DE3822842C2

DE3822842C2 -

Info

Publication number: DE3822842C2
Application number: DE19883822842
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 4712 Werne De Cassing
Original assignee: Thyssen Edelstahlwerke AG
Current assignee: Thyssen Stahl AG
Priority date: 1988-07-06
Filing date: 1988-07-06
Publication date: 1990-04-12
Also published as: DE3822842A1

Description

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Elektromagnet-/ Dauermagnet-Haftsystem mit einem im Längsschnitt U- oder E-förmigen Weicheisenjoch, mindestens einer Gleichstrom gespeisten elektrischen Erregerspule und mindestens einem Dauermagneten, wobei beide Magnete in das Joch ein Magnetfeld induzieren.The invention relates to a combined electromagnet / Permanent magnet adhesive system with a U- or in longitudinal section E-shaped soft iron yoke, at least one direct current fed electrical excitation coil and at least one Permanent magnets, both magnets in the yoke Induce magnetic field.

Derartige kombinierte Elektromagnet-/Dauermagnet- Haftsysteme sind bekannt (DE-PS 10 22 712, US-PS 33 89 358, DE-Z TZ f. Prakt. Metall-Bearbeitung, Bd. 58 1964, Seite 502), bei denen die durch den Dauermagneten erzeugte äußere Haftkraft nach dem Einschalten des Stromflusses durch die elektrische Spule ein entgegengesetzt zu dem des Dauermagneten gerichtetes Magnetfeld erzeugt, wodurch die nach außen wirkende Haftkraft mindestens so weit geschwächt wird, daß das anhaftende Teil abfällt. Diese bekannten Haftmagnetsysteme arbeiten nach dem Prinzip der Feldverdrängung. Das durch die elektrische Spule erzeugte Magnetfeld verdrängt das Feld des Dauermagneten in einen Nebenschluß, so daß nach außen keine oder nur wenig Haftkraft wirksam wird. Es ist allerdings auch möglich, bei den bekannten Elektro-/Dauermagnet-Haftmagnetsystemen die nach außen wirkende Haftkraft des Dauermagneten zu erhöhen, indem man den Stromfluß durch die elektrische Erregerspule so wählt, daß sich das Magnetfeld des Dauermagneten und das Magnetfeld, welches sich um die elektrische Erregerspule ausbildet, addieren. Dies setzt allerdings voraus, daß der Weicheisenkreis so ausgebildet ist, daß er durch das Magnetfeld des Dauermagneten noch nicht gesättigt ist.Such combined electromagnet / permanent magnet Adhesive systems are known (DE-PS 10 22 712, US-PS 33 89 358, DE-Z TZ f. Pract. Metal processing, Vol. 58 1964, page 502), in which the outer generated by the permanent magnet Adhesive force after switching on the current flow through the electrical coil an opposite to that of the Permanent magnet generates a directed magnetic field, whereby the outward adhesive force weakened at least as much the adhering part will fall off. These well-known Holding magnet systems work on the principle of Field displacement. That generated by the electrical coil Magnetic field displaces the field of the permanent magnet into one Shunt so that there is little or no adhesive force to the outside takes effect. However, it is also possible with the known electrical / permanent magnet holding magnet systems according to to increase the external adhesive force of the permanent magnet by the current flow through the electrical excitation coil chooses that the magnetic field of the permanent magnet and the Magnetic field, which is around the electrical excitation coil trains, add. However, this presupposes that the Soft iron circle is designed so that it through the Magnetic field of the permanent magnet is not yet saturated.

Die bekannten Elektromagnet-/Dauermagnet-Haftsysteme können somit unterschiedlich starke nach außen wirkende Haftkraft haben, jedoch ist in jedem Fall das nach außen wirkende Magnetfeld räumlich gleich gelagert und erstreckt sich immer von Pol zu Pol. Es gelingt daher nicht, mit diesen bekannten Magnetsystemen ferromagnetische Teile sowohl aus dem Nahbereich wie aus dem Fernbereich zur Anziehung zu bringen. Zum Entstapeln und Transportieren von ferromagnetischen Blechen werden jedoch Magnetsysteme benötigt, die Bleche unterschiedlicher Dicke und Gewicht gezielt zur Haftung bringen und sicher halten.The known electromagnet / permanent magnet adhesion systems can thus act to different degrees Have adhesive force, but in any case that is to the outside acting magnetic field stored and extends the same spatially always from pole to pole. It therefore does not succeed with these known magnet systems ferromagnetic parts both from close range and from far range Bring attraction. For unstacking and transporting However, ferromagnetic sheets become magnet systems needed, the sheets of different thickness and weight specifically bring liability and keep it safe.

