DE4436616C2 - Hubmagnet und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hubmagneten mit einem wenigstens eine Spule aufnehmenden und das Joch bildenden Gehäuse und einer mit dem Gehäuse verbundenen zentrischen Lagerachse, auf der ein Anker axial verstellbar gelagert ist, und mit einer Polplatte, die durch eine Öffnung in das Gehäuse eingesetzt ist, sich im Bereich ihres Randes an einer im Gehäuse ausgebildeten Stützfläche abstützt und einen koaxial zur Lagerachse in das Gehäuse ragenden Ansatz hat, der den Anker mit einem den Polluftspalt bildenden Abstand konzentrisch umgibt sowie ein Verfahren zur Montage des Hubmagneten.

Bei solchen aus dem praktischen Stand der Technik bekannten (vgl. z. B. US 44 62 013) Hubmagneten kommt es auf eine exakte koaxiale Aus­ richtung der Polplatte und insbesondere des rohrförmigen Polplatten­ ansatzes auf die Lagerachse an, da Koaxialitätsabweichungen sonst einen sich über seine Länge verändernden Polluftspalt und damit eine ungleichmäßige Verteilung des elektromagnetischen Flusses im Pol­ luftspalt zur Folge haben.

Bei diesen Hubmagneten sind der äußere Umfang bzw. Rand der Polplatte und die die Polplatte tragende Stützfläche am Gehäuse als Zylinderflächen ausgebildet, die beim Einpressen der Polplatte in das Gehäuse bündig in gegenseitige Anlage gelangen und dabei zwangs­ läufig und endgültig die Position der Polplatte relativ zur Lagerachse und dem auf ihr verstellbar gelagerten Anker bestimmen. Hierdurch werden dann auch der Abstand zwischen dem Anker und der Polplatte sowie der axiale und radiale Verlauf des Polluftspaltes unveränderbar festgelegt.

Da es aus fertigungstechnischen Gründen nicht immer gewährleistet werden kann, daß die Umfangsfläche der Polplatte und die Stütz­ fläche am Gehäuse stets exakt koaxial zur Lagerachse verlaufen, kann es vorkommen, daß die Längsachse der Polplatte bei deren Montage eine in einem Winkel zur Lagerachse geneigte Position einzunehmen versucht. Selbst wenn dieser Winkel meist relativ klein sein wird, wirkt er sich dennoch beträchtlich im Sinne einer unsym­ metrischen Form des Luftspaltraumes aus, da eben der die Weite des Polluftspaltes bestimmende Abstand zwischen der Wandung des den Anker aufnehmenden Polplattendurchganges einerseits und dem Um­ fang des auf der Lagerachse sitzenden Ankers andererseits nicht konstant ist.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, einen Hubmagneten vor­ zuschlagen, bei dem unter Vermeidung der vorerwähnten Nachteile in einfacher Weise schon bei der Montage der Polplatte deren genaue koaxiale Ausrichtung auf die Lagerachse erreicht wird und auch beim fertig montierten Hubmagneten erhalten bleibt. Weiterhin soll ein zu diesem Zweck geeignetes Montageverfahren vorgeschlagen werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Hubmagneten der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß so gelöst, daß die Stützfläche und der Polplat­ tenrand so ausgebildet sind, daß sie sich im wesentlichen nur linien­ förmig berühren, und daß die Position der mit ihrem Ansatz auf die Lagerachse ausgerichteten Polplatte mit Befestigungsmitteln fixiert ist, welche die Polplatte mit dem Gehäuse verbinden.

Hierdurch wird erreicht, daß die Position der Polplatte im Magneten nicht von der Bearbeitungsgenauigkeit der sie am Rand umgebenden Stützfläche abhängt bzw. bestimmt wird, da sie sich wegen der im wesentlichen nur linienförmigen Anlage ihres Randes an der Stütz­ fläche beim Eindrücken in das Gehäuse und vor ihrer endgültigen Fixierung erforderlichenfalls durch Kippen relativ zum Gehäuse so verstellen und ausrichten kann, daß sie und die Lagerachse koaxial auf gleicher Längsachse liegen werden.

Auf diese Weise ergibt sich also zwangsläufig, daß der Abstand zwischen dem Durchgang des Polplattenansatzes und der Lagerachse und dem Außenumfang des auf der Lagerachse befindlichen Ankers und demgemäß auch die Weite des Polluftspaltes radial und axial gesehen konstant sind.

Eine der beiden durch die Stützfläche und den Polplattenrand gegebe­ nen Flächen wird man als Zylinderfläche ausbilden, während die andere Fläche einen radial gerichteten Vorsprung bildet. Dieser wird zweckmäßigerweise am Rand der Polplatte vorgesehen und kann im Längsschnitt durch den Hubmagneten gesehen einen konvexen Verlauf oder auch einen spitzdachförmigen Verlauf haben.

