DE10045957A1 - Elektromagnetischer Linearaktuator - Google Patents
Elektromagnetischer LinearaktuatorInfo
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Abstract
Ein elektromagnetischer Linearaktuator umfaßt zwei entlang einer Bewegungsachse (A) gegeneinander verschiebbare Teile (4, 5) und eine Spule-Magnet-Anordnung, bestehend aus mindestens einer elektrischen Spule (6), die an einem der beiden Teile (4; 5) festgelegt ist, und mindestens einem Magnetelement (8), das an dem anderen der beiden Teile (5; 4) festgelegt ist und dessen Pole im wesentlichen quer zu der Bewegungsachse (A) ausgerichtet sind. Weiterhin ist eine zweite Spule-Magnet-Anordnung vorgesehen, die in bezug auf die Bewegungsachse (A) parallel zu der ersten Spule-Magnet-Anordnung angeordnet ist und die mindestens eine zweite elektrische Spule (7) an einem der beiden Teile und mindestens ein zweites Magnetelement (9), dessen Pole im wesentlichen quer zu der Bewegungsachse ausgerichtet sind, an dem anderen der beiden Teile aufweist. Damit wird ein elektromagnetischer Linearaktuator geschaffen, der bei kompakter Bauweise und insbesondere kurzer Baulänge hohe Axialkräfte erlaubt. Der Linearaktuator ist in Fahrzeugradaufhängungen als aktives Bauteil einsetzbar.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Linearaktuator mit zwei
entlang einer Bewegungsachse gegeneinander verschiebbaren Teilen und einer Spule-
Magnet-Anordnung bestehend aus mindestens einer elektrischen Spule, die an einem
der beiden Teile festgelegt ist, und mindestens einem Magnetelement, das an dem
anderen der beiden Teile festgelegt ist, und dessen Pole im wesentlichen quer zu der
Bewegungsachse ausgerichtet sind.
Zumeist weisen derartige elektromagnetische Linearaktuatoren heute mehrere
elektrische Spulen auf. Je nach Verschaltung der Spule bzw. Spulen lassen sich die
elektromagnetischen Linearaktuatoren dazu verwenden, Schwingungen zu dämpfen oder
gezielt Axialkräfte zu erzeugen. Im ersteren Fall ist es möglich, die Spule bzw. Spulen
über einen gegebenenfalls einstellbaren elektrischen Widerstand kurzzuschließen. Im
zweiten Fall wird durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den beiden
Teilen des Linearaktuators eine Axialkraft erzeugt. Es ist auch möglich, mittels einer
elektrischen Spannung eine aktive Schwingungsunterdrückung vorzunehmen.
Derartige elektromagnetische Linearaktuatoren werden unter anderem als Stoßdämpfer
in Fahrwerken von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Weitere Einsatzgebiete betreffen die
Schwingungsberuhigung und Lagerung von schweren Antrieben und Maschinen,
insbesondere die Dämpfung der Aufhängung von Motoren von Kraft- und
Arbeitsmaschinen.
Das Prinzip eines passiven Linearaktuators ist beispielsweise aus der DE 35 43 492 C2
bekannt, wo ein solcher in Form eines elektromagnetischen Stoßdämpfers beschrieben
ist. Dieser bekannte Linearaktuator umfaßt eine Spule-Magnet-Anordnung, deren Spule
entweder kurzgeschlossen wird, oder aber mit einer Dämpfungssteuerung gekoppelt ist,
um den Stromfluß in der Spule zu regeln.
Ein weiterer Linearaktuator der eingangs genannten Art ist aus der DE 41 34 730 C2
bekannt. Auch dieser Linearaktuator dient vornehmlich als elektromagnetischer
Stoßdämpfer in einer Fahrzeugradaufhängung. Dabei weist die Spule-Magnet-
Anordnung eine Vielzahl von jeweils in Reihe geschalteten Spulen und Magnetelementen
auf. Wird jedoch die Bereitstellung hoher Axialkräfte benötigt, so muß die Anzahl der
Spulen und Magnetelemente erhöht werden. Dadurch ergibt sich aber für den
Linearaktuator eine große Baulänge. Bei stationären Vorrichtungen ist es dies zwar von
untergeordneter Bedeutung. Für den Einsatz in Fahrzeugen wird jedoch eine möglichst
kompakte Bauweise und insbesondere eine geringe Baulänge gewünscht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen. Insbesondere
beabsichtigt die Erfindung, einen elektromagnetischen Linearaktuator anzugeben, der
bei großen Axialkräften eine kurze Baulänge aufweist.
