DE19901863A1

DE19901863A1 - Electromagnet with adjustable force output has conical frustum armature plate attracted by housing when electromagnet is stimulated and that exerts force on device attached to electromagnet

Info

Publication number: DE19901863A1
Application number: DE1999101863
Authority: DE
Inventors: Joachim H Scholz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-01-19
Filing date: 1999-01-19
Publication date: 2000-07-20

Abstract

The electromagnet has a pot-shaped magnet housing, (1) an iron core (6) mounted centrally in the housing, a wire coil (2) mounted on the iron core for generating a magnetic flux and a disc-shaped armature plate (3) that is attracted by the housing when the electromagnet is stimulated and exerts a force on a device attached to the electromagnet via a central actuating pin (4). The armature plate is in the form of a conical frustum.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektromagneten mit einem tropfförmigen Magnetge häuse, einem im Magnetgehäuse zentral angeordneten Eisenkern, einer auf dem Eisenkern an geordneten Drahtspule zur Erzeugung des magnetischen Flusses im Magnetgehäuse, einer scheibenförmigen Ankerplatte, die beim Erregen des Elektromagneten vom Magnetgehäuse angezogen wird und über einen zentralen Betätigungsstift auf eine am Elektromagneten befe stigte Einrichtung eine Kraft ausübt.The invention relates to an electromagnet with a drop-shaped magnet housing, an iron core arranged centrally in the magnet housing, one on the iron core ordered wire coil for generating the magnetic flux in the magnet housing, one disc-shaped armature plate, which excites the electromagnet from the magnet housing is tightened and befe via a central actuating pin on the electromagnet force exerts a force.

Ein Elektromagnet dieser Art ist beispielsweise aus der Zeitschrift "ö+p - ölhydraulik und pneumatik - " 21 (1977) Nr. 7, Seite 503 bekannt. Hier ist die Ankerplatte auf einem Stift befe stigt, der sich längs der Symmetrieachse des Magneten bewegt.An electromagnet of this type is, for example, from the magazine "ö + p - Ölhydraulik und pneumatik - "21 (1977) No. 7, page 503. Here the anchor plate is on a pin increases, which moves along the axis of symmetry of the magnet.

Ein Nachteil dieser Ausführung besteht darin, daß die Ankerplatte um den Umfang mit ver schieden großen Kräften angezogen wird, da die magnetischen Kraftlinien im Gehäuse nie gleichmäßig verteilt sind. Das hat zur Folge, daß der Stift der Ankerplatte verspannt wird, wo durch zwischen Stift und Bohrung Reibung erzeugt wird, wodurch die Kennlinie "Kraft -Weg" unberechenbar wird.A disadvantage of this design is that the anchor plate around the circumference with ver large forces are attracted because the magnetic lines of force in the housing never are evenly distributed. As a result, the pin of the anchor plate is clamped where is generated by friction between the pin and the bore, whereby the "force-travel" characteristic becomes unpredictable.

Abhilfe kann dadurch geschaffen werden, daß die Ankerplatte vom Stift getrennt wird, so daß sich der Stift in der Bohrung reibungsarm bewegen kann, allerdings muß dann die Ankerplatte geführt werden, was zwar auch mit Reibung verbunden ist, die jedoch vernachlässigbar klein ist, wenn der Weg der Ankerplatte klein ist.This can be remedied by separating the anchor plate from the pin so that The pin can move with little friction in the hole, but then the anchor plate must are performed, which is also associated with friction, but is negligibly small is when the path of the anchor plate is small.

Ein solcher Elektromagnet ist in DE 39 12 042 dargestellt. Dort besitzt die Ankerplatte am Umfang ein Abstandsstück für einen konstanten Luftspalt und liegt auf dem gegenüber liegen den Magnetgehäuse an zur Durchleitung des magnetischen Flusses. Such an electromagnet is shown in DE 39 12 042. There the anchor plate has Circumference a spacer for a constant air gap and lies on the opposite the magnetic housing to conduct the magnetic flux.

