DE4210740C2 - Elektromagnet mit einem Hubanker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Elektromagnet ist in verschiedenen Ausführungen bekannt (GB 2 154 066 A, DE 24 19 732 C3, DE 26 50 873 A1) und wird beispielsweise als Umschaltmagnet für Tarifzählwerke von Elektrizitätszählern verwendet. Zu diesem Zweck ist der Hubanker im Verhältnis zum Kern wesentlich kürzer ausgebildet und weist eine erheblich geringere Masse als der Kern auf. Mit einer großen aktiven Fläche sowie einem vollständig in den Kern eintauchenden schlanken Ankerkonus läßt sich zudem eine große Haltekraft erzielen. Schwieriger erreichbar ist in der Serienfertigung jedoch die ausreichend maßgenaue Einhaltung des Ankerhubes, da mehrere Toleranzen der Einzelbauteile diesen erheblich beeinflussen. Beim Einbau des Elektromagneten in ein Tarifzählwerk muß deshalb die fehlende Genauigkeit zumeist durch zusätzliche Justierarbeit ausgeglichen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromagneten der eingangs genannten Art einfacher zu gestalten und zugleich soweit zu verbessern, daß bei seiner Herstellung eine hohe Maßgenauigkeit des Ankerhubes problemlos erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Elektromagneten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände der Unteransprüche.

Der erfindungsgemäße Elektromagnet ist insofern vorteilhaft, als der Hubanker aufgrund seiner geringen bewegten Masse und einer großen aktiven Fläche schon bei niedriger Signalspannung sehr schnell und kraftvoll beschleunigt. Zugleich werden große Haltekräfte erreicht und dadurch die Rüttel- und Stoßempfindlichkeit reduziert. Die bis zum äußeren Ankerrand reichende aktive Fläche - also größtmöglicher Radius bei vorgegebenem Querschnitt - bewirkt eine gute Standsicherheit des Hubankers und vermindert die Geräuschgefahr erheblich. Außerdem haben betriebsübliche Verunreinigungen aufgrund der großen aktiven Fläche einen vernachlässigbaren Einfluß. Auch können die Abmessungen der Antiklebscheibe größer sein, die dadurch besser handhabbar ist. Des weiteren wird die Lage der Antiklebscheibe nicht mehr durch die Rückstellfeder beeinflußt, da diese unmittelbar an einem schlanken, koaxial um den Stößel angeordneten Ankerkonus angreift. Damit ist der Querschnitt des Hubankers optimal genutzt. Vereinfacht wird der Aufbau des Magneten zudem durch die unmittelbare Führung des Hubankers in dem vorzugsweise aus Kunststoff hergestellten Spulenkörper, sowie der Befestigung des Kerns im Rückschluß. Auf besonders vorteilhafte Weise ermöglicht die Art der mechanischen Verbindung zwischen Stößel und Hubanker serienmäßig eine Maßgenauigkeit des Hubes, die eine spätere Justierung am Einbauort des Umschaltmagneten entbehrlich macht. Der Magnet ist insgesamt kostengünstig herstellbar und bietet neben seiner optimalen Kraftentfaltung eine hohe Funktionssicherheit.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert.

Der in der einzigen Figur in räumlicher Darstellung geschnitten gezeigte Elektromagnet hat einen ferromagnetischen Rückschluß 1, der als geschlossener, weitgehend glattflächiger Rahmen ausgebildet ist, und der von seiner offenen Seitenflanke 1a her einen Spulenkörper 2 aufnimmt. Dieser ist als Kunststofformteil ausgebildet und hat an einer Seite Anschlagflächen 2a und Befestigungsdome 2b sowie in Achsrichtung ein maßgenaues Kernloch 2c. Von außen um das Kernloch ist der Spulenkörper 2 mit einer dünndrähtigen, etliche Tausend Windungen umfassenden Spule 3 bewickelt, deren Enden über Anschlußstifte 3a aus dem Spulenkörper herausgeführt sind. Gegenüberliegend davon ist die Spule mit einer Isolierfolie 3b schützend abgedeckt.

Der mittels verschiedener formgestalterischer Maßnahmen sich am Rückschluß 1 selbst zentrierende Spulenkörper 2 nimmt in seinem Kernloch 2c nahezu spielfrei einen zylindrischen ferromagnetischen Kern 4 auf, der mit einem Befestigungszapfen 4a in eine koaxial angeordnete Bohrung 1b in der oberen Stirnfläche 1c des Rückschlusses eingreift. Der Befestigungszapfen 4a ist axial im Durchmesser gestuft und hat eine innere, im Durchmesser an die Bohrung 1b angepaßte größere Stufe 4a′, die auf ihrer Oberseite als Prägefläche zum dauerhaften Verstemmen des massiven Kernes 4 mit dem Rückschluß 1 ausgebildet ist, und eine im Durchmesser kleinere äußere Stufe 4a′′, auf die noch näher einzugehen sein wird.

