DE102012103796A1

DE102012103796A1 - Electromagnetic actuator

Info

Publication number: DE102012103796A1
Application number: DE201210103796
Authority: DE
Inventors: Thomas Schiepp
Original assignee: ETO Magnetic GmbH
Current assignee: ETO Magnetic GmbH
Priority date: 2012-04-30
Filing date: 2012-04-30
Publication date: 2013-10-31
Also published as: EP2845206A1; WO2013164309A1; EP2845206B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stellvorrichtung mit mindestens zwei jeweils einen Ankerkörper (10, 14) sowie Permanentmagnetmittel (12, 16) daran aufweisenden Ankereinheiten, die gegenüber einem jeweiligen stationären Kernabschnitt (18, 22) und einer den Kernabschnitten zugeordneten Spuleneinheit (20, 24) als Reaktion auf eine Bestromung derselben bewegbar und zum Zusammenwirken mit einem jeweiligen Stellpartner vorgesehen sind, wobei die zwei Kernabschnitte magnetisch flussleitend miteinander verbunden (26) sind, und den zwei Kernabschnitten und Ankereinheiten gemeinsam benachbart eine magnetische Flussleiteinheit (28, 30; 54, 56) sich in einer Bewegungsrichtung der Ankereinheiten erstreckend vorgesehen ist, die so ausgebildet und bemessen ist, dass in einem unbestromten Zustand der Spuleneinheit ein Permanent-Magnetfluss (34, 36) der zwei Permanentmagnetmittel durch die Flussleiteinheit fließt, und in einem zum Bewegen einer der Ankereinheiten aktivierten bestromten Zustand der Spuleneinheit (42) ein durch die Bestromung erzeugter Spulenmagnetfluss (42) in der Flussleiteinheit den Permanentmagnetfluss der Permanentmagnetmittel der nicht durch die Bestromung zu bewegenden Ankereinheit aus der Flussleiteinheit zumindest teilweise verdrängt.The invention relates to an electromagnetic positioning device having at least two anchor units (10, 14) and permanent magnet means (12, 16) thereon, which are connected to a respective stationary core section (18, 22) and a coil unit (20, 24) assigned to the core sections. in response to an energization of the same are movable and provided for cooperation with a respective actuator, wherein the two core sections are magnetically flux conductively connected to each other (26), and the two core sections and anchor units together adjacent a magnetic flux guide unit (28, 30, 54, 56) is provided extending in a direction of movement of the anchor units, which is designed and dimensioned such that in a de-energized state of the coil unit, a permanent magnetic flux (34, 36) of the two permanent magnet means flows through the flux guide unit, and activated in one for moving one of the anchor units energized State of the coil unit (42) at least partially displaces a coil magnetic flux (42) generated in the flux guide unit by the permanent magnet flux of the permanent magnet means of the armature unit which is not to be moved by the energization.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stellvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Derartige Vorrichtungen, typischerweise als Paar eingesetzt, finden beispielsweise in einem automobilen Kontext statt, wobei die stößelartig ausgebildete Ankereinheit zum Eingreifen in einen etwa zur Nockenwellenverstellung eines Verbrennungsmotors eingerichteten Stellpartner ausgerichtet ist. Die DE 102 40 774 der Anmelderin offenbart eine derartige elektromagnetische Stellvorrichtung, die als gattungsbildend vorausgesetzt werden kann. Bei einer derartigen Vorrichtung weist die Ankereinheit Permanentmagnetmittel in Form eines scheibenförmigen, axial magnetisierten Permanentmagneten auf, welcher zwischen einer am Kernabschnitt bestimmten Anschlagposition sowie einer ausgefahrenen Position durch Bestromung der stationären Spuleneinheit bewegt werden kann. Konkret bewirkt die Bestromung und der durch die Bestromung erzeugte Spulenmagnetfluss im Kernabschnitt das Verdrängen des permanentmagnetischen Flusses und das Erzeugen einer abstoßenden Kraft, so dass entsprechend bei Bestromung die Bewegung der Ankereinheit in Richtung auf ihre ausgefahrene Position bewirkt wird. Insbesondere im Hinblick auf eine einfache, großserientaugliche Fertigbarkeit sowie eine hohe Zuverlässigkeit im Betrieb, damit verbunden eine lange Standzeit, hat sich ein derartiges, als gattungsbildend vorausgesetztes elektromagnetisches Stellprinzip als vorteilhaft herausgestellt und bewährt.The present invention relates to an electromagnetic actuator according to the preamble of the main claim. Such devices, typically used as a pair, take place, for example, in an automotive context, wherein the tappet-shaped armature unit is adapted to engage in a set up for camshaft adjustment of an internal combustion engine control partners. The DE 102 40 774 The applicant discloses such an electromagnetic actuator, which can be assumed to be generic. In such a device, the armature unit has permanent magnet means in the form of a disk-shaped, axially magnetized permanent magnet which can be moved between a stop position determined on the core section and an extended position by energizing the stationary coil unit. Specifically, the energization and the coil magnetic flux generated by the energization in the core portion causes the displacement of the permanent magnetic flux and the generation of a repulsive force, so that when energized the movement of the armature unit is effected in the direction of its extended position. In particular, with regard to a simple, large-scale suitable manufacturability and high reliability during operation, associated with a long service life, such, as a generic education presupposed electromagnetic actuator has been found to be beneficial and proven.

