DK159744B - Spaendingsstoeddaempningsanordning til elektromagneter og elektromagnet udstyret med en saadan anordning - Google Patents

Description

DK 159744 B

i

Den foreliggende opfindelse angår en spændingsstøddæmpningsanordning til elektromagneter samt en elektromagnet udstyret med en sådan anordning.

Opfindelsen angår mere specielt en anordning, der er indrettet 5 til at opfylde i det mindste to funktioner, nemlig en funktion, som begrænser udkoblingsspændingsstød for elektromagneten, og en funktion bestående i at nedbryde den remanente induktion af elektromagnetens magnetiske kreds, når styrespolen ikke får tilført strøm.

Det er almindelig kendt i nogle typer af elektromagneter, at 10 funktionen til begrænsning af udkoblingsspændingsstød tilvejebringes af en kortslutningsring fremstillet af en kobberlegering, der fortrinsvis er monteret på den faste del af den magnetiske kreds, som bærer elektromagnetens spole.

Endvidere opnås fjernelse af den remanente induktion af den 15 magnetiske kreds, når styrespolen ikke tilføres strøm ved dannelse af luftspal ter i den lukkede tilstand af elektromagneten ved hjælp af stykker fremstillet af et umagnetisk materiale, som også kan have dæmpningsegenskaber.

Disse to funktioner bliver eksempelvis opfyldt ved den støj-20 svage magnet beskrevet i fransk patentansøgning nr. 84 03014 af 28. februar 1984 (FR-A-2.560.429) i ansøgerens navn på "støjsvag elektromagnet og kontaktor, der anvender en sådan elektromagnet", som beskriver en elektromagnet omfattende: en fast magnetisk kreds i form af et E, hvor enden af det cen-25 trale ben har en V-formet konkavitet i profil, og hvor enderne af de to sideben har en ydre affaset overflade, en bevægelig magnetisk kreds også i form af et E, hvor enden af det centrale ben har en konveks form i profil i det væsentlige komplementært til formen af konkaviteten, og hvor enderne af side-30 benene har en indre affaset overflade, og en spole viklet omkring de centrale ben af den bevægelige og den faste magnetiske kreds.

I dette eksempel tilvejebringes funktionen for begrænsning af udkoblingsspændingsstødene ved hjælp af en ring fremstillet ved 35 stansning og bøjning af en metalplade med lille tykkelse og monteret på den magnetiske kreds's krop.

Luftspalterne dannet i den lukkede tilstand af elektromagneten af den konkave og konvekse form og af de affasede flader på de magnetiske kredse i elektromagneten bliver derpå materialiseret af 2

DK 159744B

støbte ringe fremstillet f.eks. af siliconebelagt elastomer monteret på de to sideben af den faste magnetiske kreds, og på hvilke enderne af sidebenene på den bevægelige magnetiske kreds kommer til at ligge an.

5 I denne udførelsesform bliver disse to funktioner imidlertid kun korrekt opfyldt, når centrering af de to faste og bevægelige magnetiske kredse er god, og når styrespillerummet af den bevægelige kreds er lille.

Da de sideværts eller centrale skrå luftspalter skal være små 10 pr. definition for således at reducere luftspaltereluktanserne i den åbne kreds, vil nævneværdig ikke-centrering og/eller et for stort styrespillerum under lukning bevirke asymmetri af de sideværts luftspalter, som kan føre til magnetisk "klæbning" på et af sidebenene, hvilket kan føre til total ikke-lukning af den magnetiske 15 kreds.

For at undgå denne ulempe er det da nødvendigt på disse to flader at anbringe et stykke af umagnetisk materiale, fortrinsvis med en antifriktionsegenskab, som vil blive begrænset til en styrefunktion, når lukning begynder, og ikke vil tilvejebringe den 20 funktion at fastlægge den endelige luftspal te (antiremanensluftspalte), da denne funktion fortsat tilvejebringes af de tidligere nævnte elastomere ringe.

Det er klart, at disse arrangementer anvender en række dele (spændingsstødbegrænsningsring, elastomere ringe, antifriktionsdel 25 af umagnetisk materiale).

Formålet med den foreliggende opfindelse er mere specielt at afhjælpe denne ulempe.

I dette øjemed tilvejebringes en spændingsstøddæmpningsanordning, hvor de to ovennævnte funktioner kan udføres af en og samme 30 del.