Es ist auch möglich, eine der beiden erwähnten Flächen als Zylinder­ fläche auszubilden, während auf der anderen Fläche, also etwa auf der äußeren Umfangsfläche der Polplatte, wenigstens ein radial gerichteter umlaufender Vorsprung ausgebildet ist, und zwar bei­ spielsweise in Form einer sich nach außen radial verjüngenden Rippe, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Stützfläche.

Zur Erleichterung des Eindrückens der Polplatte in das Gehäuse kann dieses im Bereich seiner Öffnung und auch die Polplatte mit Fügefa­ sen versehen sein, welche die Polplatte beim Fügen führen, bis schließlich die Polplatte unter Verformung des Vorsprunges in das Gehäuse gepreßt und kraftschlüssig mit diesem verbunden ist.

Zur Montage des Hubmagneten wird die Polplatte in die Öffnung des vorab mit der Spule bestückten Gehäuses gedrückt und mit diesem verbunden, während anschließend der Anker mit seinen Lagern auf die Lagerachse geschoben wird.

Dabei wird die Kraft zum Eindrücken der Polplatte ringförmig und konzentrisch um die Lagerachse verteilt in die mit einem Hilfswerk­ zeug auf der Lagerachse gleitend geführte Polplatte eingeleitet und die von einem auf gleicher Achse wie die Lagerachse liegenden, axial verstellbaren Drückwerkzeug erzeugte Eindrückkraft zweckmäßiger­ weise über einen Topf derart auf die Polplatte übertragen, daß diese konzentrisch zur Lagerachse in das Gehäuse gefügt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung nachfolgend anhand der Zeichnung weiter erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Hubmagneten,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil des Hubmagneten nach Fig. 1 im Bereich der Stützfläche und des Polplattenran­ des,

Fig. 3 einen Teil eines anders als in Fig. 1 ausgebildeten Hub­ magneten und

Fig. 4 eine Vorrichtung zum Eindrücken der Polplatte in das Gehäuse.

Der Hubmagnet hat ein auch als Joch dienendes Gehäuse 1, an dem ein Kern 2 und ein nach außen ragender Vorsprung 3 angeformt sind, in dem eine in das Gehäuse ragende Lagerachse 4 befestigt ist und der stützend in ein Ende einer Spule 5 bzw. eines die Spule auf­ nehmenden Spulenkörpers aus Isoliermaterial faßt.

In das andere Ende der Spule 5 greift eine Polplatte 6 mit einem Ansatz 7, welche in die nach Fig. 1 rechts befindliche Öffnung des Gehäuses 1 so eingedrückt ist, daß sie sich im Bereich ihres Randes 8 an einer in diesem Fall zylindrischen Stützfläche 9 des Gehäuses abstützt.

In einen zylindrischen Hohlraum eines Ankers 10 sind zwei Linearku­ gellager 11 gepreßt, mit denen der Anker auf der Lagerachse 4 je nach Bestromung der Spule 5 in der einen oder anderen Richtung axial verstellbar gelagert ist. Es ist natürlich auch möglich, daß der Anker durch Bestromung der Spule nur in eine seiner beiden mögli­ chen Endstellungen gebracht wird und bei unbestromter Spule mit einer Feder in die andere Endstellung zurückbewegt wird.

Die eine Endstellung des Ankers kann entsprechend Fig. 1 durch eine am Gehäuse 1 befestigte Ringscheibe 12 und die andere Endstellung durch den Boden des Kerns 2 bestimmt werden. Der durch die Ring­ scheibe 12 nach außen ragende Teil 13 des Ankers bildet ein Betäti­ gungselement für externe mit dem Hubmagneten zu steuernde und zu stellende Bauelemente.

Der zylindrische Durchgang des Polplattenansatzes 7 umgibt den ebenfalls zylindrischen Umfang des Ankers 10 mit Abstand, so daß zwischen diesen beiden Teilen ein Polluftspalt L ausgebildet ist, über den der magnetische Fluß beispielsweise zum Ansatz 7 und weiter über die Polplatte 6, das Gehäuse 1, den Kern 4 und den Anker 10, zurück zum Polluftspalt verlaufen kann.