In dem Bestreben, den Aufwand für die Permanentmagneteinheiten zu minimieren, bzw. deren Einsatz (etwa im Hinblick auf das verwendete Material, zu realisierende Halte- bzw. Abstoßungskräfte oder dergleichen) zu optimieren, besteht gleichwohl ein Bedürfnis darin, elektromagnetische Stellvorrichtungen der oberbegrifflichen Art (bei gleichbleibenden magnetischen Eigenschaften) kompakter zu gestalten, insbesondere einen permanentmagnetischen Körper zur Realisierung der Permanentmagnetmittel zu verkleinern und damit zu optimieren. Eine derartige Lösung ist insbesondere relevant in einem Einsatzkontext, bei welchem ein Paar (oder mehr als zwei) von aus Ankereinheit, Kernabschnitt und Spule realisierten Aktuatoren nebeneinander angeordnet werden muss, etwa in der Absicht, verschiedene Stellvorgänge an einer Nockenwellensteuerung bzw. -umschaltung durch jeweils zugeordnete, durch Ankereinheiten realisierte Stößel zu ermöglichen (etwa ein Hin- und Zurückstellen eines Stellpartners durch zwei verschiedene, dort eingreifende Stößel). Entsprechend besteht das Bedürfnis nach einer möglichst kompakten Realisierung der Aktuatoren, mithin auch nach der oben skizzierten (permanent-)magnetischen Optimierung.In an effort to minimize the effort for the permanent magnet units, or to optimize their use (for example, with regard to the material used, holding or repulsive forces or the like to be realized), there is nevertheless a need to provide electromagnetic actuating devices of the generic kind (US Pat. with constant magnetic properties) to make more compact, in particular to reduce a permanent magnetic body to realize the permanent magnet means and thus to optimize. Such a solution is particularly relevant in an operational context in which a pair (or more than two) of actuators made up of armature unit, core section, and spool must be juxtaposed, for example, with the intention of performing various adjustments to each camshaft control associated, realized by anchor units plunger to allow (about a back and forth of a Stellpartners by two different, there engaging plunger). Accordingly, there is a need for as compact as possible implementation of the actuators, thus also after the above-outlined (permanent) magnetic optimization.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine elektromagnetische Stellvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, bei welcher zwei oder mehr Aktuatoren Einsatz finden, im Hinblick auf eine erreichbare Kompaktheit, insbesondere einen möglichen Mindestabstand zwischen den Ankereinheiten, zu verbessern, dabei trotz verbesserter Kompaktheit zumindest gleichbleibende magnetische Eigenschaften (etwa im Hinblick auf eine permanentmagnetische Haltekraft an den Kernabschnitten und/oder eine abstoßende Kraft zur Bewegung der Ankereinheiten) zu gewährleisten.Object of the present invention is therefore to provide an electromagnetic actuator according to the preamble of the main claim, in which two or more actuators use, in terms of achievable compactness, in particular a possible minimum distance between the anchor units to improve, while maintaining improved compactness at least constant magnetic To ensure properties (such as with respect to a permanent magnetic holding force on the core sections and / or a repulsive force to move the anchor units).

Die Aufgabe wird durch die elektromagnetische Stellvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Weiterer Schutz im Rahmen der Erfindung wird beansprucht für eine Verwendung nach den unabhängigen Patentansprüchen 9 und 10.The object is achieved by the electromagnetic actuator with the features of the main claim. Advantageous developments of the invention are described in the subclaims. Further protection within the scope of the invention is claimed for a use according to the independent patent claims 9 and 10.

In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise werden die vormals einzeln vorgesehenen, als aus dem Stand der Technik bekannt vorauszusetzenden Einzelaktuatoren zusammengefügt zu einem im Magnetfluss optimierten System, bei welchem sowohl im unbestromten Zustand der (mindestens einen) Spuleneinheit, als auch im bestromten Zustand zum Antreiben jeweiliger Ankereinheiten durch günstige Magnetflussführung eine Unterstützung der magnetischen Wirksamkeit erfolgt.In accordance with the invention, the individual actuators previously provided individually, which are to be presupposed as known from the prior art, are combined to form a system optimized in magnetic flux, in which both in the de-energized state of the (at least one) coil unit and in the energized state for driving respective armature units favorable magnetic flux conduction takes place a support of magnetic effectiveness.

