DE2245947A1

DE2245947A1 - MOTION ELECTROMAGNET

Info

Publication number: DE2245947A1
Application number: DE2245947A
Authority: DE
Inventors: Alois Dubansky; Jan Dipl Ing Dr Hrubes
Original assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Current assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Priority date: 1971-10-26
Filing date: 1972-09-19
Publication date: 1973-05-03
Also published as: CA952174A; GB1348084A; JPS4850259A; SU507901A1; SE376337B; CS153699B1; IT968745B; US3777236A; FR2157940A1

Description

MJnthsni'¹, fj,;,.i3cloniiir. 10MJnthsni ' ¹ , fj,;,. I3cloniiir. 10

233-19.403Ρ(1^.4θ4Η) 19. 9. 1972233-19.403Ρ (1 ^ .4θ4Η) September 19, 1972

Ceskoslovenska akademie ved, Praha (CSSR)

BewegungselektromagnetMotion electromagnet

Die Erfindung betrifft einen Bewegungselektromagnet.The invention relates to a motion electromagnet.

Bewegungselektromagneten werden zum Erzeugen von Schuboder Schwingungsbewegungen an verschiedenen Anordnungen verwendet, zum Beispiel an Schützen, Bremsanordnungen, elektrischen Hämmern, leichten und schweren Vibratoren, Schwingförderern, Rasierapparaten und dergleichen. Ihr Nachteil ist, daß der Luftspalt zwischen Anker und Magnetkern veränderlich, nämlich beim Ansprechen am größten ist. Die Ansprechkraft ist somit klein, und die Elektromagnete sind schwer, da sie gemäß der Ansprechkraft bemessen werden müssen. Der Anker schlägt an den Kern, wodurch der Elektromagnet sehr leidet.Movement electromagnets are used to generate thrust or vibratory movements in various arrangements, for example on contactors, brake assemblies, electric hammers, light and heavy vibrators, vibratory conveyors, Razors and the like. Their disadvantage is that the air gap between the armature and the magnetic core is variable, namely when responding is greatest. The response force is thus small, and the electromagnets are difficult because they have to be sized according to the response force. The armature hits the core, which causes the electromagnet to suffer a lot.

233-(7689)-Hd-r (9)233- (7689) -Hd-r (9)

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Diese Nachteile werden in hohem HaO durch den erfindungsgemäßen Bewegungselektromagnet mit konstantem Luftspalt und damit konstanter effektiver Anziehungskraft behoben, der gekennzeichnet ist durch einen Hauptmagnetkreis mit einer Erregerspule, die an eine elektrische Wechselstromquelle Über ein Schaltgerät angeschlossen ist, wobei der Hauptmagnetkreis ein Paar gleichachsiger, kurzgeschlossener Sekundärwicklungen trägt, von denen eine Wicklung ortsfest und die andere Wicklung gegenüber der ersten in Richtung ihrer gemeinsamen Achse frei verschiebbar ist, mit einem Hilfsmagnetkreis, der das Paar der gleichachsigen Sekundärwicklungen umschließt, bestehend aus einem ortsfesten Teil, der einen Teil der ortsfesten Sekundärwicklung umschließt, und einem beweglichen Teil, der einen Teil der beweglichen Sekundärwicklung umschließt und mit einem konstanten Luftspalt zwischen beiden Teilen des Hilfsmagnetkreises.These disadvantages are greatly increased by the invention Movement electromagnet with constant air gap and thus fixed constant effective attraction, which is characterized by a main magnetic circuit with an excitation coil which is connected to an electrical alternating current source via a switching device, wherein the main magnetic circuit carries a pair of equiaxed, short-circuited secondary windings, one of which is wound stationary and the other winding is freely displaceable in relation to the first in the direction of its common axis, with an auxiliary magnetic circuit representing the pair of equiaxed Enclosing secondary windings, consisting of one stationary part, which encloses part of the stationary secondary winding, and a movable part, the one Part of the movable secondary winding encloses and with a constant air gap between both parts of the auxiliary magnetic circuit.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bewegungselektromagneten mit zwei Hauptmagnetkreisen für eine durch ein Schaltgerät gesteuerte Hin- und Herbewegung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:An embodiment of the motion electromagnet according to the invention with two main magnetic circuits for one reciprocating movement controlled by a switching device is shown in the drawing. Show it:

Fig. 1 einen Schnitt entlang einer in Fig. 2 mit I-I bezeichneten Ebene;Fig. 1 is a section along one in Fig. 2 with I-I designated level;

Fig. 2 einen Schnitt, der im linken Teil entlang einer in Fig. 3 mit II-II bezeichneten Ebene, im rechten Teil entlang einer in Fig. 3 mit II'-II¹ bezeichneten Ebene geführt ist;FIG. 2 shows a section which is guided in the left part along a plane designated in FIG. 3 with II-II, in the right part along a plane designated in FIG. 3 with II'-II ^1;

Fig. 3 einen Schnitt entlang einer in Fig. 1 mit III-IIIFig. 3 shows a section along one in Fig. 1 with III-III

ι bezeichneten Ebene.ι designated level.

3 I) 9 818/06783 I) 9 818/0678

Der dargestellte Bewegungselektromagnet besitzt zwei elektrische und magnetisch voneinander unabhängige Magnetkreise 1_f die Erregerspulen 2 tragen. Diese Erregerspulen werden abwechselnd in dem erforderlichen Takt mittels eines an sich bekannten Schaltgerätes an eine Wechselstromquelle 16 geschaltet. In Fig. 2 ist dieses Schaltgerät schematisch durch einen Umschalter 15 dargestellt. Beide Hauptmagnetkreise 1i sind aneinander befestigt, ggf. mittels Brücken distanziert (s. Fig„ 2).The motion electromagnet shown has two electrical and magnetically independent magnetic circuits 1 _f which carry excitation coils 2. These excitation coils are alternately switched to an alternating current source 16 in the required cycle by means of a switching device known per se. This switching device is shown schematically in FIG. 2 by a changeover switch 15. Both main magnetic circuits 1i are attached to one another, if necessary spaced apart by means of bridges (see FIG. 2).

Jeder der Hauptmagnetkreise besitzt ein Paar kurzgeschlossener Sekundärwicklungen 3» ^» die gleichachsig sind, von denen die Wicklung 3 ortsfest, die Wicklung h gegenüber der Wicklung 3 in Richtung ihrer gemeinsamen Achse verschiebbar ist. Jedes Paar von Sekundärwicklungen 3» k umschließt einen Hilfsmagnetkreis 5» 6, bestehend aus einem ortsfesten Teil 5» der einen Teil der ortsfesten Wicklung 3 umschließt und am Hauptmagnetkreis 1 durch eine Konsole 17 aus unmagnetischem Material befestigt ist (s. Fig. 2 und 3), und aus einem beweglichen Teil 6, der einen Teil der beweglichen Wicklung 4 umschließt und durch Führungen 12 (s. Fig* l) geführt wird, die z. B. zwischen beiden Sekundärwicklungen 3, 4 vorgesehen sind und in Richtung ihrer gemeinsamen Achse eine gegenseitige freie Bewegung ermöglichen. Die Hilfsmagnetkreise 5» 6 werden über einen konstanten Luftspalt 7 geschlossen, so daß sowohl der ortsfeste Teil 5 als auch der bewegliche Teil 6 des Hilfsmagnetkreises im Schnitt eine hufeisenförmige Form haben (s. Fig. 3) und die Spalte der Hufeisen durch die Sekundärwicklungen 3» ^ eingenommen sind. Der Luftspalt 7 ist möglichst klein, üblicherweise genügen 0,2 mm. In die den Luftspalt 7 bildenden Flächen des Hilfsmagnetkreises 5, 6Each of the main magnetic circuits has a pair of short-circuited secondary windings 3 »^» which are coaxial, of which the winding 3 is stationary, the winding h is displaceable relative to the winding 3 in the direction of its common axis. Each pair of secondary windings 3 » k encloses an auxiliary magnetic circuit 5» 6, consisting of a stationary part 5 »which encloses part of the stationary winding 3 and is attached to the main magnetic circuit 1 by a bracket 17 made of non-magnetic material (see FIGS. 2 and 3 ), and from a movable part 6, which encloses part of the movable winding 4 and is guided by guides 12 (see Fig. 1) which, for. B. are provided between the two secondary windings 3, 4 and allow mutual free movement in the direction of their common axis. The auxiliary magnetic circuits 5 »6 are closed by a constant air gap 7, so that both the stationary part 5 and the movable part 6 of the auxiliary magnetic circuit have a horseshoe-shaped cross-section (see Fig. 3) and the gaps in the horseshoes through the secondary windings 3 »^ Are taken. The air gap 7 is as small as possible, usually 0.2 mm is sufficient. Into the surfaces of the auxiliary magnetic circuit 5, 6 that form the air gap 7

