DE2318509C2

DE2318509C2 - Elektromagnet

Info

Publication number: DE2318509C2
Application number: DE2318509A
Authority: DE
Inventors: Christian Carl Westwood Mass. Petersen
Original assignee: Polaroid Corp
Current assignee: Polaroid Corp
Priority date: 1972-04-21
Filing date: 1973-04-12
Publication date: 1985-08-01
Also published as: FR2180668B1; JPS5315645B2; JPS4922122A; FR2180668A1; US3805204A; GB1404095A; CA976220A; DE2318509A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektromagneten der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung. Ein solcher Elektromagnet ist durch die GB-PS 10 02 935 bekannt. Bei diesem bekannten Elektromagneten ist die Anordnung derart getroffen, daß in Anzugsstellung der Luftspalt zwischen allen gegenüberliegenden Flächen möglichst klein und im Idealfall Null wird, um den magnetischen Widerstand klein zu halten und die Haltekraft des Magneten bei gegebener Stromstärke so groß als möglich zu machen.

Es ist andererseits zum Beispiel aus der US-PS 00 351 bekannt, zwischen Polstück und Tauchanker einen Anschlag derart anzuordnen, daß in Anzugsstellung zwischen allen gegenüberliegenden Flächen ein bestimmter Mindestluftspalt verbleibt Hiermit soll das »Kleben« des Tauchankers am Polstück nach Abschalten des Elektromagneten verhindert werden. Zu dem gleichen Zweck des Verhinderns des »Klebens« werden bei anderen bekannten Elektromagneten Abstandshalter aus nicht-ferromagnetischem Material zwischen die gegenüberliegenden Stirnflächen von Polstück und Tauchanker eingeführt, um auch in angezogener Stellung einen von den Feldlinien zu durchsetzenden eisenfreien Spalt zu schaffen.

Es ist schließlich aus der bereits erwähnten GB-PS 10 02 935 bekannt, die gegenüberliegenden Stirnflächen vor. Polstück und Tauchanker mit kreisringförmigen Erhöhungen bzw. Vertiefungen trapezförmigen Querschnitts auszustatten, die den Zweck haben, den Luftspalt auch bereits zu Beginn der Anzugsbewegung kleiner zu halten als die Hublänge beträgt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromagneten zu schaffen, der bei geringem Stromverbrauch eine sichere Rückzugsiunkiiun und Hä'iiefunktion gewährleistet wobei sowohl die Anzugsbewegung als auch die Abhebbewegung unter Federkraft nach Stromabschaltung einem vorbestimmten Bewegungsablauf entspricht

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch dre im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.
Dadurch, daß in erregter Stellung sowohl eine Berührung als auch eine Luftspaltbildung zwischen einander gegenüberliegenden Flächen von Polstück und Tauchanker bewirkt wird, ergibt sich für verschiedene Anwendungszwecke ein besonders günstiger Bewegungsablauf. Ein Anwendungszweck stellt die Verschlußlamellenbewegung fotografischer Apparate dar. Danach kann der Tauchanker mit dem Verschlußlamellenantrieb derart gekoppelt werden, daß die Lamellen beim Einschalten des Magneten und Einziehen des Tauchankers fast augenblicklich mit sehr hoher Geschwindigkeit in die Schließstellung überführt werden, so daß die Schließzeit des Verschlusses in erwünschter Weise sehr klein wird, während die Öffnungsbewegung, die von einer Feder veranlaßt wird, bei entsprechender Ausbildung der Blendenlamellen eine relativ langsame öffnung ermöglicht, was im Sinne eines Belichtungsregelprogramms erwünscht ist. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird verhindert, daß der Tauchanker am Polstück kleben bleibt, und die Bremskraft wird auf die Charakteristik der Verschlußablauffeder so abgestimmt,

so daß der gewünschte öffnungsbewegingsablauf zustande kommt, der bedingt durch eine Regelschaltung lichtabhängig in jedem Moment gestoppt und durch die schnelle Rückzugbewegung bei Erregung des Elektromagneten beendet werden kann.

