DE102005049022B4 - rotary magnet - Google Patents
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Abstract
Drehmagnet
mit einem Anker (4) und einem Joch (6), wobei Anker (4) und Joch
(6) relativ zueinander um eine gemeinsame Längsachse (X) drehbar sind,
zwischen
Anker (4) und Joch (6) zumindest ein erster Arbeitsluftspalt (26)
und zumindest ein zweiter Arbeitsluftspalt (28) ausgebildet sind,
welche derart versetzt zueinander angeordnet sind, dass sich bei
relativer Drehung zwischen Anker (4) und Joch (6) eine Überlappfläche des
einen Arbeitsluftspaltes (26, 28) verkleinert und sich gleichzeitig
eine Überlappfläche des
anderen Arbeitsluftspaltes (28, 26) vergrößert,
zumindest eine bestrombare
Spule (12, 14) sowie ein Permanentmagnet (16) derart angeordnet
sind, dass sie bei Bestromung der Spule (12, 14) an einem der Arbeitsluftspalte
(26, 28) gleichgerichtete Magnetfelder und an dem anderen Arbeitsluftspalt
(28, 26) entgegengesetzt gerichtete Magnetfelder erzeugen und die
zumindest eine Spule (12, 14) und der zumindest eine Permanentmagnet (16)
in Richtung der Längsachse
(X) zwischen den ersten und zweiten Arbeitsluftspalten (26, 28)
angeordnet sind.Rotary magnet with an armature (4) and a yoke (6), wherein armature (4) and yoke (6) are rotatable relative to each other about a common longitudinal axis (X),
between the armature (4) and the yoke (6) at least a first working air gap (26) and at least a second working air gap (28) are formed, which are arranged offset from one another such that when relative rotation between armature (4) and yoke (6) reduces an overlap area of the one working air gap (26, 28) and at the same time increases an overlap area of the other working air gap (28, 26),
at least one energizable coil (12, 14) and a permanent magnet (16) are arranged in such a way that, when the coil (12, 14) is energized, they are rectified at one of the working air gaps (26, 28) and at the other working air gap (28, 26) ) generate oppositely directed magnetic fields and the at least one coil (12, 14) and the at least one permanent magnet (16) in the direction of the longitudinal axis (X) between the first and second working air gaps (26, 28) are arranged.
Description
Die Erfindung betrifft einen Drehmagnet.The Invention relates to a rotary magnet.
Aus dem Stand der Technik sind Drehmagnete bekannt, bei welchen durch elektromagnetische Kräfte rotatorische Stellbewegungen realisiert werden. Dies kann zum einen dadurch geschehen, dass durch Kugelumlenkung eine magnetisch erzeugte Linearbewegung in eine Drehbewegung umgesetzt wird. Ferner sind Aktoren mit beweglicher Spule auf Lorenzkraft beruhend, Drehmagnete mit einem beweglichen permanentmagnetischen Anker und ähnliches bekannt. Die bekannten Drehmagnete weisen häufig einen aufwändigen Aufbau auf und sind teuer in der Herstellung. Ferner haben sie häufig nicht den gewünschten Wirkungsgrad und lassen sich nur schwer für spezielle Anwendungen anpassen.Out In the prior art rotary magnets are known in which by electromagnetic forces rotatory adjusting movements can be realized. This can be for one be done by a magnetically generated by ball deflection Linear motion is converted into a rotary motion. Further are Actuators with movable coil based on Lorenz force, rotary magnets with a movable permanent magnetic armature and the like known. The known rotary magnets often have a complex structure on and are expensive to manufacture. Furthermore, they often do not the wished Efficiency and are difficult to adapt for specific applications.
Im Hinblick auf den genannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen Drehmagneten mit kompaktem Aufbau und höherem Wirkungsgrad bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch einen Drehmagneten mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.in the With regard to the cited prior art, it is the task of Invention, a rotary magnet with a compact design and higher efficiency provide. This task is accomplished by a rotary magnet solved the features specified in claim 1. Preferred embodiments emerge from the dependent claims.
Der erfindungsgemäße Drehmagnet weist einen Anker sowie ein Joch auf, welche relativ zueinander um eine gemeinsame Längsachse drehbar sind. Dieser Drehmagnet kann so ausgebildet sein, dass das Joch als feststehendes Bauteil vorgesehen ist, während sich der Anker dreht und die gewünschte Stellbewegung ausführt. Alternativ ist es auch möglich, den Anker feststehend auszubilden und das Joch die gewünschte rotatorische Stellbewegung ausführen zu lassen. Auch eine Kombination aus beiden Ausführungen ist möglich.Of the inventive rotary magnet has an armature and a yoke which are relative to each other around a common longitudinal axis are rotatable. This rotary magnet can be designed so that the yoke is provided as a stationary component, while the armature rotates and the desired positioning movement performs. Alternatively, it is also possible to form the anchor fixed and the yoke the desired rotational Perform adjusting movement allow. A combination of both versions is possible.
