EP1938342A1 - Elektromagnet - Google Patents

Elektromagnet

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Publication number
EP1938342A1
EP1938342A1 EP06806135A EP06806135A EP1938342A1 EP 1938342 A1 EP1938342 A1 EP 1938342A1 EP 06806135 A EP06806135 A EP 06806135A EP 06806135 A EP06806135 A EP 06806135A EP 1938342 A1 EP1938342 A1 EP 1938342A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bearing
armature
bearing sleeve
piston
sleeve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06806135A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Alken
Dieter Paul
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thomas Magnete GmbH
Original Assignee
Thomas Magnete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomas Magnete GmbH filed Critical Thomas Magnete GmbH
Publication of EP1938342A1 publication Critical patent/EP1938342A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures

Definitions

  • the invention relates to an electromagnet having a cylindrical hollow magnet body, which has a yoke, a pole core with a characteristic influencing armature counterpart and a housing, and a cylindrical coil and a cylindrical armature with guide rod and armature piston, which is arranged displaceably to the pole.
  • the electromagnet has a pot-like, closed on one side housing, in which the cylindrical hollow magnetic body is inserted.
  • This consists of a yoke, a pole core with a characteristics influencing armature counterpart and a cylindrical coil and a cylindrical armature.
  • the course of the magnetic force-stroke characteristic can be influenced by constructive design of the magnetic circuit.
  • the course depends primarily on the design of the working air gap and the ferromagnetic bodies surrounding the working moment, such as the armature and the armature counterpart. All measures that lead to a targeted change in the magnetic force-stroke characteristic by the geometry of the armature and armature counterpart, are referred to as geometric characteristic influencing.
  • geometric characteristic influencing For the design of the armature-Ankeralle Federation Inc.
  • Manufacturing technology favorable to manufacture is the arrangement in which the armature counterpart has a larger diameter than the armature and a recess for the anchor.
  • the armature consists of a guide rod and the armature piston, wherein the guide rod passes through the pole core in the direction of the open side of the housing and protrudes as an actuator to the outside.
  • the armature piston is slidably disposed together with the guide rod within the magnet body and is moved by the energization of the coil.
  • the anchor piston is guided in the overall component.
  • Such magnet armature bearings are known in the art. It often occurs the problem on that the anchor piston is not stored and guided centrally to the pole core. This results on the one hand from manufacturing inaccuracies and on the other hand from relatively large tolerances, which are due to the assembly of several modules. A not exactly centered piston position leads to a non-uniform centric magnetic flux. The resulting transverse forces act on the bearings and lead to unwanted large hysteresis of the magnet.
  • the magnetic flux must be interrupted by the working air gap so that it can also enter the armature.
  • the armature space is sealed with O-rings to the outside.
  • O-rings are usually the critical component with regard to the media and temperature compatibility of the magnet.
  • the grooves required for the bearing of the O-rings reduce the magnetic flux in such a way that a larger magnet must be used to achieve a predefined defined force.
  • the invention is based on the object to provide an electromagnet generic type, to which a centric as possible leadership of the armature piston in the pole core is achieved in order to achieve an improved magnetic flux passage through the magnetic body and to reduce hysteresis.
  • the invention proposes that the armature piston is mounted axially displaceably in a bearing tube or a bearing sleeve, wherein the bearing tube or the bearing sleeve ends at one end within the pole core or within the armature counterpart of the pole core and the other ends to Ü over the yoke, in particular to the local transverse wall of the housing ranges, and at this end in the case of training as a bearing sleeve having the sleeve bottom.
  • the anchor piston is mounted centrally in the region of the pole core or the armature counterpart of the pole core in a bearing tube or a bearing sleeve, which preferably consists of thin, hard material and has a precisely defined inner and outer diameter and a precisely defined wall thickness, wherein the bearing tube or the Sleeve made of non-magnetic material.
  • the bearing tube or the bearing sleeve is disposed within the armature counterpart forming part of the pole core and is not performed as before around this part outside.
  • the armature piston has at each end provided on its circumference bearing point, which bears against the inner surface of the bearing tube or the bearing sleeve.
  • the bearing piston There are provided in particular at the two ends of the bearing piston two fixed on its circumference bearing points, which allow a transition of the magnetic lines of force on the armature or the armature piston.
