DE102023112938A1

DE102023112938A1 - Magnetantrieb und verfahren zur herstellung eines magnetantriebs

Info

Publication number: DE102023112938A1
Application number: DE102023112938.4A
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Saito
Original assignee: Mikuni Corp
Current assignee: Mikuni Corp
Priority date: 2022-05-27
Filing date: 2023-05-16
Publication date: 2023-11-30
Also published as: US20230386718A1; CN117134569A; JP2023173944A

Abstract

Ein Magnetantrieb 1 (1A, 1B) umfasst: eine Spule 3; einen ersten Stator 10 und einen zweiten Stator 20, die mit einem Luftspalt 11 dazwischen in einer axialen Richtung angeordnet sind, um einen magnetischen Pfad 4 um die Spule 3 zu bilden; und einen Beweger 50, der so konfiguriert ist, dass er sich durch eine Magnetkraft, die durch Versorgung der Spule mit Strom erzeugt wird, in der axialen Richtung in Richtung des zweiten Stators 20 von einer ursprünglichen Position radial einwärts des ersten Stators 10 bewegt. Der erste Stator 10 umfasst: ein erstes Joch 14; und ein erstes zylindrisches Element 30, das an einer inneren Umfangsseite des ersten Jochs 14 befestigt ist und den Luftspalt 11 bildet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Magnetantrieb und ein Verfahren zur Herstellung des Magnetantriebs.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlich ist ein Magnetantrieb bekannt, bei dem ein Stator zur Bildung eines magnetischen Pfades um eine Spule herum angeordnet ist und ein Beweger in axialer Richtung bewegt werden kann, indem der Beweger durch eine magnetische Kraft angezogen wird, die durch Versorgung der Spule mit Strom erzeugt wird.
Patentdokument 1 beschreibt beispielsweise einen elektromagnetischen Antrieb, der einen ersten Stator, der auf einer Seite einer Hubanfangsposition (Ausgangsposition) eines beweglichen Elements angeordnet ist, und einen zweiten Stator, der auf einer Seite einer Hubendposition des beweglichen Elements angeordnet ist, umfasst.
In dem in Patentdokument 1 beschriebenen elektromagnetischen Antrieb sind die äußeren Formen des beweglichen Elements und des ersten Stators so gestaltet, dass eine konstante Anziehungskraftcharakteristik über die gesamte Länge eines Hubs des beweglichen Elements erreicht wird. Genauer gesagt ist eine äußere Umfangsfläche des beweglichen Elements mit einem verjüngten Teil versehen, um einen Spalt zwischen dem ersten Stator und dem beweglichen Element zu verkleinern, wenn sich das bewegliche Element in Richtung der Hubendposition bewegt. Andererseits ist ein Ende des ersten Stators auf einer zweiten Seite des Stators mit einer konvex gekrümmten Oberfläche versehen, um den Spalt zwischen dem ersten Stator und dem beweglichen Element zu vergrößern.
Zitate-Liste
Patentliteratur
Patentdokument 1: JP2021-174962A
ZUSAMMENFASSUNG
Die Anziehungseigenschaften eines Magnetantriebs werden unterdessen nicht nur durch einen Spalt zwischen einem Stator und einem Beweger, sondern auch durch einen Luftspalt zwischen einem ersten Stator und einem zweiten Stator beeinflusst. Um die gewünschten Anziehungseigenschaften des Magnetantriebs zu erreichen, ist es daher wünschenswert, den Luftspalt zwischen dem ersten Stator und dem zweiten Stator mit hoher Genauigkeit unter Kontrolle zu halten.
Wenn es jedoch viele zusammenhängende Teile gibt, die die Größe des Luftspalts bestimmen, wird die Toleranz jedes Teils streng, wenn der Luftspalt zwischen dem ersten Stator und dem zweiten Stator mit hoher Genauigkeit unter Kontrolle gehalten werden soll, was zu einer Erhöhung der Herstellungskosten des Magnetantriebs führt.
Bei dem in Patentdokument 1 beschriebenen elektromagnetischen Antrieb ist beispielsweise der erste Stator an einer Basis und der zweite Stator (Abdeckelement) an einem Gehäuse befestigt. Folglich wird der Luftspalt zwischen dem ersten Stator und dem zweiten Stator durch die axialen Abmessungen des ersten Stators und des zweiten Stators selbst sowie durch die axialen Abmessungen der Basis und des Gehäuses beeinflusst. In dem in Patentdokument 1 beschriebenen elektromagnetischen Antrieb sind die zugehörigen Teile, die die Größe des Luftspalts bestimmen, der erste Stator, der zweite Stator, die Basis und das Gehäuse, und die Maßtoleranzen dieser Teile müssen reduziert werden, um den Luftspalt mit hoher Genauigkeit unter Kontrolle zu halten.
In Anbetracht der obigen Ausführungen besteht ein Ziel zumindest einiger Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darin, einen Magnetantrieb bereitzustellen, der ausgezeichnete Anziehungseigenschaften aufweist und zu geringen Kosten hergestellt werden kann, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Magnetantriebs.
[1] Ein Magnetantrieb gemäß zumindest einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Spule; einen ersten Stator und einen zweiten Stator, die mit einem Luftspalt dazwischen in einer axialen Richtung angeordnet sind, um einen magnetischen Pfad um die Spule herum zu bilden; und einen Beweger, der so konfiguriert ist, dass er sich durch eine Magnetkraft, die durch Versorgung der Spule mit Strom erzeugt wird, in der axialen Richtung in Richtung des zweiten Stators von einer ursprünglichen Position radial einwärts des ersten Stators bewegt. Der erste Stator umfasst: ein erstes Joch; und ein erstes zylindrisches Element, das an einer inneren Umfangsseite des ersten Jochs befestigt ist und den Luftspalt bildet.
[2] In einigen Ausführungsformen in der obigen Konfiguration [1] umfasst das erste zylindrische Element: ein magnetisches Rohr, welches aus einem magnetischen Material gebildet ist; und eine nicht-magnetische Schicht, die auf einer inneren Umfangsfläche des magnetischen Rohrs gebildet ist, und wobei das erste zylindrische Element ist so konfiguriert, dass es den Beweger in der axialen Richtung führt, indem es den Beweger in Gleitkontakt mit der nicht-magnetischen Schicht bringt.
[3] In einigen Ausführungsformen in der obigen Konfiguration [1] oder [2] weist das erste Joch ein erstes Durchgangsloch auf, in das das erste zylindrische Element eingepresst ist, wobei eine Innenwand des ersten Durchgangslochs Folgendes umfasst: einen Kontaktbereich, der in Kontakt mit einer Außenumfangsfläche des ersten zylindrischen Elements steht; und einen Nicht-Kontaktbereich, der sich neben dem Kontaktbereich auf einer Seite befindet, die dem zweiten Stator über den Kontaktbereich in der axialen Richtung gegenüberliegt, und wobei ein Durchmesser des ersten Durchgangslochs am Kontaktbereich derselbe wie der am Nicht-Kontaktbereich ist.