Hierfür wäre es grundsätzlich denkbar, stärkere Spulen oder Magnetelemente
einzusetzen. Gemäß der Erfindung wird zur Lösung der vorstehenden Aufgabe jedoch
vorgeschlagen, bei einem Linearaktuator der eingangs genannten Art eine zweite Spule-
Magnet-Anordnung vorzusehen, die in bezug auf die Bewegungsachse parallel zu der
ersten Spule-Magnet-Anordnung angeordnet ist, und die mindestens eine zweite
elektrische Spule an einem der beiden Teile und mindestens ein zweites Magnetelement,
dessen Pole im wesentlichen quer zu der Bewegungsachse ausgerichtet sind, an dem
anderen der beiden Teile aufweist.
Durch die Parallelschaltung von zwei Spule-Magnet-Anordnungen ergibt sich eine
effiziente Raumnutzung, wodurch sich der elektromagnetische Linearaktuator besonders
kompakt und insbesondere mit kurzer Baulänge herstellen läßt. Gleichzeitig sind höhere
Axialkräfte erzielbar, als bei einem Linearaktuator mit gleichen Abmessungen, der
lediglich eine Spule-Magnet-Anodnung aufweist.
Die erfindungsgemäßen Linearaktuatoren lassen sich als Stoßdämpfer für die oben
beschriebenen Anwendungsfälle einsetzen, sind jedoch beispielsweise auch als aktive,
längenveränderbare Lenker in Radaufhängungen oder als Streben in Parallelstrukturen
von Robotern, Werkzeugmaschinen und Fördereinrichtungen verwendbar.
Dabei ist es möglich, die Spulen der beiden Spule-Magnet-Anordnungen an dem
gleichen Teil und die Magnetelemente an dem anderen Teil anzubringen. Alternativ ist es
möglich, die Spule bzw. Spulen der ersten Spule-Magnet-Anordnung und das bzw. die
Magnetelemente der zweiten Spule-Magnet Anordnung an dem gleichen Teil zu
befestigen, hingegen die Spule bzw. Spulen der zweiten Spule-Magnet-Anordnung und
das bzw. die Magnetelemente der ersten Spule-Magnet-Anordnung an dem anderen Teil
zu befestigen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens eine erste elektrische
Spule und mindestens eine zweite elektrische Spule koaxial zueinander angeordnet.
Bevorzugt werden die ersten und zweiten elektrischen Spulen in einem gemeinsamen
Gehäuse aufgenommen, wobei die ersten Spulen als äußere Spulen die innenliegenden
zweiten Spulen ringförmig umgeben. Das Gehäuse bildet dabei eines der beiden Teile
des Linearaktuators. Diese Anordnung besitzt den Vorteil, daß die elektrische
Verschaltung der Spulen lediglich an einem der beiden Teile vorgenommen werden muß.
Zudem werden die Spulen durch das Gehäuse gegen äußere Einflüsse geschützt.
Grundsätzlich ist es möglich, die Magnetelemente als Elektromagnete auszubilden.
Insbesondere bei der Verwendung von Supraleitern lassen sich trotz der notwendigen
Kühlung sehr kompakte Bauformen mit sehr hoher Feldstärke realisieren, wenn auf
einen Eisenkern verzichtet wird. Für eine einfachere Bauweise ist es jedoch vorteilhaft,
wenn die Magnetelemente als Permanentmagnete ausgebildet sind. Diese lassen sich
zudem ohne Verschaltungsaufwand einfach applizieren.
Die Magnetelemente können ringförmig ausgebildet und koaxial zu der Bewegungsachse
angeordnet werden. Neben einer kompakten Bauform wird hierdurch ein zu der
Bewegungsachse zentriertes Magnetfeld erhalten, das eine gute Axialführung
unterstützt.
Vorzugsweise besteht ein Magnetelement aus mehreren Elementsegmenten. Dies ist
insbesondere bei der Verwendung von Permanentmagneten aus den folgenden
Erwägungen günstig: Permanentmagnetelemente sind aus fertigungstechnischen
Gründen nicht oder nur sehr aufwendig als ein einziges Ringsegment herstellbar, da sich
ein einzelnes Ringsegment nicht in der benötigten radialen Magnetpolausrichtung
magnetisieren läßt. Daher muß ein Magnetelement, soweit es aus herkömmlichen
Permanentmagneten aufgebaut wird, in mehrere kleinere Segmente geteilt werden.