Wesentlich für die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Drehmagnetes ist, dass zwischen Anker und Joch zumindest ein erster Arbeitsluftspalt und zumindest ein zweiter Arbeitsluftspalt ausgebildet sind. Dabei sind diese Arbeitsluftspalte so ausgebildet, dass sie versetzt zueinander angeordnet sind. Die Arbeitsluftspalte bzw. die Wirkflächen von Joch und Anker sind in ihrer Winkellage bezüglich der gemeinsamen Längsachse von Anker und Joch an unterschiedlichen Winkelpositionen angeordnet. Dies bewirkt, dass sich bei relativer Drehung zwischen Anker und Joch eine Überlappfläche der Wirkflächen an einem Arbeitsluftspalt verkleinert, während sich gleichzeitig die Überlappfläche am anderen Arbeitsluftspalt vergrößert. Beispielsweise sind ein erster Arbeitsluftspalt und ein zweiter Arbeitsluftspalt so angeordnet, dass in einer Endlage des Drehmagneten an einem Arbeitsluftspalt eine maximale Überlapp fläche geschaffen wird, das heißt die diesen Arbeitsluftspalt definierenden Abschnitte bzw. Wirkflächen des Jochs und des Ankers liegen vorzugsweise einander vollständig gegenüber, so dass sie sich weitestmöglich überlappen. Im Extremfall befindet sich in dieser Position der zweite Arbeitsluftspalt in einem Zustand, in welchem die den Arbeitsluftspalt definierenden Wirkflächen von Joch und Anker einander überhaupt nicht gegenüberliegen, das heißt einander gar nicht überlappen. Bei Drehung von Anker und Joch relativ zueinander aus dieser Position wird erreicht, dass in dem Arbeitsluftspalt, in dem anfangs eine maximale Überlappfläche gegeben war, sich die Überlappfläche verringert, während sich in dem anderen Arbeitsluftspalt die Überlappfläche vergrößert, bis hier eine maximale Überlappung erreicht ist, das heißt sich die diesen Arbeitsluftspalt bildenden Wirkflächen an Joch und Anker idealerweise vollständig gegenüberliegen. Das bedeutet, in einer ersten Endlage des Dreh magneten hat der erste Arbeitsluftspalt eine maximale Überlappung, das heißt die den Arbeitsluftspalt definierenden Wirkflächen liegen einander gegenüber, und in einer zweiten Endstellung hat der zweite Arbeitsluftspalt seine maximale Überlappung, das heißt hier liegen die den Arbeitsluftspalt definierenden Wirkflächen einander gegenüber.Essential for the inventive design the rotary magnet is that between the armature and yoke at least one first working air gap and at least a second working air gap are formed. These working air gaps are designed that they are offset from one another. The working air column or the active surfaces of yoke and anchor are in their angular position with respect to the common longitudinal axis arranged by armature and yoke at different angular positions. This causes relative rotation between anchor and Yoke an overlap of the active surfaces reduced at one working air gap, while at the same time the overlap area at the other Working air gap increased. For example are a first working air gap and a second working air gap arranged so that in an end position of the rotary magnet at a working air gap a maximum overlap created area will, that is the working air gap defining sections or active surfaces of the Yoke and the anchor are preferably completely opposite each other, so that they overlap as much as possible. In extreme cases, the second working air gap is located in this position in a state in which the working air gap defining active surfaces of yoke and anchor each other at all not opposite, this means do not overlap each other. When the armature and yoke rotate relative to each other from this position is achieved that in the working air gap, in the beginning of a maximum overlap area given was, the overlap area decreased, while In the other working air gap, the overlap area increases, until here a maximum overlap is achieved, that is the working surfaces forming this working gap at yoke and anchor ideally complete are opposite. This means, in a first end position of the rotary magnet has the first Working air gap a maximum overlap, this means the working surfaces defining the working air gap are opposite each other, and in a second end position, the second working air gap has its maximum overlap, that is called Here are the working air gap defining effective areas each other across from.