[4] In einigen Ausführungsformen in einer der obigen Konfigurationen [1] bis [3] umfasst der zweite Stator: ein zweites Joch; und ein zweites zylindrisches Element, das an einer inneren Umfangsseite des zweiten Jochs befestigt ist und den Luftspalt bildet.
[5] In einigen Ausführungsformen in der obigen Konfiguration [4] ist das zweite zylindrische Element so angeordnet, dass es von dem zweiten Joch in Richtung des ersten Stators vorsteht.
[6] In einigen Ausführungsformen in der obigen Konfiguration [5] nimmt die Dicke des zweiten Jochs in Richtung des Luftspalts ab.
[7] Ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetantriebs gemäß zumindest einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Schritt des Anordnens eines ersten Jochs und mindestens eines Teils eines zweiten Stators um eine Spule; einen Schritt des Positionierens eines ersten zylindrischen Elements in einer axialen Richtung in Bezug auf eine Referenzfläche von mindestens dem Teil des zweiten Stators; einen Schritt des Befestigens des ersten zylindrischen Elements, das in der axialen Richtung positioniert ist, an einer inneren Umfangsseite des ersten Jochs, so dass ein erster Stator, der durch das erste Joch und das erste zylindrische Element gebildet ist, zusammen mit dem zweiten Stator einen magnetischen Pfad um die Spule bildet; und einen Schritt des Montierens eines Bewegers, der an einer ursprünglichen Position radial einwärts des ersten Stators angeordnet werden soll.
Gemäß zumindest einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird beim Montieren des ersten zylindrischen Elements an das erste Joch das erste zylindrische Element axial in Bezug auf den zweiten Stator positioniert, wodurch es ermöglicht wird, die zugehörigen Teile, die den Luftspalt beeinflussen, zu reduzieren. Auf diese Weise kann der Luftspalt mit hoher Genauigkeit unter Kontrolle gehalten werden, und der Magnetantrieb mit ausgezeichneten Anziehungseigenschaften kann zu geringen Kosten realisiert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch die Konfiguration eines Magnetantriebs gemäß einer Ausführungsform zeigt.
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines A-Schnitts in 1.
3 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch die Konfiguration des Magnetantriebs gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
4A ist eine Ansicht, die ein Montageverfahren für den Magnetantrieb gemäß einer Ausführungsform zeigt.
4B ist eine Ansicht, die das Montageverfahren für den Magnetantrieb gemäß einer Ausführungsform zeigt.
4C ist eine Ansicht, die das Montageverfahren für den Magnetantrieb gemäß einer Ausführungsform zeigt.
5A ist eine Ansicht, die das Montageverfahren für den Magnetantrieb gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
5B ist eine Ansicht, die das Montageverfahren für den Magnetantrieb gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
5C ist eine Ansicht, die das Montageverfahren für den Magnetantrieb gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
5D ist eine Ansicht, die das Montageverfahren für den Magnetantrieb gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
6 ist eine Ansicht, die ein spezifisches Strukturbeispiel des Magnetantriebs gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es ist jedoch beabsichtigt, dass, sofern nicht besonders gekennzeichnet, Abmessungen, Materialien, Formen, relative Positionen und dergleichen von Komponenten, welche als die Ausführungsformen beschrieben oder in den Zeichnungen gezeigt werden, nur als illustrativ interpretiert werden sollen und nicht beabsichtigt, den Umfang der vorliegenden Erfindung zu begrenzen.
1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch die Konfiguration eines Magnetantriebs gemäß einer Ausführungsform zeigt. 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines A-Schnitts in 1.
3 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch die Konfiguration des Magnetantriebs gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
Hier lassen die 1 und 3 die Darstellung einer Harzform des Magnetantriebs weg.
1 und 3 zeigen jeweils einen Zustand, in dem sich eine Spule 3 in einem nicht mit Strom versorgten Zustand befindet und ein Beweger 50 in einer Ausgangsposition vorliegt. Die ursprüngliche Position des Bewegers 50 kann als eine Hubstartposition bezeichnet werden, in der der Hubbetrag eines Magnetantriebs 1A, 1B gleich Null ist. Ferner zeigen die 1 und 3 zeigen jeweils einen magnetischen Pfad 4 nur für eine Seite der Spule 3 (in der Figur ein linker Bereich), aber derselbe magnetische Pfad 4 wird auch auf beiden Seiten (in der Figur ein rechter Bereich) der ringförmig angeordneten Spule 3 gebildet.
Im Folgenden können die Magnetantriebe 1A und 1B gemeinsam als Magnetantrieb 1 bezeichnet werden.
In einigen Ausführungsformen, wie in den 1 und 3 gezeigt, umfasst der Magnetantrieb 1 (1A, 1B) die Spule 3, einen Stator 10, 20 zum Bilden des magnetischen Pfades 4 um die Spule 3 und den Beweger 50, der durch eine von der Spule 3 erzeugte Magnetkraft axial beweglich ist.
Die Spule 3 wird durch Wickeln eines Drahtes aus einem Leiter wie Kupfer oder einer Kupferlegierung um eine zentrale Achse O des Magnetantriebs 1 gebildet. Die Spule 3 hat eine im Wesentlichen ringförmige Form, die auf der zentralen Achse O als Ganzes zentriert ist. Die Spule 3 ist elektrisch mit einem Anschluss (nicht dargestellt) verbunden, und die Spule 3 wird über den Anschluss mit Strom versorgt. Wenn die Spule 3 mit Strom versorgt wird, wird eine Magnetkraft zum Anziehen des Bewegers 50 erzeugt.
Die Spule 3 kann in einem Spulenkörper (nicht dargestellt) untergebracht sein.
Der Stator (10, 20) umfasst den ersten Stator 10 und den zweiten Stator 20, die auf beiden Seiten der Spule 3 in axialer Richtung des Magnetantriebs 1 angeordnet sind. Der Stator (10, 20) besteht aus einem magnetischen Material, das z. B. Eisen sein kann, und ist ringförmig um die zentrale Achse O angeordnet, so dass er die Spule 3 umgibt.
Der erste Stator 10 und der zweite Stator 20 sind so angeordnet, dass sie sich über einen Luftspalt 11 in axialer Richtung auf einer inneren Umfangsseite der Spule 3 und einer äußeren Umfangsseite des später beschriebenen Bewegers 50 gegenüberstehen.
Der Luftspalt 11 ist vorgesehen, um einen magnetischen Fluss vom ersten Stator 10 direkt zum zweiten Stator 20 ohne über den Beweger 50 zu begrenzen und um einen magnetischen Fluss im magnetischen Pfad 4 vom ersten Stator 10 zum zweiten Stator 20 über den Beweger 50 effizient fließen zu lassen.
In den in den 1 und 3 sind der erste Stator 10 und der zweite Stator 20 an einem Kontaktabschnitt 12, der sich auf einer äußeren Umfangsseite der Spule 3 befindet, miteinander in Kontakt.
In diesem Fall können der erste Stator 10 und der zweite Stator 20 integral durch die Harzform (nicht dargestellt) in einem Zustand geformt werden, in dem der erste Stator 10 und der zweite Stator 20 einander über den Luftspalt 11 auf der inneren Umfangsseite der Spule 3 gegenüberliegen und an dem Kontaktabschnitt 12 auf der äußeren Umfangsseite der Spule 3 miteinander in Kontakt sind.
Die Position des Kontaktabschnitts 12 zwischen dem ersten Stator 10 und dem zweiten Stator 20 ist nicht besonders eingeschänkt, aber der Kontaktabschnitt 12 kann sich an einer zentralen Position der Spule 3 in axialer Richtung befinden, wie in den Beispielen der 1 und 3, oder der Kontaktabschnitt 12 kann sich an einer von der zentralen Position der Spule 3 verschiedenen Position befinden.
In einer anderen Ausführungsform weist der Magnetantrieb 1 keinen Abschnitt auf, in dem der erste Stator 10 und der zweite Stator 20 einander berühren.
Wenn der Magnetantrieb 1 beispielsweise mindestens einen anderen Stator als den ersten Stator 10 und den zweiten Stator 20 aufweist, kann der mindestens eine andere Stator zwischen dem ersten Stator 10 und dem zweiten Stator 20 angeordnet sein und zusammen mit dem ersten Stator 10 und dem zweiten Stator 20 den magnetischen Pfad 4 bilden. Der andere Stator ist somit zwischen dem ersten Stator 10 und dem zweiten Stator 20 angeordnet, wodurch eine Konfiguration erreicht werden kann, bei der der erste Stator 10 und der zweite Stator 20 einander nicht direkt berühren.
Ferner können zwischen der Vielzahl von Statoren, einschließlich des ersten Stators 10 und des zweiten Stators 20, Hohlräume vorhanden sein.
In einigen Ausführungsformen, wie in den 1 bis 3 dargestellt, umfasst der erste Stator 10 ein erstes Joch 14 und ein erstes zylindrisches Element 30, das an einer inneren Umfangsseite des ersten Jochs 14 befestigt ist.
In einigen Ausführungsformen, wie in den 1 bis 3 gezeigt, ist das erste zylindrische Element 30 dem zweiten Stator 20 über den Luftspalt 11 zwischen dem ersten Stator 10 und dem zweiten Stator 20 axial zugewandt. Genauer gesagt ist ein distales Ende 31 des ersten zylindrischen Elements 30 nicht in Kontakt mit einem distalen Ende 21 des zweiten Stators 20, sondern ist vom zweiten Stator 20 durch den Luftspalt 11 getrennt.
Hierin bedeutet der Luftspalt 11 einen minimalen Spalt auf der inneren Umfangsseite der Spule 3 und zwischen dem zweiten Stator 20 und dem ersten Stator 10 einschließlich des ersten Jochs 14 und des ersten zylindrischen Elements 30.
Das erste zylindrische Element 30 kann so angeordnet sein, dass das distale Ende 31 des ersten zylindrischen Elements 30 in einem radialen Positionsbereich angeordnet ist, der das distale Ende 21 des zweiten Stators 20 überlappt.
Ferner kann das erste zylindrische Element 30 so angeordnet sein, dass das distale Ende 31 vom ersten Joch 14 in Richtung des zweiten Stators 20 vorsteht.
Wenn der erste Stator 10 also das erste Joch 14 und das erste zylindrische Element 30 umfasst, wird es einfacher, den Luftspalt 11 mit hoher Genauigkeit unter Kontrolle zu halten.
Das heißt, wenn das erste zylindrische Element 30 an das erste Joch 14 montiert wird, wird das erste zylindrische Element 30 axial in Bezug auf den zweiten Stator 20 positioniert, wodurch es möglich ist, die zugehörigen Teile zu reduzieren, die den Luftspalt 11 beeinflussen. Auf diese Weise kann der Luftspalt 11 mit hoher Genauigkeit unter Kontrolle gehalten werden, und der Magnetantrieb 1 mit ausgezeichneten Anziehungseigenschaften kann kostengünstig realisiert werden.
Betrachten wir beispielsweise einen Fall, in dem bei der Montage des ersten zylindrischen Elements 30 am ersten Joch 14 die axiale Position des distalen Endes 31 des ersten zylindrischen Elements 30 in Bezug auf eine axiale Endfläche 22 des zweiten Stators 20 (die Bezugsfläche 22 des zweiten Stators 20) gegenüber dem ersten Stator 10 eingestellt wird. Da in diesem Fall nur die Abmessung des zweiten Stators 20 (die axiale Abmessung des zweiten Stators 20 von der Bezugsfläche 22 bis zum distalen Ende 21) den Luftspalt 11 im Wesentlichen beeinflusst, kann der hochpräzise Luftspalt 11 leicht gebildet werden.
Spezifische Beispiele für die axiale Positionierung des ersten zylindrischen Elements 30 in Bezug auf das erste Joch 14 werden später unter Bezugnahme auf die 4A und 4B, und 5A und 5B beschrieben.
Das erste Joch 14 des ersten Stators 10 besteht aus einem magnetischen Material, das z.B. Eisen sein kann, und ist so angeordnet, dass es die Spule 3 zusammen mit dem zweiten Stator 20 umgibt (die ringförmige Spule 3 abdeckt). Das erste Joch 14 kann den zweiten Stator 20 am Kontaktabschnitt 12 an der äußeren Umfangsseite der Spule 3 berühren.
Das erste Joch 14 hat eine erste Durchgangsbohrung 15 zur Aufnahme des ersten zylindrischen Elements 30. Bei der ersten Durchgangsbohrung 15 kann es sich um eine kreisförmige Bohrung handeln, die konzentrisch zur Mittelachse O des Magnetantriebs 1 verläuft.
Wie in 2 gezeigt, umfasst eine Innenwand des ersten Durchgangslochs 15 des ersten Jochs 14 einen Kontaktbereich 15a, der in Kontakt mit einer äußeren Umfangsfläche des ersten zylindrischen Elements 30 steht, und einen Nicht-Kontaktbereich 15b, der nicht in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche des ersten zylindrischen Elements 30 steht. Der Nicht-Kontaktbereich 15b liegt in axialer Richtung neben dem Kontaktbereich 15a. Der Nicht-Kontaktbereich 15b befindet sich gegenüber dem zweiten Stator 20 über den Kontaktbereich 15a in der axialen Richtung.
In einigen Ausführungsformen ist ein Innendurchmesser des ersten Durchgangslochs 15 am Kontaktbereich 15a derselbe wie am Nicht-Kontaktbereich 15b. Das heißt, die Innenwand des ersten Durchgangslochs 15 ist nicht mit einer Stufe versehen, die die axiale Position des ersten zylindrischen Elements 30 in Bezug auf das erste Joch 14 einschränkt. Somit behindert die Stufe der Innenwand der ersten Durchgangsbohrung 15 nicht die axiale Positionierung des ersten zylindrischen Elements 30 in Bezug auf den zweiten Stator 20.
Dementsprechend ist es beim Montieren des ersten zylindrischen Elements 30 an dem ersten Joch 14 möglich, die axiale Position des distalen Endes 31 des ersten zylindrischen Elements 30 in geeigneter Weise einzustellen, und es wird einfacher, den Luftspalt 11 mit hoher Genauigkeit unter Kontrolle zu halten.
In der in 2 gezeigten beispielhaften Ausführungsform besteht die Innenwand des ersten Durchgangslochs 15 nur aus dem Kontaktbereich 15a und dem Nicht-Kontaktbereich 15b, und der Innendurchmesser des ersten Durchgangslochs 15 ist unabhängig von der axialen Position konstant.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die Innenwand des ersten Durchgangslochs 15 zusätzlich zu dem Kontaktbereich 15a und dem Nicht-Kontaktbereich 15b einen weiteren Bereich, der sich im Innendurchmesser von dem Kontaktbereich 15a und dem Nicht-Kontaktbereich 15b unterscheidet.
Das erste zylindrische Element 30 ist in der ersten Durchgangsbohrung 15 angeordnet und an der inneren Umfangsseite des ersten Jochs 14 befestigt.
Ein Mittel zur Befestigung des ersten zylindrischen Elements 30 am ersten Joch 14 ist nicht besonders eingeschränkt und das erste zylindrische Element 30 kann beispielsweise in die erste Durchgangsbohrung 15 eingepresst werden oder das erste zylindrische Element 30 kann an die Innenwand der ersten Durchgangsbohrung 15 geschweißt werden. Alternativ kann ein ganzer Umfang oder ein Teil des Abschnitts, wo sich das erste zylindrische Element 30 und die Innenwand des ersten Durchgangslochs 15 überlappen, durch punktuelles Crimpen gecrimpt werden.
In einigen Ausführungsformen, wie in 2 gezeigt, umfasst das erste zylindrische Element 30 ein magnetisches Rohr 32 mit einer äußeren Umfangsfläche, die die Innenwand des ersten Durchgangslochs 15 des ersten Jochs 14 berührt, und eine nicht-magnetische Schicht 34, die auf einer inneren Umfangsfläche des magnetischen Rohrs 32 ausgebildet ist.
Das magnetische Rohr 32 besteht aus einem magnetischen Material, das beispielsweise Eisen sein kann, und das magnetische Rohr 32 ist dem zweiten Stator 20 über den Luftspalt 11 zugewandt. Das heißt, das magnetische Rohr 32 des magnetischen Teils des ersten Stators 10, der das erste Joch 14 und das erste zylindrische Element 30 umfasst, ist am nächsten zum distalen Ende 21 des zweiten Stators 20 angeordnet.
Ein radialer Positionsbereich des magnetische Rohr 32 kann den radialen Positionsbereich des distalen Endes 21 des zweiten Stators 20 überlappen, der den Luftspalt 11 mit dem magnetische Rohr 32 bildet.
Die nicht-magnetische Schicht 34 des ersten zylindrischen Elements 30 ist auf der inneren Umfangsfläche des magnetische Rohr 32 so angeordnet, dass sie der äußeren Umfangsfläche des Bewegers 50 zugewandt ist.
Dabei kann das erste zylindrische Element 30 den Beweger 50 axial führen, indem es den Beweger 50 in Gleitkontakt mit der nicht-magnetischen Schicht 34 bringt.
Die nicht-magnetische Schicht 34 kann aus einem reibungsarmen Material wie Kupfer oder PTFE (Polytetrafluorethylen) bestehen. Die nicht-magnetische Schicht 34 kann auf der Innenfläche des ersten zylindrischen Teils 30 durch ein Aufbringungsverfahren wie z.B. Sintern oder Imprägnieren aufgebracht werden. In der beispielhaften Ausführungsform wird die nicht-magnetische Schicht 34 durch Imprägnieren einer porösen Schicht aus einer Kupferlegierung gebildet, die durch Sintern mit einem PTFE-haltigen Harzmaterial hergestellt wird.
Indem die nicht-magnetische Schicht 34 auf der inneren Umfangsfläche des magnetische Rohr 32 vorgesehen wird und das erste zylindrische Element 30 zur Bildung des Luftspalts 11 auch als Führung für den Beweger 50 dienen kann, ist es somit möglich, eine hohe Genauigkeit des Luftspalts 11 zu erreichen und gleichzeitig die Zunahme der Anzahl von Teilen zu unterdrücken.
Im Allgemeinen ist eine Führung (Lager) zur Begrenzung einer radialen Position eines Bewegers und zur axialen Führung des Bewegers an einem Ort angeordnet, der von einem radialen Magnetspalt zwischen einem Joch und dem Beweger getrennt ist. In diesem Fall, wenn die Achse des Jochs in Bezug auf die Führung zur Regulierung der radialen Position des Bewegers exzentrisch ist, wird der Magnetspalt zwischen dem Beweger und dem Joch an einer äußeren Umfangsseite des Bewegers ebenfalls von der Exzentrizität beeinflusst. Daher ist es notwendig, einen relativ breiten magnetischen Spalt zwischen dem Beweger und dem Joch an der äußeren Umfangsseite des Bewegers sicherzustellen, wobei der Einfluss einer Fehlausrichtung des Jochs in Bezug auf die Führung (Lager) zu berücksichtigen ist.
In dieser Hinsicht, wie in der beispielhaften Ausführungsform in 2 gezeigt, ist es möglich, wenn das erste zylindrische Element 30, das die Führungsfunktion für die axiale Führung des Bewegers 50 hat, an der inneren Umfangsseite des ersten Jochs 14 befestigt ist, den Einfluss einer Fehlausrichtung des ersten Jochs 14 in Bezug auf die Führung (erstes zylindrisches Element 30) im Wesentlichen zu eliminieren. Daher ist ein radiales Spiel tr, das zwischen dem ersten zylindrischen Element 30 und dem Beweger 50 sicherzustellen ist, ausreichend, um eine Größe zu haben, die die Montage des Bewegers 50 ermöglicht. Infolgedessen kann der magnetische Fluss vom ersten Joch 14 zum Beweger 50 durch Verkleinern eines magnetischen Spalts t_gap erhöht werden.
Im Beispiel von 2 ist der magnetische Spalt t_gap bezüglich des magnetischen Flusses vom ersten Stator 10 zum Beweger 50 die Summe des oben beschriebenen radialen Spiels tr und einer Dicke t_guide der nicht-magnetischen Schicht 34.
In einigen Ausführungsformen, wie in 3 gezeigt, umfasst der zweite Stator 20 ein zweites Joch 24 und ein zweites zylindrisches Element 40, das an einer inneren Umfangsseite des zweiten Jochs 24 befestigt ist.
Das zweite Joch 24 besteht aus einem magnetischen Material, das beispielsweise Eisen sein kann, und ist so angeordnet, dass es die Spule 3 zusammen mit dem ersten Stator 10 umgibt. Das zweite Joch 24 kann den ersten Stator 10 an dem Kontaktabschnitt 12 an der äußeren Umfangsseite der Spule 3 berühren.
Das zweite Joch 24 hat eine zweite Durchgangsbohrung 25 zur Aufnahme des zweiten zylindrischen Elements 40. Die zweite Durchgangsbohrung 25 kann eine kreisförmige Bohrung sein, die konzentrisch zur Mittelachse O des Magnetantriebs 1 verläuft.
In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel hat das zweite zylindrische Element 40 das distale Ende 21 des zweiten Stators 20, das den Luftspalt 11 mit dem ersten Stator 10 bildet.
Dadurch, dass das zweite zylindrische Element 40 des zweiten Stators 20, welches direkt dem Luftspalt 11 zugehörig ist, getrennt vom zweiten Joch 24 bereitgestellt wird, wird es einfacher, den Luftspalt 11 mit höherer Genauigkeit unter Kontrolle zu Halten, verglichen mit einem Fall, in dem der gesamte zweite Stator 20 als ein Stück konfiguriert ist.
Betrachten wir beispielsweise einen Fall, in dem beim Montieren des ersten zylindrischen Elements 30 an das erste Joch 14 die Position des distalen Endes 31 des ersten zylindrischen Elements 30 in Bezug auf die Bezugsfläche 22 des zweiten Stators 20 (d. h. die axiale Endfläche 22 des zweiten Jochs 24 gegenüber dem ersten Stator 10) eingestellt wird. In diesem Fall kann nach der Einstellung der axialen Position des distalen Endes 31 des ersten zylindrischen Elements 30 in Bezug auf die axiale Endfläche 22 des zweiten Jochs 24 das zweite zylindrische Element 40 bei der Montage des zweiten zylindrischen Elements 40 an das zweite Joch 24 in Bezug auf die axiale Endfläche 22 des zweiten Jochs 24 axial ausgerichtet werden. Da folglich nur die Abmessung des zweiten zylindrischen Elements 40 des zweiten Stators 20 (die axiale Abmessung des zweiten zylindrischen Elements 40 von der Bezugsfläche 22 des zweiten Jochs 24 bis zum Luftspalt 11) den Luftspalt 11 im Wesentlichen beeinflusst, kann der hochpräzise Luftspalt 11 leicht gebildet werden.
Eine axiale Positionierung des zweiten zylindrischen Elements 40 in Bezug auf das zweite Joch 24 wird später unter Bezugnahme auf 5C im Detail beschrieben.
In einigen Ausführungsformen, wie in 3 gezeigt, ist das zweite zylindrische Element 40 so angeordnet, dass es von dem zweiten Joch 24 in Richtung des ersten Stators 10 vorsteht.
Das heißt, das distale Ende 21 des zweiten Stators 20, das durch das zweite zylindrische Element 40 gebildet wird, befindet sich auf der Seite des ersten Stators 10 in der axialen Richtung jenseits des distalen Endes des zweiten Jochs 24.
Ein Magnetantrieb, wie z. B. ein linearer Magnet, ist vorzugsweise so konfiguriert, dass eine Änderung der Anziehungskraft in Bezug auf einen Strom eine lineare Charakteristik aufweist. Um diese lineare Charakteristik zu erreichen, hat das distale Ende des zweiten Stators, das stromabwärts in einer Bewegungsrichtung des Antriebs von der ursprünglichen Position angeordnet ist, wenn die Spule mit Strom versorgt ist, vorteilhafterweise eine Form, die sich in Richtung des Luftspalts verjüngt.
In dieser Hinsicht kann, wie oben beschrieben, durch axiales Vorstehen des zweiten zylindrischen Elements 40, das den Luftspalt 11 bildet, von dem zweiten Joch 24 die Gesamtform des zweiten Stators 20, der von dem zweiten Joch 24 und dem zweiten zylindrischen Element 40 gebildet wird, näher an die oben beschriebene verjüngte Form gebracht werden.
In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel nimmt die Dicke t des zweiten Jochs 24 in Richtung des Luftspalts 11 ab. Das heißt, das zweite Joch 24 hat einen sich verjüngenden Abschnitt 26 mit einer zum Luftspalt 11 hin abnehmenden Dicke t in einem distalen Endbereich auf der Seite des Luftspalts 11.
Dabei ist die Dicke t des zweiten Jochs 24 die radiale Abmessung des zweiten Jochs 24.
Da das zweite Joch 24 somit eine zum Luftspalt 11 hin abnehmende Dickenverteilung aufweist, kann in Kombination mit der Konfiguration, bei der das zweite zylindrische Element 40 vom zweiten Joch 24 zum ersten Stator 10 hin vorsteht, die Gesamtform des zweiten Stators 20 viel näher an die oben erwähnte verjüngte Form gebracht werden.
Wenn die Spule 3 mit Strom versorgt wird wird, fließt ein magnetischer Fluss in dem magnetischen Pfad 4, der um die Spule 3 herum durch den ersten Stator 10 und den zweiten Stator 20 gebildet wird, die jeweils die oben beschriebene Konfiguration aufweisen. Der magnetische Pfad 4 umfasst nicht nur den ersten Stator 10 (das erste Joch 14 und das erste zylindrische Element 30) und den zweiten Stator 20, sondern auch den Beweger 50. Somit wird der Beweger 50 von dem durch den Magnetpfad 4 fließenden magnetischen Fluss angezogen und bewegt sich axial in Richtung des zweiten Stators 20 von der ursprünglichen Position radial einwärts des ersten Stators 10.
Der zweite Stator 20 bildet einen Hohlraum 28, der so konfiguriert ist, dass er den Beweger 50, der sich axial nähert, wenn die Spule 3 erregt wird, radial einwärts des zweiten Stators 20 aufnimmt.
In der in 1 dargestellten Ausführungsform wird der Hohlraum 28 durch den zweiten Stator 20 definiert, der aus einem Stück besteht. In der in 3 gezeigten Ausführungsform wird der Hohlraum 28 durch das zweite zylindrische Element 40 des zweiten Stators 20 gebildet.
In einigen Ausführungsformen, wie in den 1 und 3 dargestellt ist, ist der Beweger 50 ein Stößel 52, der an einem Endabschnitt einer Welle 54 angeordnet ist, die eine Ausgangswelle des Magnetantriebs 1 ist.
Der Stößel 52 hat ein Durchgangsloch, in das die Welle 54 eingepresst ist. Die Welle 54 ist so in die Durchgangsbohrung des Stößels 52 eingepresst, dass die Achse der Welle 54 und die Achse des Stößels 52 einheitlich ausgerichtet sind.
Der Stößel 52 als Beweger 50 ist aus einem magnetischen Material gebildet, das beispielsweise Eisen sein kann, und ist an einer äußeren Umfangsseite der Welle 54 angebracht.
Der Stößel 52 hat einen Durchmesser, der größer als der Durchmesser der Welle 54 und kleiner als der Innendurchmesser des ersten zylindrischen Elements 30 des ersten Stators 10 ist. Außerdem ist der Durchmesser des Plungers 52 kleiner als der Durchmesser des durch den zweiten Stator 20 gebildeten Hohlraums 28.
Wenn sich die Spule 3 im nicht erregten Zustand befindet, wird die Welle 54 durch eine Feder (nicht dargestellt) in einer einem Pfeil B entgegengesetzten Richtung vorgespannt, und der Stößel 52 als der Beweger 50 ist radial einwärts des ersten Stators 10 (erstes zylindrisches Element 30) angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt ist es nur notwendig, dass der Stößel 52 im Wesentlichen radial einwärts des ersten zylindrischen Elements 30 angeordnet ist, und der Endabschnitt des Stößels 52 kann von dem ersten Stator 10 (erstes zylindrisches Element 30) in Richtung des zweiten Stators 20 vorstehen.
Andererseits, wenn die Spule 3 mit Strom versorgt wird, dringt der Stößel 52 als der Beweger 50 in den Hohlraum 28 ein, der radial einwärts des zweiten Stators 20 ausgebildet ist. Zu diesem Zeitpunkt ist es nur erforderlich, dass sich zumindest ein Teil des Stößels 52 innerhalb des Hohlraums 28 befindet, und ein verbleibender Teil des Stößels 52 kann aus dem Hohlraum 28 in Richtung des ersten Stators 10 vorstehen.
Die Welle 54, an der der Stößel 52 mit der oben beschriebenen Konfiguration befestigt ist, durchdringt den zweiten Stator 20 und erstreckt sich bis zur Außenseite des Magnetantriebs 1. Die Welle 54 wird durch die Betätigung des Magnetantriebs 1 in der Richtung des Pfeiles B bewegt und überträgt eine Antriebskraft des Magnetantriebs 1 auf eine externe Vorrichtung (nicht dargestellt).
Die durch das Magnetbetätigungselement 1 angetriebene externe Vorrichtung ist nicht besonders eingeschränkt, sondern kann beispielsweise ein Schieber zur hydraulischen Steuerung einer Ventilsteuerung eines Einlassventils oder eines Auslassventils eines Fahrzeugmotors sein.
Die Welle 54 kann auf der Seite des zweiten Stators 20 durch ein Lager gleitend gelagert werden.
In der in 1 dargestellten Ausführungsform umfasst der Magnetantrieb 1 ein Lager 53A zur gleitenden Lagerung der Welle 54 auf dem zweiten Stator 20. Das Lager 53A kann über einen Lagerhalter 56 am zweiten Stator 20 montiert werden.
Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform fungiert ein radial innerer Abschnitt des zweiten zylindrischen Elements 40, das einen Teil des zweiten Stators 20 bildet, als Lagerabschnitt 53B, und die Welle 54 wird durch den Lagerabschnitt 53B des zweiten zylindrischen Elements 40 gleitend gelagert.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des Magnetantriebs 1 (1A, 1B) unter Bezugnahme auf die 4A bis 5D beschrieben.
4A bis 4C sind jeweils eine Ansicht, die ein Montageverfahren für den Magnetantrieb 1A gemäß einer Ausführungsform zeigt.
Beim Montieren des Magnetantriebs 1A werden das erste Joch 14 und der zweite Stator 20 um die Spule 3 herum angeordnet. Danach wird, wie in den 4A und 4B gezeigt, das erste zylindrische Element 30 axial in Bezug auf die Bezugsfläche 22 des zweiten Stators 20 positioniert.
Bei der Positionierung des ersten zylindrischen Elements 30 kann eine Schablone 110 verwendet werden, um einen Zustand zu erreichen, in dem sich das distale Ende 31 des ersten zylindrischen Elements 30 in einer gewünschten axialen Position in Bezug auf die Bezugsfläche 22 befindet.
In der in 4A gezeigten Ausführungsform wird vor dem Einsetzen des ersten zylindrischen Elements 30 in das erste Durchgangsloch 15 des ersten Jochs 14 die Schablone 110 mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form an der inneren Umfangsseite des zweiten Stators 20 angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt werden die Bezugsfläche 22 des zweiten Stators 20 und eine untere Endfläche 112 der Schablone 110 in Kontakt mit einer oberen Fläche (flache Fläche 100) einer Basis gebracht. In diesem Fall befindet sich eine obere Endfläche 114 der Schablone 110 an einer Position, die um die Abmessung der Schablone 110 höher liegt als die Bezugsfläche 22 des zweiten Stators 20.
Danach wird, wie in 4A gezeigt, das erste zylindrische Element 30 von der dem zweiten Stator 20 gegenüberliegenden Seite in das erste Durchgangsloch 15 des ersten Jochs 14 eingeführt. Wenn das distale Ende 31 des ersten zylindrischen Elements 30 die obere Endfläche 114 der Schablone 110 berührt, wie in 4B gezeigt, wird das Einsetzen des ersten zylindrischen Elements 30 gestoppt.
Das erste zylindrische Element 30 wird somit axial in Bezug auf die Bezugsfläche 22 des zweiten Stators 20 positioniert.
Das positionierte erste zylindrische Element 30 ist an der inneren Umfangsseite des ersten Jochs 14 befestigt, so dass es sich in Bezug auf das erste Joch 14 nicht bewegt. Infolgedessen wird der magnetische Pfad 4 (siehe 1) um die Spule 3 durch den zweiten Stator 20 und den ersten Stator 10 einschließlich des ersten Jochs 14 und des ersten zylindrischen Elements 30 gebildet.
Das erste zylindrische Element 30 kann am ersten Joch 14 durch Einpressen oder Schweißen befestigt werden. Wenn das erste zylindrische Element 30 in das erste Durchgangsloch 15 des ersten Jochs 14 eingepresst wird, werden die Befestigung des ersten zylindrischen Elements 30 am ersten Joch 14 und die oben beschriebene Positionierung des ersten zylindrischen Elements 30 gleichzeitig durchgeführt. Wenn das erste zylindrische Element 30 im Gegensatz dazu durch Schweißen an dem ersten Joch 14 befestigt wird, wird das erste zylindrische Element 30 nach der Positionierung des ersten zylindrischen Elements 30 an dem ersten Joch 14 befestigt.
Nachdem die Positionierung und die Befestigung des ersten zylindrischen Elements 30 abgeschlossen sind, wird die Schablone 110 durch ein beliebiges Verfahren entfernt.
Wenn die Schablone 110 beispielsweise eine zerlegbare Struktur hat, kann die Schablone 110 in mehrere Teile zerlegt werden, und dann kann jedes Teil aus der Öffnung des zweiten Stators 20 herausgenommen werden. Wenn die Schablone 110 eine verformbare Struktur aufweist, kann die Schablone 110 alternativ so verformt werden, dass die Abmessungen der Schablone 110 verringert werden, und dann kann die Schablone 110 aus der Öffnung des zweiten Stators 20 herausgenommen werden.
Danach wird, wie in 4C gezeigt, der Stößel 52 als Beweger 50 an den ersten Stator 10 und den zweiten Stator 20 montiert.
Die axiale Position des Bewegers 50 (Stößel 52) ist in diesem Stadium nicht besonders eingeschränkt. Durch die Montage einer Feder (nicht dargestellt) kann der Beweger 50 (Stößel 52) so montiert werden, dass er sich in der ursprünglichen Position radial einwärts des ersten Stators 10 (erstes zylindrisches Element 30) befindet.
Ferner wird in dem in 4C dargestellten Beispiel die Welle 54 durch das Lager 53A gleitend gelagert, indem das Lager 53A über den Lagerhalter 56 am zweiten Stator 20 montiert wird.
Danach werden der erste Stator 10 und der zweite Stator 20 durch die Harzform (nicht gezeigt) integral geformt, wodurch es möglich ist, den Magnetantrieb 1A zu erhalten.
5A bis 5D sind jeweils eine Ansicht, die ein Montageverfahren für den Magnetantrieb 1B gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
In einer anderen Ausführungsform werden zunächst das erste Joch 14 und das zweite Joch 24, das Teil des zweiten Stators 20 ist, um die Spule 3 herum angeordnet (siehe 5A). Dann wird das erste zylindrische Element 30 axial in Bezug auf die Bezugsfläche 22 des zweiten Jochs 24 positioniert.
Bei der Positionierung des ersten zylindrischen Elements 30 kann eine Schablone 120 verwendet werden, um einen Zustand zu erreichen, in dem sich das distale Ende 31 des ersten zylindrischen Elements 30 in einer gewünschten axialen Position in Bezug auf die Bezugsfläche 22 befindet.
In der in 5A gezeigten Ausführungsform wird vor dem Einsetzen des ersten zylindrischen Elements 30 in das erste Durchgangsloch 15 des ersten Jochs 14 die Schablone 120 zur Positionierung des ersten zylindrischen Elements 30 im Voraus installiert.
Die Schablone 120 hat die flache Oberfläche 100 und einen Vorsprung 122 mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form. Der Vorsprung 122 befindet sich an einer inneren Umfangsseite der ebenen Fläche 100 und ist so angeordnet, dass er von der ebenen Fläche 100 nach oben ragt. Die Schablone 120 wird so installiert, dass die ebene Fläche 100 der Schablone 120 die Bezugsfläche 22 des zweiten Jochs 24 berührt und der Vorsprung 122 der Schablone 120 an der inneren Umfangsseite des zweiten Jochs 24 angeordnet ist. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich eine obere Endfläche 124 des Vorsprungs 122 der Schablone 120 an einer Position, die um den Betrag des Vorsprungs 122 von der ebenen Fläche 100 höher liegt als die Bezugsfläche 22 des zweiten Jochs 24.
Danach wird, wie in 5A gezeigt, das erste zylindrische Element 30 von der dem zweiten Joch 24 gegenüberliegenden Seite in das erste Durchgangsloch 15 des ersten Jochs 14 eingeführt. Wenn das distale Ende 31 des ersten zylindrischen Elements 30 die obere Endfläche 124 des Vorsprungs 122 der Schablone 120 berührt, wie in 5B gezeigt, wird das Einführen des ersten zylindrischen Elements 30 gestoppt.
Das erste zylindrische Element 30 wird somit axial in Bezug auf die Bezugsfläche 22 des zweiten Jochs 24 positioniert, das einen Teil des zweiten Stators 20 bildet.
Danach wird das positionierte erste zylindrische Element 30 an der inneren Umfangsseite des ersten Jochs 14 so befestigt, dass es sich in Bezug auf das erste Joch 14 nicht bewegt.
Das erste zylindrische Element 30 kann durch Einpressen oder Schweißen am ersten Joch 14 befestigt werden. Wenn das erste zylindrische Element 30 in das erste Durchgangsloch 15 des ersten Jochs 14 eingepresst wird, werden die Befestigung des ersten zylindrischen Elements 30 am ersten Joch 14 und die oben beschriebene Positionierung des ersten zylindrischen Elements 30 gleichzeitig durchgeführt.
Als nächstes wird, wie in 5C gezeigt, das zweite zylindrische Element 40, das einen Teil des zweiten Stators 20 bildet, in das zweite Durchgangsloch 25 des zweiten Jochs 24 eingeführt, und das zweite zylindrische Element 40 wird in Bezug auf das zweite Joch 24 positioniert und befestigt.
Bei der Positionierung des zweiten zylindrischen Elements 40 kann hier eine Schablone 130 verwendet werden, um einen Zustand zu erreichen, in dem das distale Ende des zweiten zylindrischen Elements 40 (d. h. das distale Ende 21 des zweiten Stators 20) in einer gewünschten axialen Position in Bezug auf die Bezugsfläche 22 des zweiten Jochs 24 vorliegt.
Die Schablone 130 hat eine ebene Fläche 132 und eine von der ebenen Fläche 132 umgebene Ausnehmung 134. Die Tiefe der Ausnehmung 134 ist so bemessen, dass sie den Lagerabschnitt 53B des zweiten zylindrischen Elements 40 aufnehmen kann. Die Schablone 130 wird so angebracht, dass die ebene Fläche 132 der Schablone 130 die Bezugsfläche 22 des zweiten Jochs 24 und einen Schulterabschnitt 42 des zweiten zylindrischen Elements 40 kontaktiert.
Dadurch, dass die Bezugsfläche 22 des zweiten Jochs 24 und der Schulterabschnitt 42 des zweiten zylindrischen Elements 40 mit der ebenen Fläche 132 der Schablone 130 in Kontakt gebracht werden, wird das distale Ende des zweiten zylindrischen Elements 40 (d. h. das distale Ende 21 des zweiten Stators 20) in Bezug auf das zweite Joch 24 axial positioniert.
Das so positionierte zweite zylindrische Element 40 ist an der inneren Umfangsseite des zweiten Jochs 24 befestigt, so dass es sich in Bezug auf das zweite Joch 24 nicht bewegt. Infolgedessen wird der magnetische Pfad 4 (siehe 3) um die Spule 3 durch den ersten Stator 10 (das erste Joch 14 und das erste zylindrische Element 30) und den zweiten Stator 20 (das zweite Joch 24 und das zweite zylindrische Element 40) gebildet.
Das zweite zylindrische Element 40 kann am zweiten Joch 24 durch Einpressen oder Schweißen befestigt werden. Wenn das erste zylindrische Element 30 in das erste Durchgangsloch 15 des ersten Jochs 14 eingepresst wird, werden die Befestigung des ersten zylindrischen Elements 30 am ersten Joch 14 und die oben beschriebene Positionierung des ersten zylindrischen Elements 30 gleichzeitig durchgeführt.
Danach wird, wie in 5D gezeigt, der Stößel 52 als Beweger 50 an den ersten Stator 10 und den zweiten Stator 20 montiert.
Die axiale Position des Bewegers 50 (Stößel 52) ist in diesem Stadium nicht besonders eingeschränkt. Durch Montieren einer Feder (nicht dargestellt) kann der Beweger 50 (Stößel 52) so montiert werden, dass er sich in der ursprünglichen Position radial einwärts des ersten Stators 10 (erstes zylindrisches Element 30) befindet.
In dem in 5D dargestellten Beispiel wird die Welle 54 außerdem gleitend von dem zweiten zylindrischen Element 40 des zweiten Stators 20 gelagert.
Schließlich werden der erste Stator 10 und der zweite Stator 20 durch die Harzform (nicht dargestellt) integral geformt, wodurch es ermöglicht wird, den Magnetantrieb 1B zu erhalten.
Gemäß dem oben beschriebenen Verfahren, das unter Bezugnahme auf die 4A bis 5D beschrieben wird, wird beim Montieren des ersten zylindrischen Elements 30 an dem ersten Joch 14 das erste zylindrische Element 30 axial in Bezug auf die Bezugsfläche 22 des zweiten Stators 20 positioniert, wodurch es ermöglich wird, die zugehörigen Teile zu reduzieren, die den Luftspalt 11 beeinflussen. Auf diese Weise kann der Luftspalt 11 mit hoher Genauigkeit unter Kontrolle gehalten werden, und der Magnetantrieb 1 (1A, 1B) mit ausgezeichneten Anziehungseigenschaften kann zu geringen Kosten realisiert werden.
Als nächstes wird ein spezifisches strukturelles Beispiel des in 3 gezeigten Magnetantriebs 1B unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
Im Folgenden wird die Beschreibung der Konfiguration, die dem in 3 gezeigten Magnetantrieb 1B gemeinsam ist, weggelassen.
6 ist eine Querschnittsansicht, die den Magnetantrieb gemäß einer Ausführungsform zeigt.
Wie in 6 gezeigt, umfasst der Magnetantrieb 1 die Spule 3, den ersten Stator 10 und den zweiten Stator 20 sowie den Beweger 50 (Stößel 52).
Die Spule 3 wird durch Wickeln eines Drahtes, welcher aus einem Leiter wie Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht, um einen Spulenkörper 60 gebildet. Der Spulenkörper 60 ist im Wesentlichen von dem ersten Stator 10 und dem zweiten Stator 20 umgeben. Der erste Stator 10 (erstes Joch 14) ist jedoch in einem Teilumfangsbereich mit einer Kerbe versehen, und ein Anschlusshalteabschnitt 62 des Spulenkörpers 60 liegt in der Kerbe des ersten Jochs 14 frei. Der Anschlusshalteabschnitt 62 des Spulenkörpers 60 ist in einen proximalen Endabschnitt eines Anschlusses 64 eingebettet. Der Anschluss 64 ist elektrisch mit dem Draht verbunden, der die Spule 3 in dem Spulenkörper 60 bildet.
Ferner sind in dem Magnetantrieb 1B die Spule 3 und der Spulenkörper 60 sowie der erste Stator 10 und der zweite Stator 20 integral in einer Harzform 70 geformt und in die Harzform 70 eingebettet. Der Anschluss 64 durchdringt die Harzform 70 vom Anschlusshalteabschnitt 62 des Spulenkörpers 60, ragt in eine in der Harzform 70 angeordnete Ausnehmung 72 und kann elektrisch mit einem externen Anschluss verbunden werden, der in die Ausnehmung 72 eingepasst ist.
Die Harzform 70 kann einen Vorsprung (nicht dargestellt) aufweisen, der eine hintere Endfläche des in der Ausgangsposition befindlichen Bewegers 50 (Stößel 52) berührt.
In der vorliegenden Beschreibung ist ein Ausdruck für eine relative oder absolute Anordnung wie „in einer Richtung“, „entlang einer Richtung“, „parallel“, „orthogonal“, „zentriert“, „konzentrisch“ und „koaxial“ nicht so auszulegen, dass nur die Anordnung in einem streng wörtlichen Sinne angegeben wird, sondern auch einen Zustand einschließt, in dem die Anordnung relativ um eine Toleranz oder um einen Winkel oder einen Abstand verschoben ist, wodurch es möglich ist, die gleiche Funktion zu erreichen.
Beispielsweise ist ein Ausdruck für einen gleichen Zustand wie „selbig“, „gleich“ und „einheitlich“ nicht so zu verstehen, dass nur den Zustand angegeben wird, in dem das Merkmal streng gleich ist, sondern auch einen Zustand einschließt, in dem es eine Toleranz oder einen Unterschied gibt, mit dem dennoch die gleiche Funktion erreicht werden kann.
Ferner ist der Ausdruck „Form“, wie z. B. eine rechteckige oder zylindrische Form, nicht so auszulegen, dass damit nur die geometrisch strenge Form gemeint ist, sondern schließt auch eine Form mit Unebenheiten oder abgeschrägten Ecken innerhalb des Bereichs ein, in dem dieselbe Wirkung erzielt werden kann.
Wie hier verwendet, sind die Ausdrücke „umfassend“, „einschließlich“ oder „mit“ einem konstitutiven Element kein ausschließender Ausdruck, der das Vorhandensein anderer konstitutiver Elemente ausschließt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2021174962 A [0005]

Claims

Magnetantrieb, umfassend: eine Spule; einen ersten Stator und einen zweiten Stator, die mit einem Luftspalt dazwischen in einer axialen Richtung angeordnet sind, um einen magnetischen Pfad um die Spule zu bilden; und einen Beweger, der so konfiguriert ist, dass er sich durch eine Magnetkraft, die durch Versorgung der Spule mit Strom erzeugt wird, in der axialen Richtung in Richtung des zweiten Stators von einer ursprünglichen Position radial einwärts des ersten Stators bewegt, wobei der erste Stator umfasst: ein erstes Joch; und ein erstes zylindrisches Element, das an einer inneren Umfangsseite des ersten Jochs befestigt ist und den Luftspalt bildet.
Magnetantrieb nach Anspruch 1, wobei das erste zylindrische Element umfasst: ein magnetisches Rohr, welches aus einem magnetischen Material gebildet ist; und eine nicht-magnetische Schicht, die auf einer inneren Umfangsfläche des magnetischen Rohrs gebildet ist, und wobei das erste zylindrische Element so konfiguriert ist, dass es den Beweger in der axialen Richtung führt, indem es den Beweger in Gleitkontakt mit der nicht-magnetischen Schicht bringt.
Magnetantrieb nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Joch ein erstes Durchgangsloch aufweist, in das das erste zylindrische Element eingepresst ist, wobei eine Innenwand des ersten Durchgangslochs umfasst: einen Kontaktbereich, der mit einer äußeren Umfangsfläche des ersten zylindrischen Elements in Kontakt steht; und einen Nicht-Kontaktbereich, der sich neben dem Kontaktbereich auf einer Seite befindet, die dem zweiten Stator über den Kontaktbereich in der axialen Richtung gegenüberliegt, und wobei ein Durchmesser des ersten Durchgangslochs am Kontaktbereich derselbe ist wie
Magnetantrieb nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Stator umfasst: ein zweites Joch; und ein zweites zylindrisches Element, das an einer inneren Umfangsseite des zweiten Jochs befestigt ist und den Luftspalt bildet.
Magnetantrieb nach Anspruch 4, wobei das zweite zylindrische Element so angeordnet ist, dass es von dem zweiten Joch in Richtung des ersten Stators vorsteht.
Magnetantrieb nach Anspruch 5, wobei die Dicke des zweiten Jochs in Richtung des Luftspalts abnimmt.
Verfahren zur Herstellung eines Magnetantriebs, umfassend: einen Schritt des Anordnens eines ersten Jochs und mindestens eines Teils eines zweiten Stators um eine Spule; einen Schritt des Positionierens eines ersten zylindrischen Elements in einer axialen Richtung in Bezug auf eine Referenzfläche von mindestens dem Teil des zweiten Stators; einen Schritt des Befestigens des ersten zylindrischen Elements, das in der axialen Richtung an einer inneren Umfangsseite des ersten Jochs positioniert ist, so dass ein erster Stator, der durch das erste Joch und das erste zylindrische Element gebildet wird, zusammen mit dem zweiten Stator einen magnetischen Pfad um die Spule bildet; und einen Schritt des Montierens eines Bewegers an den ersten Stator und den zweiten Stator.