EP0603629B1 - Elektromagnetische Anordnung - Google Patents
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- EP0603629B1 EP0603629B1 EP93119659A EP93119659A EP0603629B1 EP 0603629 B1 EP0603629 B1 EP 0603629B1 EP 93119659 A EP93119659 A EP 93119659A EP 93119659 A EP93119659 A EP 93119659A EP 0603629 B1 EP0603629 B1 EP 0603629B1
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- H01H50/46—Short-circuited conducting sleeves, bands, or discs
Definitions
- the invention relates to an electromagnetic arrangement with an electrical coil, with a coil core designed as a gap pole, one pole of which is enclosed by a short-circuit ring for generating a phase shift, with an armature arranged opposite the gap pole and with a yoke closing the magnetic circuit.
- Such electromagnetic arrangements are known from many areas of technology, for example relays which can be operated with alternating current are constructed in this way.
- the splitting of the pole opposite the armature into at least two poles, one of which is enclosed by a short-circuit ring, serves to achieve a phase shift within the magnetic current induced by the current flow in the coil in the magnetic circuit in the region of these two poles. This phase shift is necessary so that an interruption of the holding force due to a change in the current direction between the coil core and armature is prevented.
- Embodiments of such electromagnetic arrangements are described by way of example in DE-AS 11 41 026 and DE-AS 15 39 918.
- the aim is to keep the area enclosed by the short-circuit ring as large as possible. This keeps the magnetic resistance low over this flow path.
- favorable flow conditions and, on the other hand, favorable initial conditions with regard to the phase shift between the two partial flows can be achieved.
- the prerequisite for this, however, is core lamination, which results in a homogeneous field distribution. The effect of field displacement will not occur if the sheet thickness is suitably dimensioned due to very low eddy currents in the core sheets.
- the object of the invention is to design an electromagnetic arrangement of the type mentioned at the outset in such a way that the aforementioned adverse effects are avoided or are at least reduced and that comparatively higher holding forces between the shaded pole and armature are thus achieved.
- the pole enclosed by the short-circuit ring is designed in a stepped manner to increase the flux density between the pole and the armature such that an end plane end face directly opposite the armature and a plane opposite and spaced apart and a closed end surface is formed, the end face being smaller than the cross-sectional area of this pole in the area of the short-circuit ring.
- the inventive design of the pole enclosed by the short-circuit ring results in a local increase in the flux density in the region of this pole, the relative permeability also being reduced, which entails a greater depth of penetration.
- the dimensioning of the pole faces in detail can be determined mathematically and / or empirically.
- the cross-sectional area of a pole may only be reduced to such an extent that the saturation limit of the material is reached, since otherwise the effect that is positive for the force ratio is compensated for.
- a significant increase in the flux density to obtain the desired increase in the holding force is obtained if the area ratio from the end face of the shaded pole to the total cross-sectional area of this pole is selected to be less than or equal to 0.7.
- the present invention is not limited to the shape of the coil core as such, more than two gap poles can also be provided.
- An expedient embodiment in the case of a coil core which is round in cross section can also lie in the fact that the end faces of the poles are formed by concentric ring surfaces.
- the short-circuit ring is then within an annular groove made in the end face of the coil core.
- the gradation of the pole enclosed by the short-circuit ring can then be carried out in a simple manner through a central blind hole, the depth of which is smaller than that of the annular groove provided for the short-circuit ring.
- the coil core does not necessarily have to be solid, laminated designs are also conceivable. However, a one-piece coil core made of solid material is preferably used in connection with the present invention.
- the aforementioned increase in the magnetic force between the coil pole and armature which can be achieved with the solution according to the invention, is achieved by specifically increasing the magnetic flux in this area.
- it can take place not only through the aforementioned preferred structural design of the coil core, but also through a corresponding design of the armature in the area opposite the gap pole, in that the armature is designed accordingly in its area opposite the pole surrounded by the short-circuit ring.
- the magnetic area effective in this area must be reduced correspondingly to the concentration of the magnetic flux, in such a way that the magnetically effective face of the armature in this area is smaller than the end face of the pole.
