DE2721356A1

DE2721356A1 - Schaltbarer magnet

Info

Publication number: DE2721356A1
Application number: DE19772721356
Authority: DE
Inventors: De Bennetot Michel Cotton
Original assignee: MATERIEL MAGNETIQUE
Current assignee: MATERIEL MAGNETIQUE
Priority date: 1976-05-14
Filing date: 1977-05-12
Publication date: 1977-11-24
Also published as: JPS6131604B2; IT1086193B; FR2351480A1; ZA772526B; FR2351480B1; CA1090405A; BE854594A; JPS5310898A; AU511491B2; US4122423A; DE2721356C2; AU2476577A

Description

Patentanwalt DIPL.-PHYS. DR. W. LANGHOFF Rechtsanwalt B. LANGHOFF*

8 MÜNCHEN 81 WCSSMANNSTRASSE 14 TELEFON 93 27 7 4 TELEGRAMMADRESSE: LANGh6ffPT«TENT MÜNC

München, den 12. Mai 1977 Unser Zeichen : kS - 1696

Patentanmeldung der Firma

LE MATERIEL MAGNETIQUE S.A., 13 rue Victor Hugo, PUTEAUX, Frankreich Schaltbarer Magnet

70 9 847/1063

* Ständiger allgemeiner Vertreter nach 9 46 PatArnwO. »ugalaasan bat den Landgerichten Münhen I und I. Postscheckkonto München Nr 489 52 808 Bankkonten: Bayerische Vereinsbank. München. Nr MI890. Deutsche Bank. München. Nr. 90r13B3

Die Erfindung bezieht sich auf eine Magneteinrichtung mit Permanentmagnetena die in der Lage ist, in einem Teil eines Raumes eine Magnetinduktion zu erzeugen und diese Induktion durch Richtungsumkehr der Magnetisierung einiger Permanentmagnete im wesentlichen durch kurze elektrische Impulse zu unterdrücken.

Derartige Vorrichtungen sind in der FR-PS 1 202 165 und in der DT-OS 25 33 859 der Anmelderin beschrieben.

In manchen Fällen wäre es wünschenswert, über eine Magneteinrichtung zu verfügen, die nicht nur eine einzige Anzugsebene aufweist, sondern zwei unterschiedliche Ebenen mit variabler Zugkraft. Derartige Magneteinrichtungen mit zwei Luftspalten bzw. Anzugsebenen könnten beispielsweise als Betätigungseinrichtung eines zweifach wirkenden Ventils oder eines einfach wirkenden Ventils dienen mit der Möglichkeit der Verriegelung in der einen oder anderen Stellung.

Die Erfindung geht aus von einem schaltbaren Magnet mit mindestens einem Paar Permanentmagneten, die mit Magnetleitstücken und mindestens einer Ankerplatte zur Bildung einer einen ersten Luftspalt aufweisenden Magnetkreisanordnung zusammenwirken und mit Einrichtungen zum Umkehren der Magnetisierungsrichtung eines der Permanentmagneten jedes Paares, so daß der Verlauf des Magnetflusses in der Magnetkreisanordnung geändert wird, wobei er sich in der einen Magnetisierungsrichtung über den ersten Luftspalt unter Summierung der Magnetflüsse der beiden Permanentmagneten schließt und er sich in der anderen Magnetisierungsrichtung unter Aufhebung des Magnetflusses über den ersten Luftspalt direkt zwischen dem oder den Permanentmagnetpaar (en) schließt, und löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Magnetkreisanordnung einen zweiten Luftspalt aufweist, der kleiner ist als der erste Luftspalt und der in dem bei der anderen Magnetisierungsrichtung vorhandenen direkten Magnetflußweg liegt. 709 8 4 7/1063

Weiterbildungen und Abänderungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen ergänzend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung eines Magneten in einem ersten Betriebszustand, in dem beide Permanentmagnete in derselben Richtung magnetisiert sind und eine Zugkraft zwischen den Magnetleitstücken und einer ersten Ankerplatte erzeugen ;

Fig. 2 eine Darstellung ähnlich der Fig. 1, wobei beide Permanentmagnete in verschiedener Richtung magnetisiert sind und eine Zugkraft zwischen den Magnetleitstücken und einer zweiten Ankerplatte erzeugen»

Fig. 3 eine Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform eines Magneten nach der Erfindung, bei welcher das die Permanentmagnete und die Erregerwicklung enthaltene Hauptteil fluiddicht hergestellt ist, um der Korrosion eines schädigenden Fluids zu widerstehen;

Fig. Ha - Ud die verschiedenen Betriebsphasen eines derartigen Magneten;

Fig. 5 einen elektrischen Impulsgenerator mit

elektronischen Weichen, die mehrere parallelgeschaltete Magnete speisen, und

Fig. 6 einen elektrischen Impulsgenerator mit

elektromechanischen Weichen, die gleichfalls mehrere parallelgeschaltete Magnete speisen.

