DE1539061C - Klappanker Elektromagnetsystem - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein achsen enthaltenden Mittelebene und parallel zu

Klappanker-Elektromagnetsystem, wie es insbeson- dieser verlaufendes Joch verbunden ist. Dieses Joch

dere für Relais, Kontaktgeber, Schaltgeräte, Steuer- dient gleichzeitig als Grundplatte. Seine Enden sind

gerate oder für sonstige Antriebszwecke Verwendung zur Mittelebene hin abgebogen; an diesen abgeboge-

findet. 5 nen Enden sind die Spulenkerne festgeschraubt.

Elektromagnete mit Klappanker oder Drehanker Der Klappanker bei dieser bekannten Ausbildung

sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. ist in gleicher Weise gestaltet; seine abgebogenen

Bei einer bekannten Ausführungsform eines Elek- Enden überdecken die freien Enden der Magnet-

tromagneten mit Drehanker weist der Magnetkern, kerne und legen sich in der Schließstellung an diese an.

auf den die Spule gewickelt ist, eine U-Form auf, io Sein Mittelteil verläuft auf der dem Joch gegen-

wobei der Drehanker oberhalb der beiden Schenkel überliegenden Seite der Mittelebene außerhalb der-

als drehbares Joch ausgebildet ist. Fließt ein Strom, selben.

so versucht der Drehanker sich in Richtung einer Die Drehachse liegt zentral zwischen den beiden

Verkleinerung der Luftspalte zu bewegen, d. h., sich Spulen. Zwar gelingt nun mit einer solchen Ausbil-

in der Ebene des U-förmigen Kerns auszurichten. 15 dung eine Verbesserung der Drehmomentencharak-

Nachteilig ist bei einer solchen Ausbildung zunächst teristik; nachteilig bleibt jedoch, daß die bauliche

ein ungünstiger Verlauf der Zugkraft bzw. des Dreh- Anordnung, bei der der Magnetfluß in Joch und

moments in Abhängigkeit vom Weg bzw. Drehwinkel. Anker einseitig aus der Mittelebene des Geräts her-

Da die Magnetkraft abhängt von der Änderung der ausverlegt ist, eine Empfindlichkeit gegenüber äuße-

Luftspaltgröße bei einer gegebenen Bewegung, kann 20 ren magnetischen Störfeldern zur Folge hat.

bei der beschriebenen Ausführung keine große Die Bauweise ist recht aufwendig; außer dem

Schließkraft erreicht werden, weil der Vektor des Klappanker sind drei weitere Hauptteile, nämlich das

magnetischen Flusses im Luftspalt senkrecht auf der Joch und zwei Spulen mit je einem Kern notwendig.

Bewegungsrichtung der Ankerenden steht und somit Insbesondere führt auch die in bezug auf die

eine Luftspaltänderung nur durch die zu- bzw. ab- 25 Mittenebene unsymmetrische Bauweise zu einer un-

nehmende Überdeckung der Polenden des Kerns günstigen Lagerung des Klappankers. Da die magne-

durch den Drehanker gegeben ist. tischen Kräfte in der Mittenebene wirken und die

Es kommt nachteilig hinzu, daß auch in der Schließ- Lagerstelle aus der Mittenebene herausverlegt ist,

stellung ein Luftspalt verbleiben muß, da sonst eine können Biegemomente auftreten, die Lager und

Drehbewegung auf Grund der Reibung nicht möglich 30 Lagerzapfen beanspruchen,

wäre. Mit Sicherheit treten derartige Beanspruchungen

Abgesehen von dem magnetischen Widerstand des auf, wenn das Gerät Stößen, Erschütterungen und

Luftspalts ergibt sich hieraus eine große Kraftwirkung Vibrationen ausgesetzt ist. Die hierbei auftretenden

zwischen Kern und Anker, deren Richtung mit der dynamischen Reaktionskräfte belasten die Lagerung

Drehachse zusammenfällt, also nicht genutzt werden 35 ,und haben damit erhöhten Verschleiß zur Folge und j

kann-, sondern im Gegenteil durch ein kräftiges und können zu einem Verkanten oder Verklemmen führen. j

damit schweres Lager aufgefangen werden muß. Es ist schließlich ein elektrisches Klappanker- |

