Elektromagnetische Vorrichtung mit Drehanker, vorzugsweise für Schauzeichen. Für Schauzeichen oder polarisierte Re lais ist es bekannt, einen. vormagnetisier ten Anker und zwei feststehende Pole zu verwenden, wobei zur Erzielung einer Stel lungsänderung der Anker umgepolt und der jenige Magnetpol erregt wird, dem der An ker genähert werden soll. Dabei wird zur Be tätigung des Ankers, die Zugkraft ausge nutzt, welche von dem erregten Magnetpol auf den polarisierten Anker ausgeübt wird. Die ser Zugkraft wirkt aber eine Kraft entgegen.
welche dadurch entsteht, dass das im Anker erzeugte Feld sich über .denjenigen Magnet pol schliesst, welchem der Anker zur Zeit ge genüber steht. Um eine sichere Einstellung zu erreichen,, ist: es notwendig, die Anker erregung sehr schwach zu wählen, so dass die Vorteile der Polarisierung des Ankers zum grossen Teil verloren gehen. An der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist dieser Nachteil behoben.
Die Erfindung hat eine vorzugsweise für Schauzeichen geeignete elektromagnetisehe Vorrichtung zum Gegenstand, bei welcher nicht nur die anziehende Kraft. ungl.eich- armiger Pole, sondern auch insbesondere zur Einleitung der Ankerbewegung die absto ssende Kraft gleichnamiger Pole ausgenutzt werden kann.
Bei einer Anordnung, die we nigstens drei Magnetpole und einen auf einem der Magnetpole angeordneten Anker aufweist, wird dies dadurch erreicht, dass von den üb rigen Magnetpolen stets mindestens einer ,gleichnamig und mindestens einer ungleich namig wie der Drehanker polarisiert ist. Bei jeder Umsteuerung der Vorrichtung wird zu diesem Zwecke der Pol, von wel chem der Anker bis zum Augenblick der Umsteuerung angezogen worden war, in dem Augenblick gleichnamig mit dem Anker magnetisiert, in welchem der freiliegende Magnetpol des feststehenden Systemes un gleichnamig mit dem Anker magnetisiert wird.
Dadurch erreicht man, dass die Ver stellung des Ankers zugleich durch die ab stössenden Kräfte der einen und die anzie- henden Kräfte der andern der fest angeord neten Magnetpole bewixkt wird.
Die Zeichnung zeigt Ausführungsbei- spiele des Erfindungsgegenstandes..
In einem ersten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist ein Eisenkörper 1 mit drei Polansätzen 2, 3, 4 versehen. Diese stehen in den Ecken eines gleichschenkligen Dreieckes. Auf dem Pol 3 ist ein Anker 5 aus Weicheisen mit gutem magnetischen S:chluss drehbar augebraeht. Das freie Ende des Ankers. 5 kann in seiner Stellung von dem Pol 4 zum Pol 2 wechseln und umge kehrt. Die Polansätze 2, 3 und- 4 tragen je eine Erregerwicklung 6, 7. B.
Wie aus der Fig. 2, welche zugleich das Verbindungs- und Wiekfungsschema. für die Erregerwick lungen angibt, zu erkennen ist, werden durch einen Schalter 11, je nachdem, ob durch die sen ein Kontakt 12 oder 13 gesehlossen wird, entweder die Spulen 7 und 8 der Polansätze 3 und 4 oder die Spulen 6 und 7 der Pol ansätze 2 und 3 erregt. Durch den Wick lungssinn ist dafür gesorgt, dass stets die beiden Pole, deren Wicklungen stromdurch flossen sind,
in ihren freien Enden gleich- namigen Magnetismus aufweisen. Es wird also zum Beispiel, wenn der Kontakt 12 durch den Schalter 11 geschlossen wird, aus einer Batterie 10 ein Erregerstrom die Er regerwieklung 8 des Magnetpols 4 und die Erregerwicklung 7 des Magnetpols 3 so durchfliessen, dass sieh die Pole 3; und 4 beispielsweise als Nordpole ausbilden, wäh rend der nicht erregte Pol 2 dann zum Süd pol des Systemes wird.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Der Anker 5 liegt entweder auf den Polen 3 und 4 oder 3 und \?. Werden die Erregerspulen derjenigen Pole, über denen der Anker liegt, von einem Strom durchflossen, so wird der Anker von dem Pol, dessen Er regerwicklung stromlos ist, angezogen und gleichzeitig von dem Pol, dessen Wicklung stromdurchflossen ist und auf dem sich der Anker befindet, kräftig abgestossen. Es wird demnach der Anker 5 mit grosser Kraft in seine neue Stellung umgelegt. Eine Rückhol- feder 9 sucht ausserdem den Anker 5 auf die Mitte zwischen den Polen 2 und 4 ein zustellen.
