DE8717338U1

DE8717338U1 - Elektromagnet mit einem einzigen Spulenkörper

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Publication number: DE8717338U1
Application number: DE8717338U
Authority: DE
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1987-12-17
Filing date: 1987-12-17
Publication date: 1988-09-01

Description

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PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH PHD 87-276

BESCHREIBUNG

Elektromagnet mit einem einzigen Spulenkörper

Die Neuerung bezieht sich auf einen Elektromagneten mit "\ einem einzigen Spulenkörper und zwei isoliert und übereinander angeordneten, U-förmigen Jocheisen, die den Spulenkörper mit jeweils einem Schenkel durchsetzen, wobei der jeweilige zweite Schenkel um den Spulenkörper harum so zurückgeführt ist, daß sich beide Ankerpole in einer Polebene befinden und beide Jocheisen in parallelen Ebenen gleichgerichtet übereinander angeordnet sind, so daß sich alle vier Ankerpole an derselben Spüulenkörperseite befinden.

Elektromagneten sind in unzählbaren Ausführungsformen bekannt. Grundsätzlich bestehen sie aus einer Spule, in deren Hohlraum sich beim Erregen ein elektromagnetisches ( } 15 Feld ausbildet. Diese Spule ist bei bestimmten Elektromagnettypen auf einen Spulenkörper gewickelt. Der Spulenkörper selbst hat einen in Spulenachsrichtung verlaufenden Hohlraum, durch den sich ein im allgemeinen weichmagnetisches Jocheisen erstreckt. An den beiden axialen Enden des Eisens bilden sich elektromagnetische Ankerpole

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entgegengesetezter Polarität aus. Die aus der Spüle •. herausragenden Ankerpole können auch derart hufeisenförmig abgebogen sein» daß die beiden Ahkerpole entgegengesetzter Polarität nebeneinander liegen* Derartige Elektromagnete werden auch als erregbare Hufeisenmagnete bezeichnet.

Elektromagnete werden je nach der Stärke ihrer Auslegung als Stellmägnete oder Haltemagnete eingesetzt. Hältemagnete sind nicht in der Lage, auf eine gewisse 10

Entfernung anziehend zu wirken, ihr Vorteil besteht aber darin, daß sie relativ wenig Strom benötigen und deshalb auch kaum Wärme entwickeln.

Bei den bekannten Elektromagneten kann jeder einzelne Elektromagnet immer nur auf ein bestimmtes Teil einwirken, sei es durch Anziehen oder Halten. Es gibt in der Technik aber Probleme, wobei nebeneinander mehrere Magnetwirkungen benötigt werden. Diese mehrfachen Magnetwirkungen werden Üblicherweise durch nebeneinander angeordnete Einzelmagnete bedient. Mehrere Einzelmagnete nebeneinander verlangen aber eine getrennte Ansteuerung und einen, unabhängigen mechanischen Aufbau.

Es ist Aufgabe der Neuerung, einen Elektromagneten zu schaffen/ der es möglich macht, mit. einem Magneten zwei Gerätefunktionen zu steuern.

Die gestellte Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die Ankerpole eines Jocheisens eine Polflächengröße aufweisen.

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die sich von deif PoIfiächengröße des anderen Jocheisens unterschneidet *

Die Klebekraft kaiin so für die einzelnen Ankerplatten abgestuft werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung ist vorgesehen/ daß alle Ankerpole in einer Pölebene liegen. Die Ankerpole können so gleiche Fahrwege erhalten.

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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung ist vorgesehen, daß ein Jöcheisen dauermagnetisch ausgebildet ist. Bei einer derartigen Ausführungsform kann beim Erregen der Spule beispielsweise die eine Ankerplatte herangezogen und die andere Ankerplatte abgestoßen oder freigegeben werden. Auf diese Weise lassen sich also praktisch gegenläufige Funktionsabläufe steuern.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Neuerung ist vorgesehen, daß der Elektromagnet als Haltemagnet ausgebildet

ist. Ih diesem Fall zieht die Spule sehr wenig Strom, und &zgr; \ selbst ein Dauerhalt von zwei Ankerplatten führt zu keiner spürbaren Erwärmung. Auch hier sind gegenläufige Bewegungen steuerbar durch die Verwendung von dauermagnetischem Material bei einem der Joche.

