DE1110759B

DE1110759B - Elektromagnet

Info

Publication number: DE1110759B
Application number: DER23787A
Authority: DE
Original assignee: Renault SA
Current assignee: Renault SA
Priority date: 1957-08-16
Filing date: 1958-07-29
Publication date: 1961-07-13

Description

Elektromagnet Die Erfindung bezieht sich auf Elektromagnete und betrifft Verbesserungen in ihrer Bauweise, um die durch die remanente Magnetisierung bedingten Nachteile zu beseitigen.
Trotz der Sorgfalt, mit der die Elektromagnete hergestellt werden, sind noch in zahlreichen Fällen Versager im Betrieb zu verzeichnen, die darauf zurückzuführen sind, daß der vom Elektromagnet angezogene Teil nach Ausschaltung des Stromes am Magnetkern haften bleibt, anstatt unter der Wirkung der ihn belastenden Kraft, z. B. Feder, Gewicht od. dgl., abzufallen.
Ist die Rückführkraft bedeutend, dann kann ein Kleben des Ankers kaum vorkommen. Dies trifft für die kräftigen Geräte zu, die zum Bremsen, Verriegeln, Heben von Lasten usw. benutzt werden. Sind dagegen die Rückführkräfte schwach, dann kann die durch den Restmagnetismus erzeugte Anziehungskraft überwiegen und das Kleben des Ankers herbeiführen. Die Folgen dieses Versagens, das eine gesteuerte Bewegung plötzlich unterbricht, können unter Umständen sehr ernst sein, und die gänzliche Beseitigung dieser Gefahr würde für die Benutzung der Elektromagnete eine gesteigerte Sicherheit bedeuten.
Es sind nun bereits verschiedene Mittel versucht worden, diesen Nachteilen abzuhelfen. So wurde vorgeschlagen, Zwischenstücke aus Hartgummi oder starrem Kunstharz zu verwenden, die zwischen den Kernteilen und Ankerteilen bei erregtem Magneten einen Luftspalt aufrechterhalten. Da es sich aber um ein starres Zwischenstück handelt, wird dieses rasch zerstört. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Anker nach Abschalten des Elektromagneten nicht zurückgestoßen wird und sich ein Kleben einstellt, wenn ein starker Restmagnetismus vorliegt. Darüber hinaus ist es ebenfalls bekannt, das starre Zwischenstück durch eine elastische Schicht zu ersetzen. Es stellte sich jedoch heraus, daß in manchen Fällen das Kleben nicht verhindert wird, wenn die Schicht zu dünn gewählt wird, und daß anderseits die Anziehungskraft zwischen Anker und Kern verringert wird, wenn ein zu dickes Zwischenstück zur Verwendung kommt. Um diesen letzten Nachteil wenigstens teilweise zu beseitigen, wurde vorgeschlagen, ferromagnetische Teilchen in das dickere elastische Zwischenstück einzulagern. Einerseits ist aber bei Verwendung eines solchen dicken Zwischenstückes die Anziehungskraft nicht dieselbe, die bei Vorhandensein eines nur sehr dünnen Luftspaltes erreicht wird, und anderseits wird der Restmagnetismus durch die ferromagnetischen Einlagerungen übertragen und kann unter bestimmten Umständen ein Kleben verursachen. Darüber hinaus ist die Verwendung von dicken elastischen Zwischenstücken mit oder ohne ferromagnetische Einlagerungen verhältnismäßig kostspielig.
Die Erfindung, die sich auf einen Elektromagneten mit einem festen Kernteil und einem beweglichen Ankerteil bezieht, zwischen denen im erregten Zustand durch wenigstens ein an einer Polfläche des Kernteils und/oder des Ankerteils befestigtes Zwischenstück aus elastischem Material ein geringer Luftspalt aufrechterhalten wird, besteht darin, daß das Zwischenstück von einem dünnen- Belag -aus elastischem Kunststoff oder Gummi mit einem elastischen Wulst gebildet ist, der am Polflächenrand oder auch innerhalb der bzw. den Polflächen liegt und beliebige Gestalt aufweist.
Vorzugsweise ist der elastische Wulst am Rande des beweglichen Ankers oder des Kernes angebracht. Dieser Umfangwulst wird unter der Wirkung der Anziehungskraft des Elektromagnets zusammengedrückt und dehnt sich bei Unterbrechung des Stromes wieder plötzlich aus, so daß er den beweglichen Teil abschleudert und auf diese Weise das Kleben verhindert.
