DE2559649A1

DE2559649A1 - Magnetische haltevorrichtung

Info

Publication number: DE2559649A1
Application number: DE19752559649
Authority: DE
Inventors: E Cardon; Angelo Grandini; Bruno Zaramella
Original assignee: CARDONE MAGNETO TECNICA
Current assignee: CARDONE MAGNETO TECNICA
Priority date: 1974-10-16
Filing date: 1975-10-04
Publication date: 1977-09-29
Also published as: FR2288380A1; DE2544465A1; GB1520758A; US4090162A; DE7531527U; NL7512125A; NL8203969A; DE2559649C2; IT1022923B; FR2288380B1; DE2544465B2

Description

Ein- und ausschaltbare dauermagnetisch Haltevorrichtung für ferromagnetische Körper

Die Erfindung betrifft eine ein- und ausschaltbare dauermagnetische Haltevorrichtung für ferromagnetische Körper, mit mindestens zwei in einem zu einer Haltefläche hin offenen Magnetkreis liegenden Dauermagneten, deren Magnetflüsse sich im eingeschalteten Zustand über die Haltefläche und einen an dieser anliegenden ferromagnetischen Körper schließen, während sie im ausgeschalteten Zustand in einem durch die beiden Dauermagnete und die anliegenden Polstücke gebildeten geschlossenen magnetischen Kreis verlaufen, wobei zum Umschalten die Magnetisierungsrichtung des einen Dauermagneten jeweils mittels eines Stromstoßes durch eine diesen umgebende Spulenwicklung umkehrbar ist.

Bei einer bekannten magnetischen Haltevorrichtung (DT-PS 1 274 256) sind ein ununagnetxsierbarer Dauermagnet und ein nicht-ummagnetisierbarer Dauermagnet parallel zwischen zwei Polstücke gelegt, die rechtwinklig zu den Polachsen der Dauermagnete verlaufen. Der ummagnetisierbare Dauermagnet wird durch impulsartige Stromstöße umgepolt. Sein Magnetfeld verstärkt in dem einen Polarisierungszustand dasjenige des anderen Dauermagneten, während in dem anderen Schaltzustand ein magnetischer Kurzschluß zwischen beiden Dauermagneten besteht. Bei dieser Haltevorrichtung muß ein dauernder Nebenflußweg bestehen, um zu verhindern", ' daß der eine Dauermagnet den anderen Dauermagneten bei der Umschaltung des Erregerstromes umpolt. Dieser dauernde Nebenflußweg schwächt die Haltekraft der Vorrichtung.

Bei einer anderen bekannten amagnatischen Haltevorrich-

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tung (DT-OS 1 439 075) sind mehrere Dauermagnete der gleichen Länge parallel zueinander angeordnet. Das Energieprodukt des mittleren Dauermagneten ist daher gegenüber dem der seitlichen Magnete unterschiedlich. Das ist für die Funktion des Stromkreises schädlich, es sei denn, der niedrige Brennwert wird nicht durch einen hohen Hc-Wert ausgeglichen, wobei der Magnet verlängert wird. Das hat eine wenig kompakte Konstruktion zur Folge.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Haltevorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, in der die beiden verwendeten Magnete unterschiedlich lange Polachsen haben können, so daß sich eine räumlich gedrungene Konstruktion mit hoher Energiedichte verwirklichen läßt und gleichzeitig das richtige Verhältnis zwischen den Energieprodukten (B · H) beibehalten wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der ummagnetisierbare Dauermagnet mit seiner Polachse rechtwinklig zur Haltefläche verläuft, während der nichtummagnetisierbare Dauermagnet mit parallel zur Haltefläche verlaufender Polachse angeordnet ist und mit seinen Polflächen an zwei parallelen Polstücken anliegt, die in dem über die Haltefläche zu schließenden Magnetkreis des ummagnetisierbaren Dauermagneten liegen.

