EP0012812A1 - Magnetic modulated-flux actuator - Google Patents

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EP0012812A1
EP0012812A1 EP79104182A EP79104182A EP0012812A1 EP 0012812 A1 EP0012812 A1 EP 0012812A1 EP 79104182 A EP79104182 A EP 79104182A EP 79104182 A EP79104182 A EP 79104182A EP 0012812 A1 EP0012812 A1 EP 0012812A1
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EP
European Patent Office
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magnetic
leg
magnetic resistance
compensation coil
flux
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EP79104182A
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German (de)
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EP0012812B1 (en
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Edward Frank Helinski
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International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0012812A1 publication Critical patent/EP0012812A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0012812B1 publication Critical patent/EP0012812B1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J9/00—Hammer-impression mechanisms
    • B41J9/26—Means for operating hammers to effect impression
    • B41J9/36—Means for operating hammers to effect impression in which mechanical power is applied under electromagnetic control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H36/00—Switches actuated by change of magnetic field or of electric field, e.g. by change of relative position of magnet and switch, by shielding
    • H01H36/008—Change of magnetic field wherein the magnet and switch are fixed, e.g. by shielding or relative movements of armature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/32—Electromagnetic mechanisms having permanently magnetised part
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/121—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position
    • H01F7/123—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position by ancillary coil

Definitions

  • the invention relates to a magnetic actuating device in which an actuating element or an armature is held in a retracted position against magnetic bias by magnetic attraction for selective release into a working position.
  • Electromagnetic actuators such as. B. relays or print hammer magnets are generally known, in which a magnetic armature is triggered by the compensating effect of a compensation winding from the attracted position.
  • the magnetic holding flux can be generated in such devices by a permanent magnet or electromagnetic coils, which are fed either with direct current or with alternating current.
  • the armature or actuator is withdrawn by switching off the excitation of the compensation coil while maintaining the normal holding flow, or by an additional flow generator or by a mechanical reset device.
  • Such actuators often consist of multi-leg cores, usually with three legs to represent multiple flow paths, along which a magnetomotive force can be redirected through the compensation coil to trigger the armature.
  • the holding force can be generated by a winding or coil through which alternating current flows
  • the holding flux is preferably generated by a coil through which direct current flows or by means of a permanent magnet, since these work faster, are smaller and require less power.
  • the primary magnetomotive force is generated by a coil through which alternating current flows, while the release or attraction of the armature or the actuating element is controlled by opening or closing the circuit of a secondary winding arranged on the center leg of the core, by means of which the Holding flow can either be directed towards the anchor or away from the anchor.
  • permanent magnets are used as one leg of a magnetic core, and the compensation coils are housed on the other leg and can thus selectively deduct the primary holding flux from the leg of the core that retains the actuator.
  • the compensation coil must be energized with a current so strong that the flux in the armature or in the actuator of the core is sufficiently reduced. This is usually a constant size. With a low duty cycle or low operating frequency, the input energy is of minor importance. In areas of application with a very high duty cycle or high operating frequency, however, the input energy is essential, generates heat or requires larger and therefore more complex parts so that the necessary currents can be processed.
  • the object of the invention is therefore to provide a magnetic control for a magnetic actuating device which requires a substantially lower input energy for the compensation coil to release the actuating element.
  • the new electromagnetic actuator knows in this case at least two alternative flow paths, the magnetic resistance of the one flow path being changed cyclically and the excitation of the compensation coil being coordinated with the occurrence of a low magnetic resistance in the one flow path and thus bringing about the release of the actuating element in the second flow path.
  • the new electromagnetic actuation device should have a flow path for releasable retention of the actuation element and another flow path parallel to it with cyclically changeable magnetic resistance, as a result of which the flux density of the first flux path can be changed cyclically in the same way, the compensation coil then being excitable at the times, in which the flux density is reduced, so that the actuating element is triggered with a smaller electrical input energy.
  • This object on which the invention is based is achieved for an electromagnetic actuating device in that a modified three-leg magnetic core is proposed, the first or middle leg of which is a permanent magnet, the second leg of which contains a movable actuating element which is biased towards a working position, while the third Leg contains switching means for changing the magnetic resistance.
  • the flux emanating from the permanent magnet flows through two parallel flow paths through the second and third legs, the main flow path passing through the actuator which serves as an armature, while the secondary flow path runs through the leg with variable magnetic resistance.
  • the changes in the magnetic resistance are generated by an air gap in which a cyclically rotatable magnetically permeable component is arranged, which is able to change the magnetic conductivities of the air gap.
  • a compensation Coil is arranged in one of the flow paths, is excited simultaneously with it and thus derives the flow from the main flow path at the time when the rotating component is aligned with a pair of pole pieces in the third leg and thus provides the smallest magnetic resistance.
  • the actuating element is triggered when the flux density in the actuating leg is reduced and is greater in the flow path with variable magnetic resistance, so that less energy is required to dissipate a smaller part of the holding flow. If the excitation of the compensation coil is switched off and the rotating component rotates cyclically after a greater magnetic resistance, the magnetomotive force of the permanent magnet is able to bring back the actuating element that has been triggered.
  • the device according to the invention has the advantage that a magnetic flux flowing in only one direction is generated by the permanent magnet, while a cyclically changing force is generated for the retention of the armature or actuating element.
  • the actuating element is attracted against one of the pole faces of one leg of the core, the flux density present therein can be reduced to low values because of the immediate vicinity of the actuating element and the pole shoe.
  • the new device also allows a plurality of actuators to share individual components and thus to reduce the number of driver stages.
  • FIG. 1 shows a magnetic actuation device according to the invention, which consists of a magnetic core 10, which has a permanent magnet 11 as the central limb, an actuating member 12 acting as an armature as an outer limb and a further outer limb 13 for generating a variable magnetic resistance having.
  • the actuating element 12 is shown here as a print hammer and consists of resilient, magnetically permeable material. It can be made of spring steel, for example, and is attached to a pole piece 14 or attached in contact with this pole piece.
  • the actuating element 12 has a pretension directed away from the pole shoe 15, but is held by the magnetic flux flowing from the permanent magnet 11 via the pole shoes 14 and 16 through the magnetic actuating element.
  • the third leg of the magnetic core 10 consists of a pair of core sections 16 and 17, which serve as pole shoes and which are arranged in the immediate vicinity of a rotating disk 13, which has cutouts 18 and sectors 19 and also consists of magnetically permeable material.
  • the air gaps 20 between the ends of the pole pieces thus formed and the rotating sectors 19 are kept small, so that the magnetic Resistance of the third leg of the core is kept as small as possible.
  • the disc 13 is fixed to a shaft 21 which in a suitable manner, such as. B. is driven by a motor. On this shaft 21 there is also a slotted clock disc 22 with opaque sectors 23. Above this clock disc, a transducer 24 is attached which contains a position sensing device, such as. B.
  • This converter supplies a switching signal to a coincidence circuit 26 for releasing the actuating element 12.
  • the coincidence circuit 26 has a second input line, via which a trigger command is supplied.
  • the main flux of the permanent magnet 11 runs in the magnetic circuit with the pole piece 15, the actuating element 12 and the pole piece 14 back to the permanent magnet.
  • the sectors 19 of the slotted disc 13 are in the position shown and the compensation coil is de-energized, the magnetic flux also passes through the cross leg 16, the disc 13 and the cross leg 17 back to the permanent magnet.
  • FIG. 2a shows an idealized course of the flux density through the actuating element and shows an approximately undulating course.
  • the compensation winding 30 is energized approximately at the time when the flux density in the actuating element is at the lowest or at the lowest point of curve A, and when the flow through the transverse legs 16 and 17 and the rotating disk 13 Magnetic flux its: highest value.
  • the clock disk 22 and the converter 24 indicate the position of the sectors 19 with respect to the transverse legs 16 and 17 and deliver a switching signal to the coincidence circuit 26.
  • a trigger control signal occurs in connection with a switching signal, a pulse is generated by the driver stage 28. which excites the compensation coil 30 at 31 in FIG. 21 and generates an increased flux through the adjacent magnetic sectors 19.
  • the actuating element bounces back and moves from its working position into an undeflected neutral one Position back, and then when the pulse supplied to the compensation coil is ended, there is a sufficiently high magnetic flux on the pole shoe 15, which pulls the actuating element back into its retracted position. It can also be seen from FIG. 2a that the flux density increases again, since the magnetic resistance in the opposite leg of the core 10 on the disk 13 increases again.
  • the permanent magnet is preferably selected so that the magnetic flux generated by it is just sufficient to keep the actuating element attracted in its leg during the time of the lowest flux density. If the magnetic flux is too strong, the flux changes become small, so that the advantage of a small current supplied to the compensation coil is lost. This precaution is also applicable to the embodiments to be described.
  • a common permanent magnet 41 forms the middle leg for a magnetic actuation device 40 and a magnetic actuation device 50.
  • the actuation device 40 has a first core section 42 with the pole shoes 43 and 44 and a second core section 45 with the pole shoes 46 and 47.
  • a resilient, prestressed actuation element 48 is attached to the pole piece 46 and is attracted to the pole piece 43.
  • an element 49 made of permeable material is rotatably fastened on a shaft 60 and delivers when it with the pole pieces 44 and 47 is aligned, a flow path with low magnetic resistance.
  • the magnetic actuation device 50 is constructed in a very similar manner in terms of its physical and magnetic properties to the actuation device 40 and has a first core part 52 with a pole shoe 53 and a pole shoe equivalent to the pole shoe 44, which is not shown, however, and a second core part 55 with the pole shoes 56 and 57.
  • a resilient, prestressed actuating element 58 is fastened to the pole shoe 56 and is magnetically attracted by the corresponding pole shoe 53.
  • a magnetically permeable element 59 is fastened to the shaft 60, but is here, for example, rotated by 90 ° with respect to the magnetically permeable element 49.
  • a compensation coil 61 is arranged together around both core parts 42 and 52.
  • the shaft 60 also carries a clock disk 63 with cutouts 64 which, via the converter 65, generate switching signals which are fed to the control circuit 66 as in FIG. 1.
  • the flux emanating from the permanent magnet 41 passes through the pole piece 43 of the actuating element 48 and the pole piece 46 in the device 40, while in the device 50 the main magnetic flux passes through the pole piece 53 of the actuating element 58 and the pole piece 56. If the respective variable magnetic resistance generating magnetically permeable element 49 or 59 is successively aligned with the corresponding pole pieces 44, 47 or 57, then part of the holding flow for the actuating elements is diverted via the variable magnetic resistance generating element so that the flux density in the actuators 48 and 58 is reduced accordingly. If the shaft 60 is rotated, the flux density and thus the magnetomotive change Force that holds the actuators 48 and 58 energized cyclically and out of phase with each other.
  • the current supplied to the compensation coil 61 only has to be sufficient to release and trigger an actuating element when the magnetic resistance of the corresponding other flux path is close to its minimum value. It can be seen that, for the position shown, the excitation of the compensation coil 61 only triggers the actuating element 48, but remains ineffective with respect to the other actuating element 58. It can also be seen that, with other arrangements, such magnetically permeable elements on the shaft 60 with their corresponding rotation relative to the other elements 49 and 59 can be used for further actuating elements for optimizing the flow changes.
  • an electromagnetic holding coil can be provided instead of the permanent magnet, or others can permanent magnetic materials are used.
  • Other arrangements of rotating multiple electromagnets can be used.
  • the compensation coil can, for example, also be attached to the opposite flow path or be arranged on another part of the core. This different arrangement can then require a trip, for example a different current.
  • the magnetic actuating element is shown in two embodiments and is in any case designed as a leaf spring or resilient element and clamped on one side so that it is held in place by the attractive force of the pole piece and, after triggering, moves into the working position.
  • the actuating element can also be an independently arranged element which is resiliently urged into the working position by a compression or tension spring. Furthermore, the actuating element can be returned to the starting position either by an additional winding or a mechanical device if this reset cannot be achieved by the magnetic flux used here.