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sind kurzgeschlossene Hilfswicklungen 8, 9 eingebettet, die den Zweck haben, Vibrationen, die durch die Schwingungen des Speisewechselstromes bedingt sind, zu dämpfen. Sie sind so ausgeführt, daß entsprechende Wicklungen 8, 9 en den ortsfesten und beweglichen Teilen 5» 6 der Hilfsmagnetkreise sich decken, falls sich gleichzeitig die ortsfesten und beweglichen Sekundärwicklungen decken. Dieser Fall ist in der rechten Hälfte der Fig. 3 gezeigt. Die beweglichen Wicklungen 4 und Teile 6 der Hilfsmagnetkreise, die zu den beiden Hauptmagnetkreisen 1 gehören, sind miteinander durch einstellbare Verbindungsstücke 10 gekoppelt, mittels welcher die Größe der Amplitude gegenüber den ortefesten Sekundärwicklungen 3 und den Teilen 5 der Hilfsmagnetkreise eingestellt werden kann. Für den Fall außerordentlicher Amplituden sind an den Hauptmagnetkreisen 1 Anschläge i4 vorgesehen (Fig. 2), die jedoch bei normalem Betrieb nicht in Betracht kommen.short-circuited auxiliary windings 8, 9 are embedded, which have the purpose of damping vibrations caused by the oscillations of the alternating feed current. she are designed so that corresponding windings 8, 9 en the fixed and moving parts 5 »6 of the auxiliary magnetic circuits coincide if the stationary and movable secondary windings coincide at the same time. This case is shown in the right half of FIG. The moving ones Windings 4 and parts 6 of the auxiliary magnetic circuits that lead to the two main magnetic circuits 1 belong, are through with each other adjustable connecting pieces 10 coupled, by means of which the size of the amplitude relative to the stationary secondary windings 3 and the parts 5 of the auxiliary magnetic circuits can be adjusted. In the event of extraordinary amplitudes, 1 stops i4 are provided on the main magnetic circuits (Fig. 2), which, however, are not considered in normal operation.

Die Anordnung arbeitet folgendermaßen:The arrangement works as follows:

Über das Schaltgerät 15 wird der elektrische Strom ab» wechselnd beiden Erregerspulen 2 des Hauptmagnetkreises 1 zugeführt. Das Schaltgerät 15 ist vorteilhaft so ausgeführt, daß es ein Umschalten von verhältnismäßig kleinen Geschwindigkeiten bis zu Geschwindigkeiten, die der Eigenschwingungsfrequenz der Anordnung entsprechen, die zum Schwingen gebracht werden soll, ermöglicht. Das Schaltgerät 15 kann nach jedem geeigneten Prinzip aufgebaut sein, z. B. motorisch oder elektronisch. In beiden Sekundärwicklungen 3, k des Hauptmagnetkreises 1 werden durch Stromzufuhr in die Erregerspule 2 Ströme erzeugt, die den Hilfsmagnetkreis erregen, dessen Teile 5t 6 bestrebt sind, zur Deckung zu ge-The electrical current is alternately supplied to the two excitation coils 2 of the main magnetic circuit 1 via the switching device 15. The switching device 15 is advantageously designed in such a way that it enables switching from relatively low speeds to speeds which correspond to the natural oscillation frequency of the arrangement which is to be made to oscillate. The switching device 15 can be constructed according to any suitable principle, e.g. B. motorized or electronically. In both secondary windings 3, k of the main magnetic circuit 1, currents are generated by supplying power to the excitation coil 2, which excite the auxiliary magnetic circuit, the parts 5t 6 of which strive to coincide.

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langen. Da entsprechende Teile des zweiten Hilfsmagnetkreises gegenüber den Teilen des ersten Hilfsmagnetkreises versetzt sind, wird abwechselnd eine Zugkraft nach einer und der entgegengesetzten Seite erzeugt. Dabei wirkt diese Zugkraft nur bis zu dem Augenblick, wo die entsprechenden Teile des Hilfsmagnetkreises zur Deckung kommen, und im Fall eines Überschreitens dieser Lage wird selbsttätig ein Bremsen dieser Bewegung eingeleitet. Die Anordnung benötigt deshalb bei Normalbetrieb keine Anschläge, da die Schwingungsamplitude sich selbsttätig gemäß dem gegenseitigen Versetzen der beweglichen Teile 6 der Hilfsmagnetkreise einstellt, was gemäß der Größe der erforderlichen Amplituden im voraus bestimmt wird.long. Since corresponding parts of the second auxiliary magnetic circuit offset from the parts of the first auxiliary magnetic circuit are, a tensile force is generated alternately to one and the opposite side. This pulling force is at work only up to the moment when the corresponding parts of the auxiliary magnetic circuit come into congruence, and in the case if this position is exceeded, braking of this movement is automatically initiated. The arrangement therefore requires no stops during normal operation, since the oscillation amplitude is automatically adjusted according to the mutual displacement of the moving parts 6 of the auxiliary magnetic circuits is set in advance according to the size of the required amplitudes is determined.

Mittels des Schaltgerätes 15 wird die Umschaltgeschwindigkeit der Erregerspulen 2 beider Hauptmagnetkreise 1 fortlaufend erhöht, bis die Eigenfrequenz der angetriebenen Anordnung erzielt 1st. Der Speisestrom der Erregerspulen 2 beider Hauptmagnetkreise ist verhältnismäßig klein, und sein Umschalten bietet keine Schwierigkeiten.By means of the switching device 15, the switching speed the excitation coils 2 of both main magnetic circuits 1 continuously increased until the natural frequency of the driven arrangement achieved 1st. The supply current of the excitation coils 2 of both main magnetic circuits is relatively small, and its switching presents no difficulty.

Die dargestellte Anordnung ist lediglich ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. Es ist selbstverständlich, daß sowohl die Haupt- als auch die Hilfsmagnetkreise auf verschiedene Art ausgebildet werden können für ein Schwingen in gerader Richtung oder für ein Schwingen um eine gemeinsame Achse unter Beibehaltung eines konstanten Luftspaltes, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.The arrangement shown is only one embodiment of the subject matter of the invention. It goes without saying that both the main and the auxiliary magnetic circuits can be designed in different ways for an oscillation in a straight direction or for an oscillation about a common axis while maintaining a constant one Air gap without deviating from the inventive concept.

