DE1913524C - Lasthebemagnet - Google Patents

Description

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Das Hauptpatent betrifft einen Lasthebemagneten mit mindestens einem topf-, E-, U-förmigen oder ahn-Hch gestalteten Magnetkreis und mindestens einer Erregerwicklung mit einer oder mehreren Spulen.

Gegenstand des Hauptpatents ist, daß Teile der Erregerwicklung aus elektrisch isolierten, ferromagnetischen Leitern ausgeführt sind, die im Wickelraum des Lasthebemagnets so angeordnet sind, daß diese magnetisch leitenden Teile der Erregerwicklung als Verstärkung des Eisenquerschnittes von mindestens einem Teil des Magnetkreises, wie Pole oder Magnetjoch, wirken, jedoch keine magnetische Brücke zwisehen zwei magnetischen Gegenpolen bilden, und daß sie gemeinsam mit den unmagnetischen Teilen der Erregerwicklung vom Erregerstrom durchflossen werden und bei der Erregung des Magnetkreises mitwirken. Man erreicht auf diese Weise eine beachtliche Verbesserung der magnetischen Eigenschaften von Lasthebemagneten der im Hauptpatent behandelten -Art und damit letzten Endes, bei vorgegebener Baugröße, eine Verbesserung der Trag- und Abreißkräfte.

Der Lehre des Hauptpatents liegt der allgemeine Gedanke zugrunde, Erregerströme durch ferromagnetische Leiter zu führen, um dadurch die magnetischen Eigenschaften eines Lasthebemagneten zu verbessern.

Ein Nachteil dieser Lasthebemagnete besteht darin, daß der Magnetkreis aus ferromagnetischem Material kein magnetisches Potential erzeugt und eine bestimmte Anzahl von Magnetpolen bildet, die erst durch die Zuordnung entsprechender Erregerwicklungen zu magnetisch aktiven Elementen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektro-Lasthebemagnet zu schaffen, bei dem der Magnetkreis ein magnetisches Potential erzeugt, welches das von der Erregerwicklung erzeugte magnetische Potential hauptsächlich in den ferromagnetischen Polflächen verstärkend überlagert, so daß die Erzeugung eines stärkeren Magnetfeldes mit großen Normalkomponenten der Induktion By in den Polflächen, ohne Erhöhung der aufgenommenen elektrischen Leistung der Erregerwicklung oder Vergrößerung des Gerätevolumens, möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß außer der Erregerwicklung auch der Magnetkern, die Magnetjoche und/oder Pole als isolierte ferromagnetische Leiter ausgebildet und an eine Erregerspannung angeschlossen sind.

Erfindungsgemäß werden also wie im Hauptpatent Erregerströme durch ferromagnetische Leiter geführt, jedoch sind dazu nicht Teile der Erregerwicklung aus ferromagnetischen Leitern aufgebaut, sondern umgekehrt Teile des Magnetkreises als ferromagnetische Leiter ausgebildet und von mindestens einem Teil des Erregerstromes zusätzlich durchflossen.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, einerseits einen Teil der Erregerwicklung aus isolierten ferromagnetischen Leitern aufzubauen und dadurch den Magnetkreis querschnittsmäßig zu vergrößern, andererseits einen Teil des Magnetkreises als isolierte ferromagnetische Leiter auszubilden und zusätzlich von mindestens einem Teil des Erregerstromes durchfließen zu lassen.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkreis zumindest bereichsweise (z. B. Pole oder Magnetjoch) in seinem gesamten Querschnitt aus isolierten, ferromagnetischen, vom Erregerstrom durchflossenen Leitern aufgebaut ist.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß bei einem erfindungsgemäßen Lasthebemagneten ohne Vergrößerung des Gesamtvolumens die Trag- oder Abreißkraft ganz beachtlich vergrößert ist. Durch eine Kombination der Lehre des Hauptpatentes mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen läßt sich die Trag- oder Abreißkraft unter Beibehaltung eines vorgegebenen Gesamtvolumens noch weiter vergrößern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen beschrieben, wobei gleichzeitig aufgezeigt wird, daß die isolierten ferromagneti-

sehen Leiter in verschiedenster Weise aufgebaut werden können. Es zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Teilschnitt durch einen Lasthebemagneten,