- the armature has a raised end face pointing towards the pole, which faces the Short-circuit ring opposite pole and is smaller than the end face of this pole.
- the electromagnetic arrangement shown in FIG. 1 can, for example, be part of an electromagnetic AC relay.
- the electrical coil is identified by 1.
- a coil core 2 which is part of a magnetic circuit consisting of the coil core 2, a yoke 3 and an armature 4.
- the coil core 2 has a substantially cylindrical shape and consists of solid material with high permeability.
- the coil core 2 is connected to the yoke 3, which is also made of magnetically highly conductive material.
- the yoke is approximately L-shaped in the view according to FIG. 1 and runs with one leg transversely and with the other parallel to the coil core 2.
- the armature 4 is located at a short distance, which is also on the yoke 3 is applied so that the magnetic circuit is closed.
- the coil core is 2 formed at its end facing the armature 4 as a shaded pole core, so that two poles 5 and 6 are formed.
- the pole 5 is completely enclosed by a short-circuit ring 7, this pole 5 is referred to below as a shaded pole.
- a phase shift of the magnetic flux is achieved by the short-circuit ring 7, so that even in the event of a change in direction of the magnetic flux it is always ensured that the holding force between the coil core 2 and armature 4 is not canceled during the brief zero crossing.
- the ring 7 has a D shape in plan view and is embedded in an end groove 8 of the coil core 2.
- the short-circuit ring 7 encloses the shaded pole 5 over its entire circumference and is arranged at a clear distance from the armature 4, since the depth of the groove 8 is greater than the height of the short-circuit ring 7.
- the shaded pole 5 has a gradation 9, so that an end face 10 directly opposite the armature 4 and an end face 11 opposite the armature 4 are formed.
- the end face 11 is parallel to the end face 10 in the area between the latter and the short-circuit ring 7.
- This gradation achieves the aforementioned concentration of the magnetic flux in this area near the anchor and thus the increase in force.
- the shaded pole 5 can be provided with a joining chamfer on its circumferential edge on the front side.
- the end face 12 of the unshaded pole 6 can be reduced in size by a side bevel in the pole 6, as is also known in the prior art for adjusting the magnetic flux in this area.
- FIGS. 4 and 5 show an alternative embodiment of a coil core 2a.
- the coil core 2a is also essentially cylindrical, but an annular groove 8a is embedded in the end face of the coil core 2a, in which there is a short-circuit ring 7a, so that an annular, outer and unshaded pole 6a and a shaded pole concentrically with it and enclosed therefrom 5a is formed.
- a step 9a is formed by a central blind hole 13. This results in an end face 10a of the shaded pole 5a, which is significantly smaller than the cross-sectional area of this pole in the area of the short-circuit ring 7a, also to increase the magnetic flux density in this area.
- the rear end face of the shaded pole 5a is designated 11a, the end face of the unshaded pole 6a is 12a.
- FIGS. 1 to 3 an alternative implementation of the invention is shown by appropriate design of the armature 4 (variants B and C).
- the coil core 2b corresponds to that shown in FIGS. 1 to 3 except for the lack of gradation in the shaded pole 5b.
- the unshaded pole is marked with 6b, the short-circuit ring with 7b.
- This coil core 2b thus corresponds to that known from the prior art.
- the increase in the magnetic flux density in the area between the poles and the armature 4b or 4c is achieved in that the armature in its area directly opposite the shaded pole 5b is made smaller in its effective magnetic area than the end face 10b of the shaded pole 5b.
- this is achieved in that a gradation 15 is provided in the end face 14 of the armature facing the end face 10b.
- design C instead of this gradation 15, the entire armature 4c is shortened, so that it is only opposite part of the end face 10b of the shaded pole 5b.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Anordnung mit einer elektrischen Spule, mit einem als Spaltpol ausgebildeten Spulenkern, dessen einer Pol zur Erzeugung einer Phasenverschiebung von einem Kurzschlußring umschlossen ist, mit einem dem Spaltpol gegenüberliegend angeordneten Anker und mit einem den magnetischen Kreis schließenden Joch.