Die Neuerung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine AusfüKfüngsform eines Elektromagneten mit zwei , Jocheisen und

Fig* 2 eine Ausführüngsform im Rahmen eines speziellen Äusführungsbeispieles eines Elektrogerätes, insbesondere Magnetbandgerätes* wobei ein Funktiönsteil in zwei unterschiedlichen Abständen von einem Elektromagneten gehalten werden kann,

Fig* 3 ein Funktionsdiagramm zur Wirkung des Elektromagneten.

Fig. 1 zeigt einen Elektromagneten 120 mit einer Magnetspule 121. Die Magnetspule 121 ist auf einen Spülenhohlkörper 122 gewickelt, der Spulenflansche 123 aufweist. In den Spulenkörper 122 sind zwei Ü-förmige Ankereisen 124 und 125 eingeschoben, wobei jeweils nur zwei Schenkel 124a und 125a den Spulenkörper 122 durchsetzen und die jeweils anderen Schenkel 124b und 125b

2Ö außerhalb der Magnetspule 120 liegen. Die Jocheisen 124

und 125 haben ihre Ankerpole 124c, 124d und 125c, 125d &Ggr;·\ alle an einem axialen Ende 126 der Magnetspule 121. Alle Magnetpole liegen in einer Polebene. Es ist eine paarweise Anordnung derart vorgesehen, daß die Ankerpole 124c und 125c vor dem Spulenende 126 auf Abstand übereinander und die Pole 124d und 125d ebenfalls paarweise übereinänderliegen. Alle Magnetpole haben eine einheitliche Breite b; ihre Höhe ist unterschiedlich. Die Höhe der Ankerpole 124c und 124d ist kleiner als die der Ankerpole 125c und 125d.

Bei einem ausgeführten Beispiel haben die Ankerpole 124c

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und 124d eine Höhe dl von öä. 7 nun und die Ankerpöle l25ä und 125d eine Hohe d2 von ca. 10,5 mm.

Fig« 2 zeigt eine Haltemagnetvorrichtung 15 mit dem Elektromagneten 120 und einem diesem gegenüber

yerBchiehlichen Punktionsteil 11 in einer schaubildlichen Darstellung und in zwei Teile getrennt, um den Aufbau Und die Wirkungsweise deutlicher darstellen zu können. Man erkennt das vordere Ende 127 des Funktionsteiles 11, auf 1.0 das ein Kunststoffkopf 128 aufgespritzt isit. Dieser aufgespritzte Kunststoffkopf trägt an seiner Unterseite 129 über ei.n Drehlager 130 eine Ankerplatte 131 aus Weicheisen. Diese Ankerplatte 131, später als erste Ankerplatte bezeichnet, kann sich mit ihrer Stirnfläche 132 an die Ankerpole 124c und 124d anlegen. Die Ankerplatte 131 ist in eine zur Ebene des Funktionsteile 11 parallelen Ebene verdrehbar. An den Kunststoffkopf 128 ist eine Nase 133 angespritzt, hinter der sich num Funktionsteil Il hin eine Mulde 134 befindet. 20

f In die Mulde 134 kann ein Riegelzapfen 135 einfallen.