Man hat sich in dieser Hinsicht dadurch geholfen, daß man zum Anziehen von ferromagnetischen Teilen eine dem Gewicht angepaßte magnetische Fernwirkung durch eine dem Abstand entsprechende Grobpolteilung erreicht hat, während zum sicheren Halten eine magnetische Nahwirkung durch ein dem Gewicht und der Dicke der magnetisierbaren Teile angepaßte Feinpolteilung gewählt wurde. Fern- und Nahwirkung waren so bisher nur aufwendig durch unterschiedliche Magnetsysteme optimal zu realisieren.You have helped yourself in this regard by: for tightening ferromagnetic parts by weight Magnetic long-range effect adapted to the distance has reached the corresponding coarse pole division, while at hold a magnetic proximity by a safe Weight and the thickness of the magnetizable parts adapted Fine pole division was selected. Long-range and short-range effects were like this so far only complex due to different magnet systems to be optimally realized.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein kombiniertes Elektromagnet-/Dauermagnet-Haftsystem zu schaffen, welches es ohne weiteres, d.h. ohne Umbau od. dgl. zusätzlichen Aufwand, gestattet, ferromagnetische Teile aus dem Nah- und Fernbereich magnetisch anzuziehen und zur Haftung zu bringen. Das schließt die Fähigkeit des Haftmagnetsystems ein, dicke und dünne Teile zur Haftung zu bringen. The invention is based on the object combined electromagnet / permanent magnet adhesion system create which it easily, i.e. without modification or The like. Additional effort, allowed, ferromagnetic parts magnetically attract from near and far and to Bring liability. That excludes the ability of the Magnetic system, thick and thin parts for adhesion too bring.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem gattungsgemäßen kombinierten Elektromagnet-/Dauermagnet- Haftsystem vorgesehen, daß die elektrische Spule bei Stromfluß in bekannter Weise in mindestens einen Jochschenkel Nordpolarität und in mindestens einen anderen Jochschenkel Südpolarität induziert und daß die Dauermagnete jeweils mit Polflächen gleichnamiger Polarität, entweder Nord- oder Südpolarität, im Bereich der Polflächen des Jochs anliegen und in jeden Jochschenkel dieselbe Polarität, entweder N oder S, induzieren.To solve this problem, the invention generic combined electromagnet / permanent magnet Adhesion system provided that the electrical coil at Current flow in a known manner in at least one Yoke leg of northern polarity and in at least one other Yoke leg induced southern polarity and that the permanent magnets each with pole faces eponymous polarity, either north or south polarity, lie in the area of the pole faces of the yoke and in each Yoke leg of the same polarity, either N or S, induce.

Das erfindungsgemäße Haftmagnetsystem ist wie die bekannten mit einem Elektromagneten in Form einer Gleichstrom gespeisten elektrischen Spule und mit einem oder mehreren Dauermagneten im Bereich der Pole des Magnetsystems ausgerüstet. Der Unterschied zu den bekannten Haftmagnet systemen liegt darin, daß bei dem erfindungsgemäßen System alle Dauermagnete in die Jochschenkel, an denen sie im Bereich der Polflächen angebracht sind, dieselbe Polarität induzieren. So haben bei entregter elektrischer Spule die Polflächen aller Jochschenkel entweder Nord- oder Südpolarität. Der Rückschluß erfolgt dann in kürzerem Abstand von der Polfläche des jeweiligen Jochschenkels zur rückwärtigen Seite des an ihm angebrachten Dauermagneten, welche die entgegengesetzte Polarität hat. Es entstehen kurze Feldlinien von Pol zu Pol, und damit erstreckt sich das Magnetfeld der Dauermagnete ohne das des Elektromagneten nur auf den Nahbereich und kann dort befindliche Teile anziehen und zur Haftung bringen. Dagegen verläuft das Magnetfeld bei eingeschalteter elektrischer Spule von einer Polfläche eines Jochschenkels zur Polfläche eines anderen Jochschenkels, weiter in den Raum hinein und erstreckt seine Haftwirkung in den Fernbereich hinein. Der Unterschied zu bekannten Systemen äußert sich also in einer anderen Geometrie der räumlichen Lage des Magnetfeldes für den Nahbereich und für den Fernbereich, wie dies im Zusammenhang mit der Zeichnung noch näher erläutert werden wird.The holding magnet system according to the invention is like the known ones with an electromagnet in the form of a direct current powered electrical coil and with one or more Permanent magnets in the area of the poles of the magnet system equipped. The difference to the well-known magnet systems is that in the invention System all permanent magnets in the yoke legs to which they are attached in the area of the pole faces, induce the same polarity. So have de-energized electrical coil the pole faces of all yoke legs either north or south polarity. The conclusion is made then at a shorter distance from the pole face of the respective Yoke leg to the back of the on him attached permanent magnets, which are the opposite Has polarity. There are short field lines from pole to pole Pole, and thus the magnetic field extends Permanent magnets without the electromagnet only on the Close range and can attract parts located there and bring to liability. In contrast, the magnetic field runs along switched on electrical coil from a pole face of a Yoke leg to the pole face of another yoke leg, further into the room and extends its adhesive effect in the far range. The difference to known ones Systems is thus expressed in a different geometry spatial position of the magnetic field for the close range and for the long-range, as is related to the drawing will be explained in more detail.