Erfindungsgemäß vorteilhaft ist zu diesem Zweck den jeweiligen Aktuatorabschnitten (d. h. jeweiliger Kernabschnitt mit zugeordneter, diesem gegenüber beweglicher Ankereinheit mit Permanentmagnetmitteln) ein gemeinsamer Flussleitabschnitt in Form der erfindungsgemäßen Flussleiteinheit zugeordnet, welcher erfindungsgemäß wie folgt wirkt:
In einem unbestromten Zustand der Spuleneinheit fließt ein Permanentmagnetfluss der jeweiligen beiden Permanentmagnetmittel (der zugehörigen Ankereinheiten) durch die gemeinsame Flussleiteinheit, so dass ein optimiertes Haft- bzw. Halteverhalten der jeweiligen Ankereinheiten am zugehörigen Kernabschnitt mit damit verbundenen verbesserten bzw. erhöhten Haltekräften erreicht wird. Wenn dann durch Bestromen der Spuleneinheit (genauer: einer einer Ankereinheit zugehörigen Spule oder Wicklung) die betroffene Ankereinheit aus der Anschlag- und Haftposition am zugehörigen Kernabschnitt in eine ausgefahrene (Stell-)Position bewegt werden soll, bewirkt die erfindungsgemäß und vorteilhaft eingesetzte Flussleiteinheit, dass nicht nur durch die Bestromung der Permanentmagnetfluss des der zu bewegenden Ankereinheit zugehörigen Permanentmagnetmittel aus der Flussleiteinheit verdrängt wird, vielmehr erfolgt auch eine Verdrängung des Permanentmagnetflusses der Permanentmagnetmittel der anderen Ankereinheit, also der nicht zu bewegenden bzw. nicht aktivierten Ankereinheit. Durch die Verdrängung wird dieser Permanentmagnetfluss in den Kernabschnitt des bestromten bzw. zu bewegenden Ankers verdrängt, mit der Wirkung, dass die permanentmagnetische Abstoßungswirkung auf die zu bewegende Ankereinheit zusätzlich erhöht wird, entsprechend die dynamischen Eigenschaften der Ankerbewegung (also etwa eine Reaktionszeit, Abstoßungsbeschleunigung und -geschwindigkeit) zusätzlich und vorteilhaft erhöht werden.Advantageously in accordance with the invention, for this purpose, the respective actuator sections (ie respective core section with associated, this opposite movable armature unit with permanent magnet means) is assigned a common flux guide section in the form of the flux guide unit according to the invention, which acts according to the invention as follows:
In a de-energized state of the coil unit, a permanent magnet flux of the respective two permanent magnet means (the associated armature units) flows through the common flux guide, so that an optimized adhesion or holding behavior of the respective anchor units is achieved at the associated core portion with associated improved or increased holding forces. When the affected armature unit is to be moved from the stop and adhesion position at the associated core section into an extended (set) position by energizing the coil unit (more precisely, a coil or winding belonging to an armature unit), the flux guide unit used in accordance with the invention and advantageously operates displacement of the permanent magnet flux of the permanent magnet means associated with the moving armature unit from the flux guide unit is displaced not only by the energization of the permanent magnet flux, but also a displacement of the permanent magnet flux of the permanent magnet means of the other armature unit, that is, not to be moved or not activated anchor unit. By the displacement of this permanent magnet flux is displaced into the core portion of the energized or moving armature, with the effect that the permanent magnetic repulsion effect is additionally increased to the moving armature unit, according to the dynamic properties of the armature movement (ie about a reaction time, repulsion acceleration and speed) are additionally and advantageously increased.

Zu diesem Zweck sind erfindungsgemäß die Kernabschnitte der Ankereinheiten magnetisch leitend miteinander verbunden, damit insbesondere im beschriebenen Aktivierungs- bzw. Bestromungszustand die vorteilhafte Permanentflussverdrängung bzw. -umleitung des Permanentmagnetflusses eines nicht bestromten bzw. nicht aktivierten Kern-Anker-Paares zum bestromten Aktuatorabschnitt erfolgen kann.For this purpose, according to the invention, the core sections of the armature units are magnetically conductively connected to each other so that the advantageous permanent flow displacement or redirection of the permanent magnet flux of a non-energized or non-activated core-armature pair to the energized actuator section can take place, in particular in the described activation or energization state.

Während zum Erreichen dieser vorteilhaften Wirkungen im Sinne der Erfindung die Anzahl der derartig zusammenwirkenden Aktuatorabschnitte (d. h. Ankereinheit mit zugehörigem Kernabschnitt) auch mehr als zwei betragen kann und die Bewegungsrichtungen dieser Aktuatorabschnitte prinzipiell beliebig zueinander ausgerichtet sein können, hat sich gleichwohl eine Realisierungsform der Erfindung als besonders günstig und bevorzugt herausgestellt, bei welcher sowohl die Ankereinheiten als auch die Kernabschnitte jeweils als Paar vorgesehen und so ausgerichtet sind, dass die jeweiligen Bewegungsrichtungen der Ankereinheit (mit ggf. daran ausgebildeten Stößelabschnitten zum Eingreifen in einen zugehörigen Stellpartner) zueinander parallel verlaufen. Bei einer solchen Realisierungsform ist es dann einerseits günstig und bevorzugt, die erfindungsgemäß den Kernabschnitt-Ankereinheit-Paaren gemeinsam und benachbart vorzusehende Flussleiteinheit entweder in der Art eines ein freies Ende ausbildenden arm- bzw. stegartigen Abschnitts zwischen diesen Aktuatorpaaren anzuordnen, ergänzend oder alternativ z. B. im Rahmen einer (teilweise) umschließenden Gehäusekonstruktion, diese Flussleiteinheit als entsprechend arm- bzw. stegartige Gehäuseabschnitte in der Projektion mittig und mantelseitig an bzw. benachbart der/den jeweiligen Aktuatorabschnitte anzuordnen.While the number of such cooperating actuator sections (ie, armature unit with associated core section) may be more than two, and the directions of movement of these actuator sections may in principle be arbitrarily aligned with one another, an implementation of the invention has nevertheless proven to be particularly advantageous Favorable and preferred, in which both the anchor units and the core portions are each provided as a pair and aligned so that the respective directions of movement of the anchor unit (with possibly formed thereon ram portions for engaging in an associated control partner) parallel to each other. In such an embodiment, it is then on the one hand favorable and preferred to arrange the invention according to the core section anchor unit pairs together and adjacent flux guide either in the manner of forming a free end arm or web-like portion between these actuator pairs, in addition or alternatively z. B. in the context of a (partially) enclosing housing construction, this flux guide as a corresponding arm or web-like housing sections in the projection centrally and coat side on or adjacent to / to arrange the respective actuator sections.

