DE2707078A1

DE2707078A1 - Elektro-hubmagnet

Info

Publication number: DE2707078A1
Application number: DE19772707078
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Jaffe; Oswald M Porter
Original assignee: Singer Co
Current assignee: Singer Co
Priority date: 1976-03-23
Filing date: 1977-02-18
Publication date: 1977-09-29
Also published as: JPS52115362A; GB1545363A

Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

DFL-Na

H. KINKELDEY

OFl-Ma

2707078 W. STOCKMAlR

K. SCHUMANN

J/. ORFBlNKT OFL-FHA

P. H. JAKOB

G. BEZOLD

GFt FBI WX ■ OFU-OOM

P 11 275

7 8 MÜNCHEN

The Singer Company maximilianstrasm *»

30 Rockefeller Plaza

New York, New York 10020 USA

Elektro-Hubmagnet

18. Februar 1977

Es wurden verschiedene Versuche gemacht, die Bewegungslänge eines Hubmagneten zu verlängern, ohne dessen Leistungserfordernisse zu vergrößern. Ein solches Verfahren ist in der USA-Anmeldung Serial No. 575 282 beschrieben und benutzt eine teleskopische Ankeranordnung, wodurch ein inneres Element die Bewegung des Ankers auslöst und das äußere Element dichter an einen Gegenzapfen bringt. Das äußere Element übernimmt dann, um die Bewegung der Ankeranordnung zu beenden.

Ein weiteres, in der US-PS 3 805 099 beschriebenes Verfahren bewirkt die Bewegung eines Kernes in Schritten, indem er zuerst magnetisch mit einem schwimmenden Anker während der Erregung verriegelt wird, der sich begrenzt zu der Primärspule hin bewegt, und dann bei der Aberregung der Kern zeitweilig magnetisch mit einer Sekundärspule in fester Beziehung zu der Primärspule verriegelt wird, während der schwimmende Anker in seine Ausgangsstellung zurückkehrt. Dieser Hubmagnet weist außerdem eine magnetische Abstandsscheibe auf, die starr an dem Kern befestigt ist, um sowohl die Bewegung des Kerns am Ende seiner Bewegungsbahn zu beenden als auch den primären magnetischen Kreis zu schließen.

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TBLKF¹ON (ON) B9M·· TKLKX N-WMO TKLKMtAMMK MONAf¹AT TKLKKOPIKIWfI

•Γ

Ein erstes Ziel der Erfindung ist es, einen Hubmagneten zu schaffen, der eine Abstandscheibe aus einem ferromagnetischen Material hat, die an dem Anker befestigt ist, wobei die Abstandsscheibe zum Veranlassen der Bev/egung des Ankers dient, so daß eine verlängerte Bewegungsbahn des Ankers erreicht wird, ohne daß die Leistungsanforderungen des Elektro-Hubmagneten größer werden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verlängern der Bewegungsbahn eines Elektro-Hubmagneten anzugeben, ohne daß die Herstellungskosten merklich vergrößert sind.

Nach einem bevorzugten Gedanken der Erfindung weist eine Elektro-Hubmagnetanordnung mit einer verlängerten Bewegungsbahn einen zylindrischen Anker auf, der an seinem freien Ende eine Abstandsscheibe aus einem magnetischen Material trägt, die durch eine Schraubenfeder in Richtung der Endbewegung des Ankers und zu dem Gehäuse des Elektromagneten hin vorgespannt ist. Ist der Hubmagnet aberregt, so weist die Abstandscheibe einen geringen Abstand vom Ende des Gehäuses auf. Bei der anfänglichen Betätigung des Elektro-Hubmagneten wird die Abstandsscheibe in Kontakt mit dem Gehäuse bewegt, wodurch sie nicht nur die Bewegung des Ankers in Richtung seiner "geschlossenen" Stellung einleitet, sondern außerdem auch den Luftspalt im magnetischen Flußpfad verringert, wodurch die Flußdichte in dem Elektromagneten verstärkt wird. Nachdem die Berührung zwischen der Abstandscheibe und dem Gehäuse stattgefunden hat, ermöglicht die Schraubenfeder durch Zusammendrücken eine weitere Bewegung des Ankers in seine "geschlossene" Stellung gegen den Gegenzapfen.

