DE1927296U - ELECTROMAGNET. - Google Patents

Description

TELDIX
LUPTFAHRT-AUSRÜSTUNGS GMBHTELDIX
LUPTFAHRT-AUSRÜSTUNGS GMBH

Heidelberg
Grenzhofer Weg 36 Heidelberg
Grenzhofer Weg 36

Heidelberg, den 16. August 1965 E/Pt-Ei/spHeidelberg, August 16, 1965 E / Pt-Ei / sp

"Elektromagnet" 5 "Electromagnet" 5

Für Steuer zwecke, insbesondere in feinmechanischen oder elektromechanischen Geräten^ werden vielfach Elektromagnet in Form von Hubmagneten verwendet. Diese Magnete wirken durch Zug oder Druck auf die ihnen zugeordneten Betätigungselemente ein. .Die Neuerung betrifft derartige Elektrornagnete, die aus einem die Wicklung tragenden Magnettopf und einem rota-" tionssymmetrischen Anker feestehen. Der Anker ist im Inneren des Magnettopfes axial beweglich und bildet mit diesem einen während der Hubbewegung veränderlichen Arbeitsluftspalt und einen unveränderlichen zylindrischen Luftspalt. Der von der Wicklung erzeugte Kraftfluss durchsetzt beide Luftspalte, jedoch ist nur der sog. Arbeitsluftspalt an der Erzeugung der nutzbaren Kraft beteiligt.For tax purposes, especially in precision mechanical or electromechanical Devices ^ are often electromagnets in the form of lifting magnets used. These magnets act by pulling or pushing the actuating elements assigned to them. The innovation concerns such electric magnets, which consist of a magnet pot carrying the winding and a rotationally symmetrical armature. The armature is inside the magnet pot axially movable and with this forms a working air gap that can be changed during the lifting movement and an unchangeable cylindrical one Air gap. The power flow generated by the winding penetrates both air gaps, however, only the so-called working air gap is involved in generating the usable force.

Im Verlauf der technischen Entwicklung, die allgemein vom Bestreben nach immer weitergehender Miniaturisierung gekennzeichnet ist, entstand in neuerer Zeit ein Bedürfnis nach leistungsfähigeren Elektromagneten als sie bisher bekannt waren. Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Bedürfnis zu befriedigen und mittels eines Elektromagneten mit einem, bestimmten Bauvolumen und einer bestimmten Leistungsaufnahme eine wesentlich grössere Hubkraft zu erzeugen als es bislang möglich war.In the course of technical development, generally by the endeavor is characterized by increasing miniaturization, there has recently been a need for more powerful electromagnets than they have been up to now were known. The innovation is based on the task of satisfying this need and using an electromagnet with a certain structural volume and a certain power consumption to generate a significantly greater lifting force than was previously possible.

Dies wird dadurch erreicht, dass der Anker durch Rollkörper koaxial zu dem ilxn umgebenden Magnettopf geführt ist.This is achieved in that the armature is coaxial with the roller body ilxn surrounding magnetic pot is performed.

Die Bedeutung dieser Massnahme erklärt sich aus der Erkenntnis der besonders nachteiligen Reibungsverhältnisse bei den bekannten Elektromagneten, was in folgendem anhand der Zeichnung näher erläutert wird. Daran schliesst sich die Beschreibung eines schematischen Ausführuiigsbeispieles an.The importance of this measure is explained by the knowledge of the particularly disadvantageous friction conditions in the known electromagnets, which will be explained in more detail in the following with reference to the drawing. To it This is followed by the description of a schematic exemplary embodiment.

Pig, 1 zeigt in scheniatischer Darstellung einen Längsschnitt durch einen bekannten Elektromagneten der eingangs bezeichneten Gattung undPig, 1 shows in a schematic representation a longitudinal section through a known electromagnets of the type mentioned and

Fig» 2 ein nicht massstäbliches Schnittbild A-A gem. Fig. 1. Fig. 3 stellt ein Ausführungsbeispiel der Neuerung dar.2 shows a sectional view A-A according to FIG. 1, not to scale. Fig. 3 shows an embodiment of the innovation.