Durch die Aufteilung in Segmente entstehen aber neue Schwierigkeiten bei der
Herstellung und Montage der Magnetelemente. Eine Aufteilung in nur zwei Segmente ist
theoretisch möglich, praktisch aber aufgrund einer stark schwankenden
Magnetisierungsdichte im Segment kaum verwendbar. Der Grund liegt in der Krümmung
des Segmentes, so daß bei einer konventionellen Magnetisierung der
Permanentmagnete in einem starken Magnetfeld mit parallelen Feldlinien im äußeren
Bereich des Segmentes die bleibende Magnetisierung stark abfällt. Durch diese
unterschiedliche Magnetisierungsdichte würden in einer einzigen Spule lokal verschieden
hohe Spannungen induziert, was wiederum zu einer Senkung des Wirkungsgrades der
Anordnung führen würde. Bei einer Teilung in drei oder mehr Segmente ist dieser
vorstehend beschriebene Unterschied nicht mehr ganz so stark ausgeprägt. Jedoch sind
bei kleineren Krümmungsradien der Segmente eine noch höhere Anzahl an Segmenten
vorteilhaft, um diesen Effekt zu minimieren.
Die einzelnen Elementsegmente eines Magnetelementes sind in Umfangsrichtung
voneinander getrennt, wozu beispielsweise Weicheisenscheiben zwischen benachbarte
Segmente geschaltet werden. Die Weicheisenelemente dienen in erster Linie als
Distanzstücke zwischen den Segmenten. Bei der Magnetisierung der Segmente entsteht
nämlich im Bereich der benachbarten Kanten der Segmente eine nicht zu
vernachlässigende Felddichte. Werden beispielsweise zwei gleichartig magnetisierte
Segmente mit ihren Kanten aufeinanderfolgend montiert, so tritt eine Abstoßung auf. Die
Segmente können dadurch nicht direkt aneinander gefügt werden. Aus diesem Grund
werden die Weicheisenelemente bzw. -scheiben zwischen die Magnetsegmente gelegt
und hinsichtlich ihrer Dicke auf die Stärke des Magnetfelds und den Feldlinienverlauf der
Segmente ausgelegt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfaßt jede Spule-Magnet-Anordnung
mehrere in Bewegungsrichtung in Reihe angeordnete elektrische Spulen und
Magnetelemente, wodurch auch über einen größeren Bewegungsweg der beiden
Linearaktuator-Teile gegeneinander eine feinfühlige Einstellung bzw. Regelung der
Axialkräfte auf einem hohen Kraftniveau ermöglicht wird.
Die ersten und zweiten Magnetelemente, die mit Bezug auf die Bewegungsachse
einander gegenüberliegen, können mit gleichnamigen Polen zueinander ausgerichtet
werden. Dies hat zur Folge, daß sich die jeweils einander gegenüberliegenden
Magnetelemente bzw. Elementsegmente bei einer ausreichenden Stärke des
Magnetfeldes abstoßen. Dies kann wiederum dazu ausgenutzt werden, die
entsprechenden Lagerungen für die Magnetelemente quer zu der Bewegungsachse
wegzulassen, um damit den Aufbau des Linearaktuators zu vereinfachen. In dem
konkreten Fall werden dann lediglich noch Lagerungen bzw. Anschläge benötigt, welche
die Abstoßung der Magnetelemente begrenzen, in Gegenrichtung ist hingegen keine
zusätzliche Sicherung erforderlich.
Es ist jedoch auch möglich, für eines der einander gegenüberliegen Magnetelemente die
Polung umzukehren. In diesem Fall ergibt sich dann ein Aufbau, bei dem die ersten und
zweiten Magnetelemente, die mit Bezug auf die Bewegungsachse einander
gegenüberliegen, mit ungleichnamigen Polen zueinander ausgerichtet sind.
Insbesondere im erstgenannten Fall ist es vorteilhaft, wenn die elektrischen Spulen der
ersten und zweiten Spule-Magnet-Anordnung mit Bezug auf die Bewegungsachse
ringartig ineinander geschachtelt sind und die Magnetelemente der ersten Spule-Magnet-
Anordnung außerhalb der ringförmig angeordneten Spulen und die Magnetelemente der
zweiten Spule-Magnet-Anordnung innerhalb der elektrischen Spulen angeordnet sind.
Damit können Spulen mit tendenziell größeren Leiterlängen verwendet werden, wodurch
die erzeugbare Axialkraft ansteigt. Da sich Magnetelemente mit ausreichender Stärke
kompakter als die Spulen ausgestalten lassen, bleibt der Durchmesser des
Linearaktuators vergleichsweise gering.