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Die vorstehend genannten und weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnung einer bevorzugten Ausführungsform erläutert. Im einzelnen zeigen:

Pig. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Elektro-Hubmagneten, der die Stellung des Ankers und der zugeordneten Bauelemente bei aberregtem Elektromagneten zeigt,

Fig. 2 einen Teilschnitt wie in Fig. 1, wobei der Anker um 90° gedreht ist, der die Anfangsbewegung des Ankers zeigt, wenn der Elektromagnet erregt wird,und

Fig. 3 einen Teilschnitt wie in Fig. 1, der die Endstellung des Ankers zeigt, wenn der Elektromagnet erregt ist.

In der Zeichnung ist der Elektro-Hubmagnet insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 versehen. Der Elektromagnet 10 besteht aus einem Rahmen 20, der aus einem ferromagnetischen Material gebildet ist und eine erste Stirnwand 22 und eine zweite Stirnwand 26 hat, wobei die erste Stirnwand 22 eine Öffnung 24- aufweist. Auf dem Rahmen 20 ist zwischen den Stirnwänden 22 und 26 eine stromführende Spule 30 angeordnet, die über Anschlußdrähte 34 mit einer hier nicht gezeigten elektrischen Energiequelle verbunden ist. Die Spule 30 weist eine zylindrische Durchgangsbohrung 38 auf, deren eines Ende in die Öffnung 24 mündet, während deren anderes Ende durch die zweite Stirnwand 26 des Rahmens 20 verschlossen ist.

Innerhalb der Spulenbohrung 38 ist an dem durch die zweite Stirnwand 26 verschlossenen Ende und mit dieser verbunden ein Gegenzapfen 40 angeordnet, der aus einem ferromagnetischen Material gebildet ist. Zum Befestigen des Gegenzapfens 40

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an der zwei ten Stirnwand 26 kann der Gegenzapfen 40 mit einem Nacken 45 ausgebildet sein, der durch eine öffnung 28 in der zweiten Stirnwand 26 sich hindurch erstreckt und dann erweitert ist, um den Gegenzapfen 40 fest in seiner Stellung zu halten. Innerhalb der Spulenbohrung 38 ist außerdem eine nichtmetallische Dämpfungsscheibe 50, die vorzugsweise aus Silikonkautschuk gebildet ist, angeordnet und an dem Gegenzapfen 40 befestigt.

In das offene Ende der Spulenbohrung 38 taucht ein zylindrischer Anker 60 ein, der aus einem Primärteil 62, das im wesentlichen innerhalb der Spulenbohrung 38 angeordnet ist, und aus einem Sekundärteil 64 besteht, das an dem Primärteil 62 befestigt ist und sich außerhalb des Rahmens 20 des Elektromagneten 10 erstreckt. Der Sekundärteil 64 hat einen Querschnittsdurchmesser, der etwas geringer als der des Primärteils 62 ist, wodurch eine Schulter 66 an der Grenzfläche der beiden Teile 62 und 64 gebildet ist.

Auf dem Sekundärteil 64 des Ankers 60 ist an der Schulter anschlagend ein nichtmagnetischer Kreisring 70 angeordnet, der an dem Anker 60 in irgendeiner geeigneten Weise befestigt ist. Der Kreisring 70 ist so ausgebildet, daß sein Außendurchmesser nicht größer als der des Primärteils 62 des Ankers 60 ist. Außerhalb der ersten Stirnwand 22 ist auf dem Sekundärteil 64 des Ankers 60 eine Abstandscheibe 80 gleitend angeordnet, die aus einem ferromagnetischen Material gebildet ist. Die Abstandscheibe 80 hat einen Außendurchmesser, der notwendigerweise größer als der der öffnung in der ersten Stirnwand 22 ist. Eine elastische Einrichtung, die. hier als Schraubenfeder 90 gezeigt ist, ist vorgesehen, um die magnetische Abstandscheibe 80 gegen den nichtmagnetischen Kreisring 70 vorzuspannen, der an der Schulter 66 anschlägt. Die Schulter 66 bildet so eine Begrenzungseinrich-