- Derartige elektromagnetische Anordnungen sind aus vielen Bereichen der Technik bekannt, beispielsweise sind mit Wechselstrom betreibbare Relais nach dem Stand der Technik so aufgebaut. Die Spaltung des dem Anker gegenüberliegenden Pols in mindestens zwei Pole, von denen einer mit einem Kurzschlußring umschlossen ist, dient dazu, eine Phasenverschiebung innerhalb des durch den Stromfluß in der Spule im magnetischen Kreislauf induzierten magnetischen Stromes im Bereich dieser beiden Pole zu erreichen. Diese Phasenverschiebung ist erforderlich, damit ein Unterbrechen der Haltekraft wegen Wechsels der Stromrichtung zwischen Spulenkern und Anker verhindert wird. Ausgestaltungen derartiger elektromagnetischer Anordnungen sind beispielhaft in DE-AS 11 41 026 und DE-AS 15 39 918 beschrieben.
- Zur Erzeugung möglichst günstiger Kraftverhältnisse zwischen dem Spaltpol und dem Anker ist man bei Spaltpolkernen in geblechter Bauweise bestrebt, die vom Kurzschlußring umschlossene Fläche möglichst groß zu halten. Dadurch wird der magnetische Widerstand über diesen Flußweg klein gehalten. Durch diese Maßnahme können einerseits günstige Flußverhältnisse und andererseits günstige Ausgangsverhältnisse bezüglich der Phasenverschiebung zwischen den beiden Teilflüssen erreicht werden. Voraussetzung hierfür ist allerdings die Kernlamellierung, die eine homogene Feldverteilung zur Folge hat. Der Effekt der Feldverdrängung wird bei geeigneter Dimensionierung der Blechdicke durch sehr geringe Wirbelströme in den Kernblechen nicht auftreten.
- Schon aus fertigungstechnischen Gründen ist man jedoch bestrebt ab einer bestimmten Kerngröße, z.B. für Wechselstromrelais, ungeblechte Spulenkerne zu verwenden. Durch die auftretenden Wirbelströme im nichtlamellierten Kern wird eine Feldverdrängung verursacht, die eine geringe Eindringtiefe des Magnetfeldes zur Folge hat. Damit ist gleichzeitig ein inhomogenes Magnetfeld in unmittelbarer Spaltpolumgebung verbunden. Diese physikalischen Gegebenheiten wirken sich auf die magnetischen Kräfte zwischen den Polen und dem Anker ungünstig aus, da die Flußdichten über den Polflächen damit ebenfalls ortsabhängig und unterschiedlich sind.
- Aufgrund der relativ großen, vom Kurzschlußring umschlossenen Polfläche ist der Einfluß der Feldverdrängung mit den oben erwähnten Folgen bei diesem Pol nicht mehr zu vernachlässigen.
- Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Anordnung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß die vorerwähnten nachteiligen Effekte vermieden oder zumindest verringert werden und daß somit vergleichsweise höhere Haltekräfte zwischen Spaltpol und Anker erzielt werden.
- Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der vom Kurzschlußring umschlossene Pol zur Erhöhung der Flußdichte zwischen Pol und Anker derart stufenförmig ausgebildet wird, daß eine dem Anker unmittelbar gegenüberliegende endseitige ebene Stirnfläche sowie eine diesem mit Abstand gegenüberliegende Ebene und geschlossene Stirnfläche gebildet ist, wobei die endseitige Stirnfläche kleiner als die Querschnittsfläche dieses Pols im Bereich des Kurzschlußringes ist.
- Die erfindungsgemäße Ausbildung des vom Kurzschlußring umschlossenen Pols hat eine lokale Erhöhung der Flußdichte im Bereich dieses Pols zur Folge, wobei zusätzlich die relative Permeabilität abgesenkt wird, was eine größere Eindringtiefe mit sich bringt.
- Die Dimensionierung der Polflächen im einzelnen kann rechnerisch und/oder empirisch ermittelt werden. Die Querschnittsfläche eines Pols darf jedoch nur soweit verkleinert werden, daß gerade die Sättigungsgrenze des Materials erreicht wird, da anderenfalls der für das Kräfteverhältnis positive Effekt kompensiert wird. Eine signifikante Steigerung der Flußdichte zum Erhalt der gewünschten Steigerung der Haltekraft erhält man, wenn man das Flächenverhältnis von der endseitigen Stirnfläche des beschatteten Pols zu der Gesamtquerschnittsfläche dieses Pols kleiner oder gleich 0,7 wählt.