Nach der Erfindung sind die Polachsen der beiden verwendeten Magnete, die unterschiedliche Magnetisierungseigenschaften haben, rechtwinklig zueinander ausgerichtet. Der ummagnetisierbare Dauermagnet ist mit seiner Polachse rechtwinklig zur Haltefläche angeordnet. Er kann daher verhältnismäßig lang ausgebildet werden, was eine entsprechen-" de Höhe der Haltevorrichtung ergibt, die sich aber nicht störend auswirkt. Die nicht magnetisierbaren Dauermagnete können relativ kurz ausgebildet werden und sind zwischen den Polstücken querliegend angeordnet.,Folglich lassen sich mehrere gleichartige Haltevorrichtungen zur Erzielung einer ho-

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-~ - hen Energiedichte dicht nebeneinander anordnen. Die nicht-■ ummagnetisierbaren Dauermagnete können relativ kurz ausgebildet werden und sind zwischen den Polstücken querliegend angeordnet.

in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind drei rechtwinklig zur Haltefläche verlaufende parallele Polstücke vorgesehen, von denen das mittlere Polstück mit dem ummagnetisierbaren Dauermagneten ih einer Flucht liegt, und zwischen dem mittleren Polstück und jedem der seitliehen Polstücke ist ein nicht-ummagnetisierbarer Dauermagnet querliegend angeordnet. Die seitlichen Polstücke können einen geringeren Querschnitt haben als das mittlere Polstück, weil sich der Magnetfluß, der das mittlere Polstück durchläuft, auf die beiden seitlichen Polstücke verteilt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein gemeinsamer ferromagnetische: Träger für mehrere im Abstand voneinander angeordnete mittlere Polstücke und seitliche Polstücke vorgesehen ist, daß zwisehen den mittleren Polstücken und den seitlichen Polstükken Nuten vorhanden sind, daß jeweils ein ummagnetisierbarer Dauermagnet zwischen jedem mittleren Polstück und einem Träger angeordnet ist, daß in jede Nut ein nichtummagnetisierbarer Dauermagnet mit senkrecht zu den PoI-stücken gerichteter Polachse eingelegt ist, daß die Stirnflächen der Polstücke die Haltefläche bilden, welche abwechselnd mit entgegengesetzten Polaritäten aktiviert und abgeschaltet werden kann, und daß die Polstücke und die ummagnetisierbaren Dauermagnete mittels Ankerschrauben befestigt sind und den nicht-ummagnetisierbaren Dauermagne-• ten Distanzstücke aus amagnetischem Material überlagert sind und in Querrichtung mit einem Zuganker gehalten werden.

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Der Träger bildet dabei ein Joch, das im Falle mehrerer nebeneinanderliegender Magnetkreise als Basisteil wirkt und die Magnetflüsse sämtlicher Kreise gleichmäßig verteilt. Außerdem verleiht der Träger der gesamten Konstruktion eine erhöhte Festigkeit.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung sowie eine bevorzugte Ausführungsform eines Haltegerätes unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Darstellung des oberen linken Quadranten der Hysteresekennlinien der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendbaren Dauermagneten.

Fig. 2 zeigt ein einfaches Schema der Vorrichtung im abgeschalteten Zustand,

Fig. 3 zeigt das Schema der Fig. 2 im aktivierten Zustand,

Fig. 4 zeigt eine praktische Realisierung des Schemas nach Fig. 1,

Fig. 5 zeigt eine konstruktive Realisierung eines magnetischen Haltegerätes nach der Erfindung.

Im folgenden sollen zunächst einige Ausführungen über die für die Dauermagnete zu verwendenden Materialien

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gemacht werden. Im Rahmen dieser Beschreibung werden gegossene anisotrope Magnete (Eisen-, Nickel-, Aluminium- und Kobaltlegierungen, die in Curiepunktnähe einem Magnetfeld ausgesetzt wurden) als "ALNICO V" bezeichnet.

Diese Bezeichnung schließt jede beliebige Legierung ein, bei der das maximale Energieprodukt (BH-Wert) in der Größenordnung von 4,5 bis 5»2 Mega-Gauss Oasted (im ocR-Systcm) liegt, wie z.B. ""Alcomax III" der britischen Fa. James Neill Ltd., "Maxalco" oder "Coalnimax" der italienischen Fa. Sampas SpA und Centro Magneti Permanent! SpA und "Ticonal" der französischen Fa. Allevard Ugines» Die erwähnten Magnete haben sämtlich eine äußerst hohe Sättungsremanenz (B ), die größer ist als 12 K Gauss

X c III

und eine relativ geringe Koerzitivkraft H von wenig über 600 Oersted. Die Kennlinie dieses Materials ist in Fig. 1 mit 1 bezeichnet.

