DE815668C - Elektromagnetische Bewegungsvorrichtung - Google Patents

Description

• Elektromagnetische Bewegungsvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit einem Elektromagnet, dessen Kern mit einem flachen Polschuh versehen ist, der mit einem zu den Polschuhen im wesentlichen parallel angeordneten, beweglichen, flachen Anker zusammenwirkt. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein elektromagnetisches Relais.
• Es ist bekannt, auf dem Kern eines Elektromagnets, der mit einem beweglichen Anker zusammenwirkt, einenPolschuh anzubringen. Infolgedessen nimmt der Widerstand des magnetischen Luftwegs ab. Die Anziehungskraft nimmt hierdurch zu, besonders wenn der Luftweg einen vorwiegenden Teil des magnetischen Widerstandes des Magnetkreises bildet, also besonders wenn der Anker noch völlig oder nahezu völlig die Ruhelage einnimmt und der Luftweg noch groß ist. Ein Nachteil der bekannten Bauarten ist der, daß infolge des Anbringens des Polschuhs auch der magnetische Streukraftfluß zunimmt, wodurch die Anziehungskraft ungünstig wird. Dies ist besonders der Fall, wenn die magnetische Feldstärke im Anker so groß wird, daß von einer gewissen Sättigung die Rede ist, also besonders wenn der Anker völlig oder nahezu völlig die angezogene Lage einnimmt und der Luftweg klein ist.
• Die Erfindung bezweckt, eine neue Bauart zu schaffen, wodurch die erwähnten Nachteile behoben werden und zugleich andere Vorteile möglich sind. Insbesondere ist durch Anwendung der Erfindung ein Relais herstellbar, bei dem auf dem ganzen Ankerweg eine große Anziehungskraft auftritt.
• Gemäß der Erfindung ist bei einer elektromagnetischen Bewegungsvorrichtung mit einem gegenüber dem Kern eines Elektromagnets beweglich angeordneten Anker, bei der das dem Anker gegenüberstehende Kernende mit einem flachen, seitwärts am Kern vorspringenden Polschuh versehen ist, das Produkt aus der Dicke des Polschuhs und der Länge der Begrenzungslinie zwischen dem seitwärts vorspringenden Teil des Polschuhs und dem Umfang des Magnetkerns, geteilt durch die Oberfläche des Kernquerschnitts, kleiner als die Oberfläche der dem Anker zugekehrten Fläche des seitwärts vorspringenden Polschuhteiles, geteilt durch die Oberfläche des magnetischen Luftspaltes.
• Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, wobei zugleich die durch die Erfindung ermöglichten Vorteile hervorgehen werden. In der Zeichnung ist Fig. t ein Schnitt durch einen Kern eines Elektromagnets, der mit einem Polschuh versehen ist, der einen Teil einer erfindungsgemäß ausgebildeten elektromagnetischen Bewegungsvorrichtung bildet; Fig. 2 ist eine Seitenansicht des in Fig. i dargestellten Kerns; Fig. 3 und 4 sind Einzeldarstellungen einer geinäß der Erfindung aufgebauten elektromagnetischen Bewegungsvorrichtung, und zwar eines elektromagnetischen Relais mit dem Anker in der Ruhelage bzw. in der angezogenen Lage; Fig.5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
• Der Kern i eines Elektromagnets ist ein Teil einer im übrigen nicht dargestellten elektromagnetischen Bewegungsvorrichtung, z. B. einer elektrischen Klingel, eines Festhalteschalters oder einer ähnlichen Vorrichtung. Auf diesem Kern ist eine Wicklung 2 angebracht, die von einem Erregerstrom durchflossen wird. Am Ende des Kerns i ist ein Polschuh 3 vorgesehen (s. auch Fig. 2). Wenn ein Strom die Erregerwicklung durchfließt, erzeugt er im Kern einen magnetischen Kraftfluß 9p. Die Größe dieses Kraftflusses ist vom magnetischen Widerstand abhängig. Der Kern und der Polschuh wirken mit einem Anker 4 zusammen, der flach und im wesentlichen parallel zu der Polschuhfläche angeordnet ist. Dies ist in Fig. i gestrichelt dargestellt. Zwischen dem Polschuh und dem Anker ist ein Luftspalt, dessen Größe von der Lage des Ankers abhängig ist. In der Ausgangslage oder Ruhelage des Ankers ist der Luftspalt groß und somit auch der Widerstand des Magnetkreises. Der Kraftfluß cp ist infolgedessen klein. Dieser Fluß kann als in zwei Teile zerlegt angenommen werden: ein Teil ggl, der aus dem Anker gegenüberstehenden Oberfläche 01 des Polschuhteiles, das in Flucht mit dem Kern liegt, austritt, und der Teil gp2, der aus der dem Anker gegenüberstehenden Oberfläche 02 des über den Kern vorspringenden Polschuhteiles austritt. In der Ruhelage des Ankers ist (p klein, und das Eisen des Kerns und des Polschuhs ist somit nicht gesättigt.