- Es ist zwar bekannt, den vom Kurzschlußring umschlossenen Pol anzufasen, wodurch die endseitige Stirnfläche dieses Pols ebenfalls kleiner als die Querschnittsfläche dieses Pols im Bereich des Kurzschlußringes ist. Dieses bekannte Anfasen des Pols dient jedoch ausschließlich zur leichteren Montage des Kurzschlußringes. Die sich dadurch möglicherweise einstellenden Änderungen in den Kraftverhältnissen sind in der Praxis vernachlässigbar und entsprechen keinesfalls den mit der erfindungsgemäßen Lösung erreichten Veränderungen. Die erfindungsgemäße Lösung wird durch eine Abstufung innerhalb des vom Kurzschlußring umschlossenen Pols erreicht. Theoretisch könnte eine solche Veränderung der magnetisch wirksamen Polfläche auch durch eine einseitig oder umlaufende Abschrägung des endsprechenden Poles zu seinem stirnseitigen Ende hin erfolgen, die praktischen Erfordernisse stehen jedoch einer solchen Lösung entgegen. Für die Krafterhöhung zwischen Pol und Anker ist die Erhöhung der magnetischen Flußdichte entscheidend. Diese Erhöhung ist jedoch nur in unmittelbarer Polnähe erwünscht, da anderenfalls der magnetische Widerstand und damit auch der magnetische Spannungsabfall in nicht mehr tolerierbarem Maße ansteigen würde. Durch eine solche Abschrägung könnte der zugkraftsteigernde Effekt nur in unzulänglicher Weise erreicht werden oder dann, wenn der Kurzschlußring wesentlich weiter zurückgesetzt würde, was bekanntermaßen von Nachteil ist. Eine über die zur Erleichterung der Montage deutlich hinausgehende Anphasung der Polflächen ist beispielsweise aus US-PS 1,370,914 bekannt die eine elektromagnetische Anordnung gemäss dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 6, 7 beschreibt. Eine solche starke Anphasung sorgt im Unterschied zu der gemäß der Erfindung stufenförmigen Ausbildung für einen erhöhten Streufluß, wodurch die Haltekräfte nicht erhöht, sondern verringert werden.
- Es zählt auch zum Stand der Technik, den nicht vom Kurzschlußring umschlossenen Pol zum Anker hin durch eine Abschrägung in seinem wirksamen Querschnitt zu verkleinern. Diese Maßnahme dient jedoch ausschließlich zur Einstellung der gewünschten Flußverhältnisse.
- Durch die stufenförmige Ausbildung des vom Kurzschlußring um schlossenen Pols im Bereich zwischen Kurzschlußring und Anker wird die effektive Polfläche in diesem Bereich so verkleinert, daß der gesamte magnetische Fluß dieses Polzweiges in diesem verminderten Polquerschnitt konzentriert wird. Dadurch werden annähernd homogene Feldverhältnisse erzeugt, die nur noch durch die Dreidimensionalität des magnetischen Rückschlusses gestört werden. Durch die lokale Erhöhung der Flußdichte wird trotz der Verkleinerung der Polfläche eine Kraftsteigerung erreicht, da die magnetische Kraft quadratisch mit der Flußdichte ansteigt.
- Aus FR 2 272 472 sind Abstufungen in der Stirnseite des Poles bekannt, die ebenfalls ausschließlich Montagezwecken dienen und die die Haltekraft praktisch nicht erhöhen. Um eine möglichst ganzflächige Auflage und zuverlässige Halterung des Kurzschlußrings im Pol zu erreichen, ist ein Einscher-Prägevorgang von der Stirnfläche des Pols aus vorgesehen, welcher Kernmaterial so verformt, daß es über den Kurzschlußring hinausragt. Hierdurch entstehen zwar auch Abstufungen in der Stirnseite des Pols, doch sind diese mit der erfindungsgemäßen nicht vergleichbar. Sie sind so gering, daß sie mit bloßem Auge kaum wahrnehmbar sind und haben lediglich mechanische Effekte. Im übrigen entstehen dort zwei in der Stirnfläche zurückspringende Flächen des vom Kurzschlußring umschlossenen Poles, die somit keine geschlossene Fläche bilden.