Fig. la eine grafische Darstellung zur Erläuterung des durch die Erfindung erreichten Effektes,

F ί g. 2 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 1,

Fig. 3 einen senkrechten Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Lasthebemagnets,

F i g. 4 einen senkrechten Teilschnitt durch einen zweipoligen Lasthebemagneten, ·

Fig. 5 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach F i g. 4,

F i g. 6 in Sprengdarsteliung Teile eines Magnetkreises mit ferromagnetischen Leitern,

F i g. 7 und 8 Teilschnitte eines Magnetkreises mit fenuinaguciischeii Leitern, unter Angabe der bevorzugten Feldrichtung und

Fig. 9 und 10 zwei andere Ausführungsformen des Gegenstandes nach F i g. 7 und 8.

Bei den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen sind für gleiche oder gleichartige Konstruktionsteile weitgehend gleiche Bezugszeichen verwendet worden.

Die Fig. 1 und 2 zeigen Ausführungsformen von Lasthebemagneten mit topfförmigem Magnetkreis. Dieser Magnetkreis aus Dynamostahlguß besteht aus folgenden Teilen: einem Mittelpol 2, einem Magnetjoch 1 und einem Außenpol 3. Als Erregerwicklung sind eine Spule 6 aus magnetisch leitendem Material und eine Spule 4 aus Aluminium- oder Kupferdraht konzentrisch um den Mittelpol angeordnet. Eine Mittelpolplatte la bedeckt sowohl den Mittelpol 2 als auch die Spulen 5, 6 aus magnetisch leitendem Material. In Fig. 1 sind zur Orientierung die wichtigsten Pol- und Spulenkanten mit α, b, r, d, e gekennzeichnet. In der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform eines Lasthebemagneten ist die Ausgestaltung der Erfindung verwirklicht, wonach der Magnetkreis zumindest teilweise aus isolierten, ferromagnetischen, vom Erregerstrom durchflossenen Leitern aufgebaut ist. Der Mittelpol ist zum Teil aus ferromagnetischen Leitern 5 aufgebaut. Die ferromagnetischen Leiter 5 werden von einem Strom durchflossen, der kleiner <st als der Strom, der die Erregerwicklungen 4, 6 durchfließt. Hierdurch wird eine günstigere Verteilung des magnetischen Potentials in der Polfläche erreicht.

Die Ausführungsform nach F i g. 2 unterscheidet sich von der nach F i g. 1 dadurch, daß das Magnetioch ebenfalls teilweise aus ferromagnetischen Leitern 7 aufgebaut ist.

In der F i g. 1 a ist über den Querschnitt des Magneten nach der F i g. 1 der Verlauf des magnetischen Skalarpotentials aufgetragen. Zur Orientierung sind die wichtigsten Pol- und Spulenkanten des Magnetsystems als Bildpunkte A, B, C, D, E im Diagramm enthalten. Die Erregerwicklung 4, 6 baut eine trapezförmige Potentialverteilung auf, die von der Außenpolkante D zur Spulenkante C und von der Spulenkante C zur Spulenkante B linear ansteigt. In der gesamten Mittelpolfläche bleibt dieses induzierte Potential konstant. Dies ist am gestrichelten Verlauf BA zu erkennen. Die ferromagnetische Wicklung 5 baut ein zusätzliches trapezförmiges Skalarpotential auf, ansteigend zwischen den Punkten B und A. Die von der Wicklung 5 erzeugte Verstärkung des magnetischen Skalarpotentials ist im Diagramm als schraffierte Fläche zu erkennen. Da die Größe der Induktion in der Polfläche proportional zum magnetischen Skalarpotential ist, zeigt das Diagramm die erreichte Steigerung der Tragkraft.