In Fortführung dieser Überlegung ist weiterhin auch eine Anordnung besonders günstig,
bei der die Spulen der ersten und zweiten Spule-Magnet-Anordnung mit Bezug auf die
Bewegungsachse ringartig ineinander geschachtelt sind und die Magnetelemente der
ersten Spule-Magnet-Anordnung zwischen den ringförmig angeordneten Spulen der
ersten und zweiten Spule-Magnet-Anordnung und die Magnetelemente der zweiten
Spule-Magnet-Anordnung innerhalb der ringförmig angeordneten Spulen liegen.
Eine weitere Anordnungsmöglichkeit besteht darin, daß die elektrischen Spulen der
ersten und zweiten Spule-Magnet-Anordnung mit Bezug auf die Bewegungsachse
ringartig ineinander geschachtelt sind und die Magnetelemente der ersten Spule-Magnet-
Anordnung und die Magnetelemente der zweiten Spule-Magnet-Anordnung zwischen
den ringförmig angeordneten Spulen der ersten und zweiten Spule-Magnet Anordnung
liegen. Weiterhin ist es auch möglich, daß die Magnetelemente der ersten Spule-Magnet-
Anordnung außerhalb der ringförmig angeordneten Spulen und die Magnetelemente der
zweiten Spule-Magnet-Anordnung zwischen den elektrischen Spulen der ersten und
zweiten Spule-Magnet-Anordnung angeordnet sind.
Nachfolgend wird nun die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 einen elektromagnetischen Linearaktuator im
auseinandergezogenen Zustand,
Fig. 2 eine Teilansicht eines Längsschnittes durch den Linearaktuator von
Fig. 1,
Fig. 3 ein aus vier Segmenten bestehendes Magnetelement des
Linearaktuators aus Fig. 1 in räumlicher Darstellung,
Fig. 4 eine Schnittansicht durch einen Lagerring für ein Magnetelement,
Fig. 5 eine Ansicht von oben auf den Lagerring aus Fig. 4, und in den
Fig. 6 (a) bis (d) Anordnungsmuster für die Magnetelemente und Spulen der Spule-
Magnet-Anordnungen des Linearaktuators aus Fig. 1.
Das Ausführungsbeispiel in Fig. 1 zeigt einen elektromagnetischen Linearaktuator 1,
der in Form eines Lenkers für eine Fahrzeugradaufhängung ausgebildet ist. Dazu sind
an den axialen Enden des Linearaktuators 1 geeignete Kopplungselemente 2 und 3 zum
Anschluß an einen Radträger bzw. an einen Fahrzeugaufbau vorgesehen. Die
Kopplungselemente 2 und 3 sind in herkömmlicher Art und Weise ausgebildet und dem
Fachmann bekannt. Durch die Betätigung des Linearaktuators 1 kann die Lenkerlänge in
Abhängigkeit einer Fahrsituation gezielt verstellt werden. Gleichfalls ist es möglich, den
abgebildeten Linearaktuator 1 auch als einen Stoßdämpfer zu verwenden.
Der Linearaktuator 1 umfaßt ein erstes Teil 4 und ein zweites Teil 5, die entlang einer
Bewegungsachse A aneinander geführt sind, so daß die Länge zwischen den
Kopplungselementen 2 und 3 veränderbar ist. An den beiden Teilen 4 und 5 des
Linearaktuators 1 sind zwei parallel geschaltete Spule-Magnet-Anordnungen
vorgesehen. Jede dieser Spule-Magnet-Anordnungen besteht aus mindestens einer
elektrischen Spule 6 bzw. 7, die an einem der beiden Teile 4 bzw. 5 festgelegt ist und
mindestens einem Magnetelement 8 bzw. 9, das an dem anderen der beiden Teile 5
bzw. 4 festgelegt ist. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind sämtliche
Spulen 6 und 7 an dem ersten Teil 4 und sämtliche Magnetelemente 8 und 9 an dem
zweiten Teil 5 befestigt.
Die Spulen 6 bzw. 7 sind jeweils an einem rohrartigen Blechteil 10 bzw. 11 angebracht.
Wie den Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist, sind die beiden rohrartigen Blechteile 10 und
11 koaxial zu der Bewegungsachse A angeordnet und ineinander eingesetzt, wobei die
beiden rohrartigen Blechteile 10 und 11 in einem gemeinsamen Rohr-Gehäuse 12
aufgenommen sind. Jedes der beiden Blechteile 10 und 11 ist einer Spule-Magnet-
Anordnung zugeordnet, so daß die ersten Spulen 6 der ersten Spule-Magnet-Anordnung
die zweiten Spulen 7 der zweiten Spule-Magnet-Anordnung ringförmig umgeben. In dem
Ausführungsbeispiel sind für jede Spule-Magnet-Anordnung drei Spulen in Richtung der
Bewegungsachse A in Reihe hintereinander liegend angeordnet. Je nach Bedarf an kann
jedoch die Anzahl der Spulen 6 bzw. 7 verringert oder auch vergrößert werden.