  • a second bearing point in the region of the anchor rod, ie the extension of the anchor piston is arranged according to the prior art. This bearing can be omitted by the two bearing points of the anchor piston exclusively in the piston area.
  • the type of storage with a larger diameter than when stored in the region of the rod has the positive effect that a lower bearing load per unit area occurs, whereby the continuous load of the armature can be considerably extended.
  • the arrangement of the bearing tube or the bearing sleeve in the interior of the region of the armature counterpart can be dispensed with the arrangement of O-ring grooves in the pole or pole core. This eliminates the negative influence of these grooves on the magnetic flux.
  • the overall design of the magnet is more compact and less expensive.
  • the bearing tube or the bearing sleeve can first be positively and non-positively connected to the pole in a force-fitting manner. Subsequently, the armature counterpart is then guided over the pipe or the pipe sleeve and firmly connected to the pole.
  • the armature piston and the bearing tube or the bearing sleeve is preferably processed smoothly at their contact surfaces.
  • the anchor piston has rounded bearing edges.
  • the bearing tube or the bearing sleeve is pressure-resistant force and positively connected within the Magnetpolkernes. This is especially important when sealing with O-rings.
  • the material used for the sealing in particular their media and temperature resistance, as well as their magnetic properties are essential selection criteria for the magnet.
  • O-rings the ratio of O-ring surface in the pole to the magnetic flux surface is always unfavorable, the smaller the magnet, the magnets can be made more compact by eliminating the O-ring grooves. The latter is particularly important in the pressure-tight design of the magnet of importance. With sufficient sealing and / or suitable connection of the armature counterpart with the bearing tube or the sleeve, the use of O-ring seals is unnecessary.
  • the anchor piston For storage in the bearing tube or in the bearing sleeve, the anchor piston on a special surface geometry on its peripheral surface.
  • the armature piston At the points which are not provided as bearing surfaces and where no force field is provided for the transition to the armature, the armature piston in the longitudinal direction on its peripheral surface on a region with a smaller diameter.
  • two arranged on the circumference in the longitudinal direction elevation surfaces are formed, which represent the bearing points for the bearing sleeve or the bearing tube, which always have the same radial distance from the armature counterpart.
  • the first bearing point is provided at the end of the anchor piston, where the bearing sleeve or the bearing tube with the anchor counterpart is firmly connected.
  • the second bearing point is advantageously arranged in the yoke region, ie at the opposite end of the anchor piston. To take into account the armature stroke in the longitudinal direction, the second survey has a raised to the stroke of the anchor elevation surface.
  • Figure 1 seen a first embodiment of the invention in the central longitudinal section
  • Figure 2 shows a variant in the same view
  • Figure 3 is a detail of Figures 1 and 2 also seen in the central longitudinal section;
  • Figure 4 seen a further detail of Figure 1 and 2 in the central longitudinal section;
  • FIG. 5 shows a third embodiment of the invention in the view of Figure 1;
  • FIG. 6 shows a fourth embodiment of the invention in the view according to FIG.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the invention in the view according to FIG.
  • FIG. 1 and also the further embodiments of the invention show an electromagnet, in particular a switching magnet, in cross-section in the de-energized state.
  • a cylindrical hollow magnet body with a yoke 4, a pole core 3, an outer cone shaped anchor counterpart 5 and a cylindrically shaped coil 1 and a cylindrical armature 6 with guide rod 8 and armature piston 7 is arranged.
  • the coil 1 a magnetic field is generated in the energized state, which is enclosed in the housing 2.
  • the yoke 4 is L-shaped in cross-section. It extends with its radial part of the wall of the housing 2 to the receiving opening for the armature 6 and the anchor piston 7 with the associated bearing part and in the longitudinal direction in the direction of the cylindrically shaped coil. 1
  • the armature piston 7 When energized, the force of the magnetic field is exerted on a coaxially disposed inside the housing 2 anchor 6, which consists of the armature piston 7 and arranged in the direction of the armature counterpart 5 guide rod 8, which passes through the pole core 3 and the open end of the sleeve-like housing 2 exit.
  • the armature piston 7 is arranged in a thin-walled bearing sleeve 9, which abuts with its closed end against the corresponding transverse wall of the housing 2 and aligned with its mouth rectified to the mouth of the housing.