Die Anordnung der Dauermagnete an den Jochschenkeln in der Nähe von deren Polflächen soll dem Magnetfeld einen kurzen Weg ermöglichen und übermäßige Streuung verhindern. Die flache Ausbildung der Dauermagnete spart Raum und wird möglich bei Verwendung von hochkoerzitivem Dauermagnet material, wie Samarium-Kobalt oder Eisen-Bor-Neodym.The arrangement of the permanent magnets on the yoke legs in the Near the pole faces of the magnetic field should be a short Enable path and prevent excessive spread. The flat design of the permanent magnets saves space and becomes possible when using a highly coercive permanent magnet material such as samarium cobalt or iron boron neodymium.

Im Weicheisenkreis kann in an sich bekannter Weise auch ein weiterer Magnet zur Verstärkung oder Schwächung des Magnetfeldes der elektrischen Spule so angeordnet sein, daß er je nach Stromrichtung in die Jochschenkel dieselbe oder entgegengesetzte Polarität induziert wie die Spule.In the soft iron circle can also in a conventional manner another magnet to reinforce or weaken the Magnetic field of the electrical coil can be arranged depending on the direction of the current in the yoke legs or induced opposite polarity like the coil.

Anhand der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Haftmagnetsystems dargestellt sind, soll die Erfindung näher erläutert werden.Using the drawing, in the embodiments of the magnet system according to the invention are shown, should the invention will be explained in more detail.

Es zeigtIt shows

Fig. 1a ein Haftmagnetsystem im Längsschnitt mit E-förmigem Jochschenkel mit Wirkung im Nahbereich bei entregter Spule und Fig. 1a shows a holding magnet system in longitudinal section with an E-shaped yoke leg with effect in the vicinity when the coil is de-energized and

Fig. 1b das gleiche System wie in Fig. 1a, aber mit Wirkung im Fernbereich bei stromdurchflossener elektrischer Spule, FIG. 1b, the same system as in Fig. 1a, but with power in the far field when current flows through electrical coil,

Fig. 2 das zugehörige Haftkraft/Abstands-Diagramm, Fig. 2, the corresponding adhesive force / distance diagram,

Fig. 3a einen Längsschnitt durch ein Haftmagnet system ähnlich dem der Fig. 1, jedoch mit zusätzlichen Dauermagneten im Weicheisen kreis bei entregter elektrischer Spule für die Haftkraftwirkung im Nahbereich und Fig. 3a shows a longitudinal section through a holding magnet system similar to that of FIG. 1, but with additional permanent magnets in the soft iron circle with de-energized electrical coil for the adhesive force effect in the vicinity and

Fig. 3b bei stromdurchflossener Spule mit Wirkung im Fernbereich, FIG. 3b when current flows through coil with power in the distance area,

Fig. 4 bis 6 Haftmagnetsysteme in abweichender baulicher Ausgestaltung. Fig. 4 to 6 magnetic holding systems in a different structural design.

Gleiche Teile sind in den verschiedenen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.The same parts are in the different figures provided the same reference numerals.

Die in den Figuren dargestellten Haftmagnetsysteme weisen einheitlich ein Weicheisenjoch, eine gleichstromgespeiste elektrische Spule 4 und mindestens zwei Dauermagnete 1, 3, je einen an jedem Schenkel 6, 6′des Jochs im Bereich seiner Polflächen auf.The holding magnet systems shown in the figures uniformly have a soft iron yoke, a DC-fed electrical coil 4 and at least two permanent magnets 1 , 3 , one on each leg 6 , 6 'of the yoke in the region of its pole faces.

