DE2941648A1

DE2941648A1 - Bremsmagnet fuer elektrizitaetszaehler

Info

Publication number: DE2941648A1
Application number: DE19792941648
Authority: DE
Inventors: Max 5060 Bergisch Gladbach Baermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-10-15
Filing date: 1979-10-15
Publication date: 1981-04-23
Also published as: ES8105866A1; US4386316A; GB2060185A; IT1128609B; FR2467406A1; IT8049895A0; ES495406A0; JPS5663263A; CA1165818A

Description

Bremsmagnet für Elektrizitätszähler

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bremstnagneten für Elektrizitätszähler mit beiderseits der Zählerbremsscheibe an einem im wesentlichen U-förmigen Trägerkörper aus unmagnetischem Material im Abstand des Luftspaltes angeordneten Bremsmagnetsystemen, die

aus anisotropem, gesintertem oder kunststoffgebundenem Dauermagnetmaterial niedriger Permeabilität von nahezu 1 und hoher Koerzitivfeidstärke, wie z.B. Bariumferrit, bestehen, wobei jedes Bremsmagnetsystem vorzugsweise aus zwei rechteckigen Dauermagnetkörpern besteht, die in entgegengesetzter Richtung parallel zur Zählerbremsscheibenebene magnetisiert und beiderseits auf ihren Polflächen mit Weicheisenleitstücken versehen sind, in denen Pole abwechselnder Polarität entstehen, wobei sich der Fluß über diese Weicheisenleitstücke durch den Luftspalt und die in diesem befindliche · Zählerbremsscheibe zum gegenüberliegenden Pol entgegengesetzter Polarität schließt, und die Systeme mit Temperaturkompensationsstücken aus einem Material mit temperaturabhängiger Permeabilität versehen sind.

Diese Bremsmagnetsysteme können auch einen Regelmagneten zum Zwecke der Feineinstellung des Bremsmomentes enthalten, wie dies in den deutschen Patentschriften 14 66 634, 15 16 917 und 17 66 410 beschrieben ist.

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Bei den bekannten Bremsmagnetsystemen bestehen die Dauermagnete aus einer Alnico-Legierung. Dieser Dauermagnetwerkstoff hat einen sehr kleinen Temperaturfehler. Seine Induktion ändert sich nur um ca. 0,2 % pro 10 C Temperaturänderung. Dieser relativ kleine Temperaturfehler läßt sich ohne Schwierigkeiten durch sogenannte Temperaturkompensationsstücke kompensieren. Diese Temperaturkompensationsstücke bestehen aus einem magnetisierbaren Material mit niedrig liegendem Curie-Punkt und temperaturabhängiger Permeabilität. In den meisten Fällen werden Legierungen von Eisen mit ca. 30 % Nickel verwendet. Diese Temperaturkompensationsstücke schließen einen Teil des Nutzflusses kurz. Bei Temperaturerhöhung wird die Permeabilität des Temperaturkompensationsstückes in dem Maße vermindert, in dem die Induktion des Magneten abnimmt, so daß ein gleichbleibender Nutzfluß im Luftspalt erhalten bleibt.

Der gleichbleibende Nutzfluß im Luftspalt eines Zählerbremsmagneten ist deshalb von besonderer Bedeutung, weil durch eine Abnahme des Nutzflusses die Bremswirkung auf die Läuferscheibe nachläßt. Dadurch dreht sich die Zählerbremsscheibe schneller, und der Zähler zeigt einen zu hohen Stromverbrauch an.

Bei Verwendung von Dauermagnetmaterial auf der Basis der Alnico-Legierungen mit relativ kleinem Temperaturfehler werden durch den geringen Aufwand von Kompensationsmaterial und dadurch bedingtem geringem Nebenschluß an magnetischen Kraftlinien die Dauermagnete in bezug auf ihre wirksame Induktion nur wenig geschwächt. Der vorgenannte Dauermagnetwerkstoff ist jedoch krisenanfällig und teuer..

