DE20315442U1

DE20315442U1 - Switch-on/switch-off magnetic field generator e.g. for filtering plant, has annular coil surrounding permanent magnet to boost permanent magnet field

Info

Publication number: DE20315442U1
Application number: DE20315442U
Authority: DE
Original assignee: Kuhnke GmbH
Current assignee: Kuhnke GmbH
Priority date: 2003-10-08
Filing date: 2003-10-08
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2013-10-09

Abstract

An arrangement for generating a free magnetic field which can be switched off/interrupted, has a core (8), at least one permanent magnet (12) surrounding the core (8), and at least one annular coil (10) surrounding the permanent magnet (12) with the coil flowed with current such that a magnetic field (16) boosting the magnetic field (14) of the permanent magnet is generated.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung eines abschaltbaren feien magnetischen Feldes.The The invention relates to an arrangement for generating a disconnectable fine magnetic field.

Es sind Anordnungen zur Erzeugung eines freien magnetischen Feldes bzw. magnetischen Streufeldes bekannt. Derartige Anordnungen werden beispielsweise eingesetzt, um in Filteranlagen kleine Partikel abzuscheiden. Derartig starke freie magnetische Felder werden bislang durch Permanentmagnete erzeugt. Diese haben den Nachteil, dass sich die magnetischen Felder nicht abschalten lassen. Allenfalls kann der Permanentmagnet mechanisch bewegt werden, um einen vorbestimmten Bereich oder Abschnitt einer Anlage in den Bereich des magnetischen Feldes zu bringen oder das magnetische Feld von diesem Bereich wegzubewegen.It are arrangements for generating a free magnetic field or magnetic stray field known. Such arrangements are, for example used to deposit small particles in filter systems. Such strong free magnetic fields are so far by permanent magnets generated. These have the disadvantage that the magnetic fields do not switch off. At best, the permanent magnet can be mechanical be moved to a predetermined area or section of a Plant in the area of the magnetic field or that magnetic field away from this area.

Die elektromagnetische Erzeugung eines freien magnetischen Feldes hat den Nachteil, dass große elektrische Leistungen erforderlich sind, um ein ausreichend starkes magnetisches Feld zu erzeugen.The has electromagnetic generation of a free magnetic field the disadvantage of that big Electrical services are required to provide a sufficiently strong generate magnetic field.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine kompakte Anordnung zur Erzeugung eines abschaltbaren freien magnetischen Feldes mit möglichst geringem Energieverbrauch zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen ge löst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.It is therefore an object of the invention to provide a compact arrangement for generating a disconnectable free magnetic field with as possible to create low energy consumption. This task is done by an arrangement with the features specified in claim 1 solves ge. preferred embodiments emerge from the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Erzeugung eines abschaltbaren freien magnetischen Feldes ist eine Hybridanordnung bestehend aus einem Permanentmagneten sowie einer Spule zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes. Dazu weist die Anordnung einen Kern auf, welcher von zumindest einem Permanentmagneten umgeben ist. Diese Anordnung ist im Inneren einer ringförmigen Spule platziert, so dass die Spule den Permanentmagneten und den Kern umgibt. Die Spule ist derart bestrombar, dass das von dem Permanentmagneten erzeugte magnetische Feld sowie das von der Spule erzeugte elektromagnetische Feld gleichgerichtet sind und einander verstärken. Gemeinsam erzeugen der Permanentmagnet sowie die Spule das gewünschte starke elektromagnetische Streufeld. Wenn die Spule abgeschaltet wird, verbleibt nur noch das von dem Permanentmagneten erzeugte magnetische Feld. Das insgesamt erzeugte magnetische Feld wird somit durch Abschalten der Spule derart verringert, dass der gewünschte Einfluss in einer Anlage, beispielsweise einem Filter, nicht mehr gegeben ist. Das magnetische Feld ist somit praktisch abgeschaltet, da es nicht mehr die gewünschte Wirkung hat. So kann das magnetische Feld beispielsweise zur Reinigung oder Wartung eines Filters durch Abschalten der Spule abgeschaltet werden. Durch die Kombination von Permanentmagneten und Spule kann zum einen eine sehr kompakte Anordnung geschaffen werden und gleichzeitig eine leichte Abschaltbarkeit des magnetischen Feldes erreicht werden. Gegenüber einem rein elektromagnetisch erzeugten Feld ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Energiebedarf deutlich reduziert. Die Anordnung von Permanentmagneten und Elektromagneten wird vorzugsweise so optimiert, dass die beiden magnetischen Kreise, d.h. der permanentmagnetische sowie der elektromagnetische Kreis, optimal ausgenutzt werden.The inventive arrangement for generating a turn-off free magnetic field a hybrid arrangement consisting of a permanent magnet and a coil for generating an electromagnetic field. For this purpose points the arrangement has a core, which of at least one permanent magnet is surrounded. This arrangement is inside an annular coil placed so that the coil is the permanent magnet and the core surrounds. The coil is energized such that generated by the permanent magnet magnetic field as well as the electromagnetic generated by the coil Field are rectified and reinforce each other. Together, the Permanent magnet as well as the coil the desired strong electromagnetic Stray field. When the coil is switched off, only this remains magnetic field generated by the permanent magnet. The total generated magnetic field is thus switched off by the coil reduced so that the desired Influence in a plant, such as a filter, not more given is. The magnetic field is thus practically switched off, since it is no longer the desired one Has effect. For example, the magnetic field can be used for cleaning or maintenance of a filter switched off by switching off the coil become. By combining permanent magnets and coil can On the one hand a very compact arrangement can be created and at the same time an easy shutdown of the magnetic field can be achieved. Across from a purely electromagnetically generated field is in the inventive arrangement the energy requirement significantly reduced. The arrangement of permanent magnets and electromagnets is preferably optimized so that the two magnetic circuits, i. the permanent magnetic as well as the electromagnetic Circle, optimally exploited.