- Aus CH 519 231 ist es ebenfalls bekannt, Abstufungen in der Polfläche des vom Kurzschlußring umschlossenen Pols vorzusehen. Dort sind die Abstufungen schachbrettartig angeordnet und mit Kunststoff verfüllt, so daß wieder eine einheitlich ebene Polfläche entsteht. Diese kunststoffverfüllten Flächen sind zur Aufschlagdämpfung des Ankers vorgesehen. Zwar mögen die magnetisch wirksamen Stirnflächen abgestuft ausgebildet sein, doch sind auch dort zahlreiche zurückspringende Teilflächen gebildet, wodurch ein sehr hoher Streufluß erzeugt wird, anders als bei einer geschlossenen Fläche. Eine Haltekrafterhöhung ist daher durch diese Anordnung nicht möglich.
- Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die Form des Spulenkerns als solche, es können auch mehr als zwei Spaltpole vorgesehen sein. Eine zweckmäßige Ausgestaltung bei einem im Querschnitt runden Spulenkern kann auch darin liegen, daß die endseitigen Stirnflächen der Pole durch konzentrische Ringflächen gebildet sind. Der Kurzschlußring liegt dann also innerhalb einer in der Stirnseite des Spulenkerns eingebrachten Ringnut. Die Abstufung des vom Kurzschlußring umschlossenen Pols kann dann in einfacher Weise durch eine zentrische Sacklochbohrung erfolgen, deren Tiefe kleiner als die der für den Kurzschlußring vorgesehenen Ringnut ist.
- Der Spulenkern muß nicht notwendigerweise massiv ausgebildet sein, auch geblechte Ausführungen sind denkbar. Ein einstückiger Spulenkern aus Vollmaterial wird jedoch bevorzugt im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
- Die vorerwähnte, mit der erfindungsgemäßen Lösung erzielbare Erhöung der magnetischen Kraft zwischen Spulenpol und Anker wird durch die gezielte Erhöhung des magnetischen Flusses in diesem Bereich erzielt. Sie kann gemäß der Erfindung jedoch nicht nur durch die vorerwähnte bevorzugte konstruktive Ausgestaltung des Spulenkerns, sondern auch durch eine entsprechende Ausgestaltung des Ankers in dem den Spaltpol gegenüberliegenden Bereich erfolgen, indem der Anker in seinem dem vom Kurzschlußring umgebenen Pol gegenüberliegenden Bereich entsprechend ausgebildet ist. Die in diesem Bereich wirksame magnetische Fläche ist zur Konzentration des magnetischen Flusses entsprechend zu verkleinern, und zwar so, daß die magnetisch wirksame Stirnfläche des Ankers in diesem Bereich kleiner als die endseitige Stirnfläche des Pols ist.
- Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß der Anker eine zum Pol hin weisende erhabene Stirnfläche aufweist, die dem vom Kurzschlußring umschlossenen Pol gegenüberliegt und kleiner als die endseitige Stirnfläche dieses Pols ist.
- Konstruktiv und fertigungstechnisch einfach kann dies jedoch auch dadurch erreicht werden, daß der Anker quasi verkürzt ausgebildet wird, so daß seine dem vom Kurzschlußring umgebenen Pol gegenüberliegende magnetisch wirksame Fläche kleiner ist als die endseitige Stirnfläche dieses Pols.
- Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen in stark vereinfachter Darstellung:
- Figur 1
- einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführung einer elektromagnetischen Anordnung gemäß der Erfindung,
- Figur 2
- in vergrößerter Darstellung eine Draufsicht auf den Spulenkern in Figur 1,
- Figur 3
- einen Schnitt längs der Linie III-III in Figur 2,
- Figur 4
- eine alternative Ausbildung eines Spulenkerns in Darstellung nach Figur 2,
- Figur 5
- einen Schnitt längs der Schnittlinie V-V in Figur 4,
- Figur 6
- eine Draufsicht auf einen Spulenkern nach dem Stand der Technik und
- Figur 7
- einen Schnitt längs der Schnittlinie VII-VII in Figur 6 in Verbindung mit zwei alternativen Ausbildungen des Ankers im Bereich gegenüberliegend dem Spulenkern.
- Die anhand von Figur 1 dargestellte elektromagnetische Anordnung kann beispielsweise Teil eines elektromagnetischen Wechselstromrelais darstellen. Die elektrische Spule ist dabei mit 1 gekennzeichnet. Innerhalb dieser Spule 1 befindet sich ein Spulenkern 2, der Teil eines magnetischen Kreises bestehend aus dem Spulenkern 2, einem Joch 3 und einem Anker 4 ist. Der Spulenkern 2 hat im wesentlichen eine zylindrische Form und besteht aus Vollmaterial hoher Permeabilität. An der in Figur 1 unteren Seite ist der Spulenkern 2 mit dem Joch 3 verbunden, das ebenfalls aus magnetisch gut leitendem Material besteht. Das Joch ist in Ansicht nach Figur 1 etwa L-förmig und verläuft mit einem Schenkel quer und mit dem anderen parallel zum Spulenkern 2. An dem dem Joch 3 abgewandten Ende des Spulenkerns 2 liegt mit geringem Abstand der Anker 4 an, der ebenfalls am Joch 3 anliegt, so daß der magnetische Kreis geschlossen ist.
- Wenn die Spule 1 stromdurchflossen wird, baut sich darum ein magnetisches Feld auf, wodurch ein magnetischer Strom in dem vorbeschriebenen magnetischen Kreis fließt. Hierdurch wird der Anker 4 an den Spulenkern 2 gezogen. Die durch diese Kraft hervorgerufene Bewegung des Ankers 4 wird bekanntermaßen ausgenutzt, um beispielsweise Kontakte zu öffnen oder zu schließen. Die in diesem Bereich entstehende Kraft zwischen dem Spulenkern 2 und dem Anker 4 ist daher Ziel der elektromagnetischen Anordnung.
- Um zu verhindern, daß beim Beaufschlagen der Spule 1 mit Wechselstrom durch Richtungsumkehr des Magnetfeldes entsprechend der periodischen Spannungsumkehr an der Spule 1 die Haltekraft zwischen Spulenkern 2 und Anker 4 unterbrochen wird, ist der Spulenkern 2 an seinem zum Anker 4 weisenden Ende als Spaltpolkern ausgebildet, so daß sich zwei Pole 5 und 6 bilden. Der Pol 5 ist vollständig von einem Kurzschlußring 7 umschlossen, dieser Pol 5 ist nachfolgend als beschatteter Pol bezeichnet. Durch den Kurzschlußring 7 wird bekanntermaßen eine Phasenverschiebung des magnetischen Flusses erreicht, so daß auch im Falle eines Richtungswechsels des magnetischen Flusses stets sichergestellt ist, daß die Haltekraft zwischen Spulenkern 2 und Anker 4 während des kurzzeitigen Nulldurchgangs nicht aufgehoben ist.
- Der Ring 7 hat in Draufsicht D-Form und ist in einer stirnseitigen Nut 8 des Spulenkerns 2 eingelassen. Der Kurzschlußring 7 umschließt den beschatteten Pol 5 über seinen gesamten Umfang und ist mit deutlichem Abstand zum Anker 4 angeordnet, da die Tiefe der Nut 8 größer ist als die Höhe des Kurzschlußringes 7.