Weil die magnetischen Kräfte aber stärker als die Feder sind, so, kann der Anker nur dann in der Mittelstellung ste hen, wenn keine der Erregerspulen vom Strom durchflossen ist. Man kann diese Vorrichtung zur Überwachung eines Strom kreises benutzen, wenn man sie so verwen det, dass stets eine der Spulen 6 oder 8 er regt sein muss.
Aber nicht allein mit der in der Fig. 2 gezeigten Anordnung der Wicklung kann man den Gedanken der Erfindung verwirk lichen. Zum Beispiel könnte eine Spule die Polansätze 3 und 4 gemeinsam umfassen und eine zweite Spule die Polansätze 3 und 2.
Wenn dann eine der beiden Spulen erregt wird, werden die von dieser Spule umfassten Pole gleichnamig erregt, während der ein zige ausserhalb dieser Spule liegende Pol die entgegengesetzte Polarität erhält. Stets wird dann der Anker derart liegen, dass er von dem innerhalb beider Spulen liegenden Pol 3 bis zu dem Pol, dessen Erregerwicklung stromlos ist, den magnetischen Sehluss bil det.
Ilässt man dagegen, wie es bekannt ist. den Pol 3, welcher den AJaker trägt, voll kommen unbewickelt, und wickelt lediglich eine Spule um den. Pol 2 und eine zweite Spule um den Pol 4 und schaltet die Spulen wiederum so,, @dass stets- nur die eine von ihnen erregt sein kann.
so@ wird der Anker 5 in dieser Anordnung stets die Strecke vom Pol 3 bis zu dem Pol überbrücken, dessen Erregerspule Strom führt, weil der auf dem Pol 3 aufliegende Anker in diesem Falle stets gleich dem Pol, dessen Erregerspule unerregt ist, polarisiert ist .
Die Ausführung des Eisenkörpers braucht nicht notwendigerweise nur drei Polansätze zu haben. Es kann auch zum Beispiel, wie die Anordnung nach den Fig. 3 und 4 ge zeigt, ein Magnetsystem mit fünf Polan sätzen benutzt werden. Vier Polansätze 21, 22, 23 und 24 sind auf einer gemeinsamen Grrundplatte 210 so angebracht, dass sie in den Ecken eines Vierecks stehen. in der Mitte befindet sich ein den Anker 26 tra gender Pol 25. Dieser ist mit besonders brei tem Polschuh versehen, um einen guten mag netischen Schluss mit dem Anker zu gewähr leisten. Der Anker 26 ist bei dieser symme trischen Anordnung in seiner Mitte unter stützt.
Seine freien Enden unterliegen den anziehenden und abstossenden Kräften, wel che die Pole 21,, 22 bezw. <B>28,</B> 24 paarweise hervorbringen. Es werden wiederum nur zwei Erregerspulen 29 und 30 verwendet, von denen die Spule 29 ausser den beiden aussenstehenden Polansätzen 23 und 24 auch den den Anker tragenden mittleren Pol ansatz 2'5 umschliesst und entsprechend die Spule 30 die Polansätze 2'1 und 22 und eben falls den mittleren Polansatz 25.
Für das aus Fig. 4 gezeigte Anwendungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist angenommen, dass die Vorrichtung die Stellung eines Öl- schalters S anzeigen soll; daher wird die Erregung der Spulen 29 und 30 durch einen Hilfsschalter s des Ölschalters S gesteuert. In der gezeichneten Offenstellung des Öl- schalters S schliesst der Hilfsschalter s den Kontakt 32.
Dadurch schliesst er einen Stromkreis, der von der Batterie 33 über den Kontakt 32 durch die Erregerwicklung 30 zurück zur Batterie 33 fliesst. Die von der Wicklung 30 umschlungenen Pole 2l, 22 und 25 sind dadurch gleichnamig magne tisch, wie in Fig. 5 und 5a dargestellt ist, und der Anker 26 wird von den Polen 21 und 22 abgestossen und von den Polen 23 und 24 angezogen. Der Anker 26 ist mag netisiert durch .d'en Pol 25, der ihn trägt, und daher auch gleichnamig mit den Polen 21 und 22. Von diesen wird er also abgestossen.
Die noch übrig bleibenden Pole 23 und 24 werden dagegen entgegengesetzt magnetisiert und ziehen die Enden des Ankers an. In der geschlossenen Stellung des Ölschalters S schliesst der Hilfsschalter s den Kontakt 31 und schliesst dadurch den Seromkreis für die Erregerspule 29. Jetzt werden die Pole 23, 24 und 25 und. der Anker 26 überein- stimmend magnetisiert, während jetzt die Pole 21 und 22 die entgegengesetzte Polgri- tät annehmen. Der Anker 26 wird in die Richtung der Magnete 21 und 22 umlegt.
