DE7432801U

DE7432801U - Elektromagnet mit Linearantrieb des Ankers

Info

Publication number: DE7432801U
Application number: DE7432801U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Publication date: 1975-03-27

Description

Elektromagnet mit Linearantrieb des Ankers

.1 Die Neuerung betrifft einen Elektromagnet mit einem an seinen Polenden durch einen Luftspalt getrennten weichmagnetischen Eisenkreis und mit einem Tauchanker, der in seiner Ruhelage in den Arbeitsluftspalt ragt und bei Erregung des Elektromagnets eine magnetisch symmetrische Arbeitslage zwischen den vorgenannten Polenden einnimmt.

Elektromagnete der vorgenannten Art, die allgemein als Tauch~ anker-Magnete bezeichnet werden und nach dem Prinzip des Solenoid-Magnets arbeiten, haben gegenüber herkömmlichen Elektromagneten mit Klappanker, wie sie in der Fernmeldetechnik, beispielsweise bei Relais und Schaltschützen in grossem Umfange Verwendung finden, den bedeutsamen Vorteil, dass bei Erregung des Elektromagnets die auf den Anker ausgeübte Kraft über sinen längeren Bereich der Ankerbewegung hinweg etwa konstant ist und gegen Ende der Bewegung ab-r nimmt, wogegen bei den vorerwähnten Klappanker-Magneten \ die Kraft im Anfangsstadium schwach ist und gegen Ende der Ankerbewegung sogar quadratisch ansteigt, so dass ein unerwünschter harter und die Lebensdauer des Magnetsystems verkürzender Aufschlag des Ankers am magnetischen Gegenpol sowie gegebenenfalls auch Kontaktprellungen zustande kommen. Beim Tauchankersystem hingegen ist aufgrund der vorerwähnten Kraft-Weg-Charakteristik weitestgehend ein ideales Verhalten gewährleistet, nämlich eine h^he Anfangsbeschleunigung und ein freies Ausschwingen oder zumindest ein weicher Anschlag des Ankers. Die bisher bekannten Tauchanker-Magneten haben

VPA 9/610/3149 Pfa/Stl

7432801 27.03.75

• · * in' '

jedoch den Nachteil, dass ihr Eiserikreis nicht oder nur unvollständig geschlossen ist, so dass nur ein ungünstiger magnetischer Wirkungsgrad erzielt wird.

Von dem vorgenannten Stand der Technik ausgehend, ist es Zweck der vorliegenden Neuerung, einen nach dem Tauchanker-Prinzip arbeitenden Elektromagnet zu schaffen, der alle diesem Tauchanker-Prinzip eigenen und in der vorhergehenden Beschreibungseinleitung bereits erwähnten Vorzüge besitzt, jedoch einen besseren magnetischen Wirkungsgrad als die bisher bekannten Bauformen erzielt.

Erreicht wird dies gemäss der Neuerung dadurch, dass die den Arbeitsluftspalt bildenden Polenden des Eisenkreises aus zwei einander planparallel gegenüberstehenden Flächen und der Anker als ein zwischen diesen Flächen verschiebbares flaches Bauteil aus ferromagnetischem Werkstoff ausgebildet sind und dass der Anker in seiner Ruhelage den Arbeitsluftspalt teilweise magnetisch überbrücKt und bei Erregung des Elektromagnets mittels dessen Wicklung entgegen einer Rückholkraft frei ausschwingbar in den Arbeitsluftspalt gezogen wird, bis er seine magnetisch symmetrische Arbeitslage zwischen den Polenden einnimmt.

Durch diese Ausbildung des Elektromagnets ist sichergestellt, dass der über den Eisenkreis verlaufende Erregerfluss in jeder Betriebslage des Ankers einen geschlossenen Weg vorfindet und so entweder bei gleicher Erregerleistung eine gegenüber dem bekannten Tauchanker-Magneten wesentlich höhere Magnetkraft auftritt oder bei gleicher Magnetkraft eine wesentlich geringere Erregerleistung aufgewendet werden muss.

Wird gemäss einer Weiterbildung der Neuerung der Anker an seinen den beiden Polendenflachen zugewendeten Oberflächen mit einem Belag aus antimagnetischem Werkstoff beschichtet,

VPA 9/610/3149

7432801 27.oa 75

so hat dies den Vorteil, dass ein sogenanntes magnetisches Kleben des Ankers an den Polflächen vermieden ist und der Anker daher schneller und mit geringerer Reibkraft verschiebbar ist.
5

Eine weitere Ausgestaltung der Neuerung sieht vor, dass die Polenden als mechanische Führung für den Anker bei dessen Schubbewegung ausgebildet sind. Diese Massnahme erspart zusätzliche Bauteile und bietet ausserdem den Vorzug, dass die Führungselemente mechanisch unverrückbar mit dem Eisenkreis verbindbar sind, so dass eine bei sparaten Führungselementen zwangsläufig notwendige Justierung gegenüber dem Eisenkreis bzw. gegenüber dem Anker entfallen kann.

Schliesslich ist es im Rahmen der Neuerung vorgesehen, dass für die Rückstellung des Ankers in seine Ruhelage eine mit dem Anker mechanisch verbundene Feder und/oder ein zweiter Elektromagnet vorgesehen ist. Durch diese Alternativ-Möglichkeiten kann die. Betriebsweise des Elektroraagnets an wechselnde Bedingungen ohne weiteres angepasst werden.