- Während der unbeschattete Pol 6 lediglich durch die Nut 8 vom übrigen Spulenkern 2 getrennt ist, weist der beschattete Pol 5 eine Abstufung 9 auf, so daß sich eine dem Anker 4 unmittelbar gegenüberliegende Stirnfläche 10 sowie eine dem Anker 4 mit Abstand gegenüberliegende Stirnfläche 11 bildet. Die Stirnfläche 11 liegt parallel zur Stirnfläche 10 im Bereich zwischen dieser und dem Kurzschlußring 7. Durch diese Abstufung wird die eingangs erwähnte Konzentration des magnetischen Flusses in diesem ankernahen Bereich und damit die Kraftsteigerung erreicht. Dadurch, daß die Flußdichtensteigerung nur in einem relativ kurzen Bereich des Pols 5, und zwar im Bereich zwischen Kurzschlußring 7 und Anker 4 erfolgt, ist der magnetische Spannungsabfall durch den in diesem Bereich höheren magnetischen Widerstand vergleichsweise gering.
- Unabhängig von der Abstufung 9 kann der beschattete Pol 5 an seiner stirnseitigen Umlaufkante mit einer Fügefase versehen sein.
- Ebenso kann die Stirnfläche 12 des unbeschatteten Pols 6 durch eine seitliche Abschrägung im Pol 6 gegenüber der dargestellten verkleinert sein, wie dies auch schon nach dem Stand der Technik zur Einstellung des magnetischen Flusses in diesem Bereich bekannt ist.
- Die Figuren 4 und 5 zeigen eine alternative Ausführung eines Spulenkerns 2a. Der Spulenkern 2a ist ebenfalls im wesentlichen zylindrisch ausgebildet, jedoch ist in der Stirnflache des Spulenkerns 2a eine ringförmige Nut 8a eingelassen, in der ein Kurzschlußring 7a liegt, so daß ein ringförmiger, außenliegender und unbeschatteter Pol 6a sowie ein konzentrisch dazu und davon eingeschlossener beschatteter Pol 5a gebildet ist.
- Eine Abstufung 9a ist bei dieser Ausführung durch eine zentrische Sacklochbohrung 13 gebildet. Es ergibt sich somit eine Stirnfläche 10a des beschatteten Pols 5a, die deutlich kleiner als die Querschnittsfläche dieses Pols im Bereich des Kurzschlußringes 7a ist, und zwar ebenfalls zur Erhöhung der magnetischen Flußdichte in diesem Bereich. Die zurückliegende Stirnfläche des beschatteten Pols 5a ist mit 11a bezeichnet, die Stirnfläche des unbeschatteten Pols 6a mit 12a.
- Anhand der Figuren 6 und 7 ist eine alternative Verwirklichung der Erfindung durch entsprechende Ausbildung des Ankers 4 (Varianten B und C) dargestellt. Der Spulenkern 2b entspricht dem anhand der Figuren 1 bis 3 dargestellten bis auf die fehlende Abstufung im beschatteten Pol 5b. Der unbeschattete Pol ist mit 6b gekennzeichnet, der Kurzschlußring mit 7b. Dieser Spulenkern 2b entspricht also dem aus dem Stand der Technik bekannten.
- Die Steigerung der Magnetflußdichte im Bereich zwischen den Polen und dem Anker 4b bzw. 4c (alternativ) wird dadurch erreicht, daß der Anker in seinem dem beschatteten Pol 5b unmittelbar gegenüberliegenden Bereich in seiner wirksamen magnetischen Fläche kleiner ausgebildet ist als die Stirnfläche 10b des beschatteten Pols 5b. Bei der Ausführung B ist dies dadurch erreicht, daß in der zur Stirnfläche 10b weisenden Stirnfläche 14 des Ankers eine Abstufung 15 vorgesehen ist. Bei der Ausführung C ist anstelle dieser Abstufung 15 der gesamte Anker 4c verkürzt ausgebildet, so daß er nur einem Teil der Stirnfläche 10b des beschatteten Pols 5b gegenüberliegt. Mit diesen alternativen Lösung können nicht ganz so hohe Steigerungen in der Kraft zwischen Anker und Pol erreicht werden wie bei den eingangs beschriebenen Ausführungsformen.
