AT507967B1 - Elektromagnetische vorrichtung - Google Patents

Abstract

Bei einer Elektromagnetische Vorrichtung (E) mit zumindest einer Spule (11) in einem Spulenkörper (6), einem in der Spule (11) geführten und von der Spule (11) antreibbaren Anker (1) und einem mit dem Spulenkörper (6) verbundenen Jochgrundkörper (3), wobei der Spulenkörper (6) zumindest einen ersten Anschlag zur Begrenzung wenigstens einer ersten Bewegungsrichtung des Ankers (1) aufweist, wird zur Verringerung der beim Betätigen erzeugten Geräusche und Vibrationen vorgeschlagen, dass der Spulenkörper (6) mit dem Jochgrundkörper (3) mit einem zumindest in der ersten Bewegungsrichtung wirkenden Dämpfungselement (8) verbunden ist.

Description

österreichisches Patentamt AT 507 967 B1 2013-06-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Vorrichtung mit zumindest einer Spule in einem Spulenkörper, einem in der Spule geführten und von der Spule antreibbaren Anker und einem mit dem Spulenkörper verbundenen Jochgrundkörper, wobei der Spulenkörper zumindest einen ersten Anschlag zur Begrenzung wenigstens einer ersten Bewegungsrichtung des Ankers aufweist.

[0002] Der Ankerbolzen eines Sperrbolzen-Hubmagnetes oder ganz allgemein eines Solenoids produziert beim Anschlägen an das Joch - oder an die Ankerführung die mit dem Joch verbunden ist - ein Klopfgeräusch. Wenn das Joch fest mit der umgebenden Konstruktion verbunden ist wird das Geräusch auf diese Konstruktion übertragen und entsprechend, bedingt durch die größere schallabstrahlende Fläche, verstärkt.

[0003] Um dieses Klopfgeräusch zu reduzieren ist es bekannt weiche Silicon- oder Gummischeiben als Dämpfungselement zwischen Joch und Anker einzulegen, um ein direktes Aufeinanderschlagen von Metall auf Metall zu vermeiden. Nachteilig an einer derartige Lösung ist allerdings, dass der Anker mit seiner maximalen Geschwindigkeit gegen die Dämpfer läuft.

[0004] Es ist bekannt den Anker bzw. mit dem Anker fest verbundene Teile nicht gegen das Joch, sondern gegen den Spulenkörper schlagen zu lassen. Die große, träge Masse der Spule wirkt in gewisser Weise dämpfend auf den Aufschlag des Ankers.

[0005] Ferner ist der Einsatz von Elektronik bekannt, um die Verfahrgeschwindigkeit des Ankers zu reduzieren. Nachteilig hiebei ist aber dass dadurch auch die Anzugsgeschwindigkeit beeinflusst wird, und dass diese Lösung kostenintensiv ist.

[0006] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Klopfgeräusche die der Ankerbolzen erzeugt, wesentlich zu reduzieren und vor allem die Übertragung der Geräusche auf die umliegende Konstruktion weitgehend zu verhindern.

[0007] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Spulenkörper mit dem Jochgrundkörper mit einem zumindest in der ersten Bewegungsrichtung wirkenden Dämpfungselement verbunden ist.

[0008] Dadurch wird die Bewegung des Spulenkörpers, verursacht durch das Aufschlagen des Ankers, gedämpft und die Übertragung der Bewegungsenergie auf das Joch und damit auf die weitere Umgebung vermindert. Dadurch werden die von der elektromagnetischen Vorrichtung ausgehenden Schwingungen und Geräusche erheblich verringert.

[0009] In Weiterführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Spulenkörper einen zweiten Anschlag zur Begrenzung einer zweiten der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzten Bewegungsrichtung des Ankers aufweist. Dadurch kann die elektromagnetische Vorrichtung in beiden Bewegungsrichtungen des Ankers wirken.

[0010] In diesem Zusammenhang kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Dämpfungselement in Richtung der zweiten Bewegungsrichtung wirkend ausgebildet ist. Dadurch können auch die durch das Aufschlagen des Ankers in der zweiten Bewegungsrichtung verursachten Schwingungen und Geräusche wirkungsvoll gedämpft werden.

[0011] Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mit dem ersten Anschlag und/oder dem zweiten Anschlag zusammenwirkende Anschlag-Dämpfungsmittel vorgesehen sind. Dadurch können die in beiden Bewegungsrichtungen des Ankers, von diesem erzeugten Schwingungen und Geräusche wirkungsvoll gedämpft werden.

