TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromagneten oder
insbesondere einen Elektromagneten, der durch eine stark
verminderte Geräuschentwicklung gekennzeichnet ist, wenn der
bewegliche Eisenkern durch die Anziehung desselben auf den
feststehenden Kern aufschlägt, und durch die Gleichmäßigkeit
der Amperewindungen, die zum Halten des an den feststehenden
Eisenkern angezogenen beweglichen Eisenkerns erforderlich
sind.
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Ein herkömmlicher Elektromagnet ist aus der JP-A 59-181003
bekannt. Wie Figur 9 der beiliegenden Zeichnung zeigt, ist
der herkömmliche Elektromagnet typischerweise aus Teilen
aufgebaut, die ein Joch 1, einen feststehenden Eisenkern 2, der
relativ zum Joch 1 feststehend ist, einen beweglichen
Eisenkern 4, der vom feststehenden Eisenkern 2 angezogen wird und
von diesem frei kommt, und eine um den vom Joch 1, dem
feststehenden Eisenkern 2 und dem beweglichen Eisenkern 4
gebildeten Magnetpfad gewickelte Drahtspule einschließen, die zum
Anziehen des beweglichen Eisenkerns 4 zum feststehenden
Eisenkern 2 hin mittels eines Magnetflusses 5, der durch
Durchleiten eines elektrischen Stromes durch diese induziert wird,
dient.
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Wenn die Spule 3 mit Energie versorgt wird und der bewegliche
Eisenkern 4 auf den feststehenden Eisenkern 2 zu angezogen
wird und auf diesen aufschlägt, ist ein starkes Geräusch
unvermeidlich, das mehr oder weniger durch das
Aufeinanderschlagen der beiden aus Metall bestehenden Teile entsteht.
Diese Geräuschentwicklung kann manchmal ein ernsthaftes
Problem darstellen, insbesondere wenn der Elektromagnet in ein
elektrisches Haushaltsgerät eingebaut ist. Eine herkömmliche
Maßnahme, die zum Reduzieren der Geräuschbildung im
Elektromagnet unternommen wird, ist das Vorsehen eines Abdeckgliedes
6 aus einem elastischen Material, wie z. B. Gummi oder
Kunststoffen auf der Endoberfläche 2a des feststehenden
Eisenkernes 2 oder der Endoberfläche 4a des beweglichen
Eisenkernes 4.
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Ein derartiger Elektromagnet mit einem elastischen
Abdeckglied 6 an der Endfläche des feststehenden Eisenkernes 2 oder
des beweglichen Eisenkernes 4 weist verschiedene Probleme
auf. Beispielsweise ist das elastische Abdeckglied 6, das aus
einem nichtmagnetischen Material wie z. B. Gummi hergestellt
ist, quer über den Pfad des Magnetflusses 5 vorgesehen, so
daß die Permeanz verringert ist, was in der Folge zu einer
Verringerung der Anziehungskraft führt. Da der feststehende
Eisenkern 2 oder der bewegliche Eisenkern 4, die aus einem
magnetischen Material bestehen, wiederholt direkt auf das
elastische Abdeckglied 6 aufschlagen, wird das elastische
Abdeckglied 6 langfristig unvermeidbar verschlissen, wodurch
Staub entsteht, so daß das Anziehungsverhalten des
Elektromagneten verschlechtert wird, was zu einer Verringerung der
Nutzungsdauer des Elektromagneten führt. Darüber hinaus sind
die Geräuschunterdrückungswirkung und der Wert der zum
Erhalten einer gewünschten Anziehungskraft erforderlichen
Amperewindung nicht immer reproduzierbar, wenn eine große Anzahl
von Elektromagneten in Massenproduktion hergestellt wird.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung hat demgemäß die Aufgabe, einen
Elektromagneten aufzuzeigen, bei dem die vorstehend
beschriebenen Probleme und Nachteile in Elektromagneten nach dem
Stand der Technik gelöst worden sind. Insbesondere hat die
vorliegende Erfindung die Aufgabe, einen Elektromagneten
aufzuzeigen,
der bezüglich der Anziehungskraft gute
Eigenschaften hat und eine lange Lebensdauer mit einer stark
verringerten Geräuschbildung beim Aufeinanderschlagen des
feststehenden und beweglichen Eisenkernes in Verbindung mit einer
gleichmäßigen Reproduzierbarkeit der geräuschunterdrückenden
Wirkung und des Wertes der Amperewindungen, die zum Erzielen
einer gewünschten Anziehungskraft erforderlich sind.
