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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schwingungserreger mit einer ringförmigen Spulenanordnung, die in einen ringförmigen Spalt einer Magnetanordnung derart eingreift, dass die Spulenanordnung und die Magnetanordnung in axialer Richtung relativ zueinander beweglich sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Schwingungserregers, der eine ringförmige Spulenanordnung aufweist, wobei die Spulenanordnung in einen ringförmigen Spalt einer Magnetanordnung eingreift, wobei beim Betrieb des Schwingungserregers die Magnetanordnung und die Spulenanordnung sich in axialer Richtung relativ zueinander bewegen.
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Aus
DE 10 2008 049 560 B3 ist ein entsprechender Schwingungserreger bekannt. Ein derartiger Schwingungserreger dient zur Erzeugung mechanischer Schwingungen, mit welchem schwingfähige, vorzugsweise flächige Materialien angeregt werden können, um Schall abzustrahlen oder z.B. technologische Prozesse mit Schüttgütern durch Vibration zu beeinflussen. Insbesondere ist eine Schallabstrahlung über nahezu beliebige Bauteile, insbesondere flächige Bauteile möglich. Zudem können derartige elektrische Schwingungserreger auch dazu genutzt werden, unerwünschte Schwingungen von Bauteilen zu dämpfen oder aktiv zu kompensieren. Es wird insofern auch auf
DE 10 2009 021 466 A1 verwiesen. Außerdem wird auf
WO 00/47013 A1 und
DE 698 31 217 T2 verwiesen.
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Derartige elektrische Schwingungserreger werden beispielsweise für einen Einsatz in Kraftfahrzeugen vorgesehen. Hierzu müssen Sie entsprechend robust sein und mit einem kleinen Bauraum auskommen. Aus diesem Grund wurden die entsprechenden Magnetanordnungen mit Magneten verwendet, die ein starkes Magnetfeld erzeugen, beispielsweise Magnete, die seltene Erden wie Samarium-Kobalt oder Neodym-Eisen-Bor enthalten. Da derartige Materialien zusehends teurer werden, soll versucht werden, auf günstigere, besser erhältliche Materialien zurückzugreifen, nämlich beispielsweise auf Ferritmagneten, die dann allerdings nicht so kompakt gebaut werden können, bzw. bei denen, um eine ähnliche Kraftauslenkung im elektrischen Schwingungserreger zu erzielen, ein höheres elektrisches Magnetfeld erzeugt werden muss. Dieses führt zu erhöhten Temperaturen im Betrieb, die abzuführen sind.
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Zudem kommt es bei der Konstruktion entsprechender Schwingungserreger mit federnd, insbesondere seismisch, aufgehängten Magneten darauf an, dass das Eigenresonanzverhalten dieser weich aufgehängten, schwingenden Masse unter der Bedingung der Anregung durch ein Audiosignal wie auch bei Schwingungsanregung von außen gut gedämpft und im Idealfall der Magnetkreis in Ruhe ist, da nicht die Eigenschwingung des Magneten bzw. des Magnetkreises zur Schwingungserzeugung dient, sondern die Masse des Magnetkreises ein seismisches Widerlager für die signalerregte Auslenkung der Schwingspule dient.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den eingangs erwähnten Schwingungserreger derart zu verbessern, dass ein möglichst ebener Amplitudenfrequenzgang auch bei tiefen Frequenzen erzeugt werden kann und insbesondere eine ausreichende Kühlung auch bei Ferritkern-Magnetsystemen bzw. Magnetanordnungen ermöglicht ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe überraschenderweise dadurch, dass ein elektrischer Schwingungserreger mit einer ringförmigen Spulenanordnung, die in einen ringförmigen Spalt einer Magnetanordnung derart eingreift, dass die Spulenanordnung und die Magnetanordnung in axialer Richtung relativ zueinander beweglich sind, dadurch weitergebildet ist, dass in den Schwingungserreger eine Flüssigkeit eingebracht ist, derart, dass durch die Flüssigkeit die relative Bewegung der Spulenanordnung zu der Magnetanordnung in axialer Richtung gedämpft ist oder wird.
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Durch diese an sich einfach klingende Maßnahme wird nämlich überraschenderweise sowohl eine effiziente Bedämpfung des Schwingungserregers erzielt, und zwar derart, dass ein entsprechend verhältnismäßig schwerer schwingender Magnet durch eine ausreichende Menge an Flüssigkeit, die verdrängt werden muss, ausreichend gedämpft wird, so dass nicht nur Magnetanordnungen, die beispielsweise einen Neodym-Magneten aufweisen, entsprechend ausreichend bedämpft werden können, sondern auch eine deutlich schwerere Magnetanordnung, die einen Ferritmagneten aufweisen. Die Dämpfungswirkung beruht hierbei einerseits darauf, dass eine entsprechende Masse an Flüssigkeit verdrängt werden muss und andererseits ein Strömungswiderstand aufgebaut wird, der durch die Pumpwirkung der Magnetanordnung auf die Flüssigkeit entsteht, insbesondere wenn die Flüssigkeit durch enge Spalten gepumpt wird. Hierdurch wird die Eigenresonanz stark gedämpft, wodurch ein ebener Amplitudenfrequenzgang erzielt wird. Zudem wird eine bessere Resonanzgüte erzielt. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Betriebssicherheit bei Erschütterungen von außen beispielsweise bei Verwendung des Schwingungserregers in einem Kraftfahrzeug erhöht wird, da der Hub begrenzt wird und beispielsweise Federn, die die Spulenanordnung mit der Magnetanordnung verbinden, entlastet werden.
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Vorzugsweise ist die Flüssigkeit eine Kühlflüssigkeit. Insbesondere hierdurch ist eine sehr effiziente Kühlung möglich. Die Kühlwirkung beruht insbesondere darauf, dass die Flüssigkeit, die vorzugsweise eine gut wärmeleitende Flüssigkeit ist, zwischen den Bauteilen des Schwingungserregers, beispielsweise der Schwingspule, der Magnetanordnung und soweit vorgesehen ein Gehäuse umgewälzt wird.
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Die Flüssigkeitsdämpfung führt im Übrigen auch zu einer Verbesserung der Signaleigenschaften, weil Eigenresonanzen der schwingenden Teile und des Gehäuses wirkungsvoll durch die Flüssigkeit unterdrückt werden.
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Die Flüssigkeit ist insbesondere unmagnetisch und/oder nicht ferromagnetisch. Hierdurch ist eine sehr gleichmäßige Dämpfung möglich. Vorzugsweise wird ein Volumen in dem Schwingungserreger mit Flüssigkeit zumindest teilweise befüllt, so dass bei der relativen Bewegung der Magnetanordnung zu der Spulenanordnung und/oder zu dem Gehäuse sich ein entsprechendes Hubvolumen der Flüssigkeit ergibt. Hierzu ist insbesondere das Hubvolumen des Schwingteils bzw. ein Teil des Hubvolumens des Schwingteils mit Flüssigkeit gefüllt. Die Flüssigkeit kann auch entsprechend in Ringspalte gelangen.
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Vorzugsweise ist die Viskosität der Flüssigkeit bei 20°C kleiner als 50 mPa·s, insbesondere kleiner als 10 mPa·s, insbesondere kleiner als 1,5 mPa·s.
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Vorzugsweise ist die Wärmeleitzahl bei 20°C größer als 0,1, insbesondere größer als 0,5, insbesondere größer als 1 Watt/(m·K). Insbesondere eignet sich ein hochviskoses Öl als Flüssigkeit, das in den elektrischen Schwingungserreger eingebracht ist.
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Vorzugsweise ist in axialer Richtung durch die Magnetanordnung ein Durchgangsloch vorgesehen, durch das sich ein Bolzen erstreckt, der mit der Spulenanordnung verbunden ist. Hierdurch wird eine hohe Betriebssicherheit auch in Umgebungen ermöglicht, in denen der Schwingungserreger äußeren Vibrationen ausgesetzt ist, wie beispielsweise bei Kraftfahrzeugen. Vorzugsweise ist ein ringförmiger Spalt zwischen der Magnetanordnung und dem Bolzen vorgesehen, in den auch die Flüssigkeit gelangt.
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Vorzugsweise ist ein dichtes Gehäuse vorgesehen, in das die Magnetanordnung eingebracht ist, wobei insbesondere zwischen Magnetanordnung und Gehäuse ein ringförmiger Spalt vorgesehen ist. Das Gehäuse ist hierbei vorzugsweise ortsfest mit der Spulenanordnung und dem Bolzen verbunden. Alternativ kann auch die Magnetanordnung einen Teil des Gehäuses bilden, beispielsweise so wie dieses in
DE 698 31 217 T2 vorgesehen ist. Zur axialen Bewegung der Magnetanordnung zu der ringförmigen Spulenanordnung ist dann eine entsprechende Feder in der Aufhängung zwischen den beiden Komponenten vorgesehen. Für die elektromagnetische Verträglichkeit ist allerdings vorzugsweise ein flüssigkeits-dichtes Gehäuse vorgesehen, in das die Magnetanordnung eingebracht ist.
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Vorzugsweise ist eine derart große Menge an Flüssigkeit eingebracht, dass die Magnetanordnung, insbesondere in jeder Ausrichtung des elektrischen Schwingungserregers, in die Flüssigkeit eintaucht. Vorzugsweise ist auch in jeder Ausrichtung des elektrischen Schwingungserregers, d.h. beispielsweise horizontal oder vertikal oder in einer Stellung dazwischen, beispielsweise auch auf dem Kopf, Flüssigkeit in einem ringförmigen Spalt zwischen der Magnetanordnung und dem Gehäuse und/oder in dem ringförmigen Spalt zwischen dem Bolzen und der Magnetanordnung und/oder in dem ringförmigen Spalt zwischen der Spulenanordnung und der Magnetanordnung vorgesehen.
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Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Schwingungserregers gelöst, der eine ringförmige Spulenanordnung aufweist, wobei die Spulenanordnung in einen ringförmigen Spalt einer Magnetanordnung eingreift, wobei beim Betrieb des Schwingungserregers die Magnetanordnung und die Spulenanordnung sich in axialer Richtung relativ zueinander bewegen, das dadurch weitergebildet ist, dass eine Flüssigkeit, die sich zwischen der Magnetanordnung und der Spulenanordnung oder der Magnetanordnung und einem mit der Spulenanordnung ortsfest verbundenen Gehäuse angeordnet ist, das Bewegen dadurch dämpft, dass die Flüssigkeit bei dem Bewegen verdrängt wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist eine sehr effiziente Dämpfung und zudem eine sehr gute Wärmeableitung der durch die Spulenanordnung erzeugten Wärme zum Gehäuse ermöglicht.
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Vorzugsweise wird eine Flüssigkeit in einem elektrischen Schwingungserreger verwendet, wobei der Schwingungserreger eine ringförmige Spulenanordnung aufweist, wobei die Spulenanordnung in einen ringförmigen Spalt einer Magnetanordnung derart eingreift, dass die Spulenanordnung und die Magnetanordnung in axialer Richtung relativ zueinander beweglich sind, wobei die Flüssigkeit zum Dämpfen des relativen Bewegens der Spulenanordnung und der Magnetanordnung zueinander in axialer Richtung dient.
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Vorzugsweise ist das Gehäuse aus einem gut wärmeleitenden Material.
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Der erfindungsgemäße elektrische Schwingungserreger arbeitet wie bekannte Schwingungserreger elektrodynamisch oder elektromagnetisch. Dazu weist er eine ringförmige Spulenanordnung auf, welche in einen ringförmigen Spalt einer Magnetanordnung eingreift. Dabei erstreckt sich die ringförmige Spule um eine Längs- bzw. Mittelachse, welche nachfolgend auch als Längsachse des Schwingungserregers bezeichnet wird. Die Spulenanordnung und die Magnetanordnung sind in axialer Richtung, d.h. in Richtung der vorgenannten Längsachse relativ zueinander beweglich. Das heißt, bei diesen Bewegungen bewegt sich die Spulenanordnung in Richtung ihrer Längs- bzw. Mittelachse in dem Spalt der Magnetanordnung. Die Spulenanordnung ist vorzugsweise auf einer ringförmigen Wandung bzw. einem ringförmigen Spulenträger aufgebracht und der Spalt der Magnetanordnung erstreckt sich vorzugsweise parallel zu dieser Wandung, an welche die Spulenanordnung aufgebracht ist.
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Durch elektrische Erregung der Spule tritt diese in Wechselwirkung mit einem Magnetfeld der Magnetanordnung, so dass die Spule relativ zu der Magnetanordnung in Bewegung bzw. Schwingung in Richtung der Längsachse versetzt wird.
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Insbesondere im Hinblick auf eine Konstruktion eines Schwingungserregers mit einem Ferritmagneten und den Einsatz in einem Motorraum von Fahrzeugen unter hohen Umgebungstemperaturen wurde nun eine Lösung gefunden, bei der im Vergleich zu einem Neodym-Magneten ein deutlich höheres Gewicht bedämpft werden kann und gleichzeitig eine effektive Wärmeableitung an das Gehäuse realisiert wird. Dieses wird durch das Einbringen einer definierten Menge einer bevorzugt niedrig-viskosen Flüssigkeit in den Raum zwischen Gehäuse und Magnetanordnung erreicht und/oder in den Raum zwischen der Magnetanordnung und der Spulenanordnung erreicht.
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Die Dämpfungswirkung beruht auf dem Verdrängungsmechanismus der Flüssigkeit und dem Strömungswiderstand, der durch die Pumpwirkung der sich relativ zu der Spulenanordnung bewegenden Magnetanordnung auf die Flüssigkeit ergibt. Zudem findet eine effektive Kühlung durch die Umwälzung der die Wärme abführenden Flüssigkeit ergibt. Zudem führt die Dämpfung durch die Flüssigkeit zu einer Verbesserung der Signaleigenschaften, weil Eigenresonanzen der schwingenden Teile und des Gehäuses wirkungsvoll durch die Flüssigkeit unterdrückt werden. Insbesondere bei Schwingungserregern, die einen größeren Hub als 1 mm aufweisen, wie beispielsweise bis zu 10 mm oder mehr, ist die Erfindung besonders effizient einzusetzen.
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Vorzugsweise ist eine derart große Menge an Flüssigkeit in den elektrischen Schwingungserreger eingebracht, dass mindestens 20% des Hohlraums, d.h. des freien Volumens, in dem Schwingungserreger durch Flüssigkeit gefüllt sind. Wenn vorzugsweise mehr als 50% des freien Volumens gefüllt sind, ist in jeder Ausrichtung des Schwingungserregers auch ein mittig angeordneter Ringspalt zwischen einem Bolzen zur Befestigung und der Magnetanordnung gefüllt, so dass eine sehr gleichmäßige und gut gedämpfte Schwingung ermöglicht wird.
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Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
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Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen elektrischen Schwingungserreger in einer horizontalen Ausrichtung,
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2 den elektrischen Schwingungserreger aus 1 in vertikaler Ausrichtung in schematischer Schnittdarstellung,
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3 eine schematische Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen elektrischen Schwingungserreger in einer anderen Ausführungsform und in horizontaler Ausrichtung,
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4 der Schwingungserreger aus 3 in vertikaler Ausrichtung in schematischer Darstellung.
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In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
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1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen elektrischen Schwingungserreger 20 in einer Schnittdarstellung. Der elektrische Schwingungserreger 20 weist einen Zentrier- und Befestigungsbolzen 1 auf. Der Bolzen 1 ist aus einem nicht-magnetischen Material gebildet und erstreckt sich in Richtung einer Längsachse, also in der axialen Richtung 12. Im oberen Bereich ist dieser Bolzen 1 mit einer Tragplatte verbunden, die einen Teil des Gehäuses 3 ist. Zudem ist an diesem Teil des Gehäuses 3 ein elektrischer Anschlussstecker 2 bzw. ein Steckverbinder 2 vorgesehen, mittels dessen ein elektrischer Anschluss für die Spule 15 ermöglicht ist.
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Die schematische Darstellung der 1 zeigt sich insbesondere auch darin, dass die in das Gehäuse 3 eingebrachte Flüssigkeit den Bolzen 1 im unteren Bereich und den Magnettopf 6 im unteren Bereich verdeckend darstellt. Dieses soll andeuten, dass diese Elemente außen auch von Flüssigkeit umgeben sind. Bei einer ganz korrekten Schnittdarstellung wäre die Flüssigkeit nur in den Spalten 9‘ und 9 zu erkennen und unterhalb des Magnettopfes 6. Zur besseren Veranschaulichung der Erfindung ist allerdings die dargestellte Variante gezeigt. In 2 ist hingegen tatsächlich eine entsprechende Schnittdarstellung gezeigt, wo dann auch in dem Schnitt in der Schnittebene dargestellt ist, wo die Flüssigkeit 10 angeordnet ist.
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Der Schwingungserreger 20 selbst besteht aus zwei wesentlichen Teilen, die relativ zueinander beweglich sind bzw. relativ zueinander schwingen können. Dies sind die Spulenanordnung in Form eines Schwingspulenträgers 5, auf der eine Spule 15 gewickelt ist, und eine Magnetanordnung umfassend einen Magnettopf 6, einen Permanentmagneten 7 sowie einen Polkern 8. Der Permanentmagnet 7 ist vorzugsweise aus einem Ferritmaterial.
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Die Spulenanordnung weist vorzugsweise eine kreisringförmig gewickelte Spule 15 auf. Die Spule ist an dem Schwingspulenträger 5 angebracht, der als kreisringförmiger Vorsprung von dem oberen Teil des Gehäuses 3 in axialer Richtung 12 vorsteht und ortsfest mit dem Gehäuse 3 ist. Das Gehäuse 3 hat einen kreisförmigen Außenumfang und erstreckt sich konzentrisch zu der Längs- bzw. Mittelachse des Bolzens 1 und damit des Schwingungserregers. Der Schwingspulenträger 8 umfasst eine zylindrische Wand, die von dem Gehäuse 3 in axialer Richtung vorsteht und an ihrem Außenumfang die Spule 15 trägt.
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Der Bolzen 1 ragt in das Gehäuse hinein und ist im Gehäuse von einer Magnetanordnung 6, 7, 8 umgeben. Es bildet sich zwischen der Magnetanordnung 6, 7, 8 und dem Bolzen 1 ein ringförmiger Spalt 9 aus. Die Magnetanordnung weist einen Magnettopf 8 aus einem weichmagnetischen Material auf. Der Magnettopf weist einen kreiszylindrischen Boden auf, von welchem aus sich im Umfang in axialer Richtung 12 eine kreiszylindrische Umfangswandung erstreckt. Zwischen dieser kreiszylindrischen Umfangswandung und dem Gehäuse 3 bildet sich ein Spalt 9‘. Boden und Umfangswandung können einstückig ausgebildet sein.
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Die Magnetanordnung weist darüber hinaus einen Kern
8 auf, der sich in axialer Richtung
12 konzentrisch zur Umfangswandung
22 von dem Boden erstreckt. Der Kern ist aus zwei Teilen gebildet, nämlich einem kreiszylindrischen, scheibenförmigen Permanentmagnet
7 und einer kreiszylindrischen scheibenförmigen Polplatte
8. Die Magnetanordnung ist vorzugsweise so ausgebildet, wie in
DE 10 2009 021 466 A1 angegeben. Bezüglich aller weiteren Details wird auf dieses Dokument verwiesen. Zudem ist die Magnetanordnung an Federn
4 bzw. federnden Elementen
4 aufgehängt. Diese Magnetaufhängung
4 ist relativ weich eingestellt, um auch tiefe Frequenzen erzeugen zu können. Die Magnetaufhängung
4 dient auch zur Zentrierung der Magnetanordnung relativ zur Schwingspulenanordnung.
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Im Betrieb wird mittels eines elektrischen Wechselfeldes, das durch die Spule 15 gesendet wird, eine Bewegung der Spulenanordnung 5, 15, die mit dem Gehäuse 3 und dem Bolzen 1 verbunden ist, erzeugt. Da die Masse der Magnetanordnung 6, 7, 8 relativ groß ist, bildet diese ein seismisches Widerlager für die signalerregten Auslenkungen der Schwingspule, so dass sich am Ende tatsächlich der Bolzen 1, das Gehäuse 3 und der Schwingspulenträger 5 mit der Schwingspule 15 bewegt, wohingegen die Magnetanordnung relativ ortsfest bleibt.
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Durch das Vorsehen einer vorzugsweise niedrigviskosen Flüssigkeit, die vorzugsweise eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit hat, wird die relative Bewegung der jeweiligen Komponenten zueinander gedämpft und eine entsprechende erzeugte Wärme effizient abgeführt. Zudem werden Eigenresonanzen der relativ zueinander beweglichen Teile wirkungsvoll durch die Flüssigkeit unterdrückt.
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In der in 1 dargestellten horizontalen Lage lagert sich die Flüssigkeit im Wesentlichen unten ab. Bei entsprechender Bewegung der Magnetanordnung nach unten bzw. des Gehäuses relativ hierzu nach oben wird entsprechend die Flüssigkeit nach oben in die Ringspalten 9 und 9‘ gedrückt, was zu einer Dämpfung aufgrund Massenverdrängung und Reibung führt. In einer vertikalen Ausrichtung gemäß 2, in der der erfindungsgemäße elektrische Schwingungserreger aus 1 in einer anderen Ausrichtung, nämlich in der vertikalen Ausrichtung, dargestellt ist, ist der Ringspalt 9 komplett mit Flüssigkeit geflutet und der Ringspalt 9‘ nur im unteren Bereich der 2 bei ungefähr etwas oberhalb der Mitte. Bei einer entsprechenden Bewegung muss die Flüssigkeit jeweils durch die Ringspalten 9 und 9‘ geführt werden, und zwar von einer zur anderen Seite der Magnetanordnung. Damit ist auch bei dieser Ausrichtung eine effiziente Dämpfung und Wärmeabfuhr möglich. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn eine Flüssigkeitsmenge eingebracht ist, die in etwa etwas mehr als die Hälfte des freien Volumens des Schwingungserregers ausfüllt.
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Bei den Ausführungsbeispielen gemäß 1 und 2 ist ein innnen liegender Magnet 7 in einem Eisenjoch verwendet worden. Diese Ausführungsform wird vorzugsweise bei seltenen Erden-Magneten verwendet und baut relativ klein und ist im Vergleich zu einem Ferritmagneten leichter. Insbesondere auch bei derartigen seltenen Erdenmagneten, vorzugsweise bei Neodym-Magneten, sind diese beispielsweise nur zwischen 80°C und 150°C Temperatur belastbar, weswegen die erfindungsgemäße Wärmeableitung über die Flüssigkeit sehr sinnvoll ist.
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Zudem kommt der Nutzeffekt der mechanischen Dämpfung durch die Flüssigkeit auf die bewegte Masse besonders bei schwereren Ferritmagneten zum Tragen. Eine Konstruktion, die vorzugsweise bei Ferritmagneten Verwendung findet, ist in den 3 und 4 schematisch dargestellt. Insbesondere bei Ferritmagneten ist eine Flüssigkeitsfüllung für einen stabilen Betrieb sehr effektiv.
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3 zeigt schematisch in einer Schnittdarstellung eine horizontale Ausrichtung eines erfindungsgemäßen Schwingungserregers 20. Die Magnetanordnung umfasst einen außen liegenden Ferritmagneten 17, der nach oben mit einer oberen Polplatte 18 verbunden ist und nach unten in die Flüssigkeit 10 eingetaucht mit einer unteren Polplatte 19 verbunden ist, die eine Verbindung zu dem innen liegenden Polkern 16 hat. Die Spule 15, die auf dem Schwingspulenträger 5 aufgewickelt ist, ist in unmittelbarer Nachbarschaft zur oberen Polplatte 18. Das Wirkprinzip ist entsprechend wie das Wirkprinzip der Ausführungsform gemäß den 1 und 2. Ein Ferritmagnet 17 hat allerdings nicht die gleiche Magnetstärke wie ein Magnet aus seltenen Erden und muss aus diesem Grund schwerer gebaut werden und auch ein wenig größer. Beispielsweise liegt das Gewicht der Magnetanordnung, wie sie erfindungsgemäß vorzugsweise verwendet wird, bei einem Ferritmagneten bei 350 g und bei einem Neodym-Magneten bei 150 g.
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4 zeigt die Ausführungsform aus 3 in einer vertikalen Ausrichtung. Auch hier ist gut die Befüllung mit Flüssigkeit 10 zu erkennen.
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Bei den erfindungsgemäßen Schwingungserregern ist aufgrund der vorgesehenen 1-Punkt-Befestigung an zu erregenden Bauteilen wie beispielsweise eine Motorhaube der Magnet bzw. die Magnetanordnung federnd aufgehängt. Die bestromte Spule erzeugt die signalmodulierte Nutzkraft und stößt sich an dem seismischen Widerlager, die in Form der Magnetanordnung vorliegt, ab, was bei höheren Frequenzen wegen der Trägheit der schweren Magnetanordnung sehr gut funktioniert, ohne die Magnetanordnung im Hinblick auf dessen Ort zu verschieben. Die über die Federn 4 aufgehängte Magnetanordnung hat allerdings eine eigene Resonanz, beispielsweise bei 38 Hz. Bei dieser Eigenresonanz oder auch unterhalb dieser Frequenz ist die Trägheit der Masse üblicherweise nicht mehr ausreichend, um eine stabile Ruhelage zu sichern, was insbesondere auch bei Kraftfahrzeugen durch Signalanregung beispielsweise durch äußere Erschütterung zu erheblichen, die Linearität des Signals und die Betriebssicherheit beeinträchtigenden, Hüben führt, ohne ein Nutzsignal zu erzeugen. Die Resonanzgüte dieser Eigenresonanz steigt mit der bewegten Masse und lässt sich durch die erfindungsgemäße mechanische Dämpfung senken. Es existiert auch eine elektrische Dämpfung, die allerdings aufgrund der geringen Spaltflussdichte bei Ferritmagneten und der hohen Masse bei Ferritmagneten eine zu geringe Wirksamkeit hat, weswegen die mechanische Dämpfung über die Flüssigkeit zu der erfindungsgemäßen Wirkung führt, nämlich insbesondere eine sehr erhöhte Betriebssicherheit und eine sehr gute Güte. Zudem hat die Flüssigkeit die Wirkung, dass die Wärme, die durch die Spule erzeugt wird und in den elektrischen Schwingungserreger sich ausbreitet durch die Flüssigkeitsfüllung gut an das Gehäuse abgeführt werden kann.
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Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zentrier- und Befestigungsbolzen
- 2
- Steckverbinder
- 3
- Gehäuse
- 4
- Magnetaufhängung
- 5
- Schwingspulenträger
- 6
- Magnettopf
- 7
- Magnet
- 8
- Polkern
- 9, 9‘
- Ringspalt
- 10
- Flüssigkeit
- 11
- ringförmiger Spalt
- 12
- axiale Richtung
- 15
- Spule
- 16
- Polkern
- 17
- Ferritmagnet
- 18
- obere Polplatte
- 19
- untere Polplatte
- 20
- elektrischer Schwingungserreger
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008049560 B3 [0002]
- DE 102009021466 A1 [0002, 0036]
- WO 00/47013 A1 [0002]
- DE 69831217 T2 [0002, 0014]
