DE3125234A1

DE3125234A1 - Elektromagnetisches betaetigungsorgan

Info

Publication number: DE3125234A1
Application number: DE19813125234
Authority: DE
Inventors: Lucien 78000 Versailles Siffroi
Original assignee: La Telemecanique Electrique SA
Current assignee: Telemecanique SA
Priority date: 1980-06-27
Filing date: 1981-06-26
Publication date: 1982-06-16
Also published as: FR2485798B1; FR2485798A1

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Betätigungsorgan mit einem E-förmigen Magnetjoch mit zwei äußeren Schenkeln und einem zentralen Schenkel, die zueinander parallel sind und durch eine gemeinsame Basis miteinander verbunden sind, einem T-förmigen beweglichen Anker mit einem zentra-] on Fuß, dar mit dem zentralen Schenkel zusammenwirkt, und oinom hierzu senkrechten Querelement, das mit Enden der äußeren Schenkel zusammenwirkt, einer Spule, die den zentralen Fuß und den zentralen Schenkel umgibt, und Einrichtungen zur Führung der Bewegungen des Ankers.

Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art treten in dem Kreis, der von dem durch die Spule entwickelten Magnetfeld durchflossen wird, drei große Luftspalte auf, so daß die Spule bei einer gegebenen Speisespannung eine große Anzahl von Windungen besitzen muß, die von einem Leiter mit geeignetem Querschnitt gebildet sind.

Bei der Konstruktion von Elektromagneten ist man ständig bemüht, Kupfer einzusparen. Dies führt zu einer Verringerung der unnötigen Luftspalte, wobei mindestens ein relativ großer Luftspalt in einem elektromagnetischen Betätigungsorgan vorgesehen sein muß, wenn man einen ausreichenden Hub des Ankers erreichen will.

Ziel der Erfindung ist es vor allem, ein Betätigungsorgan zu schaffen, bei der die störenden Luftspalte auf ein Minimum reduziert sind, um das Volumen der Spule zu verringern.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein Ende des Fußes des Ankers die Form eines Keils besitzt, der mit einer am Ende des zentralen Schenkels angeordneten Gabel zusammenwirkt, um einen Tauchkern und einen Hauptarbeitsluftspalt zu bilden, und daß seitliche Stirnflächen des Querelements gegenüber parallelen, inneren Flächen der entgegengesetzten Enden der äußeren Schenkel mit einem geringen Spiel gleiten, das

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kleine Nebenluftspalte bildet, wobei die Luftspalte durch ein im Inneren des Ankers vorgesehenes Führungsteil definiert sind, das in der Nähe der Luftspalte mit dem Joch zusammenwirkt.

Zusätzlich soll durch die Erfindung eine Führungsvorrichtung geschaffen werden, die unter geringem Kostenaufwand herstellbar ist und mit deren Hilfe störende Luftspalte gering gehalten werden können.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich ' aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht des Betätigungsorgans, wobei eine Hälfte in einem Schnitt gezeigt ist, die durch eine dem Joch und dem Anker gemeinsame Symmetrieachse XX' bzw. YY¹ gelegt ist,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Jochs, Fig. 3 eine Seitenansicht des Ankers,

Fig. 4 eine Stirnansicht des Ankers und des Jochs in zusammengefügtem Zustand, wobei das Joch in einer Ebene geschnitten ist, die durch die Achse YY¹ lüuft,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Blechpakets zur Bildung des Jochs,

Fig. 6 eine Draufsicht auf das Joch, Fig. 7 eine Ansicht des Ankers von unten,

Fig. 8 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des Jochs und

Fig. 9 eine Stirnansicht des Jochs von Fig.· 8*

Das in Fig. 1 in vollständig zusammengebautem Zustand gezeigte elektromagnetische Betätigungsorgan besitzt ein E-förmiges Joch 2 (vgl. auch Fig. 2), einen Anker 3 (vgl. auch Fig. 3 und 4), eine Spule 4 zur Erregung des Magnetkreises, der von dem Joch und dem Anker, gebildet wird, eine Rückholfeder 5, die den Anker in eine Ruhestellung bringt, wenn keine Erregung stattfindet, und eine an dem Anker be-, festigte Kopplungsvorrichtung 6, die zur Verbindung des Ankers mit einer zu betätigenden Vorrichtung dient.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform des Elektromagnets ist der Anker 3 T-förmig und besitzt einen zentralen Fuß 7 und ein Querelement 8, das zur Symmetrieachse XX¹ des Fußes ■senkrecht ist. Das untere Ende 9 des Fußes besitzt die Form eines symmetrischen Keils 10 mit dem Winkel Oi/ .

