DE3221052C2 - Haltemagnetsystem und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Abstract

Für ein Haltemagnetsystem mit permanentmagnetischer Haltekraft und elektromagnetischer Auslösung ist vorgesehen, den weichmagnetischen Eisenkreis des Magnetsystemes mit einer Kunststoffumspritzung zu versehen und anschließend durch einen Trennschnitt einen Schlitz in dem Eisenkreis auszubilden, wobei durch den Schlitz der Eisenkreis vollständig durchtrennt wird. Dabei werden die Teile des Eisenkreises durch die Umspritzung auch nach der Durchtrennung in fester Lage zueinander gehalten und der für die permanentmagnetische Haltekraft erforderliche Permanentmagnet wird anschließend in den Schlitz, und somit in den Eisenkreis, eingefügt und befestigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Haltemagnetsystem mit permanentmagnetischer Haltekraft zwischen einem Joch und einem Anker, wobei ein Permanentmagnet in einen Schlitz eines durch das Joch und den Anker verlaufenden weichmagnetischen Eisenkreises eingepaßt ist, wobei ferner der Schlitz entweder im Joch oder im Anker angeordnet ist und den Eisenkreis an dieser Stelle vollständig unterbricht und wobei schließlich der Eisenkreis im Bereich des Jochs von einer Erregerwicklung zum zeitweisen Kompensieren der permanentmagnetischen Haltekraft umgeben ist; vgl. die DE-OS 50 840.

Bei derartigen Magnetsystemen wird der bewegliche Anker gegen eine äußere Rückstellkraft durch die vom Permanentmagneten erzeugte Anzugskraft in der angezogenen Lage an den Polflächen des Jochteiles festgehalten. Bei Erregung der Wicklung, wobei der Strom so gerichtet ist, daß ein Magnetfluß erzeugt wird, der dem Permanentmagnetfluß entgegengerichtet ist und diesen kompensiert, wird der Anker durch die Rückstellkraft von den Polflächen abgehoben. Bei solchen Magnetsystemen, die in miniaturisierten Anordnungen Anwendung finden, soll das Volumen des eingefügten Permarichtungen erforderlich.

Aus der DE-OS 27 50 840 ist weuerhm cm Magnetsy-"tem bekanntgeworden, vgL F. g. 2, bei dem der Pcrnia-

is nentmagnet im Magnetanker angeordnet is Hierbei isi zwar das Jochteil des Magnetsystems; problemlos mn genauer Polflächengeometne herstellbar, jedoch besteht der Anker wiederum aus mehreren Einzelteilen (weichmagnetische Ankerteile, Permanentmagnet) die

on durch KlebeverbindiuiEen zusammengehalten werden. Dabei ist zur Erzielung einer optimalen, planparallelen Polflächengeometrie (bezogen auf die Polflachen des

. Ankers) eine Präzisions-Klebevornchtung erforderlich, oder es müssen die Polflächen des Ankers nach dem Verkleben der Einzelteile nachbearbeitet werden. Hierbei ergeben sich jedoch häufig Probleme bezüglich der abgetragenen Metallspäne, die sich aufgrund der Permanentmagnet-Wirkung des Ankers an diesem anlagern und nur schwer vollständig zu entfernen sind.

Aus der DE-OS 26 54 111 ist weiterhin em Magnetsystern bekanntgeworden, das zur Vermeidung der yorstehend erläuterten Nachteile im Jochteii bzw. Ankerteil mit einem Schlitz versehen ist, in den nach dem Herstellen der optimalen Polflächengeometne ein Fermanentmagnet eingefügt wird. Den Vorteilen der besse- ren Herstellbarkeit dieses Magnetsystems steht jedocn der Nachteil entgegen, daß hierbei parallel zum Schlitz und damit zum Permanentmagneten ein weichmagnetischer Verbindungssteg des Joch- bzw. Ankerteiles vor-

handen ist, der einen magnetischen Nebenfluß zum Pcrmanentmagneten bildet Dadurch steht nicht der volle

vom Permanentmagneten aufgebrachte Magnetfluß im Arbeitsluftspalt des Magnetsystems zur Verfügung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Halte-

magnetsystem zu schaffen, dessen Polflächengeometrie im unmagnetischen Zustand reproduzierbar hergestellt, d. h. vor dem Einfügen des Permanentmagneten optimiert werden kami, und bei dem trotzdem der volle Permanentmagnetfluß im Arbeitsluftspalt zur Verfügung steht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zumindest der Teilbereich des Eisenkreises, der den Schlitz aufweist in ein formstabiles Kunststoffmaterial eingebettet ist, das den mechanischen Zusammenhalt der durch den Schlitz getrennten Eisenteile gewährleistet

Eine vorteilhafte Ausbildung des Haltemagnetsystems ist im Anspruch 2 angegeben.

