SE462130B - Elektromagnet - Google Patents

Description

462 150 l0 15 20 25 30 kunde tänka sig att använda en ankarplunge men därvid upp- träder en reluktans vid kärnans rörelse som ej kan för- summas. Man är sålunda hänvisad till ett utförande med två luftgap i serie (plant ankare vänt mot ett U eller ett E, eller ankare av U eller E form vänt mot ett ok av samma form).

Med två luftgap i serie för att erhålla samma karaktäristik (reluktans, induktion, flöde, kraft) som med ett enda luft- gap är det emellertid nödvändigt att dubblera ytan av varje luftgap (total reluktans av luftgap oförändrad, flöde oför- ändrat ger två lika krafter vardera utgörande hälften av förutvarande kraft).

För att uppnå verkan av dubblerad yta av ett enda luftgap skulle sålunda erfordras två polplattor vardera utgörande fyra gånger järntvärsnittet. Det vore ej möjligt att använda identiska mot varandra vända kretsar av E eller U form, utan även med ett plant ankare skulle anordningen bli alltför skrymmande och flödesförlusterna för stora.

För att lösa detta problem har man föreslagit att utföra luftgap med vinkelställda ytor. På detta sätt kan man emeller- tid ej uppnå mer än en dubblering av ytorna. Vidare uppkom- mer styrningsproblem. Enligt FR-A-2 522 871 är ett av luft- gapen utbrett och har låg reluktans, men dess ytor måste vara täckta med ett plastmaterial såsom polytetrafloureten, vilket medför komplicerad och dyr tillverkning med kvarstå- ende risk för nedslitning och fastkilning.

Föreliggande uppfinning har sålunda till syfte att åstad- komma en elektromagnet för likström med parallellrörelse innehållande två luftgap i serie vilka vardera har en yta upp till tio gånger större än järntvärsnittet, med samma optimala arbetsförhållandaisom erhålles med ett enda luftgap med en stor polplatta och förstärkning genom rotation, vilken elektromagnet är föga skrymmande och dessutom billig att till- verka. 10 15 20 25 30 462 130 Uppfinningen avser sålunda en elektromagnet för likström med parallellrörelse, omfattande en första och en relativt denna rörlig andra magnetisk del, och en spole som är lindad pà en spolstomme kring en till den första delen hörande kärna varvid en första ände av denna kärna är försedd med en pol- platta som är vänd mot ett första parti av den andra delen och med detta avgränsar ett första luftgap med stor yta.

Enligt uppfinningen kännetecknas denna elektromagnet av att den andra änden av kärnan är förlängd utanför spolstommen och försedd med en andra polplatta, och att den andra magne- tiska delen har ett mellan spolstommen och den andra pol- plattan beläget andra parti som med polplattan avgränsar ett andra luftgap med stor yta som ligger magnetiskt i serie med det första luftgapet och tillslutes samtidigt med detta.

Vardera av de två luftgapen i serie befinner sig sålunda i en respektive axiell ände av spolen och kan därmed ha en mycket stor yta utan att erforderlig plats för elektro- magneten i plan vinkelrätt mot spolens axel pâverkas. Er- forderligt utrymme i spolens axelriktning ökas föga genom närvaro av det andra luftgapet.

Uppfinningen beskrives i form av utföringsexempel och med hänvisning till åtföljande ritningar.

Fig. l visar elektromagneten enligt uppfinningen, delvis i snitt utmed linjen I-I på fig. 2.

Fig. 2 visar elektromagneten delvis i snitt utmed linjen II-II på fig. l.

Fig. 3 visar elektromagneten delvis i snitt utmed linjen III-III på fig. 2.

Fig. 4 är en vy liknande fig. l av en varierad utförings- form av elektromagneten.

Fig. 5 är en vy liknande fig. 3 visande utföringsformen enligt fig.4. 462 150 10 15 20 25 30 Elektromagneten enligt fig. l-3 innehåller en spole l lindad på en spolstomme 2 av plastmaterial. Spolen 1 med stommen 2 benämnes nedan spole.

Spolstommen 2 omger en magnetisk kärna 3 tillhörande en första magnetisk del som i det visade exemplet är en fast del.

En första ände 3a av kärnan 3 är försedd med en polplatta ansluten till en utsida av en fläns 2a av stommen 2. Denna polplatta 4 är fäst på änden 3a kring en ansats på kärnan 3.

