DE617297C

DE617297C - Solenoid magnet with floating core and magnetic return for controlling regulators

Info

Publication number: DE617297C
Application number: DES102845D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedrich Kassau
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1932-01-19
Filing date: 1932-01-19
Publication date: 1935-08-16

Description

Solenoidmagnet mit schwebendem Kern und magnetischem Rückschluß zur Steuerung von Reglern Die Erfindung betrifft Solenoidmagnete mit schwebendem Kern, wie solche zur Steuerung von Reglern gebräuchlich sind. Bekannte derartige Magnete besitzen einen glatten zylindrischen Eisenkern, der in die Solenoidspule hineinragt und in dieser durch die auf ihn. ausgeübten magnetischer Kräfte schwebend gehalten wird. Der glatte Eisenkern stellt bei dieser Ausführung den einzigen Eisenteil in dem magnetischen Kreis dar.Solenoid magnet with floating core and magnetic return for Control of regulators The invention relates to solenoid magnets with floating core, how those are used to control regulators. Known such magnets have a smooth, cylindrical iron core that protrudes into the solenoid coil and in this by the on him. exerted magnetic forces kept floating will. The smooth iron core is the only iron part in this version the magnetic circuit.

An diese Magnete wird: häufig--bei astatischen Reglern-die Bedingung gestellt, daß ihre Zugkraft bei einer bestimmten, an die Spule gelegten Spannung, welche konstant sein soll, mit ihrem Eigengewicht für einen gewissen Weg des Kernes in der Spule im Gleichgewicht ist. Man fordert jedoch auch bisweilen, daß die Zugkraft des Magnetsystems mit dem Eigengewicht des Kernes und einer zusätzlichen Federkraft auf einem längeren Weg des Kernes innerhalb der Spule im Gleichgewicht ist.For these magnets: often - with astatic regulators - the condition set that their tensile force at a certain voltage applied to the coil, which should be constant, with its own weight for a certain way of the core is in equilibrium in the coil. However, it is sometimes also required that the pulling force of the magnet system with the dead weight of the core and an additional spring force is in equilibrium along a longer path of the core within the coil.

Die erste Forderung wird durch Arbeiten im Zugkraftmaximum, die zweite Forderung durch Arbeiten auf dem labilen Teil der Zugkraftkurve erfüllt. In der Zeichnung zeigt Fig. i ein solches bisher gebräuchliches Magnetsystem und seine Zugkraftkurve. Die Zugkraft K ist über dem Kernweg s aufgetragen. Diese Kurve hat für viele Zwecke erhebliche Nachteile. Bei der ersten Forderung (Arbeiten im Zugkraftmaximum) hat man nur einen geringen Weg zur Verfügung, auf dem die Zugkraft genügend konstant bleibt. Er ist in der Figur mit a, b gekennzeichnet. Die zweite Forderung (Arbeiten auf dem labilen Teil) läßt sich zwar auf einem längeren Weg ,des Kernes erfüllen, und zwar durch Arbeiten auf .dem geradlinigen Ast c, d des labilen Teils der Kurve. Man erreicht jedoch hierbei nur geringe Zugkräfte, so daß das Verhältnis von unvermeidlicher Lagerreibung .des Relais zur Zugkraft zu schlecht wird und somit eine empfindliche Regelung nicht möglich ist. Ein weiterer Nachteil ist das weite Herausragen des Kerns, so daß die Baulänge des Relais dadurch verhältnismäßig lang wird.The first requirement is met by working at the maximum tensile force, the second requirement by working on the unstable part of the tensile force curve. In the drawing, FIG. 1 shows such a previously used magnet system and its tensile force curve. The tensile force K is plotted over the core path s. This curve has significant disadvantages for many purposes. With the first requirement (working in the maximum tensile force), there is only a small path available on which the tensile force remains sufficiently constant. It is marked with a, b in the figure. The second requirement (working on the unstable part) can indeed be met on a longer path, namely by working on the straight branch c, d of the unstable part of the curve. However, only small tensile forces are achieved here, so that the ratio of unavoidable bearing friction of the relay to tensile force is too poor and therefore sensitive control is not possible. Another disadvantage is the large protrusion of the core, so that the overall length of the relay is relatively long.