Das Joch 2 besitzt zwei äußere Schenkel 11 und 12, einen zentralen Schenkel 13, mit einem symmetrischen Einschnitt 14. in Form einer Gabel mit dem Winkel 00 und eine gemeinsame Basis 15, die zu den drei Schenkeln senkrecht ist. Die drei Schenkel sind zueinander und zu einer durch den Einschnitt laufenden Symmetrieachse YY¹ parallel.

Wenn das Joch und der Anker zusammengefügt sind, fallen die Achsen XX¹ und YY¹ zusammen. Wenn die Spule erregt wird, wird das Ende 9 und der Keil 10 angezogen und tritt in den Einschnitt 14 ein, wodurch der Hauptarbeitsluftspalt E verringert wird. Dieses Ende 9 hat die Funktion eines Tauchkerns, während Stirnflächen 88, 89 von entgegengesetzten Enden 16,17 des Querelements sich gegenüber einander gegenüberstehenden

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inneren, parallelen Flächen 86,87 der Enden 18,19 der äußeren Schenkel bewegen, wobei Spiele el und e2 auftreten, die zwei störende Nebenluftspalte bilden, deren Wert so klein wie möglich und möglichst gleich groß ist und sein muß.

Der Anker 3 besitzt in der Mitte ein T-förmiges Teil 18 aus unmagnetischem Metall, das beispielsweise aus einem Messingblech mit einer relativ geringen Stärke a ausgeschnitten ist. Dieses Teil besitzt ein Querelement 19 mit der Breite f, die größer als die Breite ρ des Querelements 8 ist, und einen Fuß 20 mit der Breite d und der Länge n,. die größer als die Länge m des zentralen Fußes 7 ist (vgl. auch Fig. 7).

Dieses Metallteil ist an dem Anker durdh Nieten 21 befestigt, mit denen an beiden Seiten des Metallteils zwei Pakete 22, 23 aus gleichen magnetischen Blechen befestigt sind.

Infolge der genannten Unterschiede in den Abmessungen stehen Flächenabschnitte 25, 24, 27, 26 und 29, 28 des Teils 18 breitenmäßig und längenmäßig hervor. Diese Abschnitte bilden erste Führungsflächen des Ankers, die zu einer Achse XX¹ senkrecht sind.

Das Teil 18 besitzt einander entgegengesetzte Seitenkantenbereiche 49 und 50 an seinem Querelement 19 und Seitenkantenbereiche 51 und 52 an seinem Fuß 20, die zweite Führungsflächen des Ankers bilden, die zu der Achse XX¹ und zu den vorhergehenden Führungsflächen senkrecht sind. ,

Bei einer ersten Ausführungsform besteht das Joch aus vier durch Nieten 30 zusammengehaltenen Paketen aus magnetischen Blechen (vgl. auch Fig. 6), und zwar aus zwei ersten Paketen 31, 32, die ein gleiches Ε-Profil besitzen (Fig. 2) und zwei zweiten Paketen 33, 34 mit der Stärke b, die ein gleiches L-Profil besitzen (Fig. 5). Das L-Profil der zweiten Pakete be-

sitzt einen großen Schenkel 35 und einen zu diesem senkrechten kleinen Schenkel 36, der beträchtlich kürzer als die Hälfte der Breite j der Basis 15 ist. Ein Ende 37 des großen Schenkels besitzt einen Ausschnitt 38 mit der Tiefe g, der eine Bodenfläche 39 aufweist, die zu der Hauptrichtung des großen Schenkels parallel ist.