Ferner weist der erfindungsgemäße Drehmagnet zumindest eine bestrombare Spule sowie einen Permanentmagneten auf. Die bestrombare Spule und der Permanentmagnet sind so angeordnet, dass die erzeugten Magnetfelder einander überlagert sind. Dabei ist die Anordnung so gewählt, dass bei Bestromung der Spule an einem von erstem und zweitem Arbeitsluftspalt ein mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten gleichgerichtetes Magnetfeld erzeugt wird und am jeweils anderen Arbeitsluftspalt ein dem Magnetfeld des Permanentmagneten entgegengesetzt gerichtetes Magnetfeld erzeugt wird. Das bedeutet, Spule und Permanentmagnet sind so angeordnet, dass ihre Magnetfelder sich immer an einem Arbeitsluftspalt addieren, während am jeweils anderen Arbeitsluftspalt die Magnetfelder vom Permanentmagneten und Spule subtraktiv wirken, das heißt das von der Spule erzeugte Magnetfeld das Magnetfeld des Permanentmagneten an diesem Arbeitsluftspalt aufhebt oder zumindest verringert. So wird durch Bestromung der Spule an dem einen Arbeitsluftspalt eine Verstärkung der Anziehungskraft erreicht, während an dem anderen Arbeitsluftspalt die Anziehungskraft teilweise aufgehoben bzw, verringert wird.Furthermore, the rotary magnet according to the invention has at least one energizable coil and a permanent magnet. The energizable coil and the permanent magnet are arranged so that the generated magnetic fields are superimposed on each other. The arrangement is chosen so that at Current supply to the coil at one of the first and second working air gap is generated with the magnetic field of the permanent magnet rectified magnetic field and at the other working air gap, a magnetic field of the permanent magnet oppositely directed magnetic field is generated. This means that the coil and the permanent magnet are arranged so that their magnetic fields always add to one working air gap, while at the other working air gap the magnetic fields from the permanent magnet and the coil are subtractive, that is, the magnetic field generated by the coil cancels the magnetic field of the permanent magnet at this working air gap or at least reduced. Thus, by energizing the coil at the one working air gap, an increase in the attractive force is achieved, while at the other working air gap the attraction is partially canceled or reduced.
Bei Bestromung der Spule in umgekehrter Richtung kommt es zu einer Umkehr von Verstärkung und Verringerung der Anziehungskräfte. Dies ermöglicht, durch Umschalten der Bestromungsrichtung der Spule eine relative Drehung zwischen Anker und Joch zu bewirken. Dies geschieht dadurch, dass an dem Arbeitsluftspalt, an dem gerade die minimale Überlappfläche vorhanden ist, das Magnetfeld des Permanentmagneten verstärkt wird und an dem Arbeitsluftspalt, an dem die maximale Überlappfläche vorhanden ist, das Magnetfeld des Permanentmagne ten verringert wird. Dies bewirkt, dass sich Anker und Joch relativ zueinander so drehen, dass an dem Arbeitsluftspalt, an welchem das Magnetfeld des Permanentmagneten verstärkt wird, die maximale Überlappfläche geschaffen wird, während sich an dem anderen Arbeitsluftspalt die Überlappfläche zu dem Minimum hin verringert. Wird die Bestromung wieder umgeschaltet, findet eine entsprechende Drehung zurück in die Ausgangsposition statt.at Applying current to the coil in the opposite direction causes a reversal from reinforcement and Reduction of attractions. This makes possible, by switching the energization direction of the coil a relative To effect rotation between the armature and the yoke. This happens by at the working air gap where the minimum overlap area is present is, the magnetic field of the permanent magnet is amplified and at the working air gap, where the maximum overlap area exists is, the magnetic field of the permanent Magne th is reduced. This causes the armature and yoke to rotate relative to each other, that at the working air gap, at which the magnetic field of the permanent magnet reinforced is created, the maximum overlap area will, while At the other working air gap, the overlap area is reduced to the minimum. If the current is switched again, finds a corresponding Turn back held in the starting position.
Die zumindest eine Spule und der zumindest eine Permanentmagnet sind in Richtung der Längsachse zwischen den ersten und zweiten Arbeitsluftspalten angeordnet. Besonders bevorzugt ist eine Anordnung, bei welcher ein zwischen zwei Spulen bzw. Spulenteilen liegender Permanentmagnetring vorgesehen ist, wobei die Spulen und der Permanentmagnet so zwischen den Arbeitsluftspalten angeordnet sind, dass eine symmetrische Anordnung geschaffen wird. Dabei liegt idealerweise der Permanentmagnetring in der Mitte zwischen erstem und zweitem Arbeitsluftspalt, und die beiden Spulen bzw. Spulenteile sind jeweils gleich weit von der ihnen benachbarten Spule beabstandet. So wird ein bezüglich der Mittelebene durch den Permanentmagnetring symmetrischer Aufbau geschaffen, abgesehen von der winkelmäßig versetzten Anordnung der Arbeitsluftspalte bzw. der diese Arbeitsluftspalte bildenden Wirkflächen an Joch und Anker.The at least one coil and the at least one permanent magnet in the direction of the longitudinal axis arranged between the first and second working air gaps. Especially preferred is an arrangement in which a between two coils or Spool parts lying permanent magnet ring is provided, wherein the coils and the permanent magnet so between the working air gaps are arranged so that a symmetrical arrangement is provided. Ideally, the permanent magnet ring is located in the middle between first and second working air gap, and the two coils or coil parts are each equidistant from their adjacent coil. So is a respect to the Center plane created by the permanent magnet ring symmetrical structure, apart from the angularly offset Arrangement of the working air column or this working air column forming active surfaces at yoke and anchor.
Die Magnetfelder in den Arbeitsluftspalten sind vorzugsweise in radialer Richtung bezüglich der Längsachse oder parallel zu der Längsachse oder in einem Winkel zwischen diesen Extremen gerichtet. Die dadurch auftretenden Axial- bzw. Radialkräfte werden durch eine entsprechende Lagerung zwischen Anker und Joch, beispielsweise ein Wälzlager, aufgenommen.The Magnetic fields in the working air gaps are preferably in radial Direction regarding the longitudinal axis or parallel to the longitudinal axis or directed at an angle between these extremes. The result occurring axial or radial forces are by a corresponding Storage between anchor and yoke, for example, a rolling bearing, added.
