[go: up one dir, main page]

WO2019048635A1 - Magnetaktorvorrichtung - Google Patents

Magnetaktorvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2019048635A1
WO2019048635A1 PCT/EP2018/074195 EP2018074195W WO2019048635A1 WO 2019048635 A1 WO2019048635 A1 WO 2019048635A1 EP 2018074195 W EP2018074195 W EP 2018074195W WO 2019048635 A1 WO2019048635 A1 WO 2019048635A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
permanent magnet
magnetic
magnetic coil
actuator device
axial direction
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/074195
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
René Schnetzler
Thomas Schiepp
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.)
ETO Magnetic GmbH
Original Assignee
ETO Magnetic 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 ETO Magnetic GmbH filed Critical ETO Magnetic GmbH
Publication of WO2019048635A1 publication Critical patent/WO2019048635A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

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
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1607—Armatures entering the winding
    • H01F7/1615—Armatures or stationary parts of magnetic circuit having permanent magnet
    • 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
    • H01F7/121—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position
    • H01F7/122—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position by permanent magnets
    • 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
    • H01F7/081—Magnetic constructions
    • H01F2007/086—Structural details of the armature

Definitions

  • the invention relates to a Magnetaktorvoroplasty according to claim 1 and a
  • Magnetic actuator devices having movably mounted permanent magnets having different force-displacement characteristics have already been proposed.
  • the object of the invention is in particular to provide a generic device with improved properties in terms of a movement behavior.
  • the object is achieved by the features of claims 1 and 13, while advantageous embodiments and modifications of the invention can be taken from the dependent claims.
  • Magnetaktorvoriques with at least one, in particular exactly one, movably mounted permanent magnet and at least one, in particular stationary, magnetic coil, which is provided by means of a controllable via a control unit power supply at least to the magnetic coil
  • Permanent magnets in at least one, from a basic position of
  • Deflection position of the permanent magnet is at least substantially on an axis which extends at least substantially parallel to a polarization direction of the permanent magnet, wherein a force-displacement characteristic of at least the
  • Permanent magnet in particular the Magnetaktorvorraum, in particular at an at least substantially constant current supply to the magnetic coil, an at least substantially constant course proposed.
  • This can advantageously a movement behavior of the Magnetaktorvortechnik, in particular the movably mounted permanent magnets are improved, which in particular good dynamic properties of the Magnetaktorvorraum can be achieved.
  • a good force-displacement behavior of the magnetic actuator device, in particular the permanent magnet can be made possible.
  • a constant force-displacement characteristic a response of the magnetic actuator device, a regulation and / or a controllability of the movement of the permanent magnet, in particular the force-displacement behavior of the permanent magnet can be improved and / or simplified.
  • a behavior of the magnetic actuator device that is proportional to an applied current, in particular the movement of the permanent magnet, can advantageously be made possible, whereby an at least largely force-neutral, currentless force-displacement characteristic curve can advantageously be achieved.
  • a force-current characteristic of the permanent magnet can be set at least in sections.
  • one for a specific application for example a
  • critical range of the force-current curve be linear ausgestaltbar.
  • a movable mounting of the permanent magnet can be carried out in particular at least partially rotationally and / or at least partially translationally, preferably the permanent magnet is along an axial direction of the magnetic coil
  • a stationary magnetic coil is in particular stationary relative to a base unit and / or a housing unit of
  • control unit should in particular be understood to mean an electronic unit which is preferably at least partially integrated in a control and / or regulating unit of a solenoid valve and which is preferably provided for supplying at least the power supply to at least one magnetic coil and / or at least one
  • the control unit preferably comprises a computing unit and, in particular in addition to the computing unit, a memory unit with a control and / or regulating program stored therein, which is intended to be executed by the computing unit.
  • a basic position of the permanent magnet is in particular a position which assumes the permanent magnet in the de-energized state and / or in which Permanent magnet is de-energized in the de-energized state.
  • the home position may be used as a central position, which is substantially in the middle of a range of possible movement trajectories of the permanent magnet in the
  • Magnetactor device is prescribed, be formed.
  • the basic position can be considered as an extremum of at least one movement trajectory of the
  • Permanent magnets in particular as a point at which the movement of the
  • Reversed permanent magnet be formed.
  • the basic position, in particular variable, by an operator is adjustable or by a specific application, for example by means of at least one spring and / or at least one stop, is predetermined.
  • the basic position can represent, for example, a "normally closed” or a "normally open” circuit of a valve.
  • substantially on an axis is to be understood in particular that during a movement of the permanent magnet, a center of gravity of the permanent magnet describes a trajectory which is at most 15%, preferably at most 10%, advantageously at most 5%, preferably at most 3% and particularly preferably
  • substantially parallel is meant in particular an orientation of a direction relative to a reference direction, in particular in a plane, wherein the direction relative to the reference direction, a deviation in particular less than 8 °, advantageously less than 5 ° and particularly advantageously less than 2 °.
  • Polarization direction shall be understood to mean, in particular, a direction of a magnetic polarization, in particular a mean orientation of elementary magnets or magnetic moments in an interior of the permanent magnet
  • the force-displacement characteristic is intended in particular as a mathematical relation of a physical force acting on the permanent magnet the deflection position of
  • Permanent magnet in particular the spatial position of the permanent magnet on the movement trajectory understood.
  • the power is in particular as one
  • a substantially constant current supply is to be understood in particular as meaning a current supply whose current intensity is at most 10%, preferably at most 5%, advantageously at most 1%, preferably at most 0.5% and particularly preferably at most 0.1% by one
  • Average value of the current during the entire period of power supply varies, in particular except a turn-on and / or turn-off.
  • a "substantially constant course” is intended in particular to mean a progression of the force-displacement characteristic curve be understood, which at least partially diverges at most 15%, preferably at most 10%, advantageously at most 5%, preferably at most 3% and particularly preferably at most 1% of a completely straight, in particular linear course.
  • at least sections should in this context
  • the permanent magnet is hollow, especially in its center,
  • the permanent magnet has a cylindrical recess which extends parallel to the axial direction of the magnetic coil.
  • the cylindrical recess is provided in particular for receiving a bearing element for supporting at least the permanent magnet and / or a guide element for guiding the direction of movement of at least the permanent magnet.
  • the permanent magnet is magnetically polarized at least substantially parallel to an axial direction of the at least one magnetic coil. This can advantageously a movement behavior of
  • Magnetactorvoriques in particular of the movably mounted permanent magnet, can be improved, whereby in particular good dynamic properties of the
  • Magnet actuator device can be achieved.
  • a good force-displacement behavior of the magnetic actuator device, in particular the permanent magnet can be made possible.
  • advantageous magnetic field characteristics in particular with regard to generating a movement of the permanent magnet in the magnetic field, can be achieved.
  • magnetic forces acting on the permanent magnet and / or magnetic attraction can be kept low in the de-energized state, thereby advantageously a simple generation of a desired fail-safe behavior can be made possible, for example by means of at least one spring on at least one side of the permanent magnet.
  • the permanent magnet is at least substantially radially symmetrical and / or formed in its outer contour perpendicular to the axial direction of the magnetic coil at least substantially mathematically similar to a course of a winding of the magnetic coil seen in the axial direction of the magnetic coil.
  • substantially mathematically similar should be understood in particular that the shapes of the outer contour of the
  • Permanent magnet and the course of a winding of the magnetic coil have a mutual deviation from an ideal mathematical similarity of at most 30%, preferably at most 20%, preferably at most 10% and more preferably at most 5%, in particular an ideal mathematical similarity by a merge of two forms is defined purely by a combination of centric dilations and / or congruence mappings.
  • the permanent magnet is at least partially disposed within the magnetic coil in at least one operating state.
  • the permanent magnet is formed of a hard magnetic material having a coercive force of at least 100 kA / m, preferably at least 500 kA / m, preferably at least 1000 kA / m and more preferably at least 2000 kA / m.
  • the permanent magnet is at least partially formed as a neodymium-iron-boron magnet, as a samarium-cobalt magnet, as an aluminum-nickel-cobalt magnet and / or as a strontium ferrite magnet.
  • the magnetic actuator device has at least one further magnetic coil, which in a polarization direction of the
  • Permanent magnet below or above the magnetic coil, in particular axially flush with the magnetic coil, is arranged.
  • a movement behavior of the magnetic actuator device, in particular of the movably mounted permanent magnet can be improved, as a result of which, in particular, good dynamic properties of the magnetic actuator device can be achieved.
  • Magnetic field characteristics in particular with respect to a generation of a movement of the permanent magnet in the magnetic field can be achieved.
  • a stroke of the Magnetaktorvorraum be increased.
  • the permanent magnet has a maximum stroke of at least 10 mm.
  • axially flush is to be understood in particular that a coil axis of the magnetic coil and a
  • Coil axis of the further magnetic coil at least substantially
  • the magnetic coil and the further magnetic coil have substantially identical external dimensions and / or, in particular with the exception of one winding direction, are formed substantially identical to one another.
  • the magnetic coil and the further magnetic coil are formed differently from each other, for example, with a different number of turns and / or a different geometry. This can in particular a
  • Main direction of action can be determined.
  • this can be a
  • Movement direction of the permanent magnet are preferred.
  • the magnetic coil and the other magnetic coil have different dimensions
  • the magnetic coil is wound on the right and wound the other magnetic coil to the left.
  • the magnetic coil and / or the further magnetic coil have a, preferably common, housing unit.
  • the housing unit is in particular at least partially formed as a coil core.
  • the housing unit is preferably formed at least partially from a ferromagnetic material.
  • the housing unit at least partially conducts a magnetic flux generated by the magnetic coil and / or the further magnetic coil.
  • the magnetic coil and / or the further magnetic coil in a power supply to the magnetic coil and / or the other magnetic coil is stationary.
  • the permanent magnet is in at least one
  • a movement behavior of the magnetic actuator device in particular of the movably mounted permanent magnet, can be improved, as a result of which, in particular, good dynamic properties of the magnetic actuator device can be achieved.
  • Magnetaktorvoriques in particular the permanent magnet are made possible.
  • advantageous magnetic field characteristics in particular with regard to generating a movement of the permanent magnet in the magnetic field, can be achieved.
  • a "primary magnetic circuit” is to be understood in particular as a closed path of a magnetic flux, which in particular covers a large part, preferably the entire of one
  • magnetic coil in operation comprises magnetic flux generated.
  • at least 66%, preferably at least 75%, preferably at least 85% and particularly preferably at least 95% are to be understood as "a large part.”
  • the magnetic actuator device should be one around the
  • Permanent magnet surrounding, in particular, between, preferably centered between, the magnetic coil and the other magnetic coil arranged disc unit which extends in a direction perpendicular to the axial direction of the magnetic coil extending direction at least over a majority of a direction parallel to the extension total extension of a winding region of the magnetic Coil extends.
  • Magnet actuator device can be achieved.
  • a good force-displacement behavior of the magnetic actuator device, in particular the permanent magnet can be made possible.
