DE944074C

DE944074C - Electromagnet

Info

Publication number: DE944074C
Application number: DES5655D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Josef Biersack
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1942-02-19
Filing date: 1942-02-19
Publication date: 1956-06-07

Description

Elektromagnet Bei der üblichen Bauform von Elektromagneten wird ein Anker bei der Arbeitsbewegung meist um einen Schwenkpunkt gedreht, wobei der Anker an die Pole des Magneten herangezogen wird. Die Berührungsfläche bzw. übergangsfläche für die Kraftlinien steht hierbei meist zur Bewegungsrichtung senkrecht. Beim Schließen des Ankers wird der magnetische Widerstand des Gesamtkreises verringert. Wenn man den Eisenwiderstand hierbei vernachlässigt, erscheint die Verringerung des magnetischen Widerstandes R ir, als Funktion des Hubweges s nach der Formel Für die Induktivität L gilt dann folgende Bezeichnung: für w,,u, q = const. Wenn die Erregung des Magneten konstant ist, d. h. der Erregerstrom konstant ist, so gilt für die Zugkraft P folgende Abhängigkeit: Hieraus ergibt sich, daß in solchen Fällen, wie hinreichend bekannt, die Zugkraft beim Schließen des Ankers sehr stark zunimmt (theoretisch quadratisch ). In vielen Verwendungsfällen ist ein derartiger Zugkraftverlauf nicht erwünscht: Nach der Erfindung kann ein beliebiger Verlauf der Zugkraft dadurch erreicht werden, daß in Ab- hängigkeit von der Ankerbewegung eine zusätzliche Änderung des magnetischen Widerstandes vorgesehen wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß Anker und Joch im Drehpunkt so geformt sind, daß bei der Schließbewegung an dieser Stelle eine zusätzliche Änderung des magnetischen Widerstandes eintritt. Eine ähnliche Lösung besteht darin, daß ein zusätzlicher veränderlicher Luftspalt oder zwei bewegliche Anker ,vorgesehen sind, deren Bewegung -derart miteinander gekuppelt ist, daß sich der magnetische Gesamtwiderstand an den beiden Luftspalten nach der gewünschten Abhängigkeit ändert.Electromagnet In the usual design of electromagnets, an armature is usually rotated around a pivot point during the working movement, with the armature being drawn to the poles of the magnet. The contact area or transition area for the lines of force is usually perpendicular to the direction of movement. When the armature closes, the magnetic resistance of the entire circuit is reduced. If the iron resistance is neglected here, the reduction in the magnetic resistance R ir appears as a function of the travel s according to the formula The following designation then applies to the inductance L: for w ,, u, q = const. If the excitation of the magnet is constant, i.e. the excitation current is constant, the following dependency applies to the tensile force P: From this it follows that in such cases, as is well known, the tensile force increases very strongly when the armature closes (theoretically quadratically). In many cases, use of such a tractive force is not desired: According to the invention, any course of the pulling force can be achieved in that the magnetic resistance is provided as a function of the armature movement, an additional change. This can be achieved, for example, in that the armature and yoke are shaped at the pivot point in such a way that an additional change in the magnetic resistance occurs at this point during the closing movement. A similar solution consists in providing an additional variable air gap or two movable armatures, the movement of which is coupled to one another in such a way that the total magnetic resistance at the two air gaps changes according to the desired dependency.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. t der Zeichnung dargestellt- Mit z ist das Joch des Magnetsystems bezeichnet, dem von einer Erregerwicklung 3 ein Feld aufgedrückt wird. An dem- Joch ist ein beweglicher Anker q. derart angelent, daß er um eine Achse 8 drehbar ist: Der Anker 4. trägt hierbei nach Art eines zweiten Hebelarmes einen F ortsatz 9, der etwa trapezartig abgesetzt derart geformt ist, daß sich. der wirksame Luftspalt, der dort zwischen dem Anker und dem Joch besteht (Rah), vergrößert, ,wenn der Anker von dem Joch angezogen wird, d. h. der Hauptluftspalt (Rar.) verringert wird.An embodiment of the invention is shown in Fig. T of the drawing - With z the yoke of the magnet system is designated, that of an excitation winding 3 a field is pressed. A movable armature q is attached to the yoke. so angelent, that it is rotatable about an axis 8: The armature 4 carries here in the manner of a second Lever arm has a continuation 9, which is shaped like a trapezoidal offset in such a way that that himself. the effective air gap that exists between the armature and the yoke (Rah) enlarged when the anchor is tightened from the yoke, i.e. H. the main air gap (Rar.) Is reduced.