[0012] Eine Variante der Erfindung kann darin bestehen, dass das Dämpfungselement wenigstens ein federndes Zungenelement umfasst. Dadurch können auf konstruktiv einfache Weise die durch den Anker verursachten Schwingungen und Geräusche wirkungsvoll gedämpft werden.

[0013] Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in wel- 1 /7 österreichisches Patentamt AT507 967B1 2013-06-15 chen eine Ausführungsform dargestellt ist, näher beschrieben. Dabei zeigt: [0014] Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektromagneti schen Vorrichtung in axonometrischer Explosionsdarstellung; [0015] Fig. 2 einen Teil einer elektromagnetische Vorrichtung gemäß Fig. 1 im Längsschnitt und [0016] Fig. 3 eine elektromagnetische Vorrichtung gemäß Fig. 1 in axonometrischer Ansicht.

[0017] Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform einer elektromagnetischen Vorrichtung E mit zumindest einer Spule 11 in einem Spulenkörper 6, einem in der Spule 11 geführten und von der Spule 11 antreibbaren Anker 1 und einem mit dem Spulenkörper 6 verbundenen Jochgrundkörper 3, wobei der Spulenkörper 6 zumindest einen ersten Anschlag zur Begrenzung wenigstens einer ersten Bewegungsrichtung des Ankers 1 aufweist, wobei der Spulenkörper 6 mit dem Jochgrundkörper 3 mit einem zumindest in der ersten Bewegungsrichtung wirkenden Dämpfungselement 8 verbunden ist. Dadurch können Schwingungen und Geräusche die durch das Auftreffen des Ankers 1 auf den Spulenkörper 6 entstehen wirkungsvoll gedämpft werden.

[0018] Erfindungsgemäße elektromagnetische Vorrichtungen E können für eine Vielzahl verschiedener Aufgaben eingesetzt werden. Die Erfindung zielt nicht auf die Anwendung für bestimmte Aufgaben oder Einsätze ab, sondern auf alle möglichen und denkbaren Anwendungen, Aufgaben und Einsatzgebiete für eine elektromagnetische Vorrichtung E, bei der Schwingungen und Geräusche möglichst vermieden werden müssen. Natürlich wird der Einsatz erfindungsgemäßer elektromagnetischer Vorrichtungen E für andere, nicht schwingungs- und/oder geräuschsensitive Anwendungen nicht ausgeschlossen.

[0019] Derartige elektromagnetische Vorrichtung E können beispielsweise zum Drücken, Heben, Stoßen, Schieben, Sperren oder zum Betätigen von Schaltern oder Anlagen dienen. Erfindungsgemäß ist die elektromagnetische Vorrichtung E an keine Baugröße, Betriebsspannung, -ström und/oder -frequenz gebunden. Vielmehr ist angedacht eine erfindungsgemäße elektromagnetische Vorrichtung E bezüglich der vorgenannten Parameter den Notwendigkeiten anzupassen. In einer Vielzahl von Umgebungen sind Schwingungen und/oder Geräusche unerwünscht bzw. schädlich. Etwa bei Einsatz in akustisch sensitiver Umgebung, wie etwa Fahrgastzellen von Fahrzeugen, Tonstudios, Plattenspieler oder simplen Wohn- und/oder Ruheräumen oder beim Einsatz in vibrationsempfindlicher Umgebung, wie etwa in der Umgebung von Interferometern, Elektronenmikroskopen oder Bewegungsmeldern (Alarmanlagen). Weiters können starke Stöße in der Umgebung eines Beschleunigungsaufnehmers zu Fehlern, wie etwa einer Notabschaltung oder dem Auslösen eines Airbags führen.

[0020] Neben den Auswirkungen die Schwingungen und Geräusche auf technische Prozesse und/oder Anlagen haben können stellen diese auch ein erhebliches Gesundheitsrisiko dar. Neben möglichen Beeinträchtigungen des Gehörs durch Schalleinwirkung mit hoher Intensität, ist vor allem der durch Vibrationen und/oder Geräuschen verursachte Stress ein erhebliches Gesundheitsrisiko. Weiters sehen einschlägige Arbeitnehmerschutzbestimmungen Grenzwerte für die Lärm- und/oder Vibrationsbelastung von Arbeitnehmern vor. Daher kann der Einsatz erfindungsgemäßer elektromagnetischer Vorrichtungen E die Belastung von Arbeitnehmern und die Häufigkeit der damit verbundenen stressbedingten Erkrankungen senken.

