DE1942273C3 - Elektromagnetischer Auslöser hoher Empfindlichkeit und Genauigkeit - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Auslöser gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Auslöser ist aus der FR-PS 15 41 052 bekannt. Dort wird ein Auslöser beschrieben, dessen Anker in Normalstellung gegen die beiden Polflächen des Schenkels des den Stator bildenden U-förmigen Magnetkreises magnetisch angezogen gehalten wird, durch einen Teil des Magnetflusses, der von einem an einem Schenkel des Magnetkreises anliegenden Dauermagneten herrührt. Mittels eines magnetischen Werkstücks, das an den Dauermagneten einstellbar angelegt ist, kann die Größe des auf den Dauermagneten zurückzuführenden Flusses im Luftspalt des Magnetkreises eingestellt werden.

Bei einer derartigen Anordnung liegt ein relativ hoher magnetischer Sättigungsgrad des dem Dauermagnet benachbarten Magnetkreisschenkels vor, da sonst der Dauermagnet kurzgeschlossen würde. Für den von der Spule stammenden Steuerfluß stellt dieser Schenkel also ^ einen hohen magnetischen Widerstand dar, der nur durch entsprechend große elektrische Erregungsleistung kompensiert werden kann. Außerdem hängt der Induktionswert dieses Schenkels stark von dur Temperatur ab.

Ein ähnlicher Auslöser ist in der BE-Piii 7 18 400 beschrieben, in der das Einstellglied als magnetischer Nebenschluß des Dauermagneten ausgebildet ist und in einer Endstellung (geringster Dauerfluß im Arbeitsspalt) den Dauermagneten kurzschließt, während er in der anderen Endstellung (größter Dauurfluß im Arbeitsspalt) gar nicht mehr als Kurzschuß wirkt, sondern vielmehr die magnetische Koppking des Dauermagnets an den Magnetkreis verstärkt

Abgesehen davon, daß eine lineare Verstell jng dieses Einstellglieds nicht zu einer linearen Veränderung des Dauermagnetflusses im Arbeitsspalt führt, läßt sich auch durch diesen Auslöser die Empfindlichkeit nur dann erhöhen, wenn das Einstellglied in der Nähe seiner zweiten Endstellung liegt Außerdem biecet dieser Auslöser keine verbesserte Temperaturstabilkät

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nusgehend von den erwähnten bekannten Auslösern die Empfindlichkeit zu erhöhen und gleichzeitig eine weitgehend lineare Einstellbarkeit des Auslösepunktes zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst Durch die Zwischenschaltung des festen magnetischen Nebenschlusses läßt sich ein Haften des Anliers schon bei einem wesentlich niedrigeren Sättigungsgrad des dem Dauermagnet benachbarten Schenkels erreichen. Damit liegt auch der Erregungspuls, der für das Lösen des Ankers in der Spule erzeugt wenden muß, entsprechend niedriger. Zudem führt der niedrigere Induktionswert dieses Schenkels zu einer geringeren Temperaturabhängigkeit. Der erfindungsgernäße Auslöser verbraucht also weniger Strom und ist temperaturstabiler.

Schließlich wird in dem erfindungsgemäßen Auslöser auch eine verbesserte Regelbarkeit des Dauermagnetflusses im Arbeitsspalt erreicht, da die Stellschraube während ihres gesamten Stellhubs sine lineare Veränderung des im Arbeitsspalt wirksamen DauerrTagnetflusses gewährleistet

Vorteilhafterweise endet das ebene Sohlenteil des festen magnetischen Nebenschlusses auf der Seite des den Dauermagneten tragenden Schenkels des Magnetkerns in zwei durch eine Ausnehmung getrennten Zähnen, durch die eine definierte magnetische Impedanz zwischen dem Nebenschluß und dem Schenkel entsteht.

Vorteilhaftem«ise wird der Werkstoff deii magnetischen Nebenschlusses so gewählt, daß er die thermische Abweichung der Empfindlichkeit und der Ansprechschwelle des Auslösers reduziert.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine nichtmagnetische Platine auf den dem Dauermagneten benachbarten Schenkel aufgesteckt und weist zwei den magnetischen Nebenschluß und die Platte führende Finger auf, während der magnetische Nebenschluß gegen die obere Wange der Spule anliegt. Dadurch ist die Lage des magnetischen Nebenschlusses im Auslöser eindeutig bestimmt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an einem Ausfuhrungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Gesamtansicht des Auslösers ohne Anker,

Fig. 2, 3, 5 und 6 je ein Bauteil des Auslösers nach Fig. 1,

F i g, 4 ein Schnittbild des Magnetkreises ohne Anker, Fig,7 eine schematische Schnittansicht des ganzen Auslösers nach F i g. 1,

Fig.8 das der Fig.7 entsprechende magnetische Schaltbild und

F i g. 9 eine erläuterndes Diagramm. Nach Fig, 1 und 2 weist der Auslöser einen feststehenden Magnetkern in U-Form mit einer Bais 1 und zwei Schenkeln 2 und 3, eine den Schenkel 3 umgebende elektrische Spule 4 und einen im Inneren des vom Magnetkern gebildeten U gegen den Schenkel 2 und mit einem Pol gegen die Basis 1 anliegenden Dauermagneten 5 auf. Den Schenkel 2 deckt eine aus unmagnetischem Werkstoff, z. B. Kunststoff, hergestellte Platine 6 ab, die durcn einen Finger 7 die Spule 4 hält und zwei abgerundete Warzen 8 aufweist, zwischen denen ein Anker schwenkt.

