DE2501629A1 - Elektromagnetische freigabevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft'eine elektromagnetische Vorrichtung, insbesondere eine elektromagnetische ^rFreigabevorrichtung, bei der ein bewegbares Eisenstück, das heißt ein Anker, durch einen Permanentmagneten angezogen wird, während das Bisenstück dadurch abgeworfen oder ferngehalten wird, daß ein Strom durch eine Erregungsspule geschickt wird.

Elektromagnetische Freigabe vorrichtungen dieser Art sind nach einem bisherigen Vorschlag so aufgebeüjl» daß der Anker durch den von einem Permanentmagneten erzeugten Magnetfluß angezogen wird. Dann wird ein Magnetfluß durch einen Strom durch die Erregerspulen erzeugt, um den Anker freizugeben. Da der zweite Magnetfluß,der von den Spulen erzeugt wird, bei dieser Vorrichtung einen geschlossenen Magnetkreis durch den eine sehr große Reluktanz aufweisenden Permanentmagneten bildet, kann er nicht sehr stark sein. Daher muß der Strom, der durch die Spulen zur Freigabe der magnetischen Polflächen des Ankers von den magnetischen Polflächen des Joches hindurchgeschickt wird, bei den früheren Vorrichtungen ein großer Strom sein.

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Deutsch· Bank (München) Kto. 51/rOTC DrMdnar Bank (MOnchtn) Kto. 3MM4 PMtttihKfc (München) Kto. «7043-KM

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Freigabevorrichtung zu schaffen, bei der nur ein geringer Strom erforderlich ist, um den beweglichen Eisenteil oder Anker unter Freigabe auf Abstand zu halten. Nach einer speziellen Ausführung der Erfindung weist die elektromagnetische Freigabevorrichtung einen Permanentmagneten, um einen Anker anzuziehen, ein Joch, u™ einen Magnetkreis für den magnetischen Fluß des Permanentmagneten zu bilden, eine Erregerspule, die um das Joch gewickelt ist, um einen Magnetfluß zu erzeugen, der den Magnetfluß des Permanentmagneten unwirksam macht, und einen magnetischen Körper auf, um zusammen mit dem Joch und dem Anker einen geschlossen Magnetkreis für den Magnetfluß der Spule au.bilden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Schutzansprüchen in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Aueführungsbeispiele· Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine herkömmliche elektromagnetische Freigabevorrichtung;

Fig." 2· eine Draufsicht auf eine elektromagnetische Freigabevorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2fc eine Seitenansicht des in Fig. 2 a gezeigten Aueführungsbeispiels ;

Fig. 2 c eine perspektivische Darstellung, die einen Teil der in Fig. 2 a gezeigten Vorrichtung darstellt;

Fig. 3 a und 3 b Ersatzschaltbilder für die in Fig. 2 a gezeigte Vorrichtung;

Fig. 4 a eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;

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Pig. 4 b eine Seitenansicht der in Fig. 4 a gezeigten Vorrichtung; \ind

Fig. 5 ein Beispiel einer Belichtungs-Steuerschaltung für eine einlinsige Reflexkamera, bei der die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet wird.

In Fig. 1 ist eine frühere Ausführung der elektromagnetischen Freigabevorrichtung gezeigt. Die Vorrichtung besteht aus einem Anker 1, der von einem magnetischen Fluß /.. angezogen wird, der von einem Elektromagneten 4 erzeugt wird. Der Magnetfluß /L wird von einem durch Spulen 5, 6 fließenden Strom erzeugt, um den Anker 1 freizugeben. Es ist ersichtlich, daß der Magnetfluß /L, der von den Spulen 5, 6 erzeugt wird, durch den Permanentmagneten 4 verläuft, so daß ein hoher Erregungsstrom erforderlich ist* Dieser hohe Strom muß durch die Spulen 5, 6 fließen, um die magnetischen Polflächen 1 a, 1 a¹ des Ankers 1 von den magnetischen Polflächen 2 a, 2 a¹ des Joches 2, 2' zu lösen.

