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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine lineare Antriebseinheit, insbesondere
zur Verwendung in einem Stellgerät,
umfassend
- – ein
eine Antriebsstange zumindest bereichsweise umgebendes Gehäuse, wobei
die Antriebsstange entlang ihrer Längsachse relativ zum Gehäuse bewegbar
ist,
- – zumindest
eine erste und zweite ortsfest innerhalb des Gehäuses angeordnete, die Anstriebsstange
zumindest bereichsweise umschließende Magnetspule, wobei die
erste Magnetspule zumindest ein mindestens eine erste Wicklung der ersten
Magnetspule bereichsweise umgebendes erstes Magnetjoch und/oder
die zweite Magnetspule zumindest ein mindestens eine zweite Wicklung
der zweiten Magnetspule bereichsweise umgebendes zweites Magnetjoch
umfaßt
bzw. umfassen, wobei die Wicklung(en) der ersten Magnetspule und/oder
der zweiten Magnetspule zumindest teilweise in dem ersten bzw. zweiten
Magnetjoch eingebettet sind,
- – zumindest
eine mit der ersten Magnetspule in Wirkverbindung stehende erste
Verbindungsvorrichtung und
- – zumindest
eine mit der zweiten Magnetspule in Wirkverbindung stehende zweite
Verbindungsvorrichtung;
sowie ein Verfahren zum Betreiben
einer erfindungsgemäßen linearen
Antriebseinheit.
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Aus
dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Antrieben für Stellgeräte bekannt.
So ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Hubmagnete mit einer
Rückstellfeder
als Antriebe für
Stellgeräte
einzusetzen. Im allgemeinen wird in einem derartigen Hubmagneten
durch Bestromung einer Erregerwicklung ein Magnetfeld erzeugt, dessen
Feldlinien einen Tauchanker sowie ein die Erregerwicklung umgebenes
Rückschlußgehäuse und
einen Arbeitsluftspalt zwischen dem Tauchanker und dem Rückschlußgehäuse durchdringen.
Der Tauchanker besteht aus einem magnetisch leitfähigen Material,
so daß beim Durchdringen
der Magnetfeldlinien durch den Tauchanker eine Magnetkraft erzeugt
wird, die darauf hin wirkt, den Arbeitsluftspalt zu verkürzen und
somit den Tauchanker gegen das Rückschlußgehäuse zu ziehen.
Diese Kraft kann über
eine aus einem nicht leitfähigen
Material bestehende Antriebsstange auf beliebige Stellgeräte übertragen
werden. Zumeist ist der Hubmagnet mit einer Rückstellfeder gekoppelt, so
daß eine
Sicherheitsstellung bei Stromausfall einfach zu realisieren ist.
Derartige Hubmagnete weisen zwar den Vorteil auf, daß sie einen
relativ einfachen mechanischen Aufbau aufweisen, kostengünstig sind sowie
durch Vergießen
der Erregerwicklung, welche kein mechanisch bewegtes Teil darstellt,
sehr einfach in einer EX-Schutzart realisierbar ist. Die elektrische Leistungsaufnahme
von Hubmagneten zum Durchfahren von großen Hüben bei gleichzeitiger Erzeugung
hoher Kräfte
im gesamten Arbeitsbereich ist jedoch für viele Anwendungen sehr hoch.
Die Ursache hierfür
sind die magnetischen Verluste in dem für große Hübe erforderlichen großen Arbeitsluftspalt.
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Zur
Reduzierung dieser Verluste wurden im Stand der Technik bereits
technische Maßnahmen, insbesondere
eine Veränderung
der Geometrie eines vom Rückschlußgehäuse ausgebildeten
Ankergegenstücks
vorgeschlagen. Dadurch kann eine Kraft-Weg-Kennlinie eines Hubmagneten
einem gewünschten
Belastungsfall angepaßt
werden. Beispielsweise kann eine zumindest bereichsweise lineare
Kennlinie realisiert werden. Diese Maßnahme zur Optimierung der
Kennlinie von Hubmagneten ermöglicht
es zwar, die Form der Kennlinie an eine Belastung anzupassen, durch
diese wird jedoch nicht die Hubarbeit eines Magneten gesteigert.
Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei den
aus dem Stand der Technik bekannten modifizierten Ankergegenstücken zumeist
Anteile der magnetischen Feldlinien orthogonal zur Kraftrichtung
entstehen, welche zur Hubarbeit keinen Beitrag leisten.
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Zur
Reduzierung der zuvor genannten Nachteile sind im Stand der Technik
Systeme vorgeschlagen worden, bei denen eine Antriebsstange intermittierend
entlang ihrer Längsachse
bewegt wird, wobei bei jedem Schritt ein vergleichsweise geringer Luftspalt
zwischen zwei magnetisch leitenden Elementen überwunden wird. So offenbart
die
US 4,697,164 eine
gattungsgemäße lineare
Antriebseinheit. Der dort beschriebene, elektromagnetische, lineare,
intermittierend sich bewegende Aktuator weist ein Paar von elektromagnetischen
Statoranordnungen auf, die in festen Positionen koaxial entlang
der Längsrichtung
einer Antriebsstange angeordnet sind. Jede Statoranordnung weist
einen derselben zugeordneten, elektromagnetischen Anker, der gleitbar auf
der Antriebsstange geführt
ist, und eine Feder, die den jeweiligen Anker von dem ihm zugeordneten Stator
weg zwingt, auf. An einem Ende jedes Ankers ist exzentrisch zur
Antriebsstangenachse eine Einschnappklinke angeordnet, die eine
mittige Öffnung aufweist,
die die Antriebsstange umklammert. Die Statoranordnungen werden
aufeinander folgend und wechselweise bestromt, so daß die Einschnappklinken
nacheinander die Antriebsstange greifen und während der Bewegung des zugeordneten
Ankers bewegen. Die Antriebswelle wird in ihre Anfangsposition durch
eine Rückführfeder
zurückgeführt. Nachteilig
bei diesem Aktuator ist jedoch, daß bei jedem Bewegungsschritt
der jeweilige Anker mit der Antriebsstange nicht nur gegen die Rückstellfeder,
sondern zusätzlich
auch gegen die Federn, die zwischen dem jeweiligen Stator und dem
jeweiligen Anker angeordnet sind, bewegt werden muß. Da die über die Statoren
zugeführte
Energie zusätzlich
in potentielle Energie dieser Federn umgewandelt werden muß, führt dies
dazu, daß der
Aktuator einen schlechteren Wirkungsgrad hat. Ferner ist die Mitnahmevorrichtung
in Form der Einschnappklinken konstruktiv aufwendig und aufgrund
hoher Anforderungen an eine Justage bei der Herstellung des Aktuators
mit erhöhten
Kosten verbunden. Weiterhin ist diese Mitnahme- bzw. Verbindungsvorrichtung
dadurch anfällig
für Fehlfunktionen.
Insbesondere kann es zu einer Ermüdung von zwischen den Ankern
und Einschnappklinken angeordneten Federunterlegscheiben kommen,
so daß die
Gefahr besteht, daß die
Antriebsstange von der Einschnappklinke auch dann nicht freigegeben
wird, wenn die Bestromung der Statorspule beendet wird. Darüber hinaus
erfolgt bei einer Bewegung eines jeweiligen Ankers nicht sofort
eine Verbindung des Ankers mit der Antriebsstange, sondern der Anker
legt zunächst
eine Strecke in Richtung des jeweiligen Stators zurück, bevor über die Einschnappklinke
eine Mitnahme der Antriebsstange erfolgt. Dies reduziert ebenfalls
den Wirkungsgrad des Aktuators.
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Aus
der
DE 1439948 ist eine
Vorrichtung zur Axialbewegung eines stabförmigen Bauteils in einem rohrförmigen Gehäuse bekannt,
bei dem eine erste Spule zur Ausführung einer Hubbewegung eines Läufers sowie
zwei weitere Spulen zum Feststellen des Läufers gegenüber dem stabförmigen Bauteil vorgesehen
sind.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, die gattungsgemäße lineare
Antriebseinheit derart weiterzuentwickeln, daß die Nachteile des Stands
der Technik überwunden
werden, insbesondere eine Antriebseinheit mit einem hohen Wirkungsgrad
und einem mechanisch einfachen Aufbau bereitgestellt wird. Ferner
soll ein gegenüber
dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Betreiben solch
einer linearen Antriebseinheit geliefert werden.
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Die
die lineare Antriebseinheit betreffende Aufgabe wird durch die Gegenstände der
beiliegenden Ansprüche
1, 2 oder 36 gelöst,
nämlich
dadurch, daß die
erste Verbindungsvorrichtung zumindest eine im wesentlichen ortsfest
zu der ersten Magnetspule angeordnete und eine durch ein erstes
Magnetfeld der ersten Magnetspule induzierte Klemmkraft, zum Feststellen
der Antriebsstange relativ zum Gehäuse, aufbauende erste Klemmvorrichtung
umfaßt und
die zweite Verbindungsvorrichtung zumindest einen die Antriebsstange zumindest
bereichsweise umgebenden und zumindest relativ zur Antriebsstange
und/oder dem Gehäuse
bewegbaren Läufer
und zumindest eine zweite Klemmvorrichtung, zum Feststellen des
Läufers
relativ zum Gehäuse über eine durch
ein zweites Magnetfeld der zweiten Magnetspule induzierten Klemmkraft,
umfaßt.
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Dabei
kann insbesondere vorgesehen sein, daß der Läufer mittels der zweiten Klemmvorrichtung relativ
zu dem Gehäuse
feststellbar ist, wobei die zweite Klemmvorrichtung vorzugsweise
im wesentlichen ortsfest relativ zu dem Gehäuse angeordnet ist.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsstange zumindest
einen ersten und einen zweiten mittels einer Verbindungsstange verbundenen
Antriebsstangenabschnitt aufweist, wobei der erste Antriebsstangenabschnitt
und/oder der zweite Antriebsstangenabschnitt ein magnetisch leitendes,
vorzugsweise weichmagnetisches, Material umfasst bzw. umfassen und
die Verbindungsstange ein magnetisch nicht leitendes Material umfaßt.
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Dabei
kann insbesondere vorgesehen sein, daß die Verbindungsstange einen
kleineren Außendurchmesser
als der erste Antriebsstangenabschnitt und/oder der zweite Antriebsstangenabschnitt
aufweist, der Läufer
im wesentlichen ein die Verbindungsstange zumindest bereichsweise
umgebendes Ankergegenstück
bildet, die Länge
des im Bereich zwischen dem ersten Antriebsstangenabschnitt und dem
zweiten Antriebsstangenabschnitt angeordneten Teils des Ankergegenstücks geringer
als der Abstand zwischen dem ersten Antriebsstangenabschnitt und
dem zweiten Antriebsstangenabschnitt ist, und durch eine Bewegung
des Ankergegenstücks relativ
zu der Verbindungsstange zwischen dem ersten Antriebsstangenabschnitt
und dem Ankergegenstück
ein erster Luftspalt sowie zwischen dem zweiten Antriebsstangenabschnitt
und dem Ankergegenstück
ein zweiter Luftspalt einstellbar sind.
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Alternativ
kann auch vorgesehen sein, daß der
Außendurchmesser
des Ankergegenstücks
im wesentlichen dem Außendurchmesser
des ersten Antriebsstangenabschnitt und/oder des zweiten Antriebsstangenabschnitts
entspricht.
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Bei
den vorgenannten Alternativen wird mit der Erfindung vorgeschlagen,
daß das
Ankergegenstück
zumindest bereichsweise von den ersten und zweiten Magnetfeldern
durchdringbar ist.
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Dabei
kann insbesondere vorgesehen sein, daß der erste Antriebsstangenabschnitt
als ein erster Tauchanker wirksam und mittels der ersten Klemmvorrichtung
bei Bestromung der ersten Magnetspule relativ zum Gehäuse feststellbar
ist, wobei vorzugsweise bei Bestromung der ersten Magnetspule eine attraktive
Kraft zwischen dem ersten Tauchanker und dem Ankergegenstück, insbesondere
zur Verringerung des ersten Luftspalts, erzeugbar ist.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der zweite
Antriebsstangenabschnitt als ein zweiter Tauchanker wirksam ist
und das Ankergegenstück
mittels der zweiten Klemmvorrichtung bei Bestromung der zweiten
Magnetspule relativ zum Gehäuse
feststellbar ist, wobei vorzugsweise bei Bestromung der zweiten
Magnetspule eine attraktive Kraft zwischen dem zweiten Tauchanker und
dem Ankergegenstück,
insbesondere zur Verringerung des zweiten Luftspalts, erzeugbar
ist.