  • the bearing sleeve 9 is arranged at its open end (left in drawing figure 1) only in the interior of the armature counterpart 5 or the pole core.
  • the armature counterpart 5 is designed as an inwardly directed outer cone.
  • the cylindrical armature piston 7 of the electromagnet is shown separately in section in FIG.
  • This armature piston 7 has an inner bore for receiving the guide rod 8, not shown in Figure 3.
  • the guide of the armature piston 7 on the inner wall of the bearing sleeve 9 is defined to two Bearing 10 reduced, which are arranged in the longitudinal direction of the armature piston 7 at a distance from each other. These bearings 10 form elevations relative to the other non-bearing surfaces 11, ie areas of larger diameter.
  • the two provided bearing points 10 are realized, for example, by radial removal of the non-bearing area 11 in the middle between the two bearing points 10.
  • the longitudinally extending surface of the arranged in the cone area bearing (left in Figure 1) is shorter than the rear (in Figure 1 right) bearing 10.
  • the latter bearing 10 is extended by the stroke of the armature 6, in particular the path of the armature piston 7, otherwise no force field transition could take place there.
  • the anchor piston 7 has rounded bearing points 10.
  • the bearing sleeve 9 extends from the pole core 3 as a stop over the entire length of the armature piston 7. In Figure 4, for clarity, the bearing sleeve 9 is shown separately in the central longitudinal section.
  • each radially 2 O-ring seals 12 are shown, which are arranged at the end of the yoke 4 and in the cone region of the armature counterpart 5.
  • the embodiment of Figure 2 has over the embodiment of Figure 1 only a shortened yoke 4, which is designed in the manner of a disc. Also in this embodiment, which is advantageous for the production of the yoke 4, a transverse force-free mounting of the armature piston 7 is possible. The storage of the piston 7 is completely unimpaired by the shortened shape of the yoke 4.
  • FIG. 5 shows a variant of the bearing according to the invention of the armature piston 7 with a shared armature counterpart 5. That is to say, there the conical part 5 is a separate component from the pole core 3. The bearing sleeve 9 is guided within the separate cone part 5 to the stop on the radial wall of the pole 3. The contact surface of the cone 5 with the sleeve 9 is thus increased. Due to the enlarged bearing surface, the bearing sleeve 9 is sealed in this area so that it is also given an adequate seal to the outside. Arrangements of O-ring seals are no longer required in such an embodiment.
  • the embodiment of Figure 6 differs from the embodiment of Figure 5 only by a shortened length of the bearing sleeve 9, which does not extend to the radial wall of the pole 3, but ends at a distance from this and is connected to the armature counterpart 5. Also in this arrangement, no O-ring seals 12 are required.
  • connection point of the bearing sleeve 9 with the pole 3 is realized by a conventional O-ring seal.
  • This type of connection provides a possible alternative connection to other types of connection according to the examples of the previously described embodiments.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten mit einem zylinderförmigen hohlen Magnetkörper, der ein Joch (4), einen Polkern (3) mit einem kennlinienbeeinflusstenden Ankergegenstück (5) und ein Gehäuse (2) aufweist, sowie eine zylindrische Spule (1) und einen zylindrischen Anker (6) mit Führungsstange (8) und Ankerkolben (7), der zum Pol verschieblich angeordnet ist. Zur Verbesserung des magnetischen Flussdurchganges und zur Reduzierung von Hystereseverlusten wird vorgeschlagen, dass der Ankerkolben (7) in einem Lagerrohr oder einer Lagerhülse (9) axial verschiebbar gelagert ist, wobei das Lagerrohr oder die Lagerhülse (9) einenends innerhalb des Polkerns (3) oder innerhalb des Ankergegenstückes (5) des Polkernes (3) endet und anderenends bis über das Joch, insbesondere bis an die dortige Querwand des Gehäuses (2) reicht, sowie an diesem Ende im Falle der Ausbildung als Lagerhülse den Hülsenboden aufweist.

Description

Elektromagnet
Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten mit einem zylinderförmigen hohlen Magnetkörper, der ein Joch, einen Polkern mit einem kennlinienbeeinflussenden Ankergegenstück und ein Gehäuse aufweist, sowie eine zylindrische Spule und einen zylindrischen Anker mit Führungsstange und Ankerkolben, der zum Pol verschieblich angeordnet ist.
