeren G-ehäuse-G-egenpols 8 bündig abschließend bis zur Anlage an diesen eintaucht. Zwischen den Ansehlägen 22 und 23 befindet sich in der Mitte der Stößelstange 16 ein mit dieser durch einen Stift 26 fest verbundener, sieh gleichachsig mit ihr erstreckender zylinderförmiger Absatz 27 größeren Durehmessers, dessen Länge gleich der Dicke der Trennwand 4 bzw. dessen Lagers 19 ist und der bei der dargestellten Stößelstangen-Mittellage beidseitig bündig mit der Trennwand absehließt und außerdem einer abstützenden Mittenlagerung der Stößelstange dient. Innerhalb jeder der G-ehäusehälften 5 und 6 ist zwischen je einem Ansehlag 22, 23 und dem Absatz 27 je ein zylinderförmiger, den Hohlraum der Erregerwicklungen 9> 1o, 11, 12 und den der Permanentmagnete 13, 14 bis auf einen kleinen Luftspalt ausfüllender Anker 28, 29 mittels Lager 3o, 31 auf der Stößelstange 16 entsprechend eines von ihm

auszuführenden Teilhubes axial "beweglich gelagert. Bei Mittelstellung der Stößelstange 16 liegen "beide vom magnetischen Kraftfluß der Permanentmagnete 13, 14 durchfluteten Anker 28 und 29 an den von der Trennwand 4 ge-"bildeten inneren G-ehäuse-G-egenpolen 2 und 3 in IeIdschlußstellung an und schließen somit den ATosatz 27 innerhalb der Trennwand 4 von beiden Seiten ein, wodurch die Stößelstange 16 nach "beiden Eichtungen arretiert ist.

Soll die Stößelstange 16 aus dieser Mittelstellung heraus beispielsweise in die linksseitige Endlage gemäß der Mg. 2 gelangen, so muß durch kurzzeitiges Schließen des Schaltkontaktes 32 die Erregerwicklung 9 an die Stromquelle 36 gelegt werden. Hierdurch wird sofort ein das permanentmagnetisehe Kraftfeld in Richtung zum äußeren Gehäuse-Gegenpol 7 umlenkendes und verstärkendes elektromagnetisches Kraftfeld aufgebaut, welches den Anker 28 augenblicklich beschleunigt und nach Überwindung einer freien, etwa dem einseitigen Stößelhub entsprechenden Wegstrecke mit gesammelter kinetischer Energie auf den Anschlag 22 auftrifft und diesen mitsamt der Stößelstange in die linksseitige Endlage treibt. Während der Anker hierbei an der Stirnfläche 7' des äußeren Gehäuse-Gegenpols 7 zur Anlage kommt, ist der Ansehlag 22 innerhalb der Aussparung 24 an die Gegenlagerfläche 24' geschoben

worden, wo er "bündig mit der Stirnfläche abschließt. Die Stößelstange 16 wird auch in dieser Endstellung sicher vom Anker 28 arretiert, da er nach Verschwinden des elektromagnetischen Feldes vom Kraftfluß des Permanentmagneten 13 in seiner Feldsehlußstellung am G-ehäuse-G-egenpol 7 gehalten wird. Bei dieser Stößelstangenlage ist der Absatz 27 Om die zurückgelegte Hubstrecke der Stößelstange 16 aus der Trennwand 4 bzw. aus dem inneren Gehäuse-Gegenpol 2 herausgetreten, während sich der andere Anschlag dem Anker 29 um den gleichen Betrag genähert hat.

Wird aus dieser linksseitigen Endlage die Rückkehr in die Mittellage gemäß der Mg. 1 verlangt, so ist mittels Schaltkontaktes 33 die Erregerwicklung 1o kurzzeitig mit der Stromquelle 36 zu verbinden, wodurch infolge des aufgebauten elektromagnetischen leides das Kraftfeld des Permanentmagneten 13 bei entsprechender Verstärkung zum inneren Gehäuse-Gegenpol 2 umgelenkt und dadurch der Anker zum Lauf in dieselbe Richtung gebracht wird. Er nimmt nach Beendigung seines Freilaufes den Absatz 27 mit und drückt ihn bündig in die Trennwand 4, dabei am inneren Gehäuse-Gegenpol 2 zur Anlage kommend. Mit dem Absatz 27 ist somit auch die Stößelstange 16 in die Mittellage zurückgekehrt, wo sie, wie vorstehend beschrieben, von beiden in

1 eldsohlußsteilung der permanentmagnetischen Kraftfelder befindlichen Ankern· 28, 29 festgehalten wird.

Die rechtsseitige Stoßeistangen-Endlage nach Pig. 3 wird entsprechend dem Vorerwähnten aus der Mittellage der ligT 1 erreicht, indem mittels Sehaltkontaktes 35 die Erregerwicklung 12 kurzzeitig mit der Stromquelle 36 verbunden und durch Aufbau eines das permanente Kraftfeld verstärkenden und umlenkenden elektromagnetischen leides der Anker 29 unter Mitnahme des Anschlages 23 zur Anlage am äußeren Gehäuse-Gegenpol 8 gebracht wird. Am Ende dieses Vorgangs ist der Anschlag 23 innerhalb der Aussparung 25 auf dessen G-egenlagerflache 25' gestoßen und sehließt bündig mit der Stirnfläche 8¹ ab, wo er mitsamt der Stößelstange 16 vom Anker 29 durch dessen permanentmagnetisch durchfluteten leldschlußstellung gehalten wird.