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Dabei
kann eine erfindungsgemäße Antriebseinheit
gekennzeichnet sein durch zumindest eine dritte Klemmvorrichtung
zum Feststellen des Ankergegenstücks
relativ zum Gehäuse
und eine vierte Klemmvorrichtung zum Feststellen des zweiten Tauchankers
relativ zum Gehäuse,
wobei die erste Klemmvorrichtung und/oder die dritte Klemmvorrichtung über das
erste Magnetfeld betätigbar
ist bzw. sind, und/oder die zweite Klemmvorrichtung und/oder vierte
Klemmvorrichtung über
das zweite Magnetfeld betätigbar
ist bzw. sind.
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Auch
kann vorgesehen sein, daß die
erste Klemmvorrichtung und die zweite Klemmvorrichtung oder die
dritte Klemmvorrichtung und die vierte Klemmvorrichtung zeitversetzt
betätigbar
sind.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Ankergegenstück zumindest
bereichsweise von dem zweiten Magnetfeld durchdringbar ist, und
mittels zumindest eines ersten Rückstellelements,
vorzugsweise in Form zumindest eines Federelements, die Größe des ersten
Luftspalts veränderbar
ist, wobei das erste Rückstellelement
vorzugsweise im Bereich des ersten Luftspalts angeordnet ist.
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Dabei
kann vorgesehen sein, daß der
erste Antriebsstangenabschnitt als ein erster Tauchanker wirksam
ist und mittels der ersten Klemmvorrichtung bei Bestromung der ersten
Magnetspule relativ zum Gehäuse
feststellbar ist.
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Für die beiden
vorgenannten Alternativen wird mit der Erfindung vorgeschlagen,
daß das
Ankergegenstück
mittels der zweiten Klemmvorrichtung bei Bestromung der zweiten
Magnetspule relativ zum Gehäuse
feststellbar ist, wobei vorzugsweise bei Bestromung der zweiten
Magnetspule eine attraktive Kraft zwischen dem ersten Tauchanker
und dem Ankergegenstück,
insbesondere zur Verringerung des ersten Luftspalts, erzeugbar ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit
kann vorgesehen sein, daß der
Läufer
einen Mitnehmer bildet und mittels der zweiten Klemmvorrichtung
relativ zu der Antriebsstange feststellbar ist, wobei vorzugsweise
die zweite Klemmvorrichtung im wesentlichen ortsfest relativ zu
dem Mitnehmer angeordnet ist, insbesondere von dem Mitnehmer umfaßt ist.
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Dabei
kann vorgesehen sein, daß der
Mitnehmer zumindest bereichsweise sowohl von dem ersten Magnetfeld
als auch von dem zweiten Magnetfeld durchdringbar ist.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Mitnehmer
in einem Bereich zwischen der ersten Magnetspule und der zweiten Magnetspule
angeordnet ist, die Ausdehnung des Mitnehmers entlang der Längsachse
der Antriebsstange geringer als der Abstand zwischen der ersten Magnetspule
und der zweiten Magnetspule ist, und durch eine Bewegung des Mitnehmers
relativ zum Gehäuse
zwischen der ersten Magnetspule und dem Mitnehmer ein dritter Luftspalt
und zwischen der zweiten Magnetspule und dem Mitnehmer ein vierter Luftspalt
einstellbar ist.
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Bei
den vorgenannten Alternativen kann auch vorgesehen sein, daß der Mitnehmer
zumindest drei Abschnitte umfaßt,
wobei der erste Abschnitt der ersten Magnetspule zugewandt ist und
ein magnetisch leitendes, vorzugsweise weichmagnetisches, Material
umfaßt,
der zweite Abschnitt der zweiten Magnetspule zugewandt ist, ein
magnetisch leitendes, vorzugsweise weichmagnetisches, Material umfaßt und mit
der zweiten Klemmvorrichtung in Wirkverbindung steht, und der erste
Abschnitt und der zweite Abschnitt über einen dritten Abschnitt,
der ein magnetisch nicht leitendes Material umfaßt, verbunden sind.
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Bevorzugt
ist dabei, daß die
Antriebsstange mittels der ersten Klemmvorrichtung beim Bestromung
der ersten Magnetspule relativ zum Gehäuse feststellbar ist, wobei
vorzugsweise bei Bestromung der ersten Magnetspule eine attraktive
Kraft zwischen der ersten Magnetspule und dem Mitnehmer, vorzugsweise
dem ersten Abschnitt des Mitnehmers, insbesondere zur Verringerung
des dritten Luftspalts, erzeugbar ist.
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Ferner
wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß bei Bestromung der zweiten
Magnetspule eine attraktive Kraft zwischen der zweiten Magnetspule
und dem Mitnehmer, vorzugsweise dem zweiten Abschnitt des Mitnehmers,
insbesondere zur Verringerung des vierten Luftspalts, erzeugbar
ist.
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Bei
der vorherigen Ausführungsform
kann alternativ auch vorgesehen sein, daß der Mitnehmer zumindest bereichsweise
von dem zweiten Magnetfeld durchdringbar ist und im wesentlichen
frei von dem ersten Magnetfeld bleibt.
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Dabei
ist bevorzugt, daß durch
eine Bewegung des Mitnehmers relativ zum Gehäuse zwischen der zweiten Magnetspule
und dem Mitnehmer ein fünfter
Luftspalt einstellbar ist, und mittels zumindest eines zweiten Rückstellelements,
vorzugsweise in Form zumindest eines Federelements, die Größe des fünften Luftspalts
veränderbar
ist, wobei das zweite Rückstellelement
vorzugsweise im Bereich des fünften
Luftspalts angeordnet ist.
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Bei
den vorgenannten Alternativen kann auch vorgesehen sein, daß die Antriebsstange
mittels der ersten Klemmvorrichtung durch Bestromung der ersten
Magnetspule relativ zum Gehäuse
feststellbar ist.
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Eine
erfindungsgemäße lineare
Antriebseinheit kann dadurch gekennzeichnet, daß bei Bestromung der zweiten
Magnetspule eine attraktive Kraft zwischen der zweiten Magnetspule
und dem Mitnehmer, insbesondere zur Verringerung des fünften Luftspalts,
erzeugbar ist.
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Bei
den zuvor beschriebenen Ausführungsformen
kann vorgesehen sein, daß die
erste, zweite, dritte und/oder vierte Klemmvorrichtung zumindest eine
in einer von dem ersten oder zweiten Magnetfeld durchsetzbaren Einheit,
wie der ersten und/oder zweiten Magnetspule, vorzugsweise dem ersten und/oder
zweiten Magnetjoch, oder dem Mitnehmer, im wesentlichen senkrecht
zur Bewegungsrichtung einer von der jeweiligen Klemmvorrichtung
feststellbaren Einheit, wie der Antriebsstange, des ersten Tauchankers,
des zweiten Tauchankers oder des Ankergegenstücks, bewegbar gelagerte Bremsbacke umfaßt bzw.
umfassen, wobei zumindest eine Bremsbacke vorzugsweise eine dem
Querschnitt der von der jeweiligen Klemmvorrichtung feststellbaren Einheit
angepaßte
Oberflächenform
aufweist, vorzugsweise in Form eines Ringsegments ausgeführt ist.
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Dabei
kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß zumindest eine Bremsbacke
ein magnetisch leitendes, vorzugsweise weichmagnetisches, Material
umfaßt,
und der Bereich zwischen der Bremsbacke und der dieselbe lagernden
Einrichtung, wie der ersten Magnetspule, der zweiten Magnetspule
oder dem Mitnehmer, auf der von der jeweiligen Klemmvorrichtung
feststellbaren Einheit, wie der Antriebsstange, dem ersten Tauchanker,
dem zweiten Tauchanker oder dem Ankergegenstück, abgewandten Seite der Bremsbacke
ein nicht magnetisch leitendes Material umfaßt.
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Eine
alternative Ausführungsform
der Antriebseinheit gemäß der Erfindung
sieht vor, daß die erste,
zweite, dritte und/oder vierte Klemmvorrichtung zumindest einen
die von der jeweiligen Klemmvorrichtung feststellbare Einheit, wie
der Antriebsstange, den ersten Tauchanker, den zweiten Tauchanker
und/oder das Ankergegenstück,
umschließenden
Keilklemmring aufweist bzw. aufweisen, der relativ zu der von der
jeweiligen Klemmvorrichtung feststellbaren Einheit verkippbar ist
zum Feststellen derselben.
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Dabei
kann vorgesehen sein, daß zumindest ein
Keilklemmring ein magnetisch leitendes, vorzugsweise weichmagnetisches,
Material umfaßt
und der dem Keilklemmring zugewandte Bereich zwischen der von der
jeweiligen Klemmvorrichtung feststellbaren Einheit, wie der Antriebsstange,
dem ersten Tauchanker, dem zweiten Tauchanker oder dem Ankergegenstück, und
der ersten Magnetspule, der zweiten Magnetspule, dem ersten Magnetjoch,
dem zweiten Magnetjoch oder dem Mitnehmer, ein magnetisch nicht
leitendes Material umfaßt.
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Ferner
kann zumindest ein im Bereich zwischen der von dem ersten oder zweiten
Magnetfeld durchsetzbaren Einheit, wie der ersten Magnetspule, der
zweiten Magnetspule, dem ersten Magnetjoch, dem zweiten Magnetjoch
oder dem Mitnehmer, und dem Keilklemmring angeordnetes drittes Rückstellement,
vorzugsweise in Form zumindest eines Federelements vorgesehen sein.
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Auch
wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die erste, zweite, dritte
und/oder vierte Klemmvorrichtung zumindest ein, insbesondere von
der von dem ersten oder zweiten Magnetfeld durchsetzbaren Einheit,
wie der ersten Magnetspule, der zweiten Magnetspule, dem ersten
Magnetjoch, dem zweiten Magnetjoch oder dem Mitnehmer, umfaßtes Widerlager und
zumindest ein relativ zu dem Widerlager und der von der jeweiligen
Klemmvorrichtung festzustellenden Einheit, wie der Antriebsstange,
dem ersten Tauchanker, dem zweiten Tauchanker oder dem Ankergegenstück, bewegbares
Presselement, vorzugsweise in Form einer die jeweils festzustellende
Einheit umgebenden, vorzugsweise profilierten Platte, aufweist.
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Dabei
ist bevorzugt, daß das
Widerlager im Bereich der jeweils festzustellenden Einheit ein magnetisch
nicht leitendes Material, vorzugsweise Messing, umfaßt.
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Für die beiden
zuvor vorgeschlagenen Ausführungsformen
kann auch vorgesehen sein, daß das
Widerlager, vorzugsweise im Bereich des magnetisch nicht leitenden
Materials, zumindest eine, vorzugsweise keilförmige, Aussparung zur Aufnahme
zumindest eines Klemmstücks,
insbesondere einer Kugel, umfaßt.
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Dabei
ist bevorzugt zumindest ein in der Aussparung, insbesondere unterhalb
des Klemmstücks, angeordnetes
viertes Rückstellelement,
vorzugsweise umfassend zumindest ein Federelement und/oder einen
Silikonkörper
vorgesehen.
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Insbesondere
wird mit der Erfindung auch vorgeschlagen, daß die Bremsbacke, der Keilklemmring
und/oder das Klemmstück
und/oder die jeweils festzustellenden Einheit zumindest in einem
ersten Bereich ein Material mit einem hohen Reibewert umfaßt bzw.
umfassen, in einem zweiten Bereich eine gehärtete Oberfläche aufweist
bzw. aufweisen und/oder in einem dritten Bereich eine strukturierte Oberfläche aufweist
bzw. aufweisen, wobei vorzugsweise der erste und der zweite, der
zweite und der dritte und/oder der erste und der dritte Bereich
identisch sind.
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Schließlich kann
vorgesehen sein, daß zumindest
ein mit der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Klemmvorrichtung
in Wirkverbindung stehendes, vorzugsweise von der ersten, zweiten,
dritten oder vierten Klemmvorrichtung umfaßtes, piezoelektrisches Element.