Gerade letztere Variante bietet den zusätzlichen Vorteil, dass weiterbildungsgemäß etwa eine zur Realisierung der Flussleiteinheit gebildete Gehäuseschale aus entsprechend eingerichtetem flussleitenden Material (z. B. einem metallischen Blechmaterial) zusätzlich an einem Schalenabschnitt die erfindungsgemäß vorteilhafte und notwendige flussleitende Verbindung zwischen den mindestens zwei erfindungsgemäßen Kernabschnitten realisieren kann; auf diese Weise kann dann eine schalenartige Einheit zur Realisierung dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels etwa endseitig die beiden Kernabschnitte sowohl mechanisch umfassen und halten, als auch für die magnetische Flussleitung sorgen, gleichzeitig kann dann, weiter bevorzugt in der Art eines sich parallel zueinander erstreckenden Paares der weiterbildungsgemäßen arm- bzw. stegartigen Abschnitte zur Realisierung der Flussleiteinheit, einstückig und durch etwa geeignet großserientaugliche Fertigbarkeit eine solche vorteilhafte Realisierung mit geringem Herstellungs- und Montageaufwand realisiert werden.Especially the latter variant offers the additional advantage that further development, for example, a housing shell formed from the appropriately designed flux-conducting material (eg a metallic sheet material) additionally realize, on a shell section, the advantageous and necessary flux-conducting connection between the at least two core sections according to the invention can; In this way, then a shell-like unit for the realization of this preferred embodiment about the end both the core sections mechanically include and hold, as well as provide the magnetic flux line, at the same time then, more preferably in the manner of a mutually parallel pair of weiterbildungsgemäßen poor - Or web-like sections for the realization of the flux guide unit, in one piece and be realized by about suitable suitable for large-scale manufacturability such an advantageous realization with low manufacturing and assembly costs.

Eine solche, in der praktischen Realisierung bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ermöglicht es dann auch, in besonders einfacher und eleganter Weise durch entsprechende Dimensionierung des stegartigen Abschnitts (bzw. entsprechende Materialwahl), dafür zu sorgen, dass in dem unbestromten Zustand der Spuleneinheit, also dem Anschlagzustand der Ankereinheiten an den jeweils zugehörigen Kernabschnitten, ein in der Flussleiteinheit fließender permanentmagnetischer Fluss nicht in die Sättigung gerät (mit anderen Worten, ein flusswirksamer Querschnitt der magnetischen Flussleiteinheit muss ausreichend groß dimensioniert sein), so dass es zu keiner sättigungsbedingten Beeinträchtigung der permanentmagnetischen Haftwirkung in diesem deaktivierten Bestromungszustand kommt.Such, in practice, preferred embodiment of the invention then makes it possible in a particularly simple and elegant way by appropriate dimensioning of the web-like portion (or appropriate choice of material) to ensure that in the de-energized state of the coil unit, ie the stop state the anchor units at the respectively associated core sections, a flowing in the flux guide permanent magnetic flux does not saturate (in other words, a flow-effective cross-section of the magnetic flux guide must be sufficiently large), so that there is no saturation caused deterioration of the permanent magnetic adhesion effect in this deactivated energizing state comes.

Gleichermaßen ermöglicht es auch eine solche bevorzugte Realisierungsform (wie auch andere mögliche Realisierungsformen der Erfindung), die Flussleiteinheit bzw. einen flusswirksamen Querschnitt so auszugestalten, dass in dem bestromten Zustand der Spuleneinheit das Spulmagnetfeld der entsprechend bestromten Spuleneinheit ausreicht, um die permanentmagnetischen Flüsse der Permanentmagneteinheiten in diesem Betriebszustand (zumindest im Hinblick auf einen sich auf die Beschleunigungskraft signifikant auswirkenden Teil dieser Flüsse) zu verdrängen, so dass in der vorbeschriebenen Weise vorteilhaft ein entsprechend verdrängter Fluss zusätzlich zur Abstoßungswirkung beitragen kann.Likewise, such a preferred realization form (as well as other possible embodiments of the invention) make it possible to configure the flux guide or cross section in such a way that in the energized state of the coil unit the winding magnetic field of the correspondingly energized coil unit is sufficient to detect the permanent magnetic fluxes of the permanent magnet units to displace this operating state (at least with regard to a part of these flows which has a significant effect on the acceleration force), so that advantageously a correspondingly displaced flow can additionally contribute to the repulsive effect in the manner described above.

