DE2844361C2 - Elektromagnet - Google Patents
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Description
•15
Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. ^0
Ein derartiger Magnet ist aus der Druckschrift »Niederspannungs-Schaltgeräte« der Firma Calor-Emag
bekannt. Die geneigten Polflächen an den Außenschenkeln des Ankers zeigen hier jeweils zur
Außenseite des Magnetkreises, und die Führungsein-55 richtungen sind durch längs der zentralen Verschiebungsachse
angebrachte Blechstreifen aus Zinnbronzi: gebildet, die über die Mittelschenkel des Ankers
vorstehen und in entsprechenden Nuten des Jochmittel· schenkeis auch bei abgehobenem Anker gleiten. h0
Bei einem anderen Magneten (DE-AS 12 46 857), hie»
einem Wechselstrommagneten, ist ein Spulenkörper mil längs der zentralen Verschiebungsachsen angebrachte»
Führungsnuten vorgesehen, und Anker und Joch des; Magnetkreises sind beiderseits mit länglichen Gleitble·b5
chen bestückt, die in der Führungsnut geführt werden
und mit senkrecht abstehenden Haltestücken in Durchbrüche der Magnetteile eingepreßt sind.
Fur den Einbau solcher Magnete in Gehäuse ist es bekannt (DE-GM 18 92 298), die ebenen Außenpolflächen
an den Joch-Außenschenkeln weiter herauszuführen, als es den Gegenflächen des Ankers entspricht, und
an Anschläge im Gehäuse durch eine zwischen Gehäuseboden und Jochunterfläche eingelegte Feder
anzudrücken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magneten der eingangs genannten Gattung st auszubilden,
daß sich bei einfacher Montage eine gut zentrierte Hubbewegung des Ankers ergibt, die eine Herabsetzung
der Wsrmebelastung des Magneten bzw. bei gleicher Wärmebelastung eine erhöhte Anzugskraft
ergibt
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Elektromagneten, der die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1
aufweist.
Dabei können die Führungsstifte entweder bei paketiertem Magnetkreis vorstehende Köpfe von
Paketier-Nieten oder bei aus Vollmaterial bestehendem Magnetkreis in normale Durchgangsbohrungen eingepreßte
Stifte sein. Die besondere Ausgestaltung des Außenkreises mit in diesem Fall nach innen gewendeten
geneigten Polflächen in den Außenschenkeln des Ankers gibt selbst dann, wenn der Anker etwas ungleich
abgehoben ist, kein Kippmoment bezüglich des Führungsstiftes auf, so daß die vereinfachte Führungseinrichtung
ausreicht, um ein Kippen des Ankers zu verhindern und ihn leicht bewegbar zu machen. Damit
ist eine Herabsetzung der zum Anzug erforderlichen Ampereverbindungszahl gegenüber vergleichbaren
Elektromagneten ermöglicht, und die relativ schwierige Montage der Führungs-Gleitblechs erübrigt sich.
Eine vorteilhafte Weiterbildung gemäß Anspruch 2 ergibt einen größeren Anteil der Anziehungskräfte
durch den Mittelschenkel gegenüber den Außenschenkeln, so daß die Zentrierung der Hubbewegung weiter
erhöht wird.
Neben der erleichterten Mont?«e und dem Wegfall
der Bodenfeder ergibt die vorteilhafte Weitergestaltung gemäß Anspruch 3 auch noch eine verbesserte Zentrierung
der Jochlage und damit eine weitere Verbesserung für die Ankerführung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; in dieser
zeigt
Fig. 1 zwei Axialschnitte jeweils durch die Hälfte einer Ausführung des Magneten, einmal im abgehobenen,
einmal im geschlossenen Zustand,
F i g. 2 Einzelheiten der Befestigungseinrichtungen des Magnetjochs, und
Fig.3 eine weitere Ausführungsform des Magneten,
die die Stärke der seitlichen Anziehungskräfte zwischen Joch und Anker begrenzen läßt.