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Dabei
kann vorgesehen sein, daß bei
Bestromung der zweiten Magnetspule das Ankergegenstück mittels
der zweiten Klemmvorrichtung oder der zweite Tauchanker mittels
der vierten Klemmvorrichtung festgestellt wird und eine attraktive
Kraft zwischen dem Ankergegenstück
und dem zweiten Tauchanker erzeugt wird.
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Alternativ
kann vorgesehen sein, daß bei
Bestromung der zweiten Magnetspule das Ankergegenstück mittels
der zweiten Klemmvorrichtung festgestellt wird und eine attraktive
Kraft zwischen dem Ankergegenstück
und dem ersten Tauchanker erzeugt wird.
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Für die vorgenannte
Alternative wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß nach Reduzierung und/oder
Beendigung der Bestromung der zweiten Magnetspule der Abstand zwischen
dem Ankergegenstück
und dem ersten Tauchanker, vorzugsweise mittels des ersten Rückstellelements,
vergrößert wird.
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In
einer weiteren Ausführungsform
des Verfahrens kann vorgesehen sein, daß bei Bestromung der ersten
Magnetspule eine attraktive Kraft zwischen der ersten Magnetspule
und dem Mitnehmer erzeugt wird.
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Das
Verfahren, insbesondere gemäß der zuvor
beschriebenen Ausführungsform
kann erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet sein, daß bei Bestromung
der zweiten Magnetspule der Mitnehmer mittels der zweiten Klemmvorrichtung
ortsfest relativ zur Antriebsstange festgestellt wird und eine attraktive
Kraft zwischen dem Mitnehmer und der zweiten Magnetspule erzeugt
wird.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
sieht vor, daß nach
Reduzierung und/oder Beendigung der Bestromung der zweiten Magnetspule
der Abstand zwischen dem Mitnehmer und der zweiten Magnetspule,
vorzugsweise mittels des zweiten Rückstellelements, vergrößert wird.
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Mit
der Erfindung wird ferner ein Verfahren vorgeschlagen, daß vorsieht,
daß die
Klemmkraft der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Klemmvorrichtung,
insbesondere durch Veränderung
der Bestromungsstärke
der ersten und/oder zweiten Magnetspule, einstellbar ist, vorzugsweise
ein vorbestimmter Schlupf der durch die erste, zweite, dritte und/oder
vierte Klemmvorrichtung feststellbaren Einheit ermöglicht wird.
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Insbesondere
kann bei dem Verfahren vorgesehen sein, daß die Bestromung der ersten
und zweiten Magnetspule zeitlich überlappend erfolgt.
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Schließlich wird
mit der Erfindung vorgeschlagen, daß das Verfahren dadurch gekennzeichnet
ist, daß die
Antriebsstange über
eine externe Kraft, vorzugsweise angelegt über ein fünftes Rückstellelement, in eine Noposition
im stromlosen Betrieb gezwungen wird.
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Der
Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis
zugrunde, daß eine
lineare Antriebseinheit, insbesondere zur Verwendung in einem Stellgerät, derart
ausgeführt
werden kann, daß eine
intermittierende Bewegung einer Antriebsstange erzeugt wird, bei
der hohe Antriebskräfte über praktisch
unbegrenzte Hübe
bei geringer elektrischer Leistung übertragen werden können, wobei
gleichzeitig das Bauvolumen einer solchen Antriebseinheit deutlich gegenüber konventionellen
Hubmagneten bei gleicher Hubarbeit reduziert ist. Zu diesem Zwecke
umfaßt
die erfindungsgemäße lineare
Antriebseinheit eine Antriebsstange, ein Ge häuse, eine erste Magnetspule
mit zumindest einer ersten Wicklung und vorzugsweise einem ersten
Magnetjoch, eine zweite Magnetspule mit zumindest einer zweiten
Wicklung und vorzugsweise einem zweiten Magnetjoch, eine erste Verbindungsvorrichtung
mit einer ersten Klemmvorrichtung und eine zweite Verbindungsvorrichtung
mit einer zweiten Klemmvorrichtung und einem Läufer. Somit umfaßt die Antriebseinheit
lediglich zwei Magnetsysteme bestehend aus je einer Spule und vorzugsweise
einer magnetischen Rückführung in
Form eines Magnetjochs. Ein derartiger Aufbau bietet ferner den
Vorteil, wie später
beschrieben wird, daß eine
Bewegung der Antriebsstange in beide Richtungen ohne ein Umpolen
der Wicklungen der Magnetspulen möglich ist. Die Antriebsstange kann
einstückig
ausgebildet sein oder einen ersten Antriebsstangenabschnitt bzw.
ersten Tauchanker, einen zweiten Antriebsstangenabschnitt bzw. einen zweiten
Tauchanker, eine Verbindungsstange und/oder ein Ankergegenstück umfassen
und der Läufer
kann als Mitnehmer ausgebildet sein. Ferner umfaßt die Antriebseinheit Rückstellelemente,
insbesondere Federelemente, einen Keilklemmring und/oder eine Keilkugelbremse
mit zumindest einer Kugel, einer Platte, einem Rückstellelement und einer Aussparung
umfassen. Also kann die Antriebseinheit konstruktiv einfach und
einen hohen Wirkungsgrad aufweisend ausgeführt werden, indem beispielsweise
bei einer Ausführungsformen
der Erfindung, in der die erste Klemmvorrichtung im wesentlichen
dazu dient, die Antriebsstange relativ zum Gehäuse festzustellen, auf zumindest
ein Federelement verzichtet werden kann, gegen das die Antriebseinheit
bei Bewegung der Antriebsstange anarbeiten muß. In derartigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen
dient die zweite Magnetspule dazu, eine magnetische Kraft zwischen
dem Ankergegenstück,
das auf der Antriebsstange gelagert ist, und dem von der Antriebsstange
ausgebildeten Tauchanker bzw. zwischen dem von der zweiten Magnetspule umfaßten Magnetjoch
und dem Mitnehmer, an dem die Antriebsstange über eine zweite Klemmvorrichtung
festgestellt wird, zu erzeugen. Durch diese magnetische Kraft wird
die Hubarbeit in Form der Bewegung der Antriebsstange relativ zum
Gehäuse
erzwungen. Hierbei ist hervorzuheben, daß bei einer Klemmung der Antriebsstange
mittels sowohl der ersten Klemmvorrichtung als auch einer zweiten Klemmvorrichtung
bzw. des Ankergegenstücks
mit der zweiten Klemmvorrichtung eine direkte Klemmung der Antriebsstange,
des Ankergegenstücks bzw.
des Mitnehmers erreicht wird, so daß also die Klemmung durch das
von der ersten und/oder zweiten Magnetspule hervorgerufenen Magnet feld
erreicht wird. Eine Klemmung der Antriebsstange bzw. des Ankergegenstücks erfolgt
aufgrund einer mechanischen Wechselwirkung zwischen der ersten bzw. zweiten
Klemmvorrichtung und der Antriebsstange bzw. dem Ankergegenstück, die
durch eine magnetische Kraft zwischen der Klemmvorrichtung und der Antriebsstange
bzw. des Ankergegenstücks
hervorgerufen wird. Dies führt
dazu, daß im
Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten elektromagnetischen
Mitnahmevorrichtungen keine „Leerlaufbewegungen" der Antriebsstange,
des Ankergegenstücks
bzw. des Mitnehmers erfolgen, bevor eine Klemmwirkung erzielt wird.
Auch hierdurch wird der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Antriebseinheit
deutlich erhöht,
da nämlich
die gesamte relative Bewegung des Mitnehmers in Hubarbeit umgewandelt
wird. Besonders vorteilhaft wird der Wirkungsgrad der Antriebseinheit
bei denjenigen Ausführungsformen
der Erfindung beeinflußt,
bei denen das Ankergegenstück
bzw. der Mitnehmer zumindest bereichsweise sowohl vom Magnetfeld
der ersten Magnetspule als auch vom Magnetfeld der zweiten Magnetspule
durchdrungen wird. In diesen Ausführungsformen kann vollständig auf
ein zusätzliches
Federelement für
eine Rückführung des
Ankergegenstücks bzw.
des Mitnehmers verzichtet werden. Bei diesen Ausführungsformen
wird nämlich
durch die erste Klemmvorrichtung sowohl eine Klemmung der Antriebsstange
erzeugt als auch eine attraktive Kraft zwischen dem von der Antriebsstange
umfaßten Tauchanker
und dem Ankergegenstück
bzw. dem Mitnehmer und der ersten Magnetspule erzeugt. Somit kommt
es bei Bestromung der ersten Magnetspule zu einer automatischen
Rückführung des
Ankergegenstücks
bzw. des Mitnehmers. Bei einer Bestromung der zweiten Magnetspule
wird dann die Hubarbeit in der Art geleistet, daß die Antriebsstange relativ zum
Ankergegenstück
bzw. mit dem Mitnehmer über die
zweite Klemmvorrichtung verbunden in Richtung der zweiten Magnetspule
bewegt wird. Aufgrund der direkten Abhängigkeit der durch die Klemmvorrichtungen
hervorgerufenen Klemmkraft von der Stärke des Magnetfelds der ersten
bzw. zweiten Magnetspule ist darüber
hinaus eine Dosierung der Klemmkräfte möglich, so daß ein Schlupf
zwischen der Antriebsstange und der ersten Klemmvorrichtung bzw.
dem Mitnehmer ermöglicht
und somit eine Bewegung der Antriebsstange hervorgerufen werden
kann, bei der nicht ein gesamter Arbeitsluftspalt überwunden
wird. Somit ermöglicht
es die erfindungsgemäße lineare Antriebseinheit,
daß die
Antriebsstange nicht nur um Schrittlängen, die durch die Größe des Arbeitsluftspalts
vorgegeben sind, bewegt werden kann, sondern beliebige Zwischenpositionen
der Antriebsstange in dieser Schrittlänge eingestellt werden können. Dadurch
wird der Einsatzbereich der linearen Antriebseinheit deutlich vergrößert. Somit
ermöglicht es
die erfindungsgemäße lineare
Antriebseinheit bzw. das Verfahren zum Betreiben derselben einen Aktuator
für ein
Stellgerät
bereitzustellen, der einen hohen Wirkungsgrad aufweist, eine beliebige
Position der Antriebsstange trotz der intermittierenden Bewegung
der Antriebsstange ermöglicht,
aufgrund der eingesetzten magnetisch wirkenden Klemmvorrichtungen
mechanisch einfach aufgebaut und somit preisgünstig und störunanfällig ist.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft
anhand schematischer Zeichnungen im einzelnen erläutert sind.
Dabei zeigt:
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1 eine
Schnittansicht einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit;
-
2a eine
Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit;
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2b eine
Schnittansicht einer Abwandlung der Antriebseinheit der 2a;
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3 eine
Schnittansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit;
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4a eine
Schnittansicht einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit
bei Bestromung einer ersten Magnetspule und Nichtbestromung einer
zweiten Magnetspule;
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4b eine
Schnittansicht gemäß der 4a,
allerdings bei umgekehrter Bestromung der Magnetspulen;
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5a eine
Schnittansicht einer fünften Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit
bei Bestromung einer ersten Magnetspule und Nichtbestromung einer
zweiten Magnetspule;
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5b eine
Schnittansicht gemäß 5a, allerdings
bei umgekehrter Bestromung der Magnetspulen;
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6 eine
Schnittansicht einer ersten Ausführungsform
einer Klemmvorrichtung zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit;
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7 eine
Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer Klemmvorrichtung
zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit;
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8 eine
Schnittansicht einer dritten Ausführungsform einer Klemmvorrichtung
zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit;
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9 eine
Schnittansicht einer sechsten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit ähnlich 1,
allerdings umfassend eine vierte Ausführungsform einer Klemmvorrichtung;
-
10a eine Schnittansicht einer siebten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit ähnlich der 5a,
allerdings umfassend eine fünfte
Ausführungsform
einer Klemmvorrichtung bei Bestromung einer zweiten Magnetspule; und
-
10b eine Schnittansicht der Antriebseinheit gemäß 10a, allerdings bei umgekehrter Bestromung der
Magnetspulen.