Die Magnetelemente 8 bzw. 9 der ersten und zweiten Spule-Magnet-Anordnung sind
ebenfalls ringartig ausgebildet und konzentrisch zu der Bewegungsachse A angeordnet,
wobei in Entsprechung zu den Spulen die Magnetelemente 8 der ersten Spule-Magnet-
Anordnung die Magnetelemente 9 der zweiten Spule-Magnet-Anordnung ringförmig
umgeben. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Magnetelemente 8
bzw. 9 als Permanentmagnete ausgebildet, deren magnetische Pole im wesentlichen
quer zu der Bewegungsachse A ausgerichtet sind.
Jedes der ringförmigen Magnetelemente 8 bzw. 9 ist aus mehreren Elementsegmenten
14 zusammengesetzt, die anhand eines ersten Magnetelementes 8 für die erste Spule-
Magnet-Anordnung in Fig. 3 im Detail dargestellt sind. Das dort abgebildete
Magnetelement 8 besteht aus vier gleichgeformten Viertelbogensegmenten bzw.
Elementsegmenten 14. Diese Elementsegmente 14 werden zu einem Ring
zusammengesetzt, wobei die einzelnen Elementsegmente 14 in Umfangsrichtung jeweils
durch eine Weicheisenscheibe 15 voneinander getrennt sind. Dabei sind die einzelnen
Elementsegmente 14 derart magnetisiert, daß deren Pole (N, S) im wesentlichen quer zu
der Bewegungsachse A und in Fig. 3 in Radialrichtung ausgerichtet sind.
Weiterhin ist eine Weicheisen-Lagerschale 16 vorgesehen, an der die Elementsegmente
14 wie auch die Weicheisenscheiben 15 axial abgestützt werden. Zur Sicherung der
Elementsegmente 14 und der Weicheisenscheiben 15 sind in diesen jeweils mindestens
zwei axiale Bohrungen 17 bzw. 18 ausgebildet, durch welche hier nicht näher
dargestellte Sicherungsstifte hindurchgeführt und in entsprechende Öffnungen 19 bzw.
20 an der Weicheisen-Lagerschale 16 eingesetzt werden. Bei einer Reihenanordnung
von mehreren Magnetelementen 8 in Richtung der Bewegungsachse A erstrecken sich
die Sicherungsstifte durch die mehreren Magnetelemente 8 bzw. deren
Elementsegmente 14 und Weicheisenscheiben 15 hindurch. Dabei trennen die
Weicheisen-Lagerschalen 16 die Magnetelemente 8 der ersten Spule-Magnet-
Anordnung voneinander. Die innenliegenden Magnetelemente 9 sind in entsprechende
Art und Weise aufgebaut, wobei jedes zweite Magnetelement 9 wiederum aus vier
bogenförmigen Elementsegmenten 23 und Weicheisenscheiben in entsprechender Zahl
gebildet wird, die sich gegen eine Weicheisen-Lagerschale 24 abstützen.
Wie den Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist, weist jede Spule-Magnet-Anordnung
mehrere aufeinandergestapelte Magnetelemente 8 und 9 in zwei zu der
Bewegungsachse A konzentrischen Ringen auf. Die beiden Stapel sind jeweils an einem
rohrförmigen Distanzhalter 21 bzw. 22 des zweiten Teils 5 befestigt und damit in
Radialrichtung festgelegt. Gegebenenfalls sind, wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt,
an den Weicheisen-Lagerschalen 16 bzw. 24 Radialanschläge 25 zur Radialsicherung
ausgebildet. In Zusammenwirkung mit der Polarisierung der Elementsegmente 14 bzw.
23 kann bei ausreichender magnetischer Feldstärke bereits hierdurch allein eine
ausreichende Sicherung in Radialrichtung erzielt werden, so daß weitere
Befestigungsmittel nicht erforderlich sind. Die in den Fig. 4 und 5 dargestellten
Vorsprünge 25 können auch an der jeweiligen radialen Innenkante der Weicheisen-
Lagerschalen 16 bzw. 24 ausgebildet werden.
Im zusammengebauten Zustand der beiden Teile 4 und 5 greifen die Spulen 6 und 7 in
den zwischen den ersten Magnetelementen 8 und den zweiten Magnetelementen 9
gebildeten Ringraum 26 ein. Dazu ist der Außendurchmesser D2a der äußeren, ersten
Spulen 6 geringfügig kleiner als der Außendurchmesser D1a des Ringraums 26, so daß
die ersten Spulen 6 eng an den ersten Magnetelementen 8 vorbeigeführt werden.