In der Darstellung gemäß Fig. 1a ist die elektrische Spule 4 stromlos. Die an den Jochschenkeln 6, 6′ seitlich befestigten Dauermagnete 1, 3 liegen jeweils mit gleichnamiger Polfläche an den Jochschenkeln 6, 6′, an denen sie befestigt sind, an und induzieren dementsprechend in alle Jochschenkel dieselbe Polarität, im dargestellten Beispiel die Nordpolarität N. Das sich dabei einstellende, auf den Nahbereich konzentrierte Magnetfeld ist durch Pfeile angedeutet und verläuft von der Weicheisenpolfläche zur Rückseite der Dauermagnete 1, 3, die den Gegenpol, hier den Südpol S, aufweist. Bei dieser Ausführung ergeben sich vier Feinpole mit der Teilung h ₁. Wie aus Fig. 1a deutlich wird, übt das Haftmagnetsystem bei entregter elektrischer Spule keine wesentliche Kraftwirkung auf den Fernbereich aus, d.h., daß weiter entfernt liegende ferromagnetische Teile vom System nicht angezogen werden, sondern nur solche, die innerhalb des Nahbereichs liegen.In the illustration according to FIG. 1a, the electrical coil 4 is without current. The permanent magnets 1 , 3 laterally attached to the yoke legs 6 , 6 'each have a pole face of the same name on the yoke legs 6 , 6 ' to which they are attached and accordingly induce the same polarity in all the yoke legs, in the example shown the north polarity N. The resulting magnetic field, concentrated on the near area, is indicated by arrows and runs from the soft iron pole surface to the back of the permanent magnets 1 , 3 , which has the opposite pole, here the south pole S. In this version there are four fine poles with the division h ₁ . As is clear from Fig. 1a, the magnetic holding system does not exert any significant force on the distant area when the electrical coil is de-energized, ie that ferromagnetic parts which are further away are not attracted to the system, but only those which are within the close range.

Dasselbe System kann gemäß Fig. 1b aber auch mit stromdurchflossener elektrischer Spule 4 betrieben werden, wobei die Stromstärke und mit ihr die Magnethaftkraft verändert werden kann. Die Richtung des Spulenstroms ist so gewählt, daß die Außenpole Nordpolarität N und der Mittenpol Südpolarität S aufweist. Die Feldlinien des Magnetfeldes sind wiederum durch Pfeile angedeutet. Dabei kennzeichnen die Pfeillinien in durchgezogenen Linien das Magnetfeld, welches durch die elektrische Spule 4 erzeugt wird, während die gestrichelten Pfeillinien das Magnetfeld andeuten, welches durch die Dauermagnete 1, 3 erzeugt wird und dem entspricht, das sich bei der Ausführung gemäß Fig. 1a einstellt. Es ergeben sich drei Pole mit der Polteilung h ₂. Erkennbar addieren sich die Magnetkraft des Elektromagneten 4 und die der Dauermagnete 1 an den Außenpolen 6, während am Mittenpol 6′ die Feldlinien entgegengerichtet sind, hier also das Dauermagnetfeld das Elektromagnetfeld schwächt. Die Feldlinien erstrecken sich bei stromdurchflossener Spule gemäß Fig. 1b in den Fernbereich und ziehen in diesem befindliche ferromagnetische Teile an.According to FIG. 1b, the same system can also be operated with an electrical coil 4 through which current flows, whereby the current strength and with it the magnetic adhesive force can be changed. The direction of the coil current is chosen so that the outer poles have north polarity N and the center pole has south polarity S. The field lines of the magnetic field are again indicated by arrows. The arrow lines indicate in solid lines the magnetic field which is generated by the electrical coil 4 , while the dashed arrow lines indicate the magnetic field which is generated by the permanent magnets 1 , 3 and corresponds to that which occurs in the embodiment according to FIG. 1a . There are three poles with the pole pitch h ₂ . Seen, the magnetic force of the electromagnet 4 and the permanent magnets 1 on the external poles 6 add, while the field lines are directed opposite to the center pin 6 ', in this case the permanent magnetic field weakens the electromagnetic field. The field lines extend in the far region when the coil is current-carrying as shown in FIG. 1b and attract ferromagnetic parts located therein.

Bei Umkehrung der Richtung des die elektrische Spule 4 durchflutenden Stroms würden sich die in Fig. 1b dargestellten Pole umkehren, der Mittenpol hätte Nordpolarität N und die äußeren Pole hätten Südpolarität. Dementsprechend wird im Mittenpol eine Verstärkung des Elektromagnetfeldes durch die Dauermagnete hervorgerufen und im Randbereich eine Schwächung. If the direction of the current flowing through the electrical coil 4 is reversed, the poles shown in FIG. 1b would be reversed, the center pole would have north polarity N and the outer poles would have south polarity. Accordingly, a strengthening of the electromagnetic field is caused by the permanent magnets in the center pole and a weakening in the edge area.