Wenn das Magnetmaterial Alioo V bei geschlossenem Magnetkreis in die Sättigung gebracht wird, entwickelt es eine außergewöhnliche dauermagnetische Leistung, die umgekehrt proportional zu der Weite des Arbeitsluftspaltes (Reluktanz) ist. Ein Luftspalt wird stets dann benötigt, wenn das Magnetfeld außerhalb des von den Polstücken gebildeten Kreises benötigt wird. Die Reichweite oder Feldtiefe eines magnetischen Kreises ist stets der Weite des Luftspaltes (Abstand zwischen Nordpol und Südpol) proportional. Zur Erzielung einer akzeptablen magnetomotorischen Kraft (Wirksamkeit) muß der zweite Magnetkreis, der einen Kern aus Alnico V aufweist, einen Luftspalt aufweisen, dessen Weite um 1/5 kleiner ist als die Länge der Vorzugsachse des verwendeten Kernes, um eine zu große Verringerung des Wertes B zu vermeiden.

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Anisotrope keramische Magnete (Material auf der Basis von Ferriten, beispielsweise feingemahlenes und bei erhöhter Temperatur gepreßtes und gebranntes Bariumoxyd, das anschließend in der Nähe seines Curiepunktes einem Magnetfeld ausgesetzt wird) werden im folgenden als anisotropes Bariumferrit bezeichnet. Diese Bezeichnung soll alle keramischen Materialien einschließen, welche einen maximalen BH-V/ert von 2,8 bis 3,2 Mega-Gauss Oersted (im ogs-System) erzeugt, wie beispielsweise "Ferroxdure II und III", "sinterox II und III" der italienischen Firmen Sampas SpA und Centro Magneti ■ Permanent! SpA sowie "Feroba II und III" der französischen Fa. Allevard Ugines u.a.

Das erwähnte Material wird für die Herstellung von Ankergeräten mit Dauermagneten mit gesteuertem Magnetfluß im allgemeinen wenig angewandt. Es hat einen relativ geringen B -Wert, der etwa 1/4 desjenigen von Alnico V beträgt und einen außergewöhnlich hohen H -Wert, der, wie Linie 2 in Fig. 1 zeigt, etwa dreimal größer ist als der oben erwähnte Wert oder noch größer, so daß die remanente Flußdichte B in einem weiten Bereich

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von Luftspalten oder magnetischen Widerständen im wesentlichen konstant bleibt und sich nur geringfügig ändert.

Andererseits entwickeln diejenigen magnetischen Haltevorrichtungen, die mit Magneten aus anisotropem Bariumferrit arbeiten, infolge der geringen Remanenz lediglich beschränkte Arbeitsleistungen. Geräte, die mit Magneten aus Alnico V arbeiten, ergeben infolge des erforderlichen Ausgleichs bezüglich der Konstanthaltung

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der magnetischen Remanenz und der Weite des Arbeitsluftspaltes nur bescheidene Leistungen. Von der Weite des Luftspaltes hängt andererseits die wirksame Größe des Magnetkreises (Feldtiefe) sowie das Ausmaß des Streuflusses ab.

Die erfindungsgemäßen Haltevorrichtungen vermeiden die Nachteile der bekannten Geräte. Sie haben eine wesentlich höhere magnetische Leistung und eine hohe mechanische Stabilität und Betriebssicherheit.

Da kein Material existiert, das über eine so hohe Remanenz B verfügt wie das Alnico V und dabei eine Koerzitivkraft H hat, die der des anisotropen Bariumferrits entspricht, wurde eine dauermagnetische Vorrichtung geschaffen, in der beide Materialien gleichzeitig in zweckmäßiger gegenseitiger Abstimmung vorhanden sind. Dabei lassen sich die Verhältnisse von Abmessungen und Leistung und Abmessungen und Feldtiefe wesentlich verbessern.

Die Fig. 2 und 3 zeigen ein einfaches Schema der erfindun^sgemäfl zu verwendenden Magnetkreise. Der Dauermagnetkern 3 besteht aus isotropem Bariumferrit, das wegen seiner magnetischen Eigenschaften nachfolgend als "nicht umrnagnetisierbar" bezeichnet wird, wodurch angedeutet werden soll, daß bei Verwendung des Gerätes der Magnetisierungszustand dieses Magnetkernes nicht geändert wird.