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Die in der Figurenbeschreibung verwendeten Lokalisierungsangaben unten und oben beziehen sich auf die Darstellung in den Figuren 1 und 3.

In Fig. 1 ist die Hälfte eines rotationssymmetrischen Magneten dargestellt, welche aus zwei Permanentmagneten 1 und 2 besteht, die in einem Ring aus drei Magnetleitstücken aus Eisen liegen: einem äußeren Magnetleitstück 3, einem mittleren Magnetleitstück 4 sowie einem inneren Magnetleitstück 5.

Diese magnetischen Bauteile sind durch unmagnetische Bauteile 6 und 7 aus beispielsweise rostfreiem Stahl voneinander getrennt, und die Magnetanordnung umfaßt ferner Erregerwicklungen 8 und 9 zu beiden Seiten der Permanentmagnete und eine zwischen den Permanentmagneten angeordnete Wicklung 10.

An der Oberseite der Vorrichtung ist eine erste Ankerplatte

11 vorgesehen, welche durch einen Luftspalt mit einer Dicke 1 von den drei Magnetleitstücken 3, 4 und 5 getrennt ist.

An der Unterseite der Vorrichtung ist eine zweite Ankerplatte

12 vorgesehen, welche durch einen Luftspalt mit einer Dicke

1. von der Rückkehr der Magnetleitstücke 3 und 5 getrennt ist. Dazwischen liegt eine unmagnetische Zone 13.

Wirkungsweise : Werden die Permanentmagnete 1 und 2 in derselben Richtung magnetisiert, indem ein kurzer elektrischer Impuls in die Erregerwicklungen 8 und 9 geschickt wird, so folgt der Magnetfluß der in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Bahn. Man erkennt, daß der Fluß aus dem Permanentmagneten 1 durch das mittlere Magnetleitstück 4 verläuft, sodann durch den Luftspalt mit der Dicke 1 , in radialer Richtung die Ankerplatte 11, erneut durch den Luftspalt mit der Dicke 1_ und sich dann

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in dem inneren Magnetleitstück 5 in sich selbst schließt. An der unteren Seite der Vorrichtung ist ein Teil des inneren Magnetleitstückes 5 mit dem Permanentmagneten 1 in Berührung» so daß sich der Magnetfluß in diesem schließt. Der Fluß aus dem Permanentmagneten 2 folgt einer analogen Bahn, durch das mittlere Magnetleitstück ·+ bis zum äußeren Magnetleitstück 3 nach zweimaligem Durchlaufen des Luftspaltes, der diese Magnetleitstücke von der Ankerplatte 11 trennt. Es sei erwähnt, daß der Verlauf der Magnetflüsse aus den Permanentmagneten 1 und 2 die unmagnetische Zone 13 nicht berührt.

Bei dieser Art der Magnetisierung wirkt eine Zugkraft zwischen den Magnetleitstücken 3, 4 und 5 und der Ankerplatte 11. Diese Kraft ist bestrebt, den Luftspalt 1 zu verkleinern in dem Maße, in dem eines der vorgenannten Bauteile beweglich ist. So sind beispielsweise die Ankerplatten 11 und 12 unbeweglich und das aus den Permanentmagneten, den Magnetleitstücken und Wicklungen bestehende Hauptteil beweglich. Die zwischen dem oberen Bereich des Hauptteils und der Ankerplatte 11 bestehende Zugkraft ist also bestrebt, den Luftspalt 1 zu verringern und ihn ganz aufzuheben, indem die Wirkung einer Gegenkraft überwunden wird, die außer dem Gewicht des Hauptteils auf mechanische Bauteile, etwa nicht dargestellte Federn, zurückzuführen sein könnte.