Såsom visat på fig. 2 har flänsarna 2a och 2b (endast 2a är synlig) av stommen 2 allmänt rektangulär form och polplattan 4 har jämväl rektangulär form med längd och bredd till- närmelsevis lika med längden och bredden av flänsarna 2a och 2b.

Elektromagneten har vidare en andra magnetisk del som i det visade exemplet är rörlig. Denna andra del består av två magnetankare 5 och 6 belägna symmetriskt pá ömse sidor om spolens axel.

Varje ankare 5, 6 har ett plant mittparti Sb, 6b vid sidan av spolen parallellt med dennas axel. Dessa delar är styrda parallellt med spolens axel mellan två par anslag 2c som vardera uppbäres av en respektive fläns 2a, 2b. De tvà mitt- partierna 5b, 6b är anordnade á ömse sidor om spolen paral- lellt med varandra.

I änden av mittpartiet 5b, 6b intill polplattan 4 är nämnda ankare 5, 6 omböjda i rät vinkel mot varandra för att vardera bilda ett första parti av luftgapet 5a, 6a som är vänt mot den flänsen 2a motsatta sidan av polplattan 4. Partierna Sa, 6a av nämnda ankare 5, 6 bildar sålunda med polplattan 4 ett första variabelt luftgap el med stor yta (4/5a, 6a). Anligg- ning av partierna Sa, 6a mot polplattan 4, det vill säga tillslutning av det första luftgapet, bestämmer ett ändläge av ankarnas 5, 6 parallellrörelse. vi 10 15 20 25 30 462 'IEO Nämnda ankare 5, 6 är fast anslutna till varandra genom en hållare 7 av plastmaterial i vilken är monterade de rörliga kontakterna 13 av en kontaktor. Elektromagneten är driv- motor för denna kontaktor. De rörliga kontakterna 13 hálles i anliggning mot anslag 14 genom fjädrar 16. De två ankarna 5, 6 är anslutna till insidan av hållaren 7 mellan tvâ lister 7a utmed motsatta kanter av hållaren. Efter montering av spolen och den första magnetiska delen samt hållaren för de rörliga kontakterna och hållaren för de fasta kontakterna (endast de fasta kontakterna 17 är visade med punktstreckade linjer) är det sålunda möjligt att montera de två ankarna 5, 6 genom att införa dessa från sidan på ömse sidor om spolen i respektive par lister 7a.

I monterat läge anligger ankarna 5 och 6 mot varandra i den fria änden av sitt parti Sa, 6a. Mellan dessa fria ändar är emellertid utformad en cirkulär öppning Sd som upptager den större änden av en konisk tryckfjäder 8 monterad mellan in- sidan av hàllaren 7 och den ände 3a av kärnan 3 som fram- träder genom monteringshàlet i polplattan 4.

Enligt uppfinningen är den andra änden 3b av kärnan 3 för- längd utanför spolstommen 2 och på något avstånd utanför flänsen 2b försedd med en andra polplatta 9. Denna har ett centralt hál 9a i vilket ingriper änden 3b av kärnan och stöder mot polplattan med en ansats 3c. Polplattan 9 har allmänt rektangulär form med väsentligen lika längd och bredd som motsvarande rörliga del av elektromagneten. För att tillförsäkra konstant tvärsnitt av järnkärnan 3 vid pol- plattan 9 är en järnbricka 10 monterad kring änden 3b i an- liggning mot polplattan på dess från spolen 1, 2 vända sida.

Enligt ett viktigt kännetecken av uppfinningen är ankarna 5, 6 omböjda mot varandra 90° i den ände av deras mittparti 5b, 6b som befinner sig vid änden 3b av kärnan, för att bilda ett andra variabelt luftgap e2 (9/5c,6c) mellan flän- sen 2b och polplattan 9. Detta andra luftgap ligger mag- netiskt i serie med det första luftgapet el. I det ändläge 462 150 10 15 20 25 30 där det första luftgapet el är tillslutet, är det andra luftgapet e2 även tillslutet. I det visade exemplet anligger därvid de rörliga kontakterna 13 mot de fasta kontakterna 17 med en kraft som bestämmes av fjädrarna 16.

När spolen l är strömlös, föres ankarna 5, 6 av fjädern 8 till det på figurerna visade ändläget, i vilket deras andra partier Sc, 6c anligger mot flänsen 2b av stommen 2.