Insbesondere eine schalenartige Gehäuseausgestaltung zur Realisierung eines Paares von weiter bevorzugt einstückig daran ansitzenden stegartigen Abschnitten und der magnetisch flussleitenden Verbindung zwischen den zwei Kernabschnitten ermöglicht zusätzlich vorteilhaft, dass ein in eine solche Gehäuseschale randseitig im Bereich eines Kernabschnitts eingebrachter Ein- bzw. Ausschnitt sich zusätzlich vorteilhaft (verringernd) auf Querkräfte zwischen dem Paar von Ankereinheiten auswirkt und weiter vorteilhaft eine zusätzliche Axialkraft ab einem bestimmten Punkt des Hubweges entlang der Bewegungsrichtung der jeweiligen Ankereinheiten erzeugt. Nicht nur ist ein derartiger Aus- bzw. Einschnitt (alternativ etwa auch durch entsprechende Materialmodifikationen zu erreichen) einfach herstell- und anpassbar, zusätzlich erfolgt hierdurch in der beschriebenen Weise eine weitere Beeinflussung des Fluss- und damit des Bewegungsverhaltens der Anordnung.In particular, a shell-like housing configuration for realizing a pair of web-like sections which are furthermore preferably integrally attached thereto and the magnetically flux-conducting connection between the two core sections additionally makes it advantageously possible for an incision or cutout introduced into such a housing shell on the edge side in the region of a core section to be additionally advantageous ( decreasing) on lateral forces between the pair of anchor units and further advantageously generates an additional axial force from a certain point of the stroke along the direction of movement of the respective anchor units. Not only is such a recess or incision (alternatively, for example, by appropriate To achieve material modifications) easy to manufacture and adapt, in addition, this is done in the manner described further influencing the flow and thus the movement behavior of the arrangement.

Im Ergebnis wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung in konstruktiv überraschend einfacher und großserientauglicher Weise das magnetische Verhalten gattungsbildender Permanentstellglieder signifikant erhöht, wobei vorteilhaft durch erfindungsgemäßes Verdrängen bzw. Umleiten permanentmagnetischer Flusskomponenten sowohl eine Haftkraft der Ankereinheiten, als auch ein Abstoßungsverhalten optimiert werden kann. Konsequent ist die Möglichkeit, bei gleichbleibenden magnetischen Eigenschaften derartige Einheiten kompakter zu gestalten (alternativ bei gegenüber dem Stand der Technik gleichbleibenden Dimensionen zusätzliche magnetische bzw. dynamische Leistungsfähigkeit zu erreichen).As a result, the magnetic behavior of generic permanent actuators is significantly increased by the inventive device in structurally surprisingly simple and suitable for mass production, which can advantageously be optimized by inventive displacement or redirecting permanent magnetic flux components both an adhesive force of the anchor units, as well as a repulsion behavior. Consistent is the ability to make such units more compact with constant magnetic properties (alternatively, to achieve additional magnetic or dynamic performance in comparison with the prior art constant dimensions).

Dabei ist die vorliegende Erfindung nicht auf die bevorzugten Einsatzgebiete im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik, und dort insbesondere den Bereich der Verstellung von Aggregaten eines Verbrennungsmotors beschränkt, vielmehr bietet sich die vorliegende Erfindung zum Einsatz für jedweden Stellzweck an, bei welchem vorteilhaft mindestens zwei Ankereinheiten unabhängig voneinander durch Bestromen (mindestens) einer Spuleneinheit angetrieben werden können und so in der erfindungsgemäß beschriebenen Weise magnetflussoptimiert zusammenwirken.In this case, the present invention is not limited to the preferred application areas in the field of automotive engineering, and there in particular the range of adjustment of engines of an internal combustion engine, but the present invention is suitable for use any kind of purpose, in which advantageously at least two anchor units independently by Bestromen (at least) a coil unit can be driven and thus interact in the manner described in the invention magnetic flux optimized.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawings; these show in:

1, 2: eine Schemaansicht zum Beschreiben des Prinzipaufbaus und der prinzipiellen Wirkungsweise einer elektromagnetischen Stellvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform mit zwei parallel zueinander geführten Ankereinheiten in einem unbestromten (1) sowie einem für eine der Ankereinheiten bestromten Aktivierungszustand (2); 1 . 2 3 is a schematic view for describing the basic structure and principle of operation of an electromagnetic actuator according to a first embodiment with two armature units guided in parallel to one another in a non-energized (FIG. 1 ) and an activation state energized for one of the anchor units ( 2 );

3: eine Detailansicht einer Gehäuseschale zum Ausbilden sowohl einer magnetischen flussleitenden Verbindung zwischen einem Paar von Kernabschnitten, als auch zur Realisierung der erfindungsgemäßen Flussleiteinheit als Paar von sich arm- bzw. stegartig erstreckenden magnetisch leitenden Abschnitten und 3 a detail view of a housing shell for forming both a magnetic flux-conducting connection between a pair of core sections, as well as for the realization of the flux guide unit according to the invention as a pair of arm or web-like extending magnetically conductive portions and

4, 5: Perspektivdarstellungen einer Variante einer elektromagnetischen Stellvorrichtung zur praktischen Umsetzung des Prinzips von 1, 2 unter Nutzung des schalenartigen Gehäuses von 3. 4 . 5 : Perspective views of a variant of an electromagnetic actuator for practicing the principle of 1 . 2 using the shell-like housing of 3 ,