Es sind auch Sol:enoidrnagnete mit magnetischen Rückschlüssen für die Kraftlinien bekannt. Bei .diesen Solenoidmagneten wurden jedoch immer in die Höhlung des Solenoides hineinragende oder mindestens über den Rand der Solenoidhöhlung vorstehende magnetische Rückschlüsse angewendet, um eine Verstärkung der Anzugskraft und insbesondere ein rasches Ansteigender Zugkraft im Endhub zu erzielen. Mit derartigen magnetischen Rückschlüssen erzielt man keine konstant verlaufenden oder flach ansteigenden Zugkräfte während des Endhubes, welche ein Kräftegleichgewicht auf einem längeren Hubweg ermöglichen, --wie es -für Präzisionsregler er-. forderlich ist.-Nach der Erfindung werden diese Nachteile dadurch beseitigt, -daß ein in die Höhlung des Solenoids nicht hineinragender magnetiseher Rückschluß zur Anwendung gelangt, welcher auf derjenigen Stirnseite des Solenolds angeordnet ist, durch welche der Solenoidkern nicht hindurchgeht, und der eine Bohrung besitzt, deren Durchmesser größer- als der Kerndurchmesser ist. Man erhält durch diese Anordnung eine hohe, auf langem Regelweg praktisch geradlinig verlaufende Zugkraft. Durch die Vergrößerung der Zugkraft und ihren geradlinigen Verlauf ist eine empfindliehe Regelung und ein langer Regelweg gesichert. Außerdem wird die Baulänge eines Relais .dieser Ausführung sehr klein, da der geradlinige Verlauf der Zugkraft in den Endhub verlegt wird. Man kann mit dieser Anordnung sowohl eine während des @ Endhubes konstant verlaufende als auch eine im Endhub, ansteigende Zugkraftkurve erreichen, so daß man also einen derartigen Solenoidmagneten sowohl ohne wie auch mit Gegenfeder verwenden kann. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist es, daß sich der labile Teil der Kurve-genügend flach ansteigend gestalten läßt, so daß man nicht zu steile Gegenfedern benötigt.There are also sol: enoidrnagnete with magnetic yokes for the lines of force known. With .these solenoid magnets, however, were always in the Cavity of the solenoid protruding into or at least over the edge of the solenoid cavity The above magnetic conclusions are used to increase the attraction force and in particular to achieve a rapid increase in the tensile force in the final stroke. With such Magnetic inferences cannot be achieved that are constant or that rise gently Tensile forces during the final stroke, which create an equilibrium of forces over a longer period Enable stroke, - as it is -for precision regulators. conducive ist.-According to the invention, these disadvantages are eliminated, -that a in the Cavity of the solenoid not protruding magnetic inference for use arrives, which is arranged on that end face of the Solenold through which the solenoid core does not pass through, and which has a hole whose diameter is larger than the core diameter. This arrangement gives a high, pulling force practically in a straight line over a long control path. By enlarging the tensile force and its straight line is a sensitive regulation and a long control path secured. In addition, the length of a relay .this version very small, as the straight course of the tensile force is relocated to the final stroke. With this arrangement you can have a constant running during the @ end stroke as well as a traction curve that increases in the final stroke, so that you get a can use such solenoid magnets both without and with a counter spring. Another advantage of this arrangement is that the unstable part of the curve is sufficient Can be designed flat rising, so that you do not need too steep counter springs.

Von besonderer Bedeutung ist die zentrische Bohrdng in dem Eisenrückschluß. Man kann durch Veränderung ihrer Größe die Zugkraftkurve weitgehend .den Forderungen anpassen, die hinsichtlich der Steigung der Zugkraftkurve und der Länge des konstanten Teils gestellt werden. Ferner kann man den Kern an seinem unteren Ende mit einer eisernen, den Außenluftweg der Kraftlinien verkürzenden Schlußplatte versehen. Um einen ansteigenden labilen. Endteil der Zugkraftkurve zu erhalten, versieht man zweclunäßigerweise den an der Spulenstirnseite angebrachten Eisenrückschluß mit lappenartigen Fortsätzen, ,die seitlich der Spule gegen das andere Spulenende zu herabgebogen werden.The centric drilling in the iron back yoke is of particular importance. You can change the size of the tensile force curve largely adjust the slope of the traction curve and the length of the constant Partly be asked. Furthermore, you can the core at its lower end with a iron closing plate that shortens the outer air path of the lines of force. Around an increasing unstable. To get the end part of the traction curve, one provides the iron back yoke attached to the end of the coil flap-like projections, that are to the side of the coil against the other end of the coil be bent down.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele -der Erfindung dargestellt.In the drawing, two exemplary embodiments of the invention are shown.