[0021] Für die meisten Anwendungen einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Vorrichtung E kann es vorteilhaft sein, wenn die Bewegung des Ankers 1 in beiden Bewegungsrichtungen gehemmt ist. Daher kann vorgesehen sein, dass der Spulenkörper 6 einen zweiten Anschlag zur Begrenzung einer zweiten der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzten Bewegungsrichtung des Ankers 1 aufweist.

[0022] Bei einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Vorrichtung E schlägt der Anker 1 nicht gegen den Jochgrundkörper 3 sondern gegen den Spulenkörper 6. Durch diese Maßnahme, bei der die Bewegungsenergie des Ankers 1 auf die wesentlich größere träge Masse der Spulenwicklung 11 und des Spulenträgers 6 übertragen wird, kann bereits ein großes Maß an 2/7 österreichisches Patentamt AT 507 967 B1 2013-06-15 Dämpfung erreicht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungswesentlichen elektromagnetischen Vorrichtung E wird der Schlag des Ankers 1 auf den Spulenkörper 6 mit Dämpfungsmitteln 10, die mit dem ersten Anschlag und/oder dem zweiten Anschlag Zusammenwirken, gedämpft. Durch diese Maßnahme wird bereits Bewegungsenergie des Ankers 1 in Wärme umgesetzt, bevor sich der Spulenkörper 6 bewegt, und diese Bewegung weitergeben kann. In einer bevorzugten Ausfuhren können diese Anschlag-Dämpfungsmittel 10 verschiedene Werkstoffe wie etwa Gummi, Latex, Silikon, Schaumstoff, Filz, Kokosstroh, Wolle, Metall (z.B. Federn), Kunstfasern, Kunststoff umfassen.

[0023] Weiters kann vorgesehen sein Dämpfungsmittel direkt im Inneren der Spule 11 anzuordnen. Dabei kann es sich sowohl um Anschlagdämpfungsmittel als auch um dämpfende Zwischenschichten und/oder Umhüllungen der Spulenwicklung handeln. Durch derartige Dämpfungsmittel können auftretende Vibrationen weiter gesenkt werden.

[0024] Bei einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Vorrichtung E bei welcher in beiden Bewegungsrichtungen des Ankers 1 ein Anschlag an der Spule 11 bzw. einem mit der Spule 11 oder dem Spulenkörper 6 verbundene Geräteteil für den Anker 1 vorgesehen ist, kann es vorteilhaft sein, dass das Dämpfungselement 8 in Richtung der zweiten Bewegungsrichtung wirkend ausgebildet ist. Dadurch können auch Schwingungen und Geräusche gedämpft werden, die bei der Bewegung des Ankers 1 in die andere Richtung verursacht werden.

[0025] Erfindungsgemäß kann das wenigstens eine Dämpfungselement 8 beliebig ausgeführt sein. So können etwa verschieden ausgeführte Dämpfungselemente 8 kombiniert werden. Derartige Dämpfungselemente 8 können beispielsweise Federn (sowohl Blatt-, Spiral- und/oder Tellerfedern) aus verschiedensten Materialien wie etwa Metalle (z.B.: Stahl, Titan), Kunststoffe, Verbundstoffe (z.B.: GFK, CFK) umfassen und/oder Teile aus Materialien wie etwa Gummi, Latex, Schaumstoff, Filz.

[0026] In einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Vorrichtung E ist das wenigstens eine Dämpfungselement 8 als federndes Zungenelement 15 ausgebildet. Durch den Einsatz mehrerer derartiger federnder Zungenelemente 15 wie in Fig. 1 dargestellt, lässt sich eine schwimmende Lagerung des Spulenkörpers 6 erreichen. Durch die gedämpfte Bewegungsmöglichkeit des Spulenkörpers 6 kann die Schalldämpfung der Gesamtanordnung weiter verbessert werden.