Liksom det första luftgapet el har även det andra luftgapet e2 en relativt stor yta, exempelvis fem till tio gånger tvärsnittet av den magnetiska järnkärnan, det vill säga tvärsnittet av kärnan 3 och det totala tvärsnittet av an- karnas 5, 6 mittpartier 5b och Gb vilka är magnetiskt paral- lella. De två luftgapen har företrädesvis lika stor yta.

En hylsa ll av koppar eller mässing, det vill säga ett ma- terial som är omagnetiskt men elektriskt ledande, är anordnad kring kärnan 3 mellan den andra polplattan 9 och närliggande fläns 2b av spolstommen. Hylsan ll har flera uppgifter. Dels bestämmer den det axiella avståndet mellan polplattan 9 och spolstommen 2. Dels är dess ytterdiameter tillnärmelsevis lika med innerdiametern av en öppning Se som är utformad mellan de mot varandra vända ändarna av partierna Sc och 6c.

Därigenom samverkar öppningen 5e med hylsan ll för att styra parallellrörelsen av ankarna 5 och 6 och samtidigt bibehålla ett bestämt gap e3 mellan ankarna och kärnan 3 för att till ett minimum nedbringa de magnetiska läckförlusterna.

Hylsan ll har vidare till uppgift att tjäna som en broms- ring för att minska belastningen vid plötslig brytning av strömmen till spolen l.

På sin mot flänsen 2b vända sida har hylsan ll en krage lla som mekaniskt stöder flänsen 2b, för att undvika att flänsen 2b med tiden deformeras genom tryck från spolen l och därmed minskar det största möjliga djupet av luftgapet e2. 10 15 20 25 30 462 130 Det observeras vidare att ett konstant luftgap e4 är an- ordnat mellan kanten av polplattan 4 och mittpartiet 5b eller 6b av varje ankare 5, 6, vilket nedbringar de mag- netiska förlusterna mellan polplattan 4 och varje ankare 5, 6.

Uppfinningen möjliggör att varje variabelt luftgap har en yta omkring tio gånger tvärsnittet av järnkärnan 3, vilket är magnetiskt ekvivalent med en magnetkrets med endast ett luftgap som har en yta fem gånger större än kärnans tvär- snitt eller en magnetkrets med ett enda luftgap vars yta är 2,5 gånger större än tvärsnittet av kärnan i kombination med en förstärkning som dubblerar det effektiva slaget genom rotation.

Det inses att man lätt kan minska ytan av luftgapet om denna är onödigt stor. Man kan på detta sätt få fram en optimal yta av luftgapet. Det tjänar ingenting till att alltför mycket öka ytan av luftgapet då reluktansen av järnmassan då kommer i närheten av luftgapens reluktans vid öppen magnet- krets och vidare kraften vid sluten magnetkrets nedgår där- hän att svårigheter uppstår att sammantrycka kontaktfjäd- raffla- Om hylsan ll utelämnas kan kärnan anordnas glidbar i spol- stommen, varvid delarna 5 och 6 är fästa vid flänsen 2c av spolstommen.

Fig. 4 och 5, som är förenklade motsvarigheter till fig. l och 3, beskriver denna utföringsform. I detta fall utgör de magnetiska delarna 5, 6 den fasta delen och är till- sammans med spolen l, 2 monterad i ett hus 35 medan delarna 3, 4 utgör den rörliga delen.

Kärnan 3 är sålunda glidbart monterad i styrningen 32 i spolstommen 2 medan en återföringsfjäder 28 för den rörliga delen 3, 4 är anordnad kring kärnan 3 mellan den andra pol- plattan 9 och närliggande fläns 2b av spolstommen 2. 462 150 10 15 20 Anordningen fungerar i övrigt analogt med den ovan be- skrivna utföringsformen. Den första polplattan 4 är böjd väsentligen i rät vinkel i riktning från den andra pol- plattan 9 och sträcker sig på ömse sidor om det isoler- stycke 7 som uppbär de rörliga kontakterna 13, för att bilda partier 4b som följer förflyttningen av isoler- stycket 7. Isolerstycket är givetvis fristående från par- tierna 5a, 6a av den fasta delen 5, 6.

Det inses att uppfinningen ej är begränsad till visade ex- empel, men kan modifieras inom uppfinningens ram.

