DE2411137A1

DE2411137A1 - Elektromagnet

Info

Publication number: DE2411137A1
Application number: DE2411137A
Authority: DE
Inventors: Hans-Goeran Stadigh
Original assignee: Linden Alimak AB
Current assignee: Linden Alimak AB
Priority date: 1973-03-09
Filing date: 1974-03-08
Publication date: 1974-09-12
Also published as: GB1457616A; ES424044A1; AU6638374A; IT1003666B; BR7401776D0; FR2220854A1; JPS5041052A; ZA741518B; SE375876B

Description

DIpI. Phys. Dr. rer. nat Wolfgang Kempe ^Δ* ' » ^{l ö} '

PATENTANWALT

D-68OO Mannheim 1

O 6,1O

Postfach 1273

Fernsprecher COS21) 381-47 44

6. März 1974 St 40

Linden-Alimak AB
S-931 03 Skelleftea/Schweden

"Elektromagnet"

Die .ERfindung bezieht sich auf einen Elektromagnet mit einem Kern aus ferroma.gnetischeiu Werkstoff, einer auf der· Kern gewickelten Spule und einem die Spule haltenden Spulenkörper.

Oft benötigt man eine berührungslose Steuerung zwischen zwei Vorrichtungen die sich relativ zueinander bewegen und bei denen eine Steuerung gewünscht wird, wenn die beiden Vorrich-

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tungen eine relative Lage zueinander innerhalb eines gewissen Bereiches einnehmen. In diesen Fällen wird zweckmäßigerweise ein magnetfeld-abhängig schaltendes Element an der einer, der beiden Vorrichtungen angebracht, beispielsweise ein Reedschalter, während von der anderen Vorrichtung ein gerichtetes, genau definiertes Magnetfeld ausgeht. Das feldabhängige Element schließt dann beispielsweise, wenn es im Verlaufe der Bewegung der Vorrichtung in das Magnetfeld gelangt. Für diese Steuerungszwecke sind auch magnetfeidabhängige Halbleiterelemente bekannt. In diesem Zusammenhang hat sich herausgestellt, daß es recht schwierig ist, ein kontrollierbares Magnetfeld zu erzeugen, das über den ganzen Bereich homogen ist, in welchem das magnetfeldabhängige Schaltelement angeordnet sein kann. Darüberhinaus muß das das Magnetfeld erzeugende Element einen sicheren Funktionsbe'trieb gewährleisten, selbst dann, wenn zwischen den beiden Vorrichtungen ein gewisser Abstand eingehalten werden muß. Eine spezielle Anwendung, in der diese Fordamng unbedingt eingehalten werden muß, betrifft Aufzüge, wo beispielsweise die Steuerung der elektromechanischen Türverriegelungen, der Türmotoren usw. durch derartige magnetfeldempfindliche Elemente gefordert wird. Bei diesen Anwendungsfal-

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len wird das/Magnetfeld erzeugende Element sowohl aus Sicherheitsgründenäls auch aus wirtschaftlichen Gründen an dem Aufzugskorb angebracht, während die durch das Magnetfeld gesteuerten Elemente in dem Aufzugsschacht an jedem Stockwerk angeordnet sind.

Bei Aufzügen ist es außerdem wichtig, daß das Magnetfeld eine gewisse Ausdehnung in der Bewegungsrichtung des Aufzuges be-

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sitzt, so daß sich das Gegenüberstehen zwischen dem das magnetische Feld erzeugende Element und dem durch das magnetische Feld gesteuerten Element als nicht zu kritisch herausstellt, und daß der Aufzug trotzdem eine gewisse Haltzone in jedem Haltestockwerk hat, in welcher er gezwungen wird, zu stoppen. Wenn der Aufzug nicht exakt in der Höhe eines Stockwerkes stoppt, so rührt das meist daher, daß sich der Bremsweg infolge der Bremsabnutzung, der Kabelspannung, der Einstellung des Impulsgenerators usw. ändert.