Eine andere Ausführungsform, bei der zwei bewegliche Anker vorgesehen. sind, ist in Fig. a gezeichnet.Another embodiment in which two movable armatures are provided. are, is drawn in Fig. a.

Mit r und 2 sind die beiden Teile des Joches bezeichnet, denen von einer Erregerwicklung 3 ein Feld aufgedrückt wird: An dem Teil 2 sind die beiden Anker 4. und 5 angelenkt, die über eine unmagnetisehe Gelenkstange 6 miteinander verbunden sind. Die Stange 6 ist hierbei an dem Anker 5 fest angelenkt, während an dem Anker 4. mit Hilfe eines Langloches 7 in der Stange 6 ein Spiel gegeben wird. Dadurch,, daß der Hebelarm, an dem die Stange an den beiden Ankern angreift; verschieden gewählt ist, ist erreicht, daß sich die beiden Luftspalte im gegenläufigen Sinne ändern; jedoch an dem Luftspalt zwischen r und 5 in geringerem -Maße als an dem Luftspalt zwischen z und q.. Auf diese Weise ist erreicht, daß beim Anziehen des Ankers 4. als Arbeitsanker die Zugkraftkurve weniger steil verläuft als bei einer normalen Ausführung.With r and 2, the two parts of the yoke are designated, those of an excitation winding 3 a field is pressed: on the part 2 are the two Armature 4 and 5 articulated, which are connected to one another via a non-magnetic toggle rod 6 are connected. The rod 6 is firmly hinged to the armature 5 while a game is given to the anchor 4 with the help of an elongated hole 7 in the rod 6. As a result, that the lever arm on which the rod engages on the two anchors; different is selected, it is achieved that the two air gaps in opposite directions change; but at the air gap between r and 5 to a lesser extent than at that Air gap between z and q .. In this way it is achieved that when the 4. anchor as a working anchor the tensile force curve is less steep than with one normal execution.

Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist nicht au.f das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt: Insbesondere kann der Verlauf der Zugkraft auch beliebig anders festgelegt- werden, z. B. so, daß die Zugkraft konstant wird, indem R,iz dem Gesetz folgt. Ein Grenzfall liegt beispielsweise dann vor, wenn der eine von zwei in Reihe liegenden Luftspalten in gleicher Weise zunimmt, wie der andere abninunt. In diesem Fall bleibt die Induktivität konstant, d. h. die Zugkraft ist Null. Unter Umständen kann man auch erreichen, daß die Zugkraft Voll einer bestimmten Ankerstellung an einen negativen Verlauf annimmt. Ist Rx" = c s der magnetische Widerstand des normalen Luftspaltes und R1I1 = f (:;) der magnetische Widerstand des zusätzlichen Luftspaltes; so gilt r. Steigt R;,<< weniger steil als R_llo fällt, so erhält man einen flachen Zugkraftverlauf.The application of the inventive concept is not limited to the illustrated embodiment: In particular, the course of the tensile force can also be determined differently, e.g. B. so that the tensile force becomes constant by adding R, iz to the law follows. A borderline case exists, for example, when one of two air gaps lying in series increases in the same way as the other decreases. In this case the inductance remains constant, ie the tensile force is zero. Under certain circumstances one can also achieve that the tensile force full of a certain anchor position assumes a negative course. If Rx "= cs is the magnetic resistance of the normal air gap and R1I1 = f (:;) is the magnetic resistance of the additional air gap; then r. If R;, << rises less steeply than R_llo falls, a flat tensile force curve is obtained.

2. Steigt Rae, genau wie R_11" fällt, so ist die Kraft = 0.2. If Rae rises, just as R_11 "falls, the force = 0.

3. Steint R11, steiler als R.ll" fällt, so kehrt sich die Kraftrichtung uni.3. If stone R11 falls steeper than R.ll ", the direction of force is reversed University.

.4- Folgt R11 = R,,r" + R11, dem Gesetz so wird die Zugkraft konstant..4- If R11 = R ,, r "+ R11, follows the law so the pulling force becomes constant.