Sobald die Ausgangsstellung der Verschlußlamellen erreicht ist und der Magnet lediglich als Haltemagnet wirkt, kann der Erregerstrom vermindert werden, was zur Schonung einer kameraeigenen Batterie zweckmäßig ist.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht eines Elektromagneten;

F i g. 2 den Elektromagneten nach F i g. I in Wirkverbindung mit einem fotografischen Verschluß, dessen Verschlußlamellen in die volle Öffnungsstellung abge-

laufen sind (Elektromagnet unerregt):

F i g. 3 eine der F i g. 2 entsprechende Ansicht, wobei die Verschlußlamellen in der Schließstellung befindlich sind (Elektromagnet erregt);

Fig.4 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform von Polstück und Tauchanker;

Fig.5 eine graphische Darstellung der Kraft-Weg-Kennlinien verschiedener Ausführungsformen des Elektromagneten.

Gemäß F i g. 1 weist der Elektromagnet 40 eine Erregerwicklung 42 auf, die von einem Spulenträger 44 getragen ist Der Spulenträger 44 wird von einem Rahmen 46 abgestützt, der das Polstück 52 und den hiermit zusammenwirkenden Tauchanker 50 umschließt. Der Rahmen 46 bildet in Verbindung mit dem Spulenträger 44 und einem den Tauchanker 50 umschließenden Ring 56 den magnetischen Rückschluß. Der Spulenträger 44 ist innenseitig mit einer nichtferromagnetischen Auskleidung 54 ausgestattet.

Das Polstück 52 weist an der dem Tauchanker 50 zugewandten Seite einen kegelstumpfförmigen Vorsprung 170 auf, der mit einer entsprechend geformter. Vertiefung des Tauchankers 50 zusammenwirkt. Der die Vertiefung umschließende Ringfortsatz 108 des Tauchanker umschließt in Anzugsstellung den Vorsprung 170 unter Belassung eines Ringspaltes 90 und von Spalten 92 und 94, während die Stirnringflächen als Sitzfläche bzw. Berührungsfläche % dienen, die im angezogenen Zustand unmittelbar aufeinanderliegen. Die Spalte 92 liegen zwischen einem kegelstumpfförmigen Vorsprung des Tauchankers 50 und einer entsprechenden Vertiefung des kegelförmigen Vorsprungs 170 des Polstücks 52.

Die F i g. 2 und 3 zeigen den Elektromagneten gemäß F i g. 1 in Antriebsverbindung mit zwei gegenläufigen Verschlußlamellen 12, 14 eines fotografischen Verschlusses 10. Die Verschlußlamellen 12,14 weisen tropfenförmige Blendenöffnungen 16, 18 auf, die durch die gegenläufige Bewegung der Lamellen über einer Belichtungsöffnur.g 2*¹ zur Deckung gebracht werden. An den Verschlußlamellen greift mit seinen Enden ein doppelarmiger Schwinghebel 22 an, der um die Achse 24 schwenkbar ist und an seinen Enden Langlöcher 30, 32 aufweist, in die Stifte 34,36 eingreifen, die an den Lamellen 12,14 befestigt sind. Das äußere Ende des Tauchankers 50 trägt °ine Anwhlagkappe 58, die mit einem in den Schwinghebel 22 eingesetzten Anschlagzapfen 60 zusammenwirkt. An der Anschlagkappe 58 einerseits und an dem Ring 56 des Elektromagneten andererseits stützt sich eine den Tauchanker 50 umgreifende Druckfeder als Öffnungsfeder 62 ab. Eine Schließfeder 38 spannt den Schwinghebel 22 in die Schließstellung vor. Die die Verschlußöffnung bewirkende Öffnungsfeder 62, die nach Entregung des Elektromagneten wirksam wird, ist stärker als dit Schließfeder 38, die im unterstützenden Sinne bei Erregung des Elektromagneten auf die Lamellen einwirkt.

