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Die Erfindung betrifft einen Aktuator gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Aktuators.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Aktuator zur Wandlung elektrischer Signale in mechanische Kräfte und/oder Auslenkungen vorzuschlagen, welcher robust ausgebildet ist und/oder einfach und/oder kostengünstig herstellbar ist und/oder eine relativ gute Leistungsfähigkeit aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Aktuator gemäß Anspruch 1 sowie das Verfahren gemäß Anspruch 15.
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Es ist bevorzugt, dass den beiden Magneten jeweils zwei Polplatten zugeordnet sind, wobei der erste und der zweite Magnet jeweils mit den beiden Polplatten wenigstens ein erstes und ein zweites Magnet-Polplattenpaket bilden und der Aktuator einen Rahmen aufweist, in welchem die beiden Magnet-Polplattenpakete im Wesentlichen formschlüssig angeordnet sind. Diese Formschlüssigkeit ist dabei bevorzugt im Wesentlichen spielfrei.
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Der Aktuator ist bevorzugt so ausgebildet, dass die beiden Magneten relativ zu dem Gehäuse begrenzt beweglich angeordnet sind.
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Vorzugsweise ist die Spule bzw. der Spulenträger mit dem Gehäuse verbunden und dazu ausgebildet, bei Durchfließen eines elektrischen Stroms durch die Spule ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen, welches Relativbewegung der Magneten bzw. Magnet-Polplattenpaketen zur Spule bzw. der Spulenträger hervorruft.
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Vorzugsweise sind die beiden Magnet-Polplattenpakete mit dem Rahmen nicht stoffschlüssig verbunden.
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Bevorzugt sind die beiden Magnet-Polplattenpakete in dem Rahmen kraftschlüssig und formschlüssig eingepasst bzw. angeordnet.
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Zweckmäßigerweise weist der Rahmen wenigstens eine erste und eine zweite Ausnehmung auf gegenüberliegenden Außenflächen auf, wobei diese Ausnehmungen, insbesondere teilweise oder vollständig, nach innen begrenzt, insbesondere mittels einer Begrenzung in Form zumindest eines Vorsprungs bzw. Anschlags bzw. einer Wand oder Teilwand, ausgebildet sind und zwischen diesen Ausnehmungen ein Luftspalt ausgebildet ist, in welchem die Spule angeordnet ist, wobei jeweils eines der Magnet-Polplattenpakete in jeder dieser beiden Ausnehmungen formschlüssig angeordnet ist. Besonders bevorzugt sind diese Ausnehmungen gegeneinander und/oder gegenüber dem dazwischen liegenden Luftspalt durchbrochen bzw. gehen als Raum ineinander über, wobei die Abgrenzung zwischen den Ausnehmungen bzw. zwischen den Ausnehmungen und dem Luftspalt jeweils ganz besonders bevorzugt mittels der Begrenzung bzw. dem Vorsprung bzw. dem Anschlag erfolgt oder durch diesen markiert bzw. definiert ist.
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Es ist bevorzugt, dass die Fixierung der beiden Magnet-Polplattenpakete in den beiden Ausnehmungen zumindest durch eine formschlüssige Verbindung und durch die gegenseitige Anziehungskraft der beiden Magnete ausgebildet verwirklicht ist, wobei insbesondere zusätzlich die beiden Ausnehmungen hinsichtlich der Magnet-Polplattenpakete als eine Presspassung ausgebildet sind, wodurch beispielhaft der Kraftschluss erfolgt. Die Ausnehmungen und die Magnet-Polplattenpakete sind bevorzugt so ausgebildet, dass eine Selbstverklemmung erfolgt.
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Es ist zweckmäßig, dass die Spule in einem Spulenträger fixiert angeordnet ist, insbesondere formschlüssig, und der Spulenträger mit der Spule in einer Durchführung des Rahmens angeordnet ist, welche den Luftspalt bildet und diese Durchführung bevorzugt im Wesentlichen senkrecht zu der Ausrichtung der beiden Ausnehmungen der Magnet-Polplattenpakete ausgebildet ist, wobei der Spulenträger mit Spule berührungslos gegenüber den Magnet-Polplattenpaketen angeordnet ist.
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Bevorzugt ist der Rahmen aus Kunststoff oder einem nichtmagnetischen Metall ausgebildet, insbesondere als faserverstärktem Kunststoff, besonders bevorzugt glasfaser- bzw. kohlefaserverstärkt.
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Bevorzugt sind die Kanten, welche die Ausnehmungen des Rahmens zur Aufnahme der Magnet-Polplattenpakete einfassen gefast ausgebildet, zumindest hinsichtlich der Innenseite der Kante zur erleichterten Einpassung der Magnet-Polplattenpakete.
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Es ist bevorzugt, dass der Aktuator zwei Federelemente aufweist, welche so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie den Spulenträger an den beiden gegenüberliegenden Seiten, wo er aus dem Luftspalt herausragt elastisch fixieren.
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Zweckmäßigerweise sind die Federelemente so ausgebildet und angeordnet, dass sie elastisch in Richtung der Durchführung/ des Luftspalt ausgebildet sind und insbesondere im Wesentlichen starr bezüglich anderer Richtungen ausgebildet sind.
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Es ist bevorzugt, dass die Federelemente jeweils formschlüssig mit dem Spulenträger verbunden sind, insbesondere mittels Einpassung einer Nase oder eines Armes des Federelements in eine Nut und/oder Ausnehmung des Spulenträgers, wobei die Federelemente so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie sich federnd auf den gegenüberliegenden Außenflächen, auf welchen die Durchführungsöffnungen des Luftspalts angeordnet sind gegenüber einer Außenfläche des Rahmen und/oder gegenüber einer Außenfläche eines Magnet-Polplattenpakets abstützen und mit dem Rahmen und/oder wenigstens einem der Magnet-Polplattenpakete verbunden sind, insbesondere stoffschlüssig, beispielsweise geschweißt.
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Die Passung/ Lagerung der Magnet-Polplattenpakete in der jeweiligen Ausnehmung erfolgt bevorzugt an drei Seiten, beispielsweise drei Seiten gelagert, oben-unten oder rechts und links und gegenüber Luftspalt angrenzend und/oder zweckmäßigerweise erfolgt die Lagerung der Magnet-Polplattenpakete in der jeweiligen Ausnehmung des Rahmens an fünf Seiten, umlaufend und gegenüber dem Luftspalt angrenzend.
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Es ist zweckmäßig, dass sich die Federelemente jeweils über einen Federarm an beiden Magnet-Polplattenpaketen abstützen und mit diesen verbunden sind, insbesondere stoffschlüssig.
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Der Aktuator weist bevorzugt ein Gehäuse auf, in welchem der Rahmen gemeinsam mit den in ihm befestigten/ eingepassten Magnet-Polplattenpaketen sowie der Spulenträger mit Spule angeordnet sind, wobei sich der Spulenträger an zwei gegenüberliegenden Innenflächen des Gehäuses abstützt und dort gelagert ist und der Rahmen mit den Magnet-Polplattenpaketen gegenüber dem Gehäuse und dem Spulenträger beweglich/ schwingungsfähig gelagert ist.
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Es ist zweckmäßig, dass das Gehäuse zumindest zweigeteilt ist und diese beiden Gehäuseteile miteinander fest verbunden sind und der Spulenträger an den beiden gegenüberliegenden Innenflächen so gelagert ist, dass er eine formschlüssige und kraftschlüssige Lagerung und Fixierung in dem Gehäuse ausweist. Insbesondere ist die Entfernung zwischen den beiden gegenüberliegenden Innenflächen, an denen der Spulenträger befestigt bzw. gelagert ist, geringer als die Länge beziehungsweise Ausdehnung des Spulenträgers bezüglich dieser Richtung, in einem unausgelenkten bzw. nicht kraftschlüssig eingespannten Zustand.
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Das Verfahren zur Herstellung/ Fertigung eines Aktuators, insbesondere erfindungsgemäßen oder bevorzugten/ beispielhaften Aktuators, ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass jeweils ein Magnet-Polplattenpaket von jeweils einem Werkzeug, insbesondere einem Greifer bzw. einer Montageklemme, fixiert wird und in diesem fixierten Zustand in die jeweilige Ausnehmung des Rahmens eingepasst und eingeführt wird, bis das Magnet-Polplattenpaket jeweils an der Begrenzung/ Vorsprung/ Anschlag, angrenzend an den Luftspalt, der jeweiligen Ausnehmung anliegt, wonach die Fixierung der Magnet-Polplattenpakete durch die Werkzeuge gelöst wird.
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Der Aktuator weist dazu zweckmäßigerweise hinsichtlich einer der beiden Ausnehmungen zumindest eine Aussparung des Rahmens auf, in welche das Werkzeug zum Einpassen der Magnet-Polplattenpakete eintauchen kann, damit die Magnet-Polplattenpakete während des Einführens bis zum Anschlag jeweils im Werkzeug fixiert und durch dieses geführt werden. Insbesondere weisen beide Ausnehmungen des Rahmens solch eine Aussparung für das jeweilige Werkzeug auf.
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Das Verfahren ist vorzugsweise so weiterentwickelt, dass der Spulenträger, welcher mit dem Rahmen und/oder dem Magnet-Polplattenpaar verbunden ist, danach in ein zweigeteiltes Gehäuse eingepasst wird, wobei der Spulenträger in seiner Längsrichtung, insbesondere im Wesentlichen parallel zum Luftspalt, durch das Zusammenfügen der beiden Gehäuseteile gestaucht wird, wonach die beiden Gehäuseteil miteinander fest verbunden werden, wobei die Stauchung bzw. Presspassung des Spulenträgers in dem Gehäuse bestehen bleibt.
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Unter einem Aktuator wird vorzugsweise ein elektrodynamischer Schwingerreger verstanden und bevorzugt andersherum ebenso.
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Unter einer Anordnung der Spule im Luftspalt wird vorzugsweise eine vollständige oder teilweise Anordnung der Spule im Luftspalt im Ruhezustand verstanden. Insbesondere kann der Aktuator so ausgebildet sein, dass die Spule im Ruhezustand aus dem Luftspalt, besonders bevorzugt an zwei gegenüberliegenden Seiten, herausragt.
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Bevorzugt sind die beiden Magnete so angeordnet, dass sie einen im Wesentlichen geraden Luftspalt zwischen sich ausbilden, in welchem die Spule angeordnet ist.
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Unter einem Ruhezustand des Aktuators und/oder der Spule wird bevorzugt ein Zustand verstanden, in dem die Spule keine Auslenkung erfährt und/oder in dem kein elektrisches Signal anliegt.
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Unter einem geraden Luftspalt wird bevorzugt ein Luftspalt entlang einer Ebene verstanden, mit insbesondere im Wesentlichen überall gleicher Luftspaltlänge, wobei die Luftspaltlänge senkrecht zu dieser Ebene ausgerichtet ist und die beiden Magneten und insbesondere in Kombination mit ihren Polplatten, mit ihrer den Luftspalt bildenden Luftspaltfläche, insbesondere die an den Luftspalt angrenzende Fläche, besonders bevorzugt im Wesentlichen parallel zu dieser Ebene entlang des Luftspalt ausgerichtet sind.
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Die Luftspaltlänge ist zweckmäßigerweise durch den Abstand zwischen den Magneten und/oder dem Abstand zwischen den, den beiden Magneten jeweils zugeordneten/ zugehörigen, Polplatten, zueinander gegenüberliegend definiert.
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Bevorzugt ist der Aktuator hinsichtlich der Ebene entlang des Luftspalts spiegelsymmetrisch, insbesondere mit Ausnahme der Magnetisierung der Magneten, ausgebildet.
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Unter der Ebene entlang des Luftspalts wird vorzugsweise eine Spiegelebene und andersherum verstanden bzw. diese Begriffe sind insbesondere austauschbar.
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Die Magnete sind jeweils bevorzugt als Permanentmagnet oder alternativ vorzugsweise als Elektromagnete ausgebildet.
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Die vertikale Richtung des Luftspalts ist bevorzugt im Wesentlichen parallel zur Auslenkungsrichtung der Spule in dem Luftspalt definiert.
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Unter dem Begriff flächiger Körper wird bevorzugt ein akustisch nutzbar schwingungsfähiger Körper verstanden und/oder ein Körper, dessen Kontur im Wesentlichen aus Mantelflächen besteht, also der insbesondere nicht massiv bzw. kompakt ausgebildet ist, und/oder als schalenförmiger Körper und/oder oder dessen Dicke, insbesondere die Dicke seiner Mantelfläche, 2cm oder weniger beträgt, zweckmäßigerweise 0,6 cm oder weniger, wobei diese Begrenzung der Dicke sich besonders bevorzugt auf wenigstens 95% seiner Außenfläche und/oder Mantelfläche bezieht.
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Es ist bevorzugt, dass die beiden Magneten eine zueinander gegenläufige/ inverse Orientierung der Magnetisierungsrichtung aufweisen, wobei insbesondere die Magnetisierungsrichtung der beiden Magneten im Wesentlichen parallel zur vertikalen Richtung des Luftspalts ausgebildet ist und/oder im Wesentlichen parallel zur Auslenkungsrichtung der Spule in dem Luftspalt.
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Der Aktuator ist vorzugsweise so ausgebildet, dass bezüglich der vertikalen Richtung des Luftspalts, je oberhalb und je unterhalb jedes Magneten, besonders bevorzugt an den Polen der Magnete, jeweils, eine Polplatte angeordnet ist, welche insbesondere jeweils am Luftspalt die größte Dicke aufweist und vom Luftspalt abseitig verjüngend ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist die Ausbildung der Polplatten durchgehend verjüngend und die Polplatte ist dabei eben ausgebildet.
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Es ist bevorzugt, dass wenigstens eine, insbesondere sämtliche, Polplatte/n so ausgebildet sind, dass auf der jeweils dem Magneten abgewandte Außenfläche der Polplatte, also die Außenfläche, welche gegenüber der Verbindungsfläche oder angrenzenden Fläche zum Magneten angeordnet ist, wenigstens eine plane Teilfläche und/oder ein Plateau aufweist, insbesondere jeweils. Die Teilfläche/ das Plateau ist dabei insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Ebene entlang des Luftspalts ausgebildet, bzw. zwei Senkrechte zur Ebene entlang des Luftspalts spannen im Wesentlichen die Ebene der Teilfläche/ des Plateaus auf.
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Die Polplatten sind vorzugsweise aus ferromagnetischem Material ausgebildet.
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Es ist bevorzugt, dass die Spule im Wesentlichen rechteckig und/oder im Wesentlichen rechteckig mit abgerundeten Ecken ausgebildet ist. Dabei ist die Spule insbesondere mindestens zweimal so breit, wie hoch ausgebildet, wobei hoch entlang der vertikalen Richtung des Luftspalts definiert ist und breit im Wesentlichen senkrecht zur Luftspaltlänge und senkrecht zur vertikalen Richtung des Luftspalts definiert ist.
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Es ist zweckmäßig, dass die Spule einen Spulenträger umfasst, welcher aus nicht-ferromagnetischen Material ausgebildet ist und insbesondere einen Wärmeleitfähigkeitskoeffizient von mindestens 20 W/(m K) aufweist. Zweckmäßigerweise ist der Spulenträger aus elektrisch nicht-leitendem Material ausgebildet.
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Es ist bevorzugt, dass die Spule im Ruhezustand im Luftspalt im Wesentlichen zentral und/oder mittig angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist die jeweils zum Magneten hin ausgerichtete Fläche einer Polplatte im Wesentlichen plan ausgebildet.
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Im Folgenden sind optionale und/oder alternative Ausführungsformen erläutert anhand von Figuren oder für sich selbst mit Nutzung der Bezugszeichen.
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Die Figuren betreffen Ausführungsbeispiele und sind schematisch dargestellt.
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Ein beispielhafter Aktuator weist einen vorwiegend symmetrischen Aufbau von Polplatten 5 und Magneten 6 auf, der einen doppelten Luftspalt mit zwei vorwiegend invers ausgerichteten Magnetfeldern besitzt. Um dies beispielhaft zu erreichen sind die beiden Magnete in ihrer Magnetisierungsrichtung invers zueinander angeordnet. Die mindestens eine im Wesentlichen rechteckige Spule ist so in dem Luftspalt angeordnet, dass ihre hin- und rücklaufenden Wicklungen mit den positiv bzw. negativ orientierten Magnetfeldern interagieren, wodurch im Falle einer stromdurchflossenen Spule mittels Lorentzkraft eine Kraftanregung entsteht.
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Durch die beispielhafte Ausbildung der Anordnung wird eine klebstofffreie Montage ermöglichen. Zum einen ermöglicht der Rahmen 1 die klebstofffreie Montage der Polplatten 5 und der Magnete 6, indem er diese während der Montage führt und nach der Montage positioniert. Zum anderen ermöglich das Fügen der oberen Gehäuseschale bzw. Gehäusehälfte 22 und der unteren Gehäuseschale 23 unter einer Vorspannung das kraftschlüssige Fügen mit den Federelementen 18 und der Spulenbaugruppe 14, umfassend den Spulenträger und die Spule.
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Der Rahmen 1 bietet beispielhaft die Möglichkeit die Polplatten 5 und die Magnete 6 während der Montage über die Seitenwände sowie die oberen und unteren Begrenzungen des Rahmens zu führen. Die Polplatten 5 und die Magnete 6 werden beispielgemäß bis zu einem geometrischen Anschlag eingeführt, welcher als Abstandsbalken 4 ausgeführt sind. In einem Ausführungsbeispiel, in dem jeweils ein Magnet 6 mit zwei Polplatten 5, genannt Baugruppe A 9 oder Magnet-Polplattenpaket, in beide Seiten des Rahmens 1 eingeschoben werden und die Magnete 6 in Ihrer Polarisierungsrichtung invertiert sind (genannt Baugruppe B 10), wirkt zwischen den gegenüberliegenden Polplatten der beiden Baugruppen A 9 bzw. die Magnet-Polplattenpakete eine magnetische Kraft 12. Zudem wirkt zwischen den Magneten 6 und Polplatten 5 der jeweiligen Baugruppe A 9 ebenfalls eine magnetische Kraft 11. Dies bewirkt, dass sich alle Polplatten 5 und Magnete 6 so gegenseitig anziehen, dass diese, positioniert durch den Rahmen 1, in dieser Anordnung fixiert sind. Für den bevorzugten Fall einer Fertigung des Rahmens 1 mittels Kunststoffspritzguss wirken sich die Entformungsschrägen des Spritzgusswerkzeuges positiv auf die Fixierung der Polplatten 5 und Magnete 6 aus, da sich so der Bereich des Einschubes in den Rahmen 1 mit zunehmenden Einschublänge verengt und die Polplatten 6 und die Magnete 5 zusätzlich mechanisch klemmt.
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Ausnehmungen 3 im Rahmen 1 erlauben beispielhaft das Einführen der Baugruppen A 9, bestehend jeweils aus Polplatten 5 und Magneten 6, mittels eines Montagewerkzeuges 13. Optionale Montagefasen 27 am Rahmen 1 können das Einschieben der jeweiligen Baugruppen A 9 im Montageschritt A 7 erleichtern.
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Der Rahmen 1, in den die Polplatten 5 und die Magnete 6 beispielgemäß eingeschoben sind, ist beispielhaft über die Federelemente 18 mit der oberen Gehäuseschale 22 und der unteren Gehäuseschale 23 verbunden. Auf den den Federelementen 18 zugewandten Flächen des Rahmens 1 ist jeweils mindestens 1 Anschlagpuffer 28 angebracht, welcher im Falle einer starken Auslenkung des Rahmens 1 gegenüber den Gehäuseschalen 22,23 den mechanischen Aufprall lindert. Der Anschlagpuffer 28 kann dabei in den Rahmen 1 voll integriert sein und aus dem gleichen Material gefertigt sein, kann jedoch auch ein zusätzliches Bauteil sein, das beispielsweise durch eine Klebeverbindung mit dem Rahmen 1 verbunden ist.
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Beim beispielhaften Montageschritt C 15 wird die Spulenbaugruppe 14, bestehend aus mindestens einer Spule 16 und mindestens einem Spulenträger 17, durch den Schlitz 2 in den Rahmen 1 eingeschoben.
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Die Federelemente 18 werden beispielgemäß im Montageschritt D 21 an die Spulenbaugruppe 14 montiert. Die Federelemente 18 liegen auf der Stirnseite der Spulenbaugruppe 14 auf. Dabei weisen die Federelemente18 Ausnehmungen an denjenigen Stellen auf, an denen die Spulenbaugruppe 14 Montagenasen 19 hat, um so eine Positionierung zu ermöglichen. Die Federelemente 18 sind mit den Polplatten 5 über Koppelpunkte 20 verbunden. Bevorzugt werden die Federelemente 18 mit den Polplatten 5 verschweißt. Alternativ bevorzugt werden die Federelemente 18 statt mit den Polplatten 6 direkt mit dem Rahmen 1, beispielsweise mittels Heißverstemmen des Kunststoffes des Rahmens 1, verbunden.
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Der Rahmen 1, in den die Polplatten 5 und die Magnete 6 eingeschoben sind, ist beispielgemäß über die Federelemente 18 mit der Spulenbaugruppe 14 verbunden. Die obere Gehäuseschale 22 und die untere Gehäuseschale 23 sind in der Teilungsebene 26 verbunden. Die obere Gehäuseschale 22 und die untere Gehäuseschalte werden unter einer Vorspannung gefügt, sodass sich eine statische Druckkraft 25 ergibt. Die statische Druckkraft 25 wirkt zwischen der oberen Gehäuseschale 22 und der unteren Gehäuseschale 23, wodurch die Spulenbaugruppe 14 mitsamt der Federelemente 18 im Gehäuse eingeklemmt wird. Es ergibt sich eine kraftschlüssige Verbindung. Optional zusätzlich können die Montagenasen 19 der Spulenbaugruppe 14 in Gehäusenuten 24 in der obere Gehäuseschale 22 und der unteren Gehäuseschale 23 eingreifen, um eine zusätzliche formschlüssige Verbindung herzustellen. Bevorzugt findet die Zusammenführung der beiden Gehäuseschalen 22, 23 zur Erzeugung der statischen Druckkraft 25 in einem Reibschweißprozess oder einem Laserschweißprozess statt, welcher besonders bevorzugt mit Kraft-Weg-gesteuerten Maschinen ausgeführt wird.
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Durch das beispielhafte Fügen der oberen Gehäuseschale 22 und der unteren Gehäuseschale 23 in der Teilungsebene 26 entsteht die statische Druckkraft 25, welche die Federelemente 18 und die Spulenbaugruppe 14 kraftschlüssig verbindet. Bevorzugt ist zwischen den Federelementen 18 und einer der Gehäuseschalen 22,23 und/oder zwischen den Federelementen 18 und der Spulenbaugruppe 14 eine Ausgleichsschicht 29 aus elastischem Material eingebracht, wodurch die Einleitung der statischen Druckkraft 25 gleichmäßiger über die kraftübertragenden Flächen verteilt eingeleitet werden. Die Ausgleichsschicht kann beispielsweise aus Kunststoff, Elastomeren, Silikonen oder Kautschuk sein. Auch eine Ausführung aus perforiertem und/oder gewölbtem Metall (z. B.: Blattfeder, Tellerfeder) ist möglich.
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1: Exemplarisches Ausführungsbeispiel eines Rahmens 1, welcher Schlitze 2 zur Durchführung einer Spule und/oder eines Spulenträgers, Ausnehmungen 3 zur Freigabe von Raum für Montagewerkzeuge sowie Abstandsbalken 4 zur Positionierung bzw. Ausrichtung von Magneten und Polplatten aufweist. Optional kann der Rahmen 1 Montagefasen 27 als Montagehilfe aufweisen, die teilweise oder an allen Einschubkanten angebracht sein können.
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2: Exemplarisches Ausführungsbeispiel eines Rahmens 1, welcher die Polplatten 5 und die Magnete 6 umschließt. Die jeweils mindestens eine Polplatte 5 berührt den mindestens einen Magneten 6 an mindestens einer seiner Seiten, gegebenenfalls auch über eine dünne Zwischenschicht, wie beispielsweise eine Klebstoffschicht. Der Rahmen 1 ist so ausgeführt, dass er mindestens eine Baugruppe aus der mindestens einen Polplatte 5 und dem mindestens einen Magneten aufnehmen kann und ihn an mindestens 3 Seiten ganz oder teilweise umschließt.
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3: Exemplarisches Ausführungsbeispiel der Montage von Polplatten 5 und Magneten 6 in einen Rahmen 1. Im Montageschritt A 7 wird die mindestens eine Polplatte 5 mit dem mindestens einen Magneten 6 verbunden, wodurch die Baugruppe A 9 entsteht. Die Verbindungen im Montageschritt A 7 können beispielsweise mittels Klebstoffverbindung oder klebstofffrei über die magnetische Anziehungskraft zwischen Polplatte 5 und Magnet 6 hergestellt werden. Zum Zeitpunkt des Montageschrittes A 7 können die Magnete wahlweise optional bereits vormagnetisiert sein oder im unmagnetisierten Zustand sein. Die gefügte Baugruppe A 9 wird im Montageschritt B 8 in den Rahmen 1 eingeführt, wodurch die Baugruppe B 10 entsteht. Die Verbindungen im Montageschritt B 8 können beispielsweise mittels Klebstoffverbindung oder klebstofffrei über die magnetische Anziehungskraft zwischen Polplatte 5 und Magnet 6 hergestellt werden.
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4: Schnittdarstellung durch ein exemplarisches Ausführungsbeispiel eines Rahmens 1 mit Polplatten 5 und Magneten 6. Die Magnetkräfte innerhalb der Baugruppe A 11 halten die mindestens eine Polplatte 5 und den mindestens einen Magneten 6 zusammen. Die Magnetkräfte innerhalb der Baugruppe B 12 sorgen dafür, dass die die Polplatten und die Magneten der jeweiligen Baugruppen A wechselseitig anziehen. Der Rahmen 1 positioniert dabei die Polplatten 5 und Magnete 6 zueinander und richtet diese aus. Die Beabstandung der benachbarten Baugruppen A wird im Rahmen 1 durch mindestens einen Abstandsbalken 4 erreicht. Durch die Kombination der magnetischen Anziehungskräfte 11,12 und dem Rahmen 1 wird die gesamte Baugruppe B gefügt und gehalten.
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5: Exemplarisches Ausführungsbeispiel des Montageprozesses von Polplatten 5 und Magneten 6 in den Rahmen 1. Die Montagewerkzeuge 13 greifen dabei den Stapel aus dem mindestens einen Magneten 6 und der mindestens einen Polplatte 5 (baugruppe A 9). Auf Basis des Montageschrittes B 8 werden der mindestens eine Magnet 6 und die mindestens eine Polplatte 6 in den Rahmen 1 eingeschoben. Die Ausnehmungen 3 im Rahmen 1 erlauben das Eingreifen des Montagewerkzeuges 13.
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6: Schnittdarstellung durch ein exemplarisches Ausführungsbeispiel eines Rahmens 1 mit Polplatten 5 und Magneten 6. Beim Montageschritt C 15 wird die Spulenbaugruppe 14, bestehend aus mindestens einer Spule 16 und mindestens einem Spulenträger 17, durch den Schlitz 2 in den Rahmen 1 eingeschoben.
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7: Exemplarisches Ausführungsbeispiel eines Aktuators mit Federelementen 18. Die Federelemente 18 werden im Montageschritt D 21 an die Spulenbaugruppe 14 montiert. Die Federelemente 18 liegen auf der Stirnseite der Spulenbaugruppe 14 auf. Dabei weisen die Federelemente18 Ausnehmungen an denjenigen Stellen auf, an denen die Spulenbaugruppe 14 Montagenasen 19 hat, um so eine Positionierung zu ermöglichen. Die Federelemente 18 sind mit den Polplatten 5 über Koppelpunkte 20 verbunden.
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8: Schnittdarstellung durch ein exemplarisches Ausführungsbeispiel eines Aktuators. Der Rahmen 1, in den die Polplatten 5 und die Magnete 6 eingeschoben sind, ist über die Federelemente 18 mit der Spulenbaugruppe 14 verbunden. Die obere Gehäuseschale 22 und die untere Gehäuseschale 23 sind in der Teilungsebene 26 verbunden. Die obere Gehäuseschale 22 und die untere Gehäuseschale werden unter einer Vorspannung gefügt, sodass sich eine statische Druckkraft 25 ergibt. Die statische Druckkraft 25 wirkt zwischen der oberen Gehäuseschale 22 und der unteren Gehäuseschale 23, wodurch die Spulenbaugruppe 14 mitsamt der Federelemente 18 im Gehäuse eingeklemmt wird. Es ergibt sich eine kraftschlüssige Verbindung. Optional zusätzlich können die Montagenasen 19 der Spulenbaugruppe 14 in Gehäusenuten 24 in der obere Gehäuseschale 22 und der unteren Gehäuseschale 23 eingreifen, um eine zusätzliche formschlüssige Verbindung herzustellen.
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9: Schnittdarstellung durch ein exemplarisches Ausführungsbeispiel eines Aktuators. Der Rahmen 1, in den die Polplatten 5 und die Magnete 6 eingeschoben sind, ist über die Federelemente 18 mit der oberen Gehäuseschale 22 und der unteren Gehäuseschale 23 verbunden. Auf den den Federelementen 18 zugewandten Flächen des Rahmens 1 ist jeweils mindestens 1 Anschlagpuffer 28 angebracht, welcher im Falle einer starken Auslenkung des Rahmens 1 gegenüber den Gehäuseschalen 22,23 den mechanischen Aufprall lindert.
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10: Schnittdarstellung durch ein exemplarisches Ausführungsbeispiel eines Aktuators. Durch das Fügen der oberen Gehäuseschale 22 und der unteren Gehäuseschale 23 in der Teilungsebene 26 entsteht die statische Druckkraft 25, welche die Federelemente 18 und die Spulenbaugruppe 14 kraftschlüssig verbindet. Bevorzugt ist zwischen dem Federelement 18 und einer der oberen Gehäuseschale 22 eine Ausgleichsschicht 29 aus elastischem Material eingebracht, wodurch die Einleitung der statischen Druckkraft 25 gleichmäßiger über die Kraftübertragenden Flächen verteilt eingeleitet werden.
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11 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Rahmens 1, bei welchem die Ausnehmungen eine Anschrägung aufweisen, beispielhaft wegen des Spritzgussprozesses, diese Anschrägung ist hierbei zur Verdeutlichung stärker dargestellt. Durch die Anschrägung ist ein kraftschlüssiges Lagern der Magnet-Polplattenpakete 6, 5 zusätzlich zum Formschluss ermöglicht.
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12 zeigt ein Beispiel analog zu dem aus 11 allerdings ohne die Anschrägung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rahmen
- 2
- Schlitz
- 3
- Ausnehmung
- 4
- Abstandsbalken
- 5
- Polplatte
- 6
- Magnet
- 7
- Montageschritt A
- 8
- Montageschritt B
- 9
- Baugruppe A
- 10
- Baugruppe B
- 11
- Magnetkräfte innerhalb der Baugruppe A
- 12
- Magnetkräfte innerhalb der Baugruppe B
- 13
- Montagewerkzeug
- 14
- Spulenbaugruppe
- 15
- Montageschritt C
- 16
- Spule
- 17
- Spulenträger
- 18
- Federelemente
- 19
- Montagenasen
- 20
- Koppelpunkte
- 21
- Montageschritt D
- 22
- obere Gehäuseschale
- 23
- untere Gehäuseschale
- 24
- Gehäusenuten
- 25
- statische Druckkraft
- 26
- Teilungsebene
- 27
- Montagefasen
- 28
- Anschlagpuffer
- 29
- Ausgleichsschicht