Om man begränsar sig till luftgap med en yta fem gånger större än tvärsnittet av järnkärnan, är det sålunda möjligt att utelämna ett ankare 5 eller 6.

Det är vidare möjligt att endast anordna ett ankare utan att minska ytan av luftgapen om man vid ett av luftgapen anordnar en öppning för passage av den förlängda kärnan som uppbär polplattan 9.

Kärnan kan ha rektangulärt tvärsnitt och exempelvis bestå av ett plåtpaket, eller bestå av två plåtar som är böjda i rät vinkel i motsatta riktningar utanför vardera änden av spolstommen så att kärnan och de tvâ polplattorna utgör en enda del.

Claims (10)

10 15 20 25 30 462 150 PATENTKRAV

1. Elektromagnet för likström med parallellrörelse, om- fattande en första (3, 4) och en relativt denna rörlig andra (5, 6) magnetisk del och en spole (l) som är lindad pà en spolstomme (2) kring en till den första delen hörande kärna (3) varvid en första ände (3a) av denna kärna är för- sedd med en polplatta (4) som är vänd mot ett första parti (Sa, 6a) av den andra delen (5, 6) och med detta avgränsar ett första luftgap (4/5a, 6a) med stor yta, k ä n n e - t e c k n a d av att den andra änden (3b) av kärnan (3) är förlängd utanför spolstommen (2) och försedd med en andra polplatta (9), och att den andra magnetiska delen (5, 6) har ett mellan spolstommen (2) och den andra polplattan (9) beläget andra parti (5c, 6c) som med polplattan (9) av- gränsar ett andra luftgap (9/Sc, 6c) med stor yta som ligger magnetiskt i serie med det första luftgapet (4/Sa, 6a) och tillslutes samtidigt med detta.

2. Elektromagnet enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att ytan av varje luftgap (4/5a, 6a; 9/5c, 6c) är från fem till tio gånger större än tvärsnittet av järnkärnan (3).

3. Elektromagnet enligt krav l eller 2, k ä n n e - t e c k n a d av att den andra magnetiska delen (5, 6) om- fattar ett mittparti (5b, 6b) väsentligen parallellt med spolens (1, 2) axel och böjt väsentligen i rät vinkel mot spolens axel och på ömse sidor om denna för att bilda det första (Sa, 6a) och det andra (5c, 6c) partiet av den andra delen (5, 6).

4. Elektromagnet enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att den andra magnetiska delen (5, 6) består av två iden- tiska U-formade hälfter (5, 6) som är införda i sidled pà ömse sidor om spolen (l, 2) och vardera fästa i en ände på undersidan av ett isolerstycke (7) som uppbär rörliga kon- takter (13). /6 462 150 10 l5 20 25

5. Elektromagnet enligt något av krav l-4, k ä n n e - t e c k n a d av att en hylsa (ll) av omagnetiskt men elektriskt ledande material såsom koppar är anordnad kring kärnan (3) mellan den andra polplattan (9) och en när- liggande fläns (2b) av spolstommen (2).

6. Elektromagnet enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att hylsan (ll) har en krage (lla) för förstärkning av nämnda fläns (2b).

7. Elektromagnet enligt något av krav l-3, k ä n n e - t e c k n a d av att den andra magnetiska delen (S, 6) be- står av tvâ identiska U-formade hälfter (5, 6) som sträcker sig utmed sidorna på ömse sidor om spolen (1, 2) och vardera är fästa på en fläns (2b) av spolstommen (2).

8. Elektromagnet enligt något av krav l-3 och 7, k ä n n e - t e'c k n a d av att polplattan (4) i den första änden (3a) av kärnan (3) är böjd väsentligen i rät vinkel i riktning från den andra polplattan (9) och sträcker sig på ömse sidor om ett isolerstycke (7) som uppbär de rörliga kontakterna (13), så att den första polplattan (4) bildar partier (4b) fast anslutna till isolerstycket (7) för förflyttning till- sammans med detta.

9. Elektromagnet enligt något av krav l-3 och 7 och 8, k ä n n e t e c k n a d av att en återföringsfjäder (28) för den rörliga delen (3, 4) är anordnad kring kärnan (3) mellan den andra polplattan (9) och en närliggande fläns (2b) av spolstommen (2).

10. Elektromagnet enligt något av krav l-3 och 7-9, k ä n n e t e c k n a d av att den fasta delen (5, 6) och spolen (l, 2) är monterade i ett hus (35L p)