( *) Dieser Riegelzapfen 135 ist an ein Abstandsglied 136 &igr;- angespritzt, das der zentrale Teil einer Riegelvorrichtung

137 ist. Das Ab^^andsglied 136 ist um eine Achse 136a verschwenkbar. Das Abstandsglied lio trägt eine zweite

Ankerplatte 138, die um eine Achse 139 in einer parallelen Ebene zum Funktionsteil drehen kann. Die Länge Ll eines Riegelarmes 136b des Abstandsgliedes zwischen Achse 136a und seinem freien Ende entspricht dem 2,5-fachen der Länge 30

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12 eines kürzeren Riegelarmes 136c des Abstandsgliedes • . zwischen Achse 136 und Riegelzapfen 135. Die Stirnseite 140 der zweiten Ankerplatte 138 kann sich an die Ankerpole 125c und 125d des Jocheisens 125 anlegen. Die Jocheisen 125 und 124 liegen, wie in der Darstellung nach Fig. 1, parallel übereinander. Der Abstandsriegel 136 ist mit einem federnden Kunststoffarm 141 versehen, der sich an einem ortsfesten Chassipteil 142 abstützt. Der federnde Kunststoffarm 141 drückt die zweite Ankerplatte 138 über den Abstandsriegel 136 immer ein wenig gegen die Ankerpole 125c und 125d.

An der Rückseite der Haltemagnetvorrichtung ist beispielsweise eine Nut 143 vorgesehen, mit der die Haltemagnetvorrichtung auf einem Chassisteil festlegbar ist. Eine Stütze 144, in der die Nut 143 vorgesehen ist, trägt auch die Achse 137 für den Abstandsriegel 136. Die in Fig. 2 dargestellte Betriebsstellung entspricht z. B. einer sogenannten Spielstellung der Kopfplatte eines Magnetbandgerates, in der das Funktionsteil 11 am weitesten

vorgefahren ist und die erste Ankerplatte 131 und zweite C Ankerplatte 138 an den Ankerpolen 124c und 124d bzw. 125c und 125d anliegen.

Außer dieser Betriebsstellung, einer ersten Arbeitsstellung, gibt es noch einö zweite Arbeitsstellung, eine sogenannte MSS-Stellung für schnellen Vor- Und Rücklauf. In der zweiten Arbeitsstellung ist das Punktionsteil um ein kurzes Stück von dem Elektromagneten 120 zurück (weg-)gefahren, kann aber in dieser zweiten Arbeits-

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Stellung ebenfalls vom Elektromagneten 120 gehalten
werden. Es gibt schließlich noch eine sogenannte Ruhestellung, in der das Funktionsteil 11 um ein größeres
Stück vom Elektromagneten 120 weggefahren ist.
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Es sei angenommen, daß das Funktionsteil auf nicht näher dargestellte Weise an den Elektromagneten 120 herangefahren ist und sich damit in seiner ersten Arbeitsstellung befindet. Wird der Elektromagnet 120 bei dieser Stellung des Funktionsteiles erregt, dann sind alle Ankerpole 124 und 125 magnetisiert. Da beide Ankerplatten 131 und 138 an den ihnen zugeordneten Magnetpolen 124c, 124d und 125c, 125d anliegen, bleiben diese an den Ankerpolen kleben, und das Funktionsteil 11 ist in der ersten

Arbeitsstellung festgelegt. Allein der als Klebemagnet
ausgebildete Elektromagnet 120 kann das Funktionsteil 11 in der ersten Arbeitsstellung halten.

Soll das Funktionsteil 11 aus der ersten Arbeitsstellung in die Ruhestellung zurückkehren, dann wird lediglich der

Elektromagnet 120 entregt. Die Ankerpole 124 und 125 geben f. die Ankerplatten frei, und das Funktionsteil 11 fährt in Richtung auf die Ruhestellung zurück, wobei zunächst die Riegelnase 133 auf den in die Mulde eingefallenen Riegelzapfen 135 aufläuft. Die Riegelnase verdreht beim

Auflaufen auf den Riegelzapfen den Abstandsriegel 136 im Uhrzeigersinn entgegen der Rückhaltekraft der
Kunststoffeder 141, läuft am wegschwenkenden Riegelzapfen 135 vorbei, und das Funktionsteil kehrt in seine
Ruhestellung zurück.

