DE2938854C2 - Ausschaltbare dauermagnetische Haltevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sicn auf eine ausschaltbare dauermagnetische Haltevorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine solche Haltevorrichtung ist bekannt (DE-AS 11 52 488). Als Dauermagnet der herkömmlichen magnetischen Haltevorrichtung dient ein Alnicomagnet, der hohe magnetische Remanenzinduktion hat Bei einer solchen magnetischen Haltevorrichtung mit einem Alnicomagneten tritt jedoch beim Drehen desselben ein hoher Drehwiderstand auf, der bei einem bestimmten Drehwinkel während der Drehung des Dauermagneten aus der ausgeschalteten in die eingeschaltete Stellung der Haltevorrichtung aufgrund von Magnetkräften entsteht Daher kann der Um- bzw. Einschaltvorgang nicht leicht und ruckfrei ausgeführt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Haltevorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die leicht und ruckfrei umgeschaltet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Haltevorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Bei einer aus der DE-AS 11 95 881 bekannten Haltevorrichtung besteht zwar der Dauermagnet aus einem Werkstoff mit kleiner reversibler Permeabilität; dieser bekannte Dauermagnet muß aber über seine kleinste Abmessung magnetisiert werden, was die Anordnung von Weicheisenpolschuhen erforderlich macht, was wiederum dazu führt, daß die Einheit aus dem Dauermagneten und den Weicheisenpolschuhen insgesamt eine hohe reversible Permeabilität hat, so daß beim Drehen des Dauermagneten ein hoher Drehwiderstand auftritt.

Die erfindungsgemäße Ausbildung führt dazu, daß die im Hohlraum des Weicheisengehäuses gedrehte Einheit insgesamt eine niedrige reversible Permeabilität hat.

weil sie ausschließlich aus dem homogenen Dauermagneten mit niedriger reversibler Permeabilität besteht Dies wiederum führt einerseits dazu, daß der Drehwiderstand beim Drehen des Dauermagneten niedrig und über den Drehwinkel konstant ist wobei andererseits das vom Dauermagneten eingenommene Volumen verhältnismäßig groß ist so daß die geringe Remanenzinduktion ausreichend kompensiert ist und ausreichend starke Anziehungskräfte an der Spannfläche erzeugt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer dauermagnetischen Haltevorrichtung;

Fig.2 ein Diagramm, das die Entmagnetisierungskurve eines Ferritmagneten, wie er bei der Haltevorrichtung anwendbar ist im Vergleich mit einem Alnicomagneten zeigt; und

F i g. 3 ein Diagramm, das das beim Umschalten der Haltevorrichtung gemäß F i g. 1 auftretende Gegendrehmoment in Abhängigkeit vom Drehwinkel wiedergibt

In F i g. 1 ist schematisch eine Ausführungsform der dauermagnetischen Haltevorrichtung dargestellt die insgesamt mit dem Be^ugszeichen 10 bezeichnet ist. Die Haltevorrichtung 10 umfaßt ein Gehäuse 18, durch das ein geschlossener magnetischer Kreis gebildet werden kann und das aus magnetisierbaren Hälften 12 und 14 sowie einem nichtmagnetisierbaren, plattenförmigen Bereich 16 besteht, der zwischen den Hälften 12 und 14 angeordnet und fest mit diesen verbunden ist. Im Gehäuse 18 ist ein Hohlraum 22 mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet, in den drehbar ein stabförmiger Dauermagnet 20 eingesetzt ist. An der Unterseite des Gehäuses 18 sind zwei Oberflächen 24 ausgebildet die eine Spannfläche bilden.

Der drehbar im Hohlraum 22 anget.:rinete, stabförmige Dauermagnet 20 hat einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, der von einem Kreis mit einem Radius begrenzt wird, der nur etwas kleiner als der Radius des den Hohlraum 22 begrenzenden Kreises ist. Auf diametral einander gegenüberliegenden Seiten weist der Dauermagnet 20 magnetische Pole N und S unterschiedlicher Polarität auf. Die zwei Seiten des Dauermagneien 20 sind bei dem Ausführungsbeispiel angefast, so daß der Dauermagnet 20 ebene Flächen 26 aufweist, die sich über einen kleinen Winkelbereich erstrecken, der jeweils beispielsweise ungefähr 4P' beträgt. Durch Betätigen eines nicht dargestellten Drehknopfes kann der Dauermagnet 20 im Hohlraum 22 um seine Längsachse gedreht werden, die mit der Längsachse des Hohlraumes 22 zusammenfällt.

