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Elektromagnet Die Erfindung bezieht sich auf Elektromagnete und betrifft
Verbesserungen in ihrer Bauweise, um die durch die remanente Magnetisierung bedingten
Nachteile zu beseitigen.
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Trotz der Sorgfalt, mit der die Elektromagnete hergestellt werden,
sind noch in zahlreichen Fällen Versager im Betrieb zu verzeichnen, die darauf zurückzuführen
sind, daß der vom Elektromagnet angezogene Teil nach Ausschaltung des Stromes am
Magnetkern haften bleibt, anstatt unter der Wirkung der ihn belastenden Kraft, z.
B. Feder, Gewicht od. dgl., abzufallen.
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Ist die Rückführkraft bedeutend, dann kann ein Kleben des Ankers kaum
vorkommen. Dies trifft für die kräftigen Geräte zu, die zum Bremsen, Verriegeln,
Heben von Lasten usw. benutzt werden. Sind dagegen die Rückführkräfte schwach, dann
kann die durch den Restmagnetismus erzeugte Anziehungskraft überwiegen und das Kleben
des Ankers herbeiführen. Die Folgen dieses Versagens, das eine gesteuerte Bewegung
plötzlich unterbricht, können unter Umständen sehr ernst sein, und die gänzliche
Beseitigung dieser Gefahr würde für die Benutzung der Elektromagnete eine gesteigerte
Sicherheit bedeuten.
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Es sind nun bereits verschiedene Mittel versucht worden, diesen Nachteilen
abzuhelfen. So wurde vorgeschlagen, Zwischenstücke aus Hartgummi oder starrem Kunstharz
zu verwenden, die zwischen den Kernteilen und Ankerteilen bei erregtem Magneten
einen Luftspalt aufrechterhalten. Da es sich aber um ein starres Zwischenstück handelt,
wird dieses rasch zerstört. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Anker nach
Abschalten des Elektromagneten nicht zurückgestoßen wird und sich ein Kleben einstellt,
wenn ein starker Restmagnetismus vorliegt. Darüber hinaus ist es ebenfalls bekannt,
das starre Zwischenstück durch eine elastische Schicht zu ersetzen. Es stellte sich
jedoch heraus, daß in manchen Fällen das Kleben nicht verhindert wird, wenn die
Schicht zu dünn gewählt wird, und daß anderseits die Anziehungskraft zwischen Anker
und Kern verringert wird, wenn ein zu dickes Zwischenstück zur Verwendung kommt.
Um diesen letzten Nachteil wenigstens teilweise zu beseitigen, wurde vorgeschlagen,
ferromagnetische Teilchen in das dickere elastische Zwischenstück einzulagern. Einerseits
ist aber bei Verwendung eines solchen dicken Zwischenstückes die Anziehungskraft
nicht dieselbe, die bei Vorhandensein eines nur sehr dünnen Luftspaltes erreicht
wird, und anderseits wird der Restmagnetismus durch die ferromagnetischen Einlagerungen
übertragen und kann unter bestimmten Umständen ein Kleben verursachen. Darüber hinaus
ist die Verwendung von dicken elastischen Zwischenstücken mit oder ohne ferromagnetische
Einlagerungen verhältnismäßig kostspielig.
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Die Erfindung, die sich auf einen Elektromagneten mit einem festen
Kernteil und einem beweglichen Ankerteil bezieht, zwischen denen im erregten Zustand
durch wenigstens ein an einer Polfläche des Kernteils und/oder des Ankerteils befestigtes
Zwischenstück aus elastischem Material ein geringer Luftspalt aufrechterhalten wird,
besteht darin, daß das Zwischenstück von einem dünnen- Belag -aus elastischem Kunststoff
oder Gummi mit einem elastischen Wulst gebildet ist, der am Polflächenrand oder
auch innerhalb der bzw. den Polflächen liegt und beliebige Gestalt aufweist.
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Vorzugsweise ist der elastische Wulst am Rande des beweglichen Ankers
oder des Kernes angebracht. Dieser Umfangwulst wird unter der Wirkung der Anziehungskraft
des Elektromagnets zusammengedrückt und dehnt sich bei Unterbrechung des Stromes
wieder plötzlich aus, so daß er den beweglichen Teil abschleudert und auf diese
Weise das Kleben verhindert.