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Soll jedoch von der ersten Arbeitsstellung in die zweite Arbeitsstellung übergegangen werden, dann wird der Elektromagnet 21 zwar auch entregt. Die Riegelnase 133 fällt vor den Riegelzapfen 13&Xgr;, der in die Vertiefung 134 eingreift. Die Bewegung des Funktionsteiles 11 entgegen dem Uhrzeigersinn wird beim Schwenken in Richtung auf die Ruh&stellung an dieser Stelle, die der zweiten Arbeitsstellung entspricht, aufgehalten. Durch das Schwenken des Funktionsteiles hat sicn die erste Ankerplatte 131 von den Ankerpolen 124c, 124d gelöst. Aufgrund der Rückstellkraft des Federarmes 141 hat sich die zweite Ankerplatte 133 aber noch nicht von ihren Ankerpolen 125c und 125d gelöst? sie nimmt die in Fig. 2 angegebene Stellung noch weiterhin ein. Der Elektromagnet 120 wird nun erneut erregt, wodurch sich die Haltekraft des Abstandsriegels 136 und damit des Riegelzapfens 1j5 so weit erhöht, daß die Riegelnase 133 den Riegelzapfen 135 nicht wegschwenken kann.

In Fig. 2 ist die zweite Arbeitsstellung gestrichelt angedeutet, in der die erste Ankerplatte 131' ein wenig zurückgefallen ist, die zweite Ankerplatte 138 jedoch weiter an den Ankerpolen 125c und 125d anliegt. Aufgrund der Klebekraft de Ankerplatte 138 an den zugeordneten Ankerpolen hält der Riegelzapfen 135 die Riegelnase 133 fest.

Soll von der zweiten Arbeitsstellung wieder in die erste Arbeitsstellung übergegangen werden, dann ist dies möglich, indem das Verstellorgan 14 die Kopfplatte 3 wieder im Uhrzeigersinn schwenkt, so daß auch die

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Ankerplatte 131wieder magnetisch an die Ankerpole 125c und 125d angeklebt werden kann. Eine Rückkehr der Kopfplatte 3 aus der zweiten und ersten Arbeitsstellung in die Ruhestellung wird erreicht durch Entregen der Magnetspule 120.

'■ Die Funktionsabläufe beim Übergang von der eratan Arbeits-

'. stellung in die zwerte Arbeitsstellung laufen zeitlich in

^ sehr kurzer Folge im Bereich von ca. 4 msec ab. Diese

miteinander zusammenspielenden Funktionen oder Funktions- ■ ablaufe werden deshalb anhand des Funktionsdiagrammes nach

Fig. 3 näher beschrieben. Fig. 6 zeigt über einer horizontalen Zeitskala, die in Millisekunden aufgetragen ist, mehrere zusammenhängende funktionen. Das obere Diagramm A zeigt den Erregerstrom. Das darunterliegende Diagramm B zeigt die Bewegung des Funktionsteiles. Darunter findet ' sich das Diagramm C, welches die Bewegung der Riegelnase

zeigt. Schließlich zeigt das Diagramm D den Magnetisierungsstrom des Elektromagneten bzw. den Verlauf des Erregungszustandes des Poleisens.

j^) Es sei angenommen, daß im Zeitpunkt to das Funktioiisteil 11 und die Ankerplatte 131 an die Ankerpole 124c und 124d herangefahren und die Spule 121 erregt ist. Das Funktionsteil 11 befindet sich damit in seiner ersten Arbeitsstellung oder der Spielst«llung. Zum Zeitpunkt ti kommt durch Drücken eines Tastknopfej das Kommando, daß das Funktionsteil 11 in die MSS-Stellung überführt werden soll. Dieses Kommando hat zur Folge, daß der Erregerstrom I abgeschaltet wird. Das Diagramm A zeigt das Abschalten