Der zweite Dauerrnagnetkern 4 ist vom Typ Alnico V. Er wird im folgenden als "ummagnetisierbar" bezeichnet, um hervorzuheben, daß der Kern 4 - im Unterschied zu dem Magnetkern 3 - seinen Magnetisierungszustand bzw. seine Polung beim Betrieb des Gerätes ändern kann. Dabei durch-

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läuft der Magnetkern 4 die halbe obere bzw. die halbe untere Hystereseschleife, um die magnetische Haltevorrichtung zu aktivieren oder abzuschalten.

Der ummagnetisierbare Kern ist mit einer Wicklung 5 aus Kupfer oder einem anderen guten elektrischen Leiter umgeben, die von einem Gleichstrom durchflossen wird. Die Stroinrichtung des Gleichstromes ist umpolbar. Der Gleichstrom wird jeweils für eine Zeitdauer eingeschaltet, die ausreicht, um den Kern 4 einen Halbzyklus seiner Hystereseschleife durchlaufen zu lassen.

Beide Magnetkerne 3 und 4 wirken auf ein gemeinsames Polstück 6,mit dem sie an jeweils einem Pol in Berührung stehen. An dem Polstück 6 liegt der Pol N des nicht ummagnetisierbaren Kernes 3 und der Pol S des ummagnetisierbaren Kernes 4 an, wenn die Haltefläche 9 gemäß Fig. 2 entmagnetisiert ist. Bei dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel stehen die Polarisierungsrichtungen der Magnetkerne 3 und 4 unter einem Winkel von 90° zueinander und berühren sich gegenseitig mit aneinanderliegenden Flächen des rechtwinkligen Blockes aus dem das Polstück 6 besteht.

Die geometrische Anordnung der einzelnen Teile der magnetischen Vorrichtung kann den Anforderungen des jeweiligen Anwendungsfalles angepaßt werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Das Polstück 6 des magnetischen Kreises der in Fig. 2 dargestellten Haltevorrichtung ist oberhalb des ummagnetisierbaren Kernes 4 über den nicht ummagnetisierbaren Kern 3 hinaus verlängert und bildet einen ersten Polschuh mit direkter

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Induktion. Außerdem ist ein zweiter Polschuh 7 mit indirekter Induktion vorgesehen, der zusammen mit dem ummagnetisierbaren Kern 4 auf einem ferromagnetischen Joch 8 abgestützt ist. Wie am Beispiel der Fig. 4 noch erläutert, wird, bildet das Joch 8 im Falle mehrerer parallelgeschalteter Magnetkreise den Blechkranz für die Polschuhe 7 indirekter Induktion. Das Joch 8 besteht aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität, beispielsweise aus Eisen oder unlegiertem Stahl mit möglichst geringem Kohlenstoffgehalt. Der Kohlenstoffgehalt soll z^B. geringer sein als 0,03 #· Die Polschuhe 6 und 7 des Magnetkreises bilden insgesamt, wie schematisch in Fig. 3 gezeigt ist, die Arbeite- oder Haltefläche für den ferromagnetischen Körper 10.

Fig. 2 zeigt den Magnetisierungszustand bei abgeschalteter flalteflache S, bei dem beide Dauermagnetkerne 3 und 4 gleichsinnig polarisiert sind, während Fig. 3 den Aktivierungszustand der Haltefläche 9 zum Festhalten des ferromagnetischen Körpers 10 darstellt. Die beiden Kerne 3 und 4 sind dabei entgegengesetzt polarisiert, so daß ihre Felder zum Festhalten des Gegenstandes 10 zusammenwirken bzw. sich addieren.

Im folgenden wird eine detailliertere Beschreibung der ι Magnetkreise gegeben, wobei stets auf die in Fig. 2 und 3 dargestellten VerhHlfcnisse Bezug genommen wird, da die beschriebenen Ausführungen hinsichtlich ihrer grund- · sätzlichen Wirkungsweise einander gleich Bind.

Wenn der Polschuh 7 oder, im Falle mehrerer gleichartiger magnetischer Kreise, mehrere Polschuhe 7 gemäß Fig.

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auf dem Joch angeordnet sind, wird der ummagnetisierbare Kern montiert, indem eine bestimmte Anzahl von Magneten der erwähnten Art Alnico V mit bestimmtem Querschnitt, bestimmten Profillängen und rechteckigen Umrissen in die Spule 5 eingebracht v/erden. Diese ist zuvor mit einer der Pollänge des ummagnetisierbaren Kernes 4 entsprechenden Höhe bereitgestellt worden. Der ummagnetisierbare Kern wird während der Montage ständig im entmagnetisierten Zustand gehalten.