  • advantageous magnetic field characteristics in particular with regard to generating a movement of the permanent magnet in the magnetic field, can be achieved.
  • the disk unit can advantageously be a particularly contant force-displacement Behavior of the permanent magnet allows.
  • a disk unit revolving around the permanent magnet can be designed to be circumferential, in particular completely or in sections, with a section-wise manner
  • the disk unit is formed from a peripheral disk element or from a plurality, preferably two, disk elements which are formed separately from one another in the axial direction.
  • a winding region of the magnetic coil should in particular be understood as meaning a partial region and / or cross section of the magnetic coil which is cut exactly once by each turn of the magnetic coil.
  • the disk unit completely conceals at least one magnetic coil as seen in the axial direction of the magnetic coil.
  • the disk unit is preferably formed at least partially of a ferromagnetic material.
  • the disk unit is preferably formed at least partially of an identical material as the housing unit.
  • the disk unit is preferably at least partially integral with the
  • the disk unit is formed radially symmetrically. It is conceivable that the disk unit, in particular on a side facing the permanent magnet, has an end-side element which has an extent in the axial direction which is greater than a mean extent of the disk unit in the axial direction. Preferably, the disc unit has a maximum extent in the axial direction, which is substantially smaller than a maximum
  • At least 100% smaller, preferably at least 60% smaller, preferably at least 30% and particularly preferably at least 10% smaller should be understood to mean “substantially smaller.” It should be understood in particular that two units are “partially integral" Units at least one, in particular at least two, advantageously at least three common elements, the component, in particular functionally important component, both
  • the disk unit in particular an end face of the disk unit facing the permanent magnet, have two axial ones
  • the mutual distance parallel to the axial direction of the magnetic coil at least a sum of a maximum extent of the permanent magnet, in particular a disc unit surface facing the permanent magnet, parallel to the axial direction of the magnetic coil and from a maximum stroke of the permanent magnet parallel to the axial direction corresponds to the magnetic coil.
  • Magnetic field profile in particular with regard to generating a movement of the permanent magnet in the magnetic field can be achieved. This can be advantageous
  • Movement behavior of the Magnetaktorvorraum, in particular the movably mounted permanent magnet can be improved.
  • Two extreme axial points are formed in particular as points of the disc unit, which on a for
  • the axial extreme points are preferably prescribed on the outside of the disk unit facing the axis of the coil. It is conceivable that the two extreme axial points lie on two outer, axially seen upper and lower edges of the end face element of the disk unit. Alternatively or additionally, it is conceivable that the two axial extreme points lie on disk elements of the disk unit formed separately from one another, for example on outer edges of the disk unit closest to the coil axis in the radial direction.
  • a "maximum stroke" is to be understood as meaning, in particular, a distance between two extreme points of the movement trajectory of the permanent magnet parallel to the axial direction of the magnetic coil
  • the facing, end face member of the disk unit has a relative to the axial direction of the magnetic coil at least partially angled surface.
  • End side elements with respect to the axial direction of the magnetic coil at least partially angled surfaces, wherein the surfaces of the end side elements to each other uniform, in particular equal-sized, angle, mutually oppositely uniform, in particular the same angle or angle to each other may have.
  • the surface of the end-side elements has a variable angle relative to the axial direction of the magnetic coil and / or at least one radius of curvature.
  • the disk unit in particular the
  • Disc element preferably at least the end face element, is mounted at least partially movable.
  • a maximum stroke can be increased.
  • a smaller disc unit can be used, whereby advantageous weight can be saved.
  • it can advantageously be made possible by a longer path force-displacement characteristic. It is conceivable that the disk unit, the disk element and / or the
  • End element is movably mounted by means of a spring, by means of a tilting mechanism, by means of a rail guide and / or by means of a pivoting mechanism. In particular, moves through the movable storage at least the
  • End side member at least partially in a movement direction parallel to the axial direction of the magnetic coil.
  • Permanent magnet connected, movably mounted anchor member which, in particular symmetrically, is arranged in the axial direction of the magnetic coil and / or in the polarization direction of the permanent magnet at least above and / or at least below the permanent magnet. This can be advantageous one
  • the anchor element is at least partially formed from a ferromagnetic material.
  • Anchor element is in particular mirror-symmetrical to a mirror plane and / or rotationally symmetrical, in particular the normal direction of
  • the anchor element is hollow, in particular in its center, in particular has the Anchor element has a cylindrical recess which is parallel to the
  • the cylindrical recess is provided in particular for a bearing element for supporting at least the
  • Anchor element and / or a guide element to receive a guide the direction of movement of at least the anchor element is in particular provided to transmit a movement of the permanent magnet to an external component.
  • the anchor element is in particular formed integrally with the permanent magnet.
  • the readyauslenkungsaku comprises at least one remindlenkungselement, in particular at least one spring, at least one electric servomotor, at least one magnet, at least one
  • Permanent magnet deviates significantly in at least one edge region of the force-displacement curve of a constant course.
  • at least one bistable end position which can represent, for example, a tilting of a rotor blade of a helicopter, can advantageously be created.
  • in particular flexibility can be increased. It is conceivable that the force-displacement characteristic in an edge region or in both edge regions deviates from the constant profile.
  • the force increases in at least one edge region, preferably strongly, and / or falls off in at least one edge region.
  • a solenoid valve with a Magnetaktorvorraum is proposed.
  • a switching behavior of the solenoid valve can be improved, whereby in particular good dynamic properties of the solenoid valve can be achieved.
  • Closing element of the solenoid valve can be enabled.
  • a regulation and / or a controllability of the closing behavior of the solenoid valve can be improved and / or simplified by means of a constant force-displacement characteristic curve.
  • a method for operating a Magnetaktorvorses with at least one, in particular exactly one, movably mounted permanent magnet and at least one, in particular stationary, magnetic coil wherein by means of a controllable via a control unit power supply to the magnetic coil of the permanent magnet in at least one of a basic position of the permanent magnet different deflection position is moved, wherein the deflection position of the
  • Permanent magnet at least substantially lies on an axis which extends at least substantially parallel to a polarization direction of the permanent magnet, wherein the permanent magnet, in particular at a constant current supply to the magnetic coil, moves in a deflection along a traversed path with an at least substantially constant force is being proposed.
  • a movement behavior of the magnetic actuator device, in particular of the movably mounted permanent magnet can be improved, as a result of which, in particular, good dynamic properties of the magnetic actuator device can be achieved.
  • a good force-displacement behavior of the magnetic actuator device, in particular the permanent magnet can be made possible.
  • a regulation and / or controllability of the movement of the permanent magnet, in particular of the force-displacement behavior of the permanent magnet can be improved and / or simplified by means of a constant force-displacement characteristic.
  • a behavior of the magnetic actuator device that is proportional to an applied current, in particular the movement of the permanent magnet can advantageously be made possible, whereby a force-neutral, currentless force-displacement characteristic can advantageously be achieved.
  • Embodiment be limited.
  • the inventive Magnetic actuator device and / or the method according to the invention for performing a function described herein have a number differing from a number of individual elements, components and units mentioned herein.
  • Fig. 1 is a schematic sectional view of a solenoid valve with a
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of the magnetic actuator device and an exemplary magnetic flux generated during operation.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of the magnetic actuator device and an exemplary magnetic flux generated during operation.
  • FIG. 3a shows a force-displacement diagram with several exemplary force-displacement characteristics of the magnetic actuator device
  • 3b is a force-displacement diagram with several exemplary alternative force-displacement characteristics of the Magnetaktorvorraum,
  • Fig. 5a is a schematic sectional view of an alternative
  • Fig. 5b is a schematic sectional view of a further alternative
  • Fig. 5c is a schematic sectional view of an additional alternative
  • Fig. 5d is a schematic sectional view of a second additional alternative
  • FIG. 5e is a schematic sectional view of a third additional alternative
  • Fig. 5f is a schematic sectional view of a fourth additional alternative
  • Fig. 6 is a detail of a schematic sectional view of a fifth
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a solenoid valve 48a with a Magnetaktorvorraum.
  • the solenoid valve 48a has a solenoid valve housing 52a.
  • the magnetic actuator device is at least partially disposed in the solenoid valve housing 52a.
  • the solenoid valve 48a has a solenoid valve opening 54a.
  • Magnetic actuator device is provided to open and / or close the solenoid valve opening 54a.
  • By opening and / or closing the solenoid valve opening 54a advantageously a flow through the solenoid valve 48a can be manipulated.
  • the solenoid valve 48a shown in FIG. 1 is "normally open”.
  • the magnetic actuator device has a permanent magnet 10a.
  • Permanent magnet 10a is movably mounted.
  • the permanent magnet 10a has an extension 104a parallel to the axial direction 20a.
  • the magnetic actuator device has a magnetic coil 12a.
  • the magnetic actuator device has a further magnetic coil 24a.
  • the magnetic coil 12a, 24a is stationary.
  • Magnetic actuator device has a control unit 14a.
  • the control unit 14a is provided to control the solenoid valve 48a.
  • the control unit 14a is provided to supply the magnetic coil 12a, 24a with electric current.
  • the power supply to the magnetic coil 12a, 24a is controllable via the control unit 14a.
  • the magnetic coil 12a has a winding portion 96a.
  • the winding region 96a has an overall extension 26a perpendicular to the axial direction 20a.
  • the magnetic coil 12a has a coil axis 60a.
  • the further magnetic coil 24a has a coil axis 60a.
  • the coil axes 60a of the magnetic coil 12a and the other magnetic coil 24a coincide.
  • the permanent magnet 10a is in the illustration shown in Figure 1 in a basic position 46a.
  • the permanent magnet 10a In the basic position 46a, the permanent magnet 10a is in Essentially free of forces.
  • the magnetic coil 12a, 24a is provided to move the permanent magnet 10a into at least one different deflection position from the home position 46a.
  • the possible deflection positions of the permanent magnet 10a are at least substantially on an axis 16a.
  • the axis 16a is parallel to a polarization direction 78a of the permanent magnet 10a.
  • the axis 16a coincides with an axial direction 20a of the magnetic coil 12a, 24a.
  • the axis 16a coincides with the coil axis 60a of the magnetic coil 12a, 24a.
  • the Magnetaktorvorides is rotationally symmetrical.
  • the axis 16a forms an axis of rotational symmetry of the magnetic actuator device.
  • the permanent magnet 10a has a stroke.
  • a maximum stroke 10a corresponds to a maximum distance between two possible deflection positions in a direction parallel to the axial direction 20a.
  • the permanent magnet 10a is magnetically polarized parallel to the axial direction 20a.
  • the permanent magnet 10a has a polarization direction 78a.
  • Polarization direction 78a is substantially parallel to the axis 16a and / or the axial direction 20a of the magnetic coil 12a, 24a.
  • the further magnetic coil 24a is arranged in the polarization direction 78a below the magnetic coil 12a.
  • the permanent magnet 10a and the magnetic coils 12a, 24a are thereto
  • the permanent magnet 10a and the magnetic coils 12a, 24a form magnetic circuits 58a.
  • the magnetic flux of the permanent magnet 10a and the magnetic coils 12a, 24a based on magnetic field lines 56a for a
  • the magnetic coils 12a, 24a are energized by the control unit 14a, at most two primary magnetic circuits 58a are formed.
  • the magnetic actuator device has an anchor element 38a.
  • the anchor element 38a is movably mounted.
  • the anchor member 38a is movable along the axis 16a parallel to the axial direction 20a.
  • the anchor member 38a is connected to the permanent magnet 10a.
  • Permanent magnet 10a are integrally formed.
  • the anchor element 38a is in
  • the anchor element 38a has a first part 84a and a second part 86a.
  • the first Part 84a and the second part 86a are arranged on opposite sides of the permanent magnet 10a.
