DE3730975A1 - Magnetische feder und verfahren zum justieren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine magentische Feder aus zu­ einander beweglich eingespannten Magneten. Federn mit zuge­ höriger Einstellvorrichtung zum Justieren werden in der Fein­ werktechnik sowie in der Elektrotechnik bei Schaltgeräten und Schutzschaltgeräten vielfältig eingesetzt.

Bei elektrischen Schaltgeräten und Schutzschaltgeräten werden zu justierende Federn für viele Funktionen benötigt. So für Schaltschlösser, beispielsweise von Leitungsschutzschaltern, für Auslösesysteme, beispielsweise von Fehlerstromschutzschal­ tern. Eine einstellbare Federkraft ist auch als Energiespeicher für die Trennung von Kontaktsystemen erforderlich.

In den geschilderten Funktionsgruppen werden die verschieden­ artigsten Bauformen von Federn eingesetzt, die durch mechani­ sche Einstellvorrichtungen in ihrer Federkraft justiert werden können. Da die Einstellvorrichtung derartiger Feder bis zum Justieren im Gerät, in dem sie eingesetzt sind, für Werkzeuge und Vorrichtungen zum Justieren zugänglich bleiben müssen, er­ gibt sich mitunter ein konstruktiver Aufbau der Geräte, der hinsichtlich der Gerätefunktion nicht der günstigste ist.

Mechanische Federn gehören zu den "biegeschlaffen Teilen" und weisen den Nachteil auf, daß sie in automatischen Fertigungsein­ richtungen als vibrierende und herumschwingende Teile schwer automatisch zu greifen sind. In Montageeinrichtungen, insbeson­ dere in Fördereinrichtungen, stellen Federn Wirrteile dar, die nur schwer automatisch zu handhaben sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feder zu ent­ wickeln, die in ihrer Federkraft justierbar ist, ohne die Mon­ tage und das Gerät, in dem sie eingesetzt werden soll, mit den Problemen der gängigen Federn zu belasten.

Die Lösung der geschilderten Aufgabe besteht darin, daß eine Feder aus Permanentmagneten für den Einsatz in hinsichtlich der Federkraft justierungsbedürftigen Geräten keine mechanischen Justiermittel oder zur Feder führende Zugangsöffnungen für Justiermittel aufweist. Bei der Erfindung wird von der Erkennt­ nis ausgegangen, daß Permanentmagnete in ihrer magnetischen Feldstärke sehr genau dadurch eingestellt werden können, daß sie zunächst aufmagnetisiert und danach kontrolliert abmagnetisiert werden. So ist es bekannt (DE-A-22 45 151), bei einem einstell­ baren Relais nach Art eines Haltemagnetauslösers den Permanent­ magneten in seiner Feldstärke auf einen Sollwert zur Erzielung eines bestimmten Ansprechstromes einzustellen. Bei dieser Strom­ stärke wird das Magnetfeld des Permanentmagneten gerade durch ein elektrisch erzeugtes Magnetfeld kompensiert.

Andererseits sind magnetische Federn im weitesten Sinne durch technische Großprojekte, wie dem der Magnetschwebebahn, bekannt.

Die magnetische Feder nach der Erfindung läßt sich dadurch ju­ stieren, daß zumindest einer ihrer Permanentmagnete auf einen erforderlichen Wert magnetisch eingestellt wird, insbesondere durch das Abmagnetisieren. Eine derartige magnetische Feder kommt also ohne mechanische Justiermittel aus und kann dennoch genau justiert werden. Dadurch ist es auch möglich, eine der­ artige Feder in einem Gerät zu montieren und die Feder und so­ mit die Funktionen des Gerätes nach Zusammenbau nachträglich zu justieren, ohne hierfür eigene Justieröffnungen oder konstruk­ tive Rücksichten zu erfordern. Außerdem können noch nicht magne­ tisierte "Permanentmagnete" montiert werden, so daß während der Montage nicht mit zu spannenden Federn zu arbeiten ist.

Ein vorteilhaftes Verfahren zum Justieren der magnetischen Fe­ der besteht darin, daß die Permanentmagneten durch Aufmagneti­ sieren mit einem Impuls gleicher magnetischer Feldrichtung und nachträglichem Abmagnetisieren in einem Impuls aus einem Wechselmagnetfeld mit fallender Amplitude erfolgt, dessen Anfangsamplitude schwächer als die des Gleichmagnetfeldes ist. Ein derzeitig magnetisierter Magnet ist besonders beständig und läßt sich in seiner Feldstärke und Polarisierung besonders genau einstellen.

Die Erfindung soll nun anhand von in der Zeichnung grob schema­ tisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiel näher erläutert wer­ den:

In FIG 1 ist eine unbelastete magnetische Druckfeder, teilweise geschnitten, wiedergegeben.

