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hlektromagnet in Topfform mit einem Ankergegenstück, welches einen
Hohlraum aufweist l ilui clistr()liilli:t@@iiet,' ll:tlteil (leli l)ekaililteli
l-,illel-, @lal1 illr(. 11 111)kiaflCharakturls[il< sehr steil bei kleiner
e@erdendem 1ltib ainSchst, was für ihre Wi-wenllting in der allgemeinen Mascüilletlilldtistrie
tillgütlstig ist.
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Durch dic \im-rndtiii- eitler konnsfürmigcn \nkerll;ichr litt null
\ ersucht, die 1 lult@raftcharal:-tcristil; der ( ilcicllstrc»llnlagiiete
derart ttniztiforlnell, cl:il.i sie eitle uliiglichst glciclifi'irnlige Zugkraft
über clull g:lllrell 11111) aufweist. Us stellte sich jedoch hui \ ersnclic lt heraus,
daG liiit f lilfe eitler kc»ltisfi@tliiig@ ii Allsl)illlung clcc Allkurs Glas gewiinschte
Ziul sic 11 slic ht erreichen l:il.it.
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Vs sind fenier Konstruktionen ltekanilige@@tirden, die über c,iiic-
nicclianischc l'llersctzung, die an <lein Magilet angebaut tt ircl, lliv
Ilubkraftcllarakteristil< über l;leitlctii-ven derart übersetzt, (laß sie je
nach Wunsch eitre steigende, fallende oder gleichbleibende Charakteristik aufweist.
t)iese Magnete haben hellen einem großen liatiaufwand den Nachteil. da13 die l1lersetzting
meistens init einem ungünstigen Wirkungsgrad arbeitet, wodurch die lil:tglletisclic
1lubarbeitsleistting ganz i\-eselltlicll Vermindert \\ird.
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I )i(, I,:rflndung kennzeichnet sich deal 13cl:anllten gegenüber dadurch,
dal:i der den 1lohlrattnl tiiiigehencle Teil des Ankergegenstücks eitlen in 1Iti11-richtliiig
zunehmenden, der gewünschten Anzttgscliara@teristik angel>aßten Ouerscllilitt aufweist
und ll;tl.i clic doll 1lohlratlin begrenzende lniienH:iche des (teil I hllw-atiln
umgehenden Teils des Atlkel-gegenstücks @@eseiitlicll steiler verl;itift als dic
nach all l3en
gctteigte Außenfläche dieses Teils des Anl;ergegenstücks.
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furch die Neuerung wird erreicht, (Maß der bauliche Mehraufwand einer
Übersetzung in Wegfall kommt, wodurch der Magnet gewichtsmäßig leichter tind in
seiner Arbeitsweise betriebssicherer wird.
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Der Elektromagnet gemäß der Erfindung ist ein Topfmagnet mit konischer
Ausbildung von Atiker tiiitl Polstirifl:iche,wie dies an sich bereits bekannt ist.
hinterhalb des konischen Teils des hohlkonischen :\iikers ist jedoch ein axial liegender
Ankervorsprung vorgesehen, der in einen entsprechenden I1ohlratini des Gegenpols
einläuft. Hierbei ist die Anordnung so getroffen, daß der Luftspalt zwischen den
beim 11111) aneinander vorbeigleitenden Flächen des llubratims und des Vorsprungs
eine geringere Breite aufweist als der Luftspalt zwischen den übrigen Teilen von
Anker und Gegenpol. Dieses Gt(il.fenverhältnis muß zumindest für eineu Teil der
Ankerbewegung eingehalten werden, und zwar vorzugsweise bei Beginn der Ankerbewegung.
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In einer bevorzugten Ausführungsforen ist der Ankervorsprung ein innerhalb
der Hohlkegelfjäche gleichachsig liegendes zylindrisches Stück, das in Minen entsprechend
geformten Hohlrauen des Gegenpols finit nur geringem Spiel einläuft.
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Uin die Hubkraftcharakteristiken den besonderen Erfordernissen des
Einzelfalls anpassen zu können, kann der Anker zweiteilig ausgebildet sein, wobei
die beiden Teile gegeneinander verstellbar sind, was an sich bereits bekannt ist.
Es sitzt dann beispielsweise der konische Teil an einem Hohlzylinder, in den der
den Vorsprung bildende andere "Geil 1<iiigs beweglich eingepaßt ist. Eine weitere
Angleichung der Hubkraftcharakteristik an spezielle Anwendungszwecke kann man durch
die jeweilige Formgehtinri der Kegelfläche und des Vorsprungs erzielen, wie im einzelnen
an Hand der Figuren noch dargestellt werden wird, in denen verschiedene Ausführungsformen
der Erfindung schematisch vei anschaulicht sind.
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Fig. i zeigt einen Magnet nach der Erfindung iiii Schnitt; in Fig.