  • the first part 84a and the second part 86a are symmetrical to each other.
  • it is conceivable that the first part 84a and the second part 86a are asymmetrical or that the first part 84a or the second part 86a is missing.
  • the anchor element 38a has on a side facing away from the axis 16a a
  • a radius of the anchor member 38a tapers first and then increases again towards an end facing away from the permanent magnet 10a.
  • the first part 84a and the second part 86a of the armature element 38a each have, on the side facing the permanent magnet 10a, a larger radius than the permanent magnet 10a.
  • the first part 84a and the second part 86a of the armature member 38a project in a direction perpendicular to the axial direction 20a via the permanent magnet 10a.
  • the anchor element 38a has a guide opening 88a in the center.
  • Permanent magnet 10a has a further guide opening 90a in the center.
  • the guide opening 88a is formed as a continuous cylindrical recess in the center of gravity of the anchor element 38a.
  • the further guide opening 90a is as
  • the guide opening 88a and the further guide opening 90a are arranged coaxially with each other.
  • the guide opening 88a and the further guide opening 90a have an identical inner contour.
  • the guide opening 88a and the further guide opening 90a are provided to receive a bearing (not shown) and / or a guide element (not shown) for a movement guidance of the permanent magnet 10a and / or the anchor element 38a.
  • the anchor member 38a is disposed inside the magnetic coil 12a and the other magnetic coil 24a.
  • the anchor element 38a is connected to a closure part 80a of the solenoid valve 48a.
  • the closure member 80a moves with the anchor member 38a and / or the permanent magnet 10a.
  • the solenoid valve 48a has a closure counterpart 82a. In a closing operation of the solenoid valve 48a, the closure member 80a moves toward the closure member 82a. In In a closed state of the solenoid valve 48a, the closure member 80a abuts against the closure member 82a, thereby blocking the solenoid valve opening 54a.
  • the magnetic actuator device has a housing unit 50a.
  • the housing unit 50a encloses the anchor element 38a and / or the permanent magnet 10a to a large extent.
  • the housing unit 50a at least partially forms a magnetic core 92a of the magnetic coil 12a and / or the further magnetic coil 24a.
  • the housing unit 50a is provided for guiding the magnetic flux of the magnetic coil 12a, the other magnetic coil 24a and / or the permanent magnet 10a.
  • the housing unit 50a has a gap 66a.
  • the gap 66a is disposed in the axial direction 20a between the magnetic coil 12a and the other magnetic coil 24a.
  • the gap 66a can advantageously achieve a weight reduction.
  • the housing unit 50a has two projections 62a, 94a.
  • the projections 62a, 94a respectively face inward from the housing unit 50a.
  • the projections 62a, 94a are aligned symmetrically facing each other.
  • the projections 62a, 94a are aligned at least substantially parallel to the axial direction 20a.
  • the projections 62a, 94a are substantially aligned along magnetic field lines 56a of a magnetic circuit 58a (see Fig. 2).
  • the magnetic actuator device has a disk unit 22a.
  • the disk unit 22a is formed circumferentially around the permanent magnet 10a.
  • the disk unit 22a is in the axial direction 20a between the magnetic coil 12a and the other
  • the disk unit 22a has a
  • Radial extension 98a on.
  • the radial extension 98a extends in a direction perpendicular to the axial direction 20a extending direction.
  • Disk unit 22a extends over the entire extent 26a of the
  • Winding portion 96a of the magnetic coil 12a and / or the other magnetic coil 24a The disk unit 22a is disposed on the housing unit 50a.
  • the gap 66a is disposed in the housing unit 50a at the height of the disk unit 22a.
  • the disk unit 22a has a disk member 126a.
  • the disk unit 22a has a front side member 34a.
  • the disk member 126a is disposed between the housing unit 50a and the end face member 34a.
  • the disc element 126a carries the end face member 34a.
  • the disk element 126a has a
  • the end face member 34a has a surface 36a substantially parallel to the axial direction 20a.
  • the end-face element 34a is arranged on the side of the disk unit 22a facing the permanent magnet 10a.
  • the end face element 34a has two extreme axial points 28a, 30a.
  • the extreme axial points 28a, 30a are formed as edges of the front side element 34a.
  • the extreme axial points 28a, 30a are spaced from each other at a distance 102a.
  • the distance 102a of the extreme axial points 28a, 30a extends parallel to the axial direction 20a.
  • Distance 102a corresponds to a sum of a maximum value of the extension 104a and of the maximum lift 10a (see Fig. 3a) of the permanent magnet 10a.
  • the magnetic actuator device has a return deflection unit 40a.
  • the Ruauslenkungsaku 40a is provided for a return deflection of the permanent magnet 10a in at least one basic position 46a.
  • the remindauslenkungsaku 40a has a Rulenklenkungselement 32a.
  • the return element 32a is formed as a torsion spring 106a. Alternatively, the return element 32a may be a bending spring, a plate spring, or another a restoring force
  • the remindauslenkungstician 40a has a disc 100a.
  • the return deflection element 32a is fixedly arranged on the disc 100a.
  • the disc 100a is fixedly attached to the closure member 80a. When the position of the closure part 80a changes, the pane 100a undergoes a corresponding change in position. In the basic position 46a of the magnetic actuator device is the
  • Reverse deflection element 32a in a fully relaxed state.
  • Auslenkposition is the return element 32a in a tensioned state.
  • FIG. 3a shows a force-displacement diagram 108a of the magnetic actuator device. Along a path axis 74a, a deflection position of the permanent magnet 10a is plotted.
  • the Magnetaktorvorides in particular the permanent magnet 10a has a force-displacement characteristic 18a.
  • the force-displacement characteristic 18a represents a relationship between a location of the permanent magnet 10a in the magnetic field and a force exerted by the permanent magnet 10a at this location ago.
  • the force-displacement characteristic curve 18a has a constant course 44a.
  • the force-displacement characteristic curve 18a is constant over an entire travel and / or an entire stroke of the permanent magnet 10a.
  • the force-displacement characteristic curve 18a is constant.
  • An end point 76a, 11a of the force-displacement curve 18a marks a maximum deflection position.
  • the maximum stroke 10a is predetermined by the distance between the two end points 76a, 112a.
  • Fig. 3a three different force-displacement characteristics 18a for three different constant currents ⁇ l 2 and l 3 are plotted.
  • the force-displacement characteristic curve 18 a is neutral in force.
  • An alternative force-displacement diagram 108a 'shown in FIG. 3b shows alternative force-displacement characteristics 18a'.
  • the alternative force-displacement characteristics 18a ' have for the most part a constant profile 44a'.
  • the force-displacement characteristic curve 18a ' differs substantially from a constant profile 44a'.
  • the force-displacement characteristic curve 18a ' rises sharply in the edge regions 42a', 11a '.
  • the force-displacement characteristic curve 18a ' shows a bistable behavior of the magnetic actuator device. In the maximum deflection positions, a higher force acts than on the remainder of the travel of the permanent magnet 10a.
  • Magnetaktorvoriques In at least one method step 16a, current is applied to the magnetic coil 12a and the further magnetic coil 24a by means of the control unit 14a. In at least one further method step 11a, the permanent magnet 10a is moved with a constant force during a deflection process along a traveled path. In at least one further method step 120a, the permanent magnet 10a is held in a deflection position with a constant force. In at least one further method step 122a, a supply of current to the magnetic coil 12a and the further magnetic coil 24a by the
  • FIGS. 5 and 6 show further exemplary embodiments of the invention. The following descriptions and the drawings are essentially limited to the differences between the embodiments, with respect to the same Designated components, in particular with respect to components with the same reference numerals, in principle, the drawings and / or the description of the other
  • An alternative magnetic actuator device shown in Fig. 5a shows a one-piece disk unit 22b.
  • An end face member 34b of the disk unit 22b is formed integrally with a disk member 126b of the disk unit 22b.
  • An extension of the end face member 34b parallel to an axial direction 20b of a magnetic coil 12b of the magnetic actuator device is equal to an extension of the disk unit 22b parallel to the axial direction 20b.
  • a further alternative magnetic actuator device shown in Fig. 5b shows a one-piece disk unit 22c.
  • An end face member 34c of the disk unit 22c is formed integrally with a disk member 126c of the disk unit 22c.
  • a maximum extension of the end face member 34c parallel to an axial direction 20c of a magnetic coil 12c of the magnetic actuator device is equal to a maximum extension of the disk unit 22c parallel to the axial direction 20c.
  • Disk unit 22c has a cavity 128c.
  • the disk element 126c is at least partially hollowed out. As a result, a weight saving can advantageously be achieved.
  • An additional alternative magnetic actuator device shown in Fig. 5c shows a disk unit 22d having a front side member 34d and a disk member 126d.
  • the disk element 126d has a gap 130d.
  • the gap 130d of the disk member 126d constitutes an extension of a gap 66d of a housing unit 50d of the magnetic actuator device.
  • the disk member 126d has an extension parallel to an axial direction 20d of a magnetic coil 12d
  • Magnetic actuator device which is smaller than an extension of the
  • FIG. 5d shows a first alternative magnetic actuator device
  • Disk unit 22e with a front side member 34e and with a disk element 126e.
  • the end face member 34e has a surface 36e angled relative to an axial direction 20e of a magnetic coil 12e of the magnetic actuator device.
  • the end face element 34e has a triangular cross-section.
  • End face element 34e has two extreme points 28e, 30e on its outer edges.
  • the end face element 34e has a further extreme point 68e.
  • the further extreme point 68e is the further extreme point
  • Extreme point 68e forms a tip of the disk unit 22e facing a permanent magnet 10e of the magnetic actuator device.
  • the extreme point 68e is formed as a point closest to the permanent magnet 10e of the disk unit 22e.
  • a perpendicular distance 134e of the extreme points 28e, 30e from a coil axis 60e of the magnetic coil 12e of the magnetic actuator device is substantially greater than a perpendicular distance 136e of the further extreme point 68e from the coil axis 60e.
  • FIG. 5e shows a
  • Disk unit 22f having a front side member 34f and a disk member 126f.
  • the end face member 34f has a surface 36f angled relative to an axial direction 20f of a magnetic coil 12f of the magnetic actuator device.
  • the end face member 34f has a cross section which is substantially two triangles contacting one edge.
  • the end-face element 34f has two extreme points 28f, 30f at its outer edges.
  • the end face element 34f has a further extreme point 68f.
  • the further extreme point 68f forms a point farthest from a permanent magnet 10f of the magnetic actuator device of the surface 36f of the permanent magnet 10f
  • Front side element 34f off.
  • the further extreme point 68f lies in a lowest point of a depression 132f of the front side element 34f.
  • a perpendicular distance 134f of the extreme points 28f, 30f from a coil axis 60f of the magnetic coil 12f of the magnetic actuator device is substantially smaller than a perpendicular distance 136f of the further extreme point 68f from the coil axis 60f.
  • FIG. 5f shows a
  • End face element 140g with a disk element 126g and with another disk element 138g.
  • the end face member 34g is on a
  • Front side element 34g arranged.
  • the further end face element 140g is on a the permanent magnet 10g facing side of the further end side member 140g.
  • the end face elements 34g, 140g each have a triangular shape in cross section.
  • the disk elements 126g, 138g are formed separately from each other.
  • the disk elements 126g, 138g are arranged on different sides of a gap 66g of a housing unit 50g of the magnetic actuator device.
  • End face elements 34g, 140g each have a surface 36g angled relative to an axial direction 20g of a magnetic coil 12g of the magnetic actuator device.
  • the surfaces 36g of the end face members 34g, 140g are opposite
  • the end face element 34g has an extreme point 28g on an outer edge facing the permanent magnet 10g.
  • the end face element 140g has an extreme point 30g on an outer edge facing the permanent magnet 10g.
  • the extreme points 28g, 30g respectively form the permanent magnet 10g
  • a perpendicular distance 134g of the extreme point 28g of the end face member 34g from a coil axis 60g of the magnetic coil 12g of the magnetic actuator device is substantially equal to a perpendicular distance 136g of the extreme point 30g of the other
  • FIG. 6 An additional alternative magnetic actuator device shown in FIG. 6 shows a
  • Disk unit 22h The disk unit 22h is movably supported.
  • the disk unit 22h has a front side member 34h and a movable support 70h for the
  • the movable support 70h is provided to move the end-face member 34h relative to a housing unit 50h of the magnetic actuator device and / or to a magnetic coil 12h, 24h of the magnetic actuator device. Preferably, alignment of a surface 36h of the end face member 34h remains unchanged parallel to a movement of the end face member 34h
  • the movable mounting 70h comprises four hinges 142h.
  • rail guides or other suitable to the skilled appearing movable bearings conceivable.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