Die Fig. 2 a, 2 b zeigen die wichtigsten Teile des ersten Ausführungsbeispieles der Erfindung. Die Teile, die wie bei der herkömmlichen Vorrichtung von Fig. 1 ausgeführt sind, werden mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wobei sich eine erneute Erläuterung erübrigt. In diesen Figurenist der Anker 1 mit seitlichen Flächen 1 a, 1 a* gezeigt, die an den magnetischen Pol— flächen 2a, 2a¹ der Joche 2 bzw. 2¹ angreifen, die aus Stücken aus magnetischem Material, beispielsweise Permalloy, elektromagnetisch weichem Eisen usw., bestehen und eine kleinere Reluktanz als die des Permanentmagneten 4 haben. Eine Feder 3 ist in einer solchen Richtung vorgespannt, daß sie die seitlichen Flächen 1 a, 1 a^f des Ankers 1 von den magnetischen Polflächen 2 a 2a'weghält. Der Permanentmagnet 4 hat einen Nordpol und einen Südpol, wie in der Figur gezeigt ist, und ist zwischen den Jochen 2, 2· eingesetzt. Vorstehende Teile 2 b, 2 b*, die unterhalb des Permanentmagneten 4 einander zugewandt sind (Fig. 2^;a) sind an dem Joch 2 bzw. dem Joch 2* vorgesehen. Ein geschlossener Magnetkreis für den Magnetfluß, der durch den durch die

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Spulen 5, 6 fließenden Strom erzeugt wird, wird durch die vorstehenden Teile 2 b, 2 b¹ der Joche 2, 2· und den Anker 1 gebildet. Die Endflächen der vorstehenden Teile 2 b, 2 "b¹ sind ferner voneinander getrennt, um die Reluktanz des geschlossenen Magnetkreises einzustellen. Die Reluktanz des geschlossenen Magnetkreises kann bei dieser Anordnung beispielsweise dadurch eingestellt werden, daß Stücke aus magnetischem Material (nicht gezeigt) mit einer vorbestimmten Permeabilität in einen Luftspalt 2 c eingeführt werden, der von d.en vorstehenden Teilen 2b, 2b· gebildet wird. Die Spulen 5ι 6 sind jeweils um die Joche 2 bzw. 2· gewickelt, und jede Spule ist mit dem Pluspol und dem Minuspol einer Stromquelle (nicht gezeigt) verbunden.

Im folgenden wird die Funktionsweise der beschriebenen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Figuren 3 a und 3 b beschrieben. Fig. 3 a ist ein Ersatzschaltbild einer elektromagnetischen Vorrichtung in dem Zustand, bei dem kein Strom durch die Spulen 5» 6 fließt, und der Anker 1 durch den Magnetfluß /f.. des Permanentmagneten 4 gegen die Kraft der Feder 3 auf die Joche 2, 2' gezogen wird. Fig. 3 b ist ein Ersatzschaltbild einer elektromagnetischen Vorrichtung in einem solchen Zustand, bei dem der Strom durch die Spulen 5, 6 fließt, um den Magnetfluß /L ^zu erzeugen, der die entgegengesetzte Richtung zu dem Magnetfluß /. des Permanentmagneten 4 hat. In Fig. 3 a ist R^ die Reluktanz des Ankers 1, R .. die Reluktanz des Luftspalts zwischen dem Anker 1 und den Jochen 2, 2', R_Y^ die Reluktanz der Joche 2, 2¹ und R_Y2 die Reluktanz der vorstehenden Teile 2 b, 2 b¹. R₂ ^is-t d-ie Reluktanz des Luftspaltes 2 c, und Um zeigt die magnetomotorische Kraft des Permanentmagneten 4, während Rm die Reluktanz.des Permanentmagneten darstellt. In Fig. 3 b ist ferner R'_Ä die Reluktanz des Ankers 1, Rm die Reluktanz des Permanentmagneten 4| Ry₁ die Reluktanz der Joche 2, 2·, R^₂ die Reluktanz der vorstehenden Teile 2 b, 2 b^f, U₁ die magnetomotorische Kraft, die von dem durch die Spule 5 fließenden Strom erzeugt wird, und U₂ die magnetomotorische Kraft, die von dem durch die Spule 6 fließenden Strom erzeugt wird. Auch

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wird dxc Reluktanz, die denselben Wert wie die Reluktanz in Piß» 3 a hat, durch dieselben Bezugsζeichen wie in Pig, 3 a bezeichnet, so daß weitere Erläuterungen überflüssig aind.