Die Fig. 2 zeigt den Verlauf der Haftkraft in Abhängigkeit vom Abstand des zur Haftung kommenden ferromagnetischen Teils. Die Kurve A kennzeichnet den Verlauf im Nahbereich und die Kurve B im Fernbereich. Fig. 2 shows the course of the adhesive force as a function of the distance of the ferromagnetic part coming to the adhesion. Curve A characterizes the course in the close range and curve B in the far range.

In Fig. 3a und b ist ein etwas gegenüber dem in Fig. 1 abgewandeltes Haftmagnetsystem dargestellt, bei dem in den Weicheisenkreis zwischen Mittenpol 6′ und Rückschluß 6′′ ein weiterer Dauermagnet 2 zur Verstärkung des Magnetfeldes der elektrischen Spule 4 eingeschaltet ist. Der Polabstand kann durch eine Schraubenspindel 5 in Grenzen verändert werden. Fig. 3a zeigt den Verlauf der Magnetfeldlinien bei fehlender Stromdurchflutung der elektrischen Spule 4 und Fig. 3b den Verlauf bei stromdurchflossener elektrischer Spule 4. Prinzipiell sind die Verläufe der Magnetfeldlinien ähnlich wie die in Fig. 1a und b.In Fig. 3a and b a slightly compared to the modified in Fig. 1 magnet system is shown, in which in the soft iron circuit between the center pole 6 'and yoke 6 ''another permanent magnet 2 is switched on to amplify the magnetic field of the electrical coil 4 . The pole spacing can be changed within limits by means of a screw spindle 5 . Fig. 3a shows the course of magnetic field lines in the absence of flowing current through the electrical coil 4 and Fig. 3b shows the curve for current-carrying electric coil 4. In principle, the courses of the magnetic field lines are similar to those in FIGS. 1a and b.

Die baulichen Varianten in den Fig. 4 bis 6 sind auch ohne nähere Erläuterung anhand der Bezugszeichen aus sich heraus verständlich. Darüber hinaus gibt es zahlreiche Variationsmöglichkeiten, die nicht alle dargestellt werden können, aber auf dem gleichen Prinzip beruhen.The structural variants in FIGS. 4 to 6 can also be understood without reference to the reference numerals. In addition, there are numerous possible variations, which cannot all be shown, but are based on the same principle.

Abschließend sei noch erwähnt, daß das erfindungsgemäße Haftmagnetsystem auch als schaltbares System eingesetzt werden kann. Dazu muß der Spulenstrom so gewählt werden, daß das Magnetfeld der elektrischen Spule 4, z.B. nach Ausführung gemäß Fig. 1b, das Magnetfeld der Dauermagnete 3 gerade kompensiert und damit die Haftkraft am Mittenpol 6′ zu Null wird.Finally, it should also be mentioned that the holding magnet system according to the invention can also be used as a switchable system. For this purpose, the coil current must be selected so that the magnetic field of the electrical coil 4 , for example according to the embodiment shown in FIG. 1b, just compensates for the magnetic field of the permanent magnets 3 and thus the adhesive force at the center pole 6 'becomes zero.

Claims

1. Combined electromagnet / permanent magnet adhesive system with a U-shaped or E-shaped soft iron yoke in longitudinal section, at least one DC-fed electrical excitation coil and at least one permanent magnet, both magnets inducing a magnetic field in the yoke, characterized in that the electrical coil ( 4 ) induced by current flow in a known manner in at least one yoke leg ( 6 ) north polarity ( N ) and in at least one other yoke leg ( 6 ') south polarity ( S ) and that the permanent magnets ( 1 , 3 ) each with pole faces of the same polarity, either North or south polarity, bear in the area of the pole faces of the yoke and induce the same polarity, either (N) or (S) , in each yoke leg ( 6 , 6 ′).

2. Holding magnet system according to claim 1, characterized in that the flat permanent magnets ( 1 , 3 ), on the sides of the yoke legs ( 6 , 6 ') adjacent, are attached to these by gluing.

3. Holding magnet system according to claim 1 or 2, characterized in that a further permanent magnet ( 2 ) in the soft iron circuit ( 6 , 6 ', 6 '') for reinforcing or weakening the magnetic field of the electrical coil ( 4 ) is arranged so that it each according to the direction of current in the electrical coil ( 4 ) in the yoke legs ( 6 , 6 ') induces the same or opposite polarity ( N ) or ( S ) as the coil ( 4 ).