Abstract

Es wird eine Magnetaktorvorrichtung mit zumindest einem, insbesondere genau einem, beweglich gelagerten Permanentmagneten (10a-h) und mit zumindest einer, insbesondere stationären, magnetischen Spule (12a-h), welche dazu vorgesehen ist, mittels einer über eine Steuereinheit (14a-h) regelbare Stromzufuhr zumindest an die magnetische Spule (12a-h), den Permanentmagneten (10a-h) in zumindest eine, von einer Grundposition (46a-h) des Permanentmagneten (10a-h) verschiedene Auslenkposition zu bewegen, wobei die Auslenkposition des Permanentmagneten (10a-h) zumindest im Wesentlichen auf einer Achse (16a-h) liegt, welche zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Polarisationsrichtung (78a-h) des Permanentmagneten (10a-h) verläuft, wobei eine Kraft-Weg-Kennlinie (18a-h) zumindest des Permanentmagneten (10a-h), insbesondere bei einer zumindest im Wesentlichen konstanten Stromzufuhr an die magnetische Spule (12a-h), einen zumindest im Wesentlichen konstanten Verlauf (44a-h) aufweist, vorgeschlagen.

Description

Magnetaktorvorrichtung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Magnetaktorvorrichtung nach dem Anspruch 1 und ein
Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
Es sind bereits Magnetaktorvorrichtungen mit beweglich gelagerten Permanentmagneten mit unterschiedlichen Kraft-Weg-Kennlinien vorgeschlagen worden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich eines Bewegungsverhaltens bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 13 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Vorteile der Erfindung
Es wird eine Magnetaktorvorrichtung mit zumindest einem, insbesondere genau einem, beweglich gelagerten Permanentmagneten und mit zumindest einer, insbesondere stationären, magnetischen Spule, welche dazu vorgesehen ist, mittels einer über eine Steuereinheit regelbare Stromzufuhr zumindest an die magnetische Spule, den
Permanentmagneten in zumindest eine, von einer Grundposition des
Permanentmagneten verschiedene Auslenkposition zu bewegen, wobei die
Auslenkposition des Permanentmagneten zumindest im Wesentlichen auf einer Achse liegt, welche zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Polarisationsrichtung des Permanentmagneten verläuft, wobei eine Kraft-Weg-Kennlinie zumindest des
Permanentmagneten, insbesondere der Magnetaktorvorrichtung, insbesondere bei einer zumindest im Wesentlichen konstanten Stromzufuhr an die magnetische Spule, einen zumindest im Wesentlichen konstanten Verlauf aufweist, vorgeschlagen. Dadurch kann vorteilhaft ein Bewegungsverhalten der Magnetaktorvorrichtung, insbesondere des beweglich gelagerten Permanentmagneten, verbessert werden, wodurch insbesondere gute dynamische Eigenschaften der Magnetaktorvorrichtung erreicht werden können. Vorteilhaft kann ein gutes Kraft-Weg-Verhalten der Magnetaktorvorrichtung, insbesondere des Permanentmagneten ermöglicht werden. Insbesondere kann mittels einer konstanten Kraft-Weg-Kennlinie ein Ansprechverhalten der Magnetaktorvorrichtung, eine Regelung und/oder eine Regelbarkeit der Bewegung des Permanentmagneten, insbesondere des Kraft-Weg-Verhaltens des Permanentmagneten verbessert und/oder vereinfacht werden. In der Folge kann vorteilhaft ein zu einem angelegten Strom proportionales Verhalten der Magnetaktorvorrichtung, insbesondere der Bewegung des Permanentmagneten ermöglicht werden, wodurch vorteilhaft eine zumindest weitgehend kraftneutrale stromlose Kraft-Weg-Kennlinie erreicht werden kann. Ferner kann vorzugsweise, insbesondere mittels einer Beeinflussung der Kraft-Weg-Kennlinie eine Kraft-Strom- Kennlinie des Permanentmagneten zumindest abschnittsweise einstellbar sein.
Vorzugsweise kann ein für eine spezifische Anwendung, beispielsweise einen
Schließvorgang eines Magnetventils, kritischer Bereich der Kraft-Strom-Kennlinie linear ausgestaltbar sein.
Eine bewegliche Lagerung des Permanentmagneten kann insbesondere zumindest teilweise rotatorisch und/oder zumindest teilweise translatorisch erfolgen, vorzugsweise ist der Permanentmagnet entlang einer Axialrichtung der magnetischen Spule
translatorisch beweglich gelagert. Eine stationäre magnetische Spule ist insbesondere stationär relativ zu einer Grundeinheit und/oder einer Gehäuseeinheit der
Magnetaktorvorrichtung angeordnet. Insbesondere ist eine räumliche Position der magnetischen Spule unabhängig von einem Stromfluss durch die magnetische Spule. Unter einer„Steuereinheit" soll insbesondere eine elektronische Einheit verstanden werden, die vorzugsweise in einer Steuer- und/oder Regeleinheit eines Magnetventils zumindest teilweise integriert ist und die vorzugsweise dazu vorgesehen ist, zumindest die Stromzufuhr an zumindest eine magnetische Spule und/oder zumindest ein
Magnetfeld zumindest einer magnetischen Spule zu steuern und/oder zu regeln.
Vorzugsweise umfasst die Steuereinheit eine Recheneinheit und insbesondere zusätzlich zur Recheneinheit eine Speichereinheit mit einem darin gespeicherten Steuer- und/oder Regelprogramm, das dazu vorgesehen ist, von der Recheneinheit ausgeführt zu werden. Eine Grundposition des Permanentmagneten ist insbesondere eine Position, welche der Permanentmagnet im stromlosen Zustand einnimmt und/oder in welche der Permanentmagnet im stromlosen Zustand rückausgelenkt wird. Die Grundposition kann insbesondere als eine zentrale Position, welche im Wesentlichen in der Mitte eines Bereichs möglicher Bewegungstrajektorien des Permanentmagneten in der
Magnetaktorvorrichtung verordnet ist, ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Grundposition als ein Extremum zumindest einer Bewegungstrajektorie des
Permanentmagneten, insbesondere als ein Punkt an dem sich die Bewegung des
Permanentmagneten umkehrt, ausgebildet sein. Außerdem ist vorstellbar, dass die Grundposition, insbesondere variabel, durch einen Bediener einstellbar ist oder von einer spezifischen Anwendung, beispielsweise mittels zumindest einer Feder und/oder zumindest einem Anschlag, vorgegeben ist. Die Grundposition kann beispielsweise eine „normally closed" oder eine„normally open" Schaltung eines Ventils darstellen. Unter„im Wesentlichen auf einer Achse liegen" soll insbesondere verstanden werden, dass bei einer Bewegung des Permanentmagneten ein Schwerpunkt des Permanentmagneten eine Trajektorie beschreibt, welche höchstens 15 %, vorzugsweise höchstens 10 %, vorteilhaft höchstens 5 %, bevorzugt höchstens 3 % und besonders bevorzugt höchstens 1 % von einem vollständig geraden, insbesondere linearen Verlauf divergiert. Unter„im Wesentlichen parallel" soll hier insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene, verstanden werden, wobei die Richtung gegenüber der Bezugsrichtung eine Abweichung insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Unter einer
„Polarisationsrichtung" soll insbesondere eine Richtung einer magnetischen Polarisation, insbesondere einer mittleren Ausrichtung von Elementarmagneten oder magnetischen Momenten in einem Inneren des Permanentmagneten, verstanden werden. Die Kraft- Weg-Kennlinie soll insbesondere als eine mathematische Relation einer physikalischen, auf den Permanentmagneten wirkenden Kraft und der Auslenkposition des
Permanentmagneten, insbesondere der räumlichen Position des Permanentmagneten auf der Bewegungstrajektorie, verstanden werden. Die Kraft ist insbesondere als eine
Reluktanzkraft oder eine Maxwellsche Kraft ausgebildet. Unter einer im Wesentlichen konstanten Stromzufuhr soll insbesondere eine Stromzufuhr verstanden werden, deren Stromstärke höchstens 10 %, vorzugsweise höchstens 5 %, vorteilhaft höchstens 1 %, bevorzugt höchstens 0,5 % und besonders bevorzugt höchstens 0,1 % um einen
Mittelwert der Stromstärke während der gesamten Zeitdauer der Stromzufuhr schwankt, insbesondere ausgenommen eine Einschalt- und/oder Ausschaltperiode. Unter einem„im Wesentlichen konstanten Verlauf" soll insbesondere ein Verlauf der Kraft-Weg-Kennlinie verstanden werden, welcher zumindest abschnittsweise höchstens 15 %, vorzugsweise höchstens 10 %, vorteilhaft höchstens 5 %, bevorzugt höchstens 3 % und besonders bevorzugt höchstens 1 % von einem vollständig geraden, insbesondere linearen Verlauf divergiert. Unter„zumindest abschnittsweise" soll in diesem Zusammenhang
insbesondere zumindest auf 50%, vorzugsweise zumindest auf 66 %, vorteilhaft auf zumindest 75 %, bevorzugt auf zumindest 90 % und besonders bevorzugt auf 100 % des gesamten Wegs, insbesondere der gesamten Trajektorie des Permanentmagneten verstanden werden. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder
Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Insbesondere ist eine Konstantheit der Kraft- Weg-Kennlinie mittels geeigneter Formgebung der Magnetaktorvorrichtung vorteilhaft optimierbar. Der Permanentmagnet ist insbesondere in seinem Zentrum hohl,
insbesondere weist der Permanentmagnet eine zylinderförmige Ausnehmung auf, welche sich parallel zu der Axialrichtung der magnetischen Spule erstreckt. Die zylinderförmige Ausnehmung ist insbesondere dazu vorgesehen, ein Lagerelement zur Lagerung zumindest des Permanentmagneten und/oder ein Führungselement zu einer Führung der Bewegungsrichtung zumindest des Permanentmagneten aufzunehmen. Ferner wird vorgeschlagen, dass der Permanentmagnet zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Axialrichtung der zumindest einen magnetischen Spule magnetisch polarisiert ist. Dadurch kann vorteilhaft ein Bewegungsverhalten der
Magnetaktorvorrichtung, insbesondere des beweglich gelagerten Permanentmagneten, verbessert werden, wodurch insbesondere gute dynamische Eigenschaften der
Magnetaktorvorrichtung erreicht werden können. Vorteilhaft kann ein gutes Kraft-Weg- Verhalten der Magnetaktorvorrichtung, insbesondere des Permanentmagneten ermöglicht werden. Insbesondere können vorteilhafte Magnetfeldverläufe, insbesondere im Hinblick auf eine Erzeugung einer Bewegung des Permanentmagneten im Magnetfeld, erzielt werden. Außerdem können dadurch vorteilhaft auf den Permanentmagneten wirkende magnetische Kräfte und/oder magnetische Anziehungen im stromlosen Zustand geringgehalten werden, wodurch vorteilhaft eine einfache Erzeugung eines gewünschten Fail-Safe Verhaltens ermöglicht werden kann, beispielsweise mittels zumindest einer Feder auf zumindest einer Seite des Permanentmagneten. Insbesondere sind magnetischer Nordpol und magnetischer Südpol des Permanentmagneten entlang der Axialrichtung der magnetischen Spule auf zueinander abgewandten Seiten des
Permanentmagneten angeordnet. Vorzugsweise ist der Permanentmagnet zumindest im Wesentlichen radialsymmetrisch und/oder in seiner Außenkontur senkrecht zu der Axialrichtung der magnetischen Spule zumindest im Wesentlichen mathematisch ähnlich zu einem in Axialrichtung der magnetischen Spule gesehenen Verlauf einer Wicklung der magnetischen Spule ausgebildet. Unter„im Wesentlichen mathematisch ähnlich" soll insbesondere verstanden werden, dass die Formen der Außenkontur des
Permanentmagneten und des Verlaufs einer Wicklung der magnetischen Spule eine gegenseitigen Abweichung von einer idealen mathematischen Ähnlichkeit von höchstens 30 %, vorzugsweise höchstens 20 %, bevorzugt höchstens 10 % und besonders bevorzugt höchstens 5 % aufweisen, wobei insbesondere eine ideale mathematische Ähnlichkeit durch ein ineinander übergehen von zwei Formen rein durch eine Kombination von zentrische Streckungen und/oder Kongruenzabbildungen definiert ist. Insbesondere ist der Permanentmagnet in zumindest einem Betriebszustand zumindest teilweise innerhalb der magnetischen Spule angeordnet. Vorzugsweise ist der Permanentmagnet aus einem hartmagnetischen Werkstoff mit einer Koerzitivfeldstärke von zumindest 100 kA/m, vorzugsweise von zumindest 500 kA/m, bevorzugt von zumindest 1000 kA/m und besonders bevorzugt von zumindest 2000 kA/m, ausgebildet. Vorzugsweise ist der Permanentmagnet zumindest teilweise als ein Neodym-Eisen-Bor Magnet, als ein Samarium-Cobalt Magnet, als ein Aluminium-Nickel-Cobalt Magnet und/oder als ein Strontiumferrit Magnet ausgebildet.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Magnetaktorvorrichtung zumindest eine weitere magnetische Spule aufweist, welche in einer Polarisationsrichtung des
Permanentmagneten unterhalb oder oberhalb der magnetischen Spule, insbesondere axial bündig zu der magnetischen Spule, angeordnet ist. Dadurch kann vorteilhaft ein Bewegungsverhalten der Magnetaktorvorrichtung, insbesondere des beweglich gelagerten Permanentmagneten, verbessert werden, wodurch insbesondere gute dynamische Eigenschaften der Magnetaktorvorrichtung erreicht werden können.
Vorteilhaft kann ein gutes Kraft-Weg-Verhalten der Magnetaktorvorrichtung, insbesondere des Permanentmagneten ermöglicht werden. Insbesondere können vorteilhafte
Magnetfeldverläufe, insbesondere im Hinblick auf eine Erzeugung einer Bewegung des Permanentmagneten im Magnetfeld, erzielt werden. Vorzugsweise kann durch eine weitere magnetische Spule ein Hub der Magnetaktorvorrichtung vergrößert werden.
Zudem kann vorteilhaft eine auf den Permanentmagneten wirkende Kraft, insbesondere Reluktanzkraft vergrößert werden. Vorzugsweise weist der Permanentmagnet einen maximalen Hub von mindestens 10 mm auf. Unter„axial bündig" soll insbesondere verstanden werden, dass eine Spulenachse der magnetischen Spule und eine
Spulenachse der weiteren magnetischen Spule zumindest im Wesentlichen