Durch die Anwesenheit des Belages vergrößert sich der Luftspalt zwar sehr geringfügig, doch ist dies keineswegs ein Nachteil, denn gegen Ende des Hubes ist die Anziehungskraft des Elektromagnets am größten. Die Erfindung erstreckt sich auch auf eine namentlich als Ventilmagnet geeignete Sonderausführung des Elektromagnets, die noch näher beschrieben werden soll.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiele. Es zeigt Fig. 1 einen einspuligen Elektromagnet im senkrechten Schnitt, Fig. 2 eine Draufsicht des Elektromagnets gemäß Fig. 1 mit waagerechtem Schnitt durch dessen Weicheisenkern, Fig. 3 einen zweispuligen Elektromagnet im senkrechten Schnitt, Fig. 4. eine Draufsicht des beweglichen Teiles des in Fig. 3 veranschaulichten Elektromagnets, Fig. 5 den von unten gesehenen Elektromagnet gemäß Fig. 3 nach Entfernung des beweglichen Teiles, Fig. 6 einen dreispuligen Elektromagnet im senkrechten Schnitt, Fig. 7 eine Draufsicht auf den beweglichen Teil des in Fig. 6 darggstellten Elektromagnets, Fig. 8 einen senkrechten Schnitt durch einen einspuligen Elektromagnet mit einem beweglichen Teil, der aus einer magnetisch beeinflußbaren Scheibe und einem Führungsschaft aus unmagnetischem, elastischem Kunststoff besteht, Fig. 9 eine Draufsicht auf den Elektromagnet gemäß Fig. B.
Gemäß Fig. 1 sind 1 und 2 die beiden Bestandteile des feststehenden Magnetkerns, die in diesem Beispiel miteinander verschraubt, sonst aber auch durch einfache Verschachtelung mit glatten Stoßfugen zusammenfügbar sind. Die Spule 3 ist im rohrförmigen Kunststoffträger 4 zwischen dessen Endflanschen 4' isoliert eingebaut. Im Spulenträger 4 ist ein Loch 5 für die Durchführung der Stromführungsdrähte der Spule vorgesehen. Der Weicheisenanker 6 des Elektromagnets ist in der Bohrung 7 des Magnetkerns und im rohrförmigen Teil des Spulenträgers 4 gleitbar geführt. In den Weicheisenanker 6 sind aus Kunststoff hergestellte Längsrippen eingepaßt, die die Führung dieses Weicheisenankers und zugleich dessen Isolierung gegenüber dem Magnetkern gewährleisten. Ein elastischer Belag 9 hüllt den Weicheisenanker 6 ein und verbindet die Rippen 8 zu einem zusammenhängenden Ganzen. Der Weicheisenanker 6 hat an seinem in den Elektromagnet hineinreichenden Ende einen Belag 10, der sich aus einem dünnen elastischen Häutchen und einem Randwulst 101 zusammensetzt, der mit dem Boden 11 des Magnetkerns oder Mantels in Berührung kommt. Der Randwulst 101 ist mit Quereinschnitten versehen, die jegliche Saugnapfwirkung verhindern. Bei vom Boden 11 des Magnetkerns abgerücktem Weicheisenanker 6 (in Fig. 1 dargestellte Stellung) hat das Einschalten des Stromes in der Spule 3 zur Folge, daß der Weicheisenanker in den Magnetkern oder Mantel so weit eingezogen wird, bis dessen Belag 10 durch seinen Wulst 101 mit dem Mantelboden 11 in Berührung gelangt.
Infolge des Vorhandenseins des Belages 10 und des Wulstes 101 bleibt ein gewisser Luftspalt bestehen und beschränkt den Wert der Magnetisierung.
Beim Unterbrechen des Stromes hört die Anziehung sofort auf, und der Weicheisenanker 6 fällt ab. Dieses Abfallen wird durch die Federkraft des Belages 10 und des Wulstes 101 begünstigt und beschleunigt, da sich der beim Anziehen vom Weicheisenanker 6 zusammengedrückte Wulst plötzlich entspannt und den Weicheisenanker zurückstößt, so daß auf diese Weise jede Gefahr eines Klebens des Ankers beseitigt ist.
Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen einen Elektromagnet mit zwei Spulen 3, 31. Der bewegliche Teil 12 ist erfindungsgemäß mit dem Belag 13 versehen, dessen Wulst 131 am Umfang der Fläche 14 verläuft.
Auf diese Weise wird wie im Falle der Fig. 1 ein Luftspalt gebildet, der die Magnetisierung auf einen vorbestimmten Wert beschränkt, und der Randwulst 131 des Belages begünstigt und beschleunigt das Abfallen des Teiles 12 vom Ende 15, sobald der Erregerstrom unterbrochen wird.
Aus Fig. 4 sind die Einschnitte 16 im Wulst des Belages 13 zu ersehen, die wie im vorigen Falle die Saugnapfwirkung ausschalten, die sonst beim Zusammendrücken des Belages eintreten und das Abfallen des beweglichen Teiles verhindern würde.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.6 und 7 hat der Elektromagnet drei Spulen 3, 31, 3", und seine Wirkungsweise ist in jeder Beziehung dieselbe wie im Falle der Fig. 3.
Auch hier ist der bewegliche Teil 17 mit seinen Berührungsflächen 18 und dem den Luftspalt bildenden Belag 19 vorhanden, dessen Wulst mit Einschnitten 20 versehen ist.