Wenn kein Strom an die Spulen 5_r 6 zugeführt wird, verläuft der Magnetfluß /^ des Permanentmagneten 4 durch das Joch 2, den Anker 1 und das Joch 2*. Daher wird der Anker 1 gogan die Kraft der Feder 3 auf die Joche 2, 2* gezogsn. Das zu diesem Zeitpunkt geltende Ersatzschaltbild ist in Pig. 3 a gezeigte Waxun. als nächstes ein Strom durch die Spulen 5, 6 goschickt wird, so daß ein Magnetfluß /₂ mit der entgegengesetzten Richtung su der Richtung des Magnetflusses /^ von dem Permanentmagneten 4 erzeugt wird und durch den Anker 1 hindurchtritt, verläuft der Magnetfluß /₂ o-urch einen geschlossenen Magnetkreis„ der aus dem Joch 2·, welches aus einem magnetischen KÖrpor besteht, dem Anker 1, dem Joch 2, das ebenfalls aus uinem magnetischen Körper besteht, dem vorstehenden "eil 2 b des Joches 2_S dam Luftspalt 2 c, in dem Luft als nich"üme.gne tische» Medium vorhanden ist, und dorn vorstehenden Teil 2 b'' αοε Jochas 2' besteht. Daher wird der Magnetfluß ρ^ durch den Magnetfluß /Z₉ abgeschwächt, und der Anker 1 wird durch die Feder 3 nach oben bewegt.

Zur ,voiteren Erläuterung wird die Anziehungskraft P- (siohc Fig. 3 b) zwischen dem Anker 1 und den Jochen 2, 2' durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

² Τ

In dKiser Gleichung bedeutet P die Zugkraft der i'eder 3, u die Permeabilität, /^ den von dem Permanentmagneten erzeugten Magnetfluß, fi₂ den von den Spulen 5_} 6 erze\igten Magnetfluß, und S die Kontaktfläche zwischen dem .Anker 1 und den Jochen 2,

Daher wird der Anker 1 freigegeben, wenn die Anziehungskraft dun Wort P^ ■£■ 0 annimmt, dao heurt, wenn der Magnetfluß einen beistimmten, vorgegebenen V/ert erreicht.

ι; η ο ρ f; η > η ^
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Lu

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Wie bereits erläutert wurde, verläuft bei dor erfindungsgeinaisön Vorrichtung der Magnetfluß /₂ durch den Magnetkreis aus den Teilen 2b, 2 b¹ und donüpalt 2 c, die eine kleinero Reluktanz al3 dxe Reluktanz des Permanentma^maten. 4 habon,, bo daß dRr Anker 1 durch eine kleinero magnetomotorischo Kraft von den Jochen 2, 2· weggehalten werden kann. Mit anderen Worten wird oin geschlossener Magnetkreis mit kleiner Reluk'canz für den Magnetfluß der Spulen 5, 6 durch den Anker 1., die Joch© 2, 2' und die vorstehenden Teile 2 b, 2 b· der Joche 2, 2¹ in der er— f: ndungsgemäßen Vorrichtung gebildet, so daß der Strom, der durch· die Spulen 5, 6 geschickt werden mußp um den Anker 1 auf Abstand zu halten, klein gemacht werden kann.

Als nächstes wird das zweite AusführungabeispiGl der elektromagnetischen Rückstellvorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben. Die gleichen Teile wie die in der Vorrichtung nach ?ig. 2 a sind rait denselben Bezugszeichan versahan, εο αε,Β eine erneute Erläuterung überflüssig ist. In diesem AusführunjsbciDpicl Bind zwei bewegliche Eisenotücko odor Anker Ί, 9 an dan beiden Enden der Joche 2, 2¹ vorgesehen, wobei der eine Anker 1 son den Spulen 5, 6 gesteuert wird, während der andere Anker 9 von den Spul'en 7, 3 gesteuert wird. Auch in diesem Ausfülirungsboiepiel verläuft der von den Spulen 5, 6 erzeugte Magnetfluß durch den geschlossenen Magnetkreis mit einer kleinen Reluktanz, der durch das Joch 2* _t den Anker 1, das Joch. 2, den Anker 9 und das Joch 2¹ gebildet wird. Daher kann der Anker 1 von den Jochen 2, 2' abgehoben gehalten werden.

A.ls nächstes wird die Arbeitsweise der in Pig. 4 a gezeigten Vorrichtung erläutert.

