DE2533859A1

DE2533859A1 - Magneteinrichtung

Info

Publication number: DE2533859A1
Application number: DE19752533859
Authority: DE
Inventors: Michel Cotton De Bennetot
Original assignee: LE MATERIEL MAGNETIQUE
Current assignee: LE MATERIEL MAGNETIQUE
Priority date: 1974-07-30
Filing date: 1975-07-29
Publication date: 1976-02-19
Also published as: US4015174A; DE2533859C2; CA1036660A; FR2280959B1; AU8345275A; FR2280959A1; BE831731A; AU501489B2; ZA754881B; IT1040237B

Description

Patentanwalt DIPL.-PHYS. DR. W. LANGHOFF Rechtsanwalt B. LANGHOFF* MÜNCHEN β, · W₁SSMANNSTRASSe 14 TELEFON 932774 · TELEGRAMMADRESSE: LANSHOFFPATENT MÜNCHEN

München, den 29. Juli 1975 Unser Zeichen : 45 - 1576

LE MATERIEL MAGNETIQUE, 13 rue Victor Hugo, F-92800 PUTEAUX

Magneteinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Magneteinrichtung mit Permanentmagneten, die in die Lage ist, in einem Teil eines Raumes eine Magnetinduktion zu erzeugen und diese Induktion mithilfe von elektrischen Impulsen wieder nach Belieben zu unterdrücken.

Derartige Vorrichtungen werden insbesondere zur Herstellung magnetischer Ventile verwendet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magnetkreis mit einem System von Wicklungen zu kombinieren, und zwar derart, daß das elektrische Steuersystem ebenso zuverlässig und robust ist wie der eigentliche Magnetkreis. Sie betrifft vor allem die bei technischen Anwendungen häufigen Fälle, wo ein elektrischer

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■ Ständiger allgemeiner Vertreter nach S 46 PatAnwO, zugelaaaen bei den Landgerichten München I und H. Postscheckkonto: München. Nr. 489 82-808 Bankkonten: Bayerische Verelnabank, München. Nr. 8β1899. Deutsche Bank. München. Nr. 02/13836

Generator mittels eines Stellwerks dazu benutzt wird, mehrere derartiger Magneteinrichtungen üb'er Fernsteuerung zu betreiben.

Es ist bereits bekannt, Magnetkreise mit Permanentmagneten, die im allgemeinen aus einem oder mehreren Magnetpaaren bestehen, dazu zu verwenden, in einem Raum eine Magnetinduktion herzustellen, die beliebig unterdrückt werden kann durch eine Richtungsumkehrung der Magnetisierung eines der Magneten des oder der Magnetpaare, die den Magnetkreis bilden. Ein derartiges System ist in der FR-PS 1 202 165 und dem ersten Zusatzpatent Nr. 73 562 beschrieben.

Die vorliegende Erfindung bringt eine bedeutende Verbesserung der bereits bekannten Vorrichtungen mit sich.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Darin zeigt:

eine schematische Darstellung eines Magnetkreises nach der FR-PS 1 202 165;

ein Beispiel eines elektrischen Speisekreises der Vorrichtung nach Fig. 1;

ein Beispiel eines elektrischen Speisekreises bei Parallelschaltung mehrerer Vorrichtungen nach Fig. 1;■ bei der Ausbildungsform nach Fig. 3a die Notwendigkeit, weitere Teile einzuführen, wie etwa Dioden, um unerwünschte Stromablenkungen zu vermeiden; die schematische Darstellung eines Magnetkreises nach der Erfindung,

ein Beispiel eines elektrischen Speisekreises bei Parallelschaltung mehrerer Vorrichtungen nach Fig. 4, und

Fig. 6 eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 4.

Fxg.	1
Fig.	2
Fig.	3a
Fig.	3b
Fig.	4
Fig.	5

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ORIGINAL INSPECTED

Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen die bekannte Vorrichtung dargestellt ist, sieht man - wenn man annimmt, daß die Permanentmagnete 1 und 2 in gleicher Richtung, nämlich in Pfeilrichtung des Magneten 1, magnetisiert sind -, daß der von diesen Magneten erzeugte Magnetfluß eine bestimmte Bahn durchfließt, und zwar nacheinander durch das Magnetleitstück 3, die Ankerplatte 4 und das Magnetleitstück 5. Diese Teile sind aus weichen magnetischen Werkstoffen hergestellt.

Bei Richtungsumkehrung der Magnetisierung des Magneten 2 - die Richtung des Magneten 1 bleibt dabei unverändert - neigt der Fluß aus dem Magneten 1 dazu, sich in sich selbst zu schließen und durchläuft das Magnetleitstück 3, den Magneten 2 und das Magnetleitstück 5, wobei die Ankerplatte 4 unerfaßt bleibt, d.h. daß die Magnetinduktion in dieser bis auf einen unbeachtlichen Wert abgesunken ist.