Stand der Technik
Gemäß Stand der Technik weist der Elektromagnet ein topfartiges, einseitig geschlossenes Gehäuse auf, in welches der zylinderförmige hohle Magnet- körper eingesetzt ist. Dieser besteht aus einem Joch, einem Polkern mit einem kennlinienbeeinflussenden Ankergegenstück sowie einer zylindrischen Spule und einem zylindrischen Anker.
Der Verlauf der Magnetkraft-Hub-Kennlinie kann durch konstruktive Gestaltung des Magnetkreises beeinflusst werden. Der Verlauf hängt in erster Linie von der Gestaltung des Arbeitsluftspaltes und der den Arbeits I uftspa It umgebenden ferromagnetischen Körpern wie dem Anker und dem Ankergegenstück ab. Alle Maßnahmen, die zu einer zielgerichteten Veränderung der Magnetkraf-Hub- Kennlinie durch die Geometrie von Anker und Ankergegenstück führen, werden als geometrische Kennlinienbeeinflussung bezeichnet. Für die Gestaltung der Anker-Ankergegenstückanordπung sind zahlreiche Varianten bekannt. Fertigungstechnisch günstig herzustellen ist die Anordnung, bei der das Ankergegenstück einen größeren Durchmesser als der Magnetanker und eine Eindrehung für den Anker aufweist.
Der Magnetanker besteht aus einer Führungsstange und dem Ankerkolben, wobei die Führungsstange den Polkern in Richtung der offenen Gehäuseseite durchsetzt und als Stellglied nach außen abragt. Der Ankerkolben ist gemeinsam mit der Führungsstange innerhalb des Magnetkörpers verschiebbar angeordnet und wird durch die Bestromung der Spule bewegt.
Üblicherweise ist der Ankerkolben in dem Gesamtbauteil geführt. Solche Magnetankerlagerungen sind im Stand der Technik bekannt. Dabei tritt häufig das Problem auf, dass der Ankerkolben nicht mittig zum Polkern gelagert und geführt ist. Dies resultiert einerseits aus Fertigungsungenauigkeiten und andererseits aus relativ großen Toleranzen, die durch den Zusammenbau von mehreren Baugruppen bedingt sind. Eine nicht exakt mittig geführte Kolbenlage führt zu einem nicht gleichmäßigen zentrischen Magnetflussverlauf. Die dadurch entstehenden Querkräfte wirken auf die Lagerstellen und führen zu nicht gewünschten großen Hysteresen des Magneten.
Zwischen Pol und Joch des Elektromagneten muss der magnetische Fluss durch den Arbeitsluftspalt unterbrochen sein, damit er auch in den Anker eintreten kann. Bei einer druckdichten Ausführung des Magneten wird der Ankerraum mit O-Ringe nach außen abgedichtet. O-Ringe stellen meist im Bezug auf die Medien - und Temperaturverträglichkeit des Magneten das kritische Bauteil dar. Die für die Lagerung der O-Ringen erforderlichen Nuten reduzieren dabei den Magnetfluss derart, dass zum Erreichen einer vorgegebenen definierten Kraft ein baugrößerer Magnet verwendet werden muss.
Zur Verbesserung des Flussüberganges ist es bekannt, den Ankerkolben in einem dünnwandigen Rohr oder einer Hülse aus einem unmagnetischen Material zu führen. Das Führungsrohr oder eine entsprechend ausgestaltete Führungshülse ist außen um das Ankergegenstück gelagert und dort mit dem Pol verbunden. In Längsrichtung des Rohres ist sein Durchmesser dem des Ankerkolbens angepasst. Durch diese Maßnahme wird zwar die Führung des Ankerkolbens und der Ankerstange verbessert, allerdings ist der Ankerkolben im Bereich des Ankergegenstückes nicht an seinem Außendurchmesser gelagert.