Die F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Als Tragkonstruktion des topfförmigen Magnetkreises dient ein dünnwandiger Hohlkörper 14 aus Stahl- oder Messingblech. Bei kleinen Lasthe-

xo bemagnet-Typen kann es sich um ein Preßstoffgehäuse handeln. Eine dünnwandige Isolierschicht 13 trennt die Tragkonstruktion von den ferromagnetischen Leitern. In der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform eines Lasthebemagneten ist die Ausgestal-

tung der Erfindung verwirklicht, wonach der Magnetkreis zumindest bereichsweise in seinem gesamten Querschnitt aus isolierten, ferromagnetischen Leitern aufgebaut ist. Der Mittelpol 9, das Magnetjoch 8 und der Außenpol 10 sind in ihrem gesamten Querschnitt

aus isolierten, ferromagnetischen Leitern aufgebaut. Die diesem Magnetkreis zugeordnete Erregerwicklung 11, 12 besteht nach der Lehre des Hauptpatents aus einem teil 11 aus ferromagnetischen Leitern, der den Mittelpol 9 verstärkt, und einem Teil 12 aus nichtferromagnetischen Leitern.

Bei den in den F i g. 4 und 5 dargestellten Lasthebemagneten liegen U-förmige Magnetkreise vor. Der Magnetkreis dieser Lasthebemagnete besteht wiederum aus einem Teil aus Dynamostahl mit PoI-schenkein 16, 16 a, Jochstücke 15, 15 a und Polplatten 17, 17a. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist ein Teil des Joches aus ferromagnetischen Leitern 18 aufgebaut. Gleichzeitig besteht die um das Joch 15, 18 gelegte Erregerwicklung 19, 20 teilweise aus

isolierten, ferromagnetischen Leitern 19. Die Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Joch 15 a durchgehend aus ferromagnetischem Material besteht, um das sich, wie bei dem Beispiel nach F i g. 4 auch, die Erregerwicklung 19, 20 legt. Zusätzlich weist der Gegenstand nach F i g. 5 im Bereich des Poles 16 α isolierte, ferromagnetische Leiter 18 a auf, wodurch die Durchflutung der Erregerwicklung 19, 20 vergrößert wird.

An Hand der Fig. 6 bis 10 werden nun noch einige Ausführungsformen von isolierten, ferromagnetischen Leitern des Magnetkreises oder der Erregerwicklung aufgezeigt. In jede Figur mit Ausnahme der F i g. 6 ist diejenige Feldrichtung angezeigt, die ein Minimum an magnetischen Verlusten gewährleistet.

In F i g. 6 ist eine rechteckige Wicklung aus ferromagnetischem Werkstoff gezeigt. Wie aus der teilweisen Sprengdarstellung ersichtlich, wird jede Windung aus vier gewinkelten ferromagnetischen Blechen 22 zusammengesetzt. Mit Hilfe von dünnen Platten 23 aus Isoliermaterial werden die einzelnen Windungen voneinander getrennt.

Fig. 7 zeigt einen Teilquerschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Wicklung aus ferromagnetischen Leitern. Der Draht 24 mit rechteckigem Querschnitt ist mit einer dünnen Isolierschicht 25 versehen. Diese Isolierschicht kann beispielsweise aus Lack, Eisenphosphat oder Umspinnungsmaterial bestehen. Die Ausführungsform nach F i g. 8 unterscheidet sich von der in F i g. 7 dargestellten nur dadurch, daß an Stelle von Draht ein ferromagnetisches Band 24 α verwendet wurde.