Wie man in F i g. 3 erkennt, endet der Schenkel 2 in zwei schmalen Zähnen 11, die durch eine breite Ausnehmung 12 voneinander getrennt sind und zwischen zwei Schultern 13 liegen, die mit Ausschnitten 14 in der Platine 6 zusammenwirken. Der Schenke! 2 ist mit einen Fenster 15 versehen, in dem sich cxne Nase 17 der Platine 6 verriegelt. Die Basis 1 ist mit Buckeln 18, auf denen der Dauermagnet 5 ruht, und mit einem Gewindeloch 19 für eine Stellschraube 25 versehen. Die Basis 1 weist einen seitlichen Einschnitt 21 auf, durch den die magnetische Reluktanz je nach Wahl oder Zweck beeinflußbar und veränderbar ist Der zur Durchführung durch die Spule 4 in seiner Breite bereits stark verkleinerte Schenkel 3 endet in einem schmalen Zahn 22 zwischen zwei Schultern 23. Somit erfolgt die Lagerung des Ankers auf den Zähnen 11 und 22. Die Oberfläche jedes der beiden Zähne 11 des Schenkels 2 ist gleich der Hälfte der Oberfläche des Zahns 22 des Schenkels 3. Der Anker ist auf möglichst vollkommene Ebenheit bearbeitet, wobei seine Oberflächengüte Spiegelpolitur entspricht. Die Oberflächen der Zähne 11 und 22 sind feingeschliffen, gerillt und dann durch Kaltverformung verfestigt.

Nach Fig.4 und 5 nimmt das Gewindeloch 19 der Basis 1 eine Stellschraube 25 auf, die zwischen dem Dauermagneten 5 und der Spule 4 angeordnet ist und sich zwischen diesen beiden Teilen mehr oder weniger weit nach oben, z.B. etwa bis zur Höhe des. Dauermagneten 5, erstreckt Die Stellschraube 25 liegt an einem Rand 2G der unteren Wange der Spule 4 unter Reibung an. Diese Wange ist beispielsweise aus thermoplastischem Kunststoff, der die Stellschraube 25 in der eingestellten Lage festhält. Die Stellschraube 25 ist aus magnetischem Werkstoff, z. B. Weicheisen. In magnetischer Hinsicht besteht ihre Aufgabe darin, einen mehr odor weniger groCen Teil des vom Dauermagneten 5 zum Anker verlaufenden Magnetflusses auf sich selbst abzuleiten. Man kann die Wirkung der Stellschraube 25 durch die Wahl ihrer Abmessungen und ihres Werkstoffs sowie dadurch dosieren, daß sie mehr oder weniger dicht am Dauermagneten 5 angeordnet wird, ohne jedoch mit diesem in Berührung zu kommen. Außerdem wirkt die Stellschraube 25 mit einem magnetischen Nebenschluß 33 zusammen.

Wie Fig.6 zeigt, ist auf der oberen Seite des Dauermagneten 5 eine Platte 31 aus nichtmagnetischem Werkstoff angeordnet, die mit einer aufgebogenen Kante 32 am Schenkel 2 anliegt. Auf dieser Platte 31 liegt der magnetische Nebenschluß 33 aus magnetischem Werkstoff. Der Nebenschluß 33 weist einen ebenen Sohlenteil 41 auf, dessen freier Rand 42 gegen die aufgebogene Kante 32 anliegt, und er endet auf der anderen Seite in einem hochgebogenen Teil 43, der fast bis zum Anker reicht. Der freie Rand 42 weist oberhalb des Dauermagneten 5 eine mittige Ausnehmung 44 zwischen zwei Zähnen 45 auf. Die Platte 31 und der Nebenschluß 33 werden zusammen durch die Platine 6

ίο mit ihren zwei seitlichen Fingern 36 und 37 und durch einen Rand 46 der oberen Wange der Spule 4 (Fig. 1) festgelegt. Der Zweck des Nebenschlusses 33 ist, einen Teil des vom Dauermagneten zum Anker verlaufenden Magnetflusses durch sich laufen zu lassen und so den Fluß im Schenkel 2 zu verringern, dessen Reluktanz sich wie bereits angegeben verringert Beim Auslösen kann infolgedessen der erforderliche umgekehrte Fluß durch eine weniger große Anzahl Amperewindungen auf der Spule 4 geliefert werden, was die Empfindlichkeit des Auslösers erhöht, obwohl die magnetische Haftkraft des Ankers beträchtlich zugenommer hat Die Form des Nebenschlusses 33 ist wie folgt bestimmt: Einerseits bestimmt sein Sohlenteil 41, der die Rolle eines Polstücks spielt, die Größe des durch diesen zusätzlichen Weg abgeleiteten Flusses, und andererseits bestimmt die Höhe seines hochgebogenen Teils 43 die Reluktanz dieses zusätzlichen Weges.