Die oben beschriebene Änderung des magnetischen Zustandes erfordert geeignete -Einrichtungen, die eine Richtungsumkehrung der Magnetisierung des Magneten 2 ermöglichen und gleichzeitig die Magnetisierungsrichtung des Magneten 1 unbeeinflußt halten.

Bei der oben zitierten FR-PS weist der Permanentmagnet 2 eine Wicklung auf, die seine Magnetisierung in gleicher Richtung wie den Magneten 1 oder umgekehrt ermöglicht, wie es in Fig. 1 durch Pfeile angedeutet ist.

Der Magnet 1, dessen Magnetisierungsrichtung unveränderlich bleibt, weist keine Wicklung auf, und es sei angenommen, daß er seine ursprüngliche Magnetisierung beibehält.

9 R Q 8 / Q 7 4 4

Will man die Magnetinduktion auf der Höhe der Ankerplatte 4 fast vollständig unterdrücken, so erfordert ein Magnetkreis, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, daß der Fluß aus dem einen Magneten praktisch gleich dem in den anderen Magneten gelangenden Fluß ist.

Aufgrund der Eigenschaften magnetisch harter Werkstoffe, die aus der Hysteresekurve hervorgehen, ergibt sich daraus in der Praxis, daß es zur Gewährleistung der Gleichheit der beiden Ströme meistens notwendig ist, dem Magneten 1 eine elektrische Wicklung zuzuordnen, so daß nacheinander immer neue Magnetisierungen in unveränderbarer Richtung gewährleistet sind.

Es hat sich nun herausgestellt, daß aus der Verwendung der Wicklungen in der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ein Nachteil entstehen konnte. Will man eine Magnetinduktion in der Ankerplatte 4 erreichen, muß man die Magnete 1 und 2 in derselben Richtung magnetisieren; der von der Wicklung 6 erzeugte Magnetfluß zur Magnetisierung des Magneten 1 in Richtung des in Fig. 1 dargestellten Pfeils neigt dazu, die Magnetisierungsrichtung des Magneten 2 umzukehren. Ebenso ist es bei der Wicklung 7, wenn diese dazu verwendet wird, den Magneten 2 in derselben Richtung wie den Magneten 1 zu magnetisieren; der ihn durchlaufende Strom erzeugt außerhalb der Wicklung einen Magnetfluß, der dazu neigt, die Magnetisierungsrichtung des Magneten 1 umzukehren.

Die hiermit verbundenen Nachteile sind insbesondere dann gravierend, wenn der Magnet 1 sich nahe bei der Wicklung 7 befindet, oder umgekehrt, wenn der Magnet 2 sich nahe bei der Wicklung 6 befindet. Bei allen technischen Anwendungen ist es jedoch von Interesse, die einzelnen Bauteile des Magnetkreises nahe beieinander anzuordnen, um die Vorrichtung und ebenso die Streuung des Magnetflusses möglichst klein zu halten.

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Die Nachteile der oben beschriebenen Anordnung sind auch dann beträchtlich, wenn man Wicklungen verwendet, deren Länge, parallel zur Magnetisierungsachse, kleiner als der Durchmesser, oder allgemein kleiner als die Innenabmessungen der Wicklung ist. Die Induktion derartiger Flachspulen ist nämlich außerhalb der Wicklung besonders hoch, im Gegensatz zur Verwendung von länglichen Spulen. Schließlich führt die Verwendung von harten magnetischen Werkstoffen mit großer Koerzitivkraft dazu, daß die Magneten in Entmagnetisierungsfeldern von mehreren hundert Oersted arbeiten: daraus ergibt sich, daß moderne Magneten mehr und mehr ⁱⁿ Form flacher Scheiben geringer Länge in Richtung der Magnetisierung und scharf geschnitten anstelle länglicher Körper in Richtung der Magnetisierung verwendet werden. Folglich nähern sich auch die Magnetisierungswicklungen, die den Magneten zugeordnet werden, einer flachen Form mit starken äußeren Streuverlusten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnten Nachteile ganz oder teilweise zu beseitigen.

Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, die Fernsteuerung der den Magneten des Magnetkreises zugeordneten Wicklungen zu erleichtern. Aus praktischen Erwägungen schaltet man im allgemeinen die Wicklungen 6 und 7 in Reihe auf die verwendete Spannungsquelle, wo sie sodann von demselben elektrischen Strom durchflossen werden; dies ist vorteilhafter als eine Parallelschaltung an dieselbe Spannungsquelle.