Der Nachteil dieser Ausbildung ist einmal darin zu sehen, daß die Ankerplatte nur an einem Punkt des Magnetgehäuses anliegt und bis zum Anliegen des Abstandsstückes eine taumelnde Bewegung ausführt, wodurch die Anziehungskraft schwankt. Beim Anliegen des Abstands stückes bildet sich mit dem Auflagepunkt eine Achse, die dazu führt, daß die Ankerplatte seit lich wegkippen kann, was wiederum die Anziehungskraftabgabe unberechenbar wird? Nachteilig ist auch der durch das Abstandsstück bedingte konstante Luftspalt, der immer nur eine nicht veränderbare Maximalkraft zuläßt.The disadvantage of this training is to be seen in the fact that the anchor plate on only one Point of the magnet housing and a wobbling until the spacer Performs movement, causing the attraction to fluctuate. When the distance is concerned piece forms an axis with the support point, which leads to the fact that the anchor plate since can tilt away, which in turn makes the attraction levy unpredictable? Another disadvantage is the constant air gap caused by the spacer, which always only allows an unchangeable maximum force.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Elektromagneten der eingangs genannten Art zu schaffen, der mit einfachen Mitteln erreicht, daß ein den Elektromagneten zugeführter Strom eine proportionale Kraft abgibt, deren Maximalwert einstellbar ist.It is therefore an object of the invention to provide an electromagnet of the type mentioned create that achieves with simple means that a current supplied to the electromagnet emits a proportional force, the maximum value of which is adjustable.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1.This object is achieved according to the invention by the subject matter of claim 1.

Der erfindungsgemäße Elektromagnet ermöglicht es, mittels einer einfachen Konstruktion in vorteilhafter Weise, daß die in der Ankerplatte erzeugte Kraft reibungsarm durch das Magnet gehäuse hindurch auf eine am entgegengesetzten Ende des Elektromagneten befestigte Ein richtung, beispielsweise ein Druckregelventil, übertragen wird und so eine fein abstufbare Kraftregelung von sehr kleinen bis sehr großen Kräften erreicht wird, um das Druckregelventil ganz oder in unzähligen Zwischenstufen zu schließen oder zu öffnen.The electromagnet according to the invention enables a simple construction in advantageously that the force generated in the anchor plate with little friction by the magnet through to an attached to the opposite end of the electromagnet direction, for example a pressure control valve, is transmitted and thus a finely graduated Force control from very small to very large forces is achieved using the pressure control valve to close or open entirely or in innumerable intermediate stages.

Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie aus der in der Anlage beigefügten Zeichnung. Further features, details, advantages and possible applications result from the following description of a preferred embodiment of the invention and from the in attached drawing.

Sie zeigt einen Längsschnitt durch den Elektromagneten gemäß der Erfindung mit einem Ma gnetgehäuse (1), einer Drahtspule (2), einer Ankerplatte (3) und einem Betätigungsstift (4). Das Magnetgehäuse (1) ist tropfförmig gestaltet und ist mit einem Kern (6) unlösbar verbun den. Die Oberkanten von Kern (6) und Magnetgehäuse (1) liegen auf genau gleicher Höhe. Der Kern (6) besitzt eine zentrale Bohrung (5) zur Führung des Betätigungsstiftes (4). Das Magnetgehäuse (1) ist mit einer Öffnung (7) versehen zur Durchführung des Spulendrahtes. Die Drahtspule (2) ist direkt auf den Kern (6) gewickelt zur Verstärkung des magnetischen Flusses. Der obere Abschluß der Drahtspule (2) wird durch einen Ring (8) zwischen Topf (19) und Kern (6) gebildet, der aus einem nicht magnetisierbaren Material besteht und Gewinde stifte (9) und (9a) zur Führung der Ankerplatte (3), der Einstellmutter (17), den Elastomerfe dern (18) und zur Befestigung der Abdeckhaube (10) aufweist.It shows a longitudinal section through the electromagnet according to the invention with a magnetic housing ( 1 ), a wire coil ( 2 ), an armature plate ( 3 ) and an actuating pin ( 4 ). The magnet housing ( 1 ) is designed in a drop shape and is inseparably connected to a core ( 6 ). The top edges of the core ( 6 ) and magnet housing ( 1 ) are at exactly the same height. The core ( 6 ) has a central bore ( 5 ) for guiding the actuating pin ( 4 ). The magnet housing ( 1 ) is provided with an opening ( 7 ) for the passage of the coil wire. The wire coil ( 2 ) is wound directly on the core ( 6 ) to increase the magnetic flux. The upper end of the wire coil ( 2 ) is formed by a ring ( 8 ) between the pot ( 19 ) and the core ( 6 ), which consists of a non-magnetizable material and threaded pins ( 9 ) and ( 9 a) for guiding the anchor plate ( 3 ), the adjusting nut ( 17 ), the elastomer spring ( 18 ) and for fastening the cover ( 10 ).