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Der Elektromagnet umfaßt ein Joch, einen feststehenden
Eisenkern, der relativ zum Joch feststehend ist, einen beweglichen
Eisenkern, der auf den feststehenden Eisenkern zu angezogen
werden kann und von diesem frei kommen kann, und eine um den
vom Joch, dem feststehenden Eisenkern und dem beweglichen
Eisenkern gebildeten Magnetpfad gewickelte Drahtspule zum
Anziehen des beweglichen Eisenkerns auf den feststehenden
Eisenkern zu mittels des Magnetflusses, der durch Durchleiten
eines elektrischen Stromes durch die Drahtspule induziert
wird. Gemäß der Erfindung sind entweder der feststehende
Eisenkern oder der bewegliche Eisenkern in ein Körperbauglied
und ein Endflächenbauglied unterteilt, an dem der
feststehende und der bewegliche Eisenkern miteinander in Berührung
kommen, wenn der bewegliche Eisenkern zum feststehenden
Eisenkern hin angezogen wird, und sind mit wenigstens einem
elastischen Einlegeteil zwischen dem Körperbauglied und dem
Endflächenbauglied des Eisenkernes in der Weise versehen, daß
der Magnetfluß entlang dem Magnetpfad nicht unterbrochen wird
und keine nachteiligen Einflüsse auf das magnetische
Anziehungsverhalten des Elektromagneten verursacht werden.
Vorteilhafterweise ist der geteilte Eisenkern mit einem Schaft
versehen, der das Endflächenbauglied trägt, und mit einer
Federeinrichtung, die den Schaft beaufschlagt, um so das
Endflächenbauglied gegen das elastische Einlegeteil mit einem
vorgegebenen Druck anzudrücken.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Figuren 1(a) und 1(b) sind jeweils eine Teilschnittansicht
eines Elektromagneten in einer ersten Ausführungsform der
Erfindung, und Figur 1(c) ist eine Draufsicht auf ein in
diesem verwendetes Teil.
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Figuren 2(a) und 2(b) sind jeweils Teilschnittdarstellungen
eines Elektromagneten in einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung.
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Figuren 3(a) und 3(b) sind jeweils eine
Teilschnittdarstellung eines Elektromagneten in einer dritten Ausführungsform
der Erfindung.
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Figuren 4(a) und 4(b) sind jeweils eine
Teilschnittdarstellung eines Elektromagneten in einer vierten Ausführungsform
der Erfindung, und Figur 4(c) ist eine
Querschnittsdarstellung desselben mit einer Schnittansicht in Richtung der
Pfeile E-E in Figur 4(a).
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Figur 5 ist eine Teilquerschnittsdarstellung eines
Elektromagneten in einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
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Figuren 6(a) und 6(b) sind jeweils Teilschnittdarstellungen
eines Elektromagneten in einer sechsten Ausführungsform der
Erfindung und Figur 7 ist eine Teilschnittdarstellung
desselben mit Schnittansicht entlang den Pfeilen F-F in Figur 6(a).
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Figuren 8(a) und 8(b) sind jeweils eine
Teilschnittdarstellung eines Elektromagneten in einer siebenten Ausführungsform
der Erfindung.
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Figur 9 ist eine Querschnittsdarstellung eines herkömmlichen
Elektromagneten nach dem Stand der Technik.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Wie vorstehend beschrieben, ist das bezeichnendste Merkmal
der erfindungsgemäßen Verbesserung, daß in einem
Elektromagneten entweder der feststehende Eisenkern oder der
bewegliche Eisenkern in ein Körperbauglied und ein
Endflächenbauglied geteilt sind, an das der andere Eisenkern magnetisch
angezogen wird, und ein elastisches Einlegeteil zwischen dem
Körperbauglied und dem Endflächenbauglied in der Weise
vorgesehen ist, daß der Magnetfluß, der mittels der Drahtspule
induziert wird, nicht unterbrochen wird, um keine nachteiligen
Einflüsse auf das magnetische Anziehungsverhalten des
Elektromagneten zu verursachen. Im Unterschied zu herkömmlichen
Elektromagneten, bei denen ein elastisches Element auf die
Endfläche eines Eisenkernes aufgeklebt ist, unterliegt das
elastische Einlegeteil nicht dem direkten Aufschlag des
Eisenkernes, so daß dem Elektromagneten eine bedeutend
verlängerte Nutzungsdauer verliehen wird, die ansonsten durch den
Verschleiß des elastischen Elementes als Ergebnis des
wiederholten Aufschlagens des Eisenkernes beschränkt ist.