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Man hat deshalb versucht, Bremsmagnete aus Dauermagnetwerkstoffen herzustellen, die in großen Mengen zur Verfügung stehen, wie z.B. Barium-, Strontium- oder Bleiferrit mit relativ niedriger Permeabilität von nahezu 1, relativ niedriger Remanenz und sehr hoher Koerzitivfeidstärke. Dieses Dauermagnetmaterial weist]jedoch einen großen Temperaturfehler auf. Bei Temperaturänderung verändert sich seine Induktion um ca. 2 % pro 10 C. Da man bei Elektrizitätszählern mit Temperaturänderungen bis zu 100⁰C rechnen muß, ergibt sich eine Induktionsänderung bis zu 20 %. Eine derart hohe Induktionsänderung läßt sich schwierig kompensieren. Insbesondere muß man durch die Kompensation, wie einleitend beschrieben, eine relativ starke Schwächung der im Luftspalt zur Verfügung stehenden Induktion in Kauf nehmen. Dies wirkt sich umso nachteiliger aus, als die Dauermagnetmaterialien auf Ferritbasis eine relativ geringe Remanenz von ca. 3000 bis 4000 Gauß aufweisen.

Es ist bereits durch die deutsche Patentschrift 974 543 und die deutsche Offenlegungsschrift 21 42 404 ein Zählerbremsmagnet für Elektrizitätszähler aus einem derartigen Material mit niedriger Remanenz und sehr hoher Koerzitivkraft bekannt. Bei diesem Zählerbremsmagneten sind zwei aus dem genannten Material bestehende vorzugsweise rechteckige Körper in einer zur Zählerbremsscheibe senkrecht und vorzugsweise radial stehenden Ebene angebracht. Diese Magnetkörper sind in entgegengesetzter Richtung parallel zur Scheibe des Zählerläufers magnetisiert und werden beiderseits von Weicheisenleitstücken abgedeckt, so daß sich der Fluß über

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diese Weicheisenleitstücke durch den Luftspalt und die in diesem befindliche Scheibe zu den gegenüberliegenden Weicheisenleitstücken entgegengesetzter Polarität schließt. Hierbei ist je ein für die Temperaturkompensation von Zählerbremsmagrieten bekanntes Plättchen eines Materials mit temperaturabhängiger Permeabilität auf der dem Zählerläufer bzu/. dem Luftspalt zugewandten Seite der Magnetanordnung zwischen den die Magnetstücke beiderseits bedeckenden Weicheisenfsörpern bündig mit den Polflächen derselben angeordnet.

Durch diese bekannte Ausführung, bei der die Temperaturkompensa-, tionsstücke an den Weicheisenleitstücken, die dem Luftspalt gegenüberstehen, anliegen, ändert sich bei Temperaturänderung die Kraftliniendichte im Luftspalt.

Ferner bereitet es Schwierigkeiten, das Temperaturkompensationsstück genau bündig, d.h. ohne Luftspalt, zwischen die Eisenleitstücke einzupassen. Schon bei kleinen Passungsfehlern sind reproduzierbare Werte einer exakten Temperaturkompensation nicht erreichbar.

Diese bekannten Bremsmagnete konnten keine Einführung in die Praxis finden, weil offenbar keine zufriedenstellende Temperaturkompensation in dem geforderten Temperaturbereich erreicht wurde und die Herstellungskosten zu hoch waren.

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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Bremsmagneten für Elektrizitätszähler aus einem jederzeit greifbaren, krisenunabhängigen Dauermagnetmaterial niedriger Permeabilität von nahezu 1 und hoher Koerzitivkraft zg schaffen, mit dem trotz relativ groQen Temperaturfehlers eine exakte Temperaturkompensation bzv/. gleichbleibende Luftspaltinduktion in dem geforderten Temperaturbereich und ein ausreichend hohes Bremsmoment bei relativ kleiner Bauweise erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei ,einem Bremsmagneten der eingangs geschilderten Art dadurch gelöst, daß die Temperaturkompensationsstücke auf der dem Luftspalt abgesandten Fläche der Bremsmagnetsysteme angebracht sind.

