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Drehmagnet Die Erfindung betrifft einen Drehmagneten mit einem topfartigen,
die Erregerspule aufnehmenden Gehäuse und einem im zentralen, feststehenden Kern
drehbar gelagerten Ringanker, der unter der Wirkung tangentialer Komponenten der
Kraftlinien eine Drehbewegung in dem von der Gehäusetopfinnenwand und dem Zentralkern
gebildeten Ringraum ausführt, dessen Arbeitsluftspalte sich gegenüber dem Kern in
Drehrichtung keilartig verjüngt und dessen minimaler Luftspalt gegenüber der Gehäusetopfinnenwand
konstant bleibt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ringsegment-Anker
eine auswechselbare, mit dem Kern fest verbindbare Kernscheibe wenigstens teilweise
umgibt und daß die einander zugekehrten profilierten Flächen von Anker und Kernscheibe
den keilartig sich verjüngenden Arbeitsluftspalt bilden.
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Drehmagnete sind in verschiedenen Ausführungsformen bekanntgeworden.
So ist ein Drehmagnet bekannt, dessen Ringanker einen zentralen Kern umgibt und
dessen Kern sternartige, die Pole bildende Vorsprünge besitzt, während an der Innenfläche
des Ringankers zwischen den einzelnen Polen Ausnehmungen vorgesehen sind. Die mit
dem Ringanker zusammenwirkenden Pole des Kernes sind einstückig reit dem Zentralkern
ausgebildet, der auch die dem Anker gegenüberliegende Begrenzung des Spulenraurnes
bildet. Ein zylindrischer Teil umschließt die Spule und auch den Ringanker von außen.
Gegenüber dieser Konstruktion hat die .Erfindung zunächst den Vorteil, daß sie die
einfache, an sich bekannte Topfbauweise benutzt. Die Auswechselbarkeit der Kernscheibe
erleichtert ferner einerseits die Herstellung des Drehmagneten und andererseits
ergibt sich auch die Mögliehkeit, aus denselben Grundelementen Drehmagnete mit unterschiedlichen
Merkmalen herstellen zu können, beispielsweise mit verschiedenen Drehwinkeln, wobei
durch die Ausbildung des Arbeitsluftspaltes auch bei größeren Drehwinkeln ein günstiger
Kraftlinienverlauf erzielt wird.
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Ein Arbeitsluftspalt, .der sich gegenüber dem Kern in Drehrichtung
keilartig verjüngt und dessen minimaler Luftspalt konstant bleibt, .ist an sich
nicht neu. Bei einem bekannten Drehmagneten dieser Art ist jedoch der Drehanker
zwischen den Polen des Kernes angeordnet. Derartige Konstruktionen ergeben aber
ungünstige äußere Abmessungen.
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Bei Drehmagneten, deren Drehachse mit der Spulenachse übereinstimmt
und bei denen der Anker seine Drehbewegung unter der Wirkung tangentialer Komponenten
der Kraftlinien ausführt, wird ferner, wie bekannt, ein walzenförmiger Anker verwendet,
der an seinen Enden mit den zur Erzeugung eines Drehmomentes erforderlichen Konturen
versehen ist. Diese Konturen wirken mit Kerndeckeln bzw. Gehäusedeckeln zusammen,
welche entsprechend gestaltet sind. Zur Erreichung verschiedener Charakteristiken
ist es notwendig, den kompliziert .aufgebauten Anker und auch die Gehäusedeckel
auszutauschen, so daß lediglich die Spule mit .dem Außenmantel bei verschiedenen
Typen von Drehmagneten verwendet werden kann. Die schwierig herstellbare Innenkontur
hat überdies bei diesem bekannten Drehmagneten nur einen verhältnismäßig kleinen
Durchmesser, und der Arbeitsluftspalt liegt in einem Bereich, in dem der Anteil
der axialen.Komponenten der Kraftlinien groß ist. Bei der Erfindung werden diese
Nachteile vermieden.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der ringförmige
Anker auswechselbar auf einer Drehscheibe aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff angeordnet
.ist. .Zur Anpassung des Drehmagneten .an verschiedene Bedürfnisse muß somit neben
der Kernscheibe .nur der ringföxmige Anker ausgetauscht werden, während die Drehscheibe
und die Ankerlagerung beibehalten werden können. Die
Drehscheibe
aus nichtmagnetisierbärem Werkstoff verhindert weiter unerwünschte Streuungen des
Kraftlinienfeldes. Die Erfindung sieht ferner vor, daß die Kernscheibe gleichzeitig
als Halterung für die ein-oder aufgeschobene Spule inx Magneten dient, wodurch zusätzliche
Befestigungsmittel für die Spule erübrigt werden.
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Zweckmäßig ist es, wenn in der Drehscheibe ein Schlitz für einen stillslehenden
Stift vorgesehen ist, der den Drehwinkel des Ankers vorzugsweise in beiden Drehrichtungen
begrenzt.