Claims (9)
- Elektromagnetische Anordnung mit einer elektrischen Spule (1), mit einem als Spaltpol (5, 6) ausgebildeten Spulenkern (2), dessen einer Pol (5) zur Erzeugung einer Phasenverschiebung von einem Kurzschlußring (7) umschlossen ist, mit einem dem Spaltpol gegenüberliegend angeordneten Anker (4) und mit einem den magnetischen Kreis schließenden Joch (3), dadurch gekennzeichnet, daß der vom Kurzschlußring (7) umschlossene Pol (5) zur Erhöhung der Flußdichte zwischen Pol (5) und Anker (4) derart stufenförmig ausgebildet ist, daß eine dem Anker (4) unmittelbar gegenüberliegende endseitige ebene Stirnfläche (10) sowie eine diesem mit Abstand gegenüberliegende ebene und geschlossene Stirnfläche (11) gebildet ist, wobei die endseitige Stirnfläche (10) kleiner als die Querschnittsfläche dieses Pols (5) im Bereich des Kurzschlußringes (7) ist.
- Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die endseitigen Stirnflächen (10, 12) der beiden dem Anker (4) gegenüberliegenden Pole (5, 6) nur durch die Ausnehmung (8) für den Kurzschlußring (7) voneinander getrennt sind.
- Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die endseitigen Stirnflächen (10a, 12a) der beiden dem Anker (4) gegenüberliegenden Pole (5a, 6a) Ringflächen sind.
- Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkern (2) bis auf den Kurzschlußring (7) einstückig ausgebildet ist.
- Elektromagnetische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der endseitigen Stirnfläche (10) des vom Kurzschlußring (7) umschlossenen Pols (5) zur Gesamtquerschnittsfläche dieses Pols (5) kleiner oder gleich 0,7 ist.
- Elektromagnetische Anordnung mit einer elektrischen Spule (1), mit einem als Spaltpol (5b, 6b) ausgebildeten Spulenkern (2b), dessen einer Pol (5b) zur Erzeugung einer Phasenverschiebung von einem Kurzschlußring (7b) umschlossen ist, und mit einem dem Spaltpol (5b, 6b) gegenüberliegend angeordneten Anker (4b), dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (4b) im Bereich des unmittelbar gegenüberliegenden vom Kurzschlußring (7b) umgebenen Pols (5b) zur Erhöhung der Flußdichte zwischen Pol (5b) und Anker (4b) eine magnetisch wirksame ebene Stirnfläche (14) aufweist, die kleiner ist als die endseitige Stirnfläche (10b) dieses Pols (5b) und die dieser gegenüberliegt, und daß diese endseitige magnetisch wirksame Stirnfläche (14) gegenüber einer unmittelbar benachbarten Stirnfläche (15) so abgestuft angeordnet ist, daß die unmittelbar benachbarte Stirnfläche (15) einen größeren Abstand zum Pol (5b, 6b) aufweist.
- Elektromagnetische Anordnung mit einer elektrischen Spule (1), mit einem als Spaltpol (5b, 6b) ausgebildeten Spulenkern (2b), dessen einer Pol (5b) zur Erzeugung einer Phasenverschiebung von einem Kurzschlußring (7b) umschlossen ist, und mit einem dem Spaltpol (5b, 6b) gegenüberliegend angeordneten Anker (4c), dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (4c) im Bereich des unmittelbar gegenüberliegenden vom Kurzschlußring (7b) umgebenen Pols (5b) zur Erhöhung der Flußdichte zwischen Pol (5b) und Anker (4c) verkürzt ausgebildet ist, und zwar derart, daß die dem Pol (5b) gegenüberliegende magnetisch wirksame Fläche kleiner ist als die endseitige Stirnfläche (10b) dieses Pols (5b).
- Spulenkern mit Spaltpol (5, 6), dessen einer Pol (5) für die Umfassung mit einem Kurzschlußring (7) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Pol (5) zur Erhöhung des magnetischen Flusses stufenförmig abgesetzt ausgebildet ist, so daß er eine endseitige (10) und eine weiter zurückliegende Stirnfläche (11) aufweist, wobei beide Stirnflächen (10, 11) in sich geschlossen und eben sind und zur selben Seite weisen.
- Spulenkern nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der endseitigen Stirnfläche (10) des vom Kurzschlußring umschlossenen Pols (5) zur Gesamtquerschnittsfläche (10 + 11) dieses Pols (5) kleiner oder gleich 0,7 ist.
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