[0027] Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Vorrichtung E als Hubmagnet H. Dabei weist dieser ein Joch auf, das aus einem U-förmigen Jochgrundkörper 3 und einer Jochplatte 4 besteht. In das Joch ist ein eine Spulenwicklung 11 tragender Spulenkörper 6 angeordnet. Diesen und das Joch durchsetzt zentrisch ein Anker 1, der an dem Ende, das mit einem Betätigungsfortsatz ausgebildet ist in einer Jochhülse 5 und in einem Ankerführungsteil 2 geführt ist.

[0028] Der Spulenkörper 6 weist nun mit diesem einstückig ausgebildete Fortsätze 9 auf, die jeweils mit Langlöchern 9 ausgebildet sind. Der Anker 1 ist mit einer Bohrung 13 ausgebildet. Beim Zusammenbau des Hubmagneten H wird ein Stift 12 derart in dieser Bohrung 13 angeordnet, dass seine Enden in den Langlöchern 9 zu liegen kommen. Die Enden der Langlöcher 9 können Verbreiterungen 14 aufweisen in welchen Anschlag-Dämpfungsmittel 10 angeordnet sind.

[0029] Zieht nun der Hubmagnet H an oder fällt er ab, so schlägt der Anker 1 vermittels des in den Langlöchern 9 geführten Stiftes 12 gegen die Fortsätze 7 des Spulenkörpers 6 und übertragt auf diesen Bewegungsenergie, die Ankerbewegung wird aufgrund der höheren Masse von Spulenkörper 6 samt Spulenwicklung 11 verlangsamt und das Klopfgeräusch herabgesetzt.

[0030] Diese Wirkung wird dadurch verbessert, dass an den Ecken der Spulenkörperflansche federnde Zungen 15 ausgebildet sind, über welche sich der in das Joch eingesetzte Spulenkörper 6 an diesem abstützt. Wie Fig. 3 zeigt stützen die Zungen 15 den Spulenkörper 6 im Joch derart ab, dass dieser in beiden Bewegungsrichtungen des Ankers 1 frei beweglich ist, also schwimmend angeordnet ist. 3/7

Claims (6)

1. österreichisches Patentamt AT507 967B1 2013-06-15 Patentansprüche 1. Elektromagnetische Vorrichtung (E) mit zumindest einer Spule (11) in einem Spulenkörper (6), einem in der Spule (11) geführten und von der Spule (11) antreibbaren Anker (1) und einem mit dem Spulenkörper (6) verbundenen Jochgrundkörper (3), wobei der Spulenkörper (6) zumindest einen ersten Anschlag (16, 17) zur Begrenzung wenigstens einer ersten Bewegungsrichtung des Ankers (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (6) mit dem Jochgrundkörper (3) mittels wenigstens einem zumindest in der ersten Bewegungsrichtung wirkenden Schwingungsdämpfer (8) verbunden ist, welcher als federndes Zungenelement (15) ausgebildet ist.
2. 2. Elektromagnetische Vorrichtung (E) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (6) einen zweiten Anschlag (16, 17) zur Begrenzung einer zweiten der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzten Bewegungsrichtung des Ankers (1) aufweist
3. 3. Elektromagnetische Vorrichtung (E) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein weiterer Schwingungsdämpfer (8) vorgesehen ist, welcher in Richtung der zweiten Bewegungsrichtung wirkend ausgebildet ist.
4. 4. Elektromagnetische Vorrichtung (E) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsdämpfer (8) als federnde Zungenelemente (15) ausgebildet sind, welche den Spulenkörper (6) in beiden Bewegungsrichtungen des Ankers (1) an dem Jochgrundkörper (3) abstützen, wobei der Spulenkörper (6) im Jochgrundkörper (3) in beiden Bewegungsrichtungen des Ankers (1) schwimmend angeordnet ist.
5. 5. Elektromagnetische Vorrichtung (E) nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem ersten Anschlag (16, 17) und/oder dem zweiten Anschlag (16, 17) zusammenwirkende, vorzugsweise zylindrische, insbesondere Gummi, Latex, Silikon und/oder Schaumstoff umfassende, Anschlag-Schwingungsdämpfer (10), zur Dämpfung des Schlags des Ankers (1) gegen den Spulenkörper (6), vorgesehen sind.
6. 6. Elektromagnetische Vorrichtung (E) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlag-Schwingungsdämpfer (10) an den Enden wenigstens eines, dem Spulenkörper (6) zugeordneten Langloches (9), zur Führung eines dem Anker (1) zugeordneten Stifts (12), angeordnet sind. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 4/7