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Abstract

Magnetische Betätigungsvorrichtung, bei der das Betätigungselement (12; 48, 58) durch einen einseitig gerichteten magnetischen Fluß in gespannter Position gehalten wird, dessen Flußdichte in seiner Amplitude sich zyklisch mit der Zeit ändert und durch selektive Erregung einer Kompensationswicklung (30; 61) ausgelöst wird, wodurch dem die Haltewirkung auslösenden Fluß dann entgegengewirkt wird, wenn die Flußdichte geringer ist als ihr Maximalwert. Der Maximalwert des Halteflusses kann dabei so hoch gewählt werden, daß diese Flußdichte ausreicht, das ausgelöste Betätigungselement (12; 48, 58) in seine gespannte Position zurückzuziehen.

Figure imgaf001
Magnetic actuating device in which the actuating element (12; 48, 58) is held in a tensioned position by a unidirectional magnetic flux, the flux density of which changes cyclically with time and is triggered by selective excitation of a compensation winding (30; 61) , whereby the flow triggering the holding action is counteracted when the flux density is less than its maximum value. The maximum value of the holding flow can be chosen so high that this flux density is sufficient to pull the actuated element (12; 48, 58) back into its tensioned position.
Figure imgaf001

Description

Die Erfindung betrifft eine magnetische Betätigungsvorrichtung, bei der ein Betätigungselement oder ein Anker gegen eine Vorspannungskraft durch magentische Anziehung zur selektiven Freigabe in eine Arbeitslage in einer zurückgezogenen Position gehalten wird.The invention relates to a magnetic actuating device in which an actuating element or an armature is held in a retracted position against magnetic bias by magnetic attraction for selective release into a working position.