-
In 1 ist
eine erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit 1 dargestellt. Die
Antriebseinheit 1 umfaßt
ein Gehäuse 3,
das vorzugsweise aus einem magnetisch nicht leitenden Material,
wie einem Kunststoff oder Aluminium, besteht. Innerhalb des Gehäuses 3 sind
eine erste Magnetspule 7 und eine zweite Magnetspule 5 angeordnet.
Die Magnetspulen 5, 7 umfassen jeweils zumindest
eine Wicklung 9, 11 und die Wicklungen 9, 11 umgebende,
als magnetische Rückschlüsse dienende
Magnetjoche 13, 15. Die Magnetjoche 13, 15 bestehen
jeweils aus einem magnetisch leitenden, insbesondere weichmagnetischen,
Material. Die Magnetspulen 5, 7 umgeben eine Antriebsstange 17.
Die Antriebsstange 17 ist nur bereichsweise dargestellt. Der
in 1 dargestellte Bereich der Antriebsstange 17 umfaßt zwei
Antriebsstangenabschnitte, die in Form von einem ersten Tauchanker 19 und
einem zweiten Tauchanker 21 ausgeführt sind. Die Tauchanker 19, 21 bestehen
jeweils aus einem magnetisch leitenden, insbesondere weichmagnetischen, Material.
Die Tauchanker 19, 21 sind über eine Verbindungsstange 23,
die aus einem magnetisch nicht leitenden Material besteht, verbunden.
Wie aus 1 ersichtlich, weist die Verbindungsstange 23 einen
deutlich geringeren Durchmesser als die Tauchanker 19, 21 auf.
Die Verbindungsstange 23 ist von einem im wesentlichen
zylinderförmigen
Ankergegenstück 25 umgeben,
das aus einem magnetisch leitenden, insbesondere weichmagnetischen,
Material besteht. Die Ausdehnung des Ankergegenstücks 25 entlang
der Längsachse
der Antriebsstange 17 ist geringer als der Abstand zwischen
den Tauchankern 19, 21, so daß zwischen dem ersten Tauchanker 19 und
dem Ankergegenstück 25 ein
erster Luftspalt 27 und zwischen dem Ankergegenstück 25 und
dem zweiten Tauchanker 21 ein zweiter Luftspalt 29 besteht.
Auf die Antriebsstange 17 wirkt ein nicht dargestelltes
Rückstellelement,
das eine durch den Pfeil F angedeutete Kraft auf die Antriebsstange 17 ausübt. Auf
der dem Rückstellelement
gegenüberliegenden Seite
der Antriebsstange 17 ist die Antriebseinheit 1 über ein
nicht dargestelltes Verbindungselement mit einem Stellgerät verbunden.
Die erste Magnetspule 7 umfaßt ferner eine erste Klemmvorrichtung 31 und die
zweite Magnetspule 5 umfaßt eine zweite Klemmvorrichtung 33.
Die genaue Ausführung der
Klemmvorrichtungen 31, 33 wird später anhand
der 6 bis 9 erläutert. Im Folgenden wird nun
die Funktionsweise der Antriebseinheit 1 erläutert.
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In
einem ersten Schritt wird die Wicklung 11 der ersten Magnetspule 7 mit
Strom versorgt. Aufgrund der Bestromung der ersten Wicklung 11 entstehen
die in 1 gestrichelt dargestellten Feldlinien 12 innerhalb
des ersten Magnetjochs 15, der ersten Klemmvorrichtung 31,
dem Ankergegenstück 25 sowie
dem ersten Tauchanker 19. Diese magnetische Durchflutung
führt zu
folgenden Effekten. Einerseits kommt es aufgrund der Durchflutung
der ersten Klemmvorrichtung 31 zu einem Feststellen des
ersten Tauchankers 19 relativ zu der ersten Magnetspule 7 und
somit zum Gehäuse 3.
Das heißt,
es kann keine axiale Bewegung der Antriebsstange 17, insbesondere
des ersten Tauchankers 19, der Verbindungsstange 23 und
des zweiten Tauchankers 21 stattfinden. Aufgrund der Durchflutung
des ersten Tauchankers 19 sowie des Ankergegenstücks 25 kommt
es andererseits zur Ausbildung von magnetischen Feldlinien 12 im
Luftspalt 27. Das System aus erstem Tauchanker 19 und
Ankergegenstück 25 wirkt zu
diesem Zeitpunkt als herkömmlicher
Hubmagnet. Das Ankergegenstück 25 wird
aufgrund der Feststellung des ersten Tauchankers 19 in
Richtung des ersten Tauchankers 19 bewegt, und zwar so
lange, bis der erste Luftspalt 27 minimiert ist. Dazu ist
das Ankergegenstück 25 gleitend
auf der Verbindungsstange 23 gelagert. Eine Verringerung
des ersten Luftspalts 27 führt dazu, daß der zweite
Luftspalt 29 zwischen dem Ankergegenstück 25 und dem zweiten Tauchanker 21 vergrößert wird.
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In
einem zweiten Schritt wird daraufhin zusätzlich die zweite Magnetspule 5 bestromt.
Der Stromfluß durch
die Wicklung 9 der zweiten Magnetspule 5 ruft
eine Durchflutung der zweiten Klemmvorrichtung 33, des
zweiten Magnetjochs 13, des zweiten Tauchankers 21 und
des Ankergegenstücks 25 hervor.
Beispielhaft sind resultierende Magnetfeldlinien 14 in 1 gestrichelt
dargestellt. Die Durchflutung der zweiten Klemmvorrichtung 33 bewirkt,
daß das
Ankergegenstück 25 relativ
zu der zweiten Magnetspule 5 und somit zum Gehäuse 3 festgestellt wird.
Aufgrund der andauernden Bestromung der ersten Magnetspule 7 ist
in diesem Moment zunächst eine
relative Bewegung zwischen der Antriebsstange 17 und dem
Ankerge genstück 25 ausgeschlossen. Wird
die Bestromung der ersten Magnetspule 7 reduziert, so nimmt
die durch die erste Klemmvorrichtung 31 gegenüber dem
ersten Tauchanker 19 aufgebaute Klemmkraft im wesentlichen
proportional zum durch die erste Magnetspule 7 hervorgerufenen
Magnetfeld ab. Dies führt
dazu, daß die
Feststellung des ersten Tauchankers 19 und damit der Antriebsstange 17 gegenüber dem
Gehäuse 3 aufgehoben
wird. Aufgrund des zwischen dem Ankergegenstück 25 und dem zweiten
Tauchanker 21 durch die zweite Magnetspule 5 aufgebauten
Magnetfelds 5 im Bereich des zweiten Luftspalts 29 kommt
es zu einer attraktiven Kraft zwischen dem Ankergegenstück 25 und
dem zweiten Tauchanker 21, die daraufhin wirkt, den zweiten Luftspalt 29 zu
reduzieren. Dies führt
dazu, daß der zweite
Tauchanker 21 gegen die Kraft F in der 1 nach
unten bewegt und somit Hubarbeit an der Antriebsstange 17 geleistet
wird.
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Anschließend wird
die Bestromung der ersten Magnetspule 7 wieder aufgenommen,
dann die Bestromung der zweiten Magnetspule 5 reduziert und
schließlich
werden die zuvor beschriebenen Arbeitsschritte wiederholt. Durch
eine Wiederholung dieser Arbeitsschritte kommt es zu einer schrittweisen
Bewegung der Antriebsstange 17 in der 1 nach
unten. Aufgrund der geringen Dimensionierung des ersten Luftspalts 27 sowie
des zweiten Luftspalts 29 arbeitet das Hubmagnetsystem,
bestehend aus dem ersten Tauchanker 19, dem Ankergegenstück 25 und
dem zweiten Tauchanker 21, stets auf hohem Kraftniveau.
Somit kann durch kurzzeitige Überlappung
der Bestromungsphasen der ersten Magnetspule 7 und der
zweiten Magnetspule 9 ein Vorwärtslaufen der Antriebsstange 17 in
kleinen Schritten erreicht werden.
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Die
erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 ermöglicht es
jedoch auch, daß die
Antriebsstange 17 in beliebige Zwischenpositionen verfahren
werden kann. So kann für
eine dosierte Bewegung der Antriebsstange 17 gegen die
Kraft F, also in der 1 nach unten, zu dem Zeitpunkt,
in dem sowohl die erste Magnetspule 7 als auch die zweite
Magnetspule 5 bestromt sind und der erste Luftspalt 27 minimal
ist, die Bestromung der ersten Magnetspule 7 reduziert werden.
Dabei wird die Bestromung derart gesteuert, daß die erste Klemmvorrichtung 31 soweit
gelöst wird,
daß eine
Schlupfbewegung des ersten Tauchankers 19 relativ zu der
ersten Klemmvorrichtung 31 und damit zum Gehäuse 3 aufgrund
der zwischen dem Ankergegenstück 25 und
dem zweiten Tauchanker 21 im zweiten Luftspalt 29 ausgebildeten Kraft
ermöglicht
wird. Durch diese Dosierung ist es möglich, daß die Antriebsstange 17 sich
nur soweit verschiebt, daß der
erste Luftspalt 29 nur teilweise abgebaut wird. Ist die
gewünschte
Position, die über einen
nicht dargestellten Positionserfassungssensor aufgenommen wird,
erreicht, so wird die Bestromung der ersten Magnetspule 7 und
damit die durch die erste Klemmvorrichtung 31 aufgebaute
Kraft wieder erhöht,
was wiederum dazu führt,
daß die
Antriebsstange 17 wieder relativ zu dem Gehäuse 3 festgestellt
wird. Wird anschließend
die Bestromung der zweiten Magnetspule 5 ausgeschaltet,
so kommt es wieder zu einer Bewegung des Ankergegenstücks 25 relativ
zur Verbindungsstange 23 und damit zum ersten Tauchanker 19,
wodurch der erste Luftspalt 27 reduziert wird. Diese Situation
stellt den stationären
Zustand der Antriebseinheit 1 dar. Die Antriebsstange 17 wird
in dieser Position durch die erste Klemmvorrichtung 31 relativ
zu dem Gehäuse 3 festgestellt, und
somit befindet sich das durch die Antriebseinheit 1 betätigte Stellgerät dann in
einem stationären
Zustand.
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Darüber hinaus
kann die Bewegung der Antriebsstange 17 durch Steuerung
der Bestromung der Wicklung 9 der zweiten Magnetspule 5 gesteuert werden.
Dies wird dadurch ermöglicht,
daß das
Ankergegenstück 25 auch
bei relativ geringen Magnetfeldern der zweiten Magnetspule 5 mittels
der zweiten Klemmvorrichtung 33 relativ zum Gehäuse 3 festgestellt
wird. Durch Veränderung
der Bestromung der Wicklung 9 kann dann die Kraft zwischen
dem Ankergegenstück 25 und
dem zweiten Tauchanker 21 über einen weiten Bereich variiert
werden. Dies ermöglicht es,
insbesondere bei einer fehlenden Bestromung der Wicklung 11 der
ersten Magnetspule 7, daß sich der zweite Tauchanker 21 in
Richtung des Ankergegenstücks 25 entgegen
der Kraft F in 1 nach unten bewegen kann, wenn
das durch die zweite Magnetspule 5 hervorgerufenen Magnetfeld
eine Kraft zwischen dem zweiten Tauchanker 21 und dem Ankergegenstück 25 erzeugt,
die größer als
die Kraft F ist.
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Eine
dosierte Bewegung der Antriebsstange 17 in die entgegengesetzte
Richtung, d.h. in der 1 nach oben, ist dann möglich, wenn
bei fehlender Bestromung der ersten Magnetspule 7 die Bestromung
der zweiten Magnetspule 5 derart gewählt wird, daß die Kraft
zwischen dem zweiten Tauchanker 21 und dem Ankergegenstück 25 geringer
als die Kraft F ist, wodurch es zu einer Bewegung des zweiten Tauchankers 21 unter
Vergrößerung des
zweiten Luftspalts 29 relativ zum Ankergegenstück 25 kommt.