Gemäss der bekannten Anordnung nach Fig. 1 ist ein Magnettopf mit 1, und ein Anker mit 2 bezeichnet. Eine Erregerwicklung 3 wird von dem Magnettopf 1 gehalten» Eine magnetisch nicht leitende, beispielsweise aus Messing bestehende Büchse 4, ist in dem Magnettopf eingespannt und dient der Führung des Ankers bei seiner längsgerichteten Hubbewegung (Hub h). Zur Erzeugung der Hubkraft dient ein konischer Arbeitsluftspalt. 5. Am freien Ende des zylindrischen Änkermittelteiles treten die Kraftlinien vom Boden des iMagnettopf.es über die nicht magnetische Büchse 4 und einen nicht bezeichneten Be-wegungsluftspalt in den Anker über. Die Breite dieses Bewegungsluftspaltes und die Dicke d der unmagnetischen Büchse lassen sich infolge der gleichartigen Wirkung auf den magnetischen Kreis zum sog. rechnerischen Luftspalt s (Fig. 2) zusammenfassen*According to the known arrangement according to FIG. 1, a magnet pot is denoted by 1 and an armature is denoted by 2. An excitation winding 3 is held by the magnet pot 1. A magnetically non-conductive sleeve 4, for example made of brass, is clamped in the magnet pot and is used to guide the armature during its longitudinal stroke movement (stroke h). A conical working air gap is used to generate the lifting force. 5. At the free end of the cylindrical armature middle part, the lines of force from the bottom of the iMagnettopf.es pass over the non-magnetic sleeve 4 and an unmarked movement air gap into the armature. The width of this movement air gap and the thickness d of the non-magnetic sleeve can be summarized as the so-called arithmetical air gap s (Fig. 2) due to the similar effect on the magnetic circuit *

Würde sich der Anker in einer gem. Fig. 2 strichpunktiert. eingezeichneten exakten; Mittellage 6 führen lassen, so würden sich an dieser Stelle alle Radialkräfte gegenseitig aufheben. Dies ist jedoch nicht möglich, vielmehr ist eine deal Bewegüngsluftspalt entsprechende und von den Fertigungstoleranzen abhängige geringe Exzentrizität e vorhanden, der zufolge sich das Feld so verzerrt.,; dass die entstehenden Einzelkräfte sich zu einer Radialkraft Έ addieren, welche ietoe ganz beträchtliche Reibung an der Gleitbahn hervorruft. Massgebendfür diel Radialkraft P ist das Verhältnis der Exzentrizität e zum rechnerischen Luftspalt s. Die Abhängigkeit ist so, dass ausgehend vom Grenzfall s = e die Radialkraft zunächst sehr stark und dann langsamer abfällt, wenn dasIf the anchor were in a dash-dotted line according to FIG. drawn in exact; Let the middle layer 6 lead, all radial forces would cancel each other out at this point. However, this is not possible, rather there is a slight eccentricity e corresponding to the movement air gap and dependent on the manufacturing tolerances, as a result of which the field is so distorted.,; that the resulting individual forces add up to a radial force Έ , which ietoe causes quite considerable friction on the slideway. The ratio of the eccentricity e to the calculated air gap s is decisive for the radial force P. The dependency is such that, starting from the limit case s = e, the radial force initially drops very strongly and then more slowly when that

Verhältnis e / s kleiner wird. Dieser Grenzfall, in dem die Radialkraft am grössten ist, bedeutet-die Abstützung des Ankers direkt am Magnettopf 1 unter Weglassen der unmagnetischen Büchse 4. Dies war bei einer Ausführung nach Fig. 1 unter allen Umständen zu vermeiden, da der Anker sonst festkleben würde. Eine Absenkung der Radialkraft musste also in erster Linie durch Erweiterung des rechnerischen (zylindrischen) Luftspaltes angestrebt werden. Infolgedessen findet man bei den bekannten Elektromagneten stets eine verhältnismässig dickwandige unmagnetische Büchse, was den magnetischen Widerstand im Flußweg und damit die Leistungsaufnahme des Magneten erhöht, ohne zur Hubkrafterzeugung'beizutragen.Ratio e / s becomes smaller. This borderline case, in which the radial force on is the largest, means-the support of the armature directly on the magnet cup 1 below Omission of the non-magnetic sleeve 4. This was to be avoided under all circumstances in an embodiment according to FIG. 1, since the armature would otherwise stick would. A reduction in the radial force therefore had to be primarily through expansion the calculated (cylindrical) air gap should be aimed for. As a result, one always finds a relative one in the known electromagnets thick-walled non-magnetic sleeve, which increases the magnetic resistance in the flux path and thus the power consumption of the magnet, without to contribute to the generation of lifting force.

Bei anderen bekannten Magneten wird die infolge der Exzentrizität des Ankers entstehende Radialkraft dadurch in annehmbaren Grenzen gehalten, dass eine grosse Fläche für den zylindrischen Luftspalt vorgesehen, also die Länge z, gemäss Fig. 1 weiter vergrössert ist. Durch diese Massnahme wird die Kraftflussdichte und damit die Radialkraft herabgesetzt. Das bringt aber zwangsläufig den Nachteil einer grössercn Baulänge mit sich.In other known magnets, the radial force resulting from the eccentricity of the armature is kept within acceptable limits by providing a large area for the cylindrical air gap, that is to say the length z, according to FIG. 1, is further increased. This measure reduces the force flux density and thus the radial force. However, this inevitably has the disadvantage of a greater overall length.