Der Magnet nach Fig. 1 ist in ein Hohlgehäuse 1 eingebaut, das durch einen den Gehäusedeckel bildenden
Kontaktblock 2 geschlossen ist.
Im Gehäuse 1 ist ein feststehendes, E-förmiges Magnetjoch angeordnet, das einen Mittelschenkel 7 und
zwei Seitenschenkel 5 und 6 besitzt, die parallel zueinander ausgerichtet und durch einen gemeinsamen
Steg 8 miteinander verbunden sind. Dieses Joch ist in dem Gehäuse an drei Punkten gehalten und zwar drückt
eine elastische Einrichtung 10 auf die Unterfläche 27 des Steges 8 und damit das Joch gemäß der Zeichnung nach
oben, das mit zwei Vorsprüngen 26, 26' (siehe auch F i g. 2) an Anschlägen 25, 25' an den Seitenwänden 19,
19' des Gehäuses 1 anliegt.
Die elastische Einrichtung kann von dem elastischen Boden 9 des Gehäuses selbst gebildet werden, während
die Anschläge zweckmäßigerweise von den oberen Rändern von Öffnungen 20 bzw. 20' in den Wänden 19,
19' (Fig.2) gebildet sind; dabei sind die Wände so elastisch ausgeführt, daß sie in Querrichtung auseinandergedrückt
werden können, um ein Einführen des Jochs mit Kraftanwendung in das Innere des Gehäuses 1
zu gestatten. Da.nit wird das Joch an den Seitenwänden des Gehäuses gehalten, das einstückig aus einem
entsprechenden Werkstoff gegossen ist
Senkrecht zur Zeichenebe*ie der Figur kann das Joch
durch andere Ränder der öffnungen 20, 20' und durch Wangen 29 gehalten werden, die ebenfalls einstückig
mit dem Boden 9 des Gehäuses 1 ausgebildet sind.
Eine Spule 4 umgibt den Mittelschenkel 7 des Jochs und dient zur Erregung des Elektromagneten. Die
Innenfläche des SpuIengehäUses besitzt Nuten 28, die parallel zu der Mittelachse X-X' verlaufen und zur
Ausrichtung des Jochs mit einem Querstift 33 durch dieses Joch zusammenwirken.
Das Gehäuse 1 wird oben durch eine ebene i-läche 11
begrenzt Diese Fläche 11 dient als Auflage zu einer Unterfläche 31 eines Kontaktblocks 2, der mit Hilfe von
(nicht dargestellten Klemmeinrichtungen an dem Gehäuse befestigt wird. Dieser Kontaktblock enthält
alle beweglichen Teile der Vorrichtung, und zwar einen durch ebenfalls E-förmig ausgebildeten beweglichen
Anker 12, einen Kontaktträger 16, auf dem die beweglichen Kontakte 17 angeordnet sind, die mit
feststehenden Kontakten 18 zusammenwirken, und eine Rückholfeder 13, die beim Einsetzen an einem
feststehenden Teil des Gehäuses oder der Spule angelegt wird und die Oberfläche 14 des Ankers gegen
eine Auflagefläche 15 des Kontaktblocks 2 andrückt. Der Mittelschenkel 32 des Ankers besitzt einen
Querstift 30, der mit seinen Enden in die genannten Nuten 28 eintritt.
Im in der linken Hälfte von Fig. 1 dargestellten abgehobenen oder Ruhezustand des Magneten ist der
Anker an die Fläche 15 angedrückt, die so eine Bezugsfläche darstellt.
Wenn die Spule durch einen ausreichenden Gleichstrom erregt wird, führt der Anker eine Hubbewegung
mit der Amplitude L aus und dadurch werden die Polflächen 22, 22' der Anker-Außenschenkel an die
Polflächen 21,21' der Joch-Außenschenkel angelegt.
In dieser geschlossenen Stellung des Magnetkreises besteht zwischen den Polflächen 24 und 23 der zentralen
Schenkel 32 bzw. 7 des Ankers und des Jochs ein Restspalt e(Fig. 1 und2).