zusammenfallen. Die magnetische Spule und die weitere magnetische Spule weisen im Wesentlichen identische Außenmaße auf und/oder sind, insbesondere mit Ausnahme einer Wicklungsrichtung, im Wesentlichen identisch zueinander ausgebildet. Alternativ ist vorstellbar, dass die magnetische Spule und die weitere magnetische Spule verschieden voneinander ausgebildet sind, beispielsweise mit einer unterschiedlichen Windungszahl und/oder einer unterschiedlichen Geometrie. Dadurch kann insbesondere ein
unsymmetrisches Magnetfeld ermöglicht werden, wodurch vorteilhaft eine
Hauptwirkrichtung bestimmt werden kann. Insbesondere kann dadurch eine
Bewegungsrichtung des Permanentmagneten bevorzugt werden. Insbesondere weisen die magnetische Spule und die weitere magnetische Spule unterschiedliche
Wicklungsrichtungen auf, beispielsweise ist die magnetische Spule rechtsrum gewickelt und die weitere magnetische Spule linksrum gewickelt. Insbesondere weisen die magnetische Spule und/oder die weitere magnetische Spule eine, vorzugsweise gemeinsame, Gehäuseeinheit auf. Die Gehäuseeinheit ist insbesondere zumindest teilweise als Spulenkern ausgebildet. Die Gehäuseeinheit ist vorzugsweise zumindest teilweise aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet. Die Gehäuseeinheit leitet insbesondere zumindest teilweise einen durch die magnetische Spule und/oder die weitere magnetische Spule erzeugten magnetischen Fluss. Vorzugsweise ist die magnetische Spule und/oder die weitere magnetische Spule bei einer Stromzufuhr an die magnetische Spule und/oder die weitere magnetische Spule stationär. Dadurch sind insbesondere auch alle Kontaktstellen und Leitungen der Stromzufuhr stationär, wodurch vorteilhaft ein Verschleiß, insbesondere an elektrischen Kontaktstellen, geringgehalten werden kann. Insbesondere ist der Permanentmagnet in zumindest einem
Betriebszustand zumindest teilweise innerhalb der weiteren magnetischen Spule und/oder in Axialrichtung zwischen der magnetischen Spule und der weiteren magnetischen Spule angeordnet. Außerdem wird vorgeschlagen, dass sich bei einer Bestromung zumindest einer magnetischen Spule, vorzugsweise der magnetischen Spule und der weiteren
magnetischen Spule, durch die Steuereinheit, insbesondere bei einem Schaltvorgang der Magnetaktorvorrichtung, höchstens zwei primäre magnetische Kreisläufe ausbilden.
Dadurch kann vorteilhaft ein Bewegungsverhalten der Magnetaktorvorrichtung, insbesondere des beweglich gelagerten Permanentmagneten, verbessert werden, wodurch insbesondere gute dynamische Eigenschaften der Magnetaktorvorrichtung erreicht werden können. Vorteilhaft kann ein gutes Kraft-Weg-Verhalten der
Magnetaktorvorrichtung, insbesondere des Permanentmagneten ermöglicht werden. Insbesondere können vorteilhafte Magnetfeldverläufe, insbesondere im Hinblick auf eine Erzeugung einer Bewegung des Permanentmagneten im Magnetfeld, erzielt werden. Vorteilhaft kann dadurch eine Reluktanzkraft zu einer Bewegung des
Permanentmagneten relativ zu der magnetischen Spule und/oder der weiteren
magnetischen Spule erzeugt werden. Unter einem„primären magnetischen Kreis" soll insbesondere ein geschlossener Pfad eines magnetischen Flusses verstanden werden, welcher insbesondere einen Großteil, vorzugsweise den gesamten von einer
magnetischen Spule im Betrieb erzeugten magnetischen Fluss umfasst. Unter„einem Großteil" soll insbesondere zumindest 66 %, vorzugsweise zumindest 75 %, bevorzugt zumindest 85 % und besonders bevorzugt zumindest 95 % verstanden werden. Zudem wird vorgeschlagen, dass die Magnetaktorvorrichtung eine um den
Permanentmagneten umlaufende, insbesondere zwischen, vorzugsweise zentriert zwischen, der magnetischen Spule und der weiteren magnetischen Spule angeordnete, Scheibeneinheit aufweist, welche sich in eine senkrecht zu der Axialrichtung der magnetischen Spule verlaufende Erstreckungsrichtung zumindest über einen Großteil einer zu der Erstreckungsrichtung parallelen Gesamterstreckung eines Windungsbereichs der magnetischen Spule erstreckt. Dadurch kann vorteilhaft ein Bewegungsverhalten der Magnetaktorvorrichtung, insbesondere des beweglich gelagerten Permanentmagneten, verbessert werden, wodurch insbesondere gute dynamische Eigenschaften der
Magnetaktorvorrichtung erreicht werden können. Vorteilhaft kann ein gutes Kraft-Weg- Verhalten der Magnetaktorvorrichtung, insbesondere des Permanentmagneten ermöglicht werden. Insbesondere können vorteilhafte Magnetfeldverläufe, insbesondere im Hinblick auf eine Erzeugung einer Bewegung des Permanentmagneten im Magnetfeld, erzielt werden. Mittels der Scheibeneinheit kann vorteilhaft ein besonders kontantes Kraft-Weg- Verhalten des Permanentmagneten ermöglicht werden. Insbesondere kann das konstante Kraft-Weg-Verhalten über einen Großteil des Hubs der Magnetaktorvorrichtung, vorzugsweise den gesamten Hub der Magnetaktorvorrichtung aufrechterhalten werden, wodurch vorteilhaft eine große Hubstrecke konstanter Kraft ermöglicht werden kann. Eine um den Permanentmagneten umlaufende Scheibeneinheit kann insbesondere vollständig oder abschnittsweise umlaufend ausgebildet sein, wobei eine abschnittsweise
umlaufende Scheibeneinheit vorzugsweise in Umlaufrichtung regelmäßig beabstandete Scheibenelemente aufweist. Außerdem ist vorstellbar, dass die Scheibeneinheit aus einem umlaufenden Scheibenelement oder aus einer Mehrzahl, vorzugsweise zwei, in Axialrichtung voneinander getrennt ausgebildeten Scheibenelementen ausgebildet ist. Unter einem Windungsbereich der magnetischen Spule soll insbesondere ein Teilbereich und/oder Querschnitt der magnetischen Spule verstanden werden, welcher von jeder Windung der magnetischen Spule genau einmal geschnitten wird. Vorzugsweise verdeckt die Scheibeneinheit zumindest eine magnetische Spule in Axialrichtung der magnetischen Spule gesehen vollständig. Die Scheibeneinheit ist vorzugsweise zumindest teilweise aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet. Die Scheibeneinheit ist vorzugsweise zumindest teilweise aus einem identischen Material wie die Gehäuseeinheit ausgebildet. Die Scheibeneinheit ist vorzugsweise zumindest teilweise einstückig mit der
Gehäuseeinheit ausgebildet. Vorzugsweise ist die Scheibeneinheit radialsymmetrisch ausgebildet. Es ist vorstellbar, dass die Scheibeneinheit insbesondere auf einer dem Permanentmagneten zugewandten Seite ein Stirnseitenelement aufweist, welches eine Erstreckung in Axialrichtung aufweist, die größer ist als eine mittlere Erstreckung der Scheibeneinheit in Axialrichtung. Vorzugsweise weist die Scheibeneinheit eine maximale Erstreckung in Axialrichtung auf, welche wesentlich kleiner ist als eine maximale
Erstreckung der Scheibeneinheit in eine Radialrichtung der Scheibeneinheit. Unter
„wesentlich kleiner" soll insbesondere zumindest 100 % kleiner, vorzugsweise zumindest 60 % kleiner, bevorzugt zumindest 30 % und besonders bevorzugt zumindest 10 % kleiner verstanden werden. Darunter, dass zwei Einheiten„teilweise einstückig" ausgebildet sind, soll insbesondere verstanden werden, dass die Einheiten zumindest ein, insbesondere zumindest zwei, vorteilhaft zumindest drei gemeinsame Elemente aufweisen, die Bestandteil, insbesondere funktionell wichtiger Bestandteil, beider
Einheiten sind. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Scheibeneinheit, insbesondere eine dem Permanentmagneten zugewandte Stirnseite der Scheibeneinheit, zwei axiale
Extrempunkte aufweist, deren gegenseitiger Abstand parallel zu der Axialrichtung der magnetischen Spule wenigstens einer Summe aus einer maximalen Erstreckung des Permanentmagneten, insbesondere einer der Scheibeneinheit zugewandten Oberfläche des Permanentmagneten, parallel zu der Axialrichtung der magnetischen Spule und aus einem maximalen Hub des Permanentmagneten parallel zu der Axialrichtung der magnetischen Spule entspricht. Dadurch kann insbesondere ein vorteilhafter
Magnetfeldverlauf, insbesondere im Hinblick auf eine Erzeugung einer Bewegung des Permanentmagneten im Magnetfeld, erzielt werden. Dadurch kann vorteilhaft ein
Bewegungsverhalten der Magnetaktorvorrichtung, insbesondere des beweglich gelagerten Permanentmagneten, verbessert werden. Zwei axiale Extrempunkte sind insbesondere als Punkte der Scheibeneinheit ausgebildet, welche auf einer zur
Axialrichtung der magnetischen Spule parallel liegenden Gerade liegen und einen maximalen Abstand zueinander aufweisen. Vorzugsweise sind die axialen Extrempunkte an der Spulenachse zugewandten Außenkanten der Scheibeneinheit verordnet. Es ist vorstellbar, dass die zwei axialen Extrempunkte auf zwei äußeren, in Axialrichtung gesehen oberen und unteren Kanten des Stirnseitenelements der Scheibeneinheit liegen. Alternativ oder zusätzlich ist vorstellbar, dass die zwei axialen Extrempunkte auf voneinander getrennt ausgebildeten Scheibenelementen der Scheibeneinheit liegen, beispielsweise auf in Radialrichtung der Spulenachse nächstliegenden Außenkanten der Scheibeneinheit. Unter einem„maximalen Hub" soll insbesondere eine Distanz zwischen zwei Extrempunkten der Bewegungstrajektorie des Permanentmagneten parallel zu der Axialrichtung der magnetischen Spule verstanden werden. Ferner wird vorgeschlagen, dass ein, insbesondere dem Permanentmagneten
zugewandtes, Stirnseitenelement der Scheibeneinheit eine relativ zu der Axialrichtung der magnetischen Spule zumindest teilweise angewinkelte Oberfläche aufweist. Dadurch kann insbesondere ein vorteilhafter Magnetfeldverlauf, insbesondere im Hinblick auf eine Erzeugung einer Bewegung des Permanentmagneten im Magnetfeld, erzielt werden. Dadurch kann vorteilhaft ein Bewegungsverhalten der Magnetaktorvorrichtung, insbesondere des beweglich gelagerten Permanentmagneten, verbessert werden. Es ist vorstellbar, dass die Scheibeneinheit eine Mehrzahl an, vorzugsweise zwei,
Stirnseitenelementen mit relativ zu der Axialrichtung der magnetischen Spule zumindest teilweise angewinkelten Oberflächen aufweist, wobei die Oberflächen der Stirnseitenelemente zueinander gleichförmige, insbesondere gleich große, Winkel, zueinander entgegengesetzt gleichförmige, insbesondere gleich große Winkel oder zueinander unterschiedliche Winkel aufweisen kann. Zudem ist vorstellbar, dass die Oberfläche der Stirnseitenelemente einen variablen Winkel relativ zur Axialrichtung der magnetischen Spule und/oder zumindest einen Krümmungsradius aufweist.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Scheibeneinheit, insbesondere das
Scheibenelement, vorzugsweise zumindest das Stirnseitenelement, zumindest teilweise beweglich gelagert ist. Dadurch kann vorteilhaft ein maximaler Hub vergrößert werden. Zudem kann vorteilhaft eine kleinere Scheibeneinheit verwendet werden, wodurch vorteilhaft Gewicht eingespart werden kann. Außerdem kann dadurch vorteilhaft eine konstante Kraft-Weg-Kennlinie über einen größeren Weg ermöglicht werden. Es ist vorstellbar, dass die Scheibeneinheit, das Scheibenelement und/oder das
Stirnseitenelement mittels einer Feder, mittels eines Kippmechanismus, mittels einer Schienenführung und/oder mittels eines Schwenkmechanismus beweglich gelagert ist. Insbesondere bewegt sich durch die bewegliche Lagerung zumindest das
Stirnseitenelement zumindest teilweise in eine Bewegungsrichtung parallel zu der Axialrichtung der magnetischen Spule.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Magnetaktorvorrichtung ein, mit dem
Permanentmagneten verbundenes, beweglich gelagertes Ankerelement aufweist, welches, insbesondere symmetrisch, in Axialrichtung der magnetischen Spule und/oder in Polarisationsrichtung des Permanentmagneten zumindest oberhalb und/oder zumindest unterhalb des Permanentmagneten angeordnet ist. Dadurch kann vorteilhaft eine
Bewegung des Permanentmagneten auf zumindest ein weiteres, nicht direkt an dem Permanentmagnet anliegendes Element übertragen werden. Zudem kann vorteilhaft ein Luftspalt in zumindest einem magnetischen Kreis klein gehalten werden, wodurch vorteilhaft ein Magnetfluss optimiert werden kann. Vorzugsweise ist das Ankerelement zumindest teilweise aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet. Das
Ankerelement ist insbesondere spiegelsymmetrisch zu einer Spiegelebene und/oder rotationssymmetrisch ausgebildet, wobei insbesondere die Normalenrichtung der
Spiegelebene im Wesentlichen parallel zu der Axialrichtung der magnetischen Spule liegt. Das Ankerelement ist insbesondere in seinem Zentrum hohl, insbesondere weist das Ankerelement eine zylinderförmige Ausnehmung auf, welche sich parallel zu der
Axialrichtung der magnetischen Spule erstreckt. Die zylinderförmige Ausnehmung ist insbesondere dazu vorgesehen, ein Lagerelement zur Lagerung zumindest des
Ankerelements und/oder ein Führungselement zu einer Führung der Bewegungsrichtung zumindest des Ankerelements aufzunehmen. Das Ankerelement ist insbesondere dazu vorgesehen, eine Bewegung des Permanentmagneten an ein externes Bauteil zu übertragen. Das Ankerelement ist insbesondere einstückig mit dem Permanentmagnet ausgebildet. Unter„einstückig" soll insbesondere stoffschlüssig verbunden, wie beispielsweise durch einen Schweißprozess und/oder Klebeprozess usw., und besonders vorteilhaft angeformt verstanden werden, wie durch die Herstellung aus einem Guss und/oder durch die Herstellung in einem Ein- oder Mehrkomponentenspritzverfahren.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Magnetaktorvorrichtung eine