Gemäß Fig. 2 hat der Rand 8 der Polplatte 6 einen konvexen Ver­ lauf, wodurch ein nach außen gerichteter Vorsprung 8a entsteht, während die gegenüberliegende Stützfläche 9 am Gehäuse 1 zylin­ drisch ist, so daß sich beide Teile 1, 6 im wesentlichen nur entlang einer umlaufenden Linie berühren können. Bei dieser Ausführung kann es eventuell erforderlich sein, die Polplatte 6, nachdem sie ihre durch Eindrücken in das Gehäuse 1 vorgesehene Position erreicht hat und ein Preßsitz nicht schon für eine ausreichende Haltekraft sorgen kann, zusätzlich mit Stiften oder anderen geeigneten Mitteln mit dem Gehäuse zu verbinden.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel hat die Polplatte 6 am Rand 8 einen Vorsprung 8a in Form einer sich radial nach außen verjungen­ den Rippe, während die Stützfläche 9 auch in diesem Fall wieder eine Zylinderfläche ist. Weiterhin sind sowohl das Gehäuse 1 im Bereich seiner Öffnung 1a als auch die Polplatte 6 mit Fügefasen 13 bzw. 14 versehen, die Führungen für die Polplatte 6 beim anfäng­ lichen Eindrücken in das Gehäuse bilden, wobei der Vorsprung 8a, der einen größeren Außendurchmesser als die Stützfläche 9 hat, bei weitergehender Eindrückbewegung schließlich unter Verformung im Bereich seiner Spitze mit der Stützfläche 9 in kraftschlüssige Ver­ bindung gelangt.

In vergleichbarer Weise wird auch der in Fig. 4 dargestellte Vor­ sprung 8a, der einen spitzdachförmigen Verlauf und einen größeren Durchmesser als die Stützfläche 9 hat, beim Einfügen der Polplatte 6 in das Gehäuse 1 im Bereich des Dachfirstes verformt, so daß auch in diesem Fall die Polplatte kraftschlüssig und bleibend mit dem Gehäuse verbunden wird und der Kraftschluß allein als Befesti­ gungs- und Verbindungsmittel zwischen Gehäuse und Polplatte dienen kann.

Bevor der Anker 10 mit, seinen Lagern 11 eingebaut wird, wird zunächst die Polplatte 6 in die noch freie Öffnung des vorab mit der Lagerachse 4 und einer oder mehreren Spulen 5 bestückten Gehäuses 1 gedrückt. Hierbei wird die Polplatte 6 mit einer als Hilfswerkzeug dienenden Hülse 15, die mit enger Gleitpassung im Durchgang der Polplatte und auf der Lagerachse 4 sitzt, auf der Lagerachse exakt und koaxial zu dieser ausgerichtet geführt, bis sie in ihre vorgegebene Einbauposition gelangt ist, wobei es aufgrund der im Prinzip nur, linienförmigen Anlage zwischen Polplatte und Gehäuse nicht darauf ankommen wird, wie genau die Stützfläche 9 des Gehäuses 1 und der hiermit in Kontakt stehende Vorsprung 8a an der Polplatte gefertigt sind, selbst wenn beim Eindrückvorgang der Vorsprung auch pla­ stisch an der Stützfläche verformt wird.

Die Kraft zum Eindrücken der Polplatte 6 wird ringförmig und kon­ zentrisch um die Lagerachse 4 verteilt in die mit der Hülse 15 glei­ tend auf der Lagerachse geführte Polplatte eingeleitet. Zu diesem Zweck kann gemäß Fig. 4 die Kraft mit einem auf gleicher Achse wie die Lagerachse liegenden Drückwerkzeug 16 über einen Topf 17 auf die Polplatte 6 so übertragen werden, daß diese absolut genau und konzentrisch in bezug auf die Lagerachse in das Gehäuse gefügt wird.

Hierbei wird der Topf 17 ebenfalls konzentrisch ausgerichtet an der Polplatte 6 angesetzt. Da der Topf 17 und das Drückwerkzeug 16 der Polplatte 6 nur eine nach der Lagerachse 4 ausgerichtete Bewegungs­ richtung aufzwingen sollen, sind sie nicht mechanisch starr gekop­ pelt.

Vielmehr ist das die Druckkraft auf den Topf 17 ausübende Ende des Werkzeuges 16 abgerundet und greift in eine am Topf vorgesehene kugelkalottenförmige Ausnehmung 18 mit größerem Durchmesser ein. Auf diese Weise liegt die Richtung der Eindrückkraft immer auf der gleichen Achse wie die Lagerachse 4. Der Topf und damit die Pol­ platte sind aber nicht gehindert, sich bei etwaigen Paßungenauigkei­ ten an der vorgesehen Verbindung zwischen Polplatte und Gehäuse relativ zum Gehäuse zu verstellen und sich genau dem Verlauf der Lagerachse anzupassen.