2 bis ,4 sind links verschiedene Bauformen für den Anker und rechts die zugehörigen
ITubkraftcharakteristiken dargestellt; Fig. 5 enthält eine entsprechende Darstellung
für die bisher bekannte Bauform eines Hohlkonusankers.
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Der -Magnet gemäß Fig. i besteht aus der Erregerspule i. <lein
verschiebbaren Anker 2, dein Gegenpol 3, der zusammen mit dem Teil d das Ankergehäuse
bildet, und der Zugstange 6. Der Anker 2 besitzt an (lern dein Gegenpol zugewendeten
Ende einen hohlkonischen Teil 7, innerhalb dessen ein zylindrischer Vorsprung 8
liegt. Dieser Vorsprung paßt mit geringem Spiel in einen entsprechend geformten
Hohlraum 9 des Gegenpols hinein.
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l11 der dargestellten Ausführungsform ist der in den zylindrischen
Vorsprung 8 auslaufende innere Teil 3 des Ankers gegenüber dem äußeren, in den hohlkonischen
Teil 7 auslaufenden Teil des Ankers mittels eines Gewindes längs verschiebbar eingepaßt.
1)ei- Gegenpol 5 weist eine <lern llolilkot1tts 7 einsprechende Kegelfläche auf.
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Bei der Auslegung des Magnets muß ztiu:iclist <las `@ erli:iltnis
zwischen. Konusmagnet@u@i@ra@tc@aral:-t.ristil: und -Magnetcharakteristik des vorzugsweise
rvlinderförmigen inneren Vorsprungs durch die I'estlegung der verschiedenen I)urchinesser
der "Feile 2 und 3 bestimmt Nverden. Nach dieser Bc-; ! ininiung ist es infolge
der vorliegenden Anordnung roch möglich, den linieren Teil 3 des Ankers gegeni.l>er
dein äußeren Teil des Ankers zu verschieben, wodurch die beiden liubkraftcharakteristiken
gegeneinander verschollen werden können, um somit die gewünschten Ilulikraft<liagr.lmme
zu erreichen.
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In den Diagraininen der Uig. 2 his d ist in gestrichelter Form eine
zweite Hubkraftcharakteristik (-irrgezeichnet, die dann entsteht, wenn der zvIinder-Uirinige
Ankerteil 3 im Zentrum des .Magnets ver-#-c hoben wird, wodurch sich fast alle in
der Praxis vorkommenden Bedarfsfälle erfassen lassen. I)@idurch, daß sich der Ankerteil
3 gegenüber dein I:otiusförtnigen Ankerteil 2 stufenlos verstellen l:ißt sind natürlich
auch Zwischenergebnisse der llubkraftcharakteristiken zwischen, den Neidete 111
lUig. 2 lies 4 dargestellten Charakteristiken erreichbar.
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Die Fig. 2 stellt die =\ttsl>ildtintg der Aikerfl:ichen für eine Hubkraftcharakteristik
des Magnets dar, die in dein Punkt S einen Masinnalwert Besitzt und nachher wieder
abfällt, uni am Eide des Buhs noch eine Steigerung der 1laltekraft zu erfahren.
Der-@trtige Betriebsbedingungen werden hauptsachlich verlangt bei Betätigung von
Ventilen, Klappen und Steuerschiebern, die infolge der Klebekraft (Haftreibung rin
Ventilsitz) anfangs finit einem gröf.lei-en Anlaufmoment betätigt werden müssen.
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\\,'ird in einem bestimmten An,#vendungsfall eine geringere Hubhöhe,
dafür aber eine größere TTtilikraft verlangt. so wird der innere zvlinderförinige
Kernteil 3 derart verstellt, claß der Magnet die gestrichelte Hubkraftcharakteristik
durchlauft. Das Maximalmoment des Magnets wird dabei 1111 Punkt 1l7 erreicht.
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Die Hubarbeit des Magnets, die den beiden verschieden gezeichneten
Flächen der Hubkraftdiagramine entspricht, ist in beiden Fällen gleichmäßig, was
bisher lediglich durch mechanische Clersetzungsmittel bei Gleiclistroniinagneten
erreichbar war.
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1)1e Ausbildung der Ankerstirriflächen entsprechend der l#ig. 3 ergibt
eine 1 Iubl;raftcharakteristik, die über den ganzen Bereich eine gleichbleibende
Zugkraft ergibt. Diese Art der Ilubkraftcharakteristik des Magnets wird beim Anheben
von Gewichten gefordert. Hierfür ist der zylindrische Teil 3 des Ankers in seinen
Abmesstingen derart gewählt, daß die llubkraftcharakteristik des konusförtnigen
"Neils des Ankers so erg:itizt wird, claß eine gleichbleibende I-lubkraft erreicht
wird. 1)1e dargestellte Ankerstellung entspricht (lern -'unkt S in dem dazugehörigen
1-ltilekraftdiagr<tniin. Wird der innere z\liiidei-förniige Teil 3 gegenüber
(leni lcrniusföi-tiiigeit Ankerreil verstellt, so kann eine
zweite
lllllrkraftcharahteristik dies \lagtiets Crreicltt werdletl, (lie der gestrichelten
Kurve entspricht. 1)cr .lull dles Magnets ist hierbei kürzer gewdirdlcn die l 1tlldkraft
jedoch entsprechend grüßen .'.fier dcttll;icltcitiithalt der Beiden I>iagramme gilt
dassellte \\ i(- bei der Ausführung geittiiI3 1' ig. 2.