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tung, die die Bewegung der Abstandscheibe 80 in Richtung auf den Primärteil 62 des Ankers 60 verkürzt. Ein Ende 91 der Schraubenfeder 90 ist so ausgebildet, daß es sich diametral über die Schraubenfeder erstreckt und in einem Querschnitt 92 in dem Sekundärteil 64- des Ankers 60 durch einen seitlich abgekröpften Arm 93 eines Verbindungshebels 94- des Hubmagneten festgelegt ist, der in einer Bohrung 95 angeordnet ist, die in dem Sekundärteil 64 des Ankers 60 quer zu dem Querschlitz 92 angeordnet ist.

Während des Betriebs befindet sich bei aberregtem Elektromagneten 10 der Anker in einer solchen Stellung, daß ein Luftspalt 96 zwischen der Abstandscheibe 80 und der ersten Stirnwand 22 des Rahmens 20 und ein Luftspalt 97 zwischen dem Primärteil 62 des Ankers 60 und dem Gegenzapfen 40 gebildet ist. Bei Erregung des Elektromagneten 10 existiert dann ein paraller magnetischer Flußpfad über die zwei Luftspalte 96 und 97» wodurch die Abstandscheibe 80 zu der ersten Stirnwand 22 hin angezogen und mit dieser in Berührung gebracht wird, so daß der Luftspalt 96 in der in Fig.2 gezeigten Weise geschlossen wird. Diese Bewegung der Abstandscheibe 80 zusammen mit dem Anker 60 beginnt das Schließen des Luftspalts 97 zwischen dem Primärteil 62 und dem Gegenzapfen 40. Nachdem die Abstandscheibe 80 sich mit der ersten Stirnwand 22 des Rahmens 20 in Berührung befindet und der Luftspalt96 geschlossen ist, wächst die magnetische Flußdichte zwischen dem Primärteil 62 des Ankers 60 und dem Gegenzapfen 40 über dem Luftspalt 97 an« wodurch die magnetischen Anziehungskräfte zwischen dem Gegenzapfen 40 und dem Anker 60 ansteigen, während der Anker 60 sich über seine restliche Bewegungsbahn bewegt (Fig. 3)·

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Es ist zu erkennen, daß die Bewegung des Ankers 60 nach der Berührung der Abstandscheibe 80 an dem Rahmen 20 notwendigerweise die Feder 90 zusammendrücken muß. Wird daher die Feder 90 so ausgewählt, daß sie eine gerade ausreichende Kraft ausübt, um die Abstandsscheibe 80 an dem Kreisring 70 anschlagend zu halten, wenn der Elektromagnet 10 aberregt ist, so wird die Federkraft, die der Endbewegung des Ankers 60 bei der Betätigung des Elektromagneten 10 entgegengerichtet ist, minimal und, da die magnetischen Kräfte ansteigen, wenn die Luftspalte 96 und 97 geschlossen werden, ist die Gegenkraft der Feder 90 während der Endbewegung des Ankers 60 zu vernachlässigen.

