DE2744554C2

DE2744554C2 - Magnetanordnung für eine Hammerbankanordnung eines Anschlagdruckers

Info

Publication number: DE2744554C2
Application number: DE2744554A
Authority: DE
Inventors: Aram Sarkis Encino Calif. Arzoumanian
Original assignee: Ricoh Printing Systems America Inc
Current assignee: Ricoh Printing Systems America Inc
Priority date: 1976-10-12
Filing date: 1977-10-04
Publication date: 1982-06-09
Also published as: IT1088476B; DE2744554A1; NL7710290A; FR2367612A1; JPS5346661A; SU740147A3; NL178301B; US4114532A; JPS598051B2; NL178301C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Magnetanordnung für eine Hammerbankanordnung eines Anschlagdruckers mit einer Halterungsvorrichtung, an der wenigstens eine Reihe von Magneten befestigt ist, wobei zwischen den einzelnen, im wesentlichen einheitliche Abmessungen aufweisenden und aus homogenem Material bestehenden Magneten Luftspalte vorgesehen sind und wobei in den Luftspalten zwischen benachbarten Magneten jeweils eine flache bewegliche Spule angeordnet ist, die Bestandteil eines Druckhammers ist, der ebenfalls an der Halterungsvorrichtung befestigt ist

Bei einer aus der DE-OS 24 56 607 bekannten Magnetanordnung dieser Art sind zwei Reihen von Magneten parallel zueinander a.i der Halterun;svorrichtung befestigt und über ein nicht magnetisches Material auf Abstand gehalten. Die Permanentmagnetelemente sind in den beiden parallelen Reihen uerart gepolt, ds. sie einen geschlossenen Magnetfeldkreis hervorrufen, wobei der Magnetfluß in der ersten Reihe in einer Richtung, in der dazu parallelen Reihe in der entgegengesetzten Richtung verläuft Ein eine Spule durchfließender Strom erzeugt eine magnetische Kraft, welche den Druckhammer in Richtung der aus einer Druckwalze oder einem Band bestehenden Typenträgerfläche bewegt Die an der Spule entwickelte Kraft ist proportional zu dem Produkt aus magnetischer Induktion (B) innerhalb des Spalts zwischen zwei benachbarten Permanentmagnetelementen und dem die Spule durchströmenden Strom (i). Zur Vermeidung von Aufheizproblemen sollte die Stromstärke in der Spule minimiert werden.

Bei einem vorgegebenen Wert des die Spule durchfließenden Stroms ist die auf den Druckhammer

j wirkende Kraft daher direkt abhängig von der Stärke der magnetischen Induktion. Bei vorgegebener Geometrie der Magnetanordnung hängt die magnetische Induktion in erster Linie von dem Material der Permanentmagneten ab. Allgemein ausgedrückt, sind

ίο höhere Energie entfaltende Materialien, z.B. Seltene Erden-Materialien, wie sie beispielsweise aus »Brown-Boveri-Mitteilungen« 5/75, Seiten 210-214 für Permanentmagnete bekannt sind, beträchtlich teurer als Materialien niedrigerer Energie, beispielsweise die unter der Bezeichnung »Alnico« bekannte Gruppe von für Permanentmagneten verwendeten Legierungen.

Bei allen bekannten Magnetanordnungen der eingangs genannten Art bestehen alle Permanentmagnetelemente in einer Reihe aus einem Material mit den gleichen magnetischen Charakteristiken, so z. B. aus Alnico. Die Verwendung von Alnico-Magneten führt zu einem Energieprodukt von 94% des maximalen Energieprodukts, und dieser Wert bedingt einen relativ hohen und für die Praxis unzweckmäßigen Erreger-

strom.

Wenn anstelle der einheitlichen Alnico-Magnete für alle magnetischen Elemente Seltene-Erden-Magnete verwendet werden, so wird zwar eine höhere magnetische Induktion, jedoch ein beträchtlich verringertes Energieprodukt, verbunden mit einem schlechteren Wirkungsgrad erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Magnetanordnung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welche sowohl die magnetische Induktion im Spalt als auch das Energieprodukt optimiert, d. h. möglichst groß macht

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Magnete in zwei Gruppen mit jeweils verschiedenen magnetischen Charakteristiken aufgeteilt sind, wobei die erste Gruppe aus Permanentmagnetelementen aus einem Seltene-Erden-Material mit einem maximalen Energieprodukt von mehr als von 95 492J/m³ (12 Millionen Gauß-Oersted) besteht und wobei die magnetischen Elemente der beiden Gruppen einander abwechselnd in der Reihe angeordnet sind.

Die in der Reihe abwechselnd angeordneten Seltene-Erden-Magnete entwickeln zumindest den überwiegenden Teil des Magnetfelds in beiden innen jeweils benachbarten Spalten. Die anderen Magnetelemente sorgen aufgrund der alternierenden Anordnung für das ausgezeichnete Energieprodukt. Die erfindungsgemäße Anordnung führt daher zu einer höheren magnetischen Induktion im Spalt bei ausgezeichnetem Energieprodukt

Aus dt- GB-PS 8 35 173 ist es an sich bekannt, die einze' ien Permanentma[ etelemente jeweils a-s Abschnitten mit unterschiedlichen magnetischen Materialien aufzubauen. Hierbei handelt es sich jedoch um die Konstruktion von Einzelmagnetanordnungen, bei denen zwischen den Abschnitten aus unterschiedlichen magnetischen Werkstoffen und mit verschiedenen magnetischen Charakteristiken keine Spalte vorhanden sind.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine Schnittansicht eines Anschlagdruckers, in

welchem die Erfindung vorteilhaft realisiert ist,

Fig.2 eine Ansicht in Richtung der Pfeile 2-2 in Fig. 1,

Fig.3 ein Schaubild der Entmagnetisierungskurven eines der Seltenen Erden-Magnetmaterialien (Samariumkobalt) und von »Alnico 8«-Magnetinaterial,

Fig.4 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Magnetanorcinung,

Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Magnetanordnung,

F i g. 6 ein Schaubild der resultierenden magnetischen Luftspaltinduktion Brcs bei der Anordnung gemäß F i g. 5

als Funktion der differentiellen Permeabilität μΔ= —

Hc

der verschiedenen Typen von Alnico-Magneten verschachtelt mit Seltene-Erden-Magneten gewisser Charakteristiken und

F i g. 7 ein Schaubild der resultierenden magnetischen Luftspaltinduktion B_ra bei der Anordnung gemäß F i g. 5 als Funktion der magnetischen Induktion von Seltene-Erden-Magneten Bre in geschachtelter Anordnung mit verschiedenen Arten von Alnico-Magneten.

Im folgenden wird zunächst auf die F i g. 1 und 2 Bezug genommen, welche einen typischen Hochgeschwindigkeitsanschlagdrucker zeigen, wie er ähnlich in der US-PS 39 83 806 beschrieben ist. Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Drucker weist eine bewegte Typenträgerfläche, z. B. eine Walze 20 mit auf der Umfangsfläche in zur Walzenachse parallelen Reihen und um die Walzenachse laufenden Ringen angeordneten erhabenen Zeichen (nicht gezeigt) auf. Eine Hammerbankanordnung 22 aus einer Vielzahl von einzeln betätigbaren Druckhämmern 24 ist neben der Walze 20 angeordnet. Die Hammerbankanordnung ist so weit von der Walze 20 beabstandet, daß das zu bedruckende Papier 26 sowie ein Farbband 28 zwischen beiden durchlaufen können. Ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Papier-Fortschaltsystem dient zum zeilenweisen Vorbeibewegen des Papiers vor den Hämmern <to 24. Bei Betätigen eines Hammers zu einem geeigneten Zeitpunkt relativ zur Walzenposition schlägt der Hammer auf die Rückseite des Papiers 26 und stößt dessen Vorderseite gegen das Farbband 28 und das ausgewählte Zeichen auf der Walze 20, wodurch das Zeichen auf der Vorderseite des Papiers abgedruckt wird.

Die Hammerbankanordnung 22 besteht in typischer Ausführungsform aus einer Halterungsvorrichtung 30 und einer Vielzahl von an der Halterungsvorrichtung angebrachten Hammermoduln 32 und Magnetmoduln 34. Die Halterungsvorrichtung kann erste und zweite längliche Rohrstücke 36 -lnd 38 aufweisen, die in paralleler Anordnung zwischen zwei Enuplatten 40 befestigt sind. Die Rohrstücke 36 und 3" tragen in Längsrichtung der Rohrstücke nebenein "ader eine Vieb?hl von Befestigungselementen 44, von denen jedes einen zwischen die Rohrstücke 36 und 38 passenden Einsatz bildet, der an der Umfangsfläche der Rohrstücke festgelegt ist Jedes Befestigung element 44 weist gegenläufige Bohrungen 46 und 48 auf, die mit Innengewinden versehen sind und Schraubbolzen zur Halterung der Hammermoduln 32 und der Magnete 34 an den Befestigungselementen aufnehmen. Die Halterungsvorrichtung kann zwischen ersten und zweiten Druckstellungen hin- und herbewegt werden.

Jeder Hammerrnodul 32 weist einen gemeinsamen Fußteil 60 mit einem den Modul am Rohrstück 36 der Halterungsvorrichtung festlegenden hinteren Basisabschnitt 62 und einem mehrere Hammer 24 halternden, nach vorn vorspringenden Abschnitt 64 auf.

Der hintere Basisabschnitt 62 des Fußteils 60 ist mit einer Ausnehmung versehen, deren gekrümmter Querschnitt so bemessen ist, daß er der Umfangsfläche des Rohrstücks 36 folgt Der Fußteil 60 des Hammermoduls ist mit einer Durchgangsbohrung zur Aufnahme eines Bolzens 70 versehen, der in die Innenbohrung 46 eines Befestigungselements 44 eingeschraubt ist

Jeder der Hammermoduln 32 weist außerdem eine Vielzahl von Druckhämmern 24 auf, von denen jeder federnd an dem nach vorne vorspringenden Abschnitt 64 des Fußteils 60 gehaltert ist Jeder der Druckhammer weist einen starren Bauteil 80 mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten, aus mehreren Windungen bestehender« leitenden Spule auf, wobei der starre Körper mit der leitenden Spule in einem flachen starren Gehäuse, beispielsweise aus Aluminium, angeordnet ist Der Spulenbauteil 80 ist drehbar an zwei leitenden Federn 82 und 84 gelagert, deren von dem Spulenbauteil 80 entfernten Enden in dem nach vorne vorspringenden Abschnitt 64 des Fußteils 60 befestigt sind Die Federn 82 und 84 sind elektrisch leitend und führen der Spule des Spulenbauteils 80 Strom za Eine mehradrige Leitung 86 verbindet ein Verbindungsstück mit den Druckhämmern jedes Hammermoduls 32. Die Enden der in der Zeichnung nicht dargestellten Spule sind elektrisch mit den Federn 82 und 84 verbunden. Das Spulenbauteil 80 trägt an dem von den Federn 82 und 84 entfernten Ende einen Druckkopf 92.

Die Hammermoduln sind in gegenseitiger Ausrichtung an dem Rohrstück 36 gehaltert, das in den gekrümmten Abschnitt der Ausnehmung in den Hammermodul-Fußteilen eingreift Außerdem sind die Hammermoduln mittels der die Fußteile durchgreifenden und in die Befestigungselemente 44 eingeschraubten Bolzen 70 festgelegt Bei dieser Anordnung liegen die stirnseitigen Enden aller Druckköpfe 92 auf einer gemeinsamen Horizontallinie parallel zur Achse der Walze 20 gemäß F ig. 1.

Um eine Kraft auf den Spulenbauteil 80 eines Hammers 24 wirken zu lassen, welche den Hammerdruckkopf 92 schlagartig gegen die Walze 20 treibt, wenn die Spule erregt ist wird ein Magnetfeld von den oben erwähnten Magnetmoduln 34 erzeugt, welches rechtwinklig zu den Ebenen der Spulenbauteile 80 verläuft. Jeder Magnetmodul weist einen Fußteil % auf, der an dem Rohrstück 36 der Halterungsvorrichtung 30 im wesentlichen in der gleichen Weise angeordnet und gehaltert ist wie die Hammermoduln 32. Mehrere dünne, rechtwinklige magnetische Bauteile springen nach vorn von dem Magnetmodul-Fußtei! 96 vor, sind mit Abstand parallel zueinander angeordnet und können, wie nachfolgend noch genauer erläutert wird, aus einem Dauermag'ietwerkstoff oder aus Weicheisen-.naterial bestehen.

Bei einem typischen Drucker der in den ^v\g.\ und 2 dargestellten Art sind beispielsweise 68 Druckhämmer 24 in gegenseitiger Ausrichtung entlang des Rohrstücks 36 gehaltert und geeignet, die gleiche Anzahl von Spaltenstellen entlang einer Zeile zu drucken. Die aus mehreren Magnetmoduln mit jeweils mehreren Magneten bestehende Magnetanordnung bildet eine Anzahl von Spalten, die der Zahl der Druckhämmer entspricht, wobei jeder Spalt einem bestimmten Hammer zugeordnet ist.

Der Abstand zwischen den Druckhämmern beträgt in

typischer Ausführung 5,08 mm. Die Dicke eines Druckhammer erfordern eine Mindestlänge jedes Spalts von 1,156 mm, wodurch eine Maximallänge von 3,92 mm für jedes Magnetelement verbleibt. Die Magnete sind in der in Fig. 2 dargestellten Weise entlang ersten und zweitem parallelen Reihen 134, 136 angeordnet, wobei die Magnete in jeder Reihe zur Bildung der Spalte in gegenseitigem Abstand angeordnet sind. Die einander entsprechenden Spalte der ersten und zweiten Reihen sind zueinander ausgerichtet, so daß jedes Spaltpaar eine gemeinsame Hammerspule aufnehmen kann. Die Magnete sind mit ihren Polflächen den Spalten zugewandt und erzeugen einen Kraftfluß entlang den ersten und zweiten Reihen in entgegengesetzten Richtungen. Magnetische Brückenstäbe bzw. -stege 138 sind mit benachbarten Enden der ersten und zweiten Reihen der Magnete gekoppelt und schließen damit den Kraftflußweg, der über die ersten und zweiten Reihen von Magneten und die Brückenstäbe verläuft. In bekannten, entsprechend F i g. 2 ausgebildeten Magnetanordnungen fanden generell identische Magnete Verwendung, die in der Regel aus Alnico 8-Material bestanden, das eine magnetische Induktion im Spalt in der Größenordnung von 4000 Gauß (0,4 T) erzeugt.

Die Erfindung ist eine verbesserte Magnetanordnung gerichtet und wird an einem Ausführungsbeispiel erläutert, das in seinem grundsätzlichen Aufbau demjenigen gemäß Darstellung in F i g. 2 entspricht. Ein wesentliches Ziel bei der Konstruktion einer Magnetanordnung besteht darin, eine genügend hohe magnetische Induktion im Spalt be> relativ niedrigen Kosten zu erzielen. Da die Kosten direkt proportional zu dem benötigten Volumen des Magnetmaterials sind, können sie dadurch minimiert werden, daß die Magnete so nahe als möglich an dem Punkt der Entmagnetisierungskurve mit dem maximalen Energieprodukt (B ■ H)_max des Magneten betätigt werden.

Im folgenden wird auf Fig.3 Bezug genommen, welche die Entmagnetisierungskurven einer typischen Aluminium-Nickel-Kobalt-Legierung (Alnico 8) und einer typischen Seltene-Erden-Legierung, Samariumkobalt (SmCo₅) darstellt Bekanntlich werden die Charakteristiken eines Dauermagneten am häufigsten anhand seiner Entmagnetisierungskurve beschrieben, welche den zweiten Quadranten seiner Hystereseschleife enthält Die Hauptcharakteristiken eines Dauermagnetmaterials können aus der Entmagnetisierungskurve abgeleitet werden und sind:

Remanenz (ß_r) in Gauß (10-⁴T), d.h. die magnetische Flußdichte bzw. Induktion entsprechend der magnetischen Feidsiärke (H) von Nuii in einem magnetischen Material, das sich in einem vollständig magnetisierten Zustand befindet;
die Koerzitivfeldstärke (/f_c) in Oersted (79,577 A/m), d. h. die an ein magnetisches Material entgegen der Magnetisierungsrichtung anzulegende magnetische Feldstärke, welche die Flußdichte bzw. magnetische Induktion auf Null reduziert;
das Energieprodukt in Gauß-Oersted (79,577 χ 10-⁴ J/m³), d. h. die von einem Magneten erzeugte äußere Energie, welche gleich dem Produkt (B · H) der magnetischen Induktion bzw. Flußdichte (B) und der entmagnetisierenden magnetischen Feldstärke (H) auf der normalen Entmagnetisienmgskurve ist Wenn der Dauermagnet am I¹UnICt mit dem maximalen Energieprodukt (B - H)nax betrieben wird, ist zur Erzeugung einer

bestimmten äußeren Energie ein minimales Magnetmaterialvolumen erforderlich.

Permanentmagnete aus Kobalt und Seltenen Erden-Legierungen, z. B. Samariumkobalt (SmCos) haben typischerweise maximale Energieprodukte oberhalb von 12 Millionen Gauß-Oersted ( = 95 492 J/m³), und Materialien mit einem so hohen Energieproduktpegel werden im folgenden bei der Bezugnahme auf Seltene-Erden-Magnete vorausgesetzt.

Für die nachfolgenden Ausführungen gelten folgende Umrechnungen: IG = IO-⁴T; 1 0 = 79,577 A/m; 1 MGO = 7957,7 J/m³.

Ein Permanentmagnet kann bei einem bestimmten Punkt seiner Entmagnetisierungskurve betrieben werden, wobei die Einstellung des Betriebspunktes von den Charakteristiken der externen magnetischen Schaltung abhängig ist. Die wesentlichen Charakteristiken eines Betriebspunktes auf der Entmagnetisierungskurve sind:

Permeanzkoeffizient (P), d. h. das Verhältnis der gesamten externen Permeanz zu derjenigen des vom Magneten eingenommenen Raumes

Differentielle Permeabilität (W₄), d. h. das Verhältnis der periodischen Änderung der magnetischen Induktion (B) zur periodischen Änderung der magnetischen Feldstärke (H) an irgendeinem Punkt auf der Hystereseschleife

Zusätzlich zu den Entmagnetisierungskurven für Alnico 8 und Samariumkobalt zeigt Fig.3 auch zwei Hyperbelkurven der Energieprodukte von 5 bzw. 18 Millionen Gauß-Oersted und zwei Lastlinien, welche die Permeanzkoeffizienten von 3,4 und 1,7 darstellen. Die Lastlinie des Permeanzkoeffizienten 3,4 ist für eine Anordnung mit festem Luftspalt repräsentativ, bei der das Verhältnis der Magnetlänge zur Spaltlänge 3,4 beträgt, z. B. in der Darstellung gemäß F i g. 2 bei einer Magnetlänge (L_n,) = 0,392 cm und einer Spaltlänge (Lg)=0,1156 cm. F i g. 3 zeigt außerdem eine Linie MEN, welche die Tangente an die Alnico 8-Entmagnetisierungskurve am Punkt fdarstellt

so Aus Fig.3 ist zu sehen, daß die Lastlinie P= 3,4 für die in Fig.2 dargestellte Anordnung die Alnico S-Entirsagnetisiepjsgskurve an einem Betriebspunkt E schneidet, an dem Bd= 4000 Gauß, Hd=WlQ Oersted und das Energieprodukt BdHd=AJ Millionen Gauß-Oersted (MGO) ist Dieser Energieproduktwert ist gleich 94% des maximalen Energieprodukts von (B · H)m*x, das am Punkt F auftritt, an dem ß=5000Gauß, //=1000 Oersted und (B '/(U= 5,0 MGOist

Dieselbe Lastlinie von P= 3,4 schneidet die Samariumkobalt-Entmagnetisieningskurve an einem Betriebspunkt Λ wo Bd= 6650 Gauß, Hd= 1950 Oersted und das Energieprodukt BdHj= 13,0 MGO ist Dieses Energäeprodukt ist gleich 74% des maximalen Energieprodukts (B · H)_nBn, das am Punkt D auftritt, wo 5=4400 Gauß und //=4000 Oersted sowie (B - HJUr= 17,6 MGO ist Die Verwendung von Alnico 8-Magneten in der

geometrischen Anordnung gemäß Fig.2, angegeben

durch die Lastlinie P= 3,4 in Fi g. 3, stellt eine wirksame Verwendung von magnetischem Material dar, da das resultierende Energieprodukt 94% des Maximums beträgt. Die sich ergebende magnetische Induktion (B) von 4000 Gauß ist jedoch niedrig im Vergleich zu der Verwendung vom Samariumkobalt in der gleichen Anordnung. Die Verwendung von Samariumkobalt-Magneten in dieser Anordnung stellt jedoch eine relativ schlechte Ausnutzung des Magnetmaterials dar, da das sich ergebende Energieprodukt nur 74% des Maximums beträgt.

Bei der erfindungsgemäßen Magnetanordnung wird eine Kombination von Magnetmaterialien mit unterschiedlichen Charakteristiken zur Erzielung einer großen Ausbeute an der magnetischen Flußdichte bzw. Induktion im Spalt verwendet.

Bei einem ersten Ausführungsbcispicl, das in F i g. 4 dargestellt ist, wird zur besseren Annäherung des Energieprodukts an das maximale Energieprodukt (S · H)_max (unter Beibehaltung der in Fi g. 2 dargestellten Konstruktionsabmessungen) eine Magnetanordnung gebildet, in der Samariumkobalt-Magnetelemente und Weicheisenelemente abwechselnd in einer Reihe angeordnet sind. Bei der Auswertung dieser in F i g. 4 dargestellten Magnetanordnung und bei Vernachlässigung des sehr niedrigen Wertes der magnetischen Reluktanz von Eisen ist zu erkennen, daß jedes Magnetelement auf zwei Spalte wirkt, von denen jeder eine Längenabmessung von 0,1156 cm hat.

Bei der angegebenen Länge von 0,3924 cm des Magnetelements und der Spaltlänge von 0,1156 cm ergibt sich ein Permeanzkoeffizient der magnetischen Anordnung von

0,3924
2(0,1156)

= 1,7,

der einen Betriebspunkt C (F i g. 3) definiert, bei dem ßd=5350Gauß, //^=3150Oersted und B_dH_d=\6,9 MGO. Dieser Energieproduktwert ist 96% des maximalen Energieprodukts (B ■ WJ_m„von 17,6 MGO am Punkt D.

Es ist daher zu sehen, daß das Ausführungsbeispie! gemäß Fig.4, in welchem abwechselnd Samariumkobalt-Magnetelemente und Weicheisenelemente verwendet werden, zu einer höheren magnetischen Induktion im Spalt als eine entsprechend dimensionierte Magnetanordnung mit einheitlich aus Alnico 8 bestehenden Magneten führt Die erhöhte magnetische Flußdichte bzw. Induktion wird ebenso erreicht wie eine verbesserte Ausnutzung des Magnetmaterials, da das Verhältnis des Energieprodukts am Betriebspunkt zum maximalen Energieprodukt vergrößert wird.

Im folgenden wird auf F i g. 5 Bezug genommen, in welcher ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Hochenergiemagneten, z.B. Seltene-Erden-Magneten aus Samariumkobaltmaterial mit billigen Magneten aus Alnico 8-Material abwechselnd angeordnet sind, gezeigt ist wie nachfolgend abgeleitet werden wird, führt die sich daraus ergebende Magnetanordnung zu einer höheren Flußdichte als der Mittelwert der Flußdichte dieser Magnete bei getrennter Benutzung in dergleichen Konfiguration.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.4, in welchem die Magnetanordnung aus abwechselnd angeordneten Hochenergie-Samariumkobalt-Magneten und Weicheisenstücken besteht, werden die Spalte natürlich alle von den Samarhimkobalt-Magneten erregt bzw. mit Energie versorgt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.5, bei dem eine Kombination aus Samariumkobalt- und Alnico-Magneten verwendet wird, rührt die Flußdichte in den Spalten sowohl von den Samariumkobalt-Magneten als auch den Alnico-Magneten her. Um die Magnetanordnung gemäß F i g. 5 quantitativ zu erfassen sei angenommen, daß die von jedem Samariumkobalt-Magnet erregte Spaltlänge durch α- und die von jedem Alnico-Magneten erregte Spaltlänge durch 2 (0,1156) - χ dargestellt ist.

Schreibt man die Gleichung der Entmagnetisierungskurven für die Seltene Erde und für Alnico in der Form von B=f(H; x) (mit H=BZP) und setzt sie gleich, so kommt man zu einem Wert von »x«, der die Berechnung der Flußdichte bzw. magnetischen Induktion B ermöglicht. In diesem Falle ist der Permeanzkoeffizient des Selicne-Erde-Magneten:

„ _ 0,3924

und der Permeanzkoeffizient des Alnico-Magneten ist

„ _ 0,3924
^M - 0,2311 -x

(alle Längenabmessungen in [cm]).

Die Seltene Erden-Entmagnetisierungskurve ist eine gerade Linie mit einer difierentiellen Permeabilität von

"-£-■¥■■■.■

(siehe Fig. 3) und ihre Gleichung ist:

B = 1,1 //+ 8,8,
jedoch mit

ρ JL· = ^Lm = 0,3924

-H Lg_rc χ

woraus folgt:

H =

-Bx

(0,3924) '
Ersetzt man //durch dessen Wert:

^B - -¹

und

8,8

l+2,8x

(D

Die Alnico 8-Entmagnetisierungskurve kann dadurch angenähert werden, daß die differentielle Permeabilität am Arbeitspunkt (im vorliegenden Fall Punkt E) angenommen wird, wobei

Br 12,25 _ ,

"^ΛΑη " Hc * ~LjT " ⁷

und eine gerade Linie gezeichnet wird mit der Gleichung:

B = 7//+12,25,

jedoch

ti

woraus sich ergibt:

Lm ₌ 0,3924
Lg _A |„ 0,2311

₌ -B (0,2311 -x)
(0,3924)

Ersetzt man //durch dessen Wert:

una

12,25

IH-17,84 (0,2311 — je)

Setzt man B_n, und Z^₁₈ gleich so ergibt sich:
8,8 12,25

(2)

1+2,8 1 + 17,84(0,2311-x)

und

.v = 0,1716 cm.

Ersetzt man χ durch dessen Wert in (1), so ergibt sich: JU?

B„ =

1+2,8x0,1716

B_n. ~ 5940 Gauß.
Ersetzt man λ:durch dessen Wert in (2) so ergibt sich:

η _ 12,25

B_A

1 + 17,84(0,2311-0,1716)
5940 Gauß.

Unter Verwendung der oben angegebenen Berechnungsmethode kann die Kurvenschar gemäß Fig.6 gezeichnet werden. Diese Kurven zeigen die resultierende Flußdichte bzw. magnetische Induktion »Brei« als Funktion der differentiellen Permeabilität »μά« der verschiedenen Typen von Permanentmagneten (typischer Weise Alnico), die mit Seltene-Erden-Magneten mit einer Flußdichte von 6650 Gauß bei einem Permeanzkoeffizienten von P= 3,4 (Samariumkobalt-Entmagnetisieningskiirve gernäß F i g. 3) verschachtelt "bzw. wechselweise angeordnet sind.

Seltene-Erden-Magnete mit einer differentiellen Permeabilität /tAre=l,U die mit Magneten mit der gleichen differentiellen Permeabilität zusammengestellt sind, haben eine resultierende magnetische Flußdichte bzw. Induktion, welche gleich der mittleren magnetischen Induktion dieser Magnete bei separater Verwendung ist Wenn beispielsweise Samariurnkobalt-Magnete mit 6650 Gauß bei P= 3,4 abwechselnd mit Mischmetallmagneten (μ,Αππ,= 1,1) mit 5500 Gauß bei P=3,4 zusammengestellt werden, so ergibt sich eine resultierende magnetische Flußdichte bzw. Induktion von

6650+5500

= 6075 Gauß

Auch resultierende Flußdichten von Magnetkombinationen mit differentiellen Permeabilitäten über 5 unterscheiden sich nicht stark von der mittleren Flußdichte bei separater Verwendung. Es wurde beispielsweise festgestellt, daß Alnico 8-Magneten 0*4 = 7. ß=4000Gauß bei P=3,4), die mit Alnico 5-7 0*4=162, ß=2500Gauß bei P=3,4) abwechselnd in einer Reihe zusammengestellt bzw. verschachtelt angeordnet werden, eine resultierende Flußdichte von ß_reJ=3385 Gauß ergeben, ein Wert also, der angenähert gleich dem Mittelwert ist, d. h.

4000 + 2500

= 3250 Gauß.

Aufgrund einer Kombination von analytischen und experimentiellen Untersuchungen wurde gefunden, daß der höchste Gewinn an magnetischer Flußdichte bzw. Induktion (gegenüber dem Mittelwert unterschiedlicher Magnetwerkstoffe) in einem Bereich der magnetischen Permeabilität von 1,1 bis 7 erzielt wird, wobei eine Gruppe von Magneten eine differentielle Permeabilität von beispielsweise μ& = 1,1 und die andere Gruppe eine höhere differentielle Permeabilität, ζ. Β. μ& = 7 hat. Außerdem wächst bei einer bestimmten magnetischen Flußdichte bzw. Induktion von Booster-Magneten (z. B. Seltene Erden) der Gewinn an magnetischer Induktion bzw. Flußdichte mit abnehmender magnetischer Induktion (bei derselben Permeanz) der abwechselnd angeordneten Magnete (z. B. Alnico). Bei einem Samariumkobalt-Magneten mit 6650 Gauß bei P= 3,4 (F i g. 6) und einem abwechselnd mit diesem angeordneten Magneten mit 5500 Gauß bei P= 3,4 und μα = 5 ergibt die resultierende magnetische Induktion bzw. Flußdichte von 6310 Gauß einen Gewinn von 235 Gauß (3,9%) gegenüber der mittleren Flußdichte der beiden Magnettypen

(d.h.

6650 + 5500

= 6075

)■

(vgL F ig. 6).

Ein verschachtelter Magnet mit 2500 Gauß bei P= 3,4 und μΔ = 5 ergibt eine resultierende magnetische Induktion bzw. Flußdichte von 5440 Gauß oder einen Gewinn von 5440-4575=865 (19%).

F i g. 7 stellt die resultierende magnetische Induktion bzw. Flußdichte »ß,«« als Funktion der Seltene-Erden-Magnet-Flußdichte »ßre« (bei P= 3,4) in abwechselnder Anordnung mit verschiedenen bekannten Dauermagneten Alnico) dar, wobei die differentielle Permeabilität »μα« einem Punkt mit einem Permeanzkoeffizienten von 3.4 entspricht Hier sind B_res=f(B_rc) gerade Linien mit geringfügig stärkeren Zuwachsraten bezogen auf höhere differentielle Permeabilitäten. Im Falle eines Seltene-Erden-Magneten mit einer Flußdichte (bei P= 3,4) von B„= 7000 ±350 Gauß, abwechselnd angeordnet bzw. verschachtelt mit Alnico 8 Magneten mit 4000 ±200 Gauß bei P= 3,4 wird eine resultierende Flußdichte von 5ns=6200±310 Gauß erzielt, während der Mittelwert der Flußdichten bzw. magnetischen Induktionen dieser Magnete bei separater Verwendung B_n= 5500 ±275 Gauß beträgt Es ergibt sich also ein Gesamtgewinn von 12,7%.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß eine Magnetanordnung aus einer Kombination von Hochenergie-Magneten mit relativ niedrigen differentiellen Permeabilitäten, z.B. Seltene-Erden-Samariumkobalt-Magneten, zusammen entweder mit Weicheisen oder

billigeren Magneten niedrigerer Energie und höherer differentieller Permeabilität, z. B. Alnico zu einer optimalen Ausnutzung des Magnetmaterials sowohl hinsichtlich der magnetischen Induktion im Spalt als auch hinsichtlich des Energieprodukts führt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Magnetanordnung für eine Hammerbankanordnung eines Anschlagdruckers mit einer Halterungsvorrichtung, an der wenigstens eine Reihe von Magneten befestigt ist, wobei zwischen den einzelnen, im wesentlichen einheitliche Abmessungen aufweisenden und aus homogenem Material bestehenden Magneten Luftspalte vorgesehen sind und wobei in den Luftspalten zwischen benachbarten Magneten jeweils eine flache, bewegliche Spule angeordnet ist, die Bestandteil eines Druckhammers ist, der ebenfalls an der Halterungsvorrichtung befestigt ist,dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete in zwei Gruppen mit jeweils verschiedenen magnetischen Charakteristiken aufgeteilt sind, wobei die erste Gruppe aus Permanentmagnetelementen aus einem Seltene-Erden-Material mit einem maximalen Energieprodukt von mehr als 95 492J/m³ (12 Millionen Gauß-Oersted) besteht und wobei die magnetischen Elemente der beiden Gruppen einander abwechselnd in der Reihe angeordnet sind.

2. Magnetanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Elemente der zweiten Gruppe aus Weicheisen bestehen.

3. Magnetanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Elemente der zweiten Gruppe Permanentmagnete sind.

4. Magnetanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Permanentmagnete aus einer Aluminium-Nickel-Kobalt-Legierung vorgesehen sind.