Wenn kein Gtrom an die Spulen 5, 6 geliefert wiräj. sind dio Anker 1, 9 zuerst an die Joche 2, 2· durch d«n Magnetfluß $._{ des Permanentmagneten 4 angezogen. Wenn als nächstes Strom an die Spulen 5, 6 goliefert wird, wird der Kasaetüluß p~ erzeugt, eier die ontgegengesotzte Richtung zu dem Magnetfluß p^ hat, der vor. dem Permanentmagneten erzeugt wird. Dies ist in der Zoiohmmg

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durch den ^^ß-verlauf gezeigt. Dadurch wird die Anziehungskraft zwischen dem Anker 1 und den magnetischen Polflächen 2 a, 2 a* abgeschwächt, und der Anker 1 wird durch die Feder 3 nach oben bewegt und ^auf ' Abstand ^zu "" den Jochen 2, 2^f gehalten. Da der Magnetfluß /L eine solche Richtung hat, daß der Anker 9 angezogen wird, wird zu diesem Zeitpunkt der Anker 9 in einem Zustand gelassen, bei dem er an die anderen Enden der Joche 2, 2· angezogen wird. Wenn als nächstes Strom an die Spulen 7* 8 geliefert wird, wird ein Magnetfluß /L (Pig. 4 a) erzeugt. Da der Magnetfluß /L die entgegengesetzte Richtung zu dem Magnetfluß /L hat, wird die Anziehungskraft zwischen dem Anker 9 und den Jochen 2,. 2¹ verkleinert, und schließlich wird der Anker 9 durch die Feder 10 von den Jochen 2, 2¹ getrennt.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 die Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 4 a bei einer einäugigen Reflexkamera erläutert. In Fig. 5 hat der Widerstand Rg einen Widerstandswert, der der Verschlußgeschwindigkeit entspricht. Eine Kapazität C-. bildet mit dem Widerstand R_c eine Zeitkonstantenschal-3 ο

tung. Ein Schaltkreis 17, beispielsweise ein Schmitt-Trigger, ist an den Ausgangsanschluß der Zeitkonstantenschaltung angeschlossen. Ein Widerstand R„ ist zwischen dem Ausgangsanschluß des Schaltkreises 17 und dem Minuspol der Stromquelle E angeschlossen. Eine Kapazität C. und ein Widerstand Rq bilden eine Differenzierstufe. Die Basis eines NPN-Transistors !Pr-, ist mit einem Ende eines Widerstandes Rq verbunden, während der Kollektor des Transistors mit dem negativen Anschluß der Spule 7 (Fig. 4) verbunden ist. In diesem Fall müssen die Spulen 6, 8 (Fig. 4 a) nicht vorhanden sein. Der positive Anschluß der Spule 7 ist mit den Ausgangsanschlüssen des Widerstandes Rq und der Kapazität G^ verbunden, die eine Integrationsstufe bilden. Ferner ist der Anker 9 mit einem Teil (nicht gezeigt) gekoppelt, um die Sperre für den hinteren Vorhang der Kamera freizugeben.

S 0 9 8 5 0 / 0 6 k 8

Ein Umschalter S^ wird durch feste Kontakte K^, K2 und einen beweglichen Kontakt K gebildet. Widerstände R4, Rt- bilden ein©n Spannungsteiler und der Ausgangsanschluß des Spfcnriungsteii lers ist mit der Basis eines KPN-Transistors Tr~ verbunden. B₅. ist ein Widerstand. Eine Kapazität Gp und ein Widerstand Rp bilden eine Differenzierstufe, wobei der Ausgangsanschluß der Differenzierstufe mit der Basis des Schalttransistors Tr^ verbunden ist. Der EingangsanSchluß der Differenzierschaltung ist mit dem Kollektor des Transistors Tr₂ verbunden. Die Spule 5 ist die Spule, die um das Joch 2¹ (Fig. 4 a) gewickelt ist, und der Minus-Anschluß der Spule 5 ist mit dem Kollektor des Transistors Tr^ verbunden, während der Plus-Anschluß mit einem Ende der Kapazität G. verbunden ist, die eine Integrationsschaltung bildet. Ein Hauptschalter S^ für die Anschaltung der Stromquelle ist mit einem Ende an den Plus-Anschluß der Stromquelle E angeschlossen. Der Anker 1 ist mit einem Teil (nicht gezeigt) verbunden, um die Sperre für den vorderen Vorhang (nicht gezeigt) eines Verschlusses freizugeben.