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des Eirfegerstiförnes zürn Zeitpunkt t\_t Mit dem Abschalten
fällt auch die Magnetisierung des Ankefeisens ab< Zum
Zeitpunkt t£ ist, wie das Diagramm D zeigt, nur noch eine Restmagnetisierung vorhanden« Das Nachlassen der Magnet!" i sierung der Ankerpole führt dazu, daß das Funktionsteil 11 j mit einer gewissen Zeitverzögerung anfängt abzufallen.
Unmittelbar nach dem Beginn dieses Abfallens im Zeitpunkt t3 wird der Erregerstrom der Spule 121 wieder eingeschaltet, und zwar zum Zeitpunkt t4· Man erkennt, daß die

Magnetisierung der Ankerpole im Diagramm D wieder zunimmt. Zum Zeitpunkt tß hat die Magnetisierung der
Ankerpole etwa wieder ihren Normalwert erreicht, und zum
Zeitpunkt t7 fällt die Riegelnase 133 gerade vor den
Riegelzapfen 135. Dieser Augenblick ist in Fig. 2 mit der gestrichelten Riegelnase 133* angedeutet. Die Ankerplatte 138, die gerade noch mittels der Kunststoffeder 141 an den Ankerpolen 125c und 125d gehalten wird, wird nunmehr von
den Ankerpolen 125c und 125d festgehalten. Damit wird das Funktionsteil 11 in der Stellung für MSS oder Cue

gehalten.

/ Es kann von Vorteil sein, wenn die Erregerspannung an der Erregerspule 121 zum Zeitpunkt t4 höher gefahren wird als normal. In diesem Fall erreicht die Magnetisierung der

Ankerpole im Zeitpunkt t5 bereits einen solchen Wert, daß , die Klebekraft der Ankerpole 125c und 125d die Kraft der
Kunststoffeder 141 so weit unterstützt, daß die dadurch f

erreichte magnetische Haltekraft, unterstützt durch die
mechanische Haltekraft, größer als die Rückstellfederkraft des Funktionsteiles 11. Der Zeitraum, in dem die Erreger-

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Spüle 121 nicht erregt ist (ti bis" t4) betragt etwa 2/3 msec* Beim Anlegen des Überspannungsimpülses> der zur Magnetisierung zum Zeitpunkt t^ führt, kann der Zeitraum ti bis t4 auch bis auf ca. 3 msec verlängert werden. Dies bedeutet eine züsatzlliche Sicherheit. Zum übergang vori deif ersten Arbeitsstellung in die zweite Arbeitsstellung benötigt die Vorrichtung ftüif ca* 4 msec.

. Die Kombination aus mechanischer Und elektrischer

Funktionsweise, die beim Einlaufen in die MSS-Steilung vorgesehen ist, führt zu einer außerordentlich einfachen Konstruktion. Insgesamt führt die Ausführung mit dem Doppelankermagneten zu einer wesentlichen Vereinfachung eines Laufwerkes. 15

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Claims

PHD 87-276 12 SCHUTZÄNSPRÜCHE

1. Elektromagnet mit einem einzigen Spulenkörper (123) und zwei isoliert und übereinander angeordneten, U-förmigen Jocheisen (124, 125), die den Spulenkörper (123) mit jeweils einem Schenkel durchsetzen, wobei der jeweilige zweite Schenkel (124b, 125b) um den Spulenkörper (123) herum so zurückgeführt ist, daß sich beide Ankerpole (124c, d; 125c, d) in einer Polebene befinden und beide Jocheisen (124, 125) in parallelen Ebenen gleichgerichtet übereinander argeordnet sind, so daß sich alle vier Ankerpole (i24cx, d; 125c, d) an derselben Spulenkorperseite (126) befinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerpole (125c, d) eines Jocheisens (125) eine Polflächengröße aufweisen, die sich von der Polflächengröße des anderen Jocheisens (124) unterscheidet.

2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Ankerpole (124c, d? 125c, d) in einer Polebene liegen.

3. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Jocheisen (124 oder 125) dauermagnetisch ausgebildet ist.

4. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Hältemagnet ausgelegt ist.

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