Anschließend erfolgt die Montage des Polschuhs 6, indem · dieser auf den oberen Pol des ummagnetisierbaren fe-ns 4 aufgesetzt wird. Dadurch entsteht zwischen den inneren Wänden der Polschuhe 6 und 7 eine Nut, in die der Dauermagnetkern 3 eingelegt wird. Der Absolutwert der magnetischen Remanenz (gesamter B_re -Wert) ^{muß dem} Gesamtwert dr magnetischen Remanenz (gesamter B_rem"^^er*^;) des ummagnetisierbaren Kernes genau entsprechen. Der nicht ummagnetisierbare Kern 3 wird bis zum Sättigungszustand vormagnetlsiert und eingebaut, was in Anbetracht des hohen H -Wertes dieses Materials möglich ist.

In diesem Zustand herrscht in dem magnetischen Kreis ein erstes Magnetfeld, das in Fig. 3 mit 11 bezeichnet ist und die Haltefläche 9 aktiviert.

Nun wird die Spule kurzzeitig erregt, um den ummagnetisierbaren Kern 4 in den Sättigungszustand zu bringen, damit dieser von nun an sein eigenes Dauermagnetfeld erzeugt. Die Magnetisierung dauert weniger als 0,01 Sek. Die Stromrichtung sowie der Wickelsinn der Windungen der Spule 5 sind derart gewählt, daß ein elektromagnetisches

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Feld 12 (Fig. 3) erzeugt wird, welches den ummagnetlsierbaren Kern 4 in der in Fig. J dargestellten Weise polarisiert, so daß sich sein Magnetfeld über die PoI-stüoke 6, 7 und 8 mit dem durch den Kern 3 erzeugten

"5 Magnetfeld summiert und dadurch die Flußdichte an der Haltefläche 9 noch erhöht wird, wodurch sich die auf den Gegenstand 10 einwirkende Haltekraft erhöht. Während der gesamten Aktivationszeit der Haltefläche fließt kein Strom in der Spule 5» so daß die gesamte Haltevorrichtüng so arbeitet, als wäre sie mit Dauermagneten ausgestattet. Tatsächlich dient die Spule allein zur Steuerung oder Umkehrung der Magnet'isierungsrichtung des ummagnetisierbaren Kernes 4,

Zur Abschaltung der Haltefläche 9 und zum Loslösen des ferromagnetischen Gegenstandes 10 wird die Spule 5 kurzfristig durch einen Strom erregt, dessen Richtung entgegengesetzt zur Richtung des vorangehenden Stromes eingestellt ist. Hierdurch wird ein elektromagnetisches Feld von sehr kurzer Dauer mit umgekehrten Polzeichen erzeugt. Dieses dem remanenten Magnetismus entgegengesetzte Magnetfeld bewirkt, wie in Fig. 2 angedeutet, daß der ummagnetisierbare Kern 4 eine der Polumkehr entsprechende halbe Hysteresekurve durchläuft. Der Kern 4 erzeugt nunmehr ein Dauermagnetfeld, welches auf das Feld des anderen Kernes 3 über die Polstücke 6, 7 und 8 eine Anziehung ausübt, so daß die beiden Magnetfelder sich gemäß Fig. 2 kurzschließen und die Haltefläche 9 abgeschaltet wird.

Wird ein weiterer Stromstoß durch die Spule 5 mit entgegengesetzter Richtung geschickt, so erfolgt eine erneute unmittelbare Umpolung (oder halbe Hysterese) des Kernes

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4, der wieder das in Fig. 3 abgebildete Magnetfeld 12 erzeugt, das sich dem Magnetfeld 11 des Kernes 3 überlagert und die Haltefläche 9 aktiviert.

Fig. 4 zeigt ein erstes praktisches Ausführungsbeispiel der Haltevorrichtung, deren Schema unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 oben erläutert wurde. Das Beispiel der Fig. 4 unterscheidet sich von demjenigen der Fig. 2 lediglich dadurch, daß der magnetische Kreis verdoppelt 1st, und daß der einzige ummagnetisierbare Magnetkern 4 in den mittleren Schenkel gelegt ist. Beidseitig des Kernes 4 liegen die Dauermagnetkerne 3 mit Horizontalen Magnetisierungsachsen. Die Kerne 3 sind zwischen dem mittleren Polstück 6 und jeweils einem äußeren Polstück 7 angeordnet. Der ummagnetisierbare Kern 4 ist mit senkrechter Polachse montiert. Bei der in Fig. 4 dargestellten Polung des Magnetkernes 4 sind die beiden Magnetkreise jeweils kurzgeschlossen, so daß an der Haltefläche kein wesentlicher Magnetfluß auftritt.