Fig. 2 zeigt dieselbe Vorrichtung für den Fall, daß die Permanentmagnete in entgegengesetzter Richtung magnetisiert werden, indem die Wicklung 10 mit einem elektrischen Impuls gespeist wird. Man erkennt, daß der Fluß aus dem Permanentmagneten 1 der in Fig. 2 gestrichelt dargestellten Bahn folgt, und zwar zunächst durch den unteren Bereich des inneren Magnetleitstückes 5, den Luftspalt 1. zwischen diesem Magnetleit» stück und der unteren Ankerplatte 12, wiederum durch den Luftspalt

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zwischen dieser Ankerplatte und dem äußeren Magnetleitstück 3, den Permanentmagneten 2 und zurück zum Permanentmagneten 1 über das mittlere Magnetleitstück H.

Wenn der Luftspalt 1. wesentlich kleiner ist als der Luftspalt 1 , folgt der überwiegende Teil des von den Permanent-

magneten 1 und 2 erzeugten Flusses der soeben beschriebenen Bahn; ein kleiner Teil zerstreut sich jedoch zwischen dem äußeren Magnetleitstück 3, dem mittleren Magnetleitstück 4, dem inneren Magnetleitstück 5 und der Ankerplatte 11. Wenn die Permanentmagnete in entgegengesetzter Richtung magnetisiert werden» muß also der oben angezeigte Zustand beachtet werden, d.h. der Luftspalt 1. muß beachtlich kleiner bleiben als der Luftspalt 1 , wenn die Zugkraft zwischen der Ankerplatte 12 und dem Hauptteil 14 größer sein soll als diejenige, die bei diesen Magnetisierungsbedingungen zwischen dem Hauptteil und der Ankerplatte 11 herrscht.

Die Magnetanordnung, deren Wirkungsweise vorstehend beschrieben wurde, erzeugt - je nachdem, ob die Permanentmagnete 1 und 2 in derselben Richtung oder entgegengesetzt magnetisiert sind -, eine Zugkraft an ihrer Oberseite, oder - unter der vorstehend beschriebenen Bedingung in Bezug auf das Verhältnis der Dicken der Luftspalte - an ihrer Unterseite. Diese Einrichtung stellt eine Verbesserung des in der FR-PS 1 202 165 und der DT-OS 25 33 859 beschriebenen Magneten dar, der nur eine einzige Anzugsebene aufweist und bei dem die Umkehr der Magnetisierung eines der Permanentmagneten dazu verwendet wird, die Zugkraft auf dieser Ebene zu erzeugen oder zu unterdrücken.

In manchen Fällen, etwa bei Betrieb der Einrichtung in korrosiver Luft, ist es wünschenswert, das Hauptteil IH dicht auszubilden, indem insbesondere jegliche Berührung zwischen

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korrosivem Fluid und den inneren Bauteilen des Hauptteils, nämlich den Wicklungen und Permanentmagneten, vermieden wird. Hierzu kann die unmagnetische Zone 13 ersetzt werden durch die in Fig. 3 dargestellte Kombination aus einer unmagnetischen Zone 15 und einer dichten Wand 16, die nahe an der Wicklung 10 angeordnet ist, wie in Fig. 3 zu sehen ist, oder bei" spielsweise nahe bei der Ankerplatte 12. Diese dichte Wand kann entweder aus einem unmagnetischen Werkstoff bestehen oder - was technologisch gesehen von Vorteil sein kann - aus einem magnetischen Werkstoff, durch den ein Teil des Flusses abgelenkt wird. Diese letztgenannte Möglichkeit führt zu einer Verringerung der Zugkraft zwischen dem Hauptteil und der Ankerplatte 12. Diese Verringerung kann dann tolerierbar sein, wenn die Dichtigkeit des Hauptteils auf einfache Weise gewährleistet ist, etwa durch Zusammenbau von Werkstoffen gleicher Eigenschaften.

In den Fig. Ha bis Hd sind verschiedene Betriebszustände des Magneten dargestellt.

Fig. 4a zeigt das zwischen den unbeweglichen Ankerplatten und 12 angeordnete bewegliche Hauptteil 14, und es sei angenommen, daß der Luftspalt 1. nur sehr klein oder Null ist. Da die Permanentmagneten 1 und 2 mithilfe der Wicklung 10 in entgegengesetzter Richtung magnetisiert sind und da der Luftspalt 1 deutlich größer als der Luftspalt 1. ist, folgt der größte Teil des aus den Permanentmagneten kommenden Flusses der in Fig. Ua gestrichelt dargestellten Bahn. Es besteht also eine Zugkraft zwischen dem Hauptteil 14 und der unteren Ankerplatte 12.

