DE968647C - Gleichstromhaltemagnet - Google Patents

Description

• Gleichstromhaltemagnet Infolge der Hysterese verbleibt in eisengeschlossenen, gleichstromerregten Magnetkreisen nach dem Abschalten des Gleichstromes ein verhältnismäßig großer magnetischer Fluß bestehen, dessen Induktion von dem verwendeten Material und von der vorhergehenden Größe der Erregung abhängig ist. Diese Erscheinung zwingt dazu, bei Gleichstromschützen bzw. Relais sogenannte Klebebleche zu verwenden, damit der Anker nach dem Abschalten des Stromes abfällt.
• Gegenstand der Erfindung ist ein Gleichstromhaltemagnet, insbesondere für elektrische Schaltgeräte, bei welchem der Anker durch eine kurzzeitige Gleichstromerregung angezogen und danach durch den remanenten Magnetismus des Magnetsystems entgegen der Wirkung einer Feder oder ähnlichen Einrichtung gehalten wird. Dieser Gleichstromhaltemagnet ist gekennzeichnet durch eine derartige Jochausbildung, Wicklungsanordnung und -schaltung, daß das Abfallen des Ankers durch eine kurzzeitige Gleichstromerregung des Magnetsystems, die einen sich nur über das Joch schließenden Fluß und im Magnetkreis des Remanenzflusses eine Widerstandserhöhung erzeugt, bewirkt wird. Eine Anordnung nach der Erfindung .unterscheidet sich vorteilhaft von solchen Anordnungen, bei denen für das Abfallen des Ankers die Remanenz des Magnetsystems durch eine sich über den Anker schließende Gegenmagnetisierung in ihrer Wirkung aufgehoben werden soll, denn solche Systeme sind praktisch nur schwer einwandfrei zu verwirklichen wegen der Gefahr einer Umkehrung der Magnetisierungseinrichtung, ohne daß der Anker Zeit hat, abzufallen. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann durch die von der Gleichstromerregung herbeigeführte Widerstandserhöhung des magnetischen Kreises nur die Flußstärke des über den Anker ver -laufenden magnetischen Feldes herabgesetzt werden, nicht aber durch diese Erregung für das Abfallen des Ankers ein diesen eventuell anziehendes Feld erzeugt werden. Die Erfindung schafft somit eine betriebssichere Anordnung für den Bau von elektrisch betätigten Schaltgeräten, Kupplungen usw., die keinen dauernden Stromverbrauch besitzen und die im Gegensatz z. B. zu den bisher bekannten Selbstschaltern keine mechanische Verklinkung notwendig haben, also in der Einfachheit des Aufbaus normalen Schützen oder Relais gleichen.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung für Schaltgeräte dargestellt. Bei der Anordnung nach Fig. i ist ein Magnetkreis i vorgesehen mit den beiden Schenkeln :2 und den Rückschlußjochen 3 und q.. Mit 5 ist"der Anker bezeichnet, der einen Kontakt 6 trägt und unter dem Einfluß einer Feder 7 steht. Auf dem Rückschlußjoch sind jeweils zwei Wicklungen 8 und 9 bzw. io und i i untergebracht. Die Wicklungen 8 und 9 sind in Reihe geschaltet, ebenso die Wicklungen io und i i. Der Wicklungssinn ist so gewählt, daß bei der Erregung die Wicklungen 8 und 9 einen Fluß erzeugen, der sich über den Anker schließt, wie es durch die ausgezogenen Pfeile dargestellt ist. Die Wicklungen io und ii erzeugen bei ihrer Erregung einen Fluß (vgl. die gestrichelten Pfeile), der sich nur über die Joche schließt. Zur Verbindung der Wicklungen mit der Gleichstromquelle dienen Druckknöpfe 12 bzw. 13.
• Wird bei abgefallenem Anker der Druckknopf 12 geschlossen, so werden die Wicklungen 8 und 9 erregt. Es schließt sich über den Luftspalt und den Anker ein Fluß, durch welchen der Anker entgegen der Wirkung der Feder angezogen wird. Nach dem Unterbrechen der Erregung bleibt der Anker infolge der Remanenz des Eisenkreises angezogen. Um den Anker zum Abfallen zu bringen, wird der Druckknopf 13 geschlossen. Die Wicklungen io und i i erzeugen nunmehr einen Fluß, der sich über die Joche schließt, und der Remanenzfluß wird zum Joch 3 abgedrängt. Durch den von den Wicklungen io und i i erzeugten Fluß wird der magnetische Widerstand im Magnetkreis des kemanenzflusses erhöht. Bei geeigneter Wahl der Erregung, wenn also der Fluß das Sättigungsknie der Magnetisierungskurve überschreitet, wird der Widerstand so weit erhöht, daß der Remanenzfluß so weit geschwächt wird, daß der Anker abfällt. Größe und Richtung des Ausschaltstromes sind dabei belanglos. Der Strom muß lediglich einen bestimmten Mindestwert überschreiten, der durch die magneti -schen Eigenschaften des Materials gegeben ist. Um die Streuung gering zu halten, empfiehlt es sich, die Wicklungen 8 und 9 auf den Schenkeln 2 in der Nähe des Ankers 5 anzubringen.
• An Stelle von zwei Rückschlußjochen kann man auch nur ein einziges vorsehen und dafür in die Schenkel zwischen Joch und Anker. Fenster anbringen, durch welche die Ausschaltwicklung geführt ist, die dann bei ihrer Erregung in den Schenkeln einen Fluß erzeugt, der sich nur in den Schenkeln schließt und eine solche örtliche Widerstandserhöhung hervorruft, daß der Anker abfällt. Eine solche Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt.