Vorzugsweise sind der zumindest eine erste Arbeitsluftspalt und der zumindest eine zweite Arbeitsluftspalt axial in Richtung der Längsachse zueinander versetzt. Besonders bevorzugt ist der zumindest eine erste Arbeitsluftspalt an einem axialen Ende und der zumindest eine zweite Arbeitsluftspalt am entgegengesetzten axialen Ende des Drehmagneten angeordnet.Preferably are the at least one first working air gap and at least a second working air gap axially in the direction of the longitudinal axis to each other added. Particularly preferred is the at least one first working air gap at one axial end and the at least one second working air gap at arranged opposite axial end of the rotary magnet.
Der zumindest eine Permanentmagnet ist vorzugsweise zwischen dem Anker und dem Joch angeordnet. Vorzugsweise umgibt das Joch den Anker ringförmig, das heißt ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Joch und Anker sind so dimensioniert, dass in radialer Richtung zwischen Anker und Joch ein Abstand verbleibt, in welchem der Permanentmagnet angeordnet sein kann.Of the at least one permanent magnet is preferably between the armature and the yoke arranged. Preferably, the yoke surrounds the anchor ring-shaped, this means is formed substantially cylindrical. Yoke and anchor are dimensioned so that in the radial direction between the armature and yoke a distance remains in which the permanent magnet is arranged can be.
Der Permanentmagnet ist weiter bevorzugt in radialer Richtung bezüglich der Längsachse magnetisiert, das heißt er erzeugt ein radial auf den Anker und das Joch wirkendes Magnetfeld.Of the Permanent magnet is more preferably in the radial direction with respect to longitudinal axis magnetized, that is it generates a magnetic field acting radially on the armature and the yoke.
Weiter bevorzugt ist der Permanentmagnet ringförmig ausgebildet und umgibt den Anker umfänglich. Hier kann ein einstückiger ringförmiger Permanentmagnet vorgesehen sein, welcher vorzugsweise in radialer Richtung magnetisiert ist. Ferner kann der ringförmige Permanentmagnet auch aus einzelnen Permanentmagnetsegmenten gebildet sein, welche so zusammengesetzt werden, dass ein in radialer Richtung magnetisierter Ring entsteht. Ferner ist es nicht unbedingt erforderlich, einen vollständig geschlossenen Ring auszubilden, vielmehr können auch mehrere Permanentmagnetsegmente über den Umfang des Ankers verteilt, aber jeweils in Umfangsrichtung zueinander beabstandet angeordnet sein.Further Preferably, the permanent magnet is annular and surrounds the anchor circumferentially. Here can be a one-piece annular Permanent magnet be provided, which preferably in the radial Direction is magnetized. Furthermore, the annular permanent magnet can also be formed of individual permanent magnet segments, which are so be composed that a magnetized in the radial direction Ring arises. Furthermore, it is not absolutely necessary to have one Completely Formed closed ring, but also several permanent magnet segments on the Scope of the anchor distributed, but each in the circumferential direction to each other be spaced apart.
Der Permanentmagnet bzw. die Permanentmagnetsegmente sind vorzugsweise entweder mit dem Joch oder mit dem Anker bezüglich der Längsachse drehfest verbunden. Das heißt, der Permanentmagnet ist beispielsweise am Joch fest angebracht, so dass er sich, wenn der An ker sich relativ zu dem Joch dreht, nicht mit diesem mitdreht. Alternativ kann der Permanentmagnet auch am oder im Anker befestigt sein.Of the Permanent magnet or the permanent magnet segments are preferably either rotatably connected to the yoke or the armature with respect to the longitudinal axis. This means, the permanent magnet is firmly attached to the yoke, for example, such that, when the anchor rotates relative to the yoke, not with this rotates. Alternatively, the permanent magnet can also be attached to or in the anchor.
Die zumindest eine Spule umgibt den Anker vorzugsweise umfänglich bezüglich der Längsachse. Das heißt, besonders bevorzugt erstreckt sich die Längsachse zentrisch durch die Spule hindurch. Dabei kann auch die Spule zwischen Anker und Joch, das heißt in einem umfänglichen Freiraum zwischen Anker und Joch angeordnet sein.The at least one coil preferably surrounds the armature circumferentially with respect to the longitudinal axis. That is, particularly preferably, the longitudinal axis extends centrally through the coil. In this case, the coil between the armature and yoke, that can be arranged in a circumferential space between the armature and yoke.