Elektromagnetische Betätigungsvorrichtungen, wie z. B. Relais oder Druckhammermagneten sind allgemein bekannt, bei denen ein magnetischer Anker durch die kompensierende Wirkung einer Kompensationswicklung aus der angezogenen Position ausgelöst wird. Der magnetische Haltefluß kann dabei in solchen Vorrichtungen durch einen Permanentmagneten oder elektromagnetische Spulen erzeugt werden, die entweder mit Gleichstrom oder mit Wechselstrom gespeist werden. Der Anker oder das Betätigungselement wird dadurch zurückgezogen, daß die Erregung der Kompensationsspule abgeschaltet wird, während der normale Haltefluß beibehalten wird, oder durch einen einen zusätzlichen Fluß erzeugenden Generator oder aber durch eine mechanische Rückstellvorrichtung.Electromagnetic actuators, such as. B. relays or print hammer magnets are generally known, in which a magnetic armature is triggered by the compensating effect of a compensation winding from the attracted position. The magnetic holding flux can be generated in such devices by a permanent magnet or electromagnetic coils, which are fed either with direct current or with alternating current. The armature or actuator is withdrawn by switching off the excitation of the compensation coil while maintaining the normal holding flow, or by an additional flow generator or by a mechanical reset device.

Derartige Betätigungsvorrichtungen bestehen häufig aus mehrschenkligen Kernen, gewöhnlich mit drei Schenkeln zur Darstellung mehrerer Flußpfade, längs derer eine magnetomotorische Kraft durch die Kompensationsspule zur Auslösung des Ankers umgeleitet werden kann. Obgleich die Haltekraft durch eine von Wechselstrom durchflossene Wicklung oder Spule erzeugt werden kann, so wird der Haltefluß doch vorzugsweise durch eine von Gleichstrom durchflossene Spule oder durch einen Permanentmagneten erzeugt, da diese schneller arbeiten, kleiner sind und einen geringeren Leistungsbedarf aufweisen. Durch Wechselstrom betätigte Vorrichtungen sind beispielsweise in den US-Patentschriften 2 509 835 und 3 389 310 offenbart. Bei jeder dieser bekannten.Vorrichtungen wird die primäre magnetomotorische Kraft durch eine von Wechselstrom durchflossene Spule erzeugt, während die Freigabe oder die Anziehung des Ankers oder des Betätigungselements durch öffnen oder Schließen des Stromkreises einer auf dem Mittelschenkel des Kerns angeordneten Sekundärwicklung gesteuert wird, durch die der Haltefluß entweder nach dem Anker hin oder von dem Anker weg gelenkt werden kann. In den US-Patentschriften 1 956 279 und 3 659 238 werden als ein Schenkel eines Magnetkerns Permanentmagnete verwendet, und die Kompensationsspulen sind dabei auf dem anderen Schenkel untergebracht und können damit selektiv den primären Haltefluß von dem Schenkel des Kerns abziehen, der das Betätigungselement zurückhält.Such actuators often consist of multi-leg cores, usually with three legs to represent multiple flow paths, along which a magnetomotive force can be redirected through the compensation coil to trigger the armature. Although the holding force can be generated by a winding or coil through which alternating current flows, the holding flux is preferably generated by a coil through which direct current flows or by means of a permanent magnet, since these work faster, are smaller and require less power. By changing Electrically operated devices are disclosed, for example, in U.S. Patents 2,509,835 and 3,389,310. In each of these known devices, the primary magnetomotive force is generated by a coil through which alternating current flows, while the release or attraction of the armature or the actuating element is controlled by opening or closing the circuit of a secondary winding arranged on the center leg of the core, by means of which the Holding flow can either be directed towards the anchor or away from the anchor. In US Pat. Nos. 1,956,279 and 3,659,238, permanent magnets are used as one leg of a magnetic core, and the compensation coils are housed on the other leg and can thus selectively deduct the primary holding flux from the leg of the core that retains the actuator.

In jeder dieser Patentschriften muß die Kompensationsspule mit einem so starken Strom erregt werden, daß der Fluß im Anker oder im Betätigungselement des Kerns ausreichend reduziert wird. Dies ist gewöhnlich eine konstante Größe. Bei niedrigem Tastverhältnis oder niedriger Arbeitsfrequenz ist die Eingangsenergie von untergeordneter Bedeutung. In Anwendungsgebieten mit sehr hohem Tastverhältnis oder hoher Betriebsfrequenz ist die Eingangsenergie jedoch von wesentlicher Bedeutung, erzeugt Wärme oder erfordert größere und damit aufwendigere Teile, damit die nötigen Ströme verarbeitet werden können.In each of these patents, the compensation coil must be energized with a current so strong that the flux in the armature or in the actuator of the core is sufficiently reduced. This is usually a constant size. With a low duty cycle or low operating frequency, the input energy is of minor importance. In areas of application with a very high duty cycle or high operating frequency, however, the input energy is essential, generates heat or requires larger and therefore more complex parts so that the necessary currents can be processed.

Aufgabe der Erfindung ist es also, eine magnetische Steuerung für eine magnetische Betätigungsvorrichtung zu schaffen, die eine wesentlich geringere Eingangsenergie für die Kompensationsspule zur Freigabe des Betätigungselements benötigt.The object of the invention is therefore to provide a magnetic control for a magnetic actuating device which requires a substantially lower input energy for the compensation coil to release the actuating element.

Die neue elektromagnetische Betätigungsvorrichtung weisL dabei mindestens zwei Alternativ-Flußpfade auf, wobei der magnetische Widerstand des einen Flußpfades zyklisch verändert wird und die Erregung der Kompensationsspule mit dem Auftreten eines niedrigen magnetischen Widerstands in dem einen Flußpfad koordiniert wird und damit die Freigabe des Betätigungselements im zweiten Flußpfad bewirkt.The new electromagnetic actuator knows in this case at least two alternative flow paths, the magnetic resistance of the one flow path being changed cyclically and the excitation of the compensation coil being coordinated with the occurrence of a low magnetic resistance in the one flow path and thus bringing about the release of the actuating element in the second flow path.

Insbesondere soll die neue elektromagnetische Betätigungsvorrichtung einen Flußpfad für eine auslösbare Rückhaltung des Betätigungselements und einen anderen dazu parallelen Flußpfad mit zyklisch veränderbarem magnetischen Widerstand aufweisen, wodurch in gleicher Weise die Flußdichte des ersten Flußpfades zyklisch veränderbar ist, wobei dann die Kompensationsspule zu den Zeiten erregbar ist, in denen die Flußdichte verringert ist, so daß das Betätigungselement bei kleinerer elektrischer Eingangsenergie ausgelöst wird.In particular, the new electromagnetic actuation device should have a flow path for releasable retention of the actuation element and another flow path parallel to it with cyclically changeable magnetic resistance, as a result of which the flux density of the first flux path can be changed cyclically in the same way, the compensation coil then being excitable at the times, in which the flux density is reduced, so that the actuating element is triggered with a smaller electrical input energy.

Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird für eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung dadurch gelöst, daß ein abgewandelter dreischenkliger Magnetkern vorgeschlagen wird, dessen erster oder Mittelschenkel ein Permanentmagnet ist, dessen zweiter Schenkel ein bewegliches Betätigungselement enthält, das in Richtung auf eine Arbeitsposition vorgespannt ist, während der dritte Schenkel Schaltmittel zur Veränderung des magnetischen Widerstandes enthält. Der vom Permanentmagneten ausgehende Fluß durchfließt zwei parallele Flußpfade durch den zweiten und dritten Schenkel, wobei der Hauptflußpfad das Betätigungselement durchsetzt, das als Anker dient, während der Nebenflußpfad durch den Schenkel mit variablem magnetischen Widerstand verläuft. Die Veränderungen im magnetischen Widerstand werden durch einen Luftspalt erzeugt, in dem ein zyklisch rotierbares magnetisch permeables Bauelement angeordnet ist, das die magnetischen Leitwerte des Luftspalts zu verändern vermag. Eine Kompensationsspule ist in einem der Flußpfade angeordnet, wird gleichzeitig damit erregt und leitet damit den Fluß vom Hauptflußpfad zu dem Zeitpunkt ab, wenn das rotierende Bauelement mit einem Paar Polschuhen in dem dritten Schenkel ausgerichtet ist und damit den kleinsten magnetischen Widerstand liefert. Das Betätigungselement wird dann ausgelöst, wenn die Flußdichte im Betätigungsschenkel verringert und in dem Flußpfad mit veränderlichem magnetischen Widerstand größer ist, so daß eine geringere Energie zur Ableitung eines kleineren Teils des Halteflusses erforderlich ist. Wird die Erregung der Kompensationsspule abgeschaltet und dreht sich das rotierende Bauelement zyklisch nach einem größeren magnetischen Widerstand, dann ist die magnetomotorische Kraft des Permanentmagneten in der Lage, das ausgelöste Betätigungsglied wieder zurückzuholen.This object on which the invention is based is achieved for an electromagnetic actuating device in that a modified three-leg magnetic core is proposed, the first or middle leg of which is a permanent magnet, the second leg of which contains a movable actuating element which is biased towards a working position, while the third Leg contains switching means for changing the magnetic resistance. The flux emanating from the permanent magnet flows through two parallel flow paths through the second and third legs, the main flow path passing through the actuator which serves as an armature, while the secondary flow path runs through the leg with variable magnetic resistance. The changes in the magnetic resistance are generated by an air gap in which a cyclically rotatable magnetically permeable component is arranged, which is able to change the magnetic conductivities of the air gap. A compensation Coil is arranged in one of the flow paths, is excited simultaneously with it and thus derives the flow from the main flow path at the time when the rotating component is aligned with a pair of pole pieces in the third leg and thus provides the smallest magnetic resistance. The actuating element is triggered when the flux density in the actuating leg is reduced and is greater in the flow path with variable magnetic resistance, so that less energy is required to dissipate a smaller part of the holding flow. If the excitation of the compensation coil is switched off and the rotating component rotates cyclically after a greater magnetic resistance, the magnetomotive force of the permanent magnet is able to bring back the actuating element that has been triggered.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß durch den Permanentmagneten ein nur in einer Richtung fließender Magnetfluß erzeugt wird, während eine zyklisch sich ändernde Kraft für die Rückhaltung des Ankers oder Betätigungselements erzeugt wird. Solange das Betätigungselement gegen eine der Polflächen eines Schenkels des Kerns angezogen ist, kann die darin vorhandene Flußdichte wegen der unmittelbaren Nachbarschaft von Betätigungselement und Polschuh bis auf geringe Werte verringert werden. Die neue Vorrichtung gestattet auch, daß eine Mehrzahl von Betätigungsvorrichtungen einzelne Bauelemente gemeinsam benutzten und damit die Anzahl der Treiberstufen verringert werden kann.The device according to the invention has the advantage that a magnetic flux flowing in only one direction is generated by the permanent magnet, while a cyclically changing force is generated for the retention of the armature or actuating element. As long as the actuating element is attracted against one of the pole faces of one leg of the core, the flux density present therein can be reduced to low values because of the immediate vicinity of the actuating element and the pole shoe. The new device also allows a plurality of actuators to share individual components and thus to reduce the number of driver stages.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen im einzelnen erläutert.The invention will now be explained in detail by means of exemplary embodiments in conjunction with the accompanying drawings.

In den Zeichnungen zeigt

  • Fig. 1 schematisch eine magnetische Betätigungsvorrichtung gemäß der Erfindung,
  • Fig. 2a, 2b und 2c den Verlauf der magnetischen Flußdichte des die Kompensationsspule durchfließenden Stroms und den Hub des Betätigungselements in Fig. 1, und
  • Fig. 3 schematisch eine weitere Ausführungsform der in Fig. 1 gezeigten Betätigungsvorrichtung, bei der mehrere Betätigungselemente Bauelemente gemeinsam benutzten.
In the drawings shows
  • 1 schematically shows a magnetic actuation device according to the invention,
  • 2a, 2b and 2c the course of the magnetic flux density of the current flowing through the compensation coil and the stroke of the actuating element in Fig. 1, and
  • Fig. 3 schematically shows a further embodiment of the actuating device shown in Fig. 1, in which several actuating elements share components.

In Fig. 1 ist eine magnetische Betätigungsvorrichtung gemäß der Erfindung gezeigt, die aus einem Magnetkern 10 besteht, der als Mittelschenkel einen Permanentmagneten 11, als einen Außenschenkel ein als Anker wirkendes Betätigungsglied 12 und für die Erzeugung eines veränderlichen magnetischen Widerstandes einen weiteren außen liegenden Schenkel 13 aufweist. Das Betätigungselement 12 ist hier als Druckhammer dargestellt unc besteht aus federndem, magnetisch permeablen Material. Es kann beispielsweise aus Federstahl bestehen und ist an einam Polschuh 14 befestigt oder in Berührung mit diesem Polschuh angebracht. Das Betätigungselement 12 weist eine vom Polschuh 15 weggerichtete Vorspannung auf, wird jedoch durch den vom Permanentmagnet 11 über die Polschuhe 14 und 16 durch das magnetische Betätigungselement hindurchfliesenden Magnetfluß gehalten.1 shows a magnetic actuation device according to the invention, which consists of a magnetic core 10, which has a permanent magnet 11 as the central limb, an actuating member 12 acting as an armature as an outer limb and a further outer limb 13 for generating a variable magnetic resistance having. The actuating element 12 is shown here as a print hammer and consists of resilient, magnetically permeable material. It can be made of spring steel, for example, and is attached to a pole piece 14 or attached in contact with this pole piece. The actuating element 12 has a pretension directed away from the pole shoe 15, but is held by the magnetic flux flowing from the permanent magnet 11 via the pole shoes 14 and 16 through the magnetic actuating element.

