DE2700956A1 - Elektromagnetische vorrichtung - Google Patents

Description

27Q0956

COHAUSZ & FLORACK

PATE NTANWALTS BÜRO D-4 DÜSSELDORF · SCHUMANNSTR. 97

PATENTANWÄLTE:
Dipl.-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. W. FLORACK · Dipl.-Ing. R. KNAUF ■ Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ

Simms Group Research & Development Limited

Well Street

GB-Birmingham 11. Januar 1977

Elektromagnetische Vorrichtung

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Vorrichtung in einer Ausführung mit zwei relativ bewegbaren magnetisierbaren Gliedern, von denen eines eine Anzahl von Schlitzen in einer Lage Seite an Sei te bildet und das andere eine Anzahl von Vorsprüngen bildet, die in jeweils einen der Schlitze führen und jeweils eine geringere Breite als die Schlitze haben, wobei eine Fläche jedes Schlitzes und jedes Vorsprungs als die Anziehungsflachen und die beiden anderen Flächen als die hinteren Flächen anzusehen sind und einige oder alle Schlitze eine el-fcektrische Wicklung aufnehmen, wobei die Verbindung der Wick lung oder Wicklungen derart ist, daß zwei beliebige Schlitze, in denen der Stromfluß in den Wicklungen darin in gleicher Richtung erfolgt, durch einen Schlitz entweder oÄhne Wicklung oder mit einer Wicklung getrennt sind, in deaer der Stromfluß in entgegengesetzter Reichtung erfolgt, wobei die Wicklung im Schlitz an einer der hinteren Flächen befestigt ist, derart, daß sich bei Erregen der Wicklungen die Glie der zur Verringerung des Spalts zwischen den Anziehungsflächen bewegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung dieser Art in solcher Form zu schaffen, daß die Anfangsbewegungsrate der beiden Glieder bei Erregung der Wicklung verbessert wird.

Erfindungsgemäß ist die andere der hinteren Flächen mit einer Schicht

50 405 - 2 -

709830/0658

aus Material geringen V/iderstanäs versehen, wobei die Anordnung eine solche ist, daß Wirbelströme in der Schicht entstehen, die ein Hagnetfeld erzeugen, wc-lches so wirkt, daß es dem Magnetfeld entgegenwirkt, das durch den Stromfluß durch die Wicklung erzeugt wird, derart, daß eine Kraft entsteht, die in einer Richtung zum Trennen der hinteren Flächen etwirkt und damit die Bewegung der Glieder unterstützt.

Die .irfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung sind:

Fig. 1 ein Schnitt durch die elektromagnetische Vorrichtung nach einem

Ausführungsbeispiel der Erfindung,
"ig. 2 ein größerer Schnitt durch einen Teil der in Fig. 1 gezeigten

Vorrichtung und
Fig. 5 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung.

Die Konstruktionserfordernisse für die Vorrichtung sind eine geringe Trägheit der beweglichen Teile, eine» hoher mechanischer Kraftausgang und eine schnelle Arbeitsweise.

Die Vorrichtung weist gemäß Fig. 1 und 2 ein mittiges Kernglied 10 auf, das an einem jade mit einem Gewindezapfen versehen ist, mittels dessen es an einem Stützglied 11 befestigt werden kann. Zwischen dem Kernglied und dem Stützglied sitzt ein becherförmiger Teil 12, und der Zapfen erstreckt sich durch ein Loch in der Bodenwand desselben. Der becherförmige Teil 12 dient zur Lagebestimmung eines ringförmigen Glieds 13 um das Kernglied 10 herum, während gleichzeitig eine begrenzte axiale Bewegung zwischen den Gliedern ermöglicht wird. Am gegenüberliegenden :nde hält eine Hülse 12a die beiden Glieder relativ zueinander in der vorgesehenen Lage.

Das Kernglied 10 und das ringförmige Glied 13 sind aus magnetisierbarem Material gefertigt. Ferner ist das Kernglied 10 mit Schlitzen versehen, in die Vorsprünge führen, die am ringförmigen Glied vorgesehen sind. In