Die 1 verdeutlicht in der Schemadarstellung die wesentlichen, zur Realisierung der Erfindung am Ausführungsbeispiel mit zwei Ankereinheiten zusammenwirkenden Funktionskomponenten: Eine erste Ankereinheit bestehend aus einem stößelartigen Ankerkörper 10 und einem scheibenartigen, axial magnetisierten Permanentmagnetkörper 12 ist mit einer axialen Bewegungsrichtung parallel zu einer zweiten Ankereinheit, analog bestehend aus einem zweiten stößelartigen Ankerkörper 14 und einer zweiten Permanentmagnetscheibe 16, geführt. Die erste Ankereinheit 10, 12 wirkt dabei in ansonsten bekannter und in der DE 102 40 774 der Anmelderin beschriebenen Weise zusammen mit einem ersten stationären Kernabschnitt 18, welcher wiederum magnetisch zusammenwirkt mit einer ersten Spuleneinheit 20 (welche in ansonsten bekannter Weise realisiert ist als auf einem geeigneten Spulenträger vorgesehene Wicklung). Analog wirkt die zweite Ankereinheit 14, 16 zusammen mit einem zweiten stationären Kernabschnitt 22, welchem wiederum eine zweite Spuleneinheit 24 zugeordnet ist. In der in der 1 gezeigten Weise sind die Kernabschnitte 18, 22 verbunden durch einen gemeinsamen Flussleitabschnitt 26, welcher im gezeigten Ausführungsbeispiel schematisch-bügelartig die jeweiligen Kernabschnitte an ihren den zugehörigen Ankereinheiten entgegengesetzten Enden verbindet.The 1 illustrates in the schematic representation of the essential, for the realization of the invention on the embodiment with two anchor units cooperating functional components: A first anchor unit consisting of a plunger-like anchor body 10 and a disk-like, axially magnetized permanent magnet body 12 is with an axial direction of movement parallel to a second anchor unit, analogously consisting of a second plunger-like anchor body 14 and a second permanent magnet disc 16 , guided. The first anchor unit 10 . 12 acts in otherwise known and in the DE 102 40 774 Applicant described together with a first stationary core section 18 which in turn interacts magnetically with a first coil unit 20 (Which is realized in an otherwise known manner as provided on a suitable bobbin winding). The second anchor unit acts analogously 14 . 16 together with a second stationary core section 22 which in turn has a second coil unit 24 assigned. In the in the 1 As shown, the core sections 18 . 22 connected by a common Flußleitabschnitt 26 which in the embodiment shown schematically-bow-like connecting the respective core sections at their respective anchor units opposite ends.

Zusätzlich zeigt die 1 zum schematischen Verdeutlichen eines ersten Erfindungsprinzips einen (in der praktischen Realisierung blechartig realisierten) Rückflussabschnitt 28, 30 sowie eine Deckeleinheit 32 zum Führen der Ankerstößel 10, 14 als Teil eines (nicht gezeigten) weiteren Gehäuses.In addition, the shows 1 to schematically illustrate a first principle of the invention a (realized in the practical realization sheet metal) reflux section 28 . 30 and a lid unit 32 for guiding the anchor tappets 10 . 14 as part of a further housing (not shown).

Die 1 verdeutlicht den permanentmagnetischen Flussverlauf in einer solchen Anordnung im unbestromten Zustand der Spuleneinheit 20, 24: Wie durch Pfeile 34 (für die Permanentmagneteinheit 12) bzw. 36 (für die Permanentmagneteinheit 16) verdeutlicht, fließen permanentmagnetische Flüsse beider Permanentmagneteinheiten in diesem Haftzustand der Ankereinheiten an den jeweiligen Kernabschnitten gleichgerichtet und gemeinsam durch den Flussleitabschnitt 28 bzw. 30, welcher in der gezeigten Weise für beide permanentmagnetische Flusskreise wirkt und diesen gemeinsam zugeordnet ist (weiter vorteilhaft bei symmetrischer Anordnung auch in gleicher Beabstandung, etwa mittig bzw. randseitig benachbart). Durch diese vorteilhafte Flussführung mittels der Elemente 28, 30 zeigt sich eine gegenüber einer von derartigen Abschnitten 28, 30 freien Anordnung deutlich erhöhte Haftkraft der jeweiligen Ankereinheiten 10, 12 bzw. 14, 16 an den zugehörigen Kernabschnitten 18 bzw. 22. In einer exemplarischen Realisierung würde sich eine typische Haftkraft von etwa 2 bis 3 N ohne die Rückflusseinheiten 28, 30 beim erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel auf ca. 8 bis 10 N bei ansonsten gleichbleibenden geometrischen magnetischen Bedingungen sowie Bestromungsstärken erhöhen (Ergebnis einer Simulation). Die dicken schwarzen Pfeile verdeutlichen die beschriebene Anschlagposition an den Kernabschnitten.The 1 illustrates the permanent magnetic flux curve in such an arrangement in the de-energized state of the coil unit 20 . 24 : As by arrows 34 (for the permanent magnet unit 12 ) respectively. 36 (for the permanent magnet unit 16 ), permanent magnetic fluxes of both permanent magnet units flow rectified in this state of adhesion of the armature units to the respective core sections and jointly through the flux guide section 28 respectively. 30 , which acts in the manner shown for both permanent magnetic flux circuits and this is assigned together (further advantageous in a symmetrical arrangement in the same spacing, approximately centrally or adjacent edge). By this advantageous flow control by means of the elements 28 . 30 shows one opposite one of such sections 28 . 30 free arrangement significantly increased adhesion of the respective anchor units 10 . 12 respectively. 14 . 16 at the associated core sections 18 respectively. 22 , In an exemplary implementation, a typical Adhesive force of about 2 to 3 N without the reflux units 28 . 30 increase in the inventive embodiment to about 8 to 10 N with otherwise constant geometric magnetic conditions and Bestromungsstärken (result of a simulation). The thick black arrows illustrate the described stop position at the core sections.