Die Fig.8 und 9 veranschaulichen eine Ausführung des Elektromagnets in Topfform bekannter Art, an dem die Erfindung vorgesehen ist.
21 ist der Spulenkörper mit der im Kunststoffträger 23 eingebauten Spule 22 von ähnlichem Aufbau wie die Spulen der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele. Der bewegliche Teil besteht hier aus einer magnetisch erregbaren Scheibe 24. Diese ist an einem Schaft 25 aus elastischem Kunststoff befestigt, der der Scheibe 24 anvulkanisiert oder mit ihr verklebt ist. Der Schaft 25 ist in der Bohrung 26 des Spulenkörpers oder Eisenmantels 21 mittels Rippen 27 geführt. Auch hier ist die den Magnetpolen zugekehrte Seite der Scheibe 24 mit dem elastisch verformbaren überzug versehen, der aus dem dünnen Belag 28 und dem Ringwulst 29 besteht. Desgleichen sind auch die Einschnitte 30 im Wulst 29 vorhanden, um die Saugnapfwirkung zu verhüten.
Der die Scheibe deckende elastische Belag bietet wie bei den Ausführungen der Elektromagneten nach Fig. 1 bis 7 den Vorteil seiner doppelten Wirksamkeit; denn er hemmt einmal durch die Aufrechterhaltung eines dünnen Luftspaltes die Anziehungskraft des Elektromagnets, wenn sich die Scheibe 24 dem Ende ihres Hubes nähert, und er stößt zum anderen durch die Federkraft des Wulstes die Scheibe rasch zurück, sobald der Strom unterbrochen wird.
Der Wulst der elastischen Beläge, der eines der wesentlichen Merkmale der Erfindung darstellt, ist in den einzelnen Figuren der Zeichnung am Umfang des beweglichen Teiles vorgesehen. Dieser Wulst könnte eine andere, z. B. gerade oder kreuzförmige Gestalt oder auch anders gelegen oder auch an den Kernen des Elektromagnets bzw. an diesen und dem beweglichen Teil angeordnet sein.
Bei der Ausführung des Elektromagnets nach Fig. 8 ist der Anker 24 Teil eines Ventils, dessen Kegel bei 31 zu sehen ist. Dieses Kegelventil schließt bzw. öffnet alsdann die Durchlaßöffnung eines nicht weiter dargestellten Ventilsitzes, auf den sich die Erfindung nicht bezieht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektromagnet mit einem festen Kernteil und einem beweglichen Ankerteil, zwischen denen im erregten Zustand durch wenigstens ein an einer Polfläche des Kernteils und/oder des Ankerteils befestigtes Zwischenstück aus elastischem Material ein geringer Luftspalt aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück von einem dünnen Belag aus elastischem Kunststoff mit einem elastischen Wulst gebildet ist, der am Polflächenrand oder auch innerhalb der bzw. den Polflächen liegt und beliebige Gestalt aufweist.
2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenträger desselben rohrförmig gestaltet und mit Flanschen (4') od. dgl. versehen sind und zur Aufnahme des Weicheisenkems (6) dienen, der von einem dünnen Kunststoffbelag (9) umgeben ist und Führungsrippen (8) trägt, die ebenfalls aus Kunststoff hergestellt sind.
3. Elektromagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Magnetkern (1-2) hineinreichende Ende des Weicheisenkerns (6) einen Kunststoffüberzug bzw. -belag (10) aufweist, dessen Wulst (101 bzw. 131) mit Einschnitten (16) versehen ist, die die Saugnapfwirkung ausschließen, wenn dieses Ende mit dem Boden (11) des Magnetkerns oder -mantels (1-2) in Berührung gelangt.
4. Elektromagnet in Topfform nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (25 in Fig. 8) in bekannter Weise aus Kunststoff oder Gummi besteht und mit einer Scheibe (24) aus einem paramagnetischen Werkstoff zu einem zusammenhängenden Teil vulkanisiert ist und daß diese Scheibe den beweglichen Ankerteil bildet, der mit dem elastischen Belag mit dem Randwulst (29) versehen ist, und, falls der Elektromagnet als Ventilantrieb verwendet werden soll, einen Ventilkegel (31) trägt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 509178, 873 588, 950 391; deutsche Auslegeschrift L 18557 VIII c/ 21 g (bekanntgemacht am 27. 12. 1956); deutsche Patentanmeldung V 3150 VIIIb/21 c (bekanntgemacht am 26. 7. 1951); schweizerische Patentschrift Nr. 289 527; britische Patentschrift Nr. 457 540; USA.-Patentschriften Nr. 1226 748, 1389 056; General-Electric-Prospekt: Catalog GEA-606E Supersedes GEA-606D vom August 1936, S. 76.