Die Ausführungsformen nach Fig. 'J und K) bil-

1 Uli b24

den wiederum eine Gruppe mit in sich ähnlicher Konstruktionsweise. In beiden Wicklungen wird ein ferromagnetisches Band 26 zusammen mit einer Folie oder Band 27 aus nichtferromagnetischem Leitermaterial aufgewickelt. Eine Isolationsauflage 29 oder -Zwischenlage 28 trennt die einzelnen Windungen. Bei einem solchen Aufbau ist es zweckmäßig, die leitenden, nichtferromagnetischen Folien oder Bänder nach der Lehre des Hauptpatentes elektrisch parallel zu schalten. Der so gebildete ferromagnetische Leiter wird bevorzugt verwendet. In diesem ferromagnetischen Leiter übernimmt das nichtferromagnetische Band die Isolationsaufgabe und führt den Hauptteil des Erregerstromes, wogegen das ferromagnetische Band hauptsächlich bewirkt, daß der gemischte Leiter eine gute magnetische Leitfähigkeit besitzt. Infolge der stark unterschiedlichen elektrischen Leitwerte von Eisen, Eisenlegierungen, Aluminium und Kupfer erfolgt bei der beschriebenen Parallelschaltung von Bändern eine ungleichmäßige Verteilung des Erregerstromes. Das nichtferromagnetische Band (z. B. Aluminium oder Kupfer) führt, je nach gewählter Dicke, meist bis zu 80 % des Erregerstromes, wodurch die Strombelastbarkeit der magnetisch leitenden Spule beachtlich erhöht wird. In einigen Sonderfällen, kann der gesamte Erregerstrom durch das nichtferromagnetische Band geführt werden.

Ein weiterer Vorteil dieser Ausfuhrungsformen ist darin zu sehen, daß die Zusammensetzung von ferromagnetischem Band 26 und nichtferromagnetischem Band 27 als Lamellierung der magnetisch leitenden Spule wirkt. Diese Lamellierung reduziert sehr stark die magnetische Streuung dieses Teils des Magnetkreises oder der Erregerwicklung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Lasthebemagnet mit mindestens einem topf-, E-, U-förmigen oder ähnlich gestalteten Magnetkreis und mindestens einer Erregerwicklung mit einer oder mehreren Spulen aus isolierten Kupfer- oder Aluminiumdrähten, wobei Erregerströme durch ferromagnetische Leiter geführt sind, nach Patent 1286725, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Erregerwicklung auch die Pole (2; 3, 16, 16 o) und/oder die Jochstücke (1, 15,15 a) als ferromagnetische Leiter (Spulen 5, 7, 18,18 α) ausgebildet und an eine Erregerspannung angeschlossen sind.

2. Lasthebemagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkreis zumindest bereichsweise in seinem gesamten Querschnitt aus isolierten, ferromagnetischen, vom Erregerstrom durchflossenen Leitern (Spulen 8, 9, 10) aufgebaut ist. so

3. Lasthebemagnet nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierten ferromagnetischen Leiter des Magnetkreises oder der Erregerwicklung aus gewinkelten, aneinandergesetzten Blechstreifen (22) aus ferromagnetischem Material bestehen, die durch Isolierstoffstreifen (23) voneinander getrennt sind, wobei durch jeweils eine unisoliert bleibende Überlappungsstelle die elektrisch leitende Verbindung zwischen den Blechwinkeln hergestellt ist.

4. Lasthebemagnet nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierten ferromagnetischen Leiter des Magnetkreises oder der Erregerwicklung aus Wicklungen aus ferromagnetischem Band (24 a, 26) mit Isolationsauf- oder -zwischenlagen (25 a, 28) bestehen.

5. Lasthebemagnet nach den Ansprüchen 1,2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsauf- oder -zwischenlagen aus leitender, nichtferromagnetischer(m) Folie/Band (27) als Träger mit Isolationsschicht (28, 29), z. B. Oxydschicht, besteht, wobei die Folie oder das Band (27) mit dem ferromagnetischen Band (26) elektrisch parallel geschaltet sein kann.

6. Lasthebemagnet nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtferromagnetische Band (27) vom Hauptteil des Erregerstromes oder vom gesamten Erregerstrom durchflossen ist.