NO750284L - - Google Patents

Description

Elektromagnet.

Oppfinnelsen angår en elektromagnet med en spole og

en magnetisk krets med en faststående U-formet kjerne og et bevegelig L-formet anker som er forbundet med et svingende systera som forbinder en første gren av kjernen og en første gren av ankeret med en mellomliggende luftspalte, og en andre gren av så vel kjernen som ankeret har buede flater som vender moti.ihverandre i et område som er omgitt av spolen når denne er strømførende.

Slike elektromagneter anvendes særlig i releer for auto-matisk utstyr av en bestemt størrelse hvor spden magnetiseres med like-strøm.

Elektromagneter av denne art er kjent hvor de kurvede flater som begrenser polflåtene er konsentriske i forhold til ankerets rotasjonsakse.

Ved slike elektromagneter er dreiemomentet progressivt, og da luftspalten har konstant bredde, er den tangentiale komponent

som frembringer dreiemomentet, forholdsvis liten i forhold til den radiale komponent av den magnetiske tiltrekningskraft.

Dette fører til stor friksjon i ankerlagrene og ankerets bevegelse er derfor langsom slik at spolen må frembringe et stort felt for å overvinne det motvirkende dreiemoment som skyldes ankerets tilbakestillingsfjær.

I de mest fordelaktige tilfeller er det ingen, vesentlig variasjon av dreiemomentet på det tidspunkt da reaksjonen av fjaeringen som sikrer kontakttrykket kommer i tillegg til tilbake-førings fjærens kratft.

Por å minske spolens ampére vinningstall og følgelig

å oppnå en vesentlig besparelse med hensyn til kobber og energi, er det ønskelig at tilbakestillingsdreiemomentet for elektromagneten frembringes hurtig i start&sen etterfulgt av en moderat Økning i det videre forløp og en hurtig avslutning.på det tidspunkt da kontaktene

berører hverandre og fjærene spennes..

Den kinetiske energi som så lagres i første og andre fase avankerets bevegelse anvendes med fordel til å overvinne den tredje fasw som trenger mest energi, særlig ved at hjelpekontakter og retarderingsinnretninger virker på bestemte punkter i ankerets bevegelsen

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at den buede flate på kjernens andre gren omfatter to etter hverandre følgende deler av hvilke den andre som grenser til D'ens steg vender mot den flate av en polsko som danner ett stykke med steget, at den andre gren av ankeret omfatter to etter hverandre følgende deler av hvilke den andre som grenser til enden av den andre gren av ankeret, ligger i et område mellom den andre flatede! av ankeret og hele flaten, og at enden av den andre del av ankeret har eh polflate som ligger på tvers av ankerets bevegelsesretning for med en flate mellom den andre gren av kjernen og polskoen å danne en luftspalte hvis tiltrekningsvirkning blir effektiv når den andre del av ankeret trer tilnærmet halvveis inn i området.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av kravene 2-5.

Oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmere under henvisning til tegningene.

Fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom en elektromagnet

ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser skjematisk den geometriske oppbygning av relé*et ifølge utførelseseksempelet. Fig. 3 viser karakteristikker for forskjellige typer av elektromagneter som funksjon av de motvirkende krefter. Fig. 4 viser hvorledes tiltrekningskreftene mellom to mot hverandre vendende polflater karl bryte» ned.

Elektromagneten på fig. 1 har en magnetiseringsspole 1 med en spoleform støpt i plast. Magnetkjernen 3 har hovedsakelig U-form med grener 5 og 7 og et steg 13. Ankeret 2 er hovedsakelig L-formet, og har en første og andre gren 6 resp. 8 og er svingbart ora en aksel 4.

I hviletilstand og i arbeidstUstand befinner de andre grener 7,8 seg inne i et område 9 av spolen 1.

De buede flater av grenene 7 og 8 har mellom seg en luftspalte3om under ankerets bevegelse er avhengig av radien og senteret for de buede flater. Tiltrekningskaaften er en funksjon av disse variable.

Hvis luft3palten mellom disse to flater er konstant, vil tiltrekningskraften være proposjonal med ankerets bevegelse som vist på kurven EC på fig. 3 hvor de radiale krefter er for store i fohhold til de tangentiale krefter.

Por under disse forhold å overvinne ulempene av motvirkende krefter CR, er det fordelaktig å ha en variabel kraftkarak-teristikk i likhet med den som er vist med kurven EV. De forskjellige tiltrekningskrefter som opptrer på ankeret brytes ned i tre etter hverandre følgende faser.

Den buede flate av grenen 7 av den faststående kjerne er følgelig dannet av to etter hverandre følgende deler 10 og 11 hvor den første del strekker seg fra enden av grenen til den andre flatedel 11 som grenser til kjernens steg 13.