Die F i g. 4 zeigt ein weiteres Ausfünrungsbeispiel der Ausbildung von Polstück und Tauchanker. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist das Polstück 52 einen kegelstumpfförmigen Vorsprung 170' auf, welcher von filier kegei&lumpifürinigen Vertiefung des Tauchankers 50 in Anzugsstellung unter Bildung eines Luftspaltes 134 umschlossen ist. Die einzige Berührungsfläche 96' verläuft zwischen der Stirnseite des Vorsprungs 170' und der Stirnseite der Vertiefung des Tauchankers 50.

Fig. 5 veranschaulicht in einer graphischen Darstellung die Kräfteverhältnisse, unler linien der F.lektromagnet nach der Erfindung wirkt. Die Kurve 100 veranschaulicht die Belastung der Öffnungsfeder 62. Diese Feder hat einon hohen Federindex und eine relativ flach verlaufende Kennlinie, derart daß sie bei der ausgefahrenen Stellung des Tauchankers 50 eine Kraft von etwa 0,85 N und bei vollständig eingefahrener Stellung des Tauchankers eine Kraft von etwa 0,95 N ausübt. Damit der Tauchanker 50 innerhalb der erforderlichen Zeit entgegen der Kraft der Öffnungsfeder 62 zurückgezogen werden kann, muß auf ihn eine Zugkraft von mindestens etwa 1,5 N aufgebracht werden, wie in Fig.5 durch die Linie 102 angedeutet ist. Die Kraftdifferenz zwischen den Kurven 100 und 102 repräsentiert die Kraft, die verfügbar sein muß, um die Öffnungsfeder 62 zusammenzudrücken, damit die Verschlußlamellen 12 und 14 geschlossen werden. Diese Kraft muß nicht nur einen ausreichenden Wert beibehalten, wenn der Tauchanker 50 vollständig ausgefahren ist, sondern sie muß auch bei Zwischenwerten verfügbar sein, die in Abhängigkeit von unterschiedlichen Helligkeitswerten der aufzunehmenden Szene festgelegt /.,irden. Aus dieser Notwendigkeit, die Kraftdifferenz bei d. η verschiedenen Lichtwerten aufrecht zu erhalten, ergibt sich, daß es erforderlich ist, die Öffnungsfeder 62 und den E!ektromagneten so auszubilden, daß beide mit einer flachen Kraft-We& Kennlinie arbeiten, um sie einander anzupassen.

Aus seiner Ausgangsstellung bei stromloser Erregerwicklung 42 muß der Tauchanker 50 so bewegt werden, daß er einen vollen Hub über eine Strecke von etwa 3,2 mm ausführt. Zu Beginn des Einschaltens der Erregerwicklung 42 läuft eine bestimmte Zeitspanne ab. bis sich ein bestimmter Magnetfluß aufgebaut hat. Daher ist es erforderlich, eine anfängliche Verzögerung zu vermeiden, um eine in jedem Fall ausreichende Beschleunigung zu gewährleisten. In ausgefahrener Stellung liegt das innere Ende des Tauchankers 50 an einem Punkt, der etwa in der Mitte zwischen den Enden der Erregerwicklung 42 liegt, und in dieser Stellung ist das inr^re Ende des Tauchankers 50 an einem Punkt angeordnet, an dern der Magnetfluß der gesamten Wicklung 42 am stärksten konzentriert ist. Die Aussparung am inneren Ende des Polstückes 52 hat die Form eines geraden Kegelstumpfes, so daß in Verbindung mit der Süßeren Umfangsfläche des Tauchankers 50 ein ringförmiger Abschnitt gebildet wird, dessen Querschnitt in Abhän- . gigkeit von der Neigung der konischen Innenfläche am Spalt 90 längs der Achse des Tauchankers 50 variiert. Bei dieser Formgebung weist das innere Ende des Tauchankers 50 eine stumpfe, ringförmige Sitzfläche 96 auf, deren FlächeninhaU etwa 50% des gesamten Querschnitts der dem Polstück 52 gegenüberstehenden Stirnseite des Tauchankers 50 betragen sollte. Der halbe Konusv.inkcl der Vorsprünge und Vertiefungen sollte bei etwa 8° liegen.