Aufgabenstellung
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Elektromagneten gattungsgemäßer Art zu schaffen, zu dem eine möglichst zentrische Führung des Ankerkolbens im Polkern erreicht wird, um damit einen verbesserten magnetischen Flussdurchgang durch den Magnetkörper zu erzielen und Hystereseverluste zu reduzieren.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass der Ankerkolben in einem Lagerrohr oder einer Lagerhülse axial verschiebbar gelagert ist, wobei das Lagerrohr oder die Lagerhülse einenends innerhalb des Polkerns oder innerhalb des Ankergegenstückes des Polkernes endet und anderenends bis ü- ber das Joch, insbesondere bis an die dortige Querwand des Gehäuses reicht, sowie an diesem Ende im Falle der Ausbildung als Lagerhülse den Hülsenboden aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist der Ankerkolben zentrisch im Bereich des Polkernes oder des Ankergegenstückes des Polkernes in einem Lagerrohr oder einer Lagerhülse gelagert, die vorzugsweise aus dünnem, hartem Material besteht und einen exakt festgelegten Innen- und Außendurchmesser sowie eine exakt festgelegte Wanddicke aufweist, wobei das Lagerrohr oder die Hülse aus unmagnetischem Material besteht. Das Lagerrohr beziehungsweise die Lagerhülse ist innerhalb des das Ankergegenstück bildende Teil des Polkernes angeordnet und wird nicht wie bisher außen um dieses Teil geführt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Ankerkolben an jedem Ende eine auf seinem Umfang vorgesehene Lagerstelle aufweist, die am Innenmantel des Lagerrohres oder der Lagerhülse anliegt. Es sind insbesondere an den beiden Enden des Lagerkolbens zwei auf seinem Umfang festgelegte Lagerstellen vorgesehen, die einen Übergang der magnetischen Kraftlinien auf den Anker beziehungsweise den Ankerkolben ermöglichen. Herkömmlich ist nach dem Stand der Technik eine zweite Lagerstelle im Bereich der Ankerstange, also der Verlängerung des Ankerkolbens angeordnet. Diese Lagerstelle kann durch die beiden Lagerstellen des Ankerkolbens ausschließlich im Kolbenbereich entfallen. Die Art der Lagerung mit einem größeren Durchmesser als bei Lagerung im Bereich der Stange hat den positiven Effekt, dass eine geringere Lagerbelastung pro Flächeneinheit auftritt, wodurch die Dauerbelastung des Ankers erheblich verlängert werden kann.
Durch die Längs- beziehungsweise Flächenlagerung an zwei genau festgelegten Lagerstellen hat der Magnetanker auf seine Länge im Inneren des Polkernes radial immer einen gleichmäßigen Abstand zum zylindrischen Pol. Es treten somit nur geringe Querkräfte auf, die eine magnetische Flussänderung und zusätzliche Reibungskräfte bewirken. Durch die Lageranordnung innerhalb des Polkernes oder des Ankergegenstückes ergibt sich die Möglichkeit, die -A-
Polkern- oder Ankergegenstückgeometrie je nach Anforderung variabel auszuführen, wodurch die Charakteristik des Magneten direkt beeinflusst ist. Es ist dabei auch möglich, den elektrischen Teil des Magneten vollständig zu demontieren, ohne die Lageranordnung des Ankerkolbens zu verändern. Das Lagerrohr oder die Lagerhülse ist mit konstantem Durchmesser über die gesamte Länge kostengünstig zu fertigen. Durch die Lageranordnung wird der Verlauf der Magnetkraft/Wegcharakteristik bei einem Magneten mit axialem Joch nicht negativ beeinflusst. Der Abstand zum zylindrischen Magnetpol ist durch die Wandstärke der Lagerhülse beziehungsweise des Lagerrohres fest definiert.
Durch die Anordnung des Lagerrohres oder der Lagerhülse im Inneren des Bereiches des Ankergegenstückes kann auf die Anordnung von O-Ring-Nuten im Pol bzw. Polkern verzichtet werden. Dadurch entfällt der negative Einfluss dieser Nuten auf den magnetischen Flussverlauf. Die Bauweise des Magneten ist insgesamt kompakter und kostengünstiger.
Zur Erzeugung einer druckdichten Variante kann der Pol zweiteilig als Polkern und kennlinienbeeinflussendes Ankergegenstück ausgeführt werden. Hierdurch lässt sich das Lagerrohr beziehungsweise die Lagerhülse zunächst mit dem Pol kraft- und formschlüssig druckfest verbinden. Anschließend wird dann das Ankergegenstück über das Rohr beziehungsweise die Rohrhülse geführt und mit dem Pol fest verbunden. Durch den in diesem Bereich angeordneten geringeren Rohrdurchmesser des Lagerteiles gegenüber der herkömmlichen Lagerart sind insbesondere höhere Mediendrücke realisierbar.