Overfar flaten 11 befinner det seg.en tredje flate 15 i form av en polsko 17 som er en del av steget 13. Mellom di3se to flåter er det et tomrom 20.

Den andre gren 8 av ankeret kan deles i to deler 12 og 14, hvis funksjoner ikke er like. Den første del 12 samvirker hovedsakelig med flaten 10 av kjernen i dén første fase av bevegelsen som avsluttes på det tidspunkt da den andre del 14 trer inn i rommet 20.

Pådette tidspunkt er den magnetiske tiltrekning som f&ge av luftspaltens variasjon sammenlignbart med et stempel, nemlig under den andre fase av bevegelsen som bringer enden 14 av ankeret hovedsakelig inn i midten av rommet 20.

Da endenelen 14 har en polflate 18 som hovedsakelig ligger på tvers av bevegelsesretningen 14 for-ankeret, vil tilnærmingen til flaten 19 bevirke at steget i rommet 20 mellom flatene 11 og 15 ut-øver en meget sterk tangential magnetisk tiltrekning som virker i den tredje fase av ankerets bevegelse.

Tangentiålkraften som fremgår av knrven EV på fig. 3 svarer til kombinasjonen av de tre tiltrekningsfaser som er beskrevet ovenfor. Når ankeret 2 er fullt tiltrukket, vil enden 18 ligge an mot et tynt messingblad som tjener til å hindre remanens og grenen 8 er bare atskilt fra flaten 10 ved en liten lnftspalte med konstant bredde.

I denne stilling ved et isolasjonslegeme 21 som danner en del av ankeret komme til anlegg mot enden 22 av en kontaktfjær 23 med en kontakt 24 som brytes når spolen magnetiseres.

Det skal bemerkes at den beskrevne elektromagnet har en variasjon av ankerkreftene som er en funksjon av forskyvningen av

ankeret avhengig av et bestemt antall uavhengige parametere hvis gren-

. ser må tas i betraktning og hvis verdier må bestemme» for å oppnå det best mulige resultat avhengig bare av den energi som tilføres spolen ' og summen av de motvirkende krefter. På bakgrunn av det problem som skal løses ved oppfinnelsen skal det bemerkes at elektromagneten også skal betjene ekstra pneumatiske tidsstyreinnretninger eller kontakter hvis motvirkende krefter opptrer ved forskjellige stillinger av ankeret.

Variasjonen av de forskjellige luftspalter under ankerets er avhengig av posisjonen av ankerets rotasjonssentrum i forhold til bueradiene for de overfor hverandre liggende flater og posisjonen av buesenteret i forhold til disse flater. På fig. 2 er vist den magnetiske krets i hviletilstand. Rotasjonssenteret for ankeret er betegnet 0, spolens 1 akse er betegnet XX', PP<*>er et plan vinkelrett på aksen XX<*>igjennom rotasjonssenteret 0, og TT<*>er et plan gjennom rotasjonssenteret 0 parallelt med aksen XX*.

Planene PP<»>dg TT<*>danner fire kvadranter Ql, Q2, Q3 og Q4. Hvis Cl er sentrum for buen av flatedelen 10, vil denne bare befinne seg i en av kvadrantene Ql eller Q2 fordi hvis Gl befant seg i kvadrantene Q3 eller Q4, vil det være mekanisk umulig å bevege ankeret i forhold til kjernen.

Når Cl befinner seg i første kvadranfc Ql, vil en variasjon å v luftspalten mellom flaten 10 og ankergrenen 8 opptre, og dette fører til én tangential kraft Ft i retning av pilen F som er stor i forhold til den radiale kraft Fr i retrihg mot rotasjonssenteret (se fig. 4).

Hvis dét ér ønskelig med magnetisk metning i grenen 7 ved steget som kan sammenlignes med metningsforholdene ved polskoen 17 ved steget, og at hele lengden av grenen 7 anvendes, må den buede flate 10 passere punktene A og B, hvor B er et punkt grensende til aksen XX<1>i rommet 20, og A er et punkt som grenser til enden av grenen 7 og derfor også grenser til spoleformen.9. Senteret for buen Cl grenser derfor også til medianen av segmentet AB.

Forskjellige' prøver har vist at den ønskede form av kraftkurven som oppnås når radien av bueflaten lo ligger mellom 1,3 og to ganger verdien av avstanden R som skiller punktet A fra rotasjonssenteret 10. Hvis buens radius er for liten, vil variasjonen av luftspalten føre til for stor verdi av den radiale komponent i forhold til den.tangentiale komponent, mens hvis buens radius er for liten, vil luft spalten bli for stor og en økning av den magnetiske lekkasje vil på-virke effektiviteten ugunstig.

Hvis radien av bueflaten 10 befinner seg i kvadrangen Q2, vil luftspalten Øke under ankerets rotasjon.