I en elektromagnet omfattende en fast magnetisk kreds og en bevægelig magnetisk kreds, som samvirker med den faste magnetiske kreds og sammen med denne i den "lukkede" stilling danner mindst én luftspalte, omfatter spændingsstøddæmpningsanordningen ifølge 35 opfindelsen således mindst én kortslutningsring, der er monteret på den faste magnetiske kreds for således at dæmpe spændingsstød hidrørende fra variationer i den magnetiske flux under elektromagnetens operation, hvilken ring er dannet af en godt elektrisk ledende og umagnetisk metalplade omfattende mindst én del, der er

DK 159744 B

3 dannet således, at den strækker sig ind i den nævnte luftspalte.

Det er klart, at i fravær af særlige organer tilvejebragt for at materialisere luftspalterne dannet i den lukkede tilstand af elektromagneten opfylder benene af kortslutningsringen denne funk-5 tion såvel som styrefunktionen.

På den anden side vil, i det tilfælde hvor elektromagneten er af den type, der er beskrevet i den ovennævnte patentansøgning, de to ben af kortslutningsringen kun tjene til at deltage i styring ved begyndelsen af lukningen og vil ikke have nogen funktion til fast-10 læggelse af en endelig luftspalte (antiremanensluftspalte), da denne funktion fortsat tilvejebringes af elastomere ringe.

Det skal bemærkes, at i denne forbindelse er denne anden løsning, som er mere kompliceret, kun berettiget, når man ønsker at opnå en støjsvag elektromagnet, og når de antiremanente elementer i 15 dette tilfælde yderligere tjener som dæmpere.

I tilfælde af jævnstrømsfødede elektromagneter, der virker i normalt støjfyldte omgivelser, er den første løsning, hvor spændingsstødbegrænsningsringen samtidig tilvejebringer luftspaltecen-treringsstyring ved lukning og antiremanens, mere fordelagtig.

20 Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et snit i en kontaktor af den art, der er beskrevet i fransk patentansøgning nr. 84 03014 (FR-A-2.560.429), 25 fig. 2 et skematisk billede af enderne af benene af den be vægelige og faste del af den magnetiske kreds i kon-taktoren vist i fig. 1 i tilfælde af magnetisk klæbning, fig. 3 et perspektivisk billede af en udførelsesform for en 30 spændingsstøddæmpningsanordning ifølge opfindelsen, som er anvendelig i kontaktoren vist i fig. 1, fig. 4 et perspektivisk billede af den faste og bevægelige del af den magnetiske kreds i kontaktoren vist i fig.

1 udstyret med spændingsstøddæmpningsanordningen vist 35 i fig. 3, fig. 5 et sidebi7lede af den faste del af denne magnetiske kreds udstyret med spændingsstøddæmpningsanordningen og fig. 6 et skematisk perspektivisk billede af en

4 DK 159744 B

elektromagnet, hvor spændingsstøddæmpningsanordningen også ti 1vejebringer antiremanensfunktionen.

Den i fig. 1 på tegningen viste kontaktor har en sædvanlig trans!ationskontaktorkonstruktion omfattende i et hus 1: 5 en fast magnetisk kreds 2 i form af et E, hvis krop 3 er fikseret mod en bundplade 4 ud i et med huset 1, en bevægelig magnetisk kreds 5 også i form af et E, hvis ben 6,7 hver for sig ligger på linie med et ben 8,9 i den faste magnetiske kreds 2, idet de respektive ender af benene 6,7,8,9 af disse 10 to magnetiske kredse indbyrdes vender mod hinanden og danner luftspalter 10,11, en spole 13 viklet på en rørformet spoleform 14 og anbragt i rummet mellem benene 6,7,8,9 af den faste magnetiske kreds 2 og den bevægelige magnetiske kreds 5, 15 fastgørelsesorganer til fastgørelse af formen 14 for spolen 13 til den faste magnetiske kreds 2, organer til at styre den bevægelige magnetiske kreds 5 i formen 14, en bevægelig kontaktholdeenhed 15 monteret på kroppen 16 af den 20 bevægelige magnetiske kreds 5, og mindst én returfjeder 17 anbragt mellem den øvre skulder 18 af formen 14 for spolen 13 og kroppen 16 af den magnetiske kreds 5.