Die Spule ist vorzugsweise von zumindest einem zu einer Stirnseite der Spule geöffneten Jochelement umgeben. Das Jochelement ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass an einer Stirnseite der Spule das Jochelement mit dem Kern verbunden ist, während an der anderen Stirnseite der Spule das Jochelement und der Kern als freie Enden ausgebildet und nicht miteinander verbunden sind. D.h. an dieser Stirnseite ist das Joch offen ausgebildet und der von der Spule erzeugte magnetische Kreis wird durch die Luft bzw. ein anderes umgebendes Medium geschlossen. An dieser Seite der Spule wird ein freies magnetisches Streufeld erzeugt. Gleichzeitig ist der Permanentmagnet so auf dem Kern angeordnet, dass auch durch den Permanentmagneten an derselben Seite des Kerns ein freies magnetisches Feld erzeugt wird, so dass das permanentmagnetische und das elektromagnetische Feld sich zu einem gemeinsamen magnetischen Streufeld mit dem gewünschten hohen Gradienten addieren. Durch Abschaltung der Spule kann das so entstehende Gesamtfeld weitgehend abgeschaltet und auf das von dem Permanentmagneten erzeugte Feld reduziert werden.The The coil is preferably of at least one to a front side of the Spool open Surrounded yoke element. The yoke element is preferably designed such that at one end face of the coil, the yoke element with the core is connected while on the other end of the coil, the yoke element and the core formed as free ends and are not connected to each other. That on this front side, the yoke is open and formed the Magnetic circuit generated by the coil is by the air or closed another surrounding medium. At this side of the coil a free stray magnetic field is generated. At the same time is the Permanent magnet so arranged on the core, that also through the Permanent magnets on the same side of the core a free magnetic Field is generated so that the permanent magnetic and the electromagnetic Field to a common magnetic stray field with the desired add high gradient. By switching off the coil, the so resulting total field largely switched off and on the of the field generated by the permanent magnet can be reduced.

Das Jochelement ist bevorzugt topfförmig ausgebildet und der Kern zentral im Inneren des Jochelementes derart angeordnet, dass sich die Seitenwandungen des Jochelementes zu der geöffneten Seite des Jochelementes hin parallel zu dem Kern erstrecken. Bei dieser Ausgestaltung ist die Spule an ihrem Außenumfang vollständig von den ringförmig ausgebildeten Seitenwandungen des Jochelementes umgeben. Ferner ist das Jochelement an einer Stirnseite der Spule geschlossen ausgebildet, so dass die Verbindung von der Seitenwandung zu dem zentral angeordneten Kern hergestellt wird. An der entgegengesetzten Seite der Spule ist das Jochelement offen ausgebildet, d.h. der Kern und die Seitenwandungen sind nicht miteinander verbunden, so dass zwischen ihnen ein freies elektromagnetisches Feld bei Bestromung der Spule entsteht.The Yoke element is preferably cup-shaped and the core is arranged centrally in the interior of the yoke element in such a way that the side walls of the yoke element to the open side of the yoke element extend parallel to the core. At this Embodiment, the coil on its outer circumference completely from the ring-shaped Surround side walls of the yoke element. Furthermore, the yoke element formed closed on one end side of the coil, so that the connection made from the side wall to the centrally located core becomes. On the opposite side of the coil is the yoke element open, i. the core and the side walls are not interconnected so that between them a free electromagnetic Field when current is applied to the coil.