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Ein weiterer durch die erfinderische Verbesserung erzielter
Vorteil ist, daß, wenn der feststehende und der bewegliche
Eisenkern miteinander in Berührung gehalten werden nach der
Vollendung der Anziehung des beweglichen Eisenkerns zum
feststehenden Eisenkern hin, eine Arbeitsleistung mit konstantem
Strom mit Amperewindungen für eine Nennmagnetisierung oder
weniger erzeugt werden kann, da die nachteiligen
Auswirkungen, bedingt durch die Verschiedenheit oder Ungleichmäßigkeit
der Abmessungen der Berührungsflächen, durch das
Zusammenziehen und Ausdehnen des elastischen Teiles absorbiert werden
können, so daß die Variation bei den
Magnetisierungs-Amperewindungen, die zum Anziehen oder für die Anziehungskraft
erforderlich sind, möglichst gering gehalten wird.
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Desweiteren wird das Endflächenglied durch eine
Federeinrichtung ständig mit einer konstanten Andruckkraft gegen das
Körperglied des Eisenkernes gepreßt, so daß die Vibration des
elastischen Teiles, die durch den Aufschlag des Eisenkernes
verursacht wird, gleichmäßig und rasch gedämpft werden kann,
wenn eine große Anzahl der Elektromagneten in einer
Massenproduktionsanlage hergestellt werden. Zusätzlich können die
Reproduzierbarkeit und die Zuverlässigkeit der Produkte
bezüglich den gleichmäßigen Anforderungen für den Wert der
Amperewindungen und der Geräuschunterdrückungswirkung aufgrund
der stark verringerten Variationen der Kontaktbedingungen des
feststehenden und des beweglichen Eisenkernes, die als Folge
der Maßfehler der einzelnen Teile bei der Herstellung
unvermeidbar sind, wesentlich verbessert werden.
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Nachfolgend wird die Verbesserung gemäß der vorliegenden
Erfindung im Detail unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung
erläutert.
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Fig. 1(a) und 1(b) zeigen einen Elektromagneten gemäß einer
ersten Ausführungsform der Verbesserung, wobei Fig. 1(a) eine
Teilschnittansicht desselben mit einer Schnittdarstellung
entlang den Pfeilen A-A in Fig. 1(b) ist. Die in diesen
Figuren dargestellten Eisenkerne entsprechen in ihrem Aufbau
denjenigen des herkömmlichen Elektromagneten, der in Fig. 9
dargestellt ist, mit Ausnahme des folgenden. Der feststehende
Eisenkern 2 ist nämlich in das Endflächenbauglied 2a, das mit
dem beweglichen Eisenkern 4 in Berührung kommt, und das
Körperbauglied 2b, das mit dem Joch 1 verbunden ist, geteilt.
Weiter ist ein elastisches Einlegeteil 6 zwischen das
Endflächenbauglied 2a und das Körperbauglied 2b in derartiger
Anordnung eingesetzt, das es nicht quer zum Magnetfluß 5 liegt.
Das Endflächenbauglied 2a und das Körperbauglied 2b sind
mittels eines in Fig. 1(c) dargestellten Federringes 7
miteinander verbunden.
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Fig. 2(a) und 2(b) zeigen eine zweite Ausführungsform gemäß
der Erfindung, wobei Fig. 2(a) eine Teilschnittdarstellung
des Eisenkernes mit einer Schnittansicht entlang den Pfeilen
B-B in Fig. 2(b) ist. Getrennte elastische Einlegeteile 6
sind zwischen dem Endflächenbauglied 2a und dem
Körperbauglied 2b vorgesehen.
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Fig. 3(a) und 3(b) zeigen eine dritte Ausführungsform gemäß
der Erfindung, wobei Fig. 3(a) eine Teilschnittdarstellung
der Eisenkerne in Schnittansicht entlang den Pfeilen C-C in
Fig. 3(b) ist. Getrennte elastische Einlegeteile 6 sind
zwischen dem Endflächenbauglied 2a und dem Körperbauglied 2b
vorgesehen, wobei das Endflächenbauglied aus einem
ringartigen Element 2e und einem Kernelement 2f aufgebaut ist, die
miteinander verklebt sind, und das Körperbauglied 2b aus
einem ringartigen Element 2h und einem Basiselement 2g
aufgebaut ist, die miteinander verklebt sind, und das
Endflächenbauglied 2a und das Körperbauglied 2b miteinander im Eingriff
stehend verbunden sind.
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Selbstverständlich ist es optional auch möglich, anstelle der
Teilung des feststehenden Eisenkernes 2 in das
Endflächenbauglied 2a und das Körperbauglied 2b, wie bei der vorstehend
beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsform, den
beweglichen Eisenkern 4 in ein Endflächenbauglied und ein
Körperbauglied zu teilen, zwischen die ein elastisches Einlegeteil
gelegt wird.