Der dritte Schenkel des Magnetkerns 10 besteht dabei aus einem Paar von Kernabschnitten 16 und 17, die als Polschuhe dienen und die in unmittelbarer Nachbarschaft einer rotierenden Scheibe 13 angeordnet sind, die Ausschnitte 18 und Sektoren 19 aufweist und ebenfalls aus magnetisch permeahlem Material besteht. Die Luftspalte 20 zwischen den Enden der so gebildeten Polschuhe und den rotierenden Sektoren 19 sind klein gehalten, damit der magnetische Widerstand des dritten Schenkels des Kerns möglichst klein gehalten ist. Die Scheibe 13 ist an einer Welle 21 befestigt, die in geeigneter Weise, wie z. B. durch einen Motor, angetrieben wird. Auf dieser Welle 21 ist auch noch eine mit Schlitzen versehene Taktgeberscheibe 22 mit lichtundurchlässigen Sektoren 23 angeordnet. Über dieser Taktgeberscheibe ist ein Wandler 24 angebracht, der eine Positionsabfühlvorrichtung enthält, wie z. B. lichtemittierende und lichtempfindliche Dioden zum Abfühlen der Lücke 25 zwischen den Sektoren 23. Dieser Wandler liefert ein Durchschaltsignal an eine Koinzidenzschaltung 26 zur Freigabe des Betätigungselements 12. Die Koinzidenzschaltung 26 hat eine zweite Eingangsleitung, über die ein Auslösebefehl zugeführt wird. Bei zeitlichem Zusammentreffen dieser beiden Signale wird die Treiberstufe 28 betätigt und erregt die Kompensationsspule 30 auf dem oberen Querschenkel 16 des Kerns 10. Die Kompensationsspule 30 ist dabei so gewickelt, daß sie bei Erregung die Dichte des vom Permanentmagneten ausgehenden, über die Querschenkel 16 und 17 führenden Flusses erhöht.The third leg of the magnetic core 10 consists of a pair of core sections 16 and 17, which serve as pole shoes and which are arranged in the immediate vicinity of a rotating disk 13, which has cutouts 18 and sectors 19 and also consists of magnetically permeable material. The air gaps 20 between the ends of the pole pieces thus formed and the rotating sectors 19 are kept small, so that the magnetic Resistance of the third leg of the core is kept as small as possible. The disc 13 is fixed to a shaft 21 which in a suitable manner, such as. B. is driven by a motor. On this shaft 21 there is also a slotted clock disc 22 with opaque sectors 23. Above this clock disc, a transducer 24 is attached which contains a position sensing device, such as. B. Light-emitting and light-sensitive diodes for sensing the gap 25 between the sectors 23. This converter supplies a switching signal to a coincidence circuit 26 for releasing the actuating element 12. The coincidence circuit 26 has a second input line, via which a trigger command is supplied. When these two signals coincide, the driver stage 28 is actuated and excites the compensation coil 30 on the upper cross leg 16 of the core 10. The compensation coil 30 is wound in such a way that, when excited, the density of the permanent magnet emanating via the cross legs 16 and 17 leading river increases.

Im Betrieb verläuft der Hauptfluß des Permanentmagneten 11 in dem magnetischen Stromkreis mit dem Polschuh 15, dem Betätigungselement 12 und dem Polschuh 14 zurück zum Permanentmagneten. Sind die Sektoren 19 der geschlitzten Scheibe 13 jedoch in der dargestellten Position und ist die Kompensationsspule aberregt, so durchsetzt der Magnetfluß auch den Querschenkel 16, die Scheibe 13 und den Querschenkel 17 zurück zum Permanentmagneten.In operation, the main flux of the permanent magnet 11 runs in the magnetic circuit with the pole piece 15, the actuating element 12 and the pole piece 14 back to the permanent magnet. However, if the sectors 19 of the slotted disc 13 are in the position shown and the compensation coil is de-energized, the magnetic flux also passes through the cross leg 16, the disc 13 and the cross leg 17 back to the permanent magnet.

Während der Rotation der Scheibe 16 durchsetzen die Sektoren 19 und die Lücken 18 miteinander abwechselnd den Raum zwischen den Querschenkeln 16 und 17, so daß die Luftspalte 20 und damit deren magnetischer Widerstand sich zyklisch verändern. Die Auswirkung der Rotation besteht dann in einer Änderung der Größe und damit der Dichte des den Betätigungsschenkel des Magnetkernes durchfließenden Magnetflusses. In Fig. 2a ist ein idealisierter Verlauf der Flußdichte durch das Betätigungselement dargestellt und zeigt dabei einen etwa wellenförmigen Verlauf.During the rotation of the disk 16, the sectors 19 and the gaps 18 alternately pass through the space between the transverse legs 16 and 17, so that the air gaps 20 and thus their magnetic resistance change cyclically. The effect of the rotation is then to change the size and thus the density of the magnetic flux flowing through the actuating leg of the magnetic core. FIG. 2a shows an idealized course of the flux density through the actuating element and shows an approximately undulating course.

Wenn das Betätigungselement ausgelöst werden soll, dann wird die Kompensationswicklung 30 etwa zu dem Zeitpunkt erregt, wenn die Flußdichte im Betätigungselement am niedrigsten ist oder am tiefsten Punkt der Kurve A angelangt ist, und wenn der die Querschenkel 16 und 17 sowie die rotierende Scheibe 13 durchfließende Magnetfluß seine: höchsten Wert erreicht hat. Die Taktgeberscheibe 22 und der Wandler 24 zeigen dabei die Position der Sektoren 19 in bezug auf die Querschenkel 16 und 17 an und liefern ein Durchschaltsignal an die Koinzidenzschaltung 26. Bei Auftreten eines Auslösesteuersignals in Verbindung mit einem Durchschaltsignal wird durch die Treiberstufe 28 ein Impuls erzeugt, der die Kompensationsspule 30 bei 31 in Fig. 21 erregt und einen erhöhten Fluß durch die benachbarten magnetischen Sektoren 19 erzeugt. Dieser zusätzliche Flus ist dem durch die Polschuhe 14, 15 und das Betätigungsglied 12 gerichteten Fluß, der bereits bei seiner niedrigsten Flusdichte ist, entgegengesetzt gerichtet (vergleiche Punkt 32 in Fig. 2a). Diese Verringerung reicht aus, die das Betätigungselement 12 zurückhaltende Kraft soweit unter die Vorspannungskraft des Betätigungselements 12 abzusenken, daß sich dieses in die gestrichelt dargestellte Arbeitsstellung bewegt. Das Anlegen des Auslösestroms bei 31 und der sich dabei ergebende Hub des Betätigungselements sind in Fig. und 2c gezeigt. Die gestrichtelte Linie in Fig. 2a zeigt den Schwellenwert der Haltekraft an, unterhalb der das vorgespannte Betätigungselement 12 die am Polschuh 15 auf ihr einwirkende Anziehungskraft überwindet. Der Auslöseimpuls muß lediglich so lang sein, daß die Auslösung erfolgt, Das Betätigungselement prallt zurück und bewegt sich aus seine Arbeitsposition in eine nicht ausgelenkte neutrale Position zurück, und wenn dann der der Kompensationsspule zugeführte Impuls beendet ist, dann ist am Polschuh 15 ein ausreichend hoher Magnetfluß vorhanden, der das Betätigungselement wieder in seine zurückgezogene Position anzieht. Man sieht außerdem aus Fig. 2a, daß die Flußdichte wieder zunimmt, da der magnetische Widerstand in dem gegenüberliegenden Schenkel des Kerns 10 an der Scheibe 13 wieder zunimmt. Der Permanentmagnet wird vorzugsweise so ausgewählt, daß der durch ihn erzeugte magnetische Fluß gerade ausreicht, das Betätigungselement während der Zeit der geringsten Flußdichte in seinem Schenkel angezogen zu halten. Ist der magnetische Fluß zu stark, dann werden die Flußänderungen klein, so daß der Vorteil eines kleinen, der Kompensationsspule zugeführten Stromes verloren geht. Diese Vorsichtsmaßnahme ist auch für die noch zu beschreibenden Ausführungsformen zutreffend.When the actuating element is to be triggered, the compensation winding 30 is energized approximately at the time when the flux density in the actuating element is at the lowest or at the lowest point of curve A, and when the flow through the transverse legs 16 and 17 and the rotating disk 13 Magnetic flux its: highest value. The clock disk 22 and the converter 24 indicate the position of the sectors 19 with respect to the transverse legs 16 and 17 and deliver a switching signal to the coincidence circuit 26. When a trigger control signal occurs in connection with a switching signal, a pulse is generated by the driver stage 28. which excites the compensation coil 30 at 31 in FIG. 21 and generates an increased flux through the adjacent magnetic sectors 19. This additional flux is directed in the opposite direction to the flux directed through the pole shoes 14, 15 and the actuator 12, which is already at its lowest flux density (see point 32 in FIG. 2a). This reduction is sufficient to lower the force retaining the actuating element 12 so far below the pretensioning force of the actuating element 12 that the latter moves into the working position shown in broken lines. The application of the trigger current at 31 and the resulting stroke of the actuating element are shown in FIGS. 2c. The dashed line in FIG. 2a shows the threshold value of the holding force below which the prestressed actuating element 12 overcomes the attractive force acting on the pole shoe 15. The trigger pulse only has to be long enough for the trigger to take place. The actuating element bounces back and moves from its working position into an undeflected neutral one Position back, and then when the pulse supplied to the compensation coil is ended, there is a sufficiently high magnetic flux on the pole shoe 15, which pulls the actuating element back into its retracted position. It can also be seen from FIG. 2a that the flux density increases again, since the magnetic resistance in the opposite leg of the core 10 on the disk 13 increases again. The permanent magnet is preferably selected so that the magnetic flux generated by it is just sufficient to keep the actuating element attracted in its leg during the time of the lowest flux density. If the magnetic flux is too strong, the flux changes become small, so that the advantage of a small current supplied to the compensation coil is lost. This precaution is also applicable to the embodiments to be described.

