DE613553C - Topfmagnet - Google Patents

Description

Die Hubkraft elektrischer Magnete ist abhängig von den Amp ere windungen, die für Eisen und Luft erforderlich sind. Um einen Hubmagneten hoher Zugkraft bei geringer Erregerleistung zu erhalten, muß man das Eisen möglichst gering sättigen und die Luftübertrittsfläche möglichst groß machen. Hubmagnete, die diesen Bedingungen annähernd entsprechen, sind die Topfmagnete, deren

ίο Hubkraft im Verhältnis zur elektrischen Leistung verhältnismäßig hoch ist. Man pflegt, um die Übertrittsfläche für den magnetischen Fluß bei Topfmagneten zu vergrößern, den innerhalb der Spule befindlichen Luftspalt konisch auszuführen. Bei dem Winkel dieses Konus ist man jedoch an bestimmte Grenzen gebunden, da bei zu spitzem Winkel die Querkräfte ein Festklemmen des Ankers bei geringen Ungenauigkeiten in der Herstellung

ao oder bei Abnutzung bewirken.

Nach der Erfindung wird die Zugkraft eines Topfmagneten mit elektrischer Erregung durch Zylinder spulen und einem einzigen veränderlichen Luftspalt im magnetisehen Kreis, bei dem die Luftübertrittsfläche des magnetischen Feldes außerhalb des relativ zur Spule unbeweglichen Kernes liegt, dadurch wesentlich vergrößert, daß die Größe der Luftübertrittsfläche ein Vielfaches des Kernquerschnittes beträgt. Der Verbrauch an Luftampere windungen wird dadurch herabgesetzt, und zwar besonders stark durch Anwendung konischer Luftübertrittsflächen mit spitzen Winkeln. Eine verhältnismäßig hohe Eisensättigung bei geringem Energieaufwand ist die Folge. Da außerdem die Spule selbst, deren Querschnittsfläche und demzufolge die Länge des Kraftlinienweges im Eisen kleiner werden, ergibt sich auch eine Ersparnis an Drahtmaterial und eine weitere Steigerung der Zugkraft.

In Abb. ι ist ein Topf magnet nach der Erfindung dargestellt. Die Spule r befindet sich in dem festen Gehäuse 2 mit dem festen Kern 3; auf dem Kern 3 ist der scheibenförmige Anker 4 beweglich. Die Luftübertrittsfläche des Magnetflusses ist unabhängig von der Größe des Kernquerschnittes der Spule. Man kann daher, wie Versuche zeigten, Zugkräfte mit dem Magneten erreichen, die weit über das bisher bei Topfmagneten Erzielte hinausgehen. Der in der Abbildung dargestellte Hubmagnet besitzt eine mit abnehmendem Hub stark ansteigende Zugkraftcharakteristik, da der Kraftlinienweg im Eisen mit dem Hub gleichzeitig abnimmt.

In der Abb. 2 ist eine andere Ausführungsform eines Topfmagneten nach der Erfindung dargestellt. Der bewegliche Anker 5 besteht hier aus einem die Spule 1 umgreifenden Zylinder 5. Die Zugkraftcharakteristik des Topfmagneten nach Abb. 2 steigt mit abnehmendem Hub nur schwach an, da der Kraftlinienweg im Eisen hierbei zunimmt.

Um eine besonders große Zugkraft des Topfmagneten zu erhalten, muß man eine möglichst geringe Sättigung im Eisen vorsehen. Für die Charakteristik des vorliegen-

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den Topfmagneten hat der Luftspalt infolge der großen Luftübertrittsfläche nur geringen Einfluß. Infolge der Sättigungserscheinungen nähern sich die Zugkraftcharalsteristiken für verschiedene Stromstärken daher einander, so daß der Topfmagnet gegen Veränderungen der Stromstärke nur wenig empfindlich ist.