Im letzten Falle nämlich hängt die Verteilung der Intensitäten zwischen den Wicklungen 6 und 7 von verschiedenen Parametern ab, insbesondere von der unterschiedlichen Induktion in den verschiedenen Magnetteilen, und daraus ergibt sich eine fehlende

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Synchronisation der Erregung der beiden Magneten. Ferner, und das ist von großer technischer Bedeutung, ist es praktisch nicht möglich, beim Messen der vom Generator erzeugten Stromstärke die Anzahl der Amperewindungen zu regeln, die während jedes Impulses in jeder Wicklung erzeugt werden. Die Überwachung einer Anordnung mit einem Generator, der mit einer Vielzahl von magnetischen Vorrichtungen entsprechend Figur 1 verbunden ist, führt in der Praxis dazu, die Wicklungen 6 und 7 statt parallel in Reihe auf den Impulsgenerator zu schalten.

Verwendet man richtleitende elektronische Bauteile, wie Thyristoren, um die Richtung des Stromdurchlaufs in der Wicklung 7 umzukehren, so erkennt man aus Figur 2, daß diese Thyristoren 8 und 9 zwischen den Wicklungen 6 und 7 angeordnet sein müssen, wenn diese in Serie auf dem Impulsgenerator angebracht sind. Sie haben folglich ein schwimmendes Potential an ihrer Kathode und Steuerelektrode, unterschiedlich in Ruhestellung und bei Durchgang des elektrischen Impulses, wohingegen eine Anordnung, bei der das Potential praktisch immer gleich bleiben könnte, technisch sehr viel interessanter wäre.

Wenn mehrere magnetische Vorrichtungen parallel auf denselben Generator geschaltet sind, ist es überdies vorteilhaft, weitere richtleitende elektronische Bauteile zwischen den Wicklungen der verschiedenen Vorrichtungen hinzuzufügen, etwa die Dioden 10 in Fig. 3a, um unerwünschte Stromverzweigungen auszuschalten, die in Fig. 3b gestrichelt dargestellt sind.

Der in Fig. 4 dargestellte Magnetkreis umfaßt in bekannter Weise ein Magnetpaar 11 und 12, wobei die Magnetisierungsrichtung des Magneten 11 unverändert bleibt, während die Magnetisierung des

Magneten 12 umgekehrt wird, um einen Magnetfluß durch die Ankerplatte 14 zu erzielen oder zu unterdrücken.

Dem eigentlichen Magnetkreis sind zwei Wicklungen zugeordnet, um die Änderung der Magnetisierungsrichtung des Magneten 12 und die Aufrechterhaltung der unveränderten Magnetisierungsrichtung des Magneten 11 zu gewährleisten.

Gemäß der Erfindung dient die Wicklung 16 ausschließlich zum Herstellen des Magnetflusses, während die Wicklung 17 ausschließlich dazu dient, den Fluß ganz oder teilweise zu unterdrücken.

Die Wicklung 16 wird dann benützt, wenn man eine Magnetinduktion durch die Ankerplatte 14 erzielen will. Sie wird dann von einem Stromimpuls durchlaufen, der die Magnete 11 und 12 in derselben Richtung magnetisiert.

Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, kann die Wicklung 16 eine einzige Wicklung bilden, welche die Magnetisierung der Magnete 11 und 12 gewährleistet; diese Anordnung beseitigt den oben beschriebenen Nachteil, der aus der Anordnung verschiedener Wicklungen resultiert, die die Magnete 11 und 12 umgeben und deren Streuflüsse dazu neigen, jeweils das Feld der anderen Wicklung zu schwächen.

Wenn dieser Nachteil nicht von Bedeutung ist oder wenn die verfügbaren Abmessungen es ermöglichen, kann die Wicklung 16 auch aus mehreren Wicklungen bestehen: im Beispiel nach Fig. 4 besteht sie aus einer den Magneten 11 umgebenden Wicklung und aus einer zweiten, in Serie mit der ersten Wicklung geschalteten Wicklung, die den Magneten 12 umgibt.

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Die Wicklung 17 wird dann verwendet, wenn man die Magnetinduktion durch die Ankerplatte 14 unterdrücken will. Diese Wicklung magnetisiert den Magneten 12 entgegengesetzt zur Wicklung 16.

Die Wicklung 17 kann aus einer einzigen Wicklung bestehen, die den Magneten 12 umgibt, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist. Die im Innern dieser Wicklung erzeugte Induktion neigt dazu, den Magneten 12 in einer Richtung entgegengesetzt zum Magneten 11 zu magnetisieren, während die außerhalb der Wicklung erzeugte Induktion dazu neigt, die Magnetisierung des Magneten 11 in derselben Richtung aufrecht zu erhalten.