Gegenüber der 1 verdeutlicht die 2 den bestromten Zustand der Spuleneinheit 20 zum Aktivieren (Bewegen) der ersten Ankereinheit 10, 12 in der Richtung des abwärts gerichteten Pfeils 40: Flusspfeile 42 verdeutlichen die Richtung des durch die Bestromung der Spule 20 erzeugten magnetischen Spulenflusses. Dieser verdrängt nicht nur den permanentmagnetischen Fluss (Pfeile 34 in 1) aus den Abschnitten 28, 30, so dass die Haftung der Permanentmagneteinheit 12 am Kernabschnitt 18 faktisch aufgehoben wird, auch führt der Spulenmagnetfluss zu einer Verdrängung des permanentmagnetischen Flusses (Pfeile 36 in 1, 2) aus den Flussleitabschnitten 28, 30 in den Verbindungsabschnitt 26 und in den gegenüberliegenden (unterhalb der aktivierten Spule 20 liegenden) Kernabschnitt 18. Ergebnis ist, wie in der 2 gezeigt, damit nicht nur die abstoßende Wirkung des Spulenmagnetflusses 42 auf die Permanentmagnetmittel 12, zusätzlich wirkt, insoweit diese Abstoßung verstärkend, der verdrängte bzw. umgeleitete Permanentmagnetfluss 36 der Permanentmagnetmittel 16, in der in der 2 gezeigten Weise umgeleitet in den ersten Kernabschnitt 18, zusätzlich antreibend und beschleunigend auf die erste Ankereinheit 10, 12. Entsprechend ist das magnetische sowie das dynamische Verhalten der in den 1, 2 gezeigten Anordnung sowohl im unbestromten Zustand (1), als auch im bestromten Zustand der Spuleneinheit (2) synergetisch und optimiert, wobei die Flussleitabschnitte 28, 30 bei diesem Realisierungsbeispiel der Erfindung diese vorteilhaften Wirkungen erzeugen.Opposite the 1 clarifies the 2 the energized state of the coil unit 20 for activating (moving) the first anchor unit 10 . 12 in the direction of the downward arrow 40 : River arrows 42 clarify the direction of the current through the coil 20 generated magnetic coil flux. This not only displaces the permanent magnetic flux (arrows 34 in 1 ) from the sections 28 . 30 so that the adhesion of the permanent magnet unit 12 at the core section 18 is actually canceled, also leads the coil magnetic flux to a displacement of the permanent magnetic flux (arrows 36 in 1 . 2 ) from the Flußleitabschnitten 28 . 30 in the connecting section 26 and in the opposite (below the activated coil 20 lying) core section 18 , Result is, as in the 2 shown, so not only the repulsive effect of the coil magnetic flux 42 on the permanent magnet means 12 In addition, as far as enhancing this repulsion, the displaced or redirected permanent magnet flux also acts 36 the permanent magnet means 16 in the in the 2 shown manner in the first core section 18 , additionally driving and accelerating on the first anchor unit 10 . 12 , Accordingly, the magnetic and the dynamic behavior of the in the 1 . 2 shown arrangement both in the de-energized state ( 1 ), as well as in the energized state of the coil unit ( 2 ) synergetically and optimized, wherein the Flußleitabschnitte 28 . 30 In this embodiment of the invention produce these advantageous effects.

Anhand der 3 bis 5 wird ein Beispiel zur konstruktiven Realisierung dieses Ausführungsbeispiels gezeigt. Wesentliches Element, insbesondere zur Realisierung der Rückschlussfunktionalität 28, 30 in 1, 2, gleichermaßen zur Realisierung der magnetflussmäßigen Verbindung (26) zwischen den Kernabschnitten ist dabei ein Gehäuseelement 50, welches am Ausführungsbeispiel einstückig aus einem magnetisch leitenden Blechmaterial realisiert in der Perspektivdarstellung gezeigt ist. Charakteristisch für diese Umsetzungsvariante der Erfindung ist ein im praktischen Einsatz (4, 5 für die konstruktive Realisierung der Gesamtvorrichtung ohne bzw. mit dargestellter Wicklung) einen jeweiligen Kernabschnitt umschließender, umlaufender Schalenabschnitt 52 des Gehäuses der 3, von welchem sich beidseits mittig ein Paar von steg- bzw. armartigen Abschnitten 54, 56 zum Ausbilden der Rückflussabschnitte (entsprechend 28 in 1, 2) erstreckt. Wie diesbezüglich die 4 bzw. 5 erkennen lassen, erstrecken sich diese stegartigen Abschnitte 54, 56 parallel zu einer jeweiligen Bewegungsachse der Ankerkörper 10, 14, liegen jedoch im Ausführungsbeispiel nicht zwischen diesen, sondern, symmetrisch und gleichmäßig beabstandet, diesen (mantel-)seitig benachbart. In der Projektion auf eine durch beide Bewegungsachsen der Ankereinheiten bestimmte Ebene würden gleichwohl die beiden Stegabschnitte 54, 56 dann gleich beabstandet zwischen diesen Achsen liegen.Based on 3 to 5 an example of the constructive realization of this embodiment is shown. Essential element, in particular for the realization of the inference functionality 28 . 30 in 1 . 2 equally for realizing the magnetic flux connection ( 26 ) between the core sections is a housing element 50 , which is shown in the embodiment in one piece from a magnetically conductive sheet material realized in the perspective view. Characteristic of this implementation variant of the invention is a in practical use ( 4 . 5 for the constructive realization of the overall device without or with illustrated winding) a respective core section enclosing, circumferential shell portion 52 of the housing 3 , from which on both sides in the middle a pair of web- or arm-like sections 54 . 56 for forming the reflux sections (corresponding to 28 in 1 . 2 ). As in this regard the 4 respectively. 5 can be seen, these web-like sections extend 54 . 56 parallel to a respective axis of movement of the anchor body 10 . 14 However, in the exemplary embodiment, they are not located between them, but rather, symmetrically and uniformly spaced, adjacent to them (shell-side). In the projection onto a plane determined by both movement axes of the anchor units, however, the two web sections would nevertheless 54 . 56 then equally spaced between these axes.