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Fig. 4(a) zeigt eine axiale Schnittdarstellung von
Eisenkernen als vierte Ausführungsform gemäß der Erfindung. Fig. 4(b)
ist eine Schnittdarstellung des feststehenden Eisenkernes 2
mit einer Schnittansicht entlang den Pfeilen D-D in Fig.
4(a). Fig. 4(c) zeigt den beweglichen Eisenkern 4 in Fig.
4(a) in der Ansicht in Richtung der Pfeile E-E in Fig. 4(a).
Der feststehende Eisenkern 2 hat eine Ausnehmung, die dem
beweglichen Eisenkern 4 gegenüberliegt, der einen kegelförmigen
Endabschnitt 4a aufweist, der in die Ausnehmung im
feststehenden Eisenkern paßt, wenn der bewegliche Eisenkern 4 auf
den feststehenden Eisenkern 2 zu angezogen wird. Das
Endflächenbauglied 2a ist mit dem Körperbauglied 2b mittels einer
Schraube 8 verbunden, wobei das elastische Einlegeteil 6
zwischen diesen angeordnet ist.
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Bei dem in Fig. 5 als fünfte Ausführungsform der Erfindung
durch eine axiale Schnittdarstellung dargestellten Eisenkern
ist das Endflächenbauglied 2a mit dem konisch geformten
Endabschnitt 4a des beweglichen Eisenkernes 4 mittels einer
Schraube 8 verbunden, wobei das elastische Einlegeteil 6
zwischen diesen angeordnet ist, und in die Ausnehmung im
Endbereich des feststehenden Eisenkernes 2 paßt, wenn der
bewegliche Eisenkern 4 auf den feststehenden Eisenkern 2 zu
angezogen wird, anstatt den feststehenden Eisenkern 2, wie in Fig.
4 dargestellt, in ein Endflächenbauglied und ein
Körperbauglied zu teilen.
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Fig. 6(a) und 6(b) zeigen jeweils eine Teilschnittdarstellung
eines Eisenkernes als sechste Ausführungsform gemäß der
vorliegenden Erfindung, und Fig. 7 zeigt eine axiale Darstellung
desselben feststehenden Eisenkernes in der Ansicht in
Richtung der Pfeile F-F in Fig. 6(a). Der feststehende Eisenkern
2 ist in ein Endflächenbauglied 2a, an dem der bewegliche
Eisenkern 4 mit dem feststehenden Eisenkern 2 in Berührung
kommt, und ein Körperbauglied 2b geteilt und ein elastisches
Einlegeteil 6 ist zwischen dem Endflächenbauglied 2a und dem
Körperbauglied 2b dergestalt vorgesehen, daß es den
Magnetfluß entlang dem Magnetpfad nicht unterbricht.
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Das Endflächenbauglied 2a des feststehenden Eisenkernes 2,
das aus magnetischem Material hergestellt ist, wird mit der
Endfläche 4b des beweglichen Eisenkernes 4 in Berührung
gebracht.
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Das Endflächenbauglied 2a ist an einem Schaft 11 gehalten,
der in ein entlang der Achse des Körperbaugliedes 2b
vorgesehenes Loch eingesetzt ist, und ist an dem Körperbauglied 2b
mittels einer Schraube 12 und einer Scheibe 13 am vom
Endflächenbauglied 2a entfernten Ende befestigt. Eine den Schaft 11
umgebende Spiralfeder 14 ist zwischen der Scheibe 13 und dem
Körperbauglied 2 dergestalt vorgesehen, daß das
Endflächenbauglied 2a mittels der elastischen Federkraft der Feder 14
immer gegen das elastische Einlegeteil 6 gepreßt ist. Die
elastische Federkraft der Spiralfeder 14, durch die das
Endflächenbauglied 2a gegen das elastische Einlegeteil 6 gepreßt
ist, kann nach Wunsch gesteuert werden, in dem die Schraube
12 in entsprechender Weise in das Innengewinde im Schaft 11
eingedreht oder aus diesem herausgedreht wird.
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Fig. 6(a) zeigt den feststehenden Eisenkern 2 und den
beweglichen Eisenkern 4 voneinander getrennt, wobei der
Elektromagnet nicht mit Energie versorgt ist. Fig. 6(b) zeigt den
feststehenden und beweglichen Eisenkern 2, 4 in Berührung
miteinander mittels des Magnetflusses 5, der erzeugt wird,
wenn der Elektromagnet mit Energie versorgt mit.
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Fig. 8(a) und 8(b) zeigen jeweils eine Teilschnittdarstellung
eines Eisenkernes als siebte Ausführungsform gemäß der
vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zu der in Fig. 6
gezeigten Ausführungsform ist in diesen Figuren der bewegliche
Eisenkern 4 in ein Endflächenbauglied 2a und ein Körperbauglied
2b geteilt.