Man vertrat bisher - wie aus sämtlichen zum Stand der Technik gehörenden Vorveröffentlichungen hervorgeht - stets die Auffassung, das Temperaturkompensationsmaterial an den dem Luftspalt zugekehrten Flächen der Bremsmagnete anzuordnen, weil man glaubte, daß es dort in seiner Wirkung in bezug auf die Kompensation bei gutem Bremsmoment am günstigsten sei.

Demgegenüber wurde gemäß der Erfindung von dem bisher stets beschrittenen Weg abgegangen. Durch die erfindungsgemäße Lösung hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß sich eine wirkungsvolle Temperaturkompensation zur Erzielung einer gleichbleibenden Luftspaltinduktion innerhalb eines Temperaturbereiches von

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-10 C bis +70 C erzielen läßt. Hierbei erzeugt der erfindungsgemäG vorgeschlagene Bremsmagnet das gleiche Bremsmoment wie die bekannten Bremsmagnete aus einer krisenabhängigen und teuren Alnico-Legi erung.

Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann das Temperaturkompensationsrnaterial stets in der gleichen exakten Lage über den Polstücken angebracht werden. Es wird somit nicht nur eine wirkungsvolle Kompensation des Temperaturfehlers, sondern auch eine einfache Herstellung bei stets gleichbleibenden Werten eines jeden hergestellten Systems erzielt. Dies ist bei Elektrizitätszählern besonders wichtig, damit bei auftretenden Temperaturänderungen keine Verfälschungen des Meßergebnisses auftreten.

Die exakte Lage der Temperaturkompensationsstücke wird in einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß die beiden äußeren Weicheisenleitstücke der Bremsmagnetsysteme an ihrem dem Luftspalt abgewandten Ende eine Längsausnehmung aufweisen, in die das Temperaturkompensationsstück eingelegt, geführt und z.B. durch Kleben befestigt ist. In diese Ausnehmungen können auch die waagerechten Schenkel des Trägerkörpers eingreifen um eine exakte Befestigung der Bremsmagnetsysteme am Trägerkörper zu gewährleisten.

Vorzugsweise werden zwei in ihrem Curie-Punkt verschiedene Temperaturkompensationsstücke für jeden Bremsmagneten angebracht, wobei der Curie-Punkt des einen Stücks bei 65 C und der Curie-

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Punkt des anderen Stücks bei 90 C liegt. Durch diese Anordnung gelingt es, innerhalb eines Temperaturbereiches von ca. -1O⁰C bis +7O⁰C einen nahezu geradlinigen Verlauf der Luftspaltinduktion zu erreichen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung soll die Stablänge, das ist die Länge in Magnetisierungsrichtung, der Dauermagnetkörper eines jeden Bremsmagnetsystems etwa 5-9 mm, vorzugsweise 7 mm, betragen. Hierbei soll die Luftspaltbreite ca. 2,6 mm sein.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in den Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Fig.l eine Vorderansicht des Bremsmagneten, Fig.2 eine Seitenansicht des Bresmagneten, Fig.3 eine geschnittene Teilansicht des eingesetzten

Regelmagneten,
Fig.4 eine ausschnittsweise Seitenansicht des eingesetzten Regelmagneten.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Bremsmagnet mit einem an sich bekannten Regelmagneten zur Feineinstellung des Bremsmomentes versehen.

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In Fig.l besteht der Bremsmagnet 1 aus den beiden Bremsmagnetsystemen 2, die an einem Trägerkörper 3, vorzugsweise U-förmiger Gestalt, derart im Abstand zueinander befestigt sind, daß ein Luftspalt 4 vorhanden ist, in dem die Zählerbremsscheibe 5 rotiert.

Jedes der beiden Bremsmagnetsysteme besteht aus vorzugsweise rechteckigen Dauermagnetkörpern 6, die in einer zur Zählerbremsscheibenebene senkrecht stehenden Ebene angeordnet und in entgegengesetzter Richtung parallel zur Zählerbremsscheibenebene magnetisiert sind.