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r In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch einen Drehmagneten nach der Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt durch die Darstellung der Fig. 1 entsprechend der Schnittlinie
II-II, Fig. 3 einen Schnitt durch einen Doppelmagneten und Fig. 4 und Fig. 5 schematische
Darstellungen von zwei Variationsmöglichkeiten bei einem Doppelmagneten in der Ausbildung
nach der Erfindung.
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In der Darstellung der Fig. 1 ist der Magnet 1 topfartig ausgebildet.
Im Kern 2 ist eine Bohrung 3 vorgesehen, welche die Lager 4 für die Welle 5 aufnehmen.
Die Welle 5 trägt die Drehscheibe 6 aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff, aufe deren
Umfang der Ringsegment-Anker 7 durch Schrauben 8 befestigt ist. Der Mantel
9 des Magneten 1 ist über die Spule 10 vorgezogen, und die
Anordnung ist insbesondere derart getroffen, daß zwischen der Innenwandung des Mantels
9 und dem Außendurchmesser des Ankers 7 nur ein minimaler Luftspalt verbleibt.
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Auf den Kern 2 ist mittels der Schrauben 11 die Kernscheibe 12 befestigt,
deren Umrißform insbesondere aus der Fig. 2 entnommen werden kann. Die Kernscheibe
12 dient gleichzeitig auch zur Halterung der Spule 10 im Magneten
1.
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Während in der Fig. 1 der Drehmagnet mit angezogenem Anker gezeichnet
ist, geht aus der Fig. 2 die Stellung des Ankers 7 bei Drehbeginn hervor. Die Drehrichtung
des Ankers ist durch den Pfeil 13 angedeutet. Bei der Drehbewegung verringert sich
der keilartige Luftspalt 14 zwischen den gekrümmten Flächen 15 und 16 des Ankers
bzw. der Kernscheibe stetig, bis beispielsweise die Ansätze 17 und 18 am Anker und
am Kern aneinander anliegen. Diese Ansätze können mit den üblichen Mitteln versehen
sein, welche ein Ankleben des Ankers am Kern verhindern. Andererseits kann in der
Drehscheibe 6 ein gebogener Schlitz 19 vorgesehen sein, in den der Stift 20 hineinragt,
welcher an der Kernscheibe 12 befestigt ist. Die beiden Enden des Schlitzes begrenzen
dann den Drehwinkel der Drehscheibe 6 bzw. des Ringankers 7.
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Die Flächen 15 und 16 können eine beliebige Gestalt aufweisen, wenn
sich nur der Luftspalt 14 zwischen den beiden Flächen bei der Drehbewegung des Ankers
verringert. Insbesondere können diese beiden Flächen 15 und 16 Kreiszylinderschalen
sein, deren Drehachse verschieden ist von der Achse der Welle 5. Die geometrischen
Drehachsen dieser Schalen sind insbesondere derart zu wählen, daß sie am Ende der
Ankerdrehung ineinander übergehen.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Anker 7 als Ringsegment
ausgebildet, es ist jedoch auch möglich, einen Anker in Form eines geschlossenen
Ringes zu verwenden. Zu erwähnen ist noch die Einbuchtung 21 der Kernscheibe 12,
um das Rückdrehmoment infolge des benachbarten Endes 22 des Ankers 7 herabzusetzen
bzw. auszuschließen.
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Die Pfeile 23 in der Fig. 1 machen den Kraftlinienverlauf im Magnetkreis
deutlich.
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In der Fig. 3 ist ein Doppelmagnet in der Ausbildung des Drehmagneten
nach der Erfindung dargestellt. Bei Beaufschlagung der Spule 110 entsteht zwischen
der Kernscheibe 112 und dem zugehörigen Drehanker 107 ein Drehmoment in der einen
Richtung. Die Kernscheibe 212 und der Drehanker 207 sind dagegen derartig angeordnet
bzw. ausgebildet, daß bei der Beaufschlagung der Spule 210 ein Drehmoment in der
anderen Richtung erzeugt wird.
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Die Drehanker 107 und 207 sitzen je auf einer Drehscheibe 106 und
206 und wirken somit auf die gleiche Welle 105, der somit je nach der Beaufschlagung
der Spule 110 oder 210 ein Drehmoment in der einen oder anderen Richtung erteilt
wird.
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In der Fig. 4 sind die beiden Drehanker- und Kernscheibenpaare schematisch
dargestellt.
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Durch einfaches Austauschen der Kernscheibe 112 und des Ankers 107
beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 läßt sich auch ein Doppelmagnet erreichen, der
nur in einer Drehrichtung wirksam ist, dann jedoch das döppelte Drehmoment abgibt.
Dabei können gegebenenfalls auch die gleichen Teile 107 und 112 verwendet werden,
die bei entsprechender Anordnung der Bohrungen für die Schraubbefestigung lediglich
umgewendet werden müssen. Die Fig.5 zeigt in schematischer Darstellung die Lage
der beiden Drehanker und Kernscheiben in dem Fall, in dem der Doppelmagnet nur in
einer Richtung 13 wirkt.