In FIG 2 ist eine belastete magnetische Zugfeder veranschau­ licht.

Die magnetische Feder nach FIG 1, die als Druckfeder ausgebildet ist, besteht aus beweglich eingesapnnten Permanentmagneten 1 und 2, die quer zueinander so angeordnet sind, daß ihre Nordpole N und ihre Südpole S übereinander liegen. Die Permanentmagnete 1, 2 sind im Ausführungsbeispiel dadurch zueinander beweglich einge­ spannt, daß sie in einem Führungsrohr 3 mit den Federweg be­ grenzenden Anschlägen 4 angeordnet sind.

Die Vorzugsrichtung der magnetischen Polarisierung der Dauerma­ gneten 1, 2 ist durch einen Doppelpfeil veranschaulicht. Einzel­ pfeile veranschaulichen die Kraftwirkung, die die Permanentmagne­ te aufeinander ausüben. Obwohl die magnetische Feder für Geräte bestimmt ist, die Federn mit justierbarer Federkraft erfordern, kommt diese Feder ohne mechanische Justiermittel aus. Die magne­ tische Feder kann auch nachträglich, also im eingebauten Zu­ stand, durch ein von außen angelegtes Magnetfeld eingestellt werden. Hierzu eignet sich beispielsweise ein Magnetfeld, des­ sen Feldstärke in Vorzugsrichtung der magnetischen Polarisierung der Dauermagneten ausgerichtet ist. Bereits aufmagnetisierte Magnete oder durch einen Impuls aufzumagnetisierende Magnete werden vorteilhafterweise nachträglich durch einen Impuls aus einem Wechselmagnetfeld mit fallender Amplitude abmagnetisiert. Es eignen sich jedoch grundsätzlich alle einschlägigen Verfah­ rensweisen, einen Permanentmagneten in seiner Feldstärke einzustellen, beispielweise auch magnetische Drehfelder, wie sie zum Einstellen bekannt sind (EP-B1-01 17 250). Um einen Permanentmagneten in seiner Feldstärke auf einen Sollwert einzu­ stellen, ist es auch bekannt, ihn anfangs maximal zu magnetisie­ ren und dann durch Annäherung an eine stromdurchflossene Ent­ magnetisierungsspule bis zur gewünschten Feldsträke abzumagne­ tisieren (DE-A-22 45 151).

Da es hiernach möglich ist, die magnetische Feder nach ihrer Montage in ihrer Federkraft zu justieren, kann man hierdurch zugleich das Gerät, in dem die Feder eingebaut ist, in seiner Funktion justieren, indem für erforderliche Gerätewerte die Permanentmagnete der magnetischen Feder in ihrer Feldstärke entsprechend eingestellt werden.

Die magnetische Feder läßt sich in Geräten mit bis zu drei justierbaren Federsystemen einsetzen, wenn die Vorzugsrichtun­ gen der magnetischen Polarisierung der Permanentmagnete von Feder zu Feder zueinander senkrecht stehen. Zum Justieren ei­ gnet sich dann besonders ein Verfahren nach Patentanspruch 2.

In FIG 2 ist eine als Zugfeder ausgebildete magentische Feder mit den Permanentmagneten 1, 2 dargestellt, die unter Belastung durch Zugkräfte 5 stehen. Die Permanentmagnete sind im Ausfüh­ rungsbeispiel wieder in einem Führungsrohr 3 mit Anschlägen 4 beweglich eingespannt. Die Anschläge 4 zwischen den Permanent­ magneten können auch lediglich als Dämpfungsring ausgeführt sein, um zu vermeiden, daß die entlastete Zugfeder prellt. Durch eine mechanische Dämpfung vermeidet man auch, daß unter Er­ schütterung der Permanentmagnete diese an Feldstärke und somit die Feder an Federkraft verlieren könnte.

Claims (3)

1. Magnetische Feder aus zueinander beweglich eingespannten Magneten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder aus Permanetmagneten (1, 2) für den Einsatz in hinsichtlich der Federkraft justierungsbedürftigen Geräten keine mechanischen Justiermittel oder zur Feder führende Zugangsöff­ nungen für Justiermittel aufweist.

2. Verfahren zum Justieren einer magnetischen Feder nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagneten durch Aufmagnetisieren mit einem Impuls gleicher magnetischer Feldrichtung und nachträglichem Abmagne­ tisieren in einem Impuls aus einem Wechselmagnetfeld fallender Amplitude erfolgt, dessen Anfangsamplitude schwächer als die des gleichen Magnetfeldes ist.

3. Verwendung einer magnetischen Feder nach Anspruch 1 in Gerä­ ten mit bis zu drei justierbaren Federn, wobei die Vorzugsrich­ tungen der magnetischen Polarisierung der Permanentmagnete von Feder zu Feder zueinander senkrecht stehen.