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Durch die Anwesenheit des Belages vergrößert sich der Luftspalt zwar
sehr geringfügig, doch ist dies keineswegs ein Nachteil, denn gegen Ende des Hubes
ist die Anziehungskraft des Elektromagnets am größten.
Die Erfindung
erstreckt sich auch auf eine namentlich als Ventilmagnet geeignete Sonderausführung
des Elektromagnets, die noch näher beschrieben werden soll.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der
in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiele. Es zeigt Fig. 1 einen
einspuligen Elektromagnet im senkrechten Schnitt, Fig. 2 eine Draufsicht des Elektromagnets
gemäß Fig. 1 mit waagerechtem Schnitt durch dessen Weicheisenkern, Fig. 3 einen
zweispuligen Elektromagnet im senkrechten Schnitt, Fig. 4. eine Draufsicht des beweglichen
Teiles des in Fig. 3 veranschaulichten Elektromagnets, Fig. 5 den von unten gesehenen
Elektromagnet gemäß Fig. 3 nach Entfernung des beweglichen Teiles, Fig. 6 einen
dreispuligen Elektromagnet im senkrechten Schnitt, Fig. 7 eine Draufsicht auf den
beweglichen Teil des in Fig. 6 darggstellten Elektromagnets, Fig. 8 einen senkrechten
Schnitt durch einen einspuligen Elektromagnet mit einem beweglichen Teil, der aus
einer magnetisch beeinflußbaren Scheibe und einem Führungsschaft aus unmagnetischem,
elastischem Kunststoff besteht, Fig. 9 eine Draufsicht auf den Elektromagnet gemäß
Fig. B.
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Gemäß Fig. 1 sind 1 und 2 die beiden Bestandteile des feststehenden
Magnetkerns, die in diesem Beispiel miteinander verschraubt, sonst aber auch durch
einfache Verschachtelung mit glatten Stoßfugen zusammenfügbar sind. Die Spule 3
ist im rohrförmigen Kunststoffträger 4 zwischen dessen Endflanschen 4' isoliert
eingebaut. Im Spulenträger 4 ist ein Loch 5 für die Durchführung der Stromführungsdrähte
der Spule vorgesehen. Der Weicheisenanker 6 des Elektromagnets ist in der Bohrung
7 des Magnetkerns und im rohrförmigen Teil des Spulenträgers 4 gleitbar geführt.
In den Weicheisenanker 6 sind aus Kunststoff hergestellte Längsrippen eingepaßt,
die die Führung dieses Weicheisenankers und zugleich dessen Isolierung gegenüber
dem Magnetkern gewährleisten. Ein elastischer Belag 9 hüllt den Weicheisenanker
6 ein und verbindet die Rippen 8 zu einem zusammenhängenden Ganzen. Der Weicheisenanker
6 hat an seinem in den Elektromagnet hineinreichenden Ende einen Belag 10, der sich
aus einem dünnen elastischen Häutchen und einem Randwulst 101 zusammensetzt, der
mit dem Boden 11 des Magnetkerns oder Mantels in Berührung kommt. Der Randwulst
101 ist mit Quereinschnitten versehen, die jegliche Saugnapfwirkung verhindern.
Bei vom Boden 11 des Magnetkerns abgerücktem Weicheisenanker 6 (in Fig. 1
dargestellte Stellung) hat das Einschalten des Stromes in der Spule 3 zur Folge,
daß der Weicheisenanker in den Magnetkern oder Mantel so weit eingezogen wird, bis
dessen Belag 10 durch seinen Wulst 101 mit dem Mantelboden 11 in Berührung
gelangt.
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Infolge des Vorhandenseins des Belages 10 und des Wulstes 101 bleibt
ein gewisser Luftspalt bestehen und beschränkt den Wert der Magnetisierung.