Wie die Fig. 2 und 6 zeigen, in denen die vier Pakete in zusammengefügtem Zustand dargestellt sind, sind die zweiten Pakete 33, 34 bezüglich einer Symmetrieachse YY¹ der ersten Pakete des Jochs symmetrisch so angeordnet, daß einerseits die Schenkel des Ε-Profils und die großen Schenkel des L-Profils und andererseits die Basis und die kleinen Schenkel einander überlagert sind.

Im zusammengebauten Zustand besitzt also das Joch in seinem unteren Bereich 40, der die Basis 15 enthält, eine rechteckige Öffnung 41 mit den Abmessungen b und c, die sich aus der Stärke b der zweiten Pakete und aus der Tatsache ergibt, daß der kleine Schenkel 36 und der entgegengesetzte kleine. Schenkel so kurz sind, daß deren Stirnflächen 42 und 48 nicht gegenüber dem zentralen Schenkel angeordnet sind. Die Abmessungen b und c sind etwas größer als die obengenannten Abmessungen a und d. .

Im oberen Bereich 43 besitzt das zusammengebaute Joch an den Knden 18, 19 seiner Schenkel zwei Nuten 44, 45, die einander gegenüberstehen.

Diese Nuten, die durch die Ausschnitte 38 in den zweiten Paketen gebildet werden, besitzen eine Breite b und ihre einander gegenüberstehenden Böden 39 und 46 sind in einem Abstand h voneinander angeordnet, der etwas größer als die Breite f des Querelements 19 ist, während die Endflächen 18, ' 19 in einem gegenseitigen Abstand q angeordnet sind, der

etwas größer als ρ ist.

Die Böden 39, 46 und die Endflächen 18, 19 arbeiten mit den zweiten Führungsflächen zusammen.

Wenn der Anker die Stellung einnimmt, in der er mit dem Joch zusammenwirkt, treten die ersten Flächen 24, 25 und 26, 27 des Querelements 19 in die Nuten 44 und 4 5 und die ersten Führungsflächen 28, 29 des Endes 47 des Fußes 20 des Teils 18 in den zentralen Schenkel 13 und in die öffnung 41 ein.

Das Zusammenwirken der ersten Führungsflächen mit den zu- ■ geordneten Führungsflächen 82, 83 und 84, 85, die sich an den seitlichen Wänden der Nuten und der öffnung, d.h. also an den Pakethälften 31 und 32 befinden, gewährleistet eine hervorragende Führung in Richtung F (Fig. 4), die zum Gleiten des Ankers längs der Achse YY¹ erforderlich ist.

Die Böden 46, 39 der Nuten und die Stirnflächen 42, 48 der zweiten Pakete des Jochs gewährleisten durch ihr Zusammenwirken mit den oberen Schmalkanten 49, 5O an den Enden des Querelements 19 bzw. den Schmalkanten 51, 52 des Endes 47 des zentralen Fußes 20 des Teils 18 eine seitliche Führung des Ankers in Richtung G, die für ein einwandfreies Zusammenwirken zwischen der Spitze 9 und dem Einschnitt 14 und für die Einhaltung der Luftspalte el und e2 erforderlich ist. Das Teil 18 besitzt eine obere Verlängerung 53 mit einem Kopplungsloch 6 und eine untere Verlängerung 54, die mit einer gegossenen Kappe 55 bedeckt ist und in Richtung M als Stößel und in der entgegengesetzten Richtung als Ruheanschlag für den Anker dient.

Der Anker wird also in zwei zueinander senkrechten seitlichen Richtungen F und G geführt, um axial längs der

Achse XX¹ zu gleiten, wobei die Führung in Nähe der Luftspalte E, el und e2 stattfindet.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform des Jochs (Fig.8 und 9) ist im zentralen Bereich eines Jochs 61 anstelle der zweiten Pakete 33 und 34 ein Zwischenstück 60 eingesetzt, das sich somit zwischen zwei ersten Paketen 31 und 32 befindet, die wie die vorhergehenden ersten Pakete ausgebildet sind.