Es ist unwesentlich, ob das Feld des mittleren Poles bei einer Umschaltung die gleiche Richtung behält oder die Richtung wechselt. Der Anker 26 steht ausserdem unter der Ein wirkung einer Zugfeder 34, welche an einen Zapfen 28 des Ankers angreift. Dadurch wird, wenn beide Erregerspulen stromlos sind, der Anker 26 in die in der Fig. 4 gezeichnete Mittellage gezogen.
Weil der Anker bei Erregung der Spule 30 anzeigt, dass der Ölschalter ausgeschaltet ist und bei Erregung der Spule 29, da.ss der Ölschalter eingelegt ist, so wird dadurch, dass der An ker in der Mittelsteallung steht, angezeigt, dass keine von den Spulen Strom führt, das heisst dass der Hilfsschalter s oder die Über tragungsleitung, sofern es sich um eine Fern anzeigevorrichtung handelt, fehlerhaft sind.
Bei der Verwendung als Anzeigegerät wird die Drehachse des Ankers 26 verlängert und trägt etwa vor einer das Gerät schützenden Schirmwand 35 den Zeiger 27, an dessen Stel lung das Bedienungspersonal die Stellung des Ölschalters S erkennt. An Stelle des Zeigers lässt sich natürlich auch eine andere Markie rungsvorrichtung verwenden, die etwa die Stellung des Schalters S in einer Netznach bildung anschaulich wiedergibt, zum Beispiel können auch über geeignet angeordnete Kon takte verschiedene Licht- oder Lärmsignale in Tätigkeit gesetzt werden.
Auch das fünfschenklige Magnetsystem kann mit Erregung durch eine gesonderte Erregerwicklung für jeden einzelnen & hen- kel arbeiten, wobei es zwar nicht notwendig, wohl aber zweckmässig ist, dass der mittlere Sichenkel '2i5 b jedem EWregungsfa,Ilaa, sei es, dass die :Spulen der Magnete 24 und 23 oder der Magnete 21 und\ 22 erregt werden. ebenfalls vom Strom durchflossen wird.
Bei einer Zuteilung der Erregerwicklung nur auf die vier aussenstehenden Polansätze nimmt der Magnetpol. 25 selbsttätig den Magnetismus der beiden unerregten Aussenpole an. Statt Gleichstrom- ist bei allen Ausfüh rungsformen auch Wechselstromerregung möglich.
Der gleiche Erfindungsgedanke lässt sich auch verwerten, um eine Vorrichtung zu schaffen, bei welcher ein Drehanker durch Umschaltung seiner Erregerspulen eine Dre hung von nahezu 180 vollführt. Eine der artige Anordnung ist in Fig. 6 dargestellt. Es ist mit 60 die Grundplatte für den fest stehenden Teil des Magnetsystems bezeichnet, und die Magnetpole sind mit 61, 62, 63 und 64 bezeichnet.
Der Anker 65 ist wie im Bei spiel nach den F'ig. 3 und 4 alls zweiarmiger Anker ausgebildet, jedoch schliessen seine Arme in diesem Ausführungsbeispiel einen Winkel von<B>90'</B> ein. Die Magnetpole 61 und 62 liegen auf einem Kreis um die Drehachse des Ankers 65, aber der Bogenwinkel zwi sehen ihnen ist kleiner als<B>90'.</B> Der Pol 64 ist lang gestreckt. Er bedeckt ungefähr einen Bogen" welcher der Öffnung der Arme des Drehankers entspricht.
An seinem einen Ende bei 66 ist er abgeschrägt und seine Ent fernung von der Drehachse des Ankers nimmt bis zum Anschlag 67 ständig ab. Die alagnetisierungswicklungen sind schematisch durch eine Windung jeweils angedeutet. Die eine Wicklung umschliesst dabei die Pole 61, 62 und 6.3. Die zweite Wicklung umschliesst die Pole 63 und 64. Durch den Handgriff 6,8 wird in der gezeichneten Stellung am Kontakt 69 die zuletzt genannte Wicklung geschlossen. Der Strom für die Erregerwick lungen wird geliefert von der Wechselstrom quelle 70.
Die Pole 6:3 und 64 erhalten durch die gemeinsame Erregerwicklung gleiche Po larität. während die Poile 61 und 62, welch ausserhalb dieser Erregerwicklung liegen, entgegengesetzte Polarität aufweisen. Der Anker 65 nimmt die Polarität des Pols 63 an und wird also in der gezeichneten Stel lung von den Polen 61 und 62 festgehalten. Wird der Hebel 68 umgelegt, so d@ass er den Kontakt 71 schliesst, so verschwindet der Erregerstrom in der den Polen 63 und 64 gemeinsamen Wicklung; statt dessen entsteht ein Erregerstrom in der Wicklung um die Pole 61, 62 und 63.
Die Polarität des An kers 65 wird in diesem Augenblick gleich namig der Polarität der Pole 61 und 62. Es wird von dem Pol 62 und nach einer kleinen Bewegung auch von dem Pool 61 auf den Anker 65 eine abstossende Kraft ausgeübt, welche veranlasst, da.ss der Anker im Sinne des Uhrzeigers sich bewegt.
Nach ungefähr einer Viertelsdrehung befindet sich der vor derste der Arme des Drehankers ungefähr über der Kante 66 des Pols 6'4 und wird von diesem angezogen, während der nacheilende Arm die abstossende Kraft des Pols 62 er fährt. Infolge der Massenträgheit des Ankers und weil die anziehende Kraft des Pols 64 auf dem einen Arm fast die gleiche Grösse wie die abstossende Kraft des Pols 62 auf dem zweiten Arm hat, wird sich der nach eilende Arm des Ankers an dem Pol 62 vor beibewegen und von da.
an wird der vor eilende Arm des Ankers infolge der Schräg stellung des festen Pols 64 in der gleichen Drehrichtung weiter gezogen und der nach eilende Arm durch die abstossende Kraft des Pols 62 in der gleichen Drehrichtung absto ssen. Der Drehanker kommt zur Ruhe, wenn sein voreilender Arm den Anschlag 67 er reicht. Die Längena,usdelinung des P.oils 64 ist so gewählt, dass der nacheilende Arm des Drehankers vor der Kante 66 des festen Pols steht.
Wird dann der Hebel 68 wiederum in die gezeichnete Lage zurückgelegt und der Kontakt 69 dadurch geschlossen, so wird der Drehanker von dem Pol 64 abgestossen und infolge der schrägen Lage der Kante 66 und der Schrägstellung des Pols 64 im ganzen bewegt sich der Drehanker dann in die: ge zeichnete Stellung zurück.
Die Fig. 6 gezeigte Anordnung lässt sich noch dahingehend abändern, d'ass auch die Pole 61 und 62 zu einem Pol vereinigt wer den. Bei einer derartigen Anordnung sind dann also diejenigen benachbarten Pole des feststehenden Teils des Magnetsystemes;
wel che nur im gleichen Sinne erregt werden können, zu einem gemeinsamen Pol zusam- mengefasst. Für einen einarmigen Drehanker würde ferner ebenfalls eine Ankerbewegung von<B>180'</B> erreicht, wenn beispielsweise allein der rechte Arm des Ankers 65 vorhanden wäre und die Pole 62, 63 und 64. Durch einen Anschlag ist dabei dafür zu sorgen, dass sich der Anker nicht über die gezeichnete Stellung hinaus nach links bewegen kann.
Oder es kann zum Beispiel durch eine Feder auf .den Anker eine Kraft ausgeübt werden, welche stets in der Richtung wirkt, in wel cher sich der Anker bei der nächsten Um steuerung bewegen muss.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass es bei den bisher beschriebenen Anordnungen für eine besonders günstige Kraftwirkung bei ge ringstem Energieaufwand zweckmässig ist, die Erregerspulen nicht in unmittelbarer Nähe der Grundplatte oder des als Kreuz oder Stern ausgebildeten Joches anzubringen, son dern zweckmässig in solchem Abstand vom Joch, dass die Polansätze ungefähr auf ihrer halben Länge unbewickelt bleiben. In den Fig. 1 bis 5 ist dies bereits dargestellt.
Die Erregerspulen sitzen nach Möglichkeit in der Mitte zwischen dem Joch und den Polköp fen.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfin dung ist sowohl für Schauzeichen oder Stel lungszeiger anwendbar, als auch um als Relais mit grossem Schaltweg Stromkreise, sei es durch Schleifkontakte, sei es durch kippbare Quecksilberschalter, zu schalten. Man kann auch abweichend. von den gezeich neten Ausführungsbeispielen den fünfpoligen Eisenkörper zum Beispiel dadurch erhalten, dass zwei gekreuzte Eisenstäbe an ihren En den und an ihrer Berührungsstelle mit Pol ansätzen ausgerüstet werden.
Es ist dann auch eine Verteilung der Wicklungen Luf die das Kreuz bildenden Stäbe möglich.