• Während bei der Anordnung nach Fig. i auf jedem Rückschlußjoch zwei Wicklungen vorgesehen sind, kann man auch mit nur einer Wicklung auf jedem Joch auskommen und mit Hilfe von Umschaltkontakten; die vom Anker gesteuert werden, dafür sorgen, daß die gewünschte Flußrichtung zustande kommt. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 werden hierzu die Wicklungen IS und 16 auf den beiden Jochen zum Anziehen des Ankers parallel, zum Abfallen des Ankers in Reihe geschaltet. Dies geschieht mit Hilfe des Umschaltkontaktes 17, der von dem Anker gesteuert wird.
• Ist zum Anschluß der Wicklungen kein Gleichstromnetz vorhanden, so kann man den erforderlichen Gleichstrom über Gleichrichter gewinnen. Vorteilhaft ist dabei eine Schaltung, wie sie in Fig. q. dargestellt ist. Mit 15 und 16 sind wieder die beiden Wicklungen der Fig. 3 bezeichnet. 17 ist der Umschaltkontakt des Relais. Die Anordnung ist nun so getroffen, daß bei abgefallenem Anker der Umschaltkontakt, welcher dann die in der Zeichnung dargestellte Lage einnimmt, die Wicklungen de;: Magnetkreises bei eingeschaltetem Druckknopf 12 über die Gleichrichter 11'7 und 18 so mit dem Wechselstromnetz verbindet, daß in der einen Halbwelle die Wicklung 15, in der anderen die Wicklung 16 erregt wird. Bei angezogenem Magnetkreis und geschlossenem Druckknopf 13 werden die beiden Wicklungen 15 und 16 über den Umschaltkontakt über den Gleichrichter i9 in Reihe von der einen Halbwelle des Wechselstromes durchflossen. Bei der Anordnung nach Fig. q. sind die Ventile ebenso wie die Wicklungen nur während der kurzen Zeit, in der die Druckknöpfe betätigt werden, beansprucht.
• Um eine hohe Haltekraft zu erzielen, ist es, wie es in den Fig. i bis 2 dargestellt ist, zweckmäßig, den Eisenquerschnitt am Luftspalt kleiner zu wählen als im übrigen Eisenkreis. Dies ist auch in Fig. 5 nochmals dargestellt, wobei im Bereich des Luftspaltes die beiden Schenkel 2 symmetrisch eingeschnürt sind. Zur Erhöhung der Haltekraft kann man auch zweckmäßig einen Teil des Magnetkreises, der nicht von dem zur Erhöhung des magnetischen Widerstandes dienenden Fluß durchsetzt wird, z. B. den Anker, aus magnetisch hartem Werkstoff herstellen.
• Die Anordnung nach der Erfindung besitzt gegenüber mechanisch verklinktenAnordnungen den Vorteil eines einfacheren mechanischen Aufbaues, der eine große Lebensdauer gewährleistet, und besitzt gegenüber normalen Schützen und Relais den Vorteil, daß kein dauernder Stromverbrauch erforderlich ist. Da die Spulen nur kurzzeitig Strom führen, können sie auch kleiner bemessen werden als bei Dauereinschaltung.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Gleichstromhaltemagnet, insbesondere für elektrische Schaltgeräte, bei welchem der Anker durch eine kurzzeitige Gleichstromerregung angezogen und danach durch den remanenten Magnetismus des Magnetsystems entgegen der Wirkung einer Feder oder ähnlichen Einrichtung gehalten wird, gekennzeichnet durch eine derartige Jochausbildung, Wicldungsanordnung und -schaltung, daß das Abfallen des Ankers durch eine kurzzeitige Gleichstromerregung des Magnetsystems, die einen sich nur über das Joch schließenden Fluß und im Magnetkreis des Remanenzflusses eine Widerstandserhöhung erzeugt, bewirkt wird.
2. 2. Haltemagnet nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetkreis mit Anker und zwei Rückschlußjochen vorgesehen ist und diese Joche je zwei Wicklungen besitzen, von denen die einen einen Fluß erzeugen, welcher sich über den Anker schließt, die anderen einen Fluß erzeugen, der sich nur über die Joche schließt.
3. 3. Haltemagnet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Joch nur eine Wicklung besitzt und daß die beiden Wicklungen mit Hilfe eines Umschaltkontaktes, der vom Anker betätigt wird, zum Anziehen des Ankers parallel, zum Abfallen des Ankers in Reihe geschaltet werden.
4. 4. Haltemagnet nach Anspruch 3 bei Erregung der Wicklungen über Gleichrichter und bei Verwendung nur einer Wicklung für jedes Rückschlußjoch, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Hilfskontakt des Ankers zum Anziehen des Ankers jede Wicklung über einen Einweggleichrichter erregt ist, während bei abgefallenem Anker die beiden Wicklungen in Reihe geschaltet über einen dritten Gleichrichter erregt werden.
5. 5. Haltemagnet nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenquerschnitt am Luftspalt kleiner ist als im übrigen Eisenkreis.
6. 6. Haltemagnet nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Magnetkreises aus magnetisch hartem Werkstoff ausgeführt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 141574, 441 012, 573182; französische Patentschrift Nr. 604o64; USA.-Patentschrift Nr. 2 344 654. Entgegengehaltene ältere Rechte: Deutsches Patent Nr. 881 o89.