Ein vorteilhaftes Herstellungsverfahren für ein derartiges Haltemagnetsystem ist im Anspruch 3 angegeben,

wobei folgende Verfährensschritte vorgesehen sind:

a)

b)

je ein Weicheisenstück für das Joch und den Anker wird mit der endgültigen Polflächengeometrie hergestellt,

dasjenige Weicheisenstück, welches mit dem Schlitz versehen werden soll, wird zumindest in einem Teilbereich mit einem formstabilcn Kunststoffmaterial umspritzt,

c) das Weicheisenstück wird in dem umspritzten Teilbereich mit einem Schlitz, der der Abmessung des einzufügenden Permanentmagneten entspricht, versehen, ohne den den mechanischen Zusammenhalt gewährleistenden Kunststoff zu durchtrennen,

' und

d) der Permanentmagnet wird in den Schlitz eingefügt und befestigt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein Haltemagnetsystem geschaffen wurde, dessen Eisenkreis so ausgebildet ist, daß ein Permanentmagnet ohne Lageänderung bzw. Lagebeeinflussung der präzise ausgebildeten Polflärhen in das System eingefügt werden kann.

Dabei ist der Permanentmagnet so in das System einfügbar, daß der volle Magnetfluß im Arbeitsluftspalt zur Wirkung gelangt. Ein verlustbehafteter, magnetischer Nebenschluß ist nicht vorhanden. Das Magnetsystem kann vor dem Einfügen des Permaneatmagneten problemlos bearbeitet werden (Schleifen der P-ilflächen etc.), ohne daß sich Schleifspäne o. ä. Metallteile an den Polflächen durch magnetische Einwirkungen anlagern. Der Einbau des Permanentmagneten erfolgt als letzter Arbeitsgang, wodurch die Reinhaltung im Fertigungsablauf wesentlich erleichtert wird.

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

F i g. 1 die Ansicht eines Haitemagnetsystems in perspektivischer Darstellung,

F i g. 2 die Ansicht des Jochteils des Magnetsystems gemäß F i g. 1 im Schnitt entlang der Linie 2-2,

F i g. 3 die Seitenansicht des Jochteiles gemäß F i g. 2 im Schnitt entlang der Linie 3-3 und

F i g. 4 die geschnittene Ansicht eines Magnetankers mit eingesetztem Permanentmagneten.

Das in der F i g. 1 dargestellte Haltemagnetsystem besteht im wesentlichen aus dem U-förmigen, weichmagnetischen Magnetjoch 1, dem in den Eisenkreis des Magnetjoches eingefügten Permanentmagneten 2, der Spulenwicklung 3 und dem weichmagnetischen Magnetanker 4. Auf den Magnetanker wirkt eine Rückstellkraft (z. B. Rückstellfeder 5), die den Anker bei Bestromung der Spulenwicklung mit einem Strom, der so gerichtet ist, daß die permanentmagnetische Haltekraft (Anzugskraft) kompensiert wird, von den Polflächen des Magnetjoches abhebt.

Das Magnetjoch 1 isi mit einer Kunststoffumspritzung 6 versehen, in der die Befestigungsbohrungen 7 zur Befestigung des Magnetsystems 8 an einer Montagefläche vorgesehen sind.

Zur Verdeutlichung des Aufbaues des Magnetsysicms isi dieses in den Fig.2 und 3 im Längs- bzw. Querschnitt dargestellt.

Bei der Herstellung des Magnetsystems 8 wird das wcichnuignciischc Magnetjoch 1 zunächst als U-förmiges Aiisgiingsicil erstellt, wobei die Polflächen 9 bereits iiiii ihrer gebrauchsmäßigen Oberfläche versehen werden. Die Polflächen werden dabei mit präziser Planheit hergestellt (/.. B. feingeschnitten, geprägt, geschliffen o. ä.) und gegebenenfalls mit einer dünnen Antihaftbeschichtung oder einer anderweitigen Oberflächenvergütung (Korrosionsschutz etc.) versehen. Anschließend wird das Magnetjoch in eine Spritzform eingelegt und mit Kunststoffmaterial einspritzt. Dabei ist vorgesehen, daß diese Umspritzung zumindest in einem so weiten Bereich erfolgt, daß der Zusammenhalt der Jochschenkel trotz des in einem späteren Arbeitsgang vorgesehenen Trennschnittes gewährleistet ist

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Umspritzung das gesamte Magnetjoch umfaßt, frei von der Umspritzung bleiben jedoch die Polflächen, sowie ein Freiraum 11 im Bereich eines oder gegebenenfalls beider Jochschenkel. Dieser Freiraum 11 ist zur Aufnahme der später einzufügenden Spulenwicklung 3 vorgesehen.