Auch die zumindest eine Spule ist vorzugsweise drehfest bezüglich der Längsachse mit dem Anker oder dem Joch verbunden, so dass entweder der Anker oder das Joch relativ drehbar zu der Spule ist und das jeweils andere Element von Anker und Joch ortsfest zu der Spule verbleibt. Besonders bevorzugt sind sowohl der Permanentmagnet als auch die Spule an dem Joch, das heißt insbesondere am Innenumfang des Joches, welcher dem Außenumfang des Ankers zugewandt ist, befestigt. Alternativ ist es auch möglich, Spule und Permanentmagnet am Außenumfang des Ankers zu befestigen.Also the at least one coil is preferably non-rotatable with respect to longitudinal axis connected to the anchor or the yoke, so that either the anchor or the yoke is relatively rotatable to the spool and the other, respectively Element of anchor and yoke remains stationary to the coil. Especially Preferably, both the permanent magnet and the coil are on the yoke, that is in particular on the inner circumference of the yoke, which is the outer circumference the anchor faces, attached. Alternatively it is also possible to coil and permanent magnet on the outer circumference to anchor the anchor.
Besonders bevorzugt sind zwei Spulen oder eine geteilte Spule vorgesehen, wobei die beiden Spulen bzw. Spulenteile in Richtung der Längsachse voneinander beabstandet sind und der zumindest eine Permanentmagnet zwischen den beiden Spulen bzw. Spulenteilen angeordnet ist. Auf diese Weise wird ein symmetrischer Aufbau geschaffen. Die beiden Spulen bzw. Spulenteile sind dabei vorzugsweise elektrisch so miteinander verschaltet, dass sie gleichgerichtete elektromagnetische Felder erzeugen. Das heißt vorzugsweise sind die Spulen bzw. Spulenteile in gleicher Richtung gewickelt und werden in gleicher Richtung bestromt.Especially preferably two coils or a split coil are provided, wherein the two coils or coil parts in the direction of the longitudinal axis from each other are spaced and the at least one permanent magnet between the two coils or coil parts is arranged. This way will created a symmetrical structure. The two coils or coil parts are preferably interconnected electrically so that generate rectified electromagnetic fields. That is preferably the coils or coil parts are wound in the same direction and are energized in the same direction.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die ersten und/oder zweiten Arbeitsluftspalte bezüglich der Längsachse als Sektoren einer Kegelmantelfläche, wobei der Kegelwinkel im Bereich von 0° bis 90° liegt. Wenn der Kegelwinkel im Bereich von 0° liegt, erstrecken sich die Arbeitsluftspalte entlang einer Zylinderfläche um die Längsachse. Wenn im anderen Extrem der Winkel 90° beträgt, erstrecken sich die Arbeitsluftspalte in einer Ebene, welche sich normal zu der Längsachse erstreckt, das heißt in einer scheibenförmigen Ebene. Der Verlauf der Arbeitsluftspalte kann jeden beliebigen Winkel zwischen den beiden Extremen aufweisen.According to one another preferred embodiment the first and / or second working air gaps extend with respect to Longitudinal axis as sectors a conical surface, where the cone angle is in the range of 0 ° to 90 °. When the cone angle is in the range of 0 °, The working air gaps extend along a cylindrical surface about the longitudinal axis. At the other extreme, when the angle is 90 °, the working air gaps extend in a plane which extends normal to the longitudinal axis, that is in one discoid Level. The history of the working air column can be any angle between the two extremes.
Der erste und zweite Arbeitsluftspalt erstrecken sich jeweils vorzugsweise in einem Winkel kleiner als 180° um die Längsachse. Auf diese Weise werden Drehwinkel kleiner als 180° realisiert, da die Drehung zwischen Anker und Polstück immer zwischen den zwei Extremen maximale Überlappfläche am Arbeitsluftspalt und minimale, das heißt idealerweise keine Überlappfläche am Arbeitsluftspalt erfolgt.Of the each first and second working air gap preferably extend at an angle smaller than 180 ° the longitudinal axis. In this way, angles of rotation smaller than 180 ° are realized, since the rotation between anchor and pole piece always between the two Extreme maximum overlap area at the working air gap and minimal, that is ideally no overlap area at the working air gap he follows.
Die Arbeitsluftspalte sind vorzugsweise zwischen einem von dem Anker radial nach außen auskragenden Polstück und dem zugewandten Jochabschnitt bzw. einer zugewandten Wirkfläche des Joches gebildet. Die auskragenden Polstücke können als Stanzteile ausgebildet werden. So können sie als Teil einer flachen Scheibe ausgebildet sein, welche auf das axiale Ende des Ankers aufgesteckt ist. Alternativ können die auskragenden Polstücke auch dadurch gebildet werden, dass in dem Umfangsbereich, in welchem kein Polstück vorhanden sein soll, eine Aussparung in dem Anker ausgebildet ist. Das verbleibende Material bildet dann in dieser Durchmesserebene das Polstück. Die Ausbildung des Polstücks in einem separaten Stanzteil, welches auf den eigentlichen Anker aufgesetzt wird, hat den Vorteil, dass ein modularer Aufbau begünstigt wird, da ein und derselbe Anker mit unterschiedlich ausgebildeten Scheiben verwendet werden kann, um beispielsweise unterschiedliche Anzahlen oder Winkelpositionen der Polstücke und damit der Wirkflächen der ersten oder zweiten Arbeitsluftspalte realisiert werden können.The Working air gaps are preferably between one of the anchors radially outward projecting pole piece and the facing yoke section or a facing active surface of the Yoke formed. The projecting pole pieces can be formed as stamped parts become. So can they are formed as part of a flat disc, which on the axial end of the armature is attached. Alternatively, the cantilever pole pieces also be formed in that in the peripheral region, in which no pole piece should be present, a recess is formed in the armature. The remaining material then forms in this diameter plane the pole piece. The formation of the pole piece in a separate stamped part, which is placed on the actual anchor has the advantage of favoring a modular design, because one and the same anchor used with differently shaped discs can be, for example, different numbers or angular positions the pole pieces and thus the active surfaces the first or second working air column can be realized.