Der Ankerkolben und das Lagerrohr beziehungsweise die Lagerhülse ist vorzugsweise an ihren Berührungsflächen glatt bearbeitet. Der Ankerkolben weist gerundete Lagerkanten auf.
Durch eine zweiteilige Ausführung von Magnetpolkern und Ankergegenstück ist es möglich, druckdichte Magnetvarianten zu fertigen, deren Lagerrohr beziehungsweise deren Lagerhülse innerhalb des Magnetpolkernes druckfest kraft- und formschlüssig verbunden ist. Dies ist insbesondere bei der Abdichtung durch O-Ringe von Bedeutung. Das für die Abdichtung verwendete Material, insbesondere deren Medien und Temperaturbeständigkeit, sowie deren magnetische Eigenschaften sind wesentliche Auswahlkriterien für den Magneten. Da bei der Verwendung von O-Ringen das Verhältnis von O-Ring-Fläche im Pol zur Magnetflussfläche immer dann ungünstig wird, je kleiner der Magnet ist, können durch den Wegfall der O -Ring-Nuten die Magnete kompakter aufgebaut werden. Letzteres ist insbesondere bei der druckdichten Ausbildung des Magneten von Bedeutung. Bei ausreichender Abdichtung und / oder geeigneter Verbindung des Ankergegenstückes mit dem Lagerrohr bzw. der Hülse ist die Verwendung von O-Ring-Abdichtungen entbehrlich.
Für die Lagerung im Lagerrohr oder in der Lagerhülse weist der Ankerkolben eine spezielle Oberflächengeometrie an seiner Umfangsfläche auf. An den Stellen, die nicht als Lagerflächen vorgesehen sind und an denen kein Kraftfeld für den Übergang auf den Anker vorgesehen ist, weist der Ankerkolben in Längsrichtung auf seiner Umfangsfläche einen Bereich mit einem geringeren Durchmesser auf. Damit werden zwei auf dem Umfang in Längsrichtung angeordnete Erhebungsflächen gebildet, welche die Lagerstellen für die Lagerhülse beziehungsweise das Lagerrohr darstellen, die immer den gleichen radialen Abstand zum Ankergegenstück aufweisen. Die erste Lagerstelle ist an dem Ende des Ankerkolbens vorgesehen, wo die Lagerhülse oder das Lagerrohr mit dem Ankergegenstück fest verbunden ist. Die zweite Lagerstelle ist vorteilhaft im Jochbereich angeordnet, also an dem gegenüberliegenden Ende des Ankerkolbens. Zur Berücksichtigung des Ankerhubes in Längsrichtung weist die zweite Erhebung eine um den Hubweg des Ankers verlängerte Erhebungsfläche auf.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von einigen Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:
Figur 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung im Mittellängsschnitt gesehen;
Figur 2 eine Variante in gleicher Ansicht;
Figur 3 eine Einzelheit der Figuren 1 und 2 ebenfalls im Mittellängsschnitt gesehen;
Figur 4 eine weitere Einzelheit der Figur 1 und 2 im Mittellängsschnitt gesehen;
Figur 5 eine dritte Ausführungsform der Erfindung in der Ansicht gemäß Figur 1 ; Figur 6 eine vierte Ausführungsform der Erfindung in der Ansicht gemäß
Figur 1 gesehen;
Figur 7 eine weitere Ausführungsform der Erfindung in der Ansicht gemäß
Figur 1 gesehen.
Die Figur 1 und auch die weiteren Ausführungsformen der Erfindung zeigen einen Elektromagneten, insbesondere einen Schaltmagneten, im Querschnitt im unbestromten Zustand. In einem topfartigen Gehäuse 2 ist ein zylinderförmiger hohler Magnetkörper mit einem Joch 4, einem Polkern 3, ein als Außenkonus geformtes Ankergegenstück 5 und eine zylindrisch geformte Spule 1 sowie ein zylindrischer Anker 6 mit Führungsstange 8 und Ankerkolben 7 angeordnet. In der Spule 1 wird in bestromtem Zustand ein magnetisches Feld erzeugt, das im Gehäuse 2 eingeschlossen ist. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 ist das Joch 4 im Querschnitt L-förmig. Es erstreckt sich mit seinem radialen Teil von der Wandung des Gehäuses 2 bis zur Aufnahmeöffnung für den Anker 6 beziehungsweise den Ankerkolben 7 mit dem dazugehörigen Lagerteil und in Längsrichtung in Richtung zur zylindrisch geformten Spule 1.
