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Gleichstromzugmagnet Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichstromzugmagneten,
insbesondere für die Betätigung elektrischer Schaltgeräte, mit einem Tauchanker
und einem magnetischen Rückschluß.
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Erregerwicklungen für Zugmagnete haben die Eigenschaft, auf einen
magnetisierbaren Kern im Sinn einer Zentrierung zu wirken, d. h. den Kern so weit
in die Spule hineinzuziehen, daß die Länge der magnetischen Kraftlinien möglichst
klein wird. Bei Tauchanker-Zugmagneten benutzt man zur Erhöhung der Zugkraft seit
langer Zeit magnetische Rückschlüsse, die mit im Bereich des Kerns der Erregerwicklung
liegenden Ankergegenstücken ausgestattet sind. Zur Erhöhung der Anzugskräfte und
zur Anhebung der Kraftkurve bei abgefallenem Anker hat man die sich gegenüberliegenden
Flächen des Ankers und der Ankergegenstücke vergrößert. Die meisten dieser Magnete
sind mit konischen Ankern und entsprechend angepaßten Ankergegenstücken ausgestattet.
Es ist einleuchtend, daß die Vergrößerung der aufeinander wirkenden Flächen von
Anker und Ankergegenstück durch diese Flächen nicht beliebig gesteigert werden kann,
sondern auf Grund des Spulendurchmessers sehr weitgehend begrenzt ist.
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Es sind auch Elektromagnete bekanntgeworden, bei denen die Wicklung
in eine Höhlung des Eisenkerns eingebettet ist, wobei ein Schaft aus unmagnetischem
Material, an welchem eine Ankerplatte befestigt ist, durch eine zentrale Bohrung
des Elektromagnetkörpers hindurchgeführt ist. Die Wirkungsweise eines derartigen
Magneten entspricht der eines Mantelmagneten; da der Schaft nicht vom Magnetfeld
durchflossen ist, so daß hier die bei nach dem Tauchankerprinzip aufgebauten Magnetsysteme
auftretenden Probleme nicht vorhanden sind. Bei weiterhin bekannten Wechselstrommantelmagneten
ist ein lediglich in der Spule geführter Anker mit großflächigen Ansätzen versehen,
die sich im Einflußbereich zweier Polschuhe befinden. Mit einer derartigen Anordnung
soll eine wesentliche Hubverlängerung ohne Einsattelung der Zugkraftkurve erreicht
werden.
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Die bekannten Anordnungen geben keine Anregung, einen Gleichstromzugmagneten
nach dem Tauchankerprinzip aufzubauen, der nach Erreichen einer Mindesterregung
möglichst schlagartig eine relativ große Zugkraft entwickelt. Es sind zwar auch
Anordnungen bekanntgeworden, bei denen ein Magnetgehäuse mit gegenüberliegenden
Kernstümpfen versehen ist. Mit diesen Kernstümpfen steht ein zwischen diesen angeordneter
beweglicher Anker auf der einen Seite über sich magnetisch sättigende Teile und
auf der anderen Seite über einen Luftspalt in Verbindung. Der Anker wird außermittig
durch Federkraft gehalten, so daß der Anker bei kleiner Erregung nach der einen
Seite und bei großer Erregung nach der anderen Seite angezogen wird. Bei dieser
Anordnung ist es aber nicht möglich, bei Erreichen einer bestimmten Erregung schlagartig
eine relativ große Zugkraft zu erreichen, da der Anker mit einer kleinen Erregung
in eine Endlage gezogen wird und in dieser verbleibt, bis die Erregung abgeschaltet
wird. Erst bei Wiedereinschalten einer relativ großen Erregung wird sich der Anker
in die entgegengesetzte Endlage bewegen. Außerdem ist diese Anordnung kompliziert
im Aufbau und benötigt einen großen Raum; da die Kernstümpfe in die Spule hineingezogen
sind, so daß die die Schaltkraft bestimmenden aktiven beweglichen Teile -im Verhältnis
zum Gesamtvolumen des Magneten klein sind.