Ferner sind die Arbeitsluftspalte vorzugsweise zwischen einem von dem Joch radial nach innen auskragenden Kern und dem zugewandten Abschnitt bzw. einer zugewandten Wirkfläche des Ankers, zum Beispiel einem zugewandten Polstück des Ankers ausgebildet. Die Kerne bilden vorzugsweise Ringsegmente, welche am Innenumfang eines zylindrischen Joches angeordnet sind. Dabei wird der Arbeitsluftspalt zwischen einer Fläche des Kernes, welcher einer entsprechenden Wirkfläche des Ankers zugewandt ist, gebildet. Diese Flächen können, wie oben beschrieben, umfänglich oder in einer Durchmesserebene normal zur Längsachse oder in jeglicher Winkelposition dazwischen als Sektoren einer Kegelmantelfläche verlaufen. Alternativ kann auch eine Ausgestaltung in Form von Sektoren einer Kugelfläche oder anderen geeigneten gekrümmten Form Verwendung finden. Vorzugsweise sind die Arbeitsluftspalte jeweils zwischen einem Kern und einem zugehörigen Polstück ausgebildet. Wobei in dem Fall, dass in dem Arbeitsluftspalt eine maximale Überlappfläche geschaffen wird, Polstück und Kern einander in Richtung der Feldlinien im Arbeitsluftspalt, das heißt hier radial gegenüberliegen. In dem Fall, dass eine minimale Überlappfläche geschaffen wird, sind Polstück und zugehöriger Kern so gegeneinander verdreht, dass sie einander nicht gegenüberliegen, sondern an unterschiedlichen Winkelpositionen bezüglich der Längsachse angeordnet sind.Further the working air gaps are preferably between one of the yoke radially inwardly projecting core and the facing portion or a facing active surface formed of the armature, for example, a facing pole piece of the armature. The cores preferably form ring segments, which on the inner circumference a cylindrical yoke are arranged. This is the working air gap between a surface the core, which faces a corresponding effective surface of the armature, educated. These surfaces can, as described above, circumferentially or in a diameter plane normal to the longitudinal axis or in any Angle position between them as sectors of a conical surface. Alternatively, an embodiment in the form of sectors of a spherical surface or other suitable curved shape Find use. Preferably, the working air gaps are respectively formed between a core and an associated pole piece. Being in the Case that creates a maximum overlap area in the working air gap will, pole piece and core each other towards the field lines in the working air gap, this means here radially opposite. In the event that created a minimal overlapping area is pole piece and associated Core twisted against each other so that they do not face each other, but at different angular positions with respect to longitudinal axis are arranged.
Mit einer Anordnung, bei welcher ein erster Arbeitsluftspalt und ein zweiter Arbeitsluftspalt vorgesehen sind, welche bzw. deren Wirkflächen jeweils um 180° versetzt bezüglich der Längsachse angeordnet sind, kann ein Drehmagnet geschaffen werden, welcher eine Stellbewegung um 180°, das heißt eine Verdrehung zwischen Joch und Anker von 180° ausführt.With an arrangement in which a first working air gap and a second working air gap are provided, which or their active surfaces in each case 180 ° offset in terms of the longitudinal axis are arranged, a rotary magnet can be created, which an adjustment movement through 180 °, that is one Twist between yoke and armature of 180 ° performs.