Der Alnicomagnet der herkömmlichen Haltevorrichtung hat eine hohe reversible Permeabilität. Im Gegensatz dazu ist der drehbare Dauermagnet 20 bei der Haltevorrichtung nach der Erfindung aus einem Material mit niedriger reversibler Permeabilität hergestellt. Beispiele für magnetische Materialien mit niedriger reversibler Permeabilität sind Ferrite, insbesondere Bariumferrit und Strontiumferrit, sowie Legierungen mit Seltenen Erden.

Das Diagramm gemäß Fig. 2 zeigt einen Vergleich zwischen typischen Entmagnetisierungskurven eines Ferritmagneten und eines Alnicorrmgneten, wobei auf der Ordinate die magnetische Induktion fl(in T) und auf

der Abszisse die magnetische Feldstärke H (in kA/m) aufgetragen sind. Die Entmagnetisierungskurve des Ferritmagneten ist ausgezogen dargestellt und die Entmagnetisierungskurve des Alnicomagneten ist gestrichelt dargestellt. Bei der Auslegung eines dynamischen magnetischen Kreises wird sein Arbeitspunkt in der Regel so eingestellt, daß er bezüglich des Wendepunktes der Entmagnetisierungs- bzw. Magnetisierungskurve etwas in Richtung zu höherer magnetischer Induktion verschoben ist. Die reversible Permeabilität μ =ΔΒ/ΔΗ, ίο die durch die Steigung bei geringfügigem Verlassen des Arbeitspunktes und Rückkehr zum Arbeitspunkt definiert lsi, ist beim Ferritntagneten kleiner als beim Alnicomagneten, wie die reversible Permeabilität μ! =ΔΒ\ΙΔΗ\ für den Ferntmagneten und die reversible Permeabilität φ.ι=ΔΒιΐΔΗ2 für den Alnicomagneten zeigen.

Die Remanenzinduktion B_r des Alnicomagneten liegt im Bereich zwischen 1,0 und 1,3 T und seine Koerzitivfeldstärke H_c liegt im Bereich zwischen 40 und 56 kA/m. Obwohl die Remanenzinduktion und die Koerzitivfeldsiärke bei unterschiedlichen Arten von Ainicomagneten unterschiedlich sind, verlaufen die Entmagnehsierungskurven im wesentlichen so wie die gestrichelte Kurve in Fig.2. Die reversible Permeabilität μ2 des Alnicomagneten liegt im Bereich von (2,5 bis 4,0) · 10~⁷ H/cm. Im Vergleich dazu liegen die Remanenzinduktion B_r bzw. die Koerzitivfeldstärke H_c des Ferritmagneten im Bereich von 0,2 bis 0,4 T bzw. 130 bis 215 kA/m. Obwohl sich auch diese Werte für verschiedene Arten \on Ferritmagneten unterscheiden, verläuft die Entmagnetisierungskurve jeweils im wesentlichen so wie die ausgezogene Kurve in Fig.2. Die reversible Permeabilität μι des Ferritmagneten liegt im Bereich von (1,05 bis 1,15) · ΙΟ-⁷ H/cm und ist somit kleiner als die des Alnicomagneten. Magneten mit Seltenen Erden haben ähnliche Eigenschaften wie Ferritmagneten, und ihre reversible Permeabilität liegt im Bereich von (1,05 bis 1,15) · ΙΟ-⁷ H/cm.

Bei der beschriebenen Haltevorrichtung 10 mit dem drehbaren Dauermagneten 20 aus einem Material mit kleiner reversibler Permeabilität ist der magnetische Fluß des Dauermagneten 20 in den magnetischen Hälften 12 und 14 eingeschlossen, wenn der Dauermagnet eine solche Drehstellung einnimmt, daß die zwei Pole N und S am nichtmagnetischen Bereich 16 angeordnet sind, wie die;, mit ausgezogenen Linien bzw. Pfeilen in Fig. 1 dargestellt ist, so daß dann die Spannfiächen 24 nicht erregt sind. Wenn jedoch der Dauermagnet 20 mittels des Drehknopfes um 90° gedreht wird, so daß er die in F i g. 1 gestrichelt da) gestellte Stellung einnimmt, verläuft sein magnetischer Fluß durch die Spannflächen 24, wie dies uurch einen gestrichelten Pfeil angedeutet ist, so daß die Flächen 24 magnetisch erregt sind und zwischen ihnen und einem ferromagnetischen Gegenstand 28 eine magnetische Anziehungskraft wirkt.