I det viste eksempel er den faste magnetiske kreds 2 nærmere angivet fastgjort og centreret i spolen 13 ved hjælp af en cylin-25 drisk stift 19. Naturligvis er opfindelsen ikke begrænset til et sådant arrangement. Den faste magnetiske kreds 2 kan f.eks. simpelthen være indpresset i formen 14 for spolen 13.

Til at styre den bevægelige magnetiske kreds 5 har den en kile 21, som samvirker med en aksi al spalte tilvejebragt i formen 14 for 30 spolen 13.

Formerne af luftspalterne 10 og 11 er bestemt på udformnings-stadiet for således at tilpasse variationsforløbet af drivkraften til modstandskraften.

I dette eksempel har enden af det centrale ben 9 af den faste 35 magnetiske kreds en konkav form i profil i form af et V 24, hvori er indført enden 25 af det centrale ben 7 på den bevægelige magnetiske kreds 5, der følgelig har en i det væsentlige komplementær konveks form i form af et V. Disse to komplementære former 24,25 bestemmer i det væsentlige den V-formede luftspalte 11.

DK 159744 B

5 På lignende måde omfatter enderne af de to sideben 8 af den faste magnetiske kreds hver en ydre affaset flade 26,27, og enderne af de to sideben 6 på den bevægelige magnetiske kreds 5 omfatter hver en indre affaset flade 28,29, hvor de ydre affasede flader 26, 5 27 på den faste magnetiske kreds 2 samvirker med de indre affasede flader 28,29 på den bevægelige magnetiske kreds 5 for således at danne to sideværts luftspalter 10, der er skråtstillet i forhold til hinanden.

Sådanne former af luftspalterne 10,11 har den fordel, at de er 10 let reproducerbare til industriel masseproduktion ved anvendelse af en teknik til stansning af tynde metalplader, der er samlet ved metoder, som hidtil har været sædvanlige (nitning) for således at tilvejebringe vekselstrømsfødede magnetiske kredse.

Den skrå stilling af den aktive sideværtsluftspalte 10 og den 15 centrale luftspalte 11 i forhold til translationslukkebevægelsen af den bevægelige magnetiske kreds 5 reducerer trækkereluktanserne for den samme nyttige vandring.

I denne udførelsesform bliver spændingsstødbegrænsningsfunktionen opnået ved hjælp af en metalplade fremstillet af kobberlege-20 ring, som er bøjet således, at den har et tværsnit i form af et U, ς hvis krop har en i det væsentlige rektangulær central udsparing.

Denne metalplade er anbragt på kroppen 3 af den faste magnetiske kreds 2, som den delvis omslutter, idet det centrale ben 9 passerer gennem udsparingen. Den tilvejebringer kortslutningsringfunktionen 25 til dæmpning af spændingsstød ved udkobling ved at forbruge energi under fluxvariationer i det centrale ben 9 af den magnetiske kreds.

Antiremanens- og dæmpningsfunktionen opnås ved hjælp af to dæmpere 35 hver dannet af en ring med rektangulært tværsnit og fremstillet af siliconebelagt elastomer, som er dannet ved støbning.

30 De passer på to respektive tappe 45 tilvejebragt på ydersiderne af sidebenene 8 af den faste magnetiske kreds 2 i det væsentlige ved foden af de affasede flader 26,27.

Disse tappe er tilvejebragt ved stansning af magnetiske metalplader under en passende vinkel 46 for at lette samling af ringene, 35 som danner dæmperne 35.

Positionen af disse dæmpere 35, som enden af benet 6 af den bevægelige magnetiske kreds 5 ligger an imod, opfylder foruden dæmpningsrollen også antiremanensfunktionen af luftspalterne 10,11 materialiseret ved den umagnetiske elastomer. Valget af en e DK 159744 Β s i 1 i conebelagt elastomer hidrører fra kravene om modstandsdygtighed af antiremanensdæmperen overfor elektromagnetens arbejdstemperaturer mod skæreolierne, som anvendes for metalpladerne, og høj mekanisk modstandskraft. Endvidere er egenskaberne med hensyn til ikke 5 vedhængning (ikke-klæbning) af en sådan elastomer nyttig for i tidens løb at sikre ikke-klæbning af den bevægelige kreds, når strømtilførslen til elektromagneten afbrydes. Det er klart, at et hvilket som helst umagnetisk materiale med mekaniske dæmpningsegenskaber, og som er egnet til udholdenhedskravene og de omgivende 10 betingelser, kan anvendes indenfor opfindelsens ramme.