709830/0658

270Ü956

der Praxis sind, wie dargestellt, die Glieder mit ineinandei'greif endem Gewinde versehen, und das Gewinde ist so ausgebildet, daß eine erhebliche relative axiale Bewegung zwischen den Gliedern erfolgen kann. Aus Gründen, die noch zu erläutern sein werden, handelt es sich bei dem an den Gliedern vorgesehenen Gewinde uin zweigängiges Gewinde, obgleich es sich versteht, daß jedes Vielfache von zweigängigem Gewinde benutzt werden kann. Wie zu sehen ist, ist das Kernglied 10 im Falle eines zweigängigen Gewindes mit zwei wendelförmigen Schlitzen 14, 15 (Fig. 2) versehen, während das ringförmige Glied 1J mit zwei wendeiförmigen Vorsprängen 16, 17 versehen ist (Fig. 2), die jeweils in den Schlitzen 1/1 bzw. 15 sitzen, und in die sein Fall haben die Gewinde an den beiden Gliedern einen gleichen Querschnitt, is ist nichtsdestoweniger aus Gründen der Vereinfachung dur Beschreibung zweckmäßig, von Schlitzen und Vorsprüngen zu sprechen, und die Verwendung des Begriffs Schlitz beschränkt sich auf das Gewinde an dem Glied, auf das die Wicklungen aufgewickelt sind.

Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist jeder Schlitz I4, 15 im Kernglied 10 mit einer Wicklung 18, 19 versehen, in diesem Fall einer Wicklung mit einer einzigen Windung. In Fig. 1 ist die Punkt- und Kreuzmarkierung zur Widergabe der betreffenden v/icklungen benutzt., und in Fig. 2 zeigt die Punkt- und Kreuzmarkierung zwar auch die jeweiligen Wicklungen an, zusätzlich aber auch die Sichtung des elektrischen Stromflusses. Die beiden Wicklungen 18, I9 sind aus einem durchgehenden Stück isolierten Drahts gebildet, der von einem ^inde des Kernglieds 10 weg aufgewickelt wird, zweckmäßigerweise dem Zapfenende des Kernglieds, und zwar längs eines Gewindegangs durch ein '<:>uerloch 20 am anderen LJnde des Kernglieds und zurück längs des anderen Gewiniegangs zu dem einen Γη de des Kernglieds hin. Wie aus Fig. 3 zu sehen ist, sind die Wicklungen mit vier Windungen versehen.

Die Form des Gewindes, das an den beiden Gliedern vorgesehen ist, ist wichtig. Die Vorsprünge 16, I7 haben sich radial erstreckende Seitenflächen 21, die im entregten Zustand der \vicklung im parallelen Abstand in einer Lage Seite an Seite mit Seitenflächen 22 liegen, die durch die Schlitze gebildet sind. Die Flächen 21 und 22 sind als die Anziehungs-

709830/0658

270Q956

flächen anzusehen. Die anderen Flächen 2J der Vo i* Sprünge 16, 17 sind nach außen geneigt, und die anderen Flächen 24 der Schlitze sind in gleicher Weise geneigt, und diese Flächen sind al3 die hinteren Flächen anzusehen. Der axiale Abstand ζ v/i. sch·'.η o-_n I¹ lachen 24, 23 ist crhi blich größer als der Abstand zwischen den Flächtn 21, 22.

Wenn elektrischer Strom durch den Draht fließt, erzeugt jede V/'icklung 18, 19 ein magnetisches Kraftfeld, das einem Weg durch daß Kernglied 10 über die beiden Spalte folgt, die zwischen den btiden Flächen ?1 und 22 gebildet sind, und durch das Glied I?. "Die beiden Glieder sind deshalb bestrebt, sich relativ zueinander in einer Richtung zu bewegen, in der der Abstand zwischen den Anziehungsflächen verringert wird, so daß die Reluktanz der Spalte verringert wird und eine mechanische Kraft entsteht. s ict zu sehen, daß wegen der verschiedenen Richtungen der V.dcklungen 18, I9 die Richtung des Kraf tflusses, der erzeugt wird, wegen der betreffenden '..icklung entgegengesetzt ist. Für irgendeinen der Spalte ist jedoch die Richtung des Kraftflusses, der über den Spalt wegen der beiden Wicklungen fließt, die gleiche. Das dux"ch die beiden 'Jicklungen erzeugte Kraftfeld hat damit einen addierenden Effekt. "Der Weg für einen LeckfluQ zum Beispiel zwischen den Flächen 23 und 24 wird so groß wie möglich durch geeignete t.'ahl der Form des Gewindes und der Steigung des Gewindes gehalten. Zu beachten ist, daß die wicklungen an den hinteren Flächen eines der Glieder angebracht sind, in diesem Fall an den Flächen 24 des Glieds 10. "s versteht sich, daß die 'wicklungen an den hinteren Flächen angebracht sein können, die durch das andere Glied gebildet sind.