Die Pole sind in der Zeichnung mit N und S bezeichnet. Die Stablänge der Dauermagnetkörper 6 ist mit '%, bezeichnet; sie beträgt in der bevorzugten Ausführung 7 mm.

Die Dauermagnetkörper 6 sind beiderseits auf ihren Polflächen 7 mit Weicheisenleatstucken 8 versehen, in denen Pole abwechselnder Polarität entstehen. Durch die sich mit ungleichnamiger Polarität gegenüberstehenden Pole der Bremsmagnetsysteme schließt sich der magnetische Fluß über die Weicheisenleitstucke der Bremsmagnetsysteme durch den Luftspalt 4, wo er die in diesem rotierende Zählerbremsscheibe durchsetzt. Die Polaritäten der sich gegenüberstehenden Polflächen sind in der Zeichnung ebenfalls mit den Buchstaben N und S gekennzeichnet.

Die Dauermagnetkörper 6 bestehen aus einem gesinterten, anisotropen und ferritischen Dauermagnetwerkstoff, wie z.B. Barium-, Strontium- oder Bleiferrit.

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Um den Temperaturfehler des hier verwendeten Dauermagnetmaterials bei Temperaturänderungen in einem Bereich von ca. -10⁰C bis +7O⁰C wirkungsvoll zu kompensieren, sind auf den dem Luftspalt abgewandten bzw. gegenüberliegenden Flächen 9 der Bremsmagnetsysteme Temperaturkompensationsstücke 10,11 angebracht. Um eine exakte Lage der Temperaturkompensationsstücke bei einfacher Montage zu erreichen, sind die beiden äußeren Weicheisenleitstücke der Bremsmagnetsysteme mit einer Längsausnehmung 12 versehen, in die das Temperaturkompensationsstück eingelegt ist. In diese Ausnehmungen greifen auch 'die waagerechten Schenkel 13 des Trägerkörpers 3 ein. Dadurch wird eine exakte Lage der Bremsmagnetsysteme am Trägerkörper erreicht. Die Befestigung der Temperaturkompensationsstücke wie auch der Bremsmagnetsysteme am Trägerkörper kann z.B. durch Kleben erfolgen.

Der Curie-Punkt des Temperaturkompensationsstückes 10 liegt bei 65⁰C, während der Curie-Punkt des Temperaturkompensationsstückes bei 90⁰C liegt.

Die Temperaturkompensationsstücke mit unterschiedlichen Curie-Punkten können auch gegeneinander in ihrer Lage vertauscht werden.

In der Seitenansicht gemäß Fig.2 ist der Bremsmagnet mit einem Regelmagneten 14 versehen. Aus diesem Grunde ist der die waagerechten Schenkel 13 verbindende Steg 15 des Trägerkörpers 3 entsprechend dem Umfang des Regelmagneten bogenförmig ausgebildet, so daß eine Aussparung 16 entsteht, in der der Regelmagnet drehbar gelagert ist und sich gegen Herausfallen an dem Brems-

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magnetsystem 2 abstützt. In axialer Richtung ist der Regelmagnet mittels einer eingelegten Feder 17 arretiert. Die spezielle Ausbildung des Regelmagneten und der Feder ist aus den Fig.3 und 4 erkennbar.

Wie aus Fig.3 ersichtlich, weist der Regelmagnet J4 im Abstand zueinander angeordnete Zahnringe 18 auf, zwischen denen eine Ringnut 19 vorhanden ist. In die Zähne 20 der Zahnringe 18 greift ein gebogener, abgestufter Flansch 21 der Feder 17 ein. In die Ringnut 19 ragt das gebogene Arretierstück 22 der Feder 17 hinein. Der in die Zähne 20 eingreifende Flansch 21 und das in die Nut 19 ragende Arretierstück 22 sind aus Fig.4 gut erkennbar. Der Regelmagnet 14 vi/eist ferner zum Zwecke der Feineinstellung des gewünschten Bremsmomentes Schlitze 23 auf.