Unter Bezugnahme auf Fig.7 und 8 wird nun das magnetische Zusammenwirken der verschiedenen, oben

JO angeführten Teile beschrieben. Der Dauermagnet 5 ist mit seinen Polflächen N und S. die auch umgekehrt liegen könnten, und der Anker 38 auf dem U-förmigen Magneten haftend dargestellt Diese Lage des Ankers 38 ist trotz der Wirkung seiner Rückholfeder 39 seine Normallage. Der Gesamtfluß des Dauermagneten 5 teilt sich in einen Fluß Φ1, der sich direkt durch den Schenkel 2 schließt (Reluktanz Rl), einen Fluß Φ2, der durch den Schenkel 2 und den Anker 38 (Reluktanz R2) bis zu einem Punkt gegenüber dem hochgebogenen Teil 43 des Nebenschlusses 33 verläuft, wo er sich mit einem Fluß Φ3 vereinigt, der vom Nebenschluß 33 (Reluktanz R3) knmmt, worauf die beiden Flüsse zusammen durch den Anker 38, den Schenkel 3 und die Basis 1 (Reluktanz R23) verlaufen, und schließlich in einen Fluß Φ4, der durch die Stellschraube (Reluktanz R4) geht. Nur diese letzte Reluktanz R4 ist einstellbar, ur.J zwar durch die Stellschraube 25. In Anbetracht dessen, daß diese in Nebenschluß zur Flußquelle, nämlich zum Dauermagneten 5 (Fig.8) angeordnet und die Reluktanz RI viel

schwächer ist als die anderen, kann durch ihre Verstellung die Summe der Flüsse (Φ2 + Φ3), die den Anker 38 angezogen halten, umgekehrt linear verändert werden. Das Einschrauben der Stellschraube 25 verringert die Reluktanz R4, vergrößert also den Fluß Φ4 und verkleinert somit die Summe der beiden Flüsse (Φ2 + Φ3). Der Nebenschluß 33, der den Fluß Φ3 durch die Reluktanz R3 bestimmt, wirkt einerseits durch die Größe dieses Flusses Φ3 und andererseits durch seine Veränderung in Abhängigkeit von der Temperatur

bo (Eigenschaft des Werkstoffs des Nebenschlusses). Somit werden die Regelungen der Flüsse Φ3 und Φ4 durch zwei unabhängige Organe sichergestellt, nämlich durch den Nebenschluß 33 bei der Herstellung und die Stellschraube 25 bei der Einstellung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche;

1. Elektromagnetischer Auslöser hoher Empfindlichkeit und Genauigkeit mit einem U-förmigen Magnetkern, auf dessen einem Schenkel eine Spule und an dessen anderem Schenke! parallel zu diesem auf der Innenseite des U-förmigen Magnetkerns ein Dauermagnet angeordnet ist, mit einem am anderen Schenkel beweglich gelagerten, von der Kraft einer Feder in Auslöserichtung beaufschlagten Anker und mit einer in die Basis des U-förmigen Magnetkerns parallel zum Dauermagneten eingeschraubten, aus magnetischem Werkstoff bestehenden Stellschraube, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Dauermagneten (5) und dem Anker (38) ein magnetischer Nebenschluß (33) fest angeordnet ist, der einen ebenen, unter Zwischenschaltung einer Platte (31) aus nichtmagnetischem Werkstoff auf dem Dauermagneten (5) liegenden und nahe an den anderen Schenkel (2) heranreichenden Sohlenteil (41) und £inen zu diesem senkrecht gebogenen Teil (43) aufweist, der nahe an den Anker (38) heranreicht.

2. Elektromagnetischer Auslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ebene Sohlenteil (41) des magnetischen Nebenschlusses (33) auf der Seite des den Dauermagneten (5) tragenden Schenkels (2) des U-förmigen Magnetkerns in zwei durch eine Ausnehmung (44) getrennten Zähnen (45) endet

3. Elektromagnetischer Auslöser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des magnetischen Nebenschlusses (33) so gewählt ist, daß er die \hermiscne Abweichung der Empfindlichkeit und der Ansprechschwelle des Auslösers reduziert

4. Elektromagnetischer Auslöser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine nichtmagnetische Platine (6) zwei den magnetischen Nebenschluß (33) und die Platte (31) führende Finger «> (36, 37) aufweist und der magnetische Nebenschluß (33) gegen die obere Wange der Spule (4) anliegt.