Dieses Zwischenstück 60, das aus einem Blech mit der Stärke b ausgeschnitten ist, besitzt zwei zueinander parallele, ebene Arme 62 und 63, die in einer Mittelebene PP¹ liegen, die durch die drei Schenkel des zusammengebauten Jochs läuft, und ein ebenes Querelement 64, das zu den Armen, die es miteinander verbindet, senkrecht ist und sich in einer zu PP¹ parallelen Ebene RR¹ befindet, die keine Elemente des Jochs enthält.

Die Verbindung und die Versetzung zwischen den Armen 62 und 63 und dem Querelement 64 erhält man durch zwei rechtwinklige Abwinklungen 65 und 66, durch die Verbindungsteile 67 und gebildet werden, die sich in einer Ebene befinden, die zu PP¹ senkrecht ist und außerhalb der Endflächen 69, 70 der Enden der Schenkel 71 und 72 der ersten Blechpakete befindet·.

Die Enden 73 und 74 der Arme 62 und 63 des Zwischenstücks besitzen aufeinander zu gerichtete Verbreiterungen 75 und 76, die dieselben Abmessungen wie die kleinen Schenkel 36 der vorhergehenden zweiten Pakete besitzen, während in den Bereichen 80, 81 der Arme 62, 63 Ausschnitte 82, 83 vorgesehen sind, die wie die Ausschnitte 38 der vorhergehenden zweiten Pakete ausgebildet sind'.

Die anderen Abmessungen der Arme sind so gewählt, daß sie sich den benutzten ersten Blechpaketen genau überlagern.

• ♦ β * H

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Zur Befestigung des Jochs sind drei rait öffnungen versehene
Verlängerungen 77, 78 und 79 vorgesehen, die an den Enden 7 3 und 74 bzw. an dem Querelement 64 befestigt sind, so daß dieses Zwischenstück die Befestigung des Betätigungsorgans erleichtert und die Einhaltung der Abmessungen g und h gewährleistet.

Mit dieser zweiten Ausführungsform des Jochs wirkt ein Anker zusammen, aer dieselbe Ausführung wie Ίπι vorhergehenden Fall besitzt und dank der versetzten Anordnung des Querelements leicht eingesetzt werden kann.

Diese Betätigungsorgane eignen sich insbesondere zur Gleichstromsteuerung von Verriegelungsvorrichtungen für die Kraftfahrzeugindustrie .

Leerseite

Claims

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MANITZ, FINSTERWALD & QRÄMKOW

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MANFRED riNSTERWALD pipl ing.DiPL WIRTSCH-ING

LA TELEMECANIQUE ELECTRIQUE wernergrAmkow oipi-ing

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F-92OO2 Nanterre jamesg Morgan bsc

ZUGELASSENE VERTMtTER PEIM IIIHOPAISCHFN PATENTAMT REPRESENTATIVES BF'ORE THE HIHPPEAN PATENT OFFICE MANOATAIRES AGREES PHt 3 t Ol (ICf. EUHOPEC N DFS BREVETS

München, den 26. Juni 1981 S/Sv-T 2265

Elektromagnetisches Betätigungsorgan

Patentansprüche:

Elektromagnetisches Betätigungsorgan mit einem E-förmigen Magnetjoch mit zwei äußeren Schenkeln und einem zentralen Schenkel, die zueinander parallel sind und durch eine gemeinsame Basis miteinander verbunden sind, einem T-förmigen, beweglichen Anker mit einem zentralen Fuß und einem Querelement, das mit den Enden der äußeren Schenkel zusammenwirkt, einer den zentralen Fuß und den zentralen Schenkel umgebenden Spule und Einrichtungen zur Führung der Bewegungen des Ankers, wobei seitliche Stirnflächen (88,89) des Querelements (19) gegenüber parallelen inneren Flächen (86, 87) der einander entgegengesetzten Enden (18,19) der äußeren Schenkel (11,12) mit einem geringen Spiel gleiten, welches kleine Nebenluftspalte (el, e2) bildet, dadurch gekennzeichnet , daß ein