Fig. 4b zeigt einen weiteren Betriebszustand. Die Erregerwicklungen 8 und 9 werden mit einem kurzen elektrischen Impuls beschickt, wodurch man die beiden Permanentmagneten in gleicher Richtung magnetisiert. Die aus diesen Permanentmagneten

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kommenden Flüsse folgen dann der in Fig. Ub gestrichelt dargestellten Bahn. Unter diesen Magnetisierungsbedingungen entsteht eine Zugkraft zwischen dem Hauptteil IU und der oberen Ankerplatte 11, während die vorher zwischen dem Hauptteil m und der unteren Ankerplatte 12 bestehende Zugkraft aufgehoben wird.

Das bewegliche Hauptteil IH nähert sich der Ankerplatte 11, und der Luftspalt 1 wird kleiner und verschwindet möglicherweise ganz (s. Fig. Uc). Zur Rückführung des Hauptteils IU nach unten kann beispielsweise eine mechanische Federanordnung vorgesehen sein: in dem Maße, wie die magnetische Zugkraft größer ist als die so durch das Gewicht des Hauptteils IU und die Federwirkung erzielte Gegenkraft, tendiert der Luftspalt 1 dennoch in Richtung Null, wie bereits erläutert wurde.

Durch Beeinflussung der Magnetisierungsintensität der Permanentmagneten 1 und 2 kann man die magnetische Zugkraft verringern und sie beispielsweise kleiner machen als die mechanische Rückholkraft. Dies kann beispielsweise durch Verwendung der Erregerwicklungen 8 und 9 geschehen, in die man einen elektrischen Impuls schickt, dessen Richtung umgekehrt zu derjenigen ist, die bei der Magnetisierung (Fig. Ub) verwendet wurde. Nach Durchlauf dieses elektrischen Impulses ist der Magnetfluß der Permanentmagneten 1 und 2 stark verringert, wenn nicht gar null. Unter der Wirkung dieser Gegenkraft neigt das Hauptteil IU dazu, sich nach unten zu verlagern; der Luftspalt 1. wird dann ganz klein oder gar Null, so daß er folglich kleiner als der Luftspalt I₈ ist.

Fig. Ud zeigt das Hauptteil IU in seiner unteren Stellung. Kehrt man die Magnetisierungsrichtung eines der Permanentmagneten mithilfe der Wicklung 10 um, so folgt der Fluß aus diesen Permanentmagneten zum größten Teil der in Fig. Ud gestrichelt dargestellten Bahn. Zwischen dem Hauptteil IU

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und der unteren Ankerplatte 12 besteht dann eine Zugkraft. Somit ist der ursprüngliche magnetische Zustand, der in Fig. Ua dargestellt ist, wieder erreicht.

Die vorstehend beschriebenen Magneten benötigen

zu ihrem Betrieb eine elektrische Speisung, die vorzugsweise aus einem Generator besteht, der kurze elektrische Impulse erzeugt und die Entladung einer Kondensatorbatterie verwendet.

Diese muß über elektronische oder elektromagnetische Weichen

mit den Erregerwicklungen der Permanentmagneten verbunden

Fig. 5 zeigt die Speisung mehrerer Magnete, die parallel auf einen Impulsgenerator geschaltet sind.

Zur Magnetisierung der Permanentmagnete der Magnete der Reihe η in derselben Richtung lädt man beispielsweise die Kondensatorbatterie derart, daß der Punkt P an posiver Spannung anliegt und entlädt diese Batterie in den Erregerwicklungen 8 und 9 der Vorrichtung der Reihe n, indem man die richtleitenden elektronischen Bauteile 17 und 18 leitend macht. Zur Entmagnetisierung der Permanentmagnete derselben Vorrichtung kann man wiederum die Erregerwicklungen 8 und 9 verwenden, jedoch muß ihnen ein elektrischer Impuls geringerer Intensität als vorher und in umgekehrter Richtung zugeführt werden. Hierzu genügt es, den Punkt P an negative Spannung anzulegen und die richtleitenden elektronischen Bauteile 19 und 20 abzuschalten.

Zur Umkehrung der Magnetisierungsrichtung eines der Permanentmagneten der Vorrichtung der Reihe n, lädt man die Kondensatorbatterie derart, daß der Punkt P an positiver Spannung anliegt, und man speist die Wicklung 10, indem man die riehtleitenden elektronischen Bauteile 17 und 21 leitend macht.