• Gemäß der Erfindung hat nun der Polschuh eine solche Stärke, daß das Produkt aus dieser Stärke d des Polschuhs und der Länge der Begrenzungslinie A-B-C = s (Fig. 2) zwischen dem Umfang- des Magnetkerns und dem seitwärts über dem Kern vorstehenden Polschuhteiles, geteilt durch die Oberfläche des Kernquerschnitts 0, kleiner ist als die dem Anker gegenüberstehende Oberfläche 02 des seitwärts vom Kern vorstehenden Polschuhteiles, geteilt durch die ganze, dein :'Anker gegenüberstehenden Polschuhoberfläche 01 -!- (-)=. Dies besagte, daß die Abmessungen des -Magnetkerns und des Polschuhs derart gewählt worden sind, daß die oben, zwischen Klammern angegebenen Größen der mathematischen Formel: genügen. Die Formel bringt zum Ausdruck, daß die von den Kraftflüssen' (p1 und q-2 durchlaufenen Materialquerschnitte d # s und 01 derart gewählt worden sind, daß die von dein Kraftfluß (p, erzeugte Magnetisierung des über den Kern vorstehenden Pol:schuhteiles die von dem Kraftfluß rpl erzeugte Magnetisierung der übrigen Polschuhteile übersteigt. In dem seitlichen Teil des Polschuhs treten deshalb eher magnetische Sättigungserscheinungen auf als im Kern. Beim Auftreten dieser Sättigungserscheinungen nimmt der aus der Oberfläche 02 austretende Kraftfluß <p, im Verhältnis ab, während der aus der Oberfläche 01 austretende Kraftfluß im Verhältnis zunimmt. Bei immer größer werdender Feldstärke, also bei kleinerem Ankerluftspalt, tritt also ein verhältnismäßig größerer Teil des Gesamtkraftflusses aus der Oberfläche 01, so daß der seitliche Teil des Polschuhs im Verhältnis immer weniger wirksam wird. Es ist gefunden worden, daß hierdurch der schädliche Einfluß des Polschuhs auf die Anziehungskraft am Ende des Ankerschlages zu einem erheblichen Teil behoben werden kann. Hierdurch entsteht in allen Lagen des Ankers eine große Anziehungskraft.
• Die Fig. 3 und 4 stellen ein Relais mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Polschuh dar. In diesen Figuren bezeichnet 12 den Magnetkern und 13 den Polschuh. Der Anker 1o ist drehbar um den Teil 14 des Magnetkreises gelagert. In Fig.3 nimmt der Anker die Ruhelage ein, und er wird gerade aus dieser Ruhelage in Richtung der Arbeitslage durch einen kleinen Erregerstrom bewegt. Der Kraftfluß i i tritt hier aus dem ganzen Polschuh gleichmäßig aus.
• In Fig. 4 ist der Anker in der angezogenen Lage angekommen. Der Kraftfluß i i ist hier nicht mehr gleichmäßig über die ganze Polschuhoberfläche verteilt, sondern tritt infolge der im Polschuh herrschenden Sättigung hauptsächlich aus dem in Flucht mit dem Kern liegenden mittleren Teil aus.
• In Fig. 5 ist eine Einzelheit eines Relais mit dem Magnetkern 20 und dem Polschuh 21 dargestellt. Der Anker 21 ist drehbar auf dem zweiten Schenkel 23 des U-förmigen magnetischen Jochs gelagert, von dem derKern2o einenTeil bildet. DerPolschuh 21 ist hier auf der unteren Seite mit einem nasenförmigen Ansatz 24 versehen. Die Anbringung einer solchen Nase zur Vergrößerung der Anziehungskraft am Anfang des Ankerschlages ist an sich bekannt. Die infolge der Anwendung des Polschuhs auftretenden erwähnten Nachteile werden hierdurch jedoch noch vergrößert. Durch die Anwendung der Erfindung werden während der Anziehbewegung des Ankers infolge der auftretenden Sättigung der Polschuh 21 und die Nase 24 größtenteils außer Tätigkeit gesetzt, während trotzdem der mit dieser Nase beabsichtigte Vorteil völlig aufrechterhalten bleibt. Dies kann gegebenenfalls bei der Nase 24 in einer früheren Phase der Ankerbewegung stattfinden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: t. Elektromagnetische Bewegungsvorrichtung mit einem gegenüber dem Kern eines Elektromagnets beweglich angeordneten Anker, bei der das dem Anker gegenüberstehende Kernende mit einem flachen, seitwärts am Kern vorspringenden Polschuh versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt aus der Dicke des Polschuhs und der Länge der Begrenzungslinie zwischen dem seitwärts vorspringenden Teil des Polschuhs und dem Umfang des Magnetkerns, geteilt durch die Oberfläche des Kernquerschnitts, kleiner ist als die Oberfläche der dem Anker zugekehrten Fläche des seitwärts vorspringenden Polschuhteiles, geteilt durch die Oberfläche des magnetischen Luftspaltes.
2. 2. Elektrische Bewegungsvorrichtung nach Anspruch r, bei welcher der Anker drehbar von einem mit dem Kern verbundenen magnetischen Joch getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Polschuh an der von der Drehachse des Ankers am meisten entfernten Stelle mit einem nasenförmigen Ansatz versehen ist, der in der angezogenen Lage des Ankers gerade gegenüber dem freien Ende desselben liegt.