Entsprechend ist der Innendurchmesser D1i des Ringraums 26 geringfügig kleiner, als
der Innendurchmesser D2i der zweiten Spulen 7. Zur axialen Führung des zweiten Teils 5
an dem ersten Teil 4 ist an dem ersten Teil 4 ein Führungsrohr 28 vorgesehen, das in
eine entsprechende Öffnung 29 an dem zweiten Teil 5 eingreift.
Sind die Enden der Spulen 6 bzw. 7 kurzgeschlossen, so wird bei einer
Relativverschiebung zwischen den beiden Teilen 4 und 5 des Linearaktuators 1 durch die
Bewegung des Spulen 6 bzw. 7 gegenüber dem magnetischen Feld der Magnetelemente
8 und 9 infolge der Selbstinduktion eine der Relativbewegung entgegengerichtete Kraft
erzeugt, wodurch sich Stöße passiv dämpfen lassen. Durch die elektrische Kopplung 27
der Spulen 6 bzw. 7 mit einer Steuereinrichtung 13 ist es möglich, über die Veränderung
von in die Spulenkreise geschalteten elektrischen Impedanzen das Dämpfungsverhalten
gezielt zu beeinflussen. Durch das Anlegen von elektrischen Spannungen an die Spulen
6 und 7 läßt sich dieses Wirkprinzip umkehren, um eine gewünschte Axialkraft und/oder
eine bestimmte axiale Längenveränderung des Linearaktuators 1 zu erzeugen.
Fig. 6 zeigt unterschiedliche Anordnungsmöglichkeiten für die ersten und zweiten
Spulen 6 bzw. 7 und die ersten und zweiten Magnetelemente 8 bzw. 9 in bezug auf die
Bewegungsachse A. Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel entspricht dabei
dem in der Variante d gezeigten Anordnungsmuster, bei dem die Magnetelemente 8 der
ersten Spule-Magnet-Anordnung außerhalb der ringförmig angeordneten Spulen 6 und 7
und die Magnetelemente 9 der zweiten Spule-Magnet-Anordnung innerhalb der
elektrischen Spulen 6 und 7 angeordnet sind. Hierdurch ergeben sich an den Spulen
verhältnismäßig große Leiterlängen, die für hohe Axialkräfte günstig sind. Da diesem Fall
zudem die Magnetelemente 8 und 9 mit ihren gleichnamigen Polen einander
gegenüberliegen, stoßen sich die Magnetelemente 8 und 9 in Radialrichtung
voneinander ab. Diese Radialkraft wird zur radialen Festlegung der Magnetelemente 8
und 9 verwendet.
Bei der Variante a befinden sich hingegen die Magnetelemente 8 der ersten Spule-
Magnet-Anordnung zwischen den ringförmig angeordneten Spulen 6 und 7 der ersten
und zweiten Spule-Magnet-Anordnung und die Magnetelemente 9 der zweiten Spule-
Magnet-Anordnung innerhalb der ringförmig angeordneten Spulen 6 und 7. Zudem sind
die ersten und zweiten Magnetelemente 8 und 9, die mit Bezug auf die Bewegungsachse
A einander gegenüberliegen, mit ungleichnamigen Polen zueinander ausgerichtet.
Es sind jedoch auch andere Anordnungsmuster möglich, wie die Varianten b und c in
Fig. 6 zeigen, auf die hier ausdrücklich hingewiesen wird.
In sämtlichen Fällen ergibt sich aufgrund der Parallelschaltung von zwei Spule-Magnet-
Anordnungen eine erhebliche Längenverkürzung bei einem elektromagnetischen
Linearaktuator, so daß dieser bei hohen Axialkräften kompakt bleibt.