F i g. 3 zeigt schematisch die Beziehung zwischen dem Drehwinkel des Dauermagneten 20 und dem am Dauermagneten 20 wirkenden Drehwiderstand, aer während der Drehung aus der ausgeschalteten in die eingeschal- eo tete Stellung der Haltevorrichtung aufgrund der magnetischen Kraft des Dauermagneten wirkt. Auf der Abszisse ist der Drehwinkel aus der Ausschalt- in die Einschaltstellung aufgetragen, und auf der Ordinate ist das der Drehung entgegenwirkende Drehmoment aufgetragen. Die gestrichelte Kurve gilt für den Drehmomentverlauf bei einem drehbaren Dauermagneten, der als Alnicomagnet mit hoher reversibler Permeabilität ausgebildet ist Die ausgezogene Kurve gilt dagegen für das Drehmoment bei einem Dauermagneten mit niedriger reversibler Permeabilität Wie Fig.3 zeigt wirkt dtr Drehung des Alnicomagneten mit hoher reversibler Permeabilität ein hohes Drehmoment von 7,24 kp · cm entgegen, das in der Nähe des Drehwinkels 35° stark ansteigt und dann bei geringer Zunahme des Drehwinkels steil abfällt Wenn bei der herkömmlichen Haltevorrichtung der Dauermagnet um 90° gedreht wird, um ihn aus der Ausschalt- in die Einschaltstellung zu drehen, tritt somit bei einem bestimmten Winkel kurzzeitig ein sehr hoher Drehwiderstand auf, den die Bedienperson ruckartig überwinden muß. Dagegen herrscht bei einem drehbaren Dauermagneten, der insgesamt eine niedrige reversible Permeabilität hat, während der Drehung zum Zweck des Umschaitens lediglich ein niedriges und konstantes Gegendrehmoment von 0,652 kp · cm, so daß die Bedienperson den Umschaltvorgang mit geringer und konstanter Betätigungskraft leicht und ruckfrei ausführen kann. Je nach dem Ausmaß der Anfassung der zwei Seiten des drehbaren Dauermagneten 20 ändert sich das Drehmomentverhalten des Dauermagneten etwas.

Wie die vorstehende Erläuterung bereits gezeigt hat, hat ein Ferritmagnet mit kleiner reversibler Permeabilität geringere Remanenzinduktion und größere Koerzitivfeldstärke als ein Alnicomagnet, so daß er einen magnetischen Kreis mit wesentlich niedrigerer Permeanz benötigt als der Alnicomagnet. Deshalb kann der Ferritmagnet auch in Form eines Kreiszylinders ohne jede Anfasung ausgebildet werden, so daß er den ganzen Hohlraum 22 im Gehäuse 18 ausfüllt. Dadurch wird eine Querschnitts-Kompensation für die geringere Remanenzinduktion erreicht und eine ausreichend starke Anziehungskraft an der Spannfläche erzielt.

Dagegen erfordert der Alnicomagnet eine hohe Permeanz des magnetischen Kreises, damit die Spannflächen auch nach wiederholtem Ein- und Ausschalten der Haltevorrichtung eine reproduzierbare hohe magnetische Anziehungskraft ausüben. Dies hat zur Folge, daß zwischen dem Dauermagneten und dem Gehäuse ein großer seitlicher Zwischenraum vorhanden sein muß, um eine zu starke Entmagnetisierung des Dauermagneten beim Umschaltvorgang zu vermeiden, Boim herkömmlichen Alnicomagneten ist es dahT unmöglich, einen stabförmigen Dauermagneten mit kreisförmigem Querschnitt zu benutzen, dessen Abmessungen denen des Hohlraumes im Gehäuse entsprechen. Vielmehr ist es beim Alnicomagneten notwendig, die zwei Seiten des stabförmigen Dauermagneten quer zur Magnetisierungsrichtung in einem großen Winkelbereich anzufasen, um einen schlankeren Querschnitt mit kleinerem Entmagnetisierungsfaktor zu erzielen. Hierdurch tritt abe- ei:, α gewisse Verminderung der Haltekraft ein.

Hierzu Ί Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Ausschaltbare dauermagnetische Haltevorrichtung zum Festhalten von und an magnetisierbaren Gegenständen, mit einem blockförmigen Weicheisengehäuse, das aus zwei durch einen nichtmagnetisierbaren plattenförmigen Bereich voneinander getrennten Hälften besteht und mindestens eine Spannfläche sowie einen zylindrischen Hohlraum aufweist, der nahezu vollständig von einem homogenen, im wesentlichen zylindrischen Dauermagneten ausgefüllt ist, der quer zur Zylinderachse magnetisiert ist, dessen zylindrische Polflächen an der Wand des Hohlraumes anliegen und der zum Ein- und Ausschalten der Haltekraft um die Zylinderachse drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (20) aus einem Werkstoff mit kleiner reversibler Permeabilität besteht

2. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne·;, daß die reversible Permeabilität des Dauermagnsjer. (20) im Bereich von 1,05 - ΙΟ-⁷ H/m bis 1,15 · 10~⁷ H/m liegt.

3. Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (20) aus einem ferritischen Werkstoff besteht

4. Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (20) aus einer Legierung aus Kobalt mit Seltenen Erden besteht