Durch das. Vorsehen einer Rollkörperführung gemäss der Neuerung wird nun ein zweifaches erreicht; Erstens kann die Exzentrizität durch genaue Fertigung kleiner als bisher gehalten werden, was eine entsprechende erste Verengung des zylindrischen Luftspetlles erlaubt. Zweitens kann eine Rollführung bei gleichem Reibungsverlust eine wesentlich höhere Radialkraft aufnehmen, als die bekannten Gleitführungen:. Dies lässt eine zweite noch weitergehende. Verengung des vorgenannten Luftspaltes zu, so dass letzten Endes durch die Neuerung bei gleiches. AüsBenabmessurtgen und gleicher Leistungsaufnahme die rund 3-fache maximale Hübkraft aus einem Miniaturelektromagneten herausgeholt werden kann;By. Providing a rolling body guide according to the innovation is now achieved a twofold; First, the eccentricity can be achieved through accurate manufacturing can be kept smaller than before, resulting in a corresponding initial narrowing of the cylindrical air tube. Second, a rolling guide can do the same Friction loss absorb a significantly higher radial force than the known sliding guides :. This leaves a second even further. Narrowing of the aforementioned air gap, so that in the end due to the innovation at the same. Outside dimensions and the same power consumption around 3 times maximum lifting force can be extracted from a miniature electromagnet can;

Eine im gleichen Sinne vorteilhafte Weiterbildung des Gegenstandes der Neuerung ist darin zu sehen, dass der Anker eine zentrale Bohrung aufweist und sich mit deren Innenfläche über Rollkörper gegenüber einem in die Bohruiig hineinragenden Zapfen abstützt. Der Zapfen muss dabei koaxial zum Magnet-A further development of the subject of the innovation which is advantageous in the same sense can be seen in the fact that the anchor has a central bore and with their inner surface via rolling bodies opposite one in the Bohruiig supports protruding pin. The pin must be coaxial to the magnet

topf gehalten sein, was beispielsweise durch eine feste Verbindung zwischen beiden Teilen oder durch drehbare Lagerung des Zapfens bzw. einer Welle aixi Magnettopf geschehen kann.be kept pot, for example, by a fixed connection between two parts or by rotatable mounting of the pin or a shaft aixi magnet pot can be done.

Weitere Einzelmerkmale der Neuerung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines schematischen Ausführungsbeispieles gemäss Fig. 3, In diesem Beispiel ist ein Magnettopf mit 7, ein Anker mit 8 und eine Erregerwicklung mit 9 bezeichnet. Von der Wicklung führt eine Zuleitung 9a durch, die Wandung des Magnettopfes nach aussen. Ein konischer Teil 8a des Ankers bildet mit einem Gegenkonus 10, der wie der Magnettopf 1 aus ferromagnetischem Material besteht, einen konischen Arbeitsluftspalt. Der Gegenkonus wird nach Einführen der Wicklung in den Magnettopf eingepresst. Eine zentrale Längsbohrung des Ankers 8 ist mit einer gehärteten Lagerbüchse 11 versehen. Diese stützt sich an beiden Enden über zwei Gruppen 12 und 13 von Kugeln gegenüber einem runden Zapfen 14 ab. Der Zapfen durchsetzt den Anker in seiner ganzen axialen Länge. Auf einer Seite erweitert sich der Zapfen zu einer Platte 1§₃ die mittels eines Zentrierrandes 15a an den Magnettopf 7 angefügt und gegebenenfalls mittels nicht dargestellter Schrauben befestigt ist. Ein allen Kugeln gemeinsamer rohrförniiger Käfig 16 lässt zwar eine Rollbewegung der Kugeln zu» hindert sie andererseits aber an einer -Bewegung relativ zueinander. Infolge dieser Lagerung vermag sich der Anker im Rahmen seiner Hublänge axial zu bewegen und zu drehen. Um die Stützfläche der Kugeln zu vergrössern und insbesondere beim Drehen des Ankers zu verhindern, dass mehrere Kugeln in derselben Bahn laufen, sind die einer Lagerstelle zugeordneten Kugeln in Achsrichtung gegeneinander so versetzt, dass jede Kugel einen eigenen Laufkreis hat. ...Further individual features of the innovation emerge from the following description of a schematic exemplary embodiment according to FIG. A feed line 9a leads through the winding, the wall of the magnet pot to the outside. A conical part 8a of the armature forms a conical working air gap with a mating cone 10 which, like the magnet cup 1, consists of ferromagnetic material. The mating cone is pressed into the magnet pot after the winding has been inserted. A central longitudinal bore in the armature 8 is provided with a hardened bearing bush 11. This is supported at both ends via two groups 12 and 13 of balls opposite a round pin 14. The pin penetrates the armature over its entire axial length. On one side, the pin expands to form a plate 1, _3, which is attached to the magnet pot 7 by means of a centering rim 15a and, if necessary, is fastened by means of screws (not shown). A tubular cage 16 common to all balls allows the balls to roll, but on the other hand prevents them from moving relative to one another. As a result of this storage, the armature can move and rotate axially within its stroke length. In order to enlarge the support surface of the balls and in particular to prevent several balls from running in the same path when the armature rotates, the balls assigned to a bearing point are offset from one another in the axial direction so that each ball has its own running circle. ...