Dei der Anordnung nach Fig. 4, die sich mechanisch am besten für die Herstellung großer magnetischer Haltevorrichtungen eignet, haben die beiden nicht ummagnetisierbaren Kerne 3 jeweils gleiche magnetische Remanenzwerte (B ), so daß ihre Summe dem gesamten Remanenzwert des gemeinsamen Kernes 4 gleich ist. Die Kerne 3 sind die Nuten zwischen dem mittleren Polstück 6 direkter Induktion und den seitlichen Polstücken 7 indirekter Induktion eingebaut. Die Funktionsweise des magnetischen Kreises in Fig. 4 ist die gleiche wie die Funktionsweise der Vorrichtung nach den Fig. 2 und 3·

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Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung hat eine Reihe wichtiger Vorteile:

Bei gleicher Magnetkernmasse ergeben sich wesentlich höhere magnetische Leistungen als mit herkömmlichen Haltevorrichtungen. Der ummagnetlsierbare Kern 4, der aus Alnico V besteht, arbeitet stets mit einer Reluktanz, die annähernd gleich Null ist und nicht vom Luftspalt (Abstand zv/ischen Pol N und Pol S) der Haltefläche abhängt. Dies kommt beispielsweise in den Fig. jj und 4 klar zum Ausdruck, wo man sieht, wie bei aktivierter Anlagefläche der Magnetkreis des ummagnetisierbaren Kernes 4 keine "Brüche" erleidet und sich, indem er sich mit dem Magnetkreis des nicht ummagnetisierbaren Kernes 3 summiert, über das zu haltende Material 10 schließt. Bei abgeschalteter Anlagefläche (Fig. 2) schließt sich der Magnetkreis über den nicht ummacnetisierbaren Kern 3, während sich beide Kerne gegenseitig anziehen.

Aus diesen Überlegungen folgt, daß bei der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung der ummagnetisierbare Kern 4 magnetische Leistungen aufbringt, welche der Remanenz B sehr nahe kommen, wenn die Haltefläche des Magnetkreises mit dem zu verankernden Körper 10 zusammenwirkt. Bsi einer Vorrichtung mit mehreren Magnetkreisen bewir— ken diejenigen kernbereiche, die bei aktivierter Haltefläche nicht mit dem festzuhaltenden Material zusammenwirken, zwar ein dem Luftspalt proportionales Abfallen des Remanenzwertes B genau zu dem Zeitpunkt, wenn das elektromagnetische Feld der Spule 5 abgeschaltet wird, jedoch ist dieser Abfall angesichts der Unwirksamkeit der mit der Haitefläche nicht zusammenwirkenden

Bereiche praktisch gar nicht wahrnehmbar.

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Der Remanenzwert B dieser Kernbereiche oder der vollständigen Kerne wird andererseits vollständig erreicht, sobald die erste Umkehrung (oder halbe Hysterese) des umkehrbaren Kernes 4 (oder der Kerne) erfolgt.

In anderen Fällen führt die Polumkehr des ummagnetisierbaren Kernes 4 immer zu diesem letzten Remanenzwert B (Fig. 1) ils Dauermagnete-Remanenz, auch wenn das Vorzeichen gegenüber den vorhergehenden umgekehrt ist. In diesem Punkt wird der ummagnetisierbare Kern 4 jedesmal dann betrieben, wenn der darüber angeordnete Bereich der Haltefläche mit dem festzuhaltenden Teil"10 zusammenwirkt.

Hieraus folgt, daß eine genaue Einstellung der Weite des Luftspaltes in bezug auf den ummagnetisierbaren Kern 4 nicht erforderlich ist. Der Luftspalt kann daher sehr groß gehalten werden. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 entspricht die Breite des Luftspaltes der polaren Länge des nicht ummagnetisierbaren Kernes 3. Auf diese Weise kann man eine außergewöhnliche Reichweite oder wirk-