Det vil i fig. 1 bemærkes, at de punkterede linier T, som angiver den lukkede stilling af den bevægelige magnetiske kreds, viser, at dæmperne 35 i denne stilling er trykket sammen, men efterlader sideværts og centrale luftspalter, der ikke er materialiseret.

15 Når den bevægelige magnetiske kreds 5 ikke er centreret, fore kommer der som nævnt ovenfor mekanisk klæbning af den art, der er vist i fig. 2. Det samme sker, når styringen af den bevægelige magnetiske kreds 5 har betydeligt spillerum, som tillader den bevægelige magnetiske kreds 5 at ligge skævt og bevirker følgelig en 20 parallel ismedefekt af luftspalterne 10,11.

Fig. 3 viser en spændingsstøddæmpningsring 50 ifølge opfindelsen, som afhjælper dette klæbningsproblem.

Denne ring omfatter mere specielt et legeme i lighed med ringen anvendt i fig. 1, og som følgelig i tværsnit har form som et U, hvis 25 krop 51 har en central i det væsentlige rektangulær udsparing 52, som det centrale ben 9 af den faste magnetiske kreds 2 kan passere igennem. I dette tilfælde er kroppen 52 imidlertid forlænget ved hver af sine ender med en flig 53,54, der har en første del, som er bøjet under rette vinkler 55,56, der strækker sig langs indersiden 30 af et tilsvarende sideben 8 af den faste magnetiske kreds 2. Denne del 55,56 er selv forlænget med en skråt bøjet del 57,58, som strækker sig henover den ydre affasede flade 26,27 af enden af sidebenet 8.

Ringen 50 er fremstillet af en plade af umagnetisk materiale 35 med både høj elektrisk konduktivitet og antifriktionsegenskaber, så at den foruden sin spændingsstødbegrænsende funktion tilvejebringer styring af den bevægelige magnetiske kreds 5 over de skrå dele 57, 58 uden risiko for klæbning og materialisering af luftspalterne 10 under lukning.

7 DK 159744 B

I dette eksempel tilvejebringes antiremanensen af dæmperne 35.

Det er klart, at hvis disse dæmpere ikke blev anvendt, ville de skrå dele af ringen, på hvilke de affasede ender 28,29 af sidebenene 6,7 af den bevægelige magnetiske kreds 5 da ville ligge an ved enden af 5 lukkevandringen, da selv alene tilvejebringe antiremanensfunktionen.

Naturligvis er opfindelsen ikke begrænset til formen af den ovenfor beskrevne elektromagnet, og kombinationen af antispændingsstødringen og af antiremanensmetal pladen kan anvendes til en hvilken som helst anden type af jævnstrømselektromagnet og specielt til at 10 danne spændingsstødbegrænsningsringen i et bevægeligt pladerelæ, således som det der er vist skematisk i fig. 6.

I denne figur er pladerelæet dannet af en elektromagnet omfattende en kerne 60, omkring hvilken der er anbragt en spole 61 vist skematisk med punkterede linier. Denne kerne 60 omfatter på den ene 15 side et fladt cirkulært hoved 62 og er fastgjort under rette vinkler på den anden side til et af benene 63 af et L-formet anker. På den øverste kant 64 af det andet ben 65, som strækker sig parallelt med aksen for kernen 60, er hængslet en plade 66, som strækker sig over hovedet 62 af kernen 60.

20 I den lukkede stilling kommer pladen 66, som tiltrækkes af kernen 60, hvis spole 61 da strømforsynes, til at ligge an og holdes imod den flade side 67 af hovedet 62, der tjener som magnetisk anlægsf1 ade.

I dette tilfælde består spændingsstøddæmpningsanordningen 25 ifølge opfindelsen af en kroneformet ring 68, som omgiver kernen 60 og holdes under hovedet 62 ved hjælp af to ben 69,70, der er bøjet tilbage på den magnetiske anlægsflade 67, og som tjener som anti remanensluftspalter.