Besonders bevorzugt ist das Jochelement rotationssymmetrisch ausgebildet. Dies begünstigt eine äußerst kompakte Anordnung mit großer magnetischer Feldstärke.Particularly preferably, the yoke element is rotationally symmetrical. This favors a very compact arrangement with big mag net field strength.

Der Permanentmagnet ist ebenfalls bevorzugt ringförmig, insbesondere kreisringförmig ausgebildet. Dabei kann der Permanentmagnet den Freiraum zwischen dem Innenumfang der Spule und dem Kern optimal ausfüllen, so dass eine sehr kompakte Anordnung geschaffen werden kann.Of the Permanent magnet is also preferably annular, in particular annular. In this case, the permanent magnet, the free space between the inner circumference optimally fill the coil and the core, leaving a very compact arrangement can be created.

Der Permanentmagnet kann in einer speziellen Ausführungsform auch aus mehreren Segmenten ausgebildet sein. Diese Segmente sind am Umfang des Kernes verteilt angeordnet und bilden vorzugsweise gemeinsam eine ringförmige Anordnung.Of the Permanent magnet can also be made of several in a specific embodiment Be formed segments. These segments are at the periphery of the core arranged distributed and preferably together form an annular arrangement.

Zur Erzielung eines optimierten magnetischen Feldes ist der Permanentmagnet zumindest teilweise, vorzugsweise überwiegend radial magnetisiert. Auf diese Weise kann gemeinsam mit der Spule ein besonders starkes freies magnetisches Feld geschaffen werden.to Achieving an optimized magnetic field is the permanent magnet at least partially, preferably predominantly radially magnetized. In this way, together with the coil a particularly strong free magnetic field to be created.

Bevorzugt kann der Permanentmagnet aus mehreren, vorzugsweise ringförmigen Teilen mit unterschiedlicher Magnetisierungsrichtung aufgebaut sein. Durch Zusammenfügen mehrerer Teile mit unterschiedlicher Magnetisierungsrichtung zu einem Permanentmagneten kann das magnetische Feld des Permanentmagneten optimiert werden, um in Zusammenwirkung mit der Spule die gewünschte magnetische Feldstärke zu erzeugen.Prefers the permanent magnet can consist of several, preferably annular parts be constructed with different magnetization direction. By Put together several parts with different magnetization direction too a permanent magnet can be the magnetic field of the permanent magnet be optimized to work in conjunction with the coil the desired magnetic field strength to create.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figur beschrieben.following the invention will be described by way of example with reference to the accompanying figure described.

Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst ein rotationssymmetrisches Joch bzw. einen rotationssymmetrischen Eisenkreis 2, welcher einen ge schlossen Boden 4 und eine ringförmige Seitenwandung 6 aufweist, so dass ein topfförmiges Joch geschaffen wird. Im Inneren des Joches 2 erstreckt sich ausgehend von dem Boden 4 parallel zu den Seitenwandungen 6 ein kreiszylindrischer Kern 8, welcher vorzugsweise einstückig mit den übrigen Teilen des Eisenkreises 2 ausgebildet ist. Die Seitenwandungen 6 und der Kern 8 bilden ein zu einer Seite, d.h. der dem Boden 4 abgewandten Seite, geöffnetes Joch. Im Inneren des Eisenkreises 2 ist benachbart zu der Seitenwandung 6 eine ringförmige Spule 10 angeordnet. Im Inneren der Spule 10, in dem Freiraum zwischen der Spule 10 und dem Kern 8 ist ein ebenfalls ringförmiger Permanentmagnet 12, welcher den Kern 8 umgibt, angeordnet.The arrangement according to the invention comprises a rotationally symmetrical yoke or a rotationally symmetric iron circle 2 , which closed a ge floor 4 and an annular side wall 6 has, so that a pot-shaped yoke is created. Inside the yoke 2 extends from the ground 4 parallel to the side walls 6 a circular cylindrical core 8th which preferably integrally with the other parts of the iron circle 2 is trained. The side walls 6 and the core 8th Form one to one side, ie the ground 4 opposite side, open yoke. Inside the iron circle 2 is adjacent to the side wall 6 an annular coil 10 arranged. Inside the coil 10 in which space between the coil 10 and the core 8th is also a ring-shaped permanent magnet 12 which is the core 8th surrounds, arranged.