MAN₁TZ FINSTERWALD HEYN MORGAN 60O₀MUNCHEN₂₂ «»EBH^OT^I «L^^

GRAMKOW · ROTERMUND 7000 STUTTGART SO (5AD CANNSTATT) SEELflERGSTR 23/25 TEL. (07Ί1) »** ^w ZENTRALKASSEBAYERVOLKSBANKEN MÖNCHEN KONTO-NUMMER 7270 POSTSCHECK MÜNCHEN 77062- 805

Ende (9) des zentralen Fußes (7) des Ankers (3) die Form eines Keils (10) hat, der mit einer am Ende des zentralen Schenkels (13) des Jochs angeordneten Gabel (14) zusammenwirkt, um oinen Tauchkern und einen Hauptarbeitsluftspalt (E) zu bilden, und daß der Hauptluftspalt und die Nebenluftspalte durch ein unmagnetisches Führungsteil (18) definiert sind,, das sich im Inneren des Ankers befindet und mit dem Joch (2) zusammenwirkt. ■·
2. Elektromagnetisches Betätigungsorgan-nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß das Führungsteil (18) mit einer geringen Stärke (a) die Form eines T's aus unmagnetischem Metall hat, das einen zentralen "Teil (20, 47) mit der Länge (n), die größer als die Länge (m) des zentralen Fußes (7) des Ankers ist, und ein Querelement

(19) mit der Breite c, die größer als die Breite ρ des QuerelemenLs (8) des Ankers ist, besitzt, und zwischen zwei Paketen (22, 23) von T-förmigen magnetischen Blechen angeordnet ist, die den Anker (3) bilden und an dem Führungsteil (18) befestigt sind, wobei an den Teilen des Führungsteils, die über die Blechpakete hinausragen und in das Joch (2) eintreten, in zwei verschiedenen, zur Achse XX¹ des Ankers senkrechten Richtungen erste Führungsflächen (22,24; 26, 27 und 28, 29) sowie zweite Führungsflächen (49, 50 und 51, 52) vorgesehen sind.·
3. Elektromagnetisches Betätigungsorgan nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Joch (2) aus zwei ersten Paketen (31, 32) aus E-förmigen magnetischen Blechen besteht, zwischen denen bezüglich einer Achse YY¹ der beiden Pakete symmetrisch zwei zweite Pakete (34, 33) aus L-förmigen magnetischen Blechen angeordnet sind, deren Stärke etwas größer als a ist und die einen großen Schenkel (35), der an einem Ende einen Ausschnitt (38) aufweist, und einen kleinen Schenkel (36) besitzen, der kürzer als die Hälfte der Breite j

des Jochs ist, so daß in der Mitte der Basis (15) des Jochs eine öffnung (41) zur Aufnahme des Endes (47) des zentralen Teils besteht, und daß obere Teile des Querelements (19), die an dem Querelement (8) des Ankers (3) hervorstehen, in Nuten (44, 4 5) eintreten, die an den Enden (18, 19) der Schenkel durch die Ausschnitte gebildet sind'.

Elektromagnetisches Betätigungsorgan nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , ' daß das Joch (61) aus zwei ersten Paketen aus E-förmigen magnetischen Blechen (31, 32) besteht, zwischen denen bezüglich einer Achse YY¹ der beiden ersten Pakete symmetrisch zwei L-förmige Arme (62, 63) angeordnet sind, deren Stärke etwas größer als a ist und die zu einem metallischen Zwischenstück (60) gehören, das an den großen Schenkeln der L-förmigen Arme Ausschnitte (82, 83) und an deren Enden einander entgegengesetzte Verbreiterungen (75,76) besitzt, die kürzer als die Hälfte der Breite j des Jochs sind, wobei die in Nähe der Ausschnitte gelegenen Enden (80, 81) der Arme durch ein ebenes Querelement (64) miteinander verbunden sind, das in einer Ebene RR¹ liegt, die nicht durch eines der ersten Pakete (32) verläuft.