Nachdem die Polplatte in Position gebracht und dort gegebenenfalls noch zusätzlich mit Befestigungsmitteln fixiert wurde, werden die Werkzeuge entfernt, also auch die Hülse 15 von der Lagerachse 4 abgezogen. Dann wird der mit den Lagern 11 bestückte Anker auf die Lagerachse 4 geschoben und die den nach außen ragenden Ab­ triebsteil des Ankers 10 umgebende Scheibe 12 an der Polplatte 6 befestigt.

Selbst wenn man gewisse Ungenauigkeiten hinsichtlich der Toleran­ zen bei der Fertigung des Gehäuses 1, insbesondere der Gehäuse­ stützfläche 9 für die Polplatte 6, und der die Lagerachse 4 aufneh­ menden Bohrung im Vorsprung 3 erwarten muß oder sogar akzeptie­ ren kann, ist es beim beschriebenen Hubmagneten und Verfahren zu seiner Herstellung stets gewährleistet, daß der Abstand zwischen dem Durchgang der Polplatte 6 und dem zylindrischen Umfang des Ankers 10 und somit die Weite des Polluftspaltes radial und axial gesehen konstant sind.

Claims (11)

1. Hubmagnet mit einem wenigstens eine Spule (5) aufnehmenden und das Joch bildenden Gehäuse (1) und einer mit dem Gehäuse ver­ bundenen zentrischen Lagerachse (4), auf der ein Anker (10) axial verstellbar gelagert ist, und mit einer Polplatte (6), die durch eine Öffnung (1a) in das Gehäuse (1) eingesetzt ist, sich im Bereich ihres Randes (8) an einer im Gehäuse ausgebildeten Stützfläche (9) abstützt und einen koaxial zur Lagerachse (4) in das Gehäuse ragenden An­ satz (7) hat, der den Anker (10) mit einem den Polluftspalt (L) bildenden Abstand konzentrisch umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (9) und der Polplattenrand (8) so ausgebildet sind, daß sie sich im wesentlichen nur linienförmig berühren, und daß die Position der mit ihrem Ansatz (7) auf die Lagerachse (4) ausgerichte­ ten Polplatte (6) mit Befestigungsmitteln fixiert ist, welche die Pol­ platte (6) mit dem Gehäuse (1) verbinden.

2. Hubmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der durch die Stützfläche (9) und den Polplattenrand (8) gegebenen Flächen eine Zylinderfläche ist, während die andere Fläche einen radial gerichteten Vorsprung (8a) bildet.

3. Hubmagnet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (8) der Polplatte (6), im Längsschnitt durch den Hubmagneten gesehen, einen konvexen Verlauf hat.

4. Hubmagnet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (8) der Polplatte (6), im Längsschnitt durch den Hubmagneten gesehen, einen spitzdachförmigen Verlauf hat.

5. Hubmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der durch die Stützfläche (9) und den Polplattenrand (8) gegebenen Flächen eine Zylinderfläche ist, während auf der anderen Fläche mindestens ein radial gerichteter umlaufender Vorsprung (8a) ausge­ bildet ist.

6. Hubmagnet nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (8a) eine sich radial verjüngende Rippe ist.

7. Hubmagnet nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Vorsprung (8a) am Rand der Polplatte (6) vor­ gesehen ist.

8. Hubmagnet nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gehäuse (1) im Bereich seiner Öffnung (1a) und die Polplatte (6) mit Fügefasen (13, 14) versehen sind und die Polplatte unter Verformung des Vorsprunges (8a) in das Gehäuse (1) gepreßt und kraftschlüssig mit dem Gehäuse verbunden ist.

9. Hubmagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mindestens zwei Linearkugellager (11) in Tandem­ anordnung in einem zylindrischen Hohlraum des Ankers (10) vor­ gesehen sind.

10. Verfahren zur Montage eines Hubmagneten nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Polplatte (6) in die Öffnung (1a) des vorab mit einer Spule (5) bestückten Gehäuses (1) gedrückt und mit diesem verbunden wird, während anschließend der Anker (10) mit seinen Lagern (11) auf die Lagerachse (4) geschoben, wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft zum Eindrücken der Polplatte (6) ringförmig und konzentrisch um die Lagerachse (4) verteilt in die mit einem Hilfswerkzeug (15) auf der Lagerachse (4) gleitend geführte Polplatte (6) eingeleitet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem auf gleicher Achse wie die Lagerachse (4) liegenden, axial verstellbaren Drückwerkzeug (16) erzeugte Eindrückkraft über einen Topf (17) auf die Polplatte (6) derart übertragen wird, daß die Pol­ platte (6) konzentrisch zur Lagerachse (4) in das Gehäuse (1) gefügt wird.