20. same Foldtiefe erzielen. Das' Vorhandensein des Dauermagnetfeldes des nicht ummagnetisierbaren Kernes 3» dessen globale Remanenz B derjenigen des ummagnetisierbaren Kernes 4 gleich ist, verdoppelt annähernd die durch den Kern 4 auf die wirksame Anlagefläche einwirkende Intensität der Feldstärke. Dies bedeutet, daß die Summe der beiden Dauermagnetfelder außerordentlich stark auf den oberen Teil des Polschuhs oder der Polschuhe 7 mit indirekter Induktion und auf die Polschuhe 6 mit direkter Induktion einwirkt, deren Querschnitte notfalls genau eingestellt werden. Die Folge davon ist eine so starke dauer-

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magnetische Haltekraft, wie sie mit den herkömmlichen magnetischen Haltegeräten bei weitem nicht erzielbar ist. Ein Magnetkreis der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Alnico V entwickelt magnetische Leistungen, die gegenüber den besten aus demselben Magnetmaterial bestehenden Kreisen dreimal größer sind.

In Fig. 5 ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Haltevorrichtung dargestellt. Diese arbeitet nach dem in Fig. 4 abgebildeten Prinzip und ermöglicht zahlreiche konstruktive und zusammenbauliche Neuerungen.

In Fig. 5 sind die entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugsze.ichen versehen wie in Fig. 4. Die Polstücke 7 indirekter Induktion haben einen größeren Querschnitt als bei den Fig. 2, J und 4, da sie jeweils die Magnetflüsse zweier anliegender Magnetkreise leiten müssen. Gemäß Fig. 5 sind sämtliche die Magnetfläche bildenden Teile mit der Grundplatte 8 durch Schrauben 18 bzw. I9 befestigt. Die Polschuhe 7 indirekter Induktion sind direkt auf die Grundplatte 8 aufgesetzt. Sie haben Schraubbohrungen, in die die Ankerschrauben 18 bzw. 19 eingeschraubt sind. Die Polstücke 6 sind auf den Dauermagnetkernen 4 auf der Grundplatte 8 befestigt. Zu diesem Zweck sind die Kerne 4 mit Durchgangsbohrungen versehen, durch die die Schrauben I9 hindurchführen. In die Vertiefungen oder Arbeitsluftspalte sind Distanzstücke 20 aus paramagnetischem Material eingelegt. Das Distanzstück 20 weist ein querverlaufendes Loch 21 auf, das mit einem paramagnetischen Material ausgefüllt ist, beispielsweise mit einem Epoxydharz, das sämtliche vorhandenen Hohlräume ausfüllt, so daß die gesamte Haltefläche durch-

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gehend ist. Rechtwinklig durch die Polstücke verlaufen Zuganker 23 hindurch, die aus paramagnetischem Material bestehen und mit Muttern 24 gespannt sind.

Die so aufgebaute Haltevorrichtung hat eine Anlagefläche, die eine Vielzahl paralleler zwischen Nuten oder Luftspalten eingebauter Polschuhe aufweist. Die Polschuhe sind vrechselseltig von indirekter und direkter Induktion und können auf die oben geschilderte Weise aktiviert odor abgeschaltet werden.

Die so gebildete Dauermagnet-Haltefläche hat eine hohe mechanische Stabilität. Die Haltevorrichtung hat ein geringes Gewicht und wenig Platzbedarf.

Eine derartige magnetische Haltevorrichtung kann insbesondere in der in Fig. 5 gezeigten Ausführung für Hebegeräte, Lade- und Entladeköpfe in Gabelstaplern sowie generell zum Aufspannen benutzt werden, wo es darauf ankommt, eine Anlagefläche wahlweise zu aktivieren oder abzuschalten.

Boi den dargestellten Lösungen sind die Polschuhe über den Kern oder über die nicht ummagnetisierbaren Kerne hinaus nach außen verlängert. Dadurch ist es möglich, oberhalb des nicht ummagnetisierbaren Kernes 5 eine entsprechende Schicht mit bearbeitbarem Material vorzusehen, die im Verlauf des Einsatzes des Gerätes Nacharbeitungen der abgenutzten Anlagefläche ermöglicht, ohne daß hierfür eine zusätzliche Flächenplatte benötigt würde, wie dies bei den bekannten Geräten der Fall ist.