Um die Anfangsbewegungsrate der beiden Glieder zu verbessern, ist eine Schicht aus elektrisch leitendem Material an den hinteren Flächen des Glieds vorgesehen, das die Wicklungen nicht trägt. In diesem Fall ist die Schicht auf den Flächen 23 vorgesehen, und zweckmäßigerweise ist die Schicht durch eine aufgalvanisierte Kupferschicht oder einen ähnlich guten elektrischen Leiter gebildet. In Fig. 2 und 3 ist die Schicht durch eine Reihe von Kreuzen dargestellt.

Im Betrieb bewirkt das wechselnde Magnetfeld um die Leiter herum ein

709830/0658 - 5 -

Flieüen von Wirbelströmen in der Schicht, und dise wiederum bewirkten ein liagnetfeld, das dem Magnetfeld um die Leiter h^runi entgegenwirkt. Als Folge davon wird eine Kraft erzeugt, die so wirkt, daß die hinteren Flächen getrennt werden, und diese Kraft ergänzt die Kraft, dih zwischen den Anziehungsflächen wirkt. Als Folge davon wird die Anfangsbewegungsrate der beiden Glieder aufeinander zu erhöht, und das führt zu einer schnelleren Bewegung der Glieder.

In Fig. 2 befinden sich die Leiter an den Böden der Schlitze, in denen sit liegen. Das ist keine ideale Position, und tatsächlich sind die Wirbelströme, die in der Schicht fließen, gering. In dem Fall, bei dem nur ein einziger Leiter vorhadnden ist, soll er im Abstand vom Boden des Schlitzes liegen, und zwar etwa halbwegs längs der hinteren Fläche des betreffenden Schlitzes. Alternativ kann der Leiter als Band anstatt als Draht ausgebildet sein. Wenn eine mehrgängige Wicklung benutzt wird, ist die Wicklung bereits längs der hinteren Fläche verteilt.

709830/0658

Le e rs e

ite

Claims (5)

1. Ansprüche

   Λ ΛElektromagnet!sehe Vorrichtung in einer Ausführung mit zwei relativ bewegbaren magnetisierbaren Gliedern, von denen eines eine Anzahl von Schlitzen in einer Lage Seite an Seite bildet und das andere eine Anzahl von Vorsprängen bildet, die in jeweils einen der Schlitze führen und jeweils eine geringere Breite als die Schlitze haben, wobei eine Fläche jedes Schlitzes und jedes Vorsprungs als die Anziehungsflächen und die beiden anderen Flächen als die hinteren Flächen anzusehen sind und einige oder alle Schlitze eine elektrische Wicklung aufnehmen, wobei die Verbindung der Wicklung oder Wicklungen derart ist, daß zwei belieibeige Schlitze, din denen der Stromfluß in den Wicklungen darin in gleicher Richtung erfolgt, durch einen Schlitz entweder ohne Wicklung oder mit einer Wicklung getrennt sind, in der der Stromfluß in entgegengesetzter Richtung erfolgt, wobei die Wicklung im Schlitz an einer der hinteren Flächen befestigt ist, derart, daß sich bei Erregen der Wicklungen die Glieder zur Verringerung des Spalts zwischen den Anzieh^ngsflachen bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß die andere der hinteren Flächen mit einer Schicht aus Material geringen Widerstands versehen ist, wobei die Anordnung eins solche ist, daß Wirbel ströme in der Schicht entstehen, die ein Magnetfeld erzeugen, welches so wirkt, daß es dem Magnetfeld entgegenwirkt, das durch den Stromfluß durch die Wicklung erzeugt wird, derart, daß eine Kraft entsteht, die in einer Richtung zum Trennen der hinteren Flächen wirkt und damit die Bewegung der Glieder unterstützt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze durch zwei oder ein Mehrfaches von zwei wendeiförmigen Schlitzen gebildet sind und die Vorsprünge entsprechend ausgebildet sind.
3. 3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen in den wendeiförmigen Schlitzen sitzen und der Stromfluß in den Wicklungen in aufeinanderfolgenden Schlitzen

   50 405

   709830/0658 '²'

   ORIGINAL INSPECTED

   in entgegengesetzte Richtung erfolgt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch J, dadurch gekennzeich· net, daß jeder Schlitz mit einer Wicklung mit mehreren windungen
   versehen ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4i dadurch gekennzeichn e t , daß die Sichicht durch eine aufgalvanisierte Kupferschicht gebildet ist.

   709830/0658