Der Regelmagnet ist so magnetisiert, daß er in der einen Stellung das Bremsmoment verstärkt und bei Verdrehung um 180 das Bremsmoment schwächt. Hierbei kann eine Änderung des Bremsmomentes von ca. 2 % erreicht werden.

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Claims

MAX BAERMANN bensberg -wulfshof .. _ POSTANSCHRIFT: A / . 1 U . 1 7 / * POSTFACH 26 5060 BERGISCH GLADBACH 1 TELEFON (02204)6051 TELEX S678430 262/79 -Scha/Lg Patentansprüche

1. Bremsmagnet für Elektrizitätszähler mit beiderseits der Zählerbremsscheibe an einem im wesentlichen U-förmigen Trägerkörper aus unmagnetischem Material im Abstand des Luftspaltes angeordneten Bremsmagnetsystemen, die aus anisotropem, gesintertem oder kunststoffgebundenem Dauermagnetmaterial niedriger Permeabilität von nahezu 1 und hoher Koerzitivfeidstärke, wie z.B. Bariumferrit,bestehen, wobei jedes Bremsmagnetsystem vorzugsweise aus zwei rechteckigen Dauermagnetkörpern besteht, die in entgegengesetzter Richtung parallel zur Zählerbremsscheibenebene magnetisiert und beiderseits auf ihren Polflächen mit Weicheisenleitstücken versehen sind, in denen Pole abwechselnder Polarität entstehen, wobei sich der Fluß über diese Weicheisenleitstücke durch den Luftspalt und die in diesem befindliche ' Zählerbremsscheibe zum gegenüberliegenden Pol entgegengesetzter Polarität schließt, und die Systeme mit Temperaturkompensationsstücken aus einem Material mit temperaturabhängiger Permeabilität versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturkompensationsstücke (10,11) auf der dem Luftspalt (4) abgewandten Fläche der Bremsmagnetsysteme (2) angebracht sind.

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2. Bremsmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Weicheisenleitstücke (8) der Bremsmagnetsysteme (2) an ihrem dem Luftspalt (4) abgewandten Ende eine Längsausnehmung (12)' aufweisen, in die das Temperaturkompensationsstück (10,11) eingelegt, geführt und z.B. durch Kleben befestigt ist, und daß ggfls. die waagerechten Schenkel (13) des Trägerkörpers (3) ebenfalls in diese Ausnehmung eingreifen.

3. Bremsmagnet nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in ihrem Cu'rie-Punkt verschiedene Temperaturkompensationsstücke (10,11) vorgesehen sind, wobei der Curie-Punkt des einen Stücks bei 65 C und der Curie-Punkt des anderen Stücks bei 90° C liegt.

4. Bremsmagnet nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stablänge (■€), d.h. Länge in Magnetisierungsrichtung, der Dauermagnetkörper (6) eines jeden Bremsmagnetsystems (2) ca. 5-9 mm, vorzugsweise 7 mm, betragt.

5. Bremsmagnet mit Regelmagnet nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die waagerechten Schenkel (13) verbindende Steg (15) des Trägerkörpers (3) im Bereich eines Bremsmagnetsystems (2) dem Umfang des Regelmagneten (14) entsprechend so gewählt ist, daß eine Aussparung {16^entsteht,in der der Regelmagnet (14) drehbar gelagert ist, sich am Bremsmagnetsystem (2) abstützt und mittels einer eingelegten Feder (17) gehalten ist.

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6. Bremsmagnet nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelmagnet (14) in an sich bekannter Weise eine Verzahnung aufweist, die aus zwei im Abstand zueinander angeordneten Zahnringen (18), zwischen denen eine Ringnut (19) vorhanden ist, besteht, und daß sowohl in die Ringnut als auch in die Zähne (20) ein gebugener, abgestufter Flansch (21) der Feder (17) eingreift.

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