1
Linearaktuator
2
Kopplungselement
3
Kopplungselement
4
erstes Teil des Linearaktuators
5
zweites Teil des Linearaktuators
6
erste Spule (Spule der ersten Spule-Magnet-Anordnung)
7
zweite Spute (Spule der zweiten Spule-Magnet-Anordnung)
8
erstes Magnetelement (Magnetelement der ersten Spule-Magnet-Anordnung)
9
zweites Magnetelement (Magnetelement der zweiten Spule-Magnet-Anordnung)
10
rohrförmiges Blechteil
11
rohrförmiges Blechteil
12
Rohr-Gehäuse
13
Steuereinrichtung
14
Elementsegment eines ersten Magnetelements
15
Weicheisenscheibe
16
Weicheisen-Lagerschale
17
Bohrung
18
Bohrung
19
Öffnung
20
Öffnung
21
äußerer Distanzhalter
22
innerer Distanzhalter
23
Elementsegment eines zweiten Magnetelements
24
Weicheisen-Lagerschale
25
Vorsprung
26
Ringraum
27
elektrische Kopplung
28
Führungsrohr
29
Öffnung
A Bewegungsachse
D1a
A Bewegungsachse
D1a
Außendurchmesser des Ringraums
26
D1i
Innendurchmesser des Ringraums
26
D2a
Außendurchmesser der äußeren, ersten Spulen
6
D2i
Innendurchmesser der zweiten Spulen
7
Claims (15)
1. Elektromagnetischer Linearaktuator mit zwei entlang einer Bewegungsachse (A)
gegeneinander verschiebbaren Teilen (4, 5) und einer Spule-Magnet-Anordnung
bestehend aus mindestens einer elektrischen Spule (6), die an einem der beiden
Teile (4; 5) festgelegt ist, und mindestens einem Magnetelement (8), das an dem
anderen der beiden Teile (5; 4) festgelegt ist, und dessen Pole im wesentlichen quer
zu der Bewegungsachse (A) ausgerichtet sind, gekennzeichnet durch eine zweite
Spule-Magnet-Anordnung, die in bezug auf die Bewegungsachse (A) parallel zu der
ersten Spule-Magnet-Anordnung angeordnet ist, und die mindestens eine zweite
elektrische Spule (7) an einem der beiden Teile und mindestens ein zweites
Magnetelement (9), dessen Pole im wesentlichen quer zu der Bewegungsachse (A)
ausgerichtet sind, an dem anderen der beiden Teile aufweist.
2. Elektromagnetischer Linearaktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
das mindestens eine erste elektrische Spule (6) und mindestens eine zweite
elektrische Spule (7) koaxial zueinander angeordnet sind.
3. Elektromagnetischer Linearaktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten elektrischen Spulen (6, 7) in einem
gemeinsamen Gehäuse (12) aufgenommen sind, wobei die ersten Spulen (6) als
äußere Spule die innenliegenden zweiten Spulen (7) umgeben.
4. Elektromagnetischer Linearaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Magnetelemente (8, 9) als Elektromagnete ausgebildet
sind.
5. Elektromagnetischer Linearaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Magnetelemente (8, 9) als Permanentmagnete
ausgebildet sind.
6. Elektromagnetischer Linearaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Magnetelemente (8, 9) ringförmig ausgebildet und koaxial
zu der Bewegungsachse (A) ausgerichtet sind.
7. Elektromagnetischer Linearaktuator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Magnetelement (8, 9) aus mehreren Elementsegmenten (14, 23) besteht.
8. Elektromagnetischer Linearaktuator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elementsegmente (14, 23) in Umfangsrichtung um die Bewegungsachse (A)
durch Weicheisenscheiben (15) getrennt sind.
9. Elektromagnetischer Linearaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß jede Spule-Magnet Anordnung mehrere in Richtung der
Bewegungsachse (A) in Reihe angeordnete elektrische Spulen (6, 7) und/oder
Magnetelemente (8, 9) umfaßt.
10. Elektromagnetischer Linearaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Magnetelemente (8, 9), die mit Bezug
auf die Bewegungsachse (A) einander gegenüberliegen, mit gleichnamigen Polen
zueinander ausgerichtet sind.
11. Elektromagnetischer Linearaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Magnetelemente (8, 9), die mit Bezug
auf die Bewegungsachse (A) einander gegenüberliegen, mit ungleichnamigen Polen
zueinander ausgerichtet sind.
12. Elektromagnetischer Linearaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrischen Spulen (6, 7) der ersten und zweiten Spule-
Magnet-Anordnung mit Bezug auf die Bewegungsachse (A) ringartig ineinander
geschachtelt sind und die Magnetelemente (8) der ersten Spule-Magnet-Anordnung
außerhalb der ringförmig angeordneten Spulen (6, 7) und die Magnetelemente (9)
der zweiten Spule-Magnet-Anordnung innerhalb der elektrischen Spulen (6, 7)
angeordnet sind.
13. Elektromagnetischer Linearaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spulen (6, 7) der ersten und zweiten Spule-Magnet-
Anordnung mit Bezug auf die Bewegungsachse (A) ringartig ineinander geschachtelt
sind und die Magnetelemente (8) der ersten Spule-Magnet-Anordnung zwischen den
ringförmig angeordneten Spulen (6, 7) der ersten und zweiten Spule-Magnet-
Anordnung und die Magnetelemente (9) der zweiten Spule-Magnet-Anordnung
innerhalb der ringförmig angeordneten Spulen (6, 7) liegen.