Der zwischen Magnettopf und Anker noch verbleibende zylindrische Luftspalt 17 kann bei dem neuerungsgemässen Elektromagneten - präzise Fertigung vorausgesetzt - auf ca. 0,04 mm reduziert werden und fällt somit als Energieverlustquelle nicht mehr ins Gewicht. Von Vorteil ist weiterhin auch die Tatsache, dass die Ankerführungsmittel von dem vorwiegend von Kraftlinien durchsetzten Aussen mantel· des Ankers in die weniger beanspruchte Innenzone verlegt wurden»The remaining cylindrical air gap between the magnet pot and the armature 17 can with the innovation according to the electromagnet - precise manufacturing provided - can be reduced to approx. 0.04 mm and thus falls as a source of energy loss no longer significant. Another advantage is the fact that that the anchor guide means are moved from the outer jacket of the anchor, which is predominantly interspersed with lines of force, into the less stressed inner zone became"

Claims (1)

PAMO 213*21.8.65PAMO 213 * 8/21/65 S c h u t ζ a η s ρ r ü c h eS c h u t ζ a η s ρ r ü c h e 1, Elektromagnet, bestehend aus einem eine Wicklung tragenden Magnettopf und einem rotations symmetrischen Anker, welcher im Innern des Magnettopfes axial beweglich ist und mit diesem einen während der Hubbewegung veränderlichen Arbeitsluftspalt und einen unveränderlichen zylindrischen Luftspalt bildet, gekennzeichnet durch Rollkörper (12, 13), welche den Anker (S): koaxial zu dem ihn umgebenden Magnettopf führen,1, electromagnet, consisting of a magnet pot carrying a winding and a rotationally symmetrical armature which is axially movable inside the magnet pot and with this one during the Lifting movement forms a variable working air gap and an unchangeable cylindrical air gap, characterized by rolling elements (12, 13), which lead the armature (S): coaxially to the magnetic pot surrounding it, 2, Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (B) eine zentrale Bohrung aufweist und sich mit deren Innenflä che über Rollkörper gegenüber einer in die Bohrung hineinragenden Well© ^öejr eiaiero Zapfen (14) abstützt.2, electromagnet according to claim 1, characterized in that the armature (B) has a central bore and is supported with its inner surface via rolling elements against a shaft protruding into the bore (14). 3. Elektromagnet nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse den Anker in seiner ganzen Länge durchsetzt.3. Electromagnet according to claim 1 and 2, characterized in that the axis penetrates the anchor in its entire length. 4. Elektromagnet nach Anspruch 1 und einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker entlang seiner Achse an mehreren Stellen über Rollfcörper abgestützt ist und sämtliche RoJlkörper durch einen gemeinsamen Käfig (16)'viinter Ausschluss von Relativbewegungen geführt sind,4. Electromagnet according to claim 1 and one of the following claims, characterized in that the anchor along its axis at several Places is supported by rolling bodies and all of the rolling bodies by a common cage (16) 'viinter exclusion of relative movements are led δ» Elektromagnet nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermöglichung einer zusätzlichen Drehbewegung des Ankers um seine Achse als Rollkörper Kugeln (12, 13) verwendet sind und die Achse kreis zylindrisch ist,δ »electromagnet according to claim 1 and 4, characterized in that to enable an additional rotational movement of the armature around its Axis are used as rolling elements balls (12, 13) and the axis is circularly cylindrical, 6. Elektromagnet nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einer Lagerstelle zugeordneten Kugeln (12) bzw. (13) über den Umfang der Achse gleiehmässig verteilt und in Achsrichtung gegeneinander so versetzt sind, dass jede Kugel einen eigenen Laufkreis hat.6. Electromagnet according to claim 1 and 5, characterized in that the balls (12) or (13) assigned to a bearing point are uniformly distributed over the circumference of the axis and against one another in the axial direction are offset so that each ball has its own circle. Heidelberg, den Ϊ6, August 1965Heidelberg, August 6, 1965 E/pt-Ei/sp- . ' .-E / pt-egg / sp-. '.-