Man kann jedoch aus praktischen Gründen die Wicklung 17 auch aus mehreren Wicklungen herstellen. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Beispiel kann die Wicklung 17 eine den Magneten 12 umgebende Wicklung und eine zweite, den Magneten 11 umgebende, in Reihe mit der ersten Wicklung geschaltete Wicklung aufweisen.

Jede dieser Wicklungen gewährleistet die Magnetisierung des entsprechenden Magneten, wenn man die Anziehungskraft auf die Ankerplatte 14 unterdrücken will, d.h. durch Umkehr der Magnetisierungsrichtung des Magneten 12 und durch erneutes Magnetisieren des Magneten 11 in derselben Richtung.

Nach dem Vorstehenden ist die Erfindung insbesondere durch die Verwendung zweier getrennter Wicklungen gekennzeichnet, wobei die eine Wicklung verwendet wird, wenn der äußere Magnetfluß durch die Ankerplatte 14 aufgebaut werden soll, und die andere Wicklung, wenn er unterbrochen werden soll. Diese doppelte Wicklung wirkt auf den Magneten 12, dessen Magnetisierungsrichtung umgekehrt wird, und zweitens auf denMagneten 11, dessen Magnetisierungsrichtung unverändert bleibt.

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Eine derartige Magnetanordnung läßt sich mittels elektronischer Schalter durch einen elektrischen Impulsgenerator steuern. In Fig. 5 ist das entsprechende Schema dargestellt, wo zu sehen ist, daß ein richtleitendes elektronisches Bauteil, das in Reihe mit der Wicklung 16 geschaltet ist, und ein anderes Bauteil derselben Art, das in Reihe mit der Wicklung 17 geschaltet ist, die Errichtung oder Unterbrechung der Magnetinduktion durch die Ankerplatte 14 gewährleisten. Wenn diese Bauteile Thyristoren sind, so ist zu bemerken, daß sie ein nicht-schwimmendes Kathoden- und Steuerelektroden-Potential haben und daß es überdies nicht nötig ist, Dioden zu verwenden, um Stromverzweigungen zwischen den Wicklungen der auf demselben Generator parallel geschalteten Magneteinrichtungen zu vermeiden.

Fig. 6 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform mit Drehsymmetrie der Magneteinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Man erkennt, daß die Wicklung 18, die aus den Wicklungen 18a und 18b besteht, welche zu beiden Seiten der Magnete in Reihe geschaltet sind, die Magnetisierung der Magnete 21 und 22 in derselben Richtung gewährleistet, während die Wicklung 19, die zwischen den Magneten angeordnet ist, die Umkehrung der Magnetisierungsrichtung des Magneten 22 gewährleistet und die Magnetisierungsrichtung des Magneten 21 unverändert hält. Der Strom auf der Höhe des Polschuhs 20 wird also durch die Wicklung 18 erzeugt und durch die Verwendung der Wicklung 19 unterbrochen.

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Claims

-JO-

Patentansprüche

Magneteinrichtung mit mindestens einem Paar Permanentmagneten, mit Magnetleitstücken, welche mit mindestens einem dieser Paare einen geschlossenen Magnetkreis bilden und andererseits mindestens einen Luftspalt an der Außenseite des Kreises belassen, wobei dieser Magnetkreis Einrichtungen aufweist zum Umkehren der Richtung der Magnetisierung eines der Magneten mindestens eines der Paare, so daß die Richtung des Magnetflusses verändert wird, wobei er sich im einen Fall schließt, indem er durch mindestens einen Luftspalt gelangt, und im anderen Fall nach Umkehrung der Magnetisierungsrichtung eines der Magneten eines der Paare sich durch diesen Magnet schließt unter teilweiser oder völliger Unterbrechung des Flusses durch den Luftspalt, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtungen zum Umkehren der Magnetisierungsrichtung eines der Magneten mindestens eines Paares aus zwei unterschiedlichen Wicklungen bestehen, von denen die eine dazu verwendet wird, den Magnetfluß durch einen der Luftspalte zu errichten, und die andere dazu, diesen Fluß ganz oder teilweise aufzuheben .
2. Magneteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossene Magnetkreis drehsymmetrisch ist und die Wicklung zur Errichtung des Magnetflusses zu beiden Seiten der Magneten angeordnet ist,

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während die Wicklung zur Unterbrechung des Magnetflusses zwischen den Magneten angeordnet ist.

Magneteinrichtung nach Anspruch 1 und 2, bei welcher die Wicklungen durch die Anwendung elektrischer Impulse erregt werden, die von einem Generator erzeugt werden und mittels riehtleitender elektronischer Bauteile, etwa Thyristoren, an die Wicklungen gelegt werden, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Kathoden- und Steuerelektrodenpotential dieser Bauteile nicht schwimmt, sondern im wesentlichen fest ist und dem Potential der Masse des Stromkreises nahekommt.

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