Als nächstes wird die Arbeitsweise einer Kamera erläutert, die die oben beschriebene Vorrichtung enthält. Als erstes wird, wenn der Umschalter Sp von dem festen Kontakt K .auf den festen Kontakt KpUmgeschaltet wird, das Basispotential des Transistors Tr_? kleiner als sein Emitterpotential aufgrund des Stromes, der in den Widerständen R^ und R,- fließt. Dadurch kommt der Transistor Trp in den eingeschalteten Zustand. Daraufhin wird die Kapazität Cp sofort geladen, und der Transistor Tr^ wird während einer Zeitdauer eingeschaltet, die von der durch Kapazität Cp und ^Widerstand Rp erzeugten Zeitkonstanten bestimmt wird. Wenn der Transistor Tr. eingeschaltet wird, wird die Ladung der Kapazität C., die vorher über den Widerstand R^, aufgeladen worden ist, in Impulsform durch die elektromagnetische Spule 5 entladen, durch den der Anker 1 von den Jochen 2, 2¹ getrennt wird, so daß 'der vordere Vorhang des Verschlusses läuft und die Belichtung eingeleitet wird. Wenn der

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Schalter S~ auf den Kontakt Kp umgeschaltet wird, wird gleichzeitig die Kapazität C₇. der Zeitkonstantenschaltung über den widerstand Rg für die Einstellung der Verschlußgeschwindigkeit von der Stromquelle E aufgeladen. Wenn die Zeit abgelaufen ist, die durch die Zeitkonstante des Widerstandes Rg und der Kapazität C₅, bestimmt ist, wird der Schaltkreis 17 zurückgesetzt und der Transistor Tr₇. wird durch dessen Ausgang nach einer Zeitdauer ausgeschaltet, die der Verschlußgeschwindigkeit entspricht, die an dem Widerstand Hg eingestellt ist- Wenn der Transistor Tr-, eingeschaltet wird, wird die elektrische Ladung der Kapazität C^, die vorher über den Widerstand Rq gespeichert worden ist, in Impulsform durch die Spule 7 der elektromagnetischen Vorrichtung entladen. Durch diesen Impuls wird der Anker 9 freigegeben und der hintere Schirm des Verschlusses läuft ab, um die Belichtung abzuschließen. Wenn die elektromagnetische Vorrichtung gemäß der Erfindung bei einer Belichtungssteuereinrichtung einer Kamera verwendet wird, kann der an die Spulen 5, 7 gelieferte Strom sehr klein sein. Ferner genügt eine nur kurzzeitige Stromzufuhr, so daß insgesamt der Verbrauch an der Stromquelle stark reduziert werden kann.

Eine spezielle Ausführung der Erfindung kann wie folgt zusammengefaßt werden: Es wird eine elektromagnetische Freigabe vorrichtung angegeben, die einen Permanentmagneten, um ein bewegliches Eisenstück oder einen Anker anzuziehen, ein Joch, um einen Magnetkreis für den Magnetfluß des Permanentmagneten zu bilden, eine um das Joch gewickelte Spule, um den einen solchen Magnetfluß zu erzeugen, der den Magnetfluß des Permanentmagneten entgegenwirkt, und Teile~ aus magnetischem Material aufweist. Da die Teile aus magnetischem Material einen geschlossenen Magnetkreis mit dem Joch und dem Anker bilden, verläuft der von der Spule erzeugte Magnetfluß durch den geschlossenen Magnetkreis. Da die Reluktanz gegen den . Magnetfluß von der Spule in der erfindungsgemäßen Vorrichtung klein wird, kann das bewegbare StäiLstück oder der Anker dadurch abgehoben werden, daß nur ein kleiner Strom durch die Spule fließt.

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Claims (2)

Patentansprüche

1.J Elektromagnetische Preigabevorrichtung mit einem beweglichen Teil aus magnetisierbarem Material, einem Permanentmagneten, um das bewegliche Teil in einer vorbestimmten Position zu halten und einem Elektromagneten, um das bewegliche Teil von der durch den Permanentmagneten bestimmten Position abzuhalten, gekennzeichnet durch eine einen Magnetkreis bildende Einrichtung (2b, 2b', 2 c; 9), die einen geschlossenen Magnetkreis für den Magnetfluß des Elektromagneten durch das bewegliche Teil (1; 9) und ihre magnetischen Teile (2 b, 2b¹; 9) bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkreiseinrichtung (2 b, 2b', 2 c) eine Einstellvorrichtung (2 c) aufweist, um die Dichte des Magnetflusses einzustellen, der von dem Elektromagneten erzeugt wird,

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