Rückauslenkungseinheit zur Rückauslenkung des Permanentmagneten, insbesondere des Ankerelements, in zumindest eine Grundposition aufweist. Dadurch kann vorteilhaft ein gutes Fail-Safe Verhalten erzeugt werden. Zudem kann vorteilhaft eine feste
Grundposition festgelegt werden unabhängig von einer Regelung und/oder Steuerung der Magnetaktorvorrichtung mittels der Steuereinheit. Die Rückauslenkungseinheit umfasst zumindest ein Rückauslenkungselement, insbesondere zumindest eine Feder, zumindest einen elektrischen Stellmotor, zumindest einen Magnet, zumindest eine
Druckluftbeaufschlagungseinheit zu einer Beaufschlagung von Druckluft auf zumindest ein beweglich gelagertes Teil der Magnetaktorvorrichtung und/oder zumindest ein elastisches Element aus einem elastisch verformbaren Material, beispielsweise Gummi.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass eine Kraft-Weg-Kennlinie des
Permanentmagneten in zumindest einem Randbereich der Kraft-Weg-Kennlinie wesentlich von einem konstanten Verlauf abweicht. Dadurch kann vorteilhaft zumindest eine bistabile Endlage, welche beispielsweise einer Verkippung eines Rotorblatts eines Hubschraubers darstellen kann, geschaffen werden. Dadurch kann insbesondere eine Flexibilität erhöht werden. Es ist vorstellbar, dass die Kraft-Weg-Kennlinie in einem Randbereich oder in beiden Randbereichen von dem konstanten Verlauf abweicht.
Insbesondere steigt die Kraft in zumindest einem Randbereich, vorzugsweise stark, an und/oder fällt in zumindest einem Randbereich ab. Außerdem wird ein Magnetventil mit einer Magnetaktorvorrichtung vorgeschlagen.
Dadurch kann vorteilhaft ein Schaltverhalten des Magnetventils verbessert werden, wodurch insbesondere gute dynamische Eigenschaften des Magnetventils erreicht werden können. Vorteilhaft kann ein gutes Kraft-Weg-Verhalten eines
Verschlusselements des Magnetventils ermöglicht werden. Insbesondere kann mittels einer konstanten Kraft-Weg-Kennlinie eine Regelung und/oder eine Regelbarkeit des Schließverhaltens des Magnetventils verbessert und/oder vereinfacht werden.
Zudem wird ein Verfahren zum Betrieb einer Magnetaktorvorrichtung mit zumindest einem, insbesondere genau einem, beweglich gelagerten Permanentmagneten und mit zumindest einer, insbesondere stationären, magnetischen Spule, bei welchem mittels einer über eine Steuereinheit regelbare Stromzufuhr an die magnetische Spule der Permanentmagnet in zumindest eine, von einer Grundposition des Permanentmagneten verschiedene Auslenkposition bewegt wird, wobei die Auslenkposition des
Permanentmagneten zumindest im Wesentlichen auf einer Achse liegt, welche zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Polarisationsrichtung des Permanentmagneten verläuft, wobei der Permanentmagnet, insbesondere bei einer konstanten Stromzufuhr an die magnetische Spule, bei einem Auslenkvorgang entlang eines zurückgelegten Wegs mit einer zumindest im Wesentlichen konstanten Kraft bewegt wird, vorgeschlagen. Dadurch kann vorteilhaft ein Bewegungsverhalten der Magnetaktorvorrichtung, insbesondere des beweglich gelagerten Permanentmagneten, verbessert werden, wodurch insbesondere gute dynamische Eigenschaften der Magnetaktorvorrichtung erreicht werden können. Vorteilhaft kann ein gutes Kraft-Weg-Verhalten der Magnetaktorvorrichtung, insbesondere des Permanentmagneten ermöglicht werden. Insbesondere kann mittels einer konstanten Kraft-Weg-Kennlinie eine Regelung und/oder eine Regelbarkeit der Bewegung des Permanentmagneten, insbesondere des Kraft-Weg- Verhaltens des Permanentmagneten verbessert und/oder vereinfacht werden. In der Folge kann vorteilhaft ein zu einem angelegten Strom proportionales Verhalten der Magnetaktorvorrichtung, insbesondere der Bewegung des Permanentmagneten ermöglicht werden, wodurch vorteilhaft eine kraftneutrale stromlose Kraft-Weg-Kennlinie erreicht werden kann. Die erfindungsgemäße Magnetaktorvorrichtung und/oder das erfindungsgemäße
Verfahren soll/sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und
Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Magnetaktorvorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind acht Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Magnetventils mit einer
Magnetaktorvorrichtung,
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht der Magnetaktorvorrichtung und ein beispielhafter, bei einem Betrieb erzeugter Magnetfluss,
Fig. 3a ein Kraft-Weg-Diagramm mit mehreren beispielhaften Kraft-Weg- Kennlinien der Magnetaktorvorrichtung,
Fig. 3b ein Kraft-Weg-Diagramm mit mehreren beispielhaften alternativen Kraft- Weg-Kennlinien der Magnetaktorvorrichtung,
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Betrieb der
Magnetaktorvorrichtung,
Fig. 5a eine schematische Schnittansicht einer alternativen
Magnetaktorvorrichtung,
Fig. 5b eine schematische Schnittansicht einer weiteren alternativen
Magnetaktorvorrichtung,
Fig. 5c eine schematische Schnittansicht einer zusätzlichen alternativen
Magnetaktorvorrichtung,
Fig. 5d eine schematische Schnittansicht einer zweiten zusätzlichen alternativen
Magnetaktorvorrichtung, Fig. 5e eine schematische Schnittansicht einer dritten zusätzlichen alternativen
Magnetaktorvorrichtung,
Fig. 5f eine schematische Schnittansicht einer vierten zusätzlichen alternativen
Magnetaktorvorrichtung,
Fig. 6 einen Ausschnitt einer schematischen Schnittansicht einer fünften
zusätzlichen alternativen Magnetaktorvorrichtung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Magnetventils 48a mit einer Magnetaktorvorrichtung. Das Magnetventil 48a weist ein Magnetventilgehäuse 52a auf. Die Magnetaktorvorrichtung ist zumindest teilweise in dem Magnetventilgehäuse 52a angeordnet. Das Magnetventil 48a weist eine Magnetventilöffnung 54a auf. Die
Magnetaktorvorrichtung ist dazu vorgesehen, die Magnetventilöffnung 54a zu öffnen und/oder zu schließen. Durch ein Öffnen und/oder Schließen der Magnetventilöffnung 54a kann vorteilhaft ein Fluss durch das Magnetventil 48a manipuliert werden. Das in Figur 1 gezeigte Magnetventil 48a ist„normally open".
Die Magnetaktorvorrichtung weist einen Permanentmagneten 10a auf. Der
Permanentmagnet 10a ist beweglich gelagert. Der Permanentmagnet 10a weist eine Erstreckung 104a parallel zu der Axialrichtung 20a auf. Die Magnetaktorvorrichtung weist eine magnetische Spule 12a auf. Die Magnetaktorvorrichtung weist eine weitere magnetische Spule 24a auf. Die magnetische Spule 12a, 24a ist stationär. Die
Magnetaktorvorrichtung weist eine Steuereinheit 14a auf. Die Steuereinheit 14a ist dazu vorgesehen das Magnetventil 48a zu steuern. Die Steuereinheit 14a ist dazu vorgesehen, die magnetische Spule 12a, 24a mit elektrischem Strom zu versorgen. Die Stromzufuhr an die magnetische Spule 12a, 24a ist über die Steuereinheit 14a regelbar. Die magnetische Spule 12a weist einen Windungsbereich 96a auf. Der Windungsbereich 96a weist senkrecht zu der Axialrichtung 20a eine Gesamterstreckung 26a auf. Die magnetische Spule 12a weist eine Spulenachse 60a auf. Die weitere magnetische Spule 24a weist eine Spulenachse 60a auf. Die Spulenachsen 60a der magnetischen Spule 12a und der weiteren magnetischen Spule 24a fallen zusammen. Der Permanentmagnet 10a befindet sich in der in Figur 1 gezeigten Darstellung in einer Grundposition 46a. In der Grundposition 46a ist der Permanentmagnet 10a im Wesentlichen kräftefrei. Die magnetische Spule 12a, 24a ist dazu vorgesehen, den Permanentmagneten 10a in zumindest eine, von der Grundposition 46a verschiedene Auslenkposition zu bewegen. Die möglichen Auslenkpositionen des Permanentmagneten 10a liegen zumindest im Wesentlichen auf einer Achse 16a. Die Achse 16a verläuft parallel zu einer Polarisationsrichtung 78a des Permanentmagneten 10a. Die Achse 16a fällt mit einer Axialrichtung 20a der magnetischen Spule 12a, 24a zusammen. Die Achse 16a fällt mit der Spulenachse 60a der magnetischen Spule 12a, 24a zusammen. Die Magnetaktorvorrichtung ist rotationssymmetrisch ausgebildet. Die Achse 16a bildet eine Rotationssymmetrieachse der Magnetaktorvorrichtung aus. Der Permanentmagnet 10a weist einen Hub auf. Ein maximaler Hub 1 10a (vgl. Fig. 3a) entspricht einer maximalen Entfernung zwischen zwei möglichen Auslenkpositionen in eine Richtung parallel zu der Axialrichtung 20a.
Der Permanentmagnet 10a ist parallel zu der Axialrichtung 20a magnetisch polarisiert. Der Permanentmagnet 10a weist eine Polarisationsrichtung 78a auf. Die
Polarisationsrichtung 78a liegt im Wesentlichen parallel zu der Achse 16a und/oder der Axialrichtung 20a der magnetischen Spule 12a, 24a. Die weitere magnetische Spule 24a ist in der Polarisationsrichtung 78a unterhalb der magnetischen Spule 12a angeordnet.
Der Permanentmagnet 10a und die magnetischen Spulen 12a, 24a sind dazu
vorgesehen, einen magnetischen Fluss zu erzeugen. Im Betriebszustand bilden der Permanentmagnet 10a und die magnetischen Spulen 12a, 24a magnetische Kreisläufe 58a aus. In Fig. 2 ist der magnetische Fluss des Permanentmagneten 10a und der magnetischen Spulen 12a, 24a anhand von Magnetfeldlinien 56a für ein
Ausführungsbeispiel und einen spezifischen Stromfluss durch die magnetischen Spulen 12a, 24a dargestellt. Bei einer Bestromung der magnetischen Spulen 12a, 24a durch die Steuereinheit 14a bilden sich höchstens zwei primäre magnetische Kreisläufe 58a aus.
Die Magnetaktorvorrichtung weist ein Ankerelement 38a auf. Das Ankerelement 38a ist beweglich gelagert. Das Ankerelement 38a ist entlang der zu der Axialrichtung 20a parallelen Achse 16a bewegbar. Das Ankerelement 38a ist mit dem Permanentmagneten 10a verbunden. Alternativ ist vorstellbar, dass das Ankerelement 38a und der
Permanentmagnet 10a einteilig ausgebildet sind. Das Ankerelement 38a ist in
Axialrichtung 20a oberhalb und unterhalb des Permanentmagneten 10a angeordnet. Das Ankerelement 38a weist einen ersten Teil 84a und einen zweiten Teil 86a auf. Der erste Teil 84a und der zweite Teil 86a sind auf gegenüberliegenden Seiten des Permanentmagneten 10a angeordnet. Der erste Teil 84a und der zweite Teil 86a sind zueinander symmetrisch ausgebildet. Alternativ ist vorstellbar, dass der erste Teil 84a und der zweite Teil 86a asymmetrisch ausgebildet sind oder dass der erste Teil 84a oder der zweite Teil 86a fehlt.
Das Ankerelement 38a weist auf einer der Achse 16a abgewandten Seite eine
geschwungene Außenform 64a auf. Von einer Kontaktstelle mit dem Permanentmagneten 10a aus in Axialrichtung 20a gesehen verjüngt sich ein Radius des Ankerelements 38a zunächst und vergrößert sich anschließend wieder zu einem dem Permanentmagneten 10a abgewandten Ende hin. Dadurch kann vorteilhaft eine magnetische Flussführung im Inneren der magnetischen Spulen 12a, 24a optimiert werden. Der erste Teil 84a und der zweite Teil 86a des Ankerelements 38a weisen auf der dem Permanentmagneten 10a zugewandten Seite jeweils einen größeren Radius auf als der Permanentmagnet 10a. Der erste Teil 84a und der zweite Teil 86a des Ankerelements 38a stehen in eine Richtung senkrecht zu der Axialrichtung 20a über den Permanentmagneten 10a über.
Das Ankerelement 38a weist im Zentrum eine Führungsöffnung 88a auf. Der
Permanentmagnet 10a weist im Zentrum eine weitere Führungsöffnung 90a auf. Die Führungsöffnung 88a ist als durchgehende zylindrische Ausnehmung im Schwerpunkt des Ankerelements 38a ausgebildet. Die weitere Führungsöffnung 90a ist als
durchgehende zylindrische Ausnehmung im Schwerpunkt des Permanentmagneten 10a ausgebildet. Die Führungsöffnung 88a und die weitere Führungsöffnung 90a sind koaxial zueinander angeordnet. Die Führungsöffnung 88a und die weitere Führungsöffnung 90a weisen eine identische Innenkontur auf. Die Führungsöffnung 88a und die weitere Führungsöffnung 90a sind dazu vorgesehen, ein Lager (nicht gezeigt) und/oder ein Führungselement (nicht gezeigt) zu einer Bewegungsführung des Permanentmagneten 10a und/oder des Ankerelements 38a aufzunehmen.
Das Ankerelement 38a ist im Inneren der magnetischen Spule 12a und der weiteren magnetischen Spule 24a angeordnet. Das Ankerelement 38a ist mit einem Verschlussteil 80a des Magnetventils 48a verbunden. Das Verschlussteil 80a bewegt sich mit dem Ankerelement 38a und/oder dem Permanentmagneten 10a mit. Das Magnetventil 48a weist ein Verschlussteilgegenstück 82a auf. Bei einem Schließvorgang des Magnetventils 48a bewegt sich das Verschlussteil 80a auf das Verschlussteilgegenstück 82a zu. In einem geschlossenen Zustand des Magnetventils 48a liegt das Verschlussteil 80a an dem Verschlussteilgegenstück 82a an und blockiert dadurch die Magnetventilöffnung 54a.
Die Magnetaktorvorrichtung weist eine Gehäuseeinheit 50a auf. Die Gehäuseeinheit 50a umschließt das Ankerelement 38a und/oder den Permanentmagneten 10a zu einem Großteil. Die Gehäuseeinheit 50a bildet zumindest teilweise einen magnetischen Kern 92a der magnetischen Spule 12a und/oder der weiteren magnetischen Spule 24a. Die Gehäuseeinheit 50a ist zu einer Führung des magnetischen Flusses der magnetischen Spule 12a, der weiteren magnetischen Spule 24a und/oder des Permanentmagneten 10a vorgesehen. Die Gehäuseeinheit 50a weist einen Spalt 66a auf. Der Spalt 66a ist in Axialrichtung 20a zwischen der magnetischen Spule 12a und der weiteren magnetischen Spule 24a angeordnet. Durch den Spalt 66a kann vorteilhaft eine Gewichtsreduktion erzielt werden.