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Diese Nachteile werden beim Gegenstand nach der Erfindung auf besonders
einfache Weise dadurch vermieden, daß der außerhalb der Erregerspule vorgesehene
Arbeitsluftspalt zwischen einem am Ankerende angebrachten im Durchmesser gegenüber
dem Ankerdurchmesser größeren Ansatz, der z. B. eine Ankerplatte sein kann, und
dem mit Abstand von der Erregerspule gehalterten magnetischen Rückschluß gebildet
ist, wobei Tauchanker, Ansatz und Rückschlußteile derart abgestimmt sind, daß der
Anker bei geringer Erregung gegen die Spule und bei Überschreiten einer Mindesterregung
kippartig mit dem Ansatz gegen den Rückschlußschenkel gezogen wird. Ein einfacher
Aufbau ergibt sich insbesondere durch die Verwendung eines aus zwei Winkelteilen
zusammengesetzten U-förmigen magnetischen Rückschlusses. Da das freie Ende des Tauchankers
außerhalb der Erregerwicklung zu liegen kommt, läßt sich ohne Schwierigkeit eine
den Zugkraftbedürfnissen angepaßte Ankerplatte am Tauchanker befestigen.
An
Hand der Zeichnung sei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
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Die Figur zeigt zum Teil im Schnitt in schematischer Darstellung ein
Schaltschütz mit dem die Schaltkontakte enthaltenden Aufbau 1, in den ein Kontaktbrückenträger
2 eingreift. Die Kontakte sowie die Einzelheiten sind weggelassen. Der Kontaktbrückenträger
2 ist mit Fortsätzen 3 an einem eingesteckten Bolzen 4 unter Zwischenlage einer
Blattfeder 5 am Tauchanker 6 abgestützt. Der Tauchanker ist durch Führungsringe
7 aus nichtmagnetischem Material in einer rohrförmigen Hülse 8 aus magnetischem
Material auf der einen Seite und auf der anderen Seite durch Ansätze 9 des Spulenkörpers
10 mit der aufgebrachten Wicklung 11 geführt. Der magnetische Rückschluß besteht
aus der schon erwähnten Hülse 8 und den durch Schrauben 12 verbundenen Winkelstücken
13 und 14 aus magnetisch leitfähigem Material. Der Spulenkörper
10 ist mit Fortsätzen 15
und 16 versehen, die ihrerseits die Anschlußklemmen
17 für die Erregerwicklung tragen und einen Hohlraum 18 bilden, in dem sich eine
mit dem Anker 6 verbundene Ankerplatte 1.9 bewegen kann. Die Fortsätze 15
sind gleichzeitig zur Befestigung des Spulenkörpers 10 mit Hilfe der Schrauben
20 ausgebildet.
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Wird die Erregerwicklung an Spannung gelegt, so wird der Tauchanker
6 bedingt durch die Anziehungskräfte zwischen der Hülse 8 und dem Wulst 21 des Tauchankers
zuerst in einer Lage gehalten werden, die dem abgefallenen Anker entspricht. Die
Rückdruckfedern für den Tauchanker und damit für den Kontaktträger sind hier nicht
eingezeichnet. Erst bei überwiegen einer vorgegebenen Mindesterregung wird die Felddichte
und damit die Kraft zwischen der Ankerplatte 19 und dem Rückschlußteil 14 überwiegen
und damit der Anker schlagartig in die gezeichnete Lage gebracht werden.
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Durch geeignete Formgebung der Ankerplatte sowie gegebenenfalls des
Rückschlusses können einseitig wirkende Zugkräfte zwischen Anker und Rückschlußteil
14 weitgehend vermieden werden. Zwischen Anker 6 und Rückschlußteil 14 ist in an
sich bekannter Weise ein Blech 22 aus nichtmagnetischem Material eingesetzt.
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Durch Unterteilung der Ankerplatte in zwei oder mehrere gegeneinander
bewegliche Teile ist es möglich, die Anzugskraft bzw. die Anzugscharakteristik in
Grenzen zu verändern. Die Teile können hierbei gegeneinander durch Federn abgestützt
sein. Wird z. B. neben der mit dem Anker verbundenen Platte ein weiterer, die Flächen
der Platte vergrößernder Ringteil eingesetzt, der in Einschaltrichtung kraftschlüssig
mit der Ankerplatte verbunden ist, in Gegenrichtung dagegen frei bewegt werden kann,
so kann durch Abstandshalter am magnetischen Rückschlußteil, die nur gegenüber dem
Ringteil wirksam werden, die wirksame Ankerfläche gegen Ende der Einschaltbewegung
wieder verkleinert werden.