ίο Als nächstes wird ein Schlitz 12 von der Bodenseite 13 des Magnetsystems her in dieses eingeformt, wobei durch den Schlitz das Magnetjoch 1 vollständig durchtrennt wird. Durch die Kunststoffumspritzung bleiben, wie vorstehend bereits erwähnt, die beiden nunmehr getrennten Jochschenkel 10, 10' und damit die Polflächen 9 in ihrer festen geometrischen Zuordnung zueinander. Die Breite des Schlitzes ist entsprechend der Stärke des einzufügenden Permanentmagneten 2 bemessen, so daß dieser mit leichter Passung in den Schlitz eingeführt und zwischen den Flacher, -der Magnetjochteile in den Eisenkreis eingefügt werden iann. Zur Lagesicherung und Fixierung des Permanentmagneten wird dieser entweder nach dem Einfügen mittels aines geeigneten Klebers befestigt oder wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, es wird ein U-förmiges Halteteil 14 aus magnetisch nicht leitendem Material in den Schlitz eingefügt, das den Permanentmagneten umgreift und gegen Herausgleiten aus dem Schlitz sichert. Die Festsetzung des Halteteiles erfolgt durch Klemmung im Schlitz oder durch Verklebung.

Anschließend wird die Spulenwicklung 3 über den freistehende» Jochschenkel 10' geschoben und in den Freiraum 11 hineingedrückt. Die elektrischen Spulenanschlüsse 15 werden dabei durch in der Umspritzung

vorgesehene Öffnungen 16 hindurchgeführt und ragen nach unten hin aus dem Magnetsystem heraus. Sofern für bestimmte Anwendungsfälle ein seitliches Herausführen der Spulenanschlüsse aus dem Magnetsystem erforderlich ist, sind im Bodenbereich des Magnetsystems in d?r Umspritzung seitwärts weisende Kanäle 17 vorgesehen, in die die Spulenanschlüsse, die in diesem Bereich biegbar ausgebildet sind, hineingedrückt und somit zur Seite des Magnetsystems herausgefühi ί werden. In der F i g. 4 ist ein Magnetanker dargestellt, der unter Ausnutzung der gleichen Prinzipien wie vorstehend zum Jochteil des Magnetsystems erläutert, hergestellt ist Ein derartiger Magnetanker mit permanentmagnetischen Eigenschaften kann ebenfalls in Haftmagnetsystemen Anwendung finden, jedoch ist hierbei der Permanentmagnet nicht im Jochteil, sondern im Ankerteil vorgesehen. Das Jochteil für ein derartiges Magnetsystem besteht dabei aus einem weichmagnetischen Magnetjoch uncir einer auf dem/den Jochschenkeln angeordneten Spulenwicklung. Bei dieser Ausführunpsform kann das Magnetjoch einstückig hergestellt und mh präzisen, planen Polflächen äußerst wirtschaftlich hergestellt werden.

Zur Herstellung des Magneta.ikers 18 wird zunächst das weichmagnetische Ankerteil 19 hergestellt und die Oberflächen der Pölflächen 20 werden in der gebrauchsmäßigen Ausführung ersteilt (plan geschliffen. Oberflächen behandelt etc.).

Anschließend wird das Ankerteil 19 mit einer Kunststoffumspritzung 21 versehen, wobei lediglich die PoI-flächen freibleiben und gegebenenfalls eine Bohrung 22 für den Kraftabgriff vorgesehen wird. Nach Erstellung der Umspritzung wird durch einen Trennschnitt das Ankerteil 19 vollständig durchtrennt, wobei ein Schlitz 23

gebildet wird. Hierbei wird jedoch die Kunststoffumspritzung nicht vollständig durchtrennt und bleibt zusammenhängend, wobei die beiden Teile des Ankerteiles 19 in fester Lage zueinander gehalten werden. Abschließend wird der Permamentmagnet 24 in den Schlitz eingeführt und durch Verklebung gegen Herausgleiten aus dem Schlitz gesichert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

1. nentmagneten zur Erzielung kleiner Baugrößen gering sein, bei dennoch möglichst hoher permanentmagneti- ^^ _{Hahekniftj ± h es ist e5n} magnetisch verlustarmes

   der Eisenkreis im Bereich des Jochs von einer ErreiSuSz^zSSsen Kompensieren _der permanentmagnetischen Haltekraft umgeben ist, d a d ur c h κ e k e η η ζ e i c h η e t, daß zumindest der Teilbereich des Eisenkreises, der den Schlitz aufweist in ein formstabiles Kunststoffmaterial eingebettet ist, das den mechanischen Zusammenhalt der durch den-Schlitz getrennten Eisenteile gewährlei-

   siet
2. 2. Haltemagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettung aus formstabilern Kunststoffmaterial Befestigungsbohrungen auf_weist
3. 3 Verfahren zur Herstellung eines Haltemagnetsystems nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

   daß je ein Weicheisenstück für das Joch und den Anker mit der endgültigen Polflächengeometrie hergestellt wir/ daß dasjenige Weicheisenstück welches mit dem Schlitz versehen werden soll, zumindest in einem Teilbereich mit einem formstabilen Kunststoffmaterial umspritzt wird, daß das Weicheisenstück in den, umspritzten Teilberit, mit hinein Schlitz, der der Abmessung des einzufügenden Permanentmagneten entspricht, versehen wird, ohne den den mechanischen Zusammenhalt gewährleistenden Kunststoff zu durchtrennen, _und °

   daß der Permanentmagnet in den Schlitz eingefügt und befestigt wird.