Der letztere Nachteil kann vermieden werden,. Magnetsystem bekanntgeworden, bei dem zwei U-för- |

wenn der Drehanker nicht oberhalb eines U-förmigen mige Magnetkerne vorhanden sind, die symmetrisch j

Kerns angeordnet wird, sondern derart zwischen 40 bezüglich der Ankerdrehachse liegen und wobei I

die freien Schenkelenden des Kerns verlegt wird, daß jedem dieser U-Kerne ein Arm des Ankers als Joch |

der Magnetfluß an den Stirnseiten des etwa stab- zugeordnet ist. Bei einer solchen Ausbildung ent-

förmigen Ankers ein- bzw. austritt und die magne- stehen zwei voneinander unabhängige Magnetflüsse

tischen Kräfte somit in Längsrichtung des Ankers in jedem Kern und der dazugehörigen Ankerhälfte. I

wirken. Eine solche Ausbildung ist leicht durch 45 Jeder dieser Magnetflüsse muß zwei Luftspalte über- j

Anordnung von kurzen, einwärts gerichteten Pol- winden; das gesamte System weist also vier Luft- !

schuhen an den freien Enden des Kerns zu schaffen. spalte auf. Damit herrschen auch bei einer solchen

Nachteilig bleibt jedoch auch bei dieser Anord- Ausbildung die oben ausgeführten Nachteile bezüglich

nung die ungünstige Charakteristik des Zugkraft- magnetischer Streufelder und des magnetischen I

bzw. Drehmomentenverlaufs und die unvermeidbaren 50 Widerstands vor.

Luftspalte, die keine Ausnutzung der Streufelder Die vorliegende Erfindung bezweckt die Vermei-

gestatten. dung der vorerwähnten Nachteile, d. h. die Schaffung

Eine Verbesserung der Charakteristik des Zug- eines gegenüber Stößen, Vibrationen u. dgl. betriebs-

kraft-.bzw. Drehmomentenverlaufs läßt sich nur er- sicheren Elektromagneten mit Klappanker von einreichen, wenn der Luftspalt in der Schließstellung 55 fächern, robustem Aufbau, der eine gute Abschir-

gan/. geschlossen wird und hierbei wenigstens eine mung gegenüber Störfeldern gewährleistet und ohne

Komponente des magnetischen Flusses in Richtung ungenutzte Streufelder.

der Schließbewegung fällt. Bei solchen Magnetsystc- Ausgegangen ist hierbei von einem Antriebsmagne-

men ist der Anker insofern nur noch begrenzt ten der oben beschriebenen bekannten Ausbildung, schwenkbar, als er an den Polansätzen anschlägt, 60 bei dem der magnetische Fluß in der Projektion auf

und somit als Klappanker zu bezeichnen. eine zur Drehachse des Ankers senkrechte Ebene den

Auch ein die vorgenannte Bedingung erfüllender Verlauf einer 8 aufweist.

Elektromagnet mit Klappanker ist bereits bekannt. Erfindungsgemäß ist der Anker in seinem Mittelteil

Dieser bekannte Elektromagnet weist zwei parallel als ein den Kern mit der Wicklung umfassender viernebeneinanderliegende Spulen auf, wobei das untere 65 seitiger, rechtwinkliger Rahmen ausgebildet, von

Ende des einen Spulenkerns mit dem oberen Ende dessen achsparallelen Rahmenseiten zwei zentral-

des anderen Spulenkerns durch ein schräg zur Längs- symmetrisch zur Ankerachse angeordnete, die Pol- j

achse der Spulen außerhalb der die beiden Spulen- ansätze des Kerns überdeckende Ankerarme aus- \

gehen, derart, daß der im Anker verlaufende magnetische Fluß sich über die Rahmenseiten in zwei Teilwege verzweigt und um den Kern herumgeleitet ist.

Es ist besonders zweckmäßig, den Kern stabförmig auszubilden und an den Enden je einen rechtwinklig zur Stabachse abstehenden Polansatz in zentralsymmstrischer Anordnung vorzusehen.