Die Gehäuseeinheit 50a weist zwei Vorsprünge 62a, 94a auf. Die Vorsprünge 62a, 94a zeigen jeweils von der Gehäuseeinheit 50a nach innen. Die Vorsprünge 62a, 94a sind symmetrisch aufeinander zu zeigend ausgerichtet. Die Vorsprünge 62a, 94a sind zumindest im Wesentlichen parallel zu der Axialrichtung 20a ausgerichtet. Die Vorsprünge 62a, 94a sind im Wesentlichen entlang von Magnetfeldlinien 56a eines magnetischen Kreislaufs 58a ausgerichtet (vgl. Fig. 2).
Die Magnetaktorvorrichtung weist eine Scheibeneinheit 22a auf. Die Scheibeneinheit 22a ist um den Permanentmagneten 10a umlaufend ausgebildet. Die Scheibeneinheit 22a ist in Axialrichtung 20a zwischen der magnetischen Spule 12a und der weiteren
magnetischen Spule 24a angeordnet. Die Scheibeneinheit 22a weist eine
Radialerstreckung 98a auf. Die Radialerstreckung 98a erstreckt sich in eine senkrecht zu der Axialrichtung 20a verlaufende Richtung. Die Radialerstreckung 98a der
Scheibeneinheit 22a erstreckt sich über die Gesamterstreckung 26a des
Windungsbereichs 96a der magnetischen Spule 12a und/oder der weiteren magnetischen Spule 24a. Die Scheibeneinheit 22a ist an der Gehäuseeinheit 50a angeordnet. Der Spalt 66a ist in der Gehäuseeinheit 50a auf Höhe der Scheibeneinheit 22a angeordnet.
Die Scheibeneinheit 22a weist ein Scheibenelement 126a auf. Die Scheibeneinheit 22a weist ein Stirnseitenelement 34a auf. Das Scheibenelement 126a ist zwischen der Gehäuseeinheit 50a und dem Stirnseitenelement 34a angeordnet. Das Scheibenelement 126a trägt das Stirnseitenelement 34a. Das Scheibenelement 126a weist eine
Erstreckung parallel zu der Axialrichtung 20a auf, welche kleiner ist als eine Erstreckung des Stirnseitenelements 34a parallel zu der Axialrichtung 20a. Das Stirnseitenelement 34a weist eine relativ zu der Axialrichtung 20a im Wesentlichen parallele Oberfläche 36a auf. Das Stirnseitenelement 34a ist an der dem Permanentmagneten 10a zugewandten Seite der Scheibeneinheit 22a angeordnet. Das Stirnseitenelement 34a weist zwei axiale Extrempunkte 28a, 30a auf. Die axialen Extrempunkte 28a, 30a sind als Kanten des Stirnseitenelements 34a ausgebildet. Die axialen Extrempunkte 28a, 30a, sind voneinander in einem Abstand 102a beabstandet angeordnet. Der Abstand 102a der axialen Extrempunkte 28a, 30a erstreckt sich parallel zu der Axialrichtung 20a. Der
Abstand 102a entspricht einer Summe aus einem Maximalwert der Erstreckung 104a und aus dem maximalen Hub 1 10a (vgl. Fig. 3a) des Permanentmagneten 10a.
Die Magnetaktorvorrichtung weist eine Rückauslenkungseinheit 40a auf. Die
Rückauslenkungseinheit 40a ist zu einer Rückauslenkung des Permanentmagneten 10a in zumindest eine Grundposition 46a vorgesehen. Die Rückauslenkungseinheit 40a weist ein Rückauslenkungselement 32a auf. Das Rückauslenkungselement 32a ist als eine Torsionsfeder 106a ausgebildet. Alternativ kann das Rückauslenkungselement 32a als eine Biegefeder, als eine Tellerfeder oder als ein weiteres eine Rückstellkraft
erzeugendes Bauteil ausgebildet sein. Die Rückauslenkungseinheit 40a weist eine Scheibe 100a auf. Das Rückauslenkungselement 32a ist fest an der Scheibe 100a angeordnet. Die Scheibe 100a ist fest an dem Verschlussteil 80a angeordnet. Bei einer Positionsänderung des Verschlussteils 80a erfährt die Scheibe 100a eine entsprechende Positionsänderung. In der Grundposition 46a der Magnetaktorvorrichtung ist das
Rückauslenkungselement 32a in einem vollständig entspannten Zustand. In der
Auslenkposition ist das Rückauslenkungselement 32a in einem gespannten Zustand.
Fig. 3a zeigt ein Kraft-Weg- Diagramm 108a der Magnetaktorvorrichtung. Entlang einer Wegachse 74a ist eine Auslenkposition des Permanentmagneten 10a aufgetragen.
Entlang einer Kraftachse 72a ist eine von dem Permanentmagnet 10a ausgebübte Kraft aufgetragen. Die Magnetaktorvorrichtung, insbesondere der Permanentmagnet 10a weist eine Kraft-Weg-Kennlinie 18a auf. Die Kraft-Weg-Kennlinie 18a stellt eine Beziehung zwischen einem Aufenthaltsort des Permanentmagneten 10a im Magnetfeld und einer Kraft, welche durch den Permanentmagneten 10a an diesem Aufenthaltsort ausübbar ist her. Bei einer konstanten Stromzufuhr an die magnetischen Spulen 12a, 24a weist die Kraft-Weg-Kennlinie 18a einen konstanten Verlauf 44a auf. Die Kraft-Weg-Kennlinie 18a ist über einen gesamten Weg und/oder einen gesamten Hub des Permanentmagneten 10a konstant. In einem Randbereich 42a, 1 14a der Kraft-Weg-Kennlinie 18a ist die Kraft- Weg-Kennlinie 18a konstant. Ein Endpunkt 76a, 1 12a der Kraft-Weg-Kennlinie 18a markiert eine maximale Auslenkposition. Der maximale Hub 1 10a ist durch die Entfernung der beiden Endpunkte 76a, 1 12a vorgegeben. In Fig. 3a sind drei verschiedene Kraft- Weg-Kennlinien 18a für drei verschiedene konstante Ströme \ l2 und l3 aufgetragen. In einem stromlosen Zustand (l3 = 0 A) ist die Kraft-Weg-Kennlinie 18a kraftneutral. Ein in Fig. 3b gezeigtes alternatives Kraft-Weg-Diagramm 108a' zeigt alternative Kraft- Weg-Kennlinien 18a'. Die alternativen Kraft-Weg-Kennlinien 18a' weisen zu einem Großteil einen konstanten Verlauf 44a' auf. In den Randbereichen 42a', 1 14a' weicht die Kraft-Weg-Kennlinie 18a' wesentlich von einem konstanten Verlauf 44a' ab. Die Kraft- Weg-Kennlinie 18a' steigt in den Randbereichen 42a', 1 14a' stark an. Die Kraft-Weg- Kennlinie 18a' zeigt ein bistabiles Verhalten der Magnetaktorvorrichtung. In den maximalen Auslenkpositionen wirkt eine höhere Kraft als auf dem Rest des Wegs des Permanentmagneten 10a.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb einer
Magnetaktorvorrichtung. In zumindest einem Verfahrensschritt 1 16a wird mittels der Steuereinheit 14a Strom an die magnetische Spule 12a und die weitere magnetische Spule 24a angelegt. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 1 18a wird der Permanentmagnet 10a bei einem Auslenkvorgang entlang eines zurückgelegten Wegs mit einer konstanten Kraft bewegt. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 120a wird der Permanentmagnet 10a in einer Auslenkposition mit einer konstanten Kraft festgehalten. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 122a wird eine Stromzufuhr an die magnetische Spule 12a und die weitere magnetische Spule 24a durch die
Steuereinheit 14a gestoppt. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 124a wird der Permanentmagnet 10a mittels der Rückauslenkungseinheit 40a in seine Grundposition 46a rückausgelenkt. In den Figuren 5 und 6 sind weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen
Ausführungsbeispiele, insbesondere der Figuren 1 bis 4, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 4 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der Figuren 5 und 6 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b bis h ersetzt.
Eine in Fig. 5a gezeigte alternative Magnetaktorvorrichtung zeigt eine einstückige Scheibeneinheit 22b. Ein Stirnseitenelement 34b der Scheibeneinheit 22b ist einstückig mit einem Scheibenelement 126b der Scheibeneinheit 22b ausgebildet. Eine Erstreckung des Stirnseitenelements 34b parallel zu einer Axialrichtung 20b einer magnetischen Spule 12b der Magnetaktorvorrichtung ist gleich groß wie eine Erstreckung der Scheibeneinheit 22b parallel zu der Axialrichtung 20b.
Eine in Fig. 5b gezeigte weitere alternative Magnetaktorvorrichtung zeigt eine einstückige Scheibeneinheit 22c. Ein Stirnseitenelement 34c der Scheibeneinheit 22c ist einstückig mit einem Scheibenelement 126c der Scheibeneinheit 22c ausgebildet. Eine maximale Erstreckung des Stirnseitenelements 34c parallel zu einer Axialrichtung 20c einer magnetischen Spule 12c der Magnetaktorvorrichtung ist gleich groß wie eine maximale Erstreckung der Scheibeneinheit 22c parallel zu der Axialrichtung 20c. Die
Scheibeneinheit 22c weist einen Hohlraum 128c auf. Das Scheibenelement 126c ist zumindest teilweise ausgehöhlt. Dadurch kann vorteilhaft eine Gewichtsersparnis erzielt werden.
Eine in Fig. 5c gezeigte zusätzliche alternative Magnetaktorvorrichtung zeigt eine Scheibeneinheit 22d mit einem Stirnseitenelement 34d und mit einem Scheibenelement 126d. Das Scheibenelement 126d weist einen Spalt 130d auf. Der Spalt 130d des Scheibenelements 126d stellt eine Verlängerung eines Spalts 66d einer Gehäuseeinheit 50d der Magnetaktorvorrichtung dar. Das Scheibenelement 126d weist eine Erstreckung parallel zu einer Axialrichtung 20d einer magnetischen Spule 12d der
Magnetaktorvorrichtung auf, welche kleiner ist als eine Erstreckung des
Stirnseitenelements 34d parallel zu der Axialrichtung 20d. Eine in Fig. 5d gezeigte zusätzliche alternative Magnetaktorvorrichtung zeigt eine
Scheibeneinheit 22e mit einem Stirnseitenelement 34e und mit einem Scheibenelement 126e. Das Stirnseitenelement 34e weist eine relativ zu einer Axialrichtung 20e einer magnetischen Spule 12e der Magnetaktorvorrichtung angewinkelte Oberfläche 36e auf. Das Stirnseitenelement 34e weist einen dreiecksförmigen Querschnitt auf. Das
Stirnseitenelement 34e weist an seinen Außenkanten zwei Extrempunkte 28e, 30e auf. Das Stirnseitenelement 34e weist einen weiteren Extrempunkt 68e auf. Der weitere
Extrempunkt 68e bildet eine einem Permanentmagneten 10e der Magnetaktorvorrichtung zugewandte Spitze der Scheibeneinheit 22e aus. Der Extrempunkt 68e ist als ein dem Permanentmagneten 10e nächstliegender Punkt der Scheibeneinheit 22e ausgebildet. Ein lotrechter Abstand 134e der Extrempunkte 28e, 30e von einer Spulenachse 60e der magnetischen Spule 12e der Magnetaktorvorrichtung ist wesentlich größer als ein lotrechter Abstand 136e des weiteren Extrempunkts 68e von der Spulenachse 60e.
Eine in Fig. 5e gezeigte zusätzliche alternative Magnetaktorvorrichtung zeigt eine
Scheibeneinheit 22f mit einem Stirnseitenelement 34f und mit einem Scheibenelement 126f. Das Stirnseitenelement 34f weist eine relativ zu einer Axialrichtung 20f einer magnetischen Spule 12f der Magnetaktorvorrichtung angewinkelte Oberfläche 36f auf. Das Stirnseitenelement 34f weist einen Querschnitt auf, welcher im Wesentlichen zwei sich an einer Kante berührende Dreiecke darstellt. Das Stirnseitenelement 34f weist an seinen Außenkanten zwei Extrempunkte 28f, 30f auf. Das Stirnseitenelement 34f weist einen weiteren Extrempunkt 68f auf. Der weitere Extrempunkt 68f bildet einen am weitesten von einem Permanentmagneten 10f der Magnetaktorvorrichtung entfernten Punkt der dem Permanentmagneten 10f zugewandten Oberfläche 36f des
Stirnseitenelements 34f aus. Der weitere Extrempunkt 68f liegt in einem tiefsten Punkt einer Vertiefung 132f des Stirnseitenelements 34f. Ein lotrechter Abstand 134f der Extrempunkte 28f, 30f von einer Spulenachse 60f der magnetischen Spule 12f der Magnetaktorvorrichtung ist wesentlich kleiner als ein lotrechter Abstand 136f des weiteren Extrempunkts 68f von der Spulenachse 60f.
Eine in Fig. 5f gezeigte zusätzliche alternative Magnetaktorvorrichtung zeigt eine
Scheibeneinheit 22g mit einem Stirnseitenelement 34g, einem weiteren
Stirnseitenelement 140g, mit einem Scheibenelement 126g und mit einem weiteren Scheibenelement 138g. Das Stirnseitenelement 34g ist an einer einem
Permanentmagneten 10g der Magnetaktorvorrichtung zugewandten Seite des
Stirnseitenelements 34g angeordnet. Das weitere Stirnseitenelement 140g ist an einer dem Permanentmagneten 10g zugewandten Seite des weiteren Stirnseitenelements 140g angeordnet. Die Stirnseitenelemente 34g, 140g weisen im Querschnitt jeweils eine Dreiecksform auf. Die Scheibenelemente 126g, 138g sind getrennt voneinander ausgebildet. Die Scheibenelemente 126g, 138g sind auf verschiedenen Seiten eines Spalts 66g einer Gehäuseeinheit 50g der Magnetaktorvorrichtung angeordnet. Die
Stirnseitenelemente 34g, 140g weisen jeweils eine relativ zu einer Axialrichtung 20g einer magnetischen Spule 12g der Magnetaktorvorrichtung angewinkelte Oberfläche 36g auf. Die Oberflächen 36g der Stirnseitenelemente 34g, 140g sind entgegengesetzt
angewinkelt. Das Stirnseitenelement 34g weist an einer dem Permanentmagneten 10g zugewandten Außenkante einen Extrempunkt 28g auf. Das Stirnseitenelement 140g weist an einer dem Permanentmagneten 10g zugewandten Außenkante einen Extrempunkt 30g auf. Die Extrempunkte 28g, 30g bilden jeweils zu dem Permanentmagnet 10g
nächstliegende Punkte der jeweiligen Scheibenelemente 126g, 138g aus. Ein lotrechter Abstand 134g des Extrempunkts 28g des Stirnseitenelements 34g von einer Spulenachse 60g der magnetischen Spule 12g der Magnetaktorvorrichtung ist im Wesentlichen gleich groß wie ein lotrechter Abstand 136g des Extrempunkts 30g des weiteren
Stirnseitenelements 140g.
Eine in Fig. 6 gezeigte zusätzliche alternative Magnetaktorvorrichtung zeigt eine
Scheibeneinheit 22h. Die Scheibeneinheit 22h ist beweglich gelagert. Die Scheibeneinheit 22h weist ein Stirnseitenelement 34h und eine bewegliche Lagerung 70h für das
Stirnseitenelement 34h auf. Die bewegliche Lagerung 70h ist dazu vorgesehen, das Stirnseitenelement 34h relativ zu einer Gehäuseeinheit 50h der Magnetaktorvorrichtung und/oder zu einer magnetischen Spule 12h, 24h der Magnetaktorvorrichtung zu bewegen. Vorzugsweise bleibt eine Ausrichtung einer Oberfläche 36h des Stirnseitenelements 34h bei einer Bewegung des Stirnseitenelements 34h unverändert parallel zu einer
Spulenachse 60h der magnetischen Spule 12h. Die bewegliche Lagerung 70h umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel vier Drehgelenke 142h. Alternativ sind beispielsweise Schienenführungen oder weitere dem Fachmann sinnvoll erscheinende bewegliche Lagerungen denkbar.