Wie in F i g. 1 gezeigt ist, sind die Polflächen 21,22,23
und 24 der Außen- und der Mittelschenkel gegen die Achse X-X' des Magneten geneigt. Damit wird bei
einem bestimmten Ankerhub L ein kleinerer Luftspalt und eine größere Polfläche und damit ein geringerer
Luftspalt-Magnetwiderstand für den Magnetkreis erreicht. Der Restspalt e an den Mittelschenkeln
verringert den Einfluß der Remanenz des Eisenkreises und verhindert damit ein Kleben des Magneten.
Die Polflächen 23 und 24 an den Miüelschenkeln 7 bzw. 32 sind V-förmig symmetrisch zur Achse X-X'Aer
Spule, die gleichzeitig die zentrale Verschiebungsachse des Ankers darstellt, ausgeführt. Die Winkel, die diese
Fläche mit der Achse X-X' bilden, sind kleiner gehalten als die Winkel, die die Flächen 21,22 der Außenschenkel
mit dieser Achse bilden so daß die zwischen den Mittelschenkeln 7 und 32 auftretende Anziehungskraft
hoher als die zwischen den Außenschenkeln auftretende Anziehungskraft ist
Dadurch wird eine bessere Stabilität der Hubbewegung des Ankers gewährleistet; jedoch kann trotzdem
noch ein seitliches Ungleichgewicht der Anziehungskräfte vorhanden sein. Dieses Ungleichgewicht wird
jedoch dadurch beschränkt, daß auch die Außenpol^ächen
symmetrisch zur zentralen Verschiebungsachse X-X' geneigt sind, und durch die Anordnung des Stiftes
30 in der Weise, daß die durch den Mittelpunkt der Polflächen 21, 21' der Außenschenkel verlaufenden
Senkrechten N durch den Bereich des Mittellschenkels verlaufen, in dem sich der Führungsstift 30 befindet.
Damit die durch die obere Begrenzung der Öffnungen 20, 20' gebildeten Anschläge 25, 25' nicht einen zu
großen Abstand von der als Auflage dienenden Begrenzungsfläche 11 entfernt sind, sind die Flächen 21,
21' der Außenschenkel 5,6 des Magnetjochs nach außen gerichtet Bei dieser Anordnung befinden sich die
Polflächen 23 und 24 der Mittelsd* <ikel etwa in der
Mitte zwischen dem oberen Steg des Ankers 12 und
dem unteren Steg 8 des Ankers, wenn der Eisenkern geschlossen ist Auch diese Maßnahme dient zur
Verbesserung der Stabilität des Magnetsystems, das durch d'e insgesamt beschriebenen Maßnahmen eine
beträchtliche Erhöhung der Anfangsanziehungskraft bei abgehobenem Anker erhält Damit der Anker tatsächlich
angezogen wird, darf der Hubabstand L nicht über gewisse Grenzen hinaus anwachsen. Dieser Abstand
wird deshalb mit einer Genauigkeit bestimmt, wie sie die Herstellungstoleranzen zulassen.
Bei dem dargestellten Magnetkreis ist der Abstand für die gemeinsame Ebene der Flächen 11 und 31 und
der Auflagefläche 15 für den Anker mit d\ bezeichnet, der Abstand zwischen dieser gemeinsamen Ebene und
der durch die Anschläge 25 und 25', an der sich die Vorsprünge 26 und 26' abstützen, mit di und der
Abstand zwischen der Fläche dieser Anschläge ηαά der
unteren Fläche 27 des Jochs, auf die die elastische Einrichtung 10 einwirkt, mit dy.
D_ die Teile 1 und 2 Kunststoff-Gußteile sind, besteht die Gefahr, daß Längenänderungen dieser Teile zu einer
zu starken Vergrößerung des Hubes L beitragen. Der Einfluß dieser Änderung infolge der Herstellungstoleranzen
wird jedoch verringert, wenn die Summe der Abstände d\ und efe so klein wie möglich gehalten wird.