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Ferner
ist ebenfalls eine dosierte Bewegung der Antriebsstange 17 möglich, wenn
keine Bestromung der zweiten Magnetspule 5 vorliegt. Wird
lediglich die erste Magnetspule 7 bestromt, so wird zunächst der
erste Tauchanker 19 und damit die Antriebsstange 17 mittels
der ersten Klemmvorrichtung 31 festgestellt. Durch Reduzierung
der Bestromung der ersten Magnetspule 7 kann die durch
die erste Klemmvorrichtung 31 auf den ersten Tauchanker 19 ausgeübte Kraft
derart reduziert werden, daß ein Schlupf
zwischen der ersten Klemmvorrichtung 31 und dem ersten
Tauchanker 19 ermöglicht
wird. Dies ermöglicht
es, daß die
Antriebsstange 17 sich aufgrund der Kraft F dosiert in 1 nach
oben bewegen kann.
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Wie
später
erläutert
wird, ermöglichen
es die Klemmvorrichtungen 31, 33, hohe Klemmkräfte, beispielsweise
im Bereich von 100 bis mehreren Tausend Newton, aufzubauen. Somit
wird verhindert, daß die
Antriebsstange 17 auch bei hohen Kräften, die auf sie wirken, aus
der zuvor beschriebenen stationären
Position verfahren werden kann. Desweiteren zeichnet sich diese
stationäre
Position der Antriebseinheit 1 durch einen sehr geringen
Energieverbrauch aus. Der magnetische Kreis durch das erste Magnetjoch 15,
die erste Klemmvorrichtung 31, das Ankergegenstück 25 sowie
den ersten Tauchanker 19 ist im wesentlichen nicht unterbrochen,
insbesondere ist durch geeignete Lagerung des ersten Tauchankers 19 und
des Ankergegenstücks 25 im ersten
Magnetjoch 15 nur der im wesentlichen zu vernachlässigende,
erste Luftspalt 27 zwischen diesen Bauteilen vorhanden.
In der stationären
Position ist der erste Luftspalt 27 zudem im wesentlichen
geschlossen, so daß hierdurch
im wesentlichen keine energetischen Verluste auftreten und somit
der Energieverbrauch der Antriebseinheit 1 im Vergleich
zu herkömmlichen
Hubmagnetsystemen um ein bis zwei Größenordnungen reduziert wird.
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In 2a ist
eine zweite Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Antriebseinheit 1' dargestellt.
Die Antriebseinheit 1' umfaßt ein Gehäuse 3', eine erste
Magnetspule 7',
umfassend ein erstes Magnetjoch 15' und eine erste Wicklung 11'. Desweiteren
umfaßt
die Antriebseinheit 1' eine
zweite Magnetspule 5',
umfassend ein zweites Magnetjoch 13' sowie eine zweite Wicklung 9'. Der Aufbau
einer Antriebsstange 35 der Antriebseinheit 1' weicht jedoch folgendermaßen von
dem der in 1 dargestellten Antriebsstange 17 ab.
Die Antriebsstange 35 weist einen ersten Antriebsstangenabschnitt
in Form eines ersten Tauchankers 37 auf. Im Vergleich zu
dem ersten Tauchanker 19 der Antriebsstange 17 der 1 weist
der Tauchanker 37 der Antriebsstange 35 der 2a jedoch
eine größere Ausdehnung
auf, so daß er
sowohl in den Bereich der ersten Magnetspule 7' als auch dem
der zweiten Magnetspule 5' hineinragt. Die
Antriebsstange 35 weist ferner eine Verbindungsstange 39 auf,
die eine Verbindung von dem ersten Tauchanker 37 zu einem
zweiten Antriebsstangenabschnitt 41 herstellt. Der erste
Tauchanker 37 besteht aus einem magnetisch leitenden Material,
während die
Verbindungsstange 39 und der Abschnitt 41 aus einem
magnetisch nicht leitenden Material bestehen. Ähnlich zu der Ausführungsform
nach 1 ist auf der Antriebsstange 35 im Bereich
der Verbindungsstange 39 ein Ankergegenstück 43 angeordnet.
Aufgrund der kürzeren
Länge des
Ankergegenstücks 43 im
Vergleich zu der Verbindungsstange 39 ist ein erster Luftspalt 47 zwischen
dem Ankergegenstück 43 und
dem ersten Tauchanker 37 sowie ein in der 2 im
wesentlichen geschlossener zweiter Luftspalt 48 ausgebildet.
Im Bereich des ersten Luftspalts 47 sind Rückstellelemente
in Form von Federn 45 angeordnet. Im Folgenden wird nun
die Funktionsweise der Antriebseinheit 1' dargelegt.
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In
einem ersten Schritt kommt es zu einer Bestromung der zweiten Magnetspule 5', wodurch sich
eine Durchflutung des zweiten Magnetjochs 13', einer zweiten Klemmvorrichtung 33', des Ankergegenstücks 43 und
eines Bereichs des ersten Tauchankers 37 ergibt. Aufgrund
der Durchflutung der zweiten Klemmvorrichtung 33' kommt es zu
einer Feststellung des Anker gegenstücks 43 relativ zum Gehäuse 3', so daß das Ankergegenstück 43 relativ zum
Gehäuse 3' festgeklemmt
wird. Der Aufbau im Bereich der zweiten Magnetspule 5' wirkt nun wie
ein herkömmlicher
Hubmagnet. Der Tauchanker 37 wird aufgrund der sich im
ersten Luftspalt 47 aufbauenden magnetischen Kraft (entsprechende
Magnetfeldlinien 14' sind
gestrichelt dargestellt), unter Reduzierung des ersten Luftspalts 47 und
Vergrößerung des
zweiten Luftspalts 48, gegenüber dem relativ zum Gehäuse 3' festgeklemmten
Ankergegenstück 43,
in 2a nach unten, entgegen der Kraft F' eines nicht dargestellten
Rückstellelements,
bewegt. Im nächsten Schritt
wird die Bestromung der ersten Magnetspule 7' aufgenommen, wodurch sich eine
Durchflutung des ersten Tauchankers 37, der ersten Klemmvorrichtung 31' sowie des ersten
Magnetjochs 15' einstellt
(entsprechende Magnetfeldlinien 12' sind gestrichelt dargestellt).
Dies bewirkt, daß der
erste Tauchanker 37 und damit die Antriebsstange 35 über die
Klemmvorrichtung 31' relativ
zum Gehäuse 3' festgeklemmt
wird. Wird daraufhin die Bestromung der zweiten Magnetspule 5' reduziert,
kommt es aufgrund der sich durch die Federn 45 aufgebauten
Gegenkraft zu einer Bewegung des Ankergegenstücks 43 in 2a nach
unten, wenn die durch die Klemmvorrichtung 33' aufgebaute
Kraft ausreichend gering wird. Wird danach die Bestromung der zweiten
Magnetspule 5' wieder
aufgenommen, so kommt es zu einer Feststellung des Ankergegenstücks 43 über die Klemmvorrichtung 33' relativ zum
Gehäuse 3'. Durch anschließendes Reduzieren
der Bestromung der ersten Magnetspule 7' wird ein erneuter Bewegungsschritt
der Antriebsstange 35 ermöglicht, wodurch sich durch
Wiederholung des gesamten Zyklus eine Bewegung der Antriebsstange 35 in 2 nach unten ergibt.
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Es
ist jedoch zu verstehen, daß verschiedene
Abwandlungen der in 2a dargestellten Antriebseinheit 1' möglich sind,
um eine derartige Funktionsweise zu realisieren. Insbesondere kann
eine andere Anordnung der Rückstellelemente
in Form der Federn 45 gewählt werden, um die gleiche
Funktion zu realisieren. So ist in 2b eine
Abwandlung der Antriebseinheit 1' der 2a in
Form der Antriebseinheit 1'' dargestellt.
Elemente der in 2b dargestellten Antriebseinheit 1'', die identisch mit denjenigen
der Antriebseinheit 1' sind,
tragen identische Bezugszeichen. Die Antriebseinheit 1'' unterscheidet sich von der Antriebseinheit 1' im Wesentlichen
dadurch, daß die
Rückstellelemente
in Form der Federn 45'' zur Vergröße rung des
ersten Luftspalts 47 bzw. Verkleinerung des zweiten Luftspalts 48 nicht
innerhalb des ersten Luftspalts 47 angeordnet sind und
eine abgewandelte Antriebsstange 35'' mit
einem alternativ ausgeführten
ersten Tauchanker 37'' und ein alternativ
ausgeführtes
Ankergegenstück 43'' vorhanden sind. Diese Ausführungsform
bietet den Vorteil, daß die
sich im ersten Luftspalt 47 gegenüberliegenden Oberflächen des ersten
Tauchankers 37'' und des Ankerstücks 43'' keine Bohrungen oder dergleichen
zur Aufnahme der Rückstellelemente
aufweisen. Dies bewirkt, daß das durch
die zweite Magnetspule 5' aufgebaute
Magnetfeld im Bereich des ersten Luftspalts 47 im Wesentlichen
nur parallel zur Bewegungsrichtung der Antriebsstange 35 verlaufene
Komponenten aufweist. Somit wird der Wirkungsgrad deutlich erhöht. Desweiteren
ist das Ankergegenstück 43'' derart ausgeführt, daß es den zweiten Antriebsstangenabschnitt 41 zumindest
bereichsweise umgibt. Dies ermöglicht es,
daß die
Federn 45'' derart angeordnet
werden können,
daß sie
sich einerseits an dem zweiten Abschnitt 41 der Antriebsstange 35'' und andererseits an dem Ankergegenstück 43'' abstützen können. Analog zu den Federn 45 bewirken
die Federn 45'', daß bei abklingender
Bestromung der zweiten Magnetspule 5' das Ankergegenstück 43'' relativ zum zweiten Antriebsstangenabschnitt 41 derart
bewegt wird, daß der
Luftspalt 47 vergrößert und
der Luftspalt 48 verringert wird. Diese Anordnung der Federn 45'' weist ferner den Vorteil auf,
daß die
Federn 45'' außerhalb
der Magnetspule 5' angeordnet
sind, und somit das durch die zweite Magnetspule 5' hervorgerufene
Magnetfeld durch dieselben nicht beeinflußt wird. Es ist festzuhalten,
daß in
Abweichung von den in 2a und 2b dargestellten
Antriebseinheiten 1' und 1'' alternative Anordnungen von Rückstellelementen
zur Vergrößerung des
Luftspalts 47 und Verringerung des Luftspalts 48 möglich sind.
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Die
in 2a und 2b dargestellten
Antriebseinheiten 1', 1'' weisen im Vergleich zu der in 1 dargestellten
Antriebseinrichtung 1 den Vorteil auf, daß der Energieverbrauch
im stationären
Zustand der Antriebseinheiten 1', 1'',
in dem die erste Magnetspule 7' bestromt wird, während die
zweite Magnetspule 5' stromlos
ist, reduziert ist, da die Anzahl der vorhandenen Luftspalte reduziert
ist, nämlich
nur die zu vernachlässigenden
Luftspalte der Lagerung des Tauchankers 37 vorliegen.
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Insbesondere
muß in
dem stationären
Zustand der Antriebseinheit 1, 1', 1'' keine
Gegenkraft zusätzlich
zu der durch das Rückstellelement
hervorgerufenen Kraft F, F' im
Vergleich zu der aus dem Stand der Technik bekannten gattungsgemäßen Antriebseinheit
kompensiert werden. Sowohl die Antriebseinheit 1 als auch
die Antriebseinheiten 1', 1'' weisen aufgrund der Kräfte F, F' durch die Rückstellelemente
eine Sicherheitsfunktion auf. Kommt es zu einem Stromausfall, so
geben die Klemmvorrichtungen 31, 31', 33, 33' das Ankergegenstück 25, 43 sowie
die Antriebsstange 17, 35 frei, und die Antriebsstange 17, 35 wird
in eine vorbestimmte Notposition durch die durch das Rückstellelement
hervorgerufenen Kraft F, F' verfahren.
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In 3 ist
eine dritte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen linearen
Antriebseinheit 1''' dargestellt. Die Antriebseinheit 1''' unterscheidet
sich im wesentlichen von den in den 1, 2a und 2b dargestellten
Antriebseinheiten 1, 1', 1'' dadurch,
daß nicht
mehr ein Vorschub, wie im Falle der Antriebsstange 17, 35,
durch eine Bestromung der Magnetspulen nur auf eine Richtung beschränkt ist. Eine
Bewegung in die entgegengesetzte Richtung wird bei den Ausführungsformen
der 1 und 2 insbesondere
durch die durch das nicht gezeigte Rückstellelement hervorgerufene
Kraft F, F' bewerkstelligt. Dies
kann zur Folge haben, daß die
Stellgeschwindigkeiten beider Bewegungsrichtungen stark differieren.