Denne virkning er imidlertid blitt valgt for flatene 11 av grenen 7 og 15 av polskoen 17for å oppnå en kvasikonstant tiltrekningskraft svarende til rotasjon av ankeret mellom 3 og 8° (fig. 3).

Radien av den buede flate 11 som går over i C2 er gjort mindre enn radien for bueflaten 15 som går over i C3, slik at den radiale komponent på grunn av luftspalten mellom delen 14 av ankeret og

flaten 15 av polskoen avlaster omdreiningsaksen 4 som ligger i rotasjonssenteret 0.

På bakgrunn av nødvendigheten av at delen 14 trer inn i rommet 20/ ligger sentrene C3, C2 for buenes radius nær den rette linje gjennom punktene 0 og B.

Viktigheten av å oppnå ren tangential tiltrekning som følge av variasjon av luftgapet mellom flatene 18 og 19 har ført til at disse har fått verdier som ligger nær opptil verdiene for steg-delene av grenen 7. Hvis således S representerer det maksimale tverrsnitt av grenen 8 av ankeret som trer inn i. spoleformen 9»vil delen Sl av grenen 7»delen S2 av polflaten 19 og delen S3 av polskoen 17 være hovedsakelig lik en tredjedel av delen S.

Platen av enden 14 av grenen 8 som ligger overfor flaten 11 er hovedsakelig lik hverandre. Dette muliggjør hurtig inn-treden i rommet 20 med en større radius av buen.

I utførelseseksempelet er det gått ut fra at rotasjonssenteret 0 ligger i planet PP<*>vinkelrett på aksen XX* og nær senteret fi av spolen 1. Dette er ikke gjort vilkårlig, men som følge av at dim-ensjonene av8polefonnen 9 har et forhold mellom lengde og tverrsnitt som er optimalt for, en gitt vinkel av ankerets bevegelse.

De ovenfor angitte mål kan modifiseres f.eks. kan budde flater erstattes av plane flater hvis dette er fordelaktig av konstruksjonsmessige hensyn.

Claims (1)

1. Elektromagnet med en spole og en magnetisk krets med en faststående U-formet kjerne og et bevegelig L-formet anker som er forbundet med et svingende system som forbinder en første gren av kjernen og en første gren av ankeret med en mellomliggende luftspalte, og en andre gren av såvel kjernen som ankeret har buede flater som vender mot hverandre i et område som er omgitt av spolen når denne er strøm-

førende, karakterisert ved at den buede flate pfi kjernens andre gren omfatter to etterhverandre følgende deler av hvilke den andre som grenser til U-ens steg vender mot den flate av en polsko som danner ett stykke med steget, at den andre gren av ankeret omfatter to etterhverandre følgende deler av hvilke den andre som grenser til enden av den andre gren av ankeret, ligger i et område mellom den andre flatede1 av ankeret og hele flaten, og at enden av den andre del av ankeret har en polflate sorc ligger på tver3 av ankerets bevegelsesretning for mod en flate. cellom den andre gren av kjernen og polskoen å danne en luftapjilte hvis tiltrekningsvirkning blir effektiv når den andre del av ankeret trer tilnærmet halvveis inn i området, 2. Elektromagnet ifølge krav 1, karakterisert ved at senteret for buen i den første flatedel av kjernen befinner seg hovedsakelig på en median i et segaent hvis ene ende grenser til spolens akse og dét nevnte område, usena den andre ende grenser til enden av den første flatedel av kjernen på motsatt side av området, at radien for buen i den første flatedel er mellom 1,3 og 2 ganger avstanden som skiller .ankerets rota3jonssentrum fra den andre ende, og at senteret for buen i den første flatedel av kjernen befinner seg i første kvadrant som på den ene side grenser til et plan gjennoB ankerets rotasjonssentruin, vinkelrett på spolens akse, og på den annen side til et plan gjennom rotasjonssenteret parallelt med spolens akse, idet den første kvadrant <«> tverken inneholder ankeret eller 3polens akse. 3. Elektromagnet ifølge krav 2, karakterisert ved at3 enteret for buen av den flatedel. av kjernen resp. flatedelen av polskoen ligger hovedsfcJtélig på en rett linje gjennom rotasjonssenteret og den nevnte første ende. 4. Elektromagnet ifølge krav 1, kar ak t er i - a e r t ved at den del av kjernens steg, den del av polskoens steg og luftspalten som okiller disse er hovedsakelig lik en tredje del av den gren som trer.gjennom spolens åpning* 5. Elektromagnet ifølge et av kravene 1-4, kara k - teria e r t v e d at ankerets rotasjonsoentrum er nær^ planet gjennoo spolens sentrum og er vinkelrett på3 polens akse.