Da eine Verlängerung der Außenschenkel des Jochs bis zur Höhe der Fläche 15 seitlich wirkende
Magnetkraft Störwirkungen und gleichzeitig eine Vergrößerung der Querabmessung (durch Erhöhung
des notwendigen Spulenwickelraumes) mit sich bringen würden, ist die durch die Anschläge 25, 25' bestimmte
Fläche so nahe wie möglich bei der Ebene der Fläche 11
angeordnet. Gleichzeitig erreicht man durch diese Anordnung eine wirksame Befestigung uud genaue
Ausrichtung des an drei Punkten angelegten Jochs und eine Montageerleichterung.
Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführung, die sonst wie anhand der F i g. 1 u:.d 2 beschrieben ausgeführt ist, wird
die Symmetrie der seitlichen Magnetkräfte dadurch verbessert, daß das feststehende Joch und der Anker
jeweils aus zwei halben Eisenkreisen 40, 4; bzw. 46, 47 gebildet sind, die zu einer durch die zentrale
Verschiebungsachse A'-X'gelegten und zur Zeichenebene
senkrechten Ebene symmetrisch ausgeführt und durch Seitenbleche so zusammengefügt sind, daß ein
zentraler Luftspalt 50,51 gebildet ist.
Tritt bei dieser Ausführungsform durch eine magneti-
sehe Unsymmetrie oder durch die seitliche Einwirkung
P der Schwerkraft (bei in diesem Fall querliegendem Magnetkreis) eine Annäherung von zwei Flächen 42, 44
und 43, 45 auf. die zu zwei Polen der Außenschenkel bzw. zu zwei Polen der Mittelschenkel gehören, so wird
der durch die Luftspalte 50 und 51 erzeugte Magnetwiderstand in dem Magnetweg R die Anziehungskraft
begrenzen, die sich zwischen den genannten Flächen entwickeln kann, und dadurch wird die seitlich
gerichtete Komponente der Gesamtanziehung zwischen Anker und Kern ebenfalls begrenzt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Elektromagnet mit einer insbesondere durch Gleichstrom erregten Magnetspule, die auf em
Gehäuse gewickelt ist und mit einem aus einem E-förmigen feststehenden Joch und einem ebenfalls
E-förmigen bewegbaren Anker bestehenden dreischenkligen Magnetkreis, bei dem an allen Schenkeln angepaßte, symmetrisch zur zentralen Verschiebungsachse des Ankers geneigte Polflächera.
vorgesehen sind und der Anker bei seinem Verschiebungshub durch Führungseinrichtungen geleitet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Führungseinrichtungen durch sich längs der zentralen Verschiebungsachse (X-X') erstreckende Führungsnuten
(28) an der Innenseite des Spulengehäuses und darin gleitend geführte, in Querrichtung vom
Mittelschenkel (32) des bewegbaren Ankers (12) vorstehende Führungsstifte (30) gebildet sind und
daß auf d'a Polflächen (22, 22') der Außenschenkel
des bewegbaren Ankers (12) errichtete Mittelsenkrechte (N) einander im Bereich des Führungsstifts
(30) schneiden.
2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Polflächen
(23, 23'; 24, 24') an den Mittelschenkeln (7; 32) von Joch und Anker und der zentralen Verschiebungsachse (X-X') eingeschlossene spitze Winkel kleiner
ist als der entsprechende spitze Winkel zwischen den Polflächen (21,21'; 22,22') der Außenschenkel (5,6)
und der zentralen Verschiebungsachse (X-X').
3. Elektromagnet nach einem der Ansprüche I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den
Außenseiten der AuBoa^henke! (5, 6) des feststehenden
Joches nach außen g richtete Vorspränge (26, 26') vorgesehen sind, welche mit Anschlagflächen
(25, 25') an Öffnungen (20, 20') in elastischen Seitenwänden (19, 19') eines Magnet-Außengehäuses
(1) zusammenwirken, wobei die Anschlagflächein
(25,25') so nahe wie möglich einer Auflagefläche (11]ι
des Gehäuses (1) benachbart sind, auf welcher das zugehörige Kontaktgehäuse für die durch den
beweglichen Anker (12) beeinflußten Kontakt«: aufliegt.
40
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