14. Elektromagnetischer Linearaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrischen Spulen (6, 7) der ersten und zweiten Spule-
Magnet-Anordnung mit Bezug auf die Bewegungsachse (A) ringartig ineinander
geschachtelt sind und die Magnetelemente (8) der ersten Spule-Magnet-Anordnung
und die Magnetelemente (9) der zweiten Spule-Magnet-Anordnung zwischen den
ringförmig angeordneten Spulen (6, 7) der ersten und zweiten Spule-Magnet-
Anordnung liegen.
15. Elektromagnetischer Linearaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrischen Spulen (6, 7) der ersten und zweiten Spule-
Magnet-Anordnung mit Bezug auf die Bewegungsachse (A) ringartig ineinander
geschachtelt sind und die Magnetelemente (8) der ersten Spule-Magnet-Anordnung
außerhalb der ringförmig angeordneten Spulen (6, 7) und die Magnetelemente (9)
der zweiten Spule-Magnet-Anordnung zwischen den elektrischen Spulen (6, 7) der
ersten und zweiten Spule-Magnet-Anordnung angeordnet sind.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1354732A2 (de) * | 2002-04-17 | 2003-10-22 | Meritor Light Vehicle Technology, LLC | Elektromagnetisches Aufhängungssystem |
DE10256203A1 (de) * | 2002-11-30 | 2004-06-09 | Stefan Eickenberg | Weiche für Transportvorrichtung |
DE102007015168A1 (de) * | 2007-03-27 | 2008-10-02 | Trithor Gmbh | Linearmaschine mit einem Primärteil und einem Sekundärteil |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3306180A1 (de) * | 1983-02-23 | 1984-08-30 | Gerhard 4040 Neuss Strahl | Magnetring-stossdaempfer |
DE3635894A1 (de) * | 1986-10-22 | 1988-05-05 | Bosch Gmbh Robert | Stossdaempfer |
DE3543492C2 (de) * | 1985-12-09 | 1988-06-23 | Harald 8000 Muenchen De Teinzer | |
DE4108026A1 (de) * | 1991-03-13 | 1992-09-17 | Teves Gmbh Alfred | Zweirohr-stossdaempfer |
DE3736695C2 (de) * | 1986-10-31 | 1995-03-23 | Atsugi Motor Parts Co Ltd | Stoßdämpfer mit variabler Dämpfung |
DE4134730C2 (de) * | 1990-10-20 | 1996-09-26 | Atsugi Unisia Corp | Elektromagnetisches Federbein |
JPH1113820A (ja) * | 1997-06-20 | 1999-01-22 | Toyota Motor Corp | 車両用ショックアブソーバ |
-
2000
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3306180A1 (de) * | 1983-02-23 | 1984-08-30 | Gerhard 4040 Neuss Strahl | Magnetring-stossdaempfer |
DE3543492C2 (de) * | 1985-12-09 | 1988-06-23 | Harald 8000 Muenchen De Teinzer | |
DE3635894A1 (de) * | 1986-10-22 | 1988-05-05 | Bosch Gmbh Robert | Stossdaempfer |
DE3736695C2 (de) * | 1986-10-31 | 1995-03-23 | Atsugi Motor Parts Co Ltd | Stoßdämpfer mit variabler Dämpfung |
DE4134730C2 (de) * | 1990-10-20 | 1996-09-26 | Atsugi Unisia Corp | Elektromagnetisches Federbein |
DE4108026A1 (de) * | 1991-03-13 | 1992-09-17 | Teves Gmbh Alfred | Zweirohr-stossdaempfer |
JPH1113820A (ja) * | 1997-06-20 | 1999-01-22 | Toyota Motor Corp | 車両用ショックアブソーバ |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Patent Abstracts of Japan & JP 11013820 A * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1354732A2 (de) * | 2002-04-17 | 2003-10-22 | Meritor Light Vehicle Technology, LLC | Elektromagnetisches Aufhängungssystem |
EP1354732A3 (de) * | 2002-04-17 | 2004-08-11 | Meritor Light Vehicle Technology, LLC | Elektromagnetisches Aufhängungssystem |
DE10256203A1 (de) * | 2002-11-30 | 2004-06-09 | Stefan Eickenberg | Weiche für Transportvorrichtung |
DE102007015168A1 (de) * | 2007-03-27 | 2008-10-02 | Trithor Gmbh | Linearmaschine mit einem Primärteil und einem Sekundärteil |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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