Dagegen ermöglicht
es die in 3 dargestellte Antriebseinheit 1''',
daß eine
bidirektionale Bewegung realisierbar ist.
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Die
Antriebseinheit 1''' umfaßt gemäß 3 ein Gehäuse 3'''.
Darüber
hinaus ist innerhalb des Gehäuses 3''' eine
erste Magnetspule 7''', umfassend ein erstes Magnetjoch 15''' und
zumindest eine erste Wicklung 11''', angeordnet.
Innerhalb des Gehäuses 3''' ist
gleitbar eine Antriebsstange 17''' angeordnet.
Der Aufbau der Antriebsstange 17''' entspricht
im wesentlichen dem der in 1 dargestellten
Antriebsstange 17. Die Antriebsstange 17''' umfaßt einen
ersten Tauchanker 19''', der über eine Verbindungsstange 23''' mit
einem zweiten Tauchanker 21''' verbunden ist. Sowohl der erste
Tauchanker 19''' als auch der zweite Tauchanker 21''' bestehen
aus einem magnetisch leitenden, insbesondere weichmagnetischen,
Material, während
sowohl das Gehäuse 3''' als
auch die Verbindungsstange 23''' aus einem magnetisch
nicht leitenden Material bestehen. Auf der Antriebsstange 17''' ist
im Bereich der Verbindungsstange 23''' gleitbar ein
Ankergegenstück 25''' angeordnet.
Des weiteren ist innerhalb des Gehäuses 3''' eine zweite
Magnetspule 5''' angeordnet, die ein zweites Magnetjoch 13''' sowie
zumindest eine zweite Wicklung 9''' umfaßt. Um nunmehr
eine Bewegung der Antriebsstange 17''' über die
erste Magnetspule 7''' bzw. die zweite Magnetspule 5''' hervorzurufen,
umfaßt
die erste Magnetspule 7''' eine erste Klemmvorrichtung 51 und
eine dritte Klemmvorrichtung 51''' sowie die zweite
Magnetspule 5''' eine zweite Klemmvorrichtung 49 und
eine vierte Klemmvorrichtung 49'''. Die Antriebseinheit 1''' ist
in zwei verschiedenen Modi betreibbar. Die Klemmvorrichtungen 49, 49''', 51, 51''' sind
so ausgeführt,
daß wahlweise
eine Klemmung bei Bestromung einer der Magnetspulen 5''', 7''' entweder
durch die erste bzw. zweite Klemmvorrichtung 51, 49 oder
die dritte bzw. vierte Klemmvorrichtung 51''', 49''' erfolgt.
Dabei kann vorgesehen sein, daß von
den Klemmvorrichtungen 49, 49''', 51, 51''' umfaßte Bremsbacken
mechanisch festgesetzt werden, wenn eine Klemmung der betreffenden
Klemmvorrichtung verhindert werden soll.
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In
einem ersten Modus ist die zweite oder erste Klemmvorrichtung 49 und 51 aktivierbar.
Bei Bestromung der ersten Magnetspule 7''' wird die erste
Klemmvorrichtung 51 aktiv, während die dritte Klemmvorrichtung 51''' blockiert
ist. Analog ist die zweite Klemmvorrichtung 49 in diesem
Modus aktivierbar, während
die vierte Klemmvorrichtung 49''' in diesem Modus
nicht aktiv ist, wenn die zweite Magnetspule 5''' bestromt
wird. In diesem ersten Modus erfolgt eine Bewegung der Antriebsstange 17''' in analoger
Weise zu einer Bewegung der in 1 dargestellten
Antriebsstange 17 der Antriebseinheit 1. Die erste
Klemmvorrichtung 51 der Antriebseinheit 1''' wirkt
analog zu der ersten Klemmvorrichtung 31 der Antriebseinheit 1,
während
die zweite Klemmvorrichtung 49 der Antriebseinheit 1''' analog
zu der zweiten Klemmvorrichtung 33 der Antriebseinheit 1 wirkt.
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In
dem zweiten Modus der Antriebseinheit 1''' werden dagegen
die zweite und erste Klemmvorrichtungen 49 und 51 blockiert,
so daß bei
Bestromung der ersten Magnetspule 7''' die dritte
Klemmvorrichtung 51''' aktiviert wird und bei Bestromung der
zweiten Magnetspule 5''' die vierte Klemmvorrichtung 49''' aktiviert
wird. In diesem zweiten Modus ist nunmehr eine Bewegung der Antriebsstange 17''' in 3 nach
oben möglich.
Bei Bestromung der zweiten Magnetspule 5''' wird der zweite
Tauchanker 21''' über die vierte Klemmvorrichtung 49''' relativ zum
Gehäuse 3''' festgesetzt.
Darüber
hinaus entsteht eine attraktive Kraft zwischen dem zweiten Tauchanker 21''' und
dem Ankergegenstück 25''' im Bereich
eines zweiten Luftspalts 29'''. Dies bewirkt, daß das Ankergegenstück 25''' unter
Reduzierung des zweiten Luftspalts 29''' gegen den zweiten Tauchanker 21''' gezogen
wird und ein erster Luftspalt 27''' zwischen dem
ersten Tauchanker 19''' und dem Ankergegenstück 25''' vergrößert wird.
Im nächsten
Schritt wird die erste Magnetspule 7''' bestromt, wodurch
das Ankergegenstück 25''' mittels der
dritten Klemmvorrichtung 51''' relativ zu dem Gehäuse 3''' festgesetzt
wird. Wird daraufhin die Bestromung der zweiten Magnetspule 5''' reduziert,
so kommt es zu einer Bewegung des ersten Tauchankers 19''' in
Richtung des Ankergegenstücks 25''' unter
Reduzierung des ersten Luftspalts 27'''. Somit bewegt
sich die Antriebsstange 17''' nach oben in 3.
Anschließend
wird dann wieder die zweite Magnetspule 5''' bestromt und
die Bestromung der ersten Magnetspule 7''' ausgeschaltet
und der gesamte Rhythmus wird wiederholt. Dadurch ergibt sich eine
Bewegung der Antriebsstange 17''' in diesem zweiten
Modus in die entgegengesetzte Richtung des ersten Modus.
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In
den 4a und 4b ist
eine vierte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit 101 dargestellt.
Die Antriebseinheit 101 umfaßt ein Gehäuse 103 aus einem
magnetisch nicht leitenden Material. Innerhalb des Gehäuses 103 sind
eine erste Magnetspule 105 und eine zweite Magnetspule 107 angeordnet.
Die erste Magnetspule 105 umfaßt erste Wicklung 109 sowie
ein erstes Magnetjoch 113. Die zweite Magnetspule 107 umfaßt zweite
Wicklung 111 sowie ein zweites Magnetjoch 115.
In der Antriebseinheit 101 ist eine Antriebsstange 117 gleitbar angeordnet.
Im Vergleich zu den in den 1 bis 3 dargestellten
Antriebsstangen 17, 17'', 35 ist die
Antriebsstange 117 einstückig ausgeführt und besteht aus einem magnetisch
leitenden, insbesondere weichmagnetischen, Material. Wie den 4a und 4b zu
entnehmen ist, sind die Magnetjoche 113, 115 auf
der sich jeweils zugewandten Seite offen ausgeführt. Ferner ist im Zwischenraum
zwischen den Magnetjochen 113, 115 ein Mitnehmer 119 gleitbar
auf der Antriebsstange 117 angeordnet. Der Mitnehmer 119 weist drei
Abschnitte 121, 123, 125 auf. Der erste
Abschnitt 121 ist der ersten Magnetspule 105 zugewandt
und besteht aus einem magnetisch leitenden Material. Dieser erste
Abschnitt 121 dient insbesondere in der in 4a dargestellten
Position des Mitnehmers 119 als Rückschluß für das erste Magnetjoch 113.
Der zweite Abschnitt 123 besteht ebenfalls aus einem magnetisch
leitenden Material und bildet, wie insbesondere aus 4b ersichtlich, einen
Rückschluß für das zweite
Magnetjoch 115. Der zwischen dem ersten Abschnitt 121 und
dem zweiten Abschnitt 123 liegende dritte Abschnitt 125 besteht
aus einem magnetisch nicht leitenden Material. Wie ferner aus den 4a und 4b ersichtlich,
ist innerhalb des ersten Magnetjochs 113 eine erste Klemmvorrichtung 127 angeordnet
und im zweiten Abschnitt 123 des Mitnehmers 119 eine zweite
Klemmvorrichtung 129 angeordnet. Im Folgenden wird nun
die Funktionsweise der Antriebseinheit 101 beschrieben.
-
Zunächst befindet
sich der Mitnehmer 119 in der in 4a dargestellten
Position. In dieser Position wird die erste Magnetspule 105 bestromt,
wodurch die Antriebsstange 117 mittels der ersten Klemmvorrichtung 127 relativ
zum Gehäuse 103 festgestellt
wird. Die Bestromung der ersten Magnetspule 105 führt zu einer
bereichsweisen Durchflutung der Antriebsstange 117, der
ersten Klemmvorrichtung 127, des ersten Magnetjochs 113 sowie
einen dritten Luftspalt 133, des ersten Abschnitts 121 des
Mitnehmers 119. Beispielhafte Magnetfeldlinien 114 sind gestrichelt
in 4a dargestellt. Aufgrund dieser Durchflutung wird
der Mitnehmer 119 über
den ersten Abschnitt 121 von der ersten Magnetspule 105 mittels
des ersten Magnetjochs 113 angezogen. Im nächsten Schritt
wird eine Bestromung der zweiten Magnetspule 107 bewirkt,
was eine Durchflutung der Antriebsstange 117, des zweiten
Magnetjochs 115 und über
einen vierten Luftspalt 131 des zweiten Abschnitts 123 des
Mitnehmers 119 hervorruft. Beispielhafte Magnetfeldlinien 112 sind
gestrichelt in 4b dargestellt. Diese Durchflutung
bewirkt, daß die
zweite Klemmvorrichtung 129 den Mitnehmer 119 an
der Antriebsstange 117 feststellt. Im nächsten Schritt wird die Bestromung
der ersten Magnetspule 105 bei Aufrechterhaltung der Bestromung
der zweiten Magnetspule 107 reduziert, wodurch die über die
zweite Klemmvorrichtung 127 hervorgerufene Feststellung der
Antriebsstange 117 relativ zu dem Gehäuse 103 reduziert
bis aufgehoben wird. Aufgrund der Verbindung des Mitnehmers 119 durch
die zweite Klemmvorrichtung 129 mit der Antriebsstange 117 kommt es anschließend zu
einer Bewegung der Antriebsstange 117 in den 4a bzw. 4b nach
unten, entgegen einer durch ein nicht gezeigtes Rückstellelement
hervorgerufenen Kraft F''. Aufgrund der Bestromung
der zweiten Magnetspule 107 kommt es zu einer attraktiven
Kraft zwischen dem zweiten Abschnitt 123 des Mitnehmers 119 und
dem zweiten Magnetjoch 115. Dies bewirkt, daß der vierte
Luftspalt 131 verringert und der Mitnehmer 119 in
Richtung des zweiten Magnetjochs 115 bewegt wird. Der Mitnehmer 119 ist
jedoch, wie zuvor beschrieben, über
die zweite Klemmvorrichtung 129 mit der Antriebsstange 117 verbunden,
so daß eine
Bewegung des Mitnehmers 119 ebenfalls eine Bewegung der
Antriebsstange 117 bewirkt. Dieser Zustand der Antriebseinheit 101 ist
in 4b dargestellt. Im nächsten Schritt wird nun die Bestromung
der ersten Magnetspule 105 wieder aufgenommen, wodurch
eine Feststellung der Antriebsstange 117 über die
erste Klemmvorrichtung 127 relativ zu dem Gehäuse 103 hervorgerufen
wird. Durch Reduzierung der Bestromung der zweiten Magnetspule 107 wird
daraufhin die Verbindung zwischen dem Mitnehmer 119 und
der Antriebsstange 117 über die
zweite Klemmvorrichtung 129 aufgehoben. Daraufhin wird
der Mitnehmer 119 aufgrund der attraktiven Kraft zwischen
dem ersten Mitnehmerabschnitt 121 und dem Magnetjoch 113 unter
Verringerung des dritten Luftspalts 133 bewegt. Somit befindet
sich die Antriebseinheit 101 wieder in der in 4a dargestellten
Position und der Bewegungsvorgang kann von vorne wiederholt werden.