In Abb. 3 ist eine weitere Ausführungsform eines Topfmagneten nach der Erfindung dargestellt, der zur Hinundherbewegung eines Steuerorgans dient. Die Spulen ii und 12 sind auf dem festen Kern 13 angebracht. Über die Spulen greifen durch Muttern 14 an dem Kern angeschraubte Hülsen 15 und 16 hinweg. Auf dem Kern bewegen sich die Anker 17 und 18, die durch eine Buchse 19 aus unmagnetischem Material miteinander verbunden sind. Die Buchse 19 trägt einen Bolzen 20 zur Steuerung eines Hebels. Die Luftspalte 21 und 22 sind konisch ausgeführt, so daß trotz der großen Luftübertrittsfläche der Magnet nur einen verhältnismäßig geringen Raumbedarf und auch nur ein geringes Gewicht im Verhältnis zu seiner Zugleistung besitzt. Je nachdem nun die Spule 11 oder die Spule 12 eingeschaltet wird, bewegen sich die Anker 17 und 18 mit ihrer Buchse 19 nach links oder nach rechts und bewirken so eine Umsteuerung, einen Umschaltvorgang o. dgl. Über der Buchse 19 aus unmagnetischem Material befindet sich eine dünne Buchse 23 aus magnetischem Material. War die Spule 12 erregt worden und hatte sich der Anker nach rechts bewegt, so muß bei einer Zurückbewegung nach Einschaltung der Spule 11 und Ausschaltung der Spule 12 zunächst die Klebekraft des Ankers 18 durch den remanenten Magnetismus überwunden werden. Bei Einschaltung der Spule 11 fließt nun außer dem 4.0 Nutzfluß durch den Anker 17 auch ein Streufluß durch die Buchse 23, den Anker 18 und die Hülse 16, und zwar entgegengerichtet dem vorher von der Spule 12 ercegten Nutzfluß, da die Spulen 11 und 12 so geschaltet sind, daß sie gegeneinandergerichtete Felder- erzeugen. Der Streufluß bewirkt eine Aufhebung der Remanenz und daher Aufhebung der Klebekraft.

Der Topfmagnet nach der Erfindung läßt sich sowohl zur Ausübung von Zugkräften, wie beispielsweise als Bremsluftmagnet, als auch als elektrische Schaltvorrichtung verwenden. Da er bereits bei einer gefingen Erregung ausreichende Kräfte entwickelt, kann man ihn vorteilhaft als Schutz oder als Zwischenrelais benutzen.

Es sind bereits Topfmagnete bekanntgeworden, bei denen die Luftübertrittsfläche des magnetischen Feldes außerhalb des Kernes liegt. Man erkannte jedoch nicht, daß durch zielbewußte Verringerung des magnetischen Widerstandes bei geringstmöglichem Durchmesser, Querschnitt und Drahtaufwand der Erregerspule eine erhebliche Verringerung der Stromempfindlichkeit und Zugkräfte erreicht werden können, welche über das bisher für möglich Gehaltene weit hinausgehen. Wesentlich für die Erlangung dieser Eigenschaften ist, daß der Topfmagnet entgegen " den bisher bekannten Bauformen außerhalb des Kernes eine möglichst große Luftübertrittsfläche erhält und daß ferner auch im übrigen Teil des magnetischen Kreises der magnetische Widerstand auf ein Minimum verringert ist, insbesondere also neben der großen, außerhalb des Kernes gelegenen Luftübertrittsfläche, deren Luftspalt sich beim Hub verändert, ein weiterer veränderlicher Luftspalt nicht vorliegt. Der an der Sitzfläche des beweglichen Ankers befindliche, unveränderte Luftspalt läßt sich leicht so gering halten, daß er für die Größe der Zugkraft des Magneten ohne Einfluß ist.

Claims (7)

1. Patentansprüche:' _g

   i. Topfmagnet mit elektrischer Erregung durch Zylinderspulen und einem einzigen veränderlichen Luftspalt im magnetischen Kreis, bei dem die Luftübertrittsfläche des magnetischen Feldes außerhalb des relativ zur Spule unbeweglichen Kernes liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Luftübertrittsfläche ein Vielfaches des Kernquerschnittes beträgt.
2. 2. Topf magnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftlinien- -weg im Eisen mit abnehmendem Hub zunimmt.
3. 3. Topf magnet nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine konische Luftüb er trittsfläche.
4. 4. Topfmagnet nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen die Spulen umgreifenden; im Längsschnitt T-förmigen Kern, bei dem die Endfläche Heineren Durchmessers mit einem über der Spule beweglichen zylinderförmigen Anker in magnetisch leitender Verbindung steht und die Endfläche größeren Querschnittes einen Polschuh trägt, der einem anderen Pol- no schuh am Ende des beweglichen Ankers gegenüberliegt.
5. S- Hubvorrichtung, gekennzeichnet durch zwei in gleicher Achse liegende Topfmagneten nach Anspruch 1 bis 4, mit gekuppelten, zwischen ihren Erregerspulen liegenden Ankern.
6. 6. Hubvorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch zwei koaxiale Spulen mit gemeinsamem Kern, die Spulen umgreifende, von dem Kern getragene magnetische Hülsen sowie zwischen den

   Spulen befindliche, durch eine unmagnetische Zwischenlage getrennte und von dem Kern geführte Anker.
7. 7. Hubvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein magnetisches Zwi

   schenglied zwischen den Ankern, das in den magnetischen Kreis der einen Spule einen Teil des Flusses der anderen Spule zwecks Aufhebung der Remanenz überleitet.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   BElUJN. CEDKUCKT IN DER KElCHSDRUCKENfl