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Polarisierte, elektromagnetisch betätigte Vorrichtung Die Erfindung
bezieht sich auf eine polarisierte, elektromagnetisch betätigte Vorrichtung mit
einem in einem Arbeitsluftspalt beweglichen Anker, durch dessen Bewegung die Luftspaltverhältnisse
im Permanentmagnetkreis verändert werden.
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Infolge derartiger Luftspaltveränderungen im Permanentmagnetkreis
von polarisierten Weckern. Relais usw. ergeben sich in Funktion der Ankerbewegung
entsprechend große Flußveränderungen und dadurch nicht linear verlaufende Kraftdharakteristiken.
In diesem Fall werden oft dicke Klebbleche an den Polen des Arbeitsluftspaltes oder
am Anker angebracht, die das relative Ausmaß der Luftspaltveränderungen beschränken.
Auch durch Einfügung anderer, unveränderlicher Luftspalte in den Dauermagnetkreis
wird derselbe Effekt angestrebt. Dadurch geht aber entweder ein entsprechend großer
Teil des nutzbaren Ankerhubes und damit der geleisteten Ankerarbeit verloren, oder
aber der magnetische Widerstand des Erregerkreises wird erhöht, so daß die Empfindlichkeit
der Vorrichtung stark herabgesetzt wird. Auch Alterungserscheinungen des polarisierenden
Dauermagnets sowie Fabrikationsstreuungen und betriebsbedingte Verlagerungen einzelner
Teile im Dauermagnetkreis bewirken unerwünschte Flußveränderungen und beeinflussen
dadurch die Ansprechwerte einer solchen Vorrichtung.
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Nach der Erfindung ist die genannte Vorrichtung dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein den gesamten im Arbeitsluftspalt wirksamen Permanentfluß führender
ferromagnetischer Teil derart ausgebildet
ist, daß er durch den
als Mindestwert bestimmten Permanentfluß magnetisch übersättigt ist, so daß der
gesamte, im Arbeitsluftspalt wirksame Permanentfluß unabhängig von der Ankerbewegung
praktisch konstant bleibt. Der als Mindestwert bestimmte Permanentfluß ergibt sich
aus dem Höchstwert der resultierenden magnetischen Widerstände im Dauermagnetkreis
unter Berücksichtigung aller Ankerstellungen und der möglichen Fabrikationsstreuungen
und aus dem Minimalwert der magnetomotorischen Spannung der polarisierenden Dauermagnete
(streuende Magnetisierungskennlinien, ungleiche Magnetlängen usw.).
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Ein magnetisch übersättigter Eisenteil ist nämlich ein bedeutend wirksameres
Mittel zur. Konstanthaltung eines bestimmten Flußwertes als ein Luftspalt, insbesondere
wenn ein solcher Eisenteil aus Material besteht, dessen Magnetisierungskennlinie
im Sättigungsgebiet ausgesprochen flach verläuft. So zeigt beispielsweise das unter
der Warenbezeichnung Hyperm 5o bekannte Material bei einer magnetischen Erregung
von 2o AW/cm eine Induktion von 15 Zoo Gauß und. bei zoo AW/cm r6 zoo Gauß, was
also für eine iofache magnetische Spannung eine Flußveränderung von nur etwa 7'/o
ergibt. Praktisch genügt es; wenn die magnetische Induktionsänderung für eine Veränderung
der magnetischen Spannung um io AW/cm kleiner als ioo Gauß ist.
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Eine Übersättigung eines ferromagnetischen Flußleiters kann dadurch
erreicht werden, daß der betreffende Teil aus Material besteht, dessen Sättigungswert
kleiner ist als derjenige des die andern Kreisteile bildenden Materials. Zweckmäßigerweise
wird aber die gewünschte Übersättigung durch entsprechende Querschnittsverengung
erzielt. Diese Maßnahme ist besonders vorteilhaft, wenn der Anker als übersättigter
Kreisteil ausgebildet ist und einen entsprechend geringen Querschnitt aufweist,
weil dann der zu bewegende Kreisteil entsprechend leichter und trägheitsarmer wird.
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In den Figuren sind zwei Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Vorrichtungen
dargestellt.