Frühere Versuche, beispielsweise Verriegelungen in Aufzügen auf diese Weise zu steuern, haben bisher zu keinem Erfolg geführt. Das lag daran, daß die Herstellung von Elementen mit einem homogenen Magnetfeld ausreichender Ausdehnung in der Längsrichtung große Schwierigkeiten bereitete. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es deshalb, einen Elektromagnet der eingangs geschilderten Art zu entwickeln, der ein homogenes Magnetfeld ausreichender Ausdehnung in der Längsrichtung aufweist, das auch auf größere Entfernung stark und gleichmäßig genug ist, und der sich für ein Zusammenwirken mit einem magnetfeldabhängig zu steuernden Element eignet.

Diese Aufgabe wird bei einem Elektromagneten der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kern langgestreckt ausgebildet ist und die Spule den Kern in seiner Längsrichtung umgibt, so daß ein homogenes Magnetfeld, das sich zwischen den längsverlaufenden Seitenflächen des Kerns aufbaut, über die gesamte Länge des Kerns erhalten wird und eine

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berührungslos beeinflußbare, durch das Magnetfeld steuerbare Vorrichtung an einer der LÄngsseiten des Kerns derart positionierbar ist, daß sie zum Zwecke der Beeinflussung eine Lage in Bezug auf den Elektromagneten innerhalb eines beträchtlichen Spielrciumes einnehmen kann, der durch die Länge der Längsseiten des Elektromagneten begrenzt ist.

2weckmäßigerweise ist die durch das Magnetfeld steuerbare Vorrichtung ein Reedschalter, üblicherweise werden derartige Reedschalter durch Permanentmagnete geschaltet, aber da das Magnetfeld solcher Permanentmagnete nicht steuerbar ist, sind sie praktisch für die obengenannten Anwendungen nicht brauchbar. Dagegen kann ein Magnetkern mit einem E--Schnitt, um dessen Mittelsteg eine ovale Spule gewickelt ist, mit einigermaßen zufriedenstellendem Ergebnis verwendet werden. In diesem Fall erstreckt sich das Magnetfeld von einem äußeren Schenkel zu dem Mittelsteg des E oder umgekehrt, je nach dem wie die Richtung des die Spule durchfließenden Stromes ist. Das durch das Magnetfeld gesteuerte Element kann dann unmittelbar gegenüber einer Wicklungshälfte angeordnet werden, die sich zwischen einem der äußeren Schenkel und dem Mittelsteg des E befindet. Dieser Elektromagnet erfordert jedoch doppelt so viel Energie wie der erfindungsgeraäße Elektromagnet bei gleicher Wirksamkeit und ist demnach unwirtschaftlich.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung wird nach einem weiteren Vorschlag dadurch erhalten, daß die längsverlaufenden seitlichen Begrenzungsflächen des Spulenkörpers teilweise aus ferromagnetischen Wänden bestehen, die entlang der gesamten Spule mindestens die gleiche Abmessung wie der Kern aufweisen

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und die mit ihrer Breitseite nur eine der beiden Wicklungshälften der Spule entlang des Kerns überdecken, so daß das Magnetfeld in einem definierten Abstcind vom Magneten auf der Seite dieser Wicklungshälfte stärker als dasjenige auf der Seite der entgegengesetzten Wicklungshälfte ist. Man kann somit sagen, daß das Magnetfeld bei dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung nach einer Seite hin gelenkt wird.

Die ferromagnetisehen Wände können entweder ein einstückiges Bauteil mit dem Kern bilden oder als getrennte Bauteile ausgeführt sein. Darüberhinaus können die längs verlaufenden seitlichen Begrenzungsflächen des Spulenkörpers zum anderen Teil aus Wänden aus einem unmagnetischen Werkstoff bestehen, so daß zusammen mit den ferromagnetischen Wänden ein symmetrischer Spulenkörper gebildet wird, der das Wickeln der Spule erleichtert und die Spule fester an ihrem Platz hält.

Weitere Einzelheiten der Erfindung und zweckmäßige Weiterbildungen v/erden nachfolgend anhand von drei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert .

Es zeigen:

Fig. 1 ein Schnittbild durch einen erfindungsgemäßen Elektromagneten in perspektivischer Darstellung in Zusammenwirken mit einem Reedkontakt;

Fig. 2 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht des Elektromagneten gemäß Fig. 1 ohne Gehäuse und

Fig. 3 zwei unterschiedliche Ausfuhrungsfdmeryeines erfin- und 4 dungsgemäßen Elektromagneten im Schnitt.

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Bei dem Ausf ührurigsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 umgibt eine Spule 4 einen scheibenförmigen Kern 1 aus ferromagnetischem Werkstoff, der sich in der Längsrichtung der Spule erstreckt, so daß die Wicklung der Spule ebenfalls langgestreckt und oval ist. Auf diese Weise wird ein nahezu homogenes Magnetfeld in Längsrichtung des Elektromagneten erzeugt. Durch richtige Dimensionierung der Querschnittsfläche und der Länge des Spulenkäpers kann die Stärke des Magnetfeldes und die gewünschte Erstreckung in der Längsrichtung erreicht v/erden.

Der Kern 1 ist an seinen Längsseiten mit ferromagnetischen Wänden 2 und 2¹ verseilen, die jeweils mit einem ihrer Endstücke in engem magnetischen Kontakt mit dem Kern stehen, während die anderen Endstücke die beiden Pole des Elektromagneten bilden und sich über die gesamte Länge des Kerns erstrecken. Wie aus Fig. hervorgeht, erstrecken sich die ferromagnetischen Wände 2 und 2¹ in Längsrichtung über den Spulenkern 1 hinaus, um einerseits die Spule zu schützen und andererseits ein längeres homogenes Magnetfeld zu erhalten. Die ferromagnetischen Wände 2 und 2¹ führen die Magnetfeldlinien des Elektromagneten im wesentlichen auf diejenige Seite des Magneten, auf der sich die ferromagnetischen Wände befinden und verursachen damit eine Konzentration des Magnetfeldes außerhalb der Spule. Der Elektromagnet weist schließlich ein ihn umgebendes Gehäuse, beispielsweise aus Aluminium, auf.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel bilden die ferromagnetischen Wände 2 und 2¹ ein einstückiges Bauteil mit dem Kern 1, so daß der ferromagnetische Kern einen U-förmigen Querschnitt aufweist. Lediglich an den seitlichen Endstücken des Kernes ist der Mittelsteg des U weggeschnitten. Andere Ausführungsformen, bei denen

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die ferromagnetisehen Wände 2 und 2¹ als getrennte Bauteile am Kern 1 befestigt sind, sind in Fig. 3 und 4 dargestellt. Beim Ausfühiungsbeispiel gemäß Fig. 3 liegen die ferromagnetischen Wände 2 und 2' an den Endstücken der Breitseiten des Kernes an, während sie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 an den schmalen Seitenflächen des Kernes anliegen. In beiden Fällen kann eine separat hergestellte Spule zuerst auf den ferromagnetisehen Kern 1 gesteckt v/erden, danach werden die ferromagnetischen Wände 2 und 2¹ an dem Kern befestigt.

Um das Wickeln der Spule 4 zu erleichtern, wenn der Kern 1 einen U-förmigen Querschnitt aufweist, sind in der Verlängerung der Schenkel des U unmagnetische Wände 3 und 3' vorgesehen, die sich ebenfalls entlang der gesamten Länge des Elektromagneten erstrecken und im wesentlichen die gleichen Abmessungen wie die ferromagnetischen Wände 2 und 2' aufweisen. Infolgedessen erhält man einen symmetrischen Spulenkörper.

Fig. 1 zeigt außerdem einen Reedschalter TS bekannter Bauart im Magnetfeld des erfindungsgemäßen Elektromagneten, das durch die Feldlinie F markiert ist. Der Reedschalter TS ist zur besseren Darstellung fälschlicherweise im geöffneten Zustand gezeigt, aber mit Kraftpfeilen A und B, die die Kraftrichtung andeuten, denen die elastischen Reedkontakte 6 und 7 aus ferromagnetischem Material unter dem Einfluß des Magnetfeldes ausgesetzt sind.

Anstelle eines Reedschalters kann natürlich jedes beliebige andere durch ein Magnetfeld steuerbare Element verwendet werden, beispielsweise ein magnetfeldabhängiges Halbleiterelement.

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Wird der erf indungsgeiuäße Elektromagnet in einem Aufzug verwendet, so sollte der Kern 1 mindestens die gleiche Länge wie die Haltezone des Aufzuges besitzen. Der Elektromagnet wird in diesem Falle so angeordnet, daß er sich in der Bewegungsrichtung des Aufauges erstreckt und daß der Kern die gesamte Haltezone überdeckt, die sich aufgrund der auftretenden Änderungen des Bremsweges des Aufzuges infolge der Bremsabnutzung, der Kabelspannung, der Einstellung des Impulsgenerators usw. ergibt.

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Claims

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Ansprüche

ΓΐΤ) Elektromagnet rait einem Kern aus ferromagnetischem Werkstoff, einer auf den Kern gev;ickelte Spule und einem die Spule haltenden Spulenkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) langgestreckt ausgebildet ist und die Spule (4) den Kern in seiner Längsrichtung umgibt, so daß ein homogenes Magnetfeld, das sich zwischen denlängsverlaufenden Seitenflächendes Kerns aufbaut, über die gesamte Länge des Kerns erhalten wird und eine berührungslos beeinflußbare, durch das Magnetfeld steuerbare Vorrichtung (TS) an einer der Längsseiten des Kerns derart positionierbar ist, daß sie zum Zwecke der Beeinflussung eine Lage in Bezug auf den Elektromagneten innerhalb eines beträchtlichen Spielraumes einnehmen kann, der durch die Länge der Längsseiten des Elektromagneten begrenzt ist.

2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die längsverlaufenden seitlichen Begrenzungsflächen {2, 2', 3, 3¹) des Spulerikörpers teilweise aus ferromagnetic

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sehen Wänden (2, 2¹) bestehen, die entlang der gesamten Spule (4) mindestens die gleiche Abmessung wie der Kern (1) aufweisen und die mit ihrer Breitseite nur eine der beiden Wicklungshälften der Spule entlang des Kerns überdecken, so daß das Magnetfeld in einem definierten Abstand vom Magneten auf der Seite dieser Wicklungshälfte stärker als dasjenige auf der Seite der entgegengesetzten Wicklungshälfte ist.

3. Elektromagnet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ferromagnetischen Wände (2, 2') als getrennte Bauteile am Kern (1) befestigbar sind, wobei sie entweder an den schmalen Seitenflächen oder an den Endstücken der Breitseiten des Kerns anliegen (Fig. 3 oder 4).

4. Elektromagnet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) und die ferromagnetischen Wände (2, 2') ein einstückiges Bauteil mit U-förmigem Querschnitt bil-

■ ' den (Fig. 1) .

5. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die längsverlaufenden seitlichen Begrenzungsflächen (2, 2¹, 3, 3¹) des Spulenkörpers zum anderen Teil aus Wänden (3, 3¹) aus einem unmagnetischen

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Werkstoff bestehen, die entlang der gesamten Spule (4) mindestens die gleiche Abmessung wie der Kern (ή) aufweisen und die mit ihrer Breitseite die andere Wicklungshälfte der Spule entlang des Kernes überdecken, so- daß zusammen mit den ferromagnetischen Wänden (2, 2') ein sym~ metrischer Spulenkörper gebildet wird, der das Wickeln der Spule erleichtert und die Spule fester an ihrem Platz hält.

6. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 2 bis 5_f dadurch gekennzeichnet, daß sich die ferromagnetisehen Wände (2, 2¹) an den Stirnseiten der Spule (4) über den Kern (1) hinaus erstrecken, so daß die Wicklung geschützt und gehalten wird und ein längeres homogenes Magnetfeld entlang der Längsseite des Elektromagneten erzielt wird.

7. Elektromagnet nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ■dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Magnetfeld steuerbare Vorrichtung (TS) ein Reedschalter ist.

8. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Magnetfeld steuerbare Vorrichtung (TS) ein Halbleiterelement ist.

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