Gegenüberliegend vom Befestigungszapfen 4a ist der nahezu die gesamte Spule 3 durchgreifende Kern 4 mit einer teilweise konischen Senkung 4b versehen, die in eine axiale Bohrung 4c übergeht, welche letzlich im Bereich des Befestigungszapfens eine Lagerbohrung 4d bildet. In dem derart hohlen Kern ist ein unmagnetischer Stößel 5 längsverschieblich angeordnet, der einerseits in der Lagerbohrung 4d geführt und auf der gegenüberliegenden Seite mit einem ferromagnetischen Hubanker 6 fest verbunden ist. Dieser ist auf seiner Mantelfläche 6a ebenfalls gleitend direkt im Kernloch 2c des Spulenkörpers geführt und koaxial um den Stößel 5 mit einem schlanken Ankerkonus 6b versehen. Der im Verhältnis zum Kern 4 erheblich kürzere und dadurch lediglich eine geringe Masse aufweisende Hubanker 6 wird von einer schwachen Rückstellfeder 7 belastet, die um den Stößel 5 eingelegt und mit Vorspannung zwischen der Oberseite des Ankerkonus 6b und dem Grund der Senkung 4b abgestützt ist. Dadurch wird der Hubanker in die dargestellte, abgefallene Stellung gedrückt, wobei eine in eine Nut 5a des Stößels eingesetzte Sicherungsscheibe 8 den Ankerhub entsprechend der Strecke "h" begrenzt. Die Sicherungsscheibe 8 liegt in dieser Stellung immer glattflächig auf der äußeren Stufe 4a′′ des Befestigungszapfens an, da dort beim Verstemmen der unteren Stufe 4a′ keine oberflächenändernden Bearbeitungsspuren auftreten.

Liegt hingegen im erregten Zustand des Elektromagneten der Hubanker 6 mit seiner ringförmigen, bis an die Mantelfläche 6a reichenden aktiven Fläche 6c, auf der zur einwandfreien Funktion eine dünne unmagnetische Antiklebscheibe 6d um den Ankerkonus gelagert ist, mit letzterer eng an der entsprechenden Kreisringfläche 4e des Kernes an, so besteht zwischen Sicherungsscheibe 8 und Oberseite der Stufe 4a′′ ein Abstand entsprechend der Strecke "h". Über dieses abgreifbare Abstandsmaß läßt sich bei der Montage des Elektromagneten die Eintauchtiefe des Hubankers eng toleriert vorgeben. Dazu wird der zunächst noch mit seiner axialen Bohrung 6e lose den Stößel 5 umgebende Hubanker mit seiner aktiven Fläche 6c und der darauf befindlichen Antiklebscheibe 6d fest gegen den Kern 4 gedrückt, wobei der Ankerkonus 6b vollständig in den konischen Teil der Senkung 4b mit geringem Spiel eintaucht. Eine unter die Sicherungsscheibe 8 eingefügte, nicht gezeigte Montagelehre hält dabei entsprechend der Strecke "h" maßgenau den Abstand zur Oberseite der Stufe 4a′′ ein. Danach wird der Hubanker auf seiner rückwärtig eingezogenen Stirnfläche 6f mechanisch mit dem Stößel 5 verstemmt. Auf die Verbindungsstelle eingeleitete Kräfte führen hierbei zu keinerlei mechanischen Beanspruchungen der anderen Bauteile, insbesondere nicht der empfindlichen aktiven Fläche. Nach Entfernen der Hilfslehre ist damit die Eintauchtiefe des Hubankers entsprechend der Strecke "h" exakt vorgegeben, und diese, trotz möglicher Toleranzen bei der Herstellung der Einzelbauteile, in der laufenden Serie praktisch immer gleich. Hubanker und Stößel bilden dabei jeweils eine ausreichend feste Baueinheit, um die Anzugs- und Haltekräfte des Elektromagneten am frei aus dem Rückschluß oberhalb der Sicherungsscheibe 8 vorstehenden Stößelende 5b für eine Umschaltfunktion bei Tarifzählwerken zu nutzen.

Claims (3)

1. Elektromagnet mit einem federbelasteten, einen Stößel aufweisenden Hubanker und einem fest innerhalb eines rahmenförmigen Rückschlusses gehaltenen, den Stößel umfassenden Kern, sowie mit einem um Hubanker und Kern angeordneten Spulenkörper nebst Spule, nach deren Erregung der in den Kern zumindest teilweise eintauchende, zylindrische Hubanker, welcher seinerseits mit einer bis an seine äußere Mantelfläche reichenden, einen Kreisring bildenden aktiven Fläche versehen ist, gegen die Kraft einer um den Stößel eingelegten Rückstellfeder stirnseitig zur Anlage gelangt und dabei mittels einer Antiklebscheibe in definiertem Abstand zum Kern gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß der am Rückschluß (1) fest angeordnete Kern (4) einen axial im Durchmesser gestuften Befestigungsszapfen (4a) aufweist, dessen innere, im Durchmesser größere Stufe (4a′) als ringförmige Prägefläche zur mechanischen Verbindung des Kerns (4) mit einer Bohrung (1b) des Rückschlusses ausgebildet ist, und dessen äußere, im Durchmesser kleinere Stufe (4a′′) als ebene Anschlagfläche für eine am Stößel (5) angeordnete, die Lage des von der Rückstellfeder (7) belasteten Hubankers (6) in seiner abgefallenen Stellung jeweils genau begrenzende Sicherungsscheibe (8) wirksam ist.

2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Bohrung (6e) des Hubankers (6) axial vollständig durchgreifende Stößel (5) mittels eines mechanischen Prägevorganges an einer topfförmig eingezogenen, rückwärtigen Stirnfläche (6f) des Hubankers (6) kraftschlüssig verbunden ist.

3. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verbindung zwischen Stößel (5) und Hubanker (6) jeweils noch nach dem vollständigen Zusammenbau seiner verschiedenen Bauteile (1, 2, 3, 4, 5, 7, 8) mit einem exakt einzuhaltenden, die maßgenaue Eintauchtiefe ("h") des Hubankers (6) beim Arbeitshub festlegenden Stichmaß ("h") zwischen Sicherungsscheibe (8) und äußerer Stufe (4a′′) bei fest am Kern (4) anliegendem Hubanker (6) herstellbar ist.