Die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung gemäß Fig. 3 ist im Prinzip genau so aufgebaut wie die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung, wurde jedoch nur insoweit abgewandelt, daß eine Anzahl von Betätigungselementen selektiv und unabhängig voneinander selbst dann betrieben werden können, wenn ein gemeinsamer Permanentmagnet, eine gemeinsame Kompensationsspule und ein gemeinsames Antriebselement zur Erzeugung eines variablen magnetischen Widerstandes verwendet werden. Ein gemeinsamer Permanentmagnet 41 bildet den Mittelschenkel für eine magnetische Betätigungsvorrichtung 40 und eine magnetische Betätigungsvorrichtung 50. Die Betätigungsvorrichtung 40 hat einen ersten Kernabschnitt 42 mit den Polschuhen 43 und 44 und einen zweiten Kernabschnitt 45 mit den Polschuhen 46 und 47. Ein federndes, vorgespanntes Betätigungselement 48 ist am Polschuh 46 befestigt und wird vom Polschuh 43 angezogen. Zur Erzeugung eines variablen magnetischen Widerstandes ist ein Element 49 aus permeablem Material drehbar auf einer Welle 60 befestigt und liefert dann, wenn es mit den Polschuhen 44 und 47 ausgerichtet ist, einen Flußpfad mit niedrigem magnetischen Widerstand.3 is constructed in principle exactly the same as the device shown in FIG. 1, but was only modified to the extent that a number of actuating elements can be operated selectively and independently of one another even if a common permanent magnet, a common one Compensation coil and a common drive element can be used to generate a variable magnetic resistance. A common permanent magnet 41 forms the middle leg for a magnetic actuation device 40 and a magnetic actuation device 50. The actuation device 40 has a first core section 42 with the pole shoes 43 and 44 and a second core section 45 with the pole shoes 46 and 47. A resilient, prestressed actuation element 48 is attached to the pole piece 46 and is attracted to the pole piece 43. In order to generate a variable magnetic resistance, an element 49 made of permeable material is rotatably fastened on a shaft 60 and delivers when it with the pole pieces 44 and 47 is aligned, a flow path with low magnetic resistance.

Die magnetische Betätigungsvorrichtung 50 ist ganz ähnlich in ihren physikalischen und magnetischen Eigenschaften aufgebaut wie die Betätigungsvorrichtung 40 und weist ein erstes Kernteil 52 mit einem Polschuh 53 und einem dem Polschuh 44 äquivalenten Polschuh, der jedoch nicht gezeigt ist, sowie ein zweites Kernteil 55 mit den Polschuhen 56 und 57 auf. Ein federndes vorgespanntes Betätigungselement 58 ist am Polschuh 56 befestigt und wird vom entsprechenden Polschuh 53 magnetisch angezogen. Zur Erzeugung eines variablen magnetischen Widerstandes ist ein magnetisch permeables Element 59 an der Welle 60 befestigt, ist jedoch hier beispielsweise gegenüber dem magnetisch permeablen Element 49 um 90° verdreht. Eine Kompensationsspule 61 ist gemeinsam um beide Kernteile 42 und 52 herum angeordnet. Die Welle 60 trägt außerdem eine Taktgeberscheibe 63 mit Aussparungen 64, die über den Wandler 65 Durchschaltsignale erzeugen, die wie in Fig. 1 der Steuerschaltung 66 zugeführt werden.The magnetic actuation device 50 is constructed in a very similar manner in terms of its physical and magnetic properties to the actuation device 40 and has a first core part 52 with a pole shoe 53 and a pole shoe equivalent to the pole shoe 44, which is not shown, however, and a second core part 55 with the pole shoes 56 and 57. A resilient, prestressed actuating element 58 is fastened to the pole shoe 56 and is magnetically attracted by the corresponding pole shoe 53. To generate a variable magnetic resistance, a magnetically permeable element 59 is fastened to the shaft 60, but is here, for example, rotated by 90 ° with respect to the magnetically permeable element 49. A compensation coil 61 is arranged together around both core parts 42 and 52. The shaft 60 also carries a clock disk 63 with cutouts 64 which, via the converter 65, generate switching signals which are fed to the control circuit 66 as in FIG. 1.