Die Ankerplatte (3) hat die Form eines Kegelstumpfes, um eine möglichst gleichmäßige Ma gnetflußdichte zu erreichen. Sie hat in der Mitte eine Gewindebohrung (11), die eine Einstell schraube (12) aufnimmt. Desweiteren ist eine Durchgangsbohrung (13) für den Gewinde stift (9) und eine Stufenbohrung (14) für den Gewindestift (9a) vorgesehen.The anchor plate ( 3 ) has the shape of a truncated cone in order to achieve the most uniform magnetic flux density. It has a threaded hole ( 11 ) in the middle, which receives an adjusting screw ( 12 ). Furthermore, a through hole ( 13 ) for the threaded pin ( 9 ) and a stepped hole ( 14 ) for the threaded pin ( 9 a) is provided.

Die Ankerplatte (3) hat auf einer Seite eine Ausfräsung (15), die vom Umfang bis genau zur Mitte des Gewindestiftes (9) reicht. Dadurch wird für die Ankerplatte (3) eine Kippkante (16) gebildet, um die die Ankerplatte (3) kippt, wodurch das vorher beschriebene Taumeln verhin dert wird. Auf dem gegenüber angeordneten Gewindestift (9a) ist eine Einstellmutter (17) an gebracht, die die Hubbewegung der Ankerplatte (3) nach oben begrenzt. Damit kann der ma ximale Luftspalt (s) zwischen Magnetgehäuse (1) und Ankerplatte (3) eingestellt werden. Um die Ankerplatte (3) am Schwingen zu verhindern??, sind auf den Gewindestiften (9) und (9a) Elastomerfedern (18) angeordnet, die die Ankerplatte (3) gegen das Magnetgehäuse mit gerin ger Kraft drücken. The anchor plate ( 3 ) has a milling ( 15 ) on one side that extends from the circumference to the center of the threaded pin ( 9 ). Characterized a tilting edge ( 16 ) is formed for the anchor plate ( 3 ) around which the anchor plate ( 3 ) tilts, whereby the previously described wobble is prevented. On the opposite set screw ( 9 a) an adjusting nut ( 17 ) is placed on, which limits the lifting movement of the anchor plate ( 3 ) upwards. This allows the maximum air gap (s) between the magnet housing ( 1 ) and the anchor plate ( 3 ) to be set. In order to prevent the armature plate ( 3 ) from swinging, elastomer springs ( 18 ) are arranged on the threaded pins ( 9 ) and ( 9 a), which press the armature plate ( 3 ) against the magnet housing with little force.

Die Ankerplatte (3) drückt mit ihrer Einstellschraube (12) auf den Betätigungsstift (4), der ein nicht gezeichnetes Ventil betätigt.The anchor plate ( 3 ) presses with its adjusting screw ( 12 ) on the actuating pin ( 4 ), which actuates a valve, not shown.

Die Wirkungsweise des Elektromagneten wird nachfolgend beschrieben.The operation of the electromagnet is described below.