30 35

Claims (8)

1. Spændingsstøddæmpningsanordning til elektromagneter eller lignende af den art, der omfatter en fast magnetisk kreds (2) og en 5 bevægelig magnetisk kreds (5), som samvirker med den faste magnetiske kreds (2) og sammen dermed i den "lukkede" stilling danner mindst én luftspalte (10,11), kendetegnet ved, at den yderligere omfatter mindst én kortslutningsring (50;68), som er monteret på den faste magnetiske kreds for således at dæmpe spæn-10 dingsstødene hidrørende fra variationer af den magnetiske flux under elektromagnetens operation, hvilken ring er dannet af en godt elektrisk ledende og umagnetisk metalplade og omfatter mindst én del (57,58;69,70), der er udformet således, at den strækker sig ind i luftspalten (10,11).

2. Anordning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at metalpladen har antifriktionsegenskaber.

3. Anordning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at luftspalten (10,11) i den lukkede tilstand af elektromagneten er fastlagt af dæmpningsorganer (35), som er anbragt mellem den faste 20 magnetiske kreds (2) og den bevægelige magnetiske kreds (5).

4. Anordning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at luftspalten (10,11) i den lukkede tilstand af elektromagneten er fastlagt og i det mindste delvis materialiseret af den nævnte del af metalpladen.

5. Anordning ifølge krav 1, hvor den faste magnetiske kreds af elektromagneten har en E-form omfattende en krop (3), et centralt ben (9) og to sideben (8), hvor enderne af benene (8,9) sammen med den bevægelige magnetiske kreds (5) i den lukkede stilling af denne danner en central luftspalte (11) og to sideluftspal ter (10), og 30 hvor ringen er dannet af en metalplade, som er bøjet således, at den i tværsnit har form som et U, hvis krop har en udsparing (52), hvilken ring er anbragt på kroppen (3) af den faste magnetiske kreds (2), som den delvis omslutter, og hvor det centrale ben (9) af den faste magnetiske kreds (2) går gennem udsparingen (52), 35 kendetegnet ved, at kroppen (52) af ringen er forlænget ved hver af sine ender med en flig (53,54), der har en første del, som er bøjet under rette vinkler (55,56), og som strækker sig imod indersiden af det tilsvarende sideben (8) af den faste magnetiske kreds (2), og en anden del, som strækker sig i forlængelse af den DK 159744 B første del og er bøjet således, at den i det mindste delvis ligger hen over enden af det nævnte ben for således at materialisere den tilsvarende sideværts luftspalte.

6. Anordning ifølge krav 5, kendetegnet ved, at en-5 derne af de to sideben (8) af den magnetiske kreds (2) hver omfatter en affaset ydre flade (26,27), og de to ender af de to sideben (6) af den bevægelige magnetiske kreds (5) hver omfatter en affaset indre flade (28,29), hvor de ydre affasede flader (26,27) af den faste magnetiske kreds (2) samvirker med de indre affasede flader 10 (28,29) af den bevægelige magnetiske kreds (5) for således at danne to skrå sideværts luftspalter, og at de andre dele af fligene (53,54) af ringen er bøjet skråt for således i det mindste delvis at ligge hen over de ydre affasede flader (26,27) af de respektive ender af sidebenene (8) i den faste magnetiske kreds.

7. Anordning ifølge krav 1, hvor elektromagneten omfatter en kerne (60), omkring hvilken spolen (61) er anbragt, og som har et hoved (62) med en flad magnetisk anlægsflade (67), og en bevægelig plade, der i den strømforsynede stilling af elektromagneten er tiltrukket imod den magnetiske anlægsflade, kendetegnet ved, 20 at spændingsstøddæmpningsanordningen består af en kroneformet ring (68), som omgiver kernen (60) og holdes på plads under hovedet (62) ved hjælp af mindst et ben (69,70), som er bøjet tilbage på den magnetiske anlægsflade (67) og tjener som antiremanensluftspal te.

8. Elektromagnet omfattende en fast magnetisk kreds (2) og en 25 bevægelig magnetisk kreds (5), som samvirker med den faste magnetiske kreds (2) og sammen dermed i den lukkede stilling danner mindst én luftspalte (10,11), kendetegnet ved, at den omfatter mindst én kortslutningsring (50), som er monteret på den faste magnetiske kreds (2) for således at dæmpe spændingsstødene 30 hidrørende fra variationer i den magnetiske flux under elektromagnetens operation, hvilken ring er dannet af en godt elektrisk ledende og umagnetisk metalplade og omfatter mindst én del (57,58), der er udformet således, at den strækker sig ind i luftspalten. 35