Sobald der Tauchanker 50 die Anzugsstellung gemäß F i g. 1 erreicht hat, kann der Erregerstrom der Erregerwicklung 42 auf ein Zehntel des ursprünglichen Wertes herabgesetzt werde/i

In Fig.5 ist weiter eine repräsentative Kraft-Weg-Kurve 130 eingezeichnet, die für einen Elektromagnet gemäß der F i g. 4 mit einem Arbeitsspalt 134 gilt. Der Arbeitsspalt 134 hat die Form eines Kegeistumpfes, bei dem der halbe Scheitelwinkel etwa 12° betragt. Die

b5 Kurve 130. die linier Verwendung der gleichen Windungszahl der Erregerwicklung 42. jedoch unter Erhöhung der Errcgerstromstärke von 1000 inA auf 115OmA er/ielt wurde. läßt erkennen, daß am Beginn

der Hubbewegung eine relativ kleine Kraft erzeugt wird, aber über den letzten Teil der Hubstrecke von etwa 0,635 mm eine große Kraft, die dann jedoch auf eine geringere Haltekraft zurückgeht, sobald eine Berührung stattgefunden hat.

Zum Vergleich hierzu zeigt die Kurve 118 eine idealisierte Kurve, wie sie beispielsweise bei der Anwendung für einen photographischen Verschluf3 geeignet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

20

25

30

40 45 50

60 65

Claims

Patentansprüche:

1. Elektromagnet, insbesondere zum Zurückführen der Verschlußlamellen eines elektronischen Kameraverschlusses und zum Halten dieser Verschlußlamellen in der Ausgangsstellung gegen die Kraft einer Verschlußablauffeder, mit einer ein zylinderförmiges ferromagnetisches Polstück ringförmig umschließenden Erregerwicklung und einem in die Erregerwicklung eintauchenden zylinderförmigen Tauchanker, wobei die sich innerhalb der Erregerwicklung gegenüberstehenden Stirnseiten von Polstück und Tauchanker miteinander korrespondierende, zu den Zylinderachsen symmetrische, kreisrunde Vorsprünge bzw. Vertiefungen trapezförmigen Querschnitts und gemeinsame Sitzflächen aufweisen, wobei sich die Sitzflächen von den zylindrischen Umfangsflächen des Polstücks und des Tauchankers aus im rechten Winkel zu den Zylinderachsen nach innen erstrecken und sich in Erregungssieiiung berühren, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzflächen die einzige Berührungsfläche (96) zwischen Polstück (52) und Tauchanker (50) bilden, und daß zwischen den übrigen Flächen der Stirnseiten in allen Betriebsstellungen ein Spalt (90,92, 94) verbleibt.

2. Elektromagnet nach Anspruch 1, bei dem die Berührungsfläche kreisringförmig ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Polstück (52) einen vom Innendurchmesser jer Berührungsfläche (96) aufsteigenden kegelstumpfförmipen Vorsprung (170) mit einer umgekehrt kegelsturriDfförmigen Vertiefung, in die ein kegelstumpfförmiger Vorsprung des Tauchankers (50) in Anzugsstellung berührungslos einsteht, aufweist.

3. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzige Berührungsfläche (%') von der Stirnseite eines kegelstumpfförmigen Vorsprungs (170') des Polstücks (52) und dem Grund einer korrespondierenden Vertiefung des Tauchankers (50) gebildet ist.

4. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß der halbe Scheitelwinkel der kegelstumpfförmigen Vorsprünge bzw. Vertiefungen etwa 8° beträgt.

5. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flächeninhalt der Berührungsfläche (96) etwa 50% des gesamten Querschnitts der dem Polstück (52) gegenüberstehenden Stirnseite des Tauchankers (50) beträgt.