Beim Erregen des Elektromagneten wird ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das die Anker platte (3) an den Topf (19) und den Kern (6) anzieht. Die magnetischen Kraftlinien gehen über die Kippkante (16), die Ankerplatte (3), den Luftspalt (S), den Topf (19) und den Kern (6) und sind damit geschlossen. Die Einstellschraube (12) dient dazu, die Lage des Stiftes (4) so zu verändern, daß die vom Stift (4) auf das nicht gezeichnete Regelventil übertragene Kraft in diesem einen vorgegebenen Druck erzeugt, die genau einem vorgegebenen Strom entspricht. Der durch die Einstellmutter (17) eingestellte maximale Luftspalt (S) muß so groß sein, daß der Stift (4) einen möglichst geringen Anfangsdruck im nicht gezeichneten Regelventil erzeugt. Auch bei Maximaldruck ist für eine feinfühlige Regelung der dann geringere Luftspalt (S) un abdingbar. Würde die Ankerplatte (3) an Topf (19) und Kern (6) anliegen, so wäre zwar die Kraft maximal zum Lösen, aber eine sehr große Stromabsenkung erforderlich. Damit wäre die Hysterese des Elektromagneten unerwünscht groß und daß nicht gezeichnete Ventil als Regel ventil unbrauchbar. Regelventil und Elektromagnet müssen deshalb so abgestimmt sein, daß auch bei voller Aussteuerung des Regelventils noch ein Luftspalt (S) vorhanden ist.When the electromagnet is excited, an electromagnetic field is generated which attracts the armature plate ( 3 ) to the pot ( 19 ) and the core ( 6 ). The magnetic lines of force go over the tilting edge ( 16 ), the anchor plate ( 3 ), the air gap (S), the pot ( 19 ) and the core ( 6 ) and are thus closed. The adjusting screw ( 12 ) serves to change the position of the pin ( 4 ) in such a way that the force transmitted from the pin ( 4 ) to the control valve (not shown) generates a predetermined pressure which corresponds exactly to a predetermined current. The maximum air gap (S) set by the adjusting nut ( 17 ) must be so large that the pin ( 4 ) generates the lowest possible initial pressure in the control valve (not shown). Even at maximum pressure, the then smaller air gap (S) is indispensable for sensitive control. If the anchor plate ( 3 ) were in contact with the pot ( 19 ) and the core ( 6 ), the force to release it would be maximum, but a very large reduction in current would be required. So that the hysteresis of the electromagnet would be undesirably large and the valve not shown useless as a control valve. Control valve and solenoid must therefore be coordinated so that there is still an air gap (S) even when the control valve is fully activated.

Claims

1.Electromagnet with a pot-shaped magnet housing, an iron core arranged centrally in the magnet housing, a wire coil arranged on the iron core for generating a magnetic flux, a disk-shaped armature plate which is energized by the magnet housing when the electroma is excited and is attracted to a by a central actuating pin Device attached to the electromagnet exerts a force, characterized in that the armature plate ( 3 ) has the shape of a truncated cone.

2. That the anchor plate ( 3 ) has a cutout ( 15 ) which extends exactly to the center of a threaded pin ( 9 ) and forms the tilting edge ( 16 ) there.

3. That the anchor plate ( 3 ) is guided in two grub screws ( 9 ) and ( 9 a).

4. That under the anchor plate ( 3 ) on the threaded pin ( 9 a) a step-shaped setting nut ter ( 17 ) is provided, which limits the stroke dei anchor plate 3 upwards.

5. That above the anchor plate ( 3 ) on the grub screws ( 9 ) and ( 9 a) elastomer springs ( 18 ) are attached, the anchor plate ( 3 ) on the grub screw ( 9 ) on the tilting edge ( 16 ) and on the grub screw ( 9 a ) on the adjusting nut ( 17 ).

6. That on the armature side of the electromagnet between the pot ( 19 ) and the iron core ( 6 ) a ring made of a non-magnetizable material ( 8 ) is arranged to the magnetic flux via iron core ( 6 ), anchor plate ( 3 ) and pot ( 19 ) directs.

7. That in the ring ( 8 ) two setscrews ( 9 ) and ( 9 a) are attached to guide the anchor plate ( 3 ).