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In dlcr Vig. d entspricht die Ausltildung der Aukerstiritf@:ic@teit
eitler stcigeiidleii 1lubl;raftcharal:teristik, wie sie crfd»-dlcrlich ist, wctiit
der Magnet eitle I'edei- zu spannen hat.
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I)ic @largcstellte Stellung dies Ankers entspricht wiedleruiti dd#itl
Punkt S ist der» dl<tzttgeliörigeti Tlttl>-kraf tdiagrallllli.
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1)ttrclt \ erstcllctt dies .\itkerteils 3 ist wiederum citi ltidlicrcs
\Iotncnt, jcdldtch ltei geringerem I luliwc#g eri-cichliar. weil er der t@csamtltutiarlieit
dies Magnets etnspieihett 11.u11.
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Vi,g. ; zeigt elitefit normalen bekannten Kottusniagnet und die <iazugelti>rige
I tul>l;raftcharakteristik, die ist dcr@ecltnih iiteistens seht- wellig vcrweitdlct
t@crdlcn kann: es sei denn. der Magnet wird. d#rhchliclt ültcrdlimcttsidiniert,
wodurch grolle 1'I:iclteit ild@r 1lllltkraftcharakteristik altgeschnitten wenlett.
inid somit dlic eigeistliche llulmrlicit dies \l@tgtiets nicht ausgenutzt werdest
kann.
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Zur l:rreicltuttg ganz licsdmdlerer I lul>kr<tftcharahteristikcit
kann dlid# Vorm des Vorsprungs auch al>-ge;itt<@crt werden. wie in (1e11 I'ig.
3 und 4 an zwei Ausführungsbeispielen Wschrichen ist. Iss konntten noch zahlreiche
andere I"dtrittgel)tttigc#tt für l@eSottdere Anweiuluttgsfülle in frage. Auch können
zur Lrzic#lung dlci- jeweils crfordlcrlichen Gesamtcharakteristik auch mehr als
zwei "I'eilcliai-al:teristil:eii durch cntsl»-echeitde I'orlngc#bung des Ankers
Iwrait@@ezd,@en werdlcn. durch ge#kcniizeicliitet, daß der den Hohlraum inugehcndlc
"feil des Ankergegenstücks (5) einen ist lluhrichtung zunehmenden, der gewünschten
\itzugscharakteristik atigepaßten Querschnitt aufwcir und! daß die den ldohlrauin
(o) 1>egrenzettd@@ 1ltltenfläche des den f1olllrautil t1111-Teils dies Ankergegenstücks
(5) wesentlieh steiler verläuft als die nach außen geneigte \lil.lc@tttl;ichc dieses
Teils des Ankergegenstücks.
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-. I`el;trotnagnet nach Anspruch t, dadurch @ekcnuzeichnet, daß der
ltoli1kdmische Anker- (3) iit_Ierltalli dies konischen Teils (7) einen anaial liege#tt@l_tt,
ins wesentlichen zvliti<let-förtitigeti Vorsprung (S) aufweist, der in einen
ents@trec@tettd@en 1lohlrauni (o) des \nkergegcitstücl;s ciitlüuft. wohei der Luftspalt
zwischen deii ltcim 11111t aneinander vorbcigleitenden l@l;iclteit dies l lohlraums
und. des \ orsprungs mindestens während. eines Teils der Ankerltd#wc#guiig, vorzugsweise
bei Beginn der ltcweguitg, geringer ist als der Luftspalt zwischrn <1c11 ührigett
Teilen von Atiker und Ankergegcnstiicl;.
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3. laehtronutgnet 1t.ich Anspruch r, dadurch geketmzeichnet, daß der
Vorsprung (8) des hohlkottischUtt Ankers (3) finit seitlich nur gcringetn Spiel
ist dien entsprechenden 1lohlrautn (9) des \nkei;gegenstücks beim Anzug des :Ankers
hitteilipaßt.
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I#aektroinagnet nach Anspruch 3, dadurch gekennzeidnwt, (aß der konische
Teil 1) des Ankers alt einem Hohlzylinder sitzt, in den der den Vorsprung bildende
andere Teil (3) versrhraul>ltar oder sonstwie verstellbar eingepaßt ist.