Im Betrieb durchsetzt der vom Permanentmagneten 41 ausgehende Fluß bei der Vorrichtung 40 den Polschuh 43 des Betätigungselements 48 und den Polschuh 46, während in der Vorrichtung 50 der Hauptmagnetfluß den Polschuh 53 des Betätigungselements 58 und den Polschuh 56 durchsetzt. Wenn das jeweilige, einen variablen magnetischen Widerstand erzeugende magnetisch permeable Element 49 oder 59 nacheinander mit den entsprechenden Polschuhen 44, 47 oder 57 ausgerichtet wird, dann wird ein Teil des Halteflusses für die Betätigungselemente über das den variablen magnetischen Widerstand erzeugende Element abgeleitet, so daß sich die Flußdichte in den Betätigungselementen 48 bzw. 58 entsprechend verringert. Wird die Welle 60 gedreht, dann ändert sich die Flußdichte und damit die magnetomotorische Kraft, die die Betätigungselemente 48 und 58 angezogen hält, zyklisch und phasenverschoben gegeneinander.In operation, the flux emanating from the permanent magnet 41 passes through the pole piece 43 of the actuating element 48 and the pole piece 46 in the device 40, while in the device 50 the main magnetic flux passes through the pole piece 53 of the actuating element 58 and the pole piece 56. If the respective variable magnetic resistance generating magnetically permeable element 49 or 59 is successively aligned with the corresponding pole pieces 44, 47 or 57, then part of the holding flow for the actuating elements is diverted via the variable magnetic resistance generating element so that the flux density in the actuators 48 and 58 is reduced accordingly. If the shaft 60 is rotated, the flux density and thus the magnetomotive change Force that holds the actuators 48 and 58 energized cyclically and out of phase with each other.

Durch geeignete Wahl der Position des Wandlers 65 in bezug auf die Ausschnitte 64 der Taktgeberscheibe 63 werden Durchschaltsignale erzeugt, die die Steuerschaltung 66 ansteuern und damit bewirken, daß ein Auslöseimpuls an die Kompensationsspule 61 abgegeben wird. Die Kompensationswicklung ist dabei derart um die beiden Schenkel 42 und 52 gewickelt, daß die Erregung dieser Kompensationsspule einen zusätzlichen Fluß erzeugt, der dazu ausreicht, lediglich dasjenige Betätigungselement freizugeben, dessen variables Element 49 oder 51 im entsprechenden Ausrichtbereich mit den entsprechenden Polschuhen des Kernes ist.By a suitable choice of the position of the transducer 65 with respect to the cutouts 64 of the clock disk 63, switching signals are generated which drive the control circuit 66 and thus cause a trigger pulse to be emitted to the compensation coil 61. The compensation winding is wound around the two legs 42 and 52 in such a way that the excitation of this compensation coil generates an additional flux which is sufficient to only release the actuating element whose variable element 49 or 51 is in the corresponding alignment area with the corresponding pole pieces of the core.

Der der Kompensationsspule 61 zugeführte Strom muß lediglich ausreichen, ein Betätigungselement dann freizugeben und auszulösen, wenn der magnetische Widerstand des entsprechenden anderen Flußpfades in der Nähe seines Kleinstwertes ist. Man sieht, daß für die dargestellte Position die Erregung der Kompensationsspule 61 nur die Auslösung des Betätigungselements 48 bewirkt, bezüglich des anderen Betätigungselements 58 jedoch wirkungslos bleibt. Man sieht ferner, daß mit anderen Anordnungen derartige magnetisch permeable Elemente auf der Welle 60 mit ihrer entsprechenden Verdrehung gegenüber den anderen Elementen 49 und 59 für weitere Betätigungselemente zur Optimierung der Flußänderungen eingesetzt werden können.The current supplied to the compensation coil 61 only has to be sufficient to release and trigger an actuating element when the magnetic resistance of the corresponding other flux path is close to its minimum value. It can be seen that, for the position shown, the excitation of the compensation coil 61 only triggers the actuating element 48, but remains ineffective with respect to the other actuating element 58. It can also be seen that, with other arrangements, such magnetically permeable elements on the shaft 60 with their corresponding rotation relative to the other elements 49 and 59 can be used for further actuating elements for optimizing the flow changes.

Obgleich verschiedene Konstruktionen zur Erzeugung eines zyklisch sich ändernden Gleichflusses für eine Betätigungsvorrichtung gezeigt und beschrieben worden sind, könnennoch weitere Abwandlungen gemacht werden. So kann beispielsweise anstelle des Permanentmagneten eine elektromagnetische Haltespule vorgesehen sein, oder es können andere permanentmagnetische Materialien verwendet werden. Andere Anordnungen rotierender mehrfacher Elektromagnete lassen sich einsetzen. Die Kompensationsspule kann beipielsweise auch auf dem gegenüberliegenden Flußpfad angebracht oder an einem anderen Teil des Kerns angeordnet werden. Diese andere Anordnung kann dann für eine Auslösung, beispielsweise einen anderen Strom erfordern. Das magnetische Betätigungselement ist in zwei Ausführungsformen gezeigt und ist in jedem Fall als Blattfeder oder federndes Element ausgebildet und so einseitig eingespannt, daß es durch die Anziehungskraft des Polschuhs festgehalten wird und nach Auslösung sich in Arbeitsposition begibt. Andererseits kann das Betätigungselement auch ein unabhängig angeordnetes Element sein, das federnd durch eine Druck- oder Zugfeder in die Arbeitsposition gedrängt wird. Ferner kann das Betätigungselement entweder durch eine zusätzliche Wicklung oder eine mechanische Vorrichtung in Ausgangsstellung zurückgebracht werden, wenn sich diese Rückstellung durch den hier verwendeten Magnetfluß nicht erreichen läßt.Although various designs for generating a cyclically changing direct flow for an actuator have been shown and described, still further modifications can be made. For example, an electromagnetic holding coil can be provided instead of the permanent magnet, or others can permanent magnetic materials are used. Other arrangements of rotating multiple electromagnets can be used. The compensation coil can, for example, also be attached to the opposite flow path or be arranged on another part of the core. This different arrangement can then require a trip, for example a different current. The magnetic actuating element is shown in two embodiments and is in any case designed as a leaf spring or resilient element and clamped on one side so that it is held in place by the attractive force of the pole piece and, after triggering, moves into the working position. On the other hand, the actuating element can also be an independently arranged element which is resiliently urged into the working position by a compression or tension spring. Furthermore, the actuating element can be returned to the starting position either by an additional winding or a mechanical device if this reset cannot be achieved by the magnetic flux used here.

Claims (9)

1. Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung mit einem mehrschenkligen Magnetkern mit zwei Polschuhen und einem einen magnetischen Gleichfluß erzeugenden Schenkel, mit einem einseitig eingespannten, an einem Polschuh anliegenden und vom anderen Polschuh angezogenen, unter Federvorspannung stehenden und magnetisch permeablen, einen Schenkel des Magnetkern bildenden Betätigungselement, sowie mit einer Kompensationsspule zur elektromagnetischen Auslösung des Betätigungselements, dadurch gekennzeichnet,
daß ein weiterer Schenkel (16, 17) einen Spalt aufweist, in dem eine zyklisch den magnetischen Widerstand dieses Schenkels zwischen einem Höchstwert und einem Kleinstwert verändernde Vorrichtung (13, 18, 19, 21) angeordnet ist, und daß die einen dem magnetischen Gleichfluß entgegengerichteten Magnetfluß erzeugende Kompensationsspule (30) zur Auslösung des Betätitungselements im Minimum des sich zyklisch ändernden magnetischen Widerstandes des dritten Schenkels erregbar ist. 1.Electromagnetic actuating device with a multi-legged magnetic core with two pole pieces and a leg producing a constant magnetic flux, with a cantilevered one, resting on a pole piece and attracted by the other pole piece, under spring tension and magnetically permeable, forming one leg of the magnetic core, and with a compensation coil for electromagnetic triggering of the actuating element, characterized,
that another leg (16, 17) has a gap in which a cyclically changing the magnetic resistance of this leg between a maximum value and a minimum value device (13, 18, 19, 21) is arranged, and that the compensation coil (30) which generates a magnetic flux opposite to the direct magnetic flux can be excited to trigger the actuating element in the minimum of the cyclically changing magnetic resistance of the third leg. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den magnetischen Widerstand des dritten Schenkels zyklisch ändernde Vorrichtung ein Teil (13) aus magnetisch permeablem Material ist, das in dem Luftspalt des dritten Schenkels rotierbar angeordnet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the magnetic resistance of the third leg cyclically changing device is a part (13) made of magnetically permeable material which is rotatably arranged in the air gap of the third leg. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den magnetischen Widerstand des dritten Schenkels zyklisch ändernde Vorrichtung eine rotierbare Scheibe (13) mit Zähnen (19) und Zahnlücken (18) ist, durch deren Drehung die Größe des Luftspaltes veränderbar ist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the magnetic resistance of the third leg cyclically changing device is a rotatable disc (13) with teeth (19) and tooth spaces (18), by the rotation of which the size of the air gap can be changed. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur zyklischen Steuerung der Erregung der Kompensationsspule (30) im Minimum der Flußdichte in dem den einen Schenkel des Kernes (10) bildenden Anker (12) eine synchron mit der Änderung des magnetischen Widerstandes arbeitende Taktgebereinrichtung (23, 24, 25) vorgesehen ist, die bei gleichzeitiger Anwensenheit eines Auslöseimpulses die kurzzeitige Erregung der Kompensationsspule (30) bewirkt.4. Device according to claims 1 to 3,
characterized,
that for the cyclical control of the excitation of the compensation coil (30) in the minimum of the flux density in the armature (12) forming one leg of the core (10) there is provided a clock device (23, 24, 25) which operates synchronously with the change in the magnetic resistance, which, with the simultaneous presence of a trigger pulse, causes the compensation coil (30) to be briefly excited. 5. Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei mehrschenklige Magnetkerne (40, 50) mit einem gemeinsamen, einen magnetischen Gleichfluß erzeugenden, permanentmagnetischen Mittelschenkel (41) vorgesehen sind, daß dabei jeder Kern (40, 50) je zwei Querschenkel (42, 45, 52, 55) mit an deren Enden liegenden Polschuhen (43, 44 bzw. 46, 47, 53, 56, 57) aufweist, wobei die die Betätigungselemente bildenden, magnetisch permeablen Kernteile (48, 58) einseitig an den Polschuhen (46, 56) eingespannt, von den anderen Polschuhen (43, 53) gegen Federvorspannung angezogen sind, und daß zwischen den einen Luftspalt bildenden Polschuhen (44, 47, 57) der Querschenkel (42, 45, 52, 55) eine zyklisch den magentischen Widerstand dieser Schenkel zwischen einem Höchstwert und einem Kleinstwert verändernde Vorrichtung (49, 59) angeordnet ist, daß eine die oberen Querschenkel (42, 52) umfassende gemeinsame Kompensationsspule (61) vorgesehen ist, und daß die einen dem magnetischen Gleichfluß entgegengerichteten Magnetfluß erzeugende Kompensationsspule (61) zur Auslösung der Betätigungselemente (48, 58) im Minimum des sich zyklisch ändernden magnetischen Widerstandes der Luftspalte erregbar ist. 5. Electromagnetic actuator according to claim 1, characterized in that at least two multi-legged magnetic cores (40, 50) are provided with a common permanent magnetic middle leg (41) which generates a magnetic direct flux, that each core (40, 50) each has two transverse legs (42, 45, 52, 55) with pole pieces (43, 44 or 46, 47, 53, 56, 57) lying at their ends, the actuating elements forming them , magnetically permeable core parts (48, 58) clamped on one side on the pole pieces (46, 56), are attracted by the other pole pieces (43, 53) against spring preload, and that between the pole shoes forming an air gap (44, 47, 57) of the transverse legs (42, 45, 52, 55) a device (49, 59) which cyclically changes the magnetic resistance of these legs between a maximum value and a minimum value is arranged, that a the upper transverse legs (42, 52) comprising common compensation coil (61) is provided, and that the compensation coil (61) which generates a magnetic flux in the opposite direction to trigger the actuating elements (48, 58) in Minimum of the cyclically changing magnetic resistance of the air gaps is excitable. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zyklische Änderung des magnetischen Widerstandes in den Luftspalten zeitlich gegeneinander versetzt erfolgt.6. The device according to claim 5, characterized in that the cyclical change in the magnetic resistance in the air gaps is offset in time. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die den magnetischen Widerstand der Luftspalte zyklisch ändernde Vorrichtung Teile (49, 59) aus magnetisch permeablem Material aufweist, die in dem Luftspalt diesen verkleinernd und vergrößernd drehbar angeordnet sind.7. Device according to claims 4 and 5, characterized in
that the device, which cyclically changes the magnetic resistance of the air gaps, has parts (49, 59) made of magnetically permeable material, which are arranged in the air gap so that they can be rotated to reduce and enlarge them. 8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die den magnetischen Widerstand der Luftspalte zyklisch ändernde Vorrichtung eine rotierbare, mit Zähnen (19) und Zahnlücken (18) versehene Scheibe (13) aus magnetisch permeablem Material ist, durch deren Drehung die Größe des Luftspaltes zyklisch veränderbar ist.8. Device according to claims 5 and 6, characterized in
that the device which cyclically changes the magnetic resistance of the air gaps is a rotatable disk (13) made of magnetically permeable material and provided with teeth (19) and tooth gaps (18), the rotation of which allows the size of the air gap to be changed cyclically. 9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß zur zyklischen Steuerung der Erregung der gemeinsamen Kompensationsspule (61) im Minimum der Flußdichte in dem den einen Schenkel der Kerne (40, 50) bildenden Betätigungselement (48, 58) eine synchron mit der Änderung des magnetischen Widerstandes in dem entsprechenden Luftspalt arbeitende Taktgebereinrichtung (63, 64, 65) vorgesehen ist, die bei gleichzeitiger Anwesenheit eines Auslöseimpulses die kurzzeitige Erregung der Kompensationsspule bewirkt.9. Device according to claims 5 to 8, characterized in
that for the cyclical control of the excitation of the common compensation coil (61) in the minimum of the flux density in the actuating element (48, 58) forming the one leg of the cores (40, 50), a clock device operating synchronously with the change in magnetic resistance in the corresponding air gap ( 63, 64, 65) is provided which, in the presence of a trigger pulse, brings about the brief excitation of the compensation coil.
EP79104182A 1978-12-29 1979-10-29 Magnetic modulated-flux actuator Expired EP0012812B1 (en)

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