Desweiteren ist es gemäß der !Teuerung auch, möglich, die Stößelstange 16 ohne Einnahme einer Mittelstellung direkt von einer Endlage in die andere zu fahren. Zu diesem Zweck werden kurzzeitig zwei elektromagnetische Felder durch Anschluß der entsprechenden Erregerwicklungen an die Stromquelle aufgebaut.

Wenn beispielsweise axis der rechtsseitigen Stößelstangen-Bndlage der Pig. 3 in die linksseitige der lig. 2 gefahren werden soll, werden die Erregerwicklungen 9 und 11 mittels der Schaltkontakte 32 und 34 gleichzeitig mit der Stromquelle 36 kurzzeitig verbunden. Die hierdurch aufgebauten elektromagnetischen Pelder lenken unter entsprechender Terstärkung die Kraftfelder der Permanentmagnete 13 und 14 zum äußeren Gehäuse-Gegenpol 7 bzw. zum inneren Gehäuse-Segenpol 3 um und bewirken den sofortigen lauf der Anker 28 und 29 an diese G-egenpole, wobei zunächst der unter Belastung der Stößelstange 16 stehende Anschlag 22 vom Anker 28, darauf jedoch der Absatz 27 vom schnelleren freilaufenden Anker 29 bis innerhalb der !rennwand 4 bzw. deren lager 19 mitgenommen wird. Der Anker 28 führt durch Mitnahme des Anschlages 22 in die Aussparung 24 des äußeren Gehäuse-Gegenpols 7 und seine darauf folgende Anlage an diesen Gehäuse-Gegenpol den Yerstellvorgang der Stößelstange 16 zu Ende und arretiert diese gleichzeitig durch seine permanentmagnetisehe Jeldsehlußstellung.

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Claims

6. März 1964 S chutzansprüehe

1) Elektr©hubmagnet mit drei permanentmagnetisch gehaltenen Raststellungen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem hohlzylindrisehen, magnetisch leitenden Gehäuse (1) in jeder Gehäusehälfte (5> 6) je zwei ringförmige, mit entgegengesetztem Windungssinn versehene Erregerwicklungen (St 1o, 11, 12) mit je einem dazwischen liegenden ringförmigen, radial polarisierten Permanentmagneten (13, 14) iind eine in der Gehäusemitte angeordnete, magnetisch leitende Trennwand (4) als innere Gehäuse-G-egenpole (2, 3) angebracht sowie die beiden, das hohlzylindrische G-ehäuse (1) an seinen Enden abschließenden Wände als äußere Gehäuse-Gegenpole (?» 8) ausgebildet sind, und daß in den freien Hohlräumen des Gehäuses eine sich durch dieses erstreckende, axial bewegliehe Stößelstange (16) sowohl in den äußeren Gehäuse-Gegenpolen (7, 8) als auch in den inneren Gehäuse-Gegenpolen (2, 3) bzw. der Trennwand (4) gelagert ist und zur Hubbegrenzung innerhalb des Gehäuses an jeder Seite einen in eine entsprechende Aussparung (24j 25) der äußeren Gehäuse-Gegenpole (7, 8) eintaueh-

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baren Ansehlag (22, 23) und in ihrer Mitte einen zylinder förmig en und gleichachsig verlaufenden, als mittlere Stößelstangen-Iiagerung dienenden Absatz (27) tragt, der mit je einem der Anschläge (22, 23) den einen leilhub darstellenden Weg eines in diesen Stoßeistangen-Abschnitten axial frei beweglich angeordneten Ankers (28, 29) begrenzt.

2) Elektrohubmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des mittleren Absatzes (27) gleich der Dicke der Trennwand (4) bzw. der inneren Gehäuse-G-egenpole (2, 3) ist, und daß jeder der beiden in Stößelstangen-Mittelstellung permanentmagnetisch gehaltenen Anker (28, 29) sowohl an je einer Stirnfläche dieser inneren Gehäuse-Gegenpole als auch an je einer dieses Absatzes anliegt und durch diese zweiseitige "Umschließung des Absatzes die Stößelstange (Τβ) in der Mittelstellung fixiert wird.

3) Slektrohubmagnet nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der beiden Stößelstangen-Bndlagen nach elektromagnetisch bewirkter Umlenkung und Verstärkung des Kraftfeldes in der jeweiligen Gehäusehälfte (5, 6) der permanentmagnetisch durchflute-

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te Anker (28, 29) am jeweiligen äußeren Gehäuse-Gegenpol (7, 8) zur Anlage kommt und hierbei den entsprechenden, vom Anker (28, 29) naeh dessen freilauf während des weiteren Hubes mitgenommenen Ansehlag (22, 23) in die Aussparung (24j 25) des betreffenden äußeren Gehäuse-Gegenpols (7, 8) bündig abschließend hineindrückt und damit die Stößelstange (16) in der jeweiligen Endlage festhält.

4) Elektrohubmagnet nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Gehäuse-Gegenpole (7,8) in Richtung der Stößelstangen-Iängsaehse verstell- und feststellbar angebracht sind, beispielsweise mittels Gewinde (15).