Bei der mechanischen Kupplung von Bewegungen verschiedener Eisenteile können beliebige bekannte Hebelsysteme und Kurven oder Nockenläufe verwendet werden, uni die gewünschte gegenseitige Abhängigkeit der Bewegung zu erreichen. Auf diese Weise kann der Verlauf der Zugkraftkurve auch verhältnismäßig genau vorgeschriebenen Bahnen in sehr weitgehendem Umfang angepaßt werden.When mechanically coupling the movements of different iron parts any known lever systems and curves or cam tracks can be used, uni to achieve the desired interdependence of movement. To this The course of the traction curve can also be prescribed relatively precisely Orbits are adapted to a very large extent.

An Stelle einer Mechanischen Beeinflussung durch entsprechende Bewegung der den Kraftlinienweg bildenden Eisenteile, gegebenenfalls im Zusammenhang mit geeigneter Formgebung an den Übergangsflächen für den Krafilinienfluß, kann eine ähnliche Beeinflussung auch auf elektrischem Wege erreicht werden, indem zusätzliche Wicklungen vorgesehen werden; deren Erregung beispielsweise in Abhängigkeit von dein- Anleer@veg geändert wird. So kann eine solche Wicklung beispielsweise als Sättigungswicklung ausgebildet werden, die mit abnehmendem Öffnungsweg zunehmend erregt wird, was z. B. bei Wechselstrom in einfacher Weise dadurch erreicht wird, daß die -Erregung in Abhängigkeit von dem Spannungsabfall an der Spule steht, der bei konstantemStrom und abnehmendem Öffnungsweg anwächst. Es kann aber auch in Abhängigkeit von der Ankerbewegung ein beliebiger induktiver, öhmscher, kapazitiver oder kombinierter Widerstand verstellt werden; wodurch der Erregung der gewünschte Verlauf aufgedrückt wird. Es kann auch die Anordnung so getroffen werden, daß ein Sekundärstromkreis vorgesehen wird, dessen Gegenamperewindungen das Feld schwächen, wobei diese Feldschw#ächung in zunehmendem Maße wirksam wird, wenn der Anker sich schließt.Instead of a mechanical influence through appropriate movement of the iron parts forming the path of the force lines, possibly in connection with suitable shaping at the transition surfaces for the Krafilinienfluss, a Similar influencing can also be achieved electrically by adding additional Windings are provided; their excitation, for example, depending on dein- Anleer @ veg is changed. For example, such a winding can be used as a Saturation winding are formed, which increases with decreasing opening travel is excited what z. B. is achieved in a simple manner with alternating current, that the excitation is a function of the voltage drop across the coil, the increases with constant current and decreasing opening path. But it can also be dependent from the armature movement any inductive, ohmic, capacitive or combined Resistance can be adjusted; whereby the desired course is imposed on the excitation will. It can also be arranged so that a secondary circuit is provided whose counter amp turns weaken the field, this field weakening becomes increasingly effective as the anchor closes.

Die neue Beeinflussung der Zugkraftkurve von Magneten kann für beliebige Anwendungsgebiete vorteilhaft sein, insbesondere kann beispielsweise bei Primärauslösermagneten, die zur Auslösung von Schaltern und ähnlichen Einrichtungen dienen, von der neuen Ausbildung mit Vorteil Gebrauch gemacht werden.The new influencing of the tensile force curve of magnets can be used for any Areas of application are advantageous, in particular, for example, for primary release magnets, which are used to trigger switches and similar devices, from the new training can be used to advantage.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Electromagnet, especially for release, with an additional change in magnetic reluctance using two or several air gaps lying in a row, their change depending on one another is set, characterized in that with the armature rotatably mounted in the yoke the second air gap is placed at the pivot point, the armature and the yoke so are shaped so that during the closing movement of the armature an additional change of this second air gap occurs.

2. Electromagnet according to claim I, characterized in that that the additional air gap is placed on a second, also movable armature is, the movement of this armature being controlled by the movement of the other armature will.

3. Electromagnet according to claim I, characterized in that the change of the magnetic resistance is carried out electrically as a function of the armature movement will.

4 .. Electromagnet according to claim 3, characterized in that the change of the resistance is carried out with the help of special windings, which at least change the saturation in certain parts of the iron path.

5. Electromagnet according to claim 3, characterized in that the excitation of the coils acting on the iron circuit is influenced by adjusting resistors in their excitation circuit. Cited publications: German patent specifications No. 638 385, 719 95S 387 384, 469 3 I3, 292 261.