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In Fig. i bedeuten i i den Eisenkern einer Erregerspule 12, der einen
Arbeitsluftspalt 13 aufweist. Zur Polarisation der Vorrichtungen dienen zwei
Permanentmagnete 14 mit zwei Weicheisenpolen 15, zwischen welchen eine federnde
Ankerplatte 16 eingespannt ist. Die Magnete 14 sind nach diesem Beispiel vom Kern
i i durch =veränderliche Luftspalte 17 getrennt. Der Anker 16 ist hier in seiner
einen Anschlagsstellung gezeichnet, während seine Mittelstellung punktiert angedeutet
ist. Es ist aus der Fig. i leicht ersichtlich, daß sich an sich für den eingezeichneten
Permanentfluß je nach der Ankerstellung stark verschiedene Luftspaltverhältnisse
ergeben; indem beispielsweise in der gezeichneten Arbeitsstellung der resultierende
Gesamtwiderstand für den Permanentmagnetkreis wesentlich kleiner wäre als in der
Mittelstellung. Das würde an sich einen bedeutenden Flußanstieg im Anker 16 bewirken,
wenn dessen .Querschnitt nicht so klein gehalten wäre, daß er auch in der Mittelstellung
schon stark übersättigt ist. Besonders dann, wenn für den Anker ein Material mit
besonders ausgeprägtem Sättigungsknick verwendet wird, kann erreicht werden, daß
der im Arbeitsluftspalt ausgenutzte Permanentfluß unabhängig von der Ankerstellung,
aber auch unabhängig von Alterungserscheinungen der Magnete und von kleineren Fabrikationsstreuungen
(Luftspalt 17, Magnetisierungskennlinie der Magnete 14 usw.) praktisch konstant
bleibt. Dadurch läßt sich einmal eine praktisch lineare Kraftcharakteristik im Arbeitsluftspalt
erzielen, so daß keine Klebbleche erforderlich sind, und anderseits bleibt auch
die Empfindlichkeit der Vorrichtung zeitlich und innerhalb einer Fabrikationsserie
eher konstant.
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Zweckmäßigerweise soll sich die flußbegrenzende Engstelle über eine
möglichst lange Distanz erstrecken, damit nicht infolge der Veränderung der an dieserEngstelle
liegenden magnetischen Spannung die Streuung in der Umgebung der Engstelle die angestrebte
Flußbegrenzung verschlechtert. Ferner ist es von Vorteil, wenn ein räumlich parallel
zum polarisierenden Permanentmagnet angeordneter Eisenteil als übersättigtes Leiterstück
ausgebildet ist, weil sich dann praktisch immer gleiche magnetische Potentiale gegenüberstehen,
so daß die Querstreuung klein bleibt.
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In Fig. 2 ist der polarisierende Kreis bezüglich des Erregermagnetkreises
asymmetrisch angeordnet. 21 ist der Eisenkern der Erregerspule 22 mit dem Arbeitsluftspalt
23. Der polarisierende Magnet 24 weist einen Weicheisenpolschuh 25 auf, der die
bewegliche Ankerplatte 26 trägt. Hier ist eine zusätzliche Feder 28 vorgesehen,
welche mittels der in Pfeilrichtung wirkenden Kraft im Zusammenwirken mit den im
Arbeitsluftspalt 23 wirkenden magnetischen Zugkräften bewirkt, daß die resultierende
labile Lage ganz nahe am untern Pol des Arbeitsluftspaltes 23 liegt. Wenn also der
Anker völlig an diesem untern Pol anliegt, genügt eine sehr kleine Auslösearbeit,
durch einen in der Spule 22 fließenden Strom erzeugt, um den Anker 26 in die andere
stabile Lage am oberen Pol des Luftspaltes 23 zu kippen, z. B. Fallklappenrelais.
Da auch hier der Anker 26 als übersättigter, flußbegrenzender Permanentkreisteil
ausgebildet ist, bleibt der im Arbeitsluftspalt wirksame Fluß unabhängig von der
Ankerstellung, aber auch unabhängig von Alterungserscheinungen.des Magnets 24 konstant,
so daß auch die magnetischen Kraftverhältnisse im Arbeitsluftspalt über längere
Zeit unverändert bleiben. Deshalb ist weniger zu befürchten, daß die durch Regulierung
der Feder 28 eingestellte labile Lage später verändert wird, was eine Neueinstellung
der Feder bedingen würde.
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In den beiden Figuren sind nur die für das Verständnis der Erfindung
wesentlichen Teile von polarisierten, elektromagnetisch betätigten Vorrichtungen
dargestellt. Es ist leicht ersichtlich, daß z. B. eine Vorrichtung nach Fig. i direkt-
als Schnarrer verwendet werden kann und daß durch Befestigung eines an Klangkörpern
anschlagenden Klöppels am Anker 16 ein Wecker entsteht, während aber auch der Anker
16 auf einen Kontaktfedexsatz
einwirken kann, so daß die Vorrichtung
als Relais wirkt.
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Das Beispiel nach Fig. 2 kann dadurch zu einem Fallklappenrelais oder
zu einem Schütz ausgebaut werden, daß der Anker auf einen entsprechenden Auslösemechanismus
einwirkt.