-
Wie
bereits im Zusammenhang mit der Antriebseinheit 1 beschrieben,
ermöglicht
es auch die Antriebseinheit 101, die Antriebsstange 117 nicht
nur schrittweise, sondern in jeder beliebigen Position feststellen
zu können.
Die über
die Klemmvorrichtungen 127 und 129 aufgebauten
Klemmkräfte
sind nämlich
direkt abhängig
von den durch die Magnetspulen 105 und 107 hervorgerufenen
Magnetfeldern, so daß sich
die Klemmkraft durch die Stärke
der Bestromung dieser beiden Magnetspulen einstellen läßt. Im Gegensatz
zu den in den 1 bis 3 dargestellten
Antriebseinrichtungen 1, 1', 1'', 1''' ermöglicht es
die in den 4a und 4b dargestellte
Antriebseinheit 101, die Antriebsstange 117 um eine
beliebige Strecke, und nicht nur die Länge eines Ankergegenstücks, bewegen
zu können.
Darüber
hinaus ermöglicht
es die Konfiguration der Antriebseinheit 101, daß eine Antriebsstange 117 eingesetzt werden
kann, deren Querschnitt im wesentlichen kleiner als der der Tauchanker 19, 19''', 21, 21''', 37, 41 ist.
Um zu verhindern, daß eine
magnetische Sättigung
beispielsweise in dem ersten Tauchanker 19 der Antriebsstange 17 der 1 bei
einer vorgegebenen Hubkraft eintritt, muß nämlich die Oberfläche des
ersten Tauchankers 19, die dem Ankergegenstück 25 zugewandt
ist, eine bestimmte Größe aufweisen.
Für die
Hubarbeit steht allerdings nur ein kreisringförmiger Bereich der Oberfläche des
ersten Tauchankers 19 im Bereich des ersten Luftspaltes 27 um
die Verbindungsstange 23 herum zur Verfügung. Dagegen berechnet sich
die Kraft, die bei einem Hub der Antriebseinheit 101 hervorgerufen
wird, aus der Größe der sich
gegenüberliegenden
Oberflächen des
ersten Magnetjochs 113 und des ersten Mitnehmerabschnitts 121 im
Bereich des dritten Luftspalts 133 bzw. des zweiten Mitnehmerabschnitts 123 und des
zweiten Magnetjochs 115 im Bereich des vierten Luftspalts 131.
Die Antriebsstange 117 wird jedoch in ihrem gesamten Durchmesser
vom Magnetfeld der Magnetspulen 105, 107 durchflutet,
wodurch eine magnetische Sättigung
erst bei im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsformen geringeren Durchmessern
der Antriebsstange 117 auftreten kann. Tatsächlich muß lediglich
die Querschnittsfläche
der Antriebsstange 117 größer als die sich an den Luftspalten 131, 133 gegenüberliegenden
Oberflächen
der Magnetjoche 113, 115 einerseits und des Mitnehmers 119 andererseits
sein, vorausgesetzt, daß diese
Elemente aus dem gleichen Material bestehen. Ein geringerer Durchmesser
der Antriebsstange 117 ermöglicht es, daß die Magnetspulen 105, 107 kleiner
ausgeführt
werden können
und somit der ohmsche Widerstand der Wicklungen 109, 111 reduziert werden
kann. Somit wird der Wirkungsgrad der Antriebseinheit 101 weiter
erhöht.
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In
den 5a und 5b ist
eine fünfte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit 101' dargestellt.
Die Antriebseinheit 101' stellt
eine Abwandlung der Antriebseinheit 101 der 4a und 4b dar.
Die Antriebseinheit 101' umfaßt ein Gehäuse 103', in dem eine
erste Magnetspule 105' angeordnet
ist. Die Magnetspule 105' weist ein
in sich geschlossenes erstes Magnetjoch 113' sowie zumindest eine erste Wicklung 109' auf. Ferner ist
innerhalb des ersten Magnetjochs 113' eine erste Klemmvorrichtung 127' angeordnet.
Darüber
hinaus ist im Gehäuse 103' eine zweite
Magnetspule 107', umfassend
ein ähnlich
dem zweiten Magnetjoch 115 der 4a und 4b geöffnetes,
zweites Magnetjoch 115' und
zumindest eine zweite Wicklung 111'. Zwischen der ersten Magnetspule 105' und der zweiten
Magnetspule 107' ist
ein Mitnehmer 119' gleitbar auf
einer Antriebsstange 117' angeordnet.
Ein Gehäuseabschnitt 135 bildet
einen oberen Anschlag für den
Mitnehmer 119'.
Ferner ist im Mitnehmer 119' eine
zweite Klemmvorrichtung 129' angeordnet.
Darüber
hinaus ist zwischen der zweiten Magnetspule 107' und dem Mitnehmer 119' ein Federelement 137' angeordnet.
Im Folgenden wird nunmehr die Funktion der Antriebseinheit 101' beschrieben.
-
In
der in 5a dargestellten Position wird die
erste Magnetspule 105' bestromt.
Dies bewirkt eine Durchflutung der Antriebsstange 117', des ersten
Magnetjochs 113' und
der ersten Klemmvorrichtung 127', wodurch die Antriebsstange 117' relativ zum
Gehäuse 103' festgestellt
wird. Beispielhafte Magnetfeldlinien 114' sind gestrichelt dargestellt.
Im nächsten
Schritt wird die Bestromung der zweiten Magnetspule 107' begonnen, wodurch
aufgrund der Durchflutung des Mitnehmers 119', der zweiten Klemmvorrichtung 129', des zweiten
Magnetjochs 115' und
der Antriebsstange 117' einerseits
zunächst der
Mitnehmer 119' an
der Antriebsstange 117' mittels
der zweiten Klemmvorrichtung 129' festgeklemmt wird. Beispielhafte
Magnetfeldlinien 112' sind gestrichelt
angedeutet. Andererseits wird zwischen dem zweiten Magnetjoch 115' und dem Mitnehmer 119' im Bereich
eines vierten Luftspalts 131' eine
attraktive Kraft erzeugt. Wird daraufhin die Bestromung der ersten
Magnetspule 105' reduziert,
so wird die Klemmung der Antriebsstange 117' relativ zum Gehäuse 103' durch die erste
Klemmvorrichtung 127' gelöst und der
Mitnehmer 119' bewegt
sich, wie in 5b dargestellt, gegen die durch
das Federelement 137 hervorgerufene Kraft in Richtung der
zweiten Magnetspule 107' samt
der Antriebsstange 117'. Somit
wird eine Hubbewegung der Antriebsstange 117' entgegen einer durch ein nicht
dargestelltes Rückstellelement
hervorgerufene Kraft F''' bewirkt. Im sich daran anschließenden Schritt
wird die Bestromung der ersten Magnetspule 105' wieder aufgenommen,
wodurch die Antriebsstange 117' mittels der Klemmvorrichtung 127' relativ zum
Gehäuse 103' fixiert wird.
Anschließend
wird die Bestromung der zweiten Magnetspule 107' beendet, wodurch
sich die Klemmung zwischen dem Mitnehmer 119' und der Antriebsstange 117' durch die zweite
Klemmvorrichtung 129' aufhebt.
Aufgrund der durch das Federelement 137 hervorgerufenen
Kraft bewegt sich der Mit nehmer 119' daraufhin in die in 5a dargestellte Position.
Daraufhin kann der zuvor beschriebene Turnus der abwechselnden Bestromung
der Magnetspulen 105', 107' wiederholt
und eine weitere Bewegung der Antriebsstange 117' in den 5a, 5b nach
unten bewirkt werden.
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Es
ist hervorzuheben, daß ähnlich zu
der in 2a dargestellten Antriebseinheit 1', Abwandlungen
der Antriebseinheit 101' derart
möglich
sind, daß die
Rückstellelemente,
die in der Antriebseinheit 101' in Form der Federn 137 realisiert
sind, anders ausgeführt
sein können,
insbesondere nicht im Bereich des Luftspalts 131 angeordnet
sein können,
um die gleiche Funktion zu erfüllen,
nämlich
bei fehlender Bestromung der zweiten Magnetspule 107' eine Vergrößerung des
Luftspalts 131' zu
bewirken.
-
Ähnlich der
Antriebseinheiten 1', 1'' weist die Antriebseinheit 101' eine besonders
geringe Leistungsaufnahme im stationären Zustand der Antriebsstange 117' auf. In diesem,
in 5a dargestellten Zustand, sind im wesentlichen
keine Luftspalte entlang der gestrichelt dargestellten beispielhaften
Magnetfeldlinien vorhanden.
-
Im
Folgenden wird nunmehr die Funktionsweise der in den 1 bis 5b schematisch
dargestellten Klemmvorrichtungen im Detail erläutert. Hierzu ist in 6 eine
erste Ausführungsform
einer in einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit
einsetzbaren Klemmvorrichtung 201 dargestellt. Obwohl die Klemmvorrichtung 201 nachfolgend
anhand einer Klemmung eines Tauchankers 203 beschrieben
wird, ist sie ebenfalls zur Klemmung eines Ankergegenstücks der
Antriebseinheiten 1, 1', 1'', 1''' und
einer Antriebsstange der Antriebseinheit 101, 101' einsetzbar.
Insbesondere kann es sich bei einem in 6 als 205 bezeichneten
magnetischen Rückschluß um einen
Bereich eines Magnetjochs oder einen Bereich des Mitnehmers der
Antriebseinheiten 101, 101' handeln. Anhand der 6 und
den nachfolgenden Figuren soll insbesondere das Funktionsprinzip
der dort dargestellten Klemmvorrichtungen erläutert werden.
-
Wie 6 zu
entnehmen ist, bildet der Rückschluß 205 einen
Bereich eines Magnetjochs 207, das zumindest eine Wicklung 209 einer
Magnetspule umgibt. Zwischen dem Rückschluß 205 und dem Tauchanker 203 ist
ein Luftspalt 211 ausgebildet. Der Rückschluß 205 weist ferner
eine Aussparung 213 auf, die insbesondere in Form einer
um den Tauchanker 203 verlaufenden Nut ausgebildet ist.
In der Aussparung 213 ist zumindest eine Bremsbacke 215 angeordnet,
welche beispielsweise ein Ringsegment sein könnte. Bei den Bremsbacken 215 kann
es sich insbesondere um eine Kombination aus magnetisch leitenden
Polschuhen mit einem darin eingesetzten Werkstoff hohen Reibbeiwerts
handeln. Auf der dem Tauchanker 203 abgewandten Seite der
Bremsbacken 215 ist in der Aussparung 213 ein
Bereich 217 aus nicht magnetisch leitenden Material vorhanden. Die
Klemmvorrichtung von 6 funktioniert wie folgt:
Eine
Bestromung der Wicklung 209 bewirkt eine magnetische Durchdringung
des Magnetjochs 207, des Rückschlusses 205, der
Bremsbacke 215 und des Tauchankers 203. Dabei
wird durch den Luftspalt 211 bewirkt, daß die Feldlinien
nicht direkt den Bereich zwischen dem Rückschluß 205 und dem Tauchanker 203 durchdringen,
sondern durch die Bremsbacken 215 verlaufen. Darüber hinaus
wird durch das in dem Bereich 217 angeordnete, nicht magnetisch
leitende Material bewirkt, daß im
Wesentlichen keine Kraft zwischen dem Rückschluß 205 und den Bremsbacken 215 in
Richtung weg vom Tauchanker 203 hervorgerufen wird. Somit
durchdringen die Magnetfeldlinien 219 bei Bestromung der
als Erregerwicklung wirkenden Wicklung 209 die Bremsbacken 215 und pressen
diese gegen den Tauchanker 203. Wie bereits zuvor beschrieben,
wird durch den Luftspalt 211 eine Flußkonzentration durch die Bremsbacken 215 erreicht,
und somit die Klemmkraft auf den Tauchanker 203 maximiert.
Aufgrund des Reibungswiderstandes zwischen den Bremsbacken 215 und
der Oberfläche
des Tauchankers 203 sowie der geometrischen Ausgestaltung
der Aussparung 213 wird eine Bewegung des Tauchankers 203 entlang
seiner Längsachse
verhindert.