Der Permanentmagnet 12 erzeugt einen magnetischen Fluss, welcher schematisch durch die Feldlinie 14 dargestellt ist. Das von dem Permanentmagneten 12 erzeugte magnetische Feld verläuft durch den Kern 8 und an dessen freien Ende durch die Luft. Wenn die Spule 10 bestromt wird, wird ein magnetisches Feld erzeugt, wie es durch die gestrichelte Feldlinie 16 angedeutet ist. Der von der Spule 10 erzeugte magnetische Fluss verläuft durch den Eisenkreis 2 und den Kern 8 und ausgehend von den freien Enden der Seitenwandung 2 und des Kernes 8 durch die Luft. Die magnetischen Felder 14, 15 von dem Permanentmagneten 12 und der Spule 10 sind gleich gerichtet, so dass sie einander verstärken. Wenn die Spule 10 bestromt ist, wird gemeinsam mit dem Permanentmagneten 12 am offenen Ende des Eisenkreises 2 somit in der Luft ein freies magnetisches Streufeld erzeugt, welches auch noch im Abstand von mehreren Zentimetern vom freien Ende des Kernes 8 eine ausreichende Stärke aufweist.The permanent magnet 12 generates a magnetic flux, which is schematically represented by the field line 14 is shown. That of the permanent magnet 12 generated magnetic field passes through the core 8th and at its free end through the air. If the coil 10 is energized, a magnetic field is generated, as indicated by the dashed field line 16 is indicated. The one from the coil 10 generated magnetic flux passes through the iron circle 2 and the core 8th and starting from the free ends of the side wall 2 and the core 8th through the air. The magnetic fields 14 . 15 from the permanent magnet 12 and the coil 10 are alike judged so that they reinforce each other. If the coil 10 is energized together with the permanent magnet 12 at the open end of the iron circle 2 thus generates a free magnetic stray field in the air, which even at a distance of several centimeters from the free end of the core 8th has sufficient strength.

Wenn die Bestromung der Spule 10 abgeschaltet wird, wird somit auch das elektromagnetische Feld 16 abgeschaltet, so dass nur das von dem Permanentmagneten erzeugte Feld 14 verbleibt. Auf diese Weise wird das Gesamtmagnetfeld, welches sich durch Addition der gleichgerich teten Felder von Permanentmagneten und Elektromagneten ergibt, weitgehend abgeschaltet.When the energization of the coil 10 is switched off, thus also the electromagnetic field 16 switched off, so that only the field generated by the permanent magnet 14 remains. In this way, the total magnetic field, which results from the addition of Gleichgerich ended fields of permanent magnets and electromagnets, largely switched off.

22: Eisenkreisiron circuit
44: Bodenground
66: Seitenwandungsidewall
88th: Kerncore
1010: SpuleKitchen sink
1212: Permanentmagnetpermanent magnet
1414: Feld des Permanentmagnetenfield of the permanent magnet
1616: Feld der Spulefield the coil

Claims

Arrangement for generating a switchable free magnetic field with a core ( 8th ), at least one of the core ( 8th ) surrounding permanent magnets ( 12 ) and at least one of the permanent magnets ( 12 ) surrounding annular coil ( 10 ), which can be energized such that the magnetic field ( 14 ) of the permanent magnet amplifying magnetic field ( 16 ) is produced.

Arrangement according to Claim 1, in which the coil ( 10 ) of at least one to an end face of the coil ( 10 ) open yoke element ( 2 ) is surrounded.

Arrangement according to Claim 2, in which the yoke element ( 2 ) cup-shaped and the core ( 8th ) centrally in the interior of the yoke element ( 2 ) is arranged such that the side walls ( 6 ) of the yoke element ( 2 ) to the open side of the yoke element ( 2 ) parallel to the core ( 8th ).

Arrangement according to claim 2 or 3, wherein wel the yoke element ( 2 ) is rotationally symmetrical.

Arrangement according to one of the preceding claims, in which the permanent magnet ( 12 ) is annular, in particular annular.

Arrangement according to one of the preceding claims, in which the permanent magnet ( 12 ) is formed of several segments.

Arrangement according to one of the preceding claims, in which the permanent magnet ( 12 ) is at least partially, preferably predominantly radially magnetized.

Arrangement according to one of the preceding claims, in which the permanent magnet ( 12 ) is constructed of a plurality of preferably annular parts with different magnetization direction.