Soweit der Bewegungselektromagnet nur eine ortsfeste Lage eines Teiles, z. B. die ortsfeste Lage eines eingeschalteten oder ausgeschalteten Schützes sichern soll, dasAs far as the movement electromagnet only has a fixed position of a part, z. B. the fixed position of a switched on or when the contactor is switched off, the

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ζ. B. in einem Medium arbeitet, wo es Vibrationen ausgesetzt ist und die Gefahr besteht, daO seine Lage durch die Vibrationen ungünstig beeinflußt werden könnte, genügt es, einen einzigen Hauptmagnetkreis mit einen Paar von Sekundärwicklungen 3, 4 und dem betreffenden Hilfsnaagnetkreia 5, 6 vorzusehen. Die Wirkungsweise der Anordnung bleibt ansonsten ähnlich der fUr die dargestellte Anordnung beschriebenen. ζ. B. works in a medium where it is exposed to vibrations and there is a risk of its location being affected by the Vibrations could be adversely affected, it is sufficient a single main magnetic circuit with a pair of secondary windings 3, 4 and the relevant auxiliary magnetkreia 5, 6 to be provided. The mode of operation of the arrangement remains otherwise similar to that described for the arrangement shown.

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Claims

ΛI Bewegttngselektromagne t, characterized by a main magnetic circuit (i) with an excitation coil (2) which is connected to an electrical alternating current source (16) via a switching device (i5), the main magnetic circuit (1) having a pair of equiaxed, short-circuited secondary windings (31 ^ ), of which one winding (3) is stationary and the other winding (k) is freely displaceable in relation to the first in the direction of its common axis, with an auxiliary magnetic circuit (5t 6) which encloses the pair of coaxial secondary windings (3 »* 0 , consisting of a fixed part (5) which encloses part of the fixed secondary winding (3) and a movable part (6} which encloses part of the movable secondary winding (k) and with a constant air gap (7) between the two parts (5, 6) of the auxiliary magnetic circuit.

2. Movement electromagnet according to claim 1, characterized in that that in the air gap (7) forming surfaces of the auxiliary magnetic circuit (5, 6) short-circuited auxiliary windings (8, 9) are embedded.

3. Movement electromagnet according to claim 1 or 2, characterized in that the path of mutual displacement the fixed and moving parts (5i 6) of the Auxiliary magnetic circuit and the corresponding secondary windings (3 »Ό is straight or circular.

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_ 8 —_ 8th -

h. Bewegungselektromagnet nach einem der vorangehen· ^; H. Movement electromagnet according to one of the preceding · ^;

den Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei voneinander elek- >the claims, characterized by two elec->

trisch und magnetisch unabhängige Hauptmagnetkreise ,(1) mit Erregerspulen (2), die über ein Schaltgerät (15) fürtrically and magnetically independent main magnetic circuits, (1) with excitation coils (2) via a switching device (15) for

abwechselndes Umschalten der Erregerspulen (2) in einemalternating switching of the excitation coils (2) in one

erforderlichen Takt an eine elektrische Wechselstromquelle Irequired clock to an electrical alternating current source I.

(16) angeschlossen sind, wobei die beweglichen Wicklungen j(16) are connected, the movable windings j

(k) mit den entsprechenden beweglichen Teilen (6) der Hilfsmagnetkreijse, die beiden Hauptmagnetkreisen (i) entsprechen, miteinander durch einstellbare Verbindungsstücke . (k) with the corresponding moving parts (6) of the auxiliary magnetic circuits, which correspond to the two main magnetic circuits (i), with one another by means of adjustable connecting pieces.

(1O) derart gekoppelt sind, daß ihre Lage gegenüber den entsprechenden ortsfesten Teilen (3t 5) dieser Kreise ge- \ (1O) are coupled so that their position with respect to the corresponding stationary members (3t 5) Sex these circles \

genseitig versetzt ist. "< is mutually offset. "<

5· Bewegungselektromagnet nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltgeschwindigkeit des Schaltgerätes (15) einstellbar ist.5 · Movement electromagnet according to claim k, characterized in that the switching speed of the switching device (15) is adjustable.

β r β / α β 7 ββ r β / α β 7 β

L e e r s e i t eL e r s e i t e