Claims

Ansprüche
Magnetaktorvorrichtung mit zumindest einem, insbesondere genau einem, beweglich gelagerten Permanentmagneten (10a-h) und mit zumindest einer, insbesondere stationären, magnetischen Spule (12a-h), welche dazu vorgesehen ist, mittels einer über eine Steuereinheit (14a-h) regelbare Stromzufuhr zumindest an die magnetische Spule (12a-h), den Permanentmagneten (10a-h) in zumindest eine, von einer Grundposition (46a-h) des Permanentmagneten (10a-h) verschiedene Auslenkposition zu bewegen, wobei die Auslenkposition des Permanentmagneten (10a-h) zumindest im Wesentlichen auf einer Achse (16a-h) liegt, welche zumindest im Wesentlichen parallel zu einer
Polarisationsrichtung (78a-h) des Permanentmagneten (10a-h) verläuft, wobei eine Kraft-Weg-Kennlinie (18a-h) zumindest des Permanentmagneten (10a-h), insbesondere bei einer zumindest im Wesentlichen konstanten Stromzufuhr an die magnetische Spule (12a-h), einen zumindest im Wesentlichen konstanten Verlauf (44a-h) aufweist.
Magnetaktorvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (10a-h) zumindest im Wesentlichen parallel zu einer
Axialrichtung (20a-h) der zumindest einen magnetischen Spule (12a-h) magnetisch polarisiert ist.
Magnetaktorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zumindest eine weitere magnetische Spule (24a-h), welche in einer
Polarisationsrichtung (78a-h) des Permanentmagneten (10a-h) unterhalb oder oberhalb der magnetischen Spule (12a-h), angeordnet ist.
4. Magnetaktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei einer Bestromung zumindest einer magnetischen Spule (12, 24a-h) durch die
Steuereinheit (14a-h), höchstens zwei primäre magnetische Kreisläufe (58a-h) ausbilden.
5. Magnetaktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
insbesondere nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine um den Permanentmagneten (10a-h) umlaufende Scheibeneinheit (22a-h), welche sich in eine senkrecht zu der Axialrichtung (20a-h) der magnetischen Spule (24a-h) verlaufende Erstreckungsrichtung zumindest über einen Großteil einer zu der Erstreckungsrichtung parallelen Gesamterstreckung (26a-h) eines
Windungsbereichs (96a-h) der magnetischen Spule (12a-h) erstreckt.
6. Magnetaktorvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibeneinheit (22a-h) zwei axiale Extrempunkte (28a-h, 30a-h) aufweist, deren gegenseitiger Abstand parallel zu der Axialrichtung (20a-h) der magnetischen Spule (12a-h) wenigstens einer Summe aus einer maximalen Erstreckung des Permanentmagneten (10a-h) parallel zu der Axialrichtung (20a-h) der magnetischen Spule (12a-h) und aus einem maximalen Hub (1 10a-h) des Permanentmagneten (10a-h) parallel zu der Axialrichtung (20a-h) der magnetischen Spule (12a-h) entspricht.
7. Magnetaktorvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stirnseitenelement (34d-g) der Scheibeneinheit (22d-g) eine relativ zu der Axialrichtung (20d-g) der magnetischen Spule (12d-g) zumindest teilweise angewinkelte Oberfläche (36d-g) aufweist.
8. Magnetaktorvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass die Scheibeneinheit (22h) zumindest teilweise beweglich gelagert ist.
9. Magnetaktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch ein, mit dem Permanentmagneten (10a-h) verbundenes, beweglich gelagertes Ankerelement (38a-h), welches, in Axialrichtung (20a-h) der magnetischen Spule (12a-h) und/oder in Polarisationsrichtung (78a-h) des Permanentmagneten (10a-h) zumindest oberhalb und/oder zumindest unterhalb des Permanentmagneten (10a-h) angeordnet ist.
10. Magnetaktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine Rückauslenkungseinheit (40a-h) zur
Rückauslenkung des Permanentmagneten (10a-h) in zumindest eine
Grundposition (46a-h).
1 1 . Magnetaktorvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraft-Weg-Kennlinie (18a-h) des Permanentmagneten (10a-h) in zumindest einem Randbereich (42a-h) der Kraft-Weg-Kennlinie (18a-h) wesentlich von einem konstanten Verlauf (44a-h) abweicht.
12. Magnetventil (48a-h) mit einer Magnetaktorvorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 1 1 .
13. Verfahren zum Betrieb einer Magnetaktorvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einem, insbesondere genau einem, beweglich gelagerten Permanentmagneten (10a-h) und mit zumindest einer, insbesondere stationären, magnetischen Spule (12a-h), bei welchem mittels einer über eine Steuereinheit (14a-h) regelbare Stromzufuhr an die magnetische Spule (12a-h) der Permanentmagnet (10a-h) in zumindest eine, von einer Grundposition (46a-h) des Permanentmagneten (10a-h) verschiedene Auslenkposition bewegt wird, wobei die Auslenkposition des
Permanentmagneten (10a-h) zumindest im Wesentlichen auf einer Achse (16a-h) liegt, welche zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Polarisationsrichtung (78a-h) des Permanentmagneten (10a-h) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (10a-h), insbesondere bei einer konstanten
Stromzufuhr an die magnetische Spule (12a-h), bei einem Auslenkvorgang entlang eines zurückgelegten Wegs mit einer zumindest im Wesentlichen konstanten Kraft bewegt wird.
PCT/EP2018/074195 2017-09-08 2018-09-07 Magnetaktorvorrichtung Ceased WO2019048635A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017120804.6 2017-09-08
DE102017120804.6A DE102017120804A1 (de) 2017-09-08 2017-09-08 Magnetaktorvorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019048635A1 true WO2019048635A1 (de) 2019-03-14

Family

ID=63524300

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/074195 Ceased WO2019048635A1 (de) 2017-09-08 2018-09-07 Magnetaktorvorrichtung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017120804A1 (de)
WO (1) WO2019048635A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3202886A (en) * 1962-01-11 1965-08-24 Bulova Watch Co Inc Bistable solenoid
DE3400264A1 (de) * 1983-01-07 1984-07-12 Aisin Seiki Magnetvorrichtung
DE20203718U1 (de) * 2002-03-07 2002-07-04 Eto Magnetic Kg Elektromagnetische Stellvorrichtung
DE102016111535A1 (de) * 2015-07-24 2017-01-26 Denso Corporation Solenoid-Aktuator

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4327180A1 (de) * 1993-08-13 1995-02-16 Inopex Ges Fuer Produktentwick Elektromagnet
DE19712064A1 (de) * 1997-03-24 1998-10-01 Braunewell Markus Elektromagnetischer Antrieb
DE102007005434A1 (de) * 2007-01-30 2008-07-31 Svm Schultz Verwaltungs-Gmbh & Co. Kg Doppeltwirkender elektromagnetischer Aktor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3202886A (en) * 1962-01-11 1965-08-24 Bulova Watch Co Inc Bistable solenoid
DE3400264A1 (de) * 1983-01-07 1984-07-12 Aisin Seiki Magnetvorrichtung
DE20203718U1 (de) * 2002-03-07 2002-07-04 Eto Magnetic Kg Elektromagnetische Stellvorrichtung
DE102016111535A1 (de) * 2015-07-24 2017-01-26 Denso Corporation Solenoid-Aktuator

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017120804A1 (de) 2019-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009006355A1 (de) Proportionalmagnet für ein hydraulisches Wegeventil und Verfahren zu dessen Herstellung
WO1994023435A1 (de) Bistabiler elektromagnet, insbesondere magnetventil
DE19651846B4 (de) Verfahren zur elektromagnetischen Betätigung eines Gaswechselventils ohne Polflächenberührung
DE3341625A1 (de) Solenoideinheit
DE69205191T2 (de) Durchflussregelventil.
DE19808492B4 (de) Elektromagnetischer Aktuator mit wirbelstromarmen Anker und zugehöriges Verfahren
DE19751609B4 (de) Schmalbauender elektromagnetischer Aktuator
EP3966840A1 (de) Aktorvorrichtung zur aktiven schwingungsreduzierung, -dämpfung und/oder -tilgung
DE102014109575A1 (de) Elektromagnetventil für den Kfz-Bereich
DE3635894A1 (de) Stossdaempfer
DE3927150A1 (de) Magnetventil mit kurzhubigem magnetanker
DE2458516A1 (de) Elektromagnetische betaetigungseinrichtung
WO2019048635A1 (de) Magnetaktorvorrichtung
DE602004007420T2 (de) Elektromagnetischer Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils an einer Kolbenbrennkraftmaschine und Brennkraftmaschine mit einem solchen Aktuator
EP0072976B1 (de) Polarisiertes elektromagnetisches Relais
DE1954721C3 (de) Vorrichtung zum Einstellen der Drosselklappe einer Antriebsmaschine eines mit einem selbsttätig schaltbaren Wechselgetriebe ausgerüsteten Kraftfahrzeugs
EP1732088B1 (de) Elektromagnetischer Stellantrieb
DE3005921A1 (de) Monostabiles drehankersystem
DE102009014783A1 (de) Elektromotor
EP2743940B1 (de) Elektromagnetischer Aktor
DE102013105670A1 (de) Bistabiler Elektro-Permanent-Aktuator
DE3310866A1 (de) Magnetventil mit mehreren betriebsstellungen
EP3885613A1 (de) Randgestauchter kippanker für ein fahrzeugmagnetventil
CH661377A5 (de) Elektromagnetisches schaltgeraet, bestehend aus einem magnetantrieb und einem oberhalb dessen angeordneten kontaktapparat.
DE102007020944A1 (de) Magnetantrieb

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18765891

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18765891

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1