Eine solche Anordnung kann beispielsweise dadurch geschaffen werden, dass am Anker zwei Polstücke vorhanden sind, welche um 180° versetzt bezüglich der Längsachse angeordnet sind. Die zugehörigen Kerne am Joch sind in derselben Winkelposition zueinander jeweils in der Durchmesserebene eines der Polstücke angeordnet. Auf diese Weise wird eine Anordnung geschaffen, bei welcher immer eines der Pol stücke einem der Kerne gegenüberliegt und gleichzeitig das andere Polstück von dem anderen Kern maximal, das heißt um einen Winkel von 180° beabstandet ist. Alternativ ist es auch möglich, beide Polstücke an derselben Winkelposition und die beiden zugehörigen Kerne um 180° versetzt anzuordnen. Wesentlich dabei ist, dass die Wirkflächenpaare, welche den ersten Arbeitsluftspalt bilden, und die Wirkflächenpaare, welche den zweiten Arbeitsluftspalt bilden, so angeordnet sind, dass sich bei einer Stellbewegung des Ankers relativ zu dem Joch die Überlappflächen an beiden Arbeitsluftspalten gegensinnig ändern.A such arrangement can be created, for example, by that at anchor two pole pieces are present, which offset by 180 ° with respect to longitudinal axis are arranged. The associated Cores on the yoke are in the same angular position relative to each other arranged in the diameter plane of one of the pole pieces. This way will created an arrangement in which always one of the pole pieces a facing the cores and at the same time the other pole piece from the other core maximum, that is spaced by an angle of 180 ° is. Alternatively, it is also possible, both pole pieces at the same angular position and the two associated cores offset by 180 ° to arrange. It is essential that the effective area pairs, which form the first working air gap, and the active surface pairs, which form the second working air gap, are arranged that at an actuating movement of the armature relative to the yoke, the overlapping surfaces Change both working air gaps in opposite directions.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform können zwei erste und zwei zweite Arbeitsluftspalte vorgesehen werden, wobei die beiden ersten Arbeitsluftspalte zu den beiden zweiten Arbeitsluftspalten um denselben Winkel bezüglich der Längsachse versetzt angeordnet sind. Dadurch, dass jeweils zwei erste und zwei zweite Arbeitsluftspalte geschaffen werden, wird ein höheres Drehmoment erreicht. Das heißt, hier haben immer gleich zwei Arbeitsluftspalte eine zunehmende Überlappfläche, während gleichzeitig bei der Drehung die beiden anderen Arbeitsluftspalte eine abnehmende Überlappfläche aufweisen. Durch diese Anordnung wird gleichzeitig ein kleinerer Drehwinkel erreicht, da die zweiten Arbeitsluftspalte beide um einen Winkel versetzt zu den ersten Arbeitsluftspalten angeordnet sein sollen.According to one alternative embodiment may be two first and two second working air gaps are provided, wherein the first two working air gaps to the two second working air gaps the same angle the longitudinal axis are arranged offset. Thereby, that in each case two first and two second working air gaps are created, a higher torque reached. This means, Here, two working air gaps always have an increasing overlap area, while at the same time during rotation, the two other working air gaps have a decreasing overlap area. By this arrangement is simultaneously a smaller angle of rotation achieved because the second working air column both at an angle should be arranged offset to the first working air gaps.
Besonders bevorzugt sind die beiden ersten Arbeitsluftspalte um 180° versetzt zueinander und die beiden zweiten Arbeitsluftspalte ebenfalls um 180° versetzt zueinander angeordnet, wobei die ersten und zweiten Arbeitsluftspalte zueinander um 90° versetzt angeordnet sind. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Wirkflächen für den ersten Arbeitsluftspalt am Joch, das heißt vorzugsweise die diese definierenden Kerne an diametral entgegengesetzten Positionen angeordnet sind, wobei die Wirkflächen für den ersten und zweiten Arbeitsluftspalt jeweils an derselben Winkelposition, vorzugsweise lediglich in Richtung der Längsachse versetzt angeordnet sind. Am Anker hingegen sind die Polstücke vorzugsweise so angeordnet, dass für die ersten Arbeitsluftspalte zwei Polstücke vorgesehen sind, welche diametral entgegengesetzt am Anker angeordnet sind und für die zweiten Arbeitsluftspalte ebenfalls zwei Polstücke vorgesehen sind, welche auch zueinander diametral entgegengesetzt, aber um 90° versetzt zu den Polstücken für den ersten Arbeitsluftspalt angeordnet sind. Auf diese Weise wird er reicht, dass zum Beispiel zunächst die Wirkflächen der ersten Arbeitsluftspalte an Anker und Joch, welche vorzugsweise von Polstücken und Kernen gebildet werden, einander zugewandt und gleichzeitig die Wirkflächen der zweiten Arbeitsluftspalte an Anker und Joch voneinander beabstandet bzw. um 90° verdreht gelagert sind. Durch entsprechende Bestromung kommt es zu einer Verdrehung, so dass die Wirkflächen, das heiß Polstück und Kern der zweiten Arbeitsluftspalte einander zugewandt sind und eine maximale Überlappfläche schaffen und entsprechend die Wirkflächen der ersten Arbeitsluftspalte voneinander entfernt sind und eine minimale bzw. nicht vorhandene Überlappfläche erzeugen.Especially Preferably, the first two working air gaps are offset by 180 ° to each other and the two second working air column also offset by 180 ° arranged to each other, wherein the first and second working air column offset by 90 ° to each other are arranged. This can be achieved, for example, by that the active surfaces for the first working air gap at the yoke, that is preferably the defining this Cores are arranged at diametrically opposite positions, wherein the active surfaces for the first and second working air gap each at the same angular position, preferably only offset in the direction of the longitudinal axis are arranged. At the anchor, however, the pole pieces are preferably arranged so that for the first working air column two pole pieces are provided, which are arranged diametrically opposite to the anchor and for the second Working air column also provided two pole pieces, which also diametrically opposed to each other, but offset by 90 ° to the pole pieces for the first working air gap are arranged. That's how he becomes that suffices, for example, first the active surfaces the first working air gap at anchor and yoke, which preferably of pole pieces and nuclei are formed, facing each other and simultaneously the active surfaces the second working air gap at anchor and yoke spaced from each other or rotated by 90 ° are stored. By appropriate energization, it comes to a Twisting, so that the active surfaces, the hot pole piece and core the second working air column face each other and create a maximum overlap area and according to the active surfaces the first working air gaps are distant from each other and one create minimum or nonexistent overlap area.