709839/0706 ORIGINAL INSPECTED

0 . Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE ΑΛ GRÜNECKER

H. KINKELDEY

οη-Μβ

2707078 ^W· STOCKMAlR

CMMa-AME(CMTFCH

K. SCHUMANN

DRICR NKT DFL-PHVS

P. H. JAKOB

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G. BEZOLD

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8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

Patentansprüche

Elektro-Hubmagnet, gekennzeichnet durch

a) einen aus einem ferromagnetischen Material gebildeten Rahmen (20) mit einer ersten und einer zweiten Stirnwand (22,26), .wobei die erste Stirnwand (22) eine Öffnung (24) hat,

b) eine zwischen der ersten und zweiten Stirnwand (22,26) auf dem Rahmen (20) angeordnete, stromführende Spule (30), die eine koaxial zur Öffnung (2A-) in der ersten Stirnwand (22) angeordnete Bohrung (38) hat,

c) einen in Längsrichtung in der Spulenbohrung (38) beweglichen Anker (60), der einen im wesentlichen innerhalb der Spulenbohrung (38) angeordneten Primärteil (62) und einen sich durch die Öffnung (24) in der ersten Stirnwand (22) hindurch erstreckenden Sekundärteil (64) hat,

d) eine aus einem ferromagnetischen Material gebildete Abstandscheibe (80), die gleitend auf dem Sekundärteil }(64) des Ankers (60) außerhalb des Rahmens (20) angeordnet und größer als die Öffnung (24) in der ersten Stirnwand (22) ist, und

ORIGINAL INSPECTED 709839/0706

TELEFON (OBB) 93 38 60 TELEX Οβ-aSSno TELEGRAMME MONAPAT TEI.EKOPIERER

e) eine Einrichtung (66,70) zum Begrenzen der Bewegung der Abstandscheibe (80) zum Primärteil (62) des Ankers (60) hin.
2. Elektro-Hubmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Begrenzungseinrichtung (66,70) eine Schulter (66) auf dem Anker (60) aufweist, über die die Abstandscheibe (80) nicht gleiten kann und die durch den einen größeren Querschnitt als der Sekundärteil (64) aufweisenden Primärteil (62) des Ankers (60) gebildet ist.
3. Elektro-Hubmagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine elastische Einrichtung (90) zum Zwingen der Abstandscheibe (80) gegen die Begrenzungseinrichtung (6,70) vorgesehen ist.
4. Elektro-Hubmagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß innerhalb der Spulenbohrung (38) ein Gegenzapfen (40) vorgesehen ist, der an der zweiten Stirnwand (26) des Rahmens (20) befestigt ist.
5. Elektro-Hubmagnet, gekennzeichnet durch

a) einen aus einem ferromagnetischen Material gebildeten Rahmen (20) mit einer ersten und einer zweiten Stirnwand (22,26), wobei die erste Stirnwand (22) eine öffnung (24) hat,

b) eine zwischen der ersten und zweiten Stirnwand (22,26) auf dem Rahmen (20)angeordnete, stromführende Spule (30), die eine koaxial zur öffnung (24) in der ersten Stirnwand (22) angeordnete Bohrung (38) hat,

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c) einen innerhalb der Spulenbohrung (38) angeordneten und an der zweiten Stirnwand (26) des Rahmens (20) befestigten Gegenzapfen

d) einen in Längsrichtung in der Spulenbohrung (38) beweglichen Anker (60), der einen im wesentlichen innerhalb der Spulenbohrung (38) angeordneten Primärteil (62) und einen sich durch die öffnung (24·) in der ersten Stirnwand (22) hindurch erstreckenden Sekundärteil (64) hat, wobei der Primärteil (62) einen größeren Querschnitt als der Sekun därteil (64) hat und eine Schulter (66) auf dem Anker (60) bildet,

e) eine aus einem ferromagnetischen Material gebildete Abstandsscheibe (80), die gleitend auf dem Sekundärteil (64) des Ankers (60) außerhalb des Rahmens (20) angeordnet ist, wobei die Bewegung der Abstandscheibe (80) durch die Schulter (66) auf dem Anker (60) begrenzt ist, und die Abstandscheibe (80) größer als die öffnung (24) in der ersten Stirnwand (2L] des Rahmens (20) ist, und

f) eine an dem Ende des Sekundärteils (64) des Ankers (60) befestigte Feder (90), die die Abstandscheibe (80) in Längsrichtung längs des Ankers (60) gegen die Schulter (66) auf dem Anker (60) zwingt.

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