In Fig. 2 ist io die Solenoidspule und ii der zylindrische Solenoidkern, an dessen unterem Ende die eiserne Schlußplatte 12 angebracht ist. An der oberen Spulenstirnfläche ist die mit der zentrischen Bohrung 14 versehene Eisenscheibe 13 angebracht, welche als Rückschluß für die magnetischen Kraftlinien dient. Über dem Weg s des Magnetkerns i i ist in einer Schaukurve der Verlauf der Zugkraft 11. dargestellt. Wie aus einem Vergleich mit der Zugkraftkurve (Fig. i) ersichtlich ist, wurde durch die Anordnung des Eisenrückschlusses 13 die Zugkraft im Endhub des Kerns, d. i. von -der Stelle des Zugkraftmaximums m nach oben, vergrößert. Dieser Zuwachs an Zugkraft erklärt sich daraus, daß mit Anwendung .des Eisenrückschlusses 13 die magnetische Energie beim Endhub des Ankers in stärkerem Maße abnimmt als ohne den Rückschluß. Durch entsprechende Wahl des Verhältnisses vom Durchmesser der Bohrung 1q. im Eisenrückschluß zum .Ankerdurchmesser ist dafür gesorgt, .daß diese stärkere Abnahme der magnetischen Energie in denjenigen Grenzen bleibt;-die einen konstanten Verlauf der Zugkraft im Endhub gewährleisten.In Fig. 2 io is the solenoid coil and ii is the cylindrical solenoid core, at the lower end of the iron closing plate 12 is attached. At the top The end face of the coil is the iron disk provided with the central bore 14 13 attached, which serves as a conclusion for the magnetic lines of force. Above the path s of the magnetic core i i is the course of the tensile force 11 in a visual curve. shown. As can be seen from a comparison with the tensile force curve (Fig. I) is, by the arrangement of the iron back yoke 13, the tensile force in the final stroke of the core, d. i. from the point of the maximum tensile force m to the top, enlarged. This The increase in tensile force is explained by the fact that with the use of the iron back yoke 13 the magnetic energy decreases to a greater extent than during the final stroke of the armature without the conclusion. By choosing the ratio of the diameter accordingly of the hole 1q. in the iron backflush to the anchor diameter it is ensured that this greater decrease in magnetic energy remains within those limits; -that ensure a constant course of the tensile force in the final stroke.

Nach Fig. 3 ist der Eisenrückschluß 15 mit seitlichen Lappen 16, z7 versehen, die nach der unteren Spulenfläche zu seitlich der Spule herabgebogen sind, und zwar so weit, daß sie mit der Richtung der Spulenachse einen spitzen Winkel 18 einschließen oder parallel zur Spulenachse verlaufen. Durch diese Anordnung ist, wie aus der darunter gezeichneten Schaulinie ersichtlich, eine im Endhub entsprechend schwach ansteigende Zugkraftkurve erreicht. Die Zugkraft wird dabei am Ende des Kernhubes um so steiler ansteigen, je mehr die Lappen i6, 17 nach der eisernen Schlußplatte ig. des Kerns zu heruntergebogen werden oder je länger sie sind, weil die magnetische Energie im letzten Teil des Hubes um so mehr in mechanische Energie umgesetzt wird, je stärker sich der Luftspalt im letzten Teil des Hubes ändert.According to Fig. 3, the iron back yoke 15 with lateral tabs 16, z7 provided, which are bent down towards the lower coil surface to the side of the coil, so far that they form an acute angle with the direction of the coil axis Include 18 or run parallel to the coil axis. By this arrangement, as can be seen from the sight line drawn below, one in the end stroke accordingly slightly increasing traction curve reached. The tensile force is at the end of the The more the lobes 16, 17 move towards the iron closing plate, the steeper the increase in the core stroke ig. the core to be bent down or the longer they are because the magnetic The more energy in the last part of the stroke is converted into mechanical energy, the more the air gap changes in the last part of the stroke.

Claims

PATENT CLAIMS; i. Solenoid magnet with floating core and magnetic Conclusion for the control of regulators, characterized by an in, the cavity of the solenoid (i o) not protruding back yoke (13) on that end face of the solenoid through which the solenoid core (i i) does not pass, and has a bore (1 [), the diameter of which is greater than the core diameter is.

2. Solenodmagnet according to claim i, characterized by one at the lower end The iron closing plate attached to the core and shortens the outer air path of the lines of force (1: 2) -3. Solenoid magnet according to claim i and 2, characterized by the side of the Coil of bent flap-like extensions (16, 17) of the magnetic yoke.