Es ist weiterhin zweckmäßig, den Anker im mittleren Teil der nicht Ankerarme tragenden Rahmen-Seiten zu lagern.

Schließlich ist es zweckmäßig, wenn die zusammenwirkenden, den Luftspalt begrenzenden Oberflächen der Polansätze und der Ankerarme je in einer durch die Ankerachse gehenden Ebene liegen. Durch die letztgenannte Ausbildung wird eine günstige Zugkraftcharakteristik mit großer Schließkraft erreicht.

Nachfolgend werden an Hand eines Ausführungsbeispiels weitere Einzelheiten erläutert.

Fig. 1 zeigt die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Elektromagneten;

Fig. 2 stellt den Schnitt nach Linie H-II aus F i g. 1 dar;

F i g. 3 zeigt eine Ausbildung mit abgeschrägten Polen.

Auf den Magnetkern 1 ist die Spule 3 aufgewickelt. Von beiden Enden gehen Polschuhe 4 und 5 derart aus, daß Kern 1 und Polschuhe 4 und 5 zusammen etwa Z-Form bilden. Der Magnetanker 2 weist ein den Kern 1 umfassendes Mittelteil auf, von dem an gegenüberliegenden Seiten Enden in verschiedenen Richtungen ausgehen, die mit den freien Flächen der Polschuhe 4 und 5 zusammenwirken.

Der Anker 2 ist zu beiden Seiten der in F i g. 2 strichpunktiert dargestellten Mittenebene bei 6 gelagert.

Die ganze Anordnung ist zentralsymmetrisch zur Lagerachse.

Der Drehmomentenverlauf kann durch Abschrägen' der Polenden, wie in Fig. 3 dargestellt, verändert und einem erwünschten Verlauf angepaßt werden. In Fig. 3 liegen beide Luftspalte in einer durch die Drehachse 6 gehenden Ebene. Dabei ergibt sich ein maximales Schließmoment, weil hier der Vektor der magnetischen Kraft im Schließspalt in einem maximalen Abstand von der Drehachse 6 verläuft.

Der beschriebene Elektromagnet mit Klappanker wird von äußeren Magnetfeldern, wie sie in Elektrogeräten auftreten, wegen des den Kern umfassenden und abschirmenden Ankers nicht beeinflußt. Trotz seines sehr einfachen Aufbaus ist er sehr robust, besonders hinsichtlich der Lagerung, und damit auch gegenüber Stoßen, Rütteln und Vibrationen betriebssicher.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Klappanker-Elektromagnetsystem mit zweiarmigem Anker und einem S- bzw. Z-förmigen Kernteil, bei welchem der Flußverlauf in dem geschlossenen magnetischen Kreis in der Projektion auf eine senkrecht zur Ankerachse stehende Ebene die Form einer 8 hat und bei welchem zwischen dem die Wicklung tragenden Kern und den Ankerenden zwei Nutzluftspalte zentralsymmetrisch zur Ankerachse angeordnet sind, dadurchgekennzeichnet, daß der Anker in seinem Mittelteil als ein den Kern mit der Wicklung umfassender vierseitiger, rechtwinkliger Rahmen ausgebildet ist, von dessen achsparallelen Rahmenseiten zwei zentralsymmetrisch zur Ankerachse angeordnete, die Polansätze des Kernes überdeckende Ankerarme ausgehen, derart, daß der im Anker verlaufende magnetische Fluß sich über die Rahmenseiten in zwei Teilwege verzweigt und um den Kern herumgeleitet ist.

2. Elektromagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern stabförmig ausgebildet ist und an den Enden je einen rechtwinklig zur Stabachse abstehenden Polansatz in zentralsymmetrischer Anordnung hat.

3. Elektromagnetsystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker am mittleren Teil der nicht Ankerarme tragenden Rahmenseiten gelagert ist.

4. Elektromagnetsystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenwirkenden, den Luftspalt begrenzenden Oberflächen der Polansätze und der Ankerarme je in einer durch die Ankerachse gehenden Ebene liegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen