DE10018114A1

DE10018114A1 - Elektromagnetischer Aktuator zur Betätigung eines Stellglieds

Info

Publication number: DE10018114A1
Application number: DE10018114A
Authority: DE
Inventors: Heinz Leiber; Thomas Leiber; Dirk Duenkel; Frank Kaehny; Ralf Hecker
Original assignee: Tyco Electronics AMP GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2001-10-25

Abstract

Es wird ein elektromagnetischer Aktuator für ein Stellglied beschrieben, dessen Anker zur Erniedrigung der Wirbelströme aus Ankerteilen (Lamellen) zusammengesetzt ist. DOLLAR A Es ist ein Hauptankerteil vorgesehen, das breiter als die anderen Ankerteile ausgebildet ist und das das auf das Stellglied einwirkende Betätigungsglied trägt.

Description

Die Erfindung begrifft einen elektromagnetischen Aktuator mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Ein derartiger Aktuator ist aus der DE 198 08 492 A1 bekannt. Dort wird ein Vollanker mit Schlitzen vorgeschlagen, um Wirbelströme im Anker zu reduzieren. Die in der dortigen Zeichnung vorgeschlagene Lösung bringt eine nennenswerte Reduzierung der Ankerfläche mit sich. Außerdem ist der Wirbelstrom im Außenbereich nicht völlig unterbrochen.

Die Magnetsysteme von elektromagnetischen Ventilsteuerungen haben eine hohe Dynamik, was bedeutet, daß Wirbelstromverluste möglichst klein zu halten sind. Dies bedeutet neben entsprechendem Material mit relativ hohem elektrischem Widerstand (z. B. Silizium-Eisen oder auch Dynamoblech) eine Lamellierung der Joche und des Ankers. Dies ist für das Joch ein geringeres Problem als für den Anker und zwar we gen der relativ geringen Ankerdicke und der Verbindung mit der Ventilbetätigung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Anker zu schaffen, der einerseits verminderte Wirbelstromverluste aufweist und andererseits so ausgebildet ist, daß er sich bei Beaufschlagung durch den, bzw. die Magnete möglichst wenig verformt.

Die Unteransprüche zeigen günstige Weiterbildungen der Erfindung auf.

Anhand der Ausführungsbeispiele der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen nur teilweise dargestellten Aktuator mit Schwenkanker

Fig. 2 einen nur teilweise dargestellten Aktuator mit Hubanker

Fig. 3 bis 6 Ausbildungsmöglichkeiten für den Schwenkanker der Fig. 1 in Aufsicht und Seitenansicht.

In Fig. 1 ist ein Teil eines elektromagnetischen Aktuators 1 gezeigt. Es ist hier nur ein Joch 11 mit Polen 12 ohne Wicklung und der zugehörige Schwenkanker 13 gezeich net. Das Joch 11 wird in der Praxis lamelliert sein. Der Anker 13 besteht aus neben einander liegenden Teilen 15 und 16 (Lamellen). Das Ankerhauptteil 16, das an sei nem Ende das Betätigungsteil 17 für das Stellglied, z. b. das Ventil eines Verbren nungsmotors trägt, ist deutlich dicker (breiter) als die benachbarten Teile (Lamellen) 15 ausgebildet. Die Teile 15, 16 sind mit einem Ankerrohr 19 verbunden, das um die Achse 18 schwenkbar ist. Im Innern des Ankerrohrs ist ein Drehstab 14 angeordnet, der am einen Ende eingespannt ist und am andern Ende mit dem Ankerrohr 19 ver bunden ist. Dieser Drehstab erzeugt die einwirkenden Federkräfte zumindest teilwei se. Dieser Aufbau ist in der DE 199 55 054 A1 detailliert dargestellt. Gelagert ist das Ankerrohr 19 mittels Lagerflansche 19a. Die Lagerflansche sind in Fig. 3 deutlicher dargestellt.

Fig. 2a zeigt eine Ausführungsform eines Aktuators, bei der der Anker 23 ein Huban ker ist. Auch hier ist nur ein Joch 21 mit Polen 22 dargestellt. Der Anker 23 ist aus Teilen (Lamellen) 25 und 26 zusammengesetzt, wobei das breiter ausgebildete Teil 26 mit dem Stößel 27 verbunden ist, der auf das Ventil einwirkt.

In Fig. 2b ist der Anker in Aufsicht gezeigt. Die Ankerteile 25 und 26 sind mittig mit einander verbunden, z. B. miteinander verschweißt oder verlötet, was durch die Ziffer 28 angedeutet ist. Es ist auch möglich die Enden der Lamellen miteinander zu ver binden Fig. 3 zeigt einen Schwenkanker in Aufsicht, bei dem die Ankerteile 15 und 16' mit dem Schwenkrohr 19' verbunden, z. B. verschweißt oder verlötet sind. Außerdem sind die Ankerteile 15' und 16' in der Nähe des Ankerrohrs 19' miteinander verbun den (Schweißung oder Lötung 33). Hierbei ist die Schweißung, bzw. Lötung 32a des Hauptankerteils 16' mit den Nachbarteilen 15' breiter ausgebildet als die andern Ver bindungen. Auch die Flansche 19a' sind mit dem Ankerrohr 19' verschweißt oder verlötet (31). Schließlich sind bei diesem Ausführungsbeispiel auch die Enden be nachbarter Ankerteile 15' und 16' durch eine Schweißung, bzw. Lötung 30 miteinan der verbunden.

In Fig. 3 sind noch Lötflußsperren 32 angedeutet, die im Falle der Lötung verhindern sollen, daß die Lötung ungewollt zu breit ausfällt. Die Endlamellen 34 sind nur mit den Nachbarlamellen verbunden.

Fig. 4 unterscheidet sich von Fig. 3 nur dadurch, daß die freien Enden der Ankerteile 15', 16' nicht miteinander verbunden sind. Jedoch sind auch hier die Verbindungen 40 des Ankerhauptteils 16' mit den Nachbarteilen 15' breiter ausgebildet. Die einzel nen Lamellen können durch entsprechende Formgebung 42 miteinander verzahnt sein. Alternativ oder zusätzlich können Ankerteile 15' und 16' auch durch Formschluß miteinander verbunden sein, was z. B. durch Stanzpaketieren erreichbar ist.

In Fig. 5 ist der Fall gezeigt, daß die Enden der Ankerteile 15', 16' durch eine Kunst stoffumspritzung 50 miteinander verbunden sind, die im Bereich des Ankerhauptteils besonders stark ausgebildet ist und von dort abfällt. Die elektrische Trennung der Ankerteile 15' und 16' voneinander kann durch kleine Luftspalte oder durch eine Iso lationsschicht bewerkstelligt sein.

In Fig. 6 ist der Anker 13' ein Vollanker, der am einen Ende (bei 61) mit dem Anker rohr 12' verschweißt oder verlötet ist und in den Schlitze 60 eingebracht, z. B. einge sägt sind. Alternativ hierzu ist es möglich, das breite Ankerteil 16' und das Ankerrohr 19' aus einem Stück zu fertigen (z. B. aus Sintereisen). Die restlichen Ankerteile 15' können am Ankerrohr 19' angeschweißt oder angelötet sein.

Soweit durch die vorgeschlagenen Maßnahmen noch keine ausreichende Steifigkeit des Ankers erreicht wird, kann die bei Magnetbetätigung noch auftretende Verbie gung des Ankers durch eine Profilierung der Oberfläche der Pole und/oder des Ankers dergestalt vorgenommen werden, daß im angezogenen Zustand des Ankers die Oberflächen der Pole und des Ankers weitgehend parallel sind.

Claims

1. Elektromagnetischer Aktuator (1, 2) zur Betätigung eines Stellglieds, der wenig stens einen Elektromagneten(11, 21) mit Jochen (12, 22) aufweist, dem ein be wegbarer Anker (13, 23) zugeordnet ist, der auf das zu betätigende Stellglied einwirkt und auf den die Kraft wenigstens einer Rückstellfeder (14) einwirkt, wobei der Anker (13, 23) aus mehreren nebeneinander liegenden Ankerteilen (15, 16, 25, 26) besteht, die weitgehend gegeneinander isoliert sind, und wobei eines dieser Ankerteile (16, 26) das auf das Stellglied einwirkende Betäti gungsteil (17, 27) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß das, das Betätigungsteil (17, 27) tragende Ankerhauptteil (16, 26) breiter als die anderen Ankerteile (15, 25) ausgebildet ist.

2. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (13) aus einem Vollanker durch Einbringung von Schlitzen (60) ge fertigt ist (Fig. 6).

3. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker aus teilweise gegeneinander isolierten Lamellen (15, 25) zusammen gesetzt ist und die Lamellen (15, 25) teilweise miteinander verbunden sind.

4. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß der Anker ein Hubanker (23) ist, wobei die Ankerteile (25, 26) mittig miteinander verbunden sind (Fig. 2).

5. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß der Anker ein Schwenkanker (13) ist, der an einem Ende schwenkbar gelagert ist (Achse 18), bei dem das Ankerhauptteil (16) am anderen Ende das Betätigungsteil (17) trägt und bei dem die Ankerteile (15, 16) in Lagernähe mit einander verbunden sind.

6. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerteile (15, 26) mit einem Schwenkrohr (19) verbunden sind.

7. Elektromagnetischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Isolierung durch Luftspalte (60) bewirkt wird (Fig. 6).

8. Elektromagnetische Aktuator nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß die Isolation durch Isolationzwischenlagen bewirkt wird.

9. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 3 und Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Ankerteile (15, 26) in der Nähe des Schwenkrohrs (19) miteinander verbunden sind.

10. Elektromagnetischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verbindungen (40) des Ankerhauptteils (16') mit den be nachbarten Ankerteilen (15') breiter als die Verbindungen anderer benachbarter Ankerteile (15') miteinander ausgebildet sind.

11. Elektromagnetischer Aktuator nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, daß die Ankerteile (15', 16') zumindest teilweise auch an den vom Schwenkrohr (19') abgelegenen Ende miteinander verbunden sind (bei 30, Fig. 3).

12. Elektromagnetischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 11, da durch gekennzeichnet, daß das Ankerhauptteil (16') und das Ankerrohr (19') aus einem Stück gefertigt sind und vorzugsweise aus Sintereisen besteht und daß die restlichen Ankerteile (Lamellen 15') mit dem Ankerrohr (19') durch Lö ten und/oder Schweißen verbunden sind.

13. Elektromagnetischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verbindungen Löt- und/oder Schweißverbindungen sind

14. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Lagerflansche (19'a) des Schwenkrohrs (19') mit dem Schwenkrohr (19') durch Löten und/oder Schweißen verbunden sind (Verbindungen 31; Fig. 3).

15. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung von Lötverbindungen zur Begrenzung der Lötstellen Löt stoptaschen und/oder andere Lötfließsperren (32; zum Beispiel Paste) einge setzt werden (Fig. 3).

16. Elektromagnetischer Aktuator nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch ge kennzeichnet, daß das vom Schwenklager (18') entfernte Ende des Ankers (13') mit Kunststoff (50) umspritzt ist.

17. Elektromagnetischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch ge kennzeichnet, daß die Pole des wenigstens einen Magneten und/oder die An keroberfläche einer derartigen Profilierung aufweist (aufweisen), daß im ange zogenen Zustand des Ankers Polflächen und Ankerflächen wenigstens nähe rungsweise parallel liegen.

18. Elektromagnetischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 17, da durch gekennzeichnet, daß die gegeneinander isolierten Lamellen durch Form schluß (z. B. Stanzpaketieren) miteinander verbunden sind.