Bei Bestromung wird die Kraftwirkung des magnetischen Feldes auf einen im Inneren des Gehäuses 2 koaxial angeordneten Anker 6 ausgeübt, der aus dem Ankerkolben 7 und eine in Richtung des Ankergegenstückes 5 angeordnete Führungsstange 8 besteht, die den Polkern 3 durchsetzt und am offenen Ende des hülsenartigen Gehäuses 2 austritt. Zur Vermeidung einer Schiefstellung des Ankers 6 ist der Ankerkolben 7 in einer dünnwandigen Lagerhülse 9 angeordnet, die mit ihrem geschlossenen Ende an der entsprechenden Querwand des Gehäuses 2 anliegt und mit ihrer Mündung gleichgerichtet zur Mündung des Gehäuses ausgerichtet ist. Die Lagerhülse 9 ist an ihrem offenen Ende (in Zeichnungsfigur 1 links) ausschließlich im Inneren des Ankergegenstückes 5 oder des Polkernes angeordnet. Das Ankergegenstück 5 ist als nach innen gerichteter Außenkonus ausgeführt.
Der zylindrische Ankerkolben 7 des Elektromagneten ist in Figur 3 separat im Schnitt dargestellt. Dieser Ankerkolben 7 weist eine innere Bohrung zur Aufnahme der in Figur 3 nicht dargestellten Führungsstange 8 auf. Die Führung des Ankerkolbens 7 auf der Innenwandung der Lagerhülse 9 wird auf zwei definierte Lagerstellen 10 reduziert, die in Längsrichtung des Ankerkolbens 7 mit Abstand voneinander angeordnet sind. Diese Lagerstellen 10 bilden gegenüber den übrigen Nichtlagerflächen 11 Erhebungen, also Bereiche größeren Durchmessers. Die beiden vorgesehenen Lagerstellen 10 werden beispielsweise durch radiales Abtragen des Nichtlagerbereichs 11 in der Mitte zwischen den beiden Lagerstellen 10 realisiert.
Die in Längsrichtung sich erstreckende Fläche der im Konusbereich angeordneten Lagerstelle (in Figur 1 links) ist kürzer als die hintere (in Figur 1 rechte) Lagerstelle 10. Letztere Lagerstelle 10 ist um den Hub des Ankers 6, insbesondere den Weg des Ankerkolbens 7 verlängert, da ansonsten dort kein Kraftfeldübergang stattfinden könnte. Zur Vermeidung von Verkantungen weist der Ankerkolben 7 gerundete Lagerstellen 10 auf. Die Lagerhülse 9 erstreckt sich vom Polkern 3 als Anschlag über die gesamte Länge des Ankerkolbens 7. In Figur 4 ist zur Verdeutlichung die Lagerhülse 9 separat im Mittellängsschnitt dargestellt. Für die Abdichtung nach außen sind gemäß Ausführungsbeispiel nach Figur 1 außerhalb des Ankerkolbens 7 jeweils radial 2 O-Ring-Abdichtungen 12 gezeigt, die am Ende des Joches 4 und im Konusbereich des Ankergegenstückes 5 angeordnet sind.
Die Ausführungsform nach Figur 2 weist gegenüber der Ausführungsform nach Figur 1 lediglich ein verkürztes Joch 4 auf, das nach Art einer Scheibe ausgeführt ist. Auch bei dieser für die Herstellung des Joches 4 vorteilhaften Ausführung ist eine querkraftfreie Lagerung des Ankerkolbens 7 möglich. Die Lagerung des Kolbens 7 ist von der verkürzten Form des Joches 4 völlig unbeeinträchtigt.