Im folgenden wird die Neuerung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Hierzu zeigen;

Fig. 1 das Kraft-Weg-Diagramm für einen in der Fig. 2

dargestellten Klappanker-Magnet bekannter Bauart,

Fig. 2 einen Klappanker-Magnet bekannter Bauart in vereinfachter Darstellung,

Fig. 3 das Kraft-Weg-Diagranua für einen gemäss der Neuerung

ausgebildeten Tauchanker-Magnet, 35

VPA 9/610/3149

7432801 27.0171

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Neuerung in vereinfachter Darstellung.

In dem Diagramm nach Fig. 1 ist auf der Ordinate die auf den Anker ausgeübte Haltekraft F und auf der Abszisse der Ankerweg (d-x) aufgetragen, wobei mit d der Ausgangspunkt des Ankers in dessen Ruhelage bezeichnet ist. Hierbei ergibt sich unter der Voraussetzung einer etwa konstanten Erregung θ die im Diagramm eingezeichnete Kurve, welche deutlich erkennbar macht, dass die Kraft-Weg-Charakteristik äusserst ungünstig ist, weil die Kraft F im Anfangsstadium der Ankerbewegung, das heisst bei grösstem Luftspalt relativ gering ist und mit zunehmender Verringerung des Arbeitsluftspaltes, das heisst mit zunehmender Annäherung des Ankers an seinen magnetischen Gegenpol steil anwächst.

In der Anordnung nach Fig. 2, die im Betrieb das im Diagramm gemäss Fig. 1 dargestellte Kraft-Weg-Verhalten zeigt, ist mit E ein Eisenkreis, mit W eine Erregerwicklung, mit A ein Klappanker, mit F eine auf den Klappanker bei Durchflutung 'der Erregerwicklung mit konstanter Erregung θ ausgeübte Kraft und mit (d-x) der von einer Ausgangslage d ausgehende Ankerweg (Ankerhub) bezeichnet.

Im Diagramm nach Fig. 3 sind der besseren Vergleichbarkeit wegen die zur Darstellung nach Fig. 1 bereits verwendeten Bezugszeichen wiederholt, das heisst auf der Ordinate ist wiederum die auf einen in der Anordnung nach Fig. 4 dargestellten Anker ausgeübte Kraft +F bzw. -F und auf der Abszisse der Ankerweg (d-x) aufgetragen, wobei auch hier von einer "'Ruhelage d des Ankers und von einer etwa konstanten Erregung θ ausgegangen w^d. Die idealisiert eingezeichnete Kraft-Weg-Kennlinie ist für das mit der vorliegenden Neuerung angestrebte Ziel einer hohen Anfangsbeschl3unigung und eines frei ausschwingenden oder zumindest

VPA 9/610/3149

7432801 Z7.oa7S

stark gedämpften Anschlages des Ankers ausserordentlich günstig, wie ohne weiteres erkennbar ist. Die Kraft +F ist nämlich von der Ruhelage d des Ankers ausgehend über einen grossen Weg hinweg praktisch unverändert gross und nimmt bei Erreichen der magnetischen Symmetrielago des Ankers steil ab, wobei im Falle einer frei ausschwingbaren Ankerlagerung bei etwaigem Uberschwingen des Ankers über seine Soll-Arbeitslage hinaus sogar eine automatisch wirkende Rückstellung mittels der Kraft -F eintritt.

Das in der Figur 4 in schematischer Darstellung gezeigte Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der vorliegenden Neuerung besitzt' einen mit 1 bezeichneten weichmagnetischen Eisenkreis, eine Erregerwicklung 2, zwei Polenden 3 und 4 und einen im Arbeitsluftspalt 5 zwischen den Polenden 3 und 4 verschiebbaren Tauchanker 6, dessen mit den Polenden in Berührung kommende Oberflächen zwecks Vermeidung eines magnetischen Klebeeffektes mit einer Schicht' 7 und 8 aus tuitimagneti schein V/erkstoff belegt sind. Die den Anker 6 in seine Ruhelage

ist mit

zurückholende KrafV RK bezeichnet und kann wie bereits erwähnt wurde, durch eine jeweils nicht dargestellte Feder oder durch einen weiteren Elektromagnet erzeugt werden.

4 Schutzansprüche 4 Figuren

VPA 9/610/3149

7432801 27.017S

Claims

Schutzansprüche

1. Elektromagnet mit einem an seinen Polenden durch einen Luftspalt getrennten weichmagnetischen Bisenkreis und mit einem Tauchanker, der in seiner Ruhelage in den Arbeitsluftspalt ragt und bei Erregung des Elektromagnets eine magnetisch symmetrische Arbeitslage zwischen den vorgenannten Polenden einnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die den Arbeitsluftspalt (5) bildenden Polenden (3f 4) des Eisenkreises (1) als zwei einander planparallel gegenüberstehende Flächen und der Anker (6) als ein zwischen diesen Flächen verschiebbares flaches Bauteil aus ferromagnetischem Werkstoff ausgebildet sind und dass der Anker (6) in seiner Ruhelage den Arbeitsluftspalt (5) teilweise magnetisch überbrückt und bei Erregung des Elektromagnets mittels dessen Wicklung (2) entgegen einer Rückholkraft (RK) frei ausschwingbar in den Arbeitsluftspalt gezogen wird, bis er seine magnetische Symmetrielage zwischen den Polenden einnimmt.

2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (6) an seinen den beiden Polendenflachen zugewendeten Oberflächen mit einem Belag (7„ 8) aus antimagnetischem Werkstoff beschichtet ist,

3· Elektromagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polenden (3, 4) als mechanische Führung für den Anker (6) bei dessen Schubbewegung ausgebildet sind.

4. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Rückstellung des Ankers (6) in seine Ruhelage eine mit dem Anker mechanisch verbundene Feder und/oder ein zweiter Elektromagnet vorgesehen ist.

VPA 9/610/3149

7432801 27.03.75