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Beim Unterbrechen des Stromes hört die Anziehung sofort auf, und der
Weicheisenanker 6 fällt ab. Dieses Abfallen wird durch die Federkraft des Belages
10 und des Wulstes 101 begünstigt und beschleunigt, da sich der beim Anziehen vom
Weicheisenanker 6 zusammengedrückte Wulst plötzlich entspannt und den Weicheisenanker
zurückstößt, so daß auf diese Weise jede Gefahr eines Klebens des Ankers beseitigt
ist.
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Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen einen Elektromagnet mit zwei Spulen 3,
31. Der bewegliche Teil 12 ist erfindungsgemäß mit dem Belag 13 versehen, dessen
Wulst 131 am Umfang der Fläche 14 verläuft.
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Auf diese Weise wird wie im Falle der Fig. 1 ein Luftspalt gebildet,
der die Magnetisierung auf einen vorbestimmten Wert beschränkt, und der Randwulst
131 des Belages begünstigt und beschleunigt das Abfallen des Teiles 12 vom Ende
15, sobald der Erregerstrom unterbrochen wird.
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Aus Fig. 4 sind die Einschnitte 16 im Wulst des Belages 13 zu ersehen,
die wie im vorigen Falle die Saugnapfwirkung ausschalten, die sonst beim Zusammendrücken
des Belages eintreten und das Abfallen des beweglichen Teiles verhindern würde.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.6 und 7 hat der Elektromagnet
drei Spulen 3, 31, 3", und seine Wirkungsweise ist in jeder Beziehung dieselbe wie
im Falle der Fig. 3.
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Auch hier ist der bewegliche Teil 17 mit seinen Berührungsflächen
18 und dem den Luftspalt bildenden Belag 19 vorhanden, dessen Wulst mit Einschnitten
20 versehen ist.
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Die Fig.8 und 9 veranschaulichen eine Ausführung des Elektromagnets
in Topfform bekannter Art, an dem die Erfindung vorgesehen ist.
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21 ist der Spulenkörper mit der im Kunststoffträger 23 eingebauten
Spule 22 von ähnlichem Aufbau wie die Spulen der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele.
Der bewegliche Teil besteht hier aus einer magnetisch erregbaren Scheibe 24. Diese
ist an einem Schaft 25 aus elastischem Kunststoff befestigt, der der Scheibe 24
anvulkanisiert oder mit ihr verklebt ist. Der Schaft 25 ist in der Bohrung 26 des
Spulenkörpers oder Eisenmantels 21 mittels Rippen 27 geführt. Auch hier ist die
den Magnetpolen zugekehrte Seite der Scheibe 24 mit dem elastisch verformbaren überzug
versehen, der aus dem dünnen Belag 28 und dem Ringwulst 29 besteht. Desgleichen
sind auch die Einschnitte 30 im Wulst 29 vorhanden, um die Saugnapfwirkung
zu verhüten.
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Der die Scheibe deckende elastische Belag bietet wie bei den Ausführungen
der Elektromagneten nach Fig. 1 bis 7 den Vorteil seiner doppelten Wirksamkeit;
denn er hemmt einmal durch die Aufrechterhaltung eines dünnen Luftspaltes die Anziehungskraft
des Elektromagnets, wenn sich die Scheibe 24 dem Ende ihres Hubes nähert, und er
stößt zum anderen durch die Federkraft des Wulstes die Scheibe rasch zurück, sobald
der Strom unterbrochen wird.
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Der Wulst der elastischen Beläge, der eines der wesentlichen Merkmale
der Erfindung darstellt, ist in den einzelnen Figuren der Zeichnung am Umfang des
beweglichen Teiles vorgesehen. Dieser Wulst könnte eine andere, z. B. gerade oder
kreuzförmige Gestalt oder auch anders gelegen oder auch an den Kernen des Elektromagnets
bzw. an diesen und dem beweglichen Teil angeordnet sein.
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Bei der Ausführung des Elektromagnets nach Fig. 8 ist der Anker 24
Teil eines Ventils, dessen Kegel bei 31 zu sehen ist. Dieses Kegelventil schließt
bzw. öffnet alsdann die Durchlaßöffnung eines nicht weiter dargestellten Ventilsitzes,
auf den sich die Erfindung nicht bezieht.