In Figur 5 ist eine Variante der erfindungsgemäßen Lagerung des Ankerkolbens 7 bei geteiltem Ankergegenstück 5. Das heißt, dort ist das konusförmige Teil 5 ein vom Polkern 3 separates Bauteil. Die Lagerhülse 9 ist innerhalb des separaten Konusteiles 5 bis zum Anschlag an der radialen Wand des Poles 3 geführt. Die Kontaktfläche des Konusses 5 mit der Hülse 9 wird damit vergrößert. Durch die vergrößerte Lagerfläche wird die Lagerhülse 9 in diesem Bereich so abgedichtet, dass damit auch eine ausreichende Abdichtung nach außen vorgegeben ist. Anordnungen von O-Ring-Abdichtungen sind bei einer solchen Ausführungsform nicht mehr erforderlich. Die Ausführungsform nach Figur 6 unterscheidet sind von der Ausführungsform nach Figur 5 lediglich durch eine verkürzte Länge der Lagerhülse 9, die sich nicht bis zur radialen Wand des Poles 3 erstreckt, sondern mit Abstand von dieser endet und mit dem Ankergegenstück 5 verbunden ist. Auch bei dieser Anordnung sind keine O-Ring-Abdichtungen 12 erforderlich.
In der Variante nach Fig. 7 ist die Verbindungsstelle der Lagerhülse 9 mit dem Pol 3 durch eine herkömmliche O-Ring Abdichtung realisiert. Diese Verbindungsart bietet eine mögliche alternative Verbindungsart zu anderen Verbindungsarten gemäß den Beispielen der vorher beschriebenen Ausführungsbeispiele.
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel. Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Claims

Patentansprüche
1. Elektromagnet mit einem zylinderförmigen hohlen Magnetkörper, der ein Joch (4), einen Polkern (3) mit einem kennlinienbeeinflussenden Ankergegenstück (5) und ein Gehäuse (2) aufweist, sowie eine zylindrische Spule (1 ) und einen zylindrischen Anker (6) mit Führungsstange (8) und Ankerkolben (7), der zum Pol verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerkolben (7) in einem Lagerrohr oder einer Lagerhülse (9) axial verschiebbar gelagert ist, wobei das Lagerrohr oder die Lagerhülse (9) einenends innerhalb des Polkerns (3) oder innerhalb des Ankergegenstückes (5) des Polkernes (3) endet und anderenends bis über das Joch (4), insbesondere bis an die dortige Querwand des Gehäuses reicht, sowie an diesem Ende im Falle der Ausbildung als Lagerhülse (9) den Hülsenboden aufweist.
2. Elektromagnet nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerkolben (7) an jedem Ende eine auf seinem Umfang vorgesehene Lagerstelle (10) aufweist, die am Innenmantel des Lagerrohres oder der Lagerhülse (9) anliegen.
3. Elektromagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerrohr oder die Lagerhülse (9) aus dünnem und hartem Material besteht.
4. Elektromagnet nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerrohr oder die Lagerhülse (9) auch magnetisches Material umfasst.
5. Elektromagnet nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Lagerrohres oder der Lagerhülse (9) ü- ber deren/dessen Länge konstant ist.
6. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerrohr oder die Lagerhülse (9) fest mit dem Polkern (3) und / oder dem Ankergegenstück (5) verbunden, insbesondere verschweißt ist.
7. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankergegenstück (5) ein ringförmiges Formteil ist, das auf einen zylindrischen Vorsprung des Polkerns (3) aufsetzbar ist, wobei zwischen die Wandung des Vorsprunges und des Ankergegenstückes (5) das Ende des Lagerrohres o- der der Lagerhülse (9) eingefügt ist und die Teile fest miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt sind.
8. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstellen (10) durch radiale Erhebungen des Ankerkolbens (7) gebildet sind, deren Kanten gefast oder gerundet sind.
9. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstelle (10), die am Endbereich des Ankerkolbens (7) vorgesehen ist, eine entsprechend dem Ankerhub ausgebildete, längere Lagerfläche aufweist.
10. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (4) im Querschnitt L-förmig ist, wobei es sich mit seinem radial gerichteten Kragen bis zur Wandung des Gehäuses (2) und mit seinem axial gerichteten Stutzen zwischen Spule (1 ) und Lagerrohr oder Lagerhülse (9) erstreckt.
11. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (4) als Scheibe ausgebildet ist, die sich am Gehäuse (2) und an dem Lagerrohr oder der Lagerhülse (9) abstützt.
12. Elektromagnet nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ankergegenstück (5) als Außenkonus mit in Richtung des Ankerkolbens (7) abfallender Neigung ausgestaltet ist.
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