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Bezüglich einer weiteren AusfUhrungsform des Gerätes sei noch einmal auf die Fig. 2 und 3 Bezug genommen. Hier ist mit 3' gestrichelt eine Spule.dargestellt, die den nicht ummagnetisierbaren Kern 3 umgibt. Die Spule 3¹ wird nur während der Äktivierungsdauer der Haltefläche 9 mit der Spule 5 des ummagnetisierbaren Kernes 3 parallelgeschaltet, um den entmagnetisierenden Wirkungen, die das elektromagnetische Feld der Spule 5 auf den nicht umkehrbaren Kern 3 ausüben würde, entgegenzuwirken und diese auszugleichen. Diese Ausführungsform ermöglicht die Verwendung nicht ummagnetisierbarer Kerne aus Alnico V, wodurch die' Haltefläche 9 elne'größere Haltekraft erzielt.

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Claims

VON KREISLER SCHONWALD MEYER EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING

PATENTANWÄLTE Anmelderin ^Dr--^|ng-^{von Kreisler +1973}

Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln

MAGNETO TECNICA - Dr.-Ing. Th. Meyer, Köln

di Cardone Michele & C. S.n.C. Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden

Dr. J. F. Fues, Köln

20016 - PERO (Milan) Italien Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln

Via MarzabottO, 9 Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln

Dipl.-Ing. G. Selting, Köln

Sg-Is P 25 59 649.0 5 KÖLN 1 24. Mai 1977

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

Ansprüche

Ein- und ausschaltbare dauermagnetische Haltevorrichtung für ferromagnetische Körper, mit mindestens zwei in einem zu einer Haltefläche hin offenen Magnetkreis liegenden Dauermagneten, deren Magnetflüsse sich im eingeschalteten Zustand über die Haltefläche und einen an dieser anliegenden ferromagnetischen Körper schließen, während sie im ausgeschalteten Zustand in einem durch die beiden Dauermagnete und die anliegenden Polstücke gebildeten geschlossenen magnetischen Kreis verlaufen, wobei zum Umschalten die Magnetisierungsrichtung des einen Dauermagneten jeweils mittels eines Stromstoßes durch eine diesen umgebende Spulenwicklung umkehrbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß der ummagnetisierbare Dauermagnet (4) mit seiner Polachse rechtwinklig zur Haltefläche (9) verläuft, während der nicht-ummagnetisierbare Dauermagnet (3) mit parallel zur Haltefläche verlaufender Polachse angeordnet ist und mit seinen Polflächen an zwei parallelen Polstücken (6, 7) anliegt, die in dem über die Haltefläche (9) zu schließenden Magnetkreis des ummagnetisierbaren Dauermagneten (4) liegen.

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Telefon: (0221) 234541 - 4 Telex: 8882307 dopa d · Telegramm: Dompalent Köln
2. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei rechtwinklig zur Haltefläche verlaufende parallele Polstücke (6, 7) vorgesehen sind, von denen das mittlere Polstück (6) mit dem ummagnetisierbaren Dauermagneten (4) in einer Flucht liegt, und daß zwischen dem mittleren Polstück (6) und jedem der seitlichen Polstücke (7) ein nicht-ummagnetisierbarer Dauermagnet (3) querliegend angeordnet ist.
3. Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer ferromagnetischer Träger (8) für mehrere im Abstand voneinander angeordnete mittlere Polstücke (6) und seitliche Polstücke (7) vorgesehen ist, daß zwischen den mittleren Polstücken (6) und den seitlichen Polstücken (7) Nuten vorhanden sind, daß jeweils ein ummagnetisierbarer Dauermagnet (3) zwischen jedem mittleren Polstück (6) und dem Träger (8) angeordnet ist, daß in jede Nut ein nicht-ummagnetisierbarer Dauermagnet (3) mit senkrecht zu den Polstücken gerichteter Polachse eingelegt ist, daß die Stirnflächen der Polstücke (6, 7) die Haltefläche (9) bilden, welche abwechselnd mit entgegengesetzten Polaritäten aktiviert und abgeschaltet werden kann, und daß die Polstücke und die ummagnetisierbaren Dauermagnete (4) mittels Ankerschrauben (19) befestigt sind und den nicht-ummagnetisierbaren Dauermagneten (3) Distanzstücke (20) aus amagnetischem Material überlagert sind und in Querrichtung mit einem Zuganker gehalten werden .
4¹. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polstücke (6, 7) über die nichtummagnetisierbaren Dauermagneten (3) hinaus in Richtung

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der Haltefläche (9) vorstehen.
5. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume zwischen den Polstücken (6, 7) bzw. den Dauermagneten (3, 4) mit einem Epoxydharz (23) ausgefüllt sind.

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