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Bei der in Fig. 6 dargestellten abgeänderten Ausführungsform, die zur Magnetisierung der Permanentmagnete der Vorrichtung
der Reihe η in gleicher Richtung elektromechanische Kontakt-» geber verwendet, legt man den Punkt P an positive Spannung
und entlädt die Kondensatorbatterie in den Erregerwicklungen 8 und 9 durch Schließen der Kontaktgeber 22 und 23. Zur Ent-* magnetisierung der Permanentmagnete derselben Vorrichtung kann man wiederum die Erregerwicklungen 8 und 9 verwenden und ihnen einen elektrischen Impuls geringerer Intensität als vorher und in umgekehrter Richtung zuführen. Hierzu legt man den Punkt P an negative Spannung und entlädt die Kondensatorbatterie in den Erregerwicklungen 8 und 9 durch Schließen der
Kontaktgeber 22 und 23.

Zur Umkehrung der Magnetisierungsrichtung eines der Permanentmagneten der Vorrichtung der Reihe η lädt man die Kondensatorbatterie derart« daß der Punkt P an positiver Spannung anliegt, und man speist die Wicklung 10 durch Schließen der Kontaktgeber 22 und 2 t*.

Es versteht sich von selbst, daß man die Verwendung elektronischer Bauteile und elektromechanischer Kontaktgeber kombinieren kann und beispielsweise in Fig. 6 den Kontaktgeber 22 durch eine Anordnung richtleitender elektronischer Bauteile
ersetzen kann, wie sie in Fig. 5 mit den Bezugszeichen 17
und 19 bezeichnet sind.

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- 43· Leerse

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Claims

Patentansprüche

1. ) Schaltbarer Magnet mit mindestens einem Paar Permanentmagneten, die mit Magnetleitstücken und mindestens einer Ankerplatte zur Bildung einer einen ersten Luftspalt aufweisenden Magnetkreisanordnung zusammenwirken und mit Einrichtungen zum Umkehren der Magnetisierungsrichtung eines der Permanentmagneten jedes Paares, so daß der Verlauf des Magnetflusses in der Magnetkreisanordnung geändert wird, wobei er sich in der einen Magnetisierungsrichtung über den ersten Luftspalt unter Summierung der Magnetflüsse der beiden Permanentmagneten schließt und er sich in der anderen Magnetisierungsrichtung unter Aufhebung des Magnetflusses über den ersten Luftspalt direkt zwischen dem oder den Permanentmagnetpaar(en) schließt, dadurch gekennzeichnet , daß die Magnetkreisanordnung (1,2,3,4,5) einen zweiten Luftspalt (1.) aufweist, der kleiner ist als der erste Luftspalt (1 ) und der in dem bei der anderen Magnetisierungsrichtung vorhandenen direkten Magnetflußweg liegt.

2. Schaltbarer Magnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkreisanordnung (1,2,3,4,5) in Bezug auf zwei jeweils den ersten Luftspalt (1 ) und den zweiten Luftspalt (1.) bestimmenden

S X

Ankerplatten (11,12) beweglich ist und daß die Magnetkreisanordnung in Richtung auf den zweiten Luftspalt (1.) mechanisch vorgespannt ist, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist zum wenigstens teilweisen Unterdrücken der Erregung der Magnete bis auf ein solches Maß, daß die auf die dem ersten Luftspalt (1_) zugeordnete

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ORIGINAL INSPECTED

Ankerplatte (11) wirkende Zugkraft kleiner ist als die mechanische Vorspannkraft.

3. Schaltbarer Magnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Magnetkreisanordnung wenigstens teilweise rotationssymmetrisch ausgebildet ist.

4. Schaltbarer Magnet nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Magnetkreisanordnung mit einem elektrischen Impulserzeuger für die den Permanentmagneten zugeordneten Wicklungen zusammengeschaltet ist und daß der Impulserzeuger Richtleiter oder Schalter für die Impulse umfaßt.

5. Schaltbarer Magnet nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Wicklungen in Serie geschaltet sind, daß die Richtungsumkehr der Erregung eines Magneten durch Stromflußänderung in einer oder mehreren der Wicklungen erfolgt, und daß eine mindestens teilweise Unterdrückung des Magnetflusses der Magneten durch Stromfluß mit verringerter Intensität und gegensinniger Polarität durch die Spulen erfolgt.

6. Schaltbarer Magnet nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet , daß mehrere Magnetkreisanordnungen parallelgeschaltet sind.

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