Die Arbeitsluftspalte sind vorzugsweise besonders klein ausgebildet, um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen. Das heißt, die Arbeitsluftspalte weisen vorzugsweise in radialer Richtung bzw. in Richtung der Feldlinien, welche sie durchkreuzen, eine möglichst geringe Breite auf. Dabei ist ein radialer Spalt bei einer sich in Umfangsrichtung, das heißt als Abstand einer Zylindermantelfläche erstreckenden Arbeitsluftspalte besonders gut auf ein definiertes Maß einstellbar.The Working air gaps are preferably designed to be particularly small to achieve high efficiency. That is, point the working air column preferably in the radial direction or in the direction of the field lines, which they cross, one possible small width. Here is a radial gap at a in the circumferential direction, that is as Distance between a cylindrical surface extending working air gap particularly well to a defined Dimension adjustable.
Ferner hat der erfindungsgemäße Drehmagnet den Vorteil, dass er einen modularen Aufbau begünstigt, das heist es können aus Standardkomponenten sehr leicht Drehmagnete für verschiedene Anwendungen zusammengesetzt werden. So können durch veränderte Anordnung der Kerne und Polstücke unterschiedliche Drehwinkel und Drehmomente erzeugt werden. Hierfür müssen nur wenige Bauteile geändert oder ausgetauscht werden. Spulen, Permanentmagnete, stirnseitige Abdeckscheiben, Lagerungen etc. können als Gleichteile vorgesehen werden. Ferner ist es möglich, Drehmagnete aufzubauen, welche aus mehreren axial aneinander gereihten Drehmagneten bestehen, wodurch größere Dreh- bzw. Stellmomente erreicht werden können.Further has the rotary magnet according to the invention the advantage that it favors a modular structure, which means it can Standard components very light rotary magnets for different applications be assembled. So can through changed Arrangement of the cores and pole pieces different angles of rotation and torques are generated. For this only have to few components changed or exchanged. Coils, permanent magnets, frontal Cover discs, bearings, etc. can be provided as equal parts. It is also possible To build rotary magnets, which consists of several axially juxtaposed Rotary magnet exist, resulting in greater rotational or actuating moments can be achieved.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigtfollowing the invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings described. In these shows
Anhand
der schematischen Schnittdarstellung in
Der
Anker
Axialseitig
der Spulen
Die
Polstücke
Die
Ankerteile
Aufgrund
der Anordnung der Kerne
Diese
Effekt entsteht dadurch, dass das magnetische Feld, welches von
den gleich bestromten Spulen
Da
die Polstücke
Anstelle einer versetzten Anordnung der Polstücke an dem Anker und einer deckungsgleichen Anordnung der Kerne am Joch ist es auch möglich, die Polstücke am Anker an beiden axialen Enden jeweils deckungsgleich in derselben Winkelposition anzuordnen und stattdessen die Kerne an den axialen Enden in unterschiedlichen Winkelpositionen anzuordnen.Instead of an offset arrangement of the pole pieces on the armature and a congruent arrangement of the cores on the yoke, it is also possible, the pole pieces at the anchor at both axial ends each congruent in the same Angular position to arrange and instead the cores at the axial ends to arrange in different angular positions.
Mit
der Anordnung von jeweils zwei Polstücken
Auch
hier ist die Funktion derart, dass beispielsweise zunächst die
Polstücke
Wird
nun die Bestromung der Spule umgepolt, kehrt sich der magnetische
Fluss, welcher von den Spulen
Durch
andere umfängliche
Verteilung der Polstücke
- 22
- Wellewave
- 44
- Ankeranchor
- 66
- Jochyoke
- 88th
- Abdeckscheibencover plates
- 1010
- Freiraumfree space
- 12, 1412 14
- SpulenDo the washing up
- 1616
- Permanentmagnetpermanent magnet
- 18, 2018 20
- Polstückepole pieces
- 22, 2422 24
- Kernecores
- 2626
- erster Arbeitsluftspaltfirst Working air gap
- 2828
- zweiter Arbeitsluftspaltsecond Working air gap
- 3030
- Trägerelementsupport element
- 32, 3432 34
- Innenflächeninner surfaces
- 3535
- Ankerteileanchor parts
- 36, 3836 38
- Umfangsflächenperipheral surfaces
- XX
- Längsachselongitudinal axis
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