Zur Realisierung des Flussleitabschnittes 26 (1, 2), welcher die jeweiligen Kernabschnitte 18, 22 verbindet, weist das Ausführungsbeispiel der 3 bis 5 eine Platte 60 auf, welche in der gezeigten Weise die armartigen Abschnitte 54, 56 am jeweiligen freien Ende verbindet und gleichermaßen eine magnetische Flussbeziehung zu den in 4 (ohne Bewicklung) gezeigten Kernabschnitten 18, 22 herstellt.For the realization of the flux guide section 26 ( 1 . 2 ), which the respective core sections 18 . 22 connects, the embodiment of the 3 to 5 a plate 60 on, which in the manner shown, the arm-like sections 54 . 56 at the respective free end connects and alike a magnetic flux relation to those in 4 (without winding) shown core sections 18 . 22 manufactures.

Gut zu erkennen in den 3 bis 5 sind die beidends endseitig und einander gegenüberliegend im Schalenbereich 52 gebildeten Ausschnitte 58, welche sich als bevorzugte Weiterbildungen zusätzlich vorteilhaft auf das Stell- und Bewegungsverhalten der Ankereinheiten (bzw. auch das Vermindern einer gegenseitigen Beeinflussung dieser Ankereinheiten) auswirken.Good to recognize in the 3 to 5 are the both ends and opposite each other in the shell area 52 formed cutouts 58 which, as preferred developments, additionally have an advantageous effect on the setting and movement behavior of the anchor units (or else the reduction of mutual influencing of these anchor units).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10240774 [0001, 0019]

Claims

Electromagnetic actuator with at least two each an anchor body ( 10 . 14 ) and permanent magnet means ( 12 . 16 ) anchor units facing it, which are opposite to a respective stationary core section ( 18 . 22 ) and a core unit associated with the coil unit ( 20 . 24 ) are provided in response to an energization of the same and provided for cooperation with a respective control partner, characterized in that the two core sections are magnetically flux-conductively connected to each other ( 26 ) and the two core sections and anchor units together adjacent a magnetic flux guide unit ( 28 . 30 ; 54 . 56 ) is provided extending in a direction of movement of the anchor units, which is designed and dimensioned such that in a de-energized state of the coil unit, a permanent magnetic flux ( 34 . 36 ) of the two permanent magnet means flows through the flux guide unit, and in an energized state of the coil unit for moving one of the armature units ( 42 ) a generated by the energization coil magnetic flux ( 42 ) in the flux guide unit at least partially displaces the permanent magnet flux of the permanent magnet means of the armature unit, which is not to be moved by the energization, out of the flux guide unit.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the anchor units are provided so that their respective directions of movement extend parallel to each other and the flux guide unit ( 50 ) at least one web-like section ( 54 . 56 ) extending parallel to the directions of movement, from a respective one of the core sections to the respective anchor units.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the flux guiding unit forming a web-like section (FIG. 50 ) at one end, the anchor units adjacent forms an open end.

Apparatus according to claim 3, characterized in that the web-like portion extends between the core portions and / or between the anchor units.

Apparatus according to claim 3, characterized in that the web-like portion, preferably as a pair ( 54 . 56 ) of mutually parallel web-like sections, adjacent by two anchor units at an equal distance and the shell side of these and the associated core portions is provided spaced.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the at least one, preferably cross-sectionally flat and / or realized as a sheet metal section web-like flux guide ( 50 ) is dimensioned and arranged such that in the de-energized state, the permanent magnet flux of the two permanent magnet means does not cause any magnetic flux saturation in the flux-conducting unit.

Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the at least one web-like portion as a portion of the two core portions in particular the shell side enclosing, magnetically conductive shell ( 50 ) and / or housing unit is realized.

Apparatus according to claim 7, characterized in that the shells in the region of one of the core sections of the respective other of the core sections facing away from a cutout ( 58 ), Incision and / or reduced in a material thickness portion.

Use of the electromagnetic adjusting device according to one of claims 1 to 8 for the realization of an adjusting unit for a combustion engine unit and / or an internal combustion engine functionality, wherein in particular the control partner is designed as a camshaft adjusting unit of the internal combustion engine.

Use of the device according to one of claims 1 to 8 for the realization of a hydraulic or pneumatic valve.