-
In 7 ist
eine weitere Ausführungsform
einer Klemmvorrichtung 201' für eine erfindungsgemäße Antriebseinheit
dargestellt. Die Funktionsweise der Klemmvorrichtung 201' entspricht
im wesentlichen derjenigen der Klemmvorrichtung 201 der 6,
und funktional gleichwirkende Elemente tragen die gleichen Bezugszeichen,
allerdings gestrichen. Im Gegensatz zu der Klemmvorrichtung 201 von 6 weist
der zu klemmende Tauchanker 203' der 7 jedoch
eine zweite Oberflächenstruktur 221,
insbesondere in Form eines Gewindes, auf. Die Bremsbacken 215' weisen eine
zu der zweiten Struktur 221 komplementäre erste Struktur 223 auf.
Aufgrund der Formgebung des Tauchankers 203' und der Bremsbacken 215' wird neben
der reibschlüssigen
auch eine formschlüssige
Festklemmung der Antriebsstange 203' relativ zu dem Magnetjoch 207' erreicht. In
dieser Ausführungsform
können
die Bremsbacken 215' insbesondere
aus einem in Segmente geteilten Gewindering bestehen.
-
In 8 ist
eine dritte Ausführungsform
einer in einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit
einsetzbaren Klemmvorrichtung 201'' dargestellt.
Die Bezugszeichen funktional gleichwirkender Elemente im Vergleich
zu den Klemmvorrichtungen 201', 201 sind gleich, allerdings
zweimal gestrichen. Die Klemmvorrichtung 201'' umfaßt einen
Rückschluß 205'', der Bestandteil eines Magnetjochs 207'' ist, welches zumindest eine Wicklung 209'', nämlich zumindest eine Erregerwicklung,
umgibt. Benachbart zum Rückschluß 205'' ist ein Keilklemmring 225,
der den Tauchanker 203'' umgibt, angeordnet.
Der Keilklemmring 225 besteht aus einem magnetisch leitenden,
insbesondere weichmagnetischen, Material. Der Rückschluß 205'' umfaßt einen
an den Tauchanker 203'' angrenzenden
Bereich 227, der ein magnetisch nicht leitendes Material
umfaßt.
Bei Bestromung der Erregerwicklung 209'' durchdringen
die magnetischen Feldlinien 219'' den
Tauchanker 203'', den magnetischen
Rückschluß 205'' und den Klemmring 225.
Durch die so entstehenden Magnetkraft wird der Keilklemmring 225 durch
den Rückschluß 205'' angezogen und verkeilt den Tauchanker 203'' fest mit dem Magnetjoch 207''. Der Bereich 227 dient
als magnetischer Isolator und bewirkt eine Flußleitung durch den Keilklemmring 225.
Wird der Erregerstrom durch die Wicklung 209'' zurückgenommen,
wird die Klemmung des Tauchankers 203'' aufgehoben.
Insbesondere kann ein nicht dargestelltes Rückstellelement vorgesehen sein,
beispielsweise in Form einer Feder, um den Keilklemmring 225 derart
in seine Ausgangsposition zurückzustellen,
daß eine
innere, dem Tauchanker 203'' zugewandte
Oberfläche 229 des
Keilklemmrings 225 im wesentlichen parallel zu der Manteloberfläche des
Tauchankers 203'' ausgerichtet
ist. Die Verkeilung des Magnetankers 203'' wird
insbesondere dadurch ermöglicht,
daß die
dem Magnetjoch 207'' zugewandte
Oberfläche 231 des Keilklemmrings 225 nicht
senkrecht zu der inneren Oberfläche 229 desselben
verläuft.
-
Im
Folgenden wird nunmehr eine vierte Ausführungsform einer Klemmvorrichtung
anhand der in der 1 dargestellten Ausführungsform
einer Antriebseinheit erläutert.
In 9 ist eine Antriebseinheit 301 dargestellt,
die funktional im wesentlichen der in 1 dargestellten
Antriebseinheit 1 entspricht. Daher sind funktional gleichwirkende
Elemente der Antriebseinheit 301 von 9 mit
den gleichen Bezugszeichen wie die Elemente der Antriebseinheit 1 von 1 bezeichnet.
Im Folgenden wird nunmehr die Funktionsweise der Klemmvorrichtungen 31, 33 erläutert.
-
In
den Magnetjochen 13, 15 von 9 sind Widerlager 303, 305 ausgebildet.
Das Widerlager 303 bzw. 305 ist durch einen Bereich 307 bzw. 309 des
Magnetjochs 13 bzw. 15 ausgebildet, der ein magnetisch
nicht leitfähiges
Material, insbesondere Messing, umfaßt. Die Bereiche 307, 309 weisen
jeweils eine Aussparung 311, 313 auf. Innerhalb
jeder dieser Aussparungen 311, 313 ist ein Klemmstück, insbesondere
in Form zumindest einer Kugel 315 bzw. 317, angeordnet.
Die Aussparungen 311, 313 weisen jeweils einen
sich in Richtung der Wicklungen 9, 11 verjüngenden
Querschnitt auf sind also bereichsweise keilförmig ausgebildet. Unterhalb
der Kugeln 315, 317 sind Rückstellelemente 319, 321, insbesondere
in Form von Silikonkörpern,
angeordnet. Im Bereich der Widerlager 303, 305 sind
Presselemente in Form von Platten 323, 325 gleitbar
relativ zum Tauchanker 19 und zum Ankergegenstück 25 angeordnet.
Die Platten 323, 325 bestehen aus einem magnetisch
leitenden Material. Die Klemmvorrichtungen 31, 33 arbeiten
wie folgt:
In 9 ist die zweite Klemmvorrichtung 33 im
aktiven Zustand und die erste Klemmvorrichtung 31 im nicht
aktiven Zustand dargestellt, das heißt, die zweite Magnetspule 5 wird bestromt,
während
die erste Magnetspule 7 nicht bestromt wird. Durch die
Bestromung der zweiten Magnetspule 5 kommt es zu einer Durchflutung
des zweiten Tauchankers 21, des Ankergegenstücks 25,
der Platte 323 und des zweiten Magnetjochs 13.
Da das Widerlager 303 aus einem nicht magnetisch leitenden
Material besteht, wirkt das Widerlager 303 als magnetischer
Insolator, so daß die
magentischen Feldlinien vom zweiten Magnetjoch 13 durch
die Platte 323 verlaufen. Dies bewirkt jedoch eine attraktive
Kraft zwischen dem zweiten Magnetjoch 13 und der Platte 323,
so daß die Platte 323 vom
zweiten Magnetjoch 13 angezogen wird. Diese Anziehung bewirkt,
daß die
Kugeln 315 in die Aussparung 311 gegen das Rückstellelement 319 gedrückt werden.
Aufgrund der konischen Ausformung der Aussparung 311 wird
die Kugel 315 gegen das Ankergegenstück 25 gepreßt. Die
Neigung der Umfangsfläche
der Aussparung 311 beträgt
vorzugsweise mehr als 13°,
um eine Selbsthemmung der Klemmvorrichtung 33 bei einer
Bewegung des Ankergegenstücks 25 zu
verhindern. Hierbei ist insbesondere vorteilhaft, wenn sowohl die
Oberfläche
der Kugel 315, die Oberfläche des Ankergegenstücks 25 als
auch die Kontaktfläche
des Widerlagers 303 zwischen der Kugel 315 und
dem Widerlager 303 gehärtet
sind. Aufgrund der auf das Ankergegenstück 25 durch die Kugel 315 ausgeübten Kraft
kommt es zu einer Festklemmung des Ankergegenstücks 25 relativ zum
Joch 13. In 9 befindet sich dagegen die erste
Klemmvorrichtung 31 in der nicht aktiven Position. Die
erste Magnetspule 7 wird also nicht bestromt, wodurch die
Platte 325 über
das Rückstellelement 321 und
die Kugel 317 vom ersten Magnetjoch 15 weggedrückt wird.
Aufgrund der Kugellagerwirkung der Kugeln 317 kann sich
der erste Tauchanker 19 im wesentlichen reibungsfrei relativ
zum Joch 15 und damit zum Gehäuse 3 bewegen.
-
In
den 10a und 10b ist
die gerade mit Bezug auf 9 beschriebene vierte Ausführungsform
einer Klemmvorrichtung in Form einer Keilkugelbremse innerhalb einer
Antriebseinheit 401 dargestellt, die im wesentlichen funktional
der Antriebseinheit 101 der 4a und 4b entspricht. Funktional
gleichwirkende Elemente der Antriebseinheit 401 im Vergleich
zur Antriebseinheit 101 tragen die gleichen Bezugszeichen.
-
Ähnlich den
in 9 dargestellten Klemmvorrichtungen 31, 33 weisen
die Klemmvorrichtungen 127, 129 der Antriebseinheit 401 Widerlager 403, 404 auf,
die innerhalb des ersten Magnetjochs 105 bzw. des Mitnehmers 119,
insbesondere durch die geometrische Ausgestaltung des dritten Abschnitts 125 des Mitnehmers 119,
ausgebildet sind. Dem ersten Magnetjoch 113 bzw. dem Mitnehmer 119 im
Bereich der Widerlager 403, 404 gegenüberliegend
sind Presselemente in Form von Platten 405, 407 ausgebildet. Durch
eine Bestromung der Spule 105 wird die erste Klemmvorrichtung 127 in
die in 10b dargestellte Position gebracht.
Die Platte 405 wird in Richtung des Magnetjochs 113 angezogen
und bewirkt, daß Kugeln 409 in
Aussparungen im Widerlager 403, gegen Rückstellelemente, eingedrückt werden.
Aufgrund der geometrischen Ausgestaltung der Widerlager 403 kommt
es zu einem Kraftaufbau gegen die Antriebsstange 117 und
damit zu einer Festklemmung derselben relativ zum Gehäuse 103.
Wird die Bestromung der Spule 105 jedoch zurückgenommen,
so fällt
die Platte 405 vom Joch 113 ab, und die Antriebsstange 117 kann
sich relativ zu der ersten Klemmvorrichtung 127 bewegen.
Analog wird bei Bestromung der Magnetspule 107 die Platte 407 aus der
in 10b dargestellten Position an den zweiten Abschnitt 123 des
Mitnehmers 119 herangezogen, wie es in 10a dargestellt ist. In dieser Position bewirkt
die zweite Klemmvorrichtung 129 eine Feststellung des Mitnehmers 119 relativ
zu der Antriebsstange 117.
-
- 1,
1', 1'', 1'''
- Antriebseinheit
- 3,
3', 3'''
- Gehäuse
- 5,
5', 5'''
- Magnetspule
- 7,
7', 7'''
- Magnetspule
- 9,
9', 9'''
- Wicklung
- 11,
11', 11'''
- Wicklung
- 12,
12'
- Feldlinien
- 13,
13', 13'''
- Magnetjoch
- 14,
14'
- Feldlinien
- 15,
15', 15'''
- Magnetjoch
- 17,
17'''
- Antriebsstange
- 19,
19'''
- Tauchanker
- 21,
21'''
- Tauchanker
- 23,
23'''
- Verbindungsstange
- 25,
25'''
- Ankergegenstück
- 27,
27'''
- Luftspalt
- 29,
29'''
- Luftspalt
- 31,
31'
- Klemmvorrichtung
- 33,
33'
- Klemmvorrichtung
- 35,
35''
- Antriebsstange
- 37,
37''
- Tauchanker
- 39
- Verbindungsstange
- 41
- Abschnitt
- 43,
43''
- Ankergegenstück
- 45,
45''
- Feder
- 47
- Luftspalt
- 48
- Luftspalt
- 49,
49'''
- Klemmvorrichtung
- 51,
51'''
- Klemmvorrichtung
- 101,
101'
- Antriebseinheit
- 103,
103'
- Gehäuse
- 105,
105'
- Magnetspule
- 107,
107'
- Magnetspule
- 109,
109'
- Wicklung
- 111,
111'
- Wicklung
- 112,
112'
- Feldlinien
- 113,
113'
- Magnetjoch
- 114,
114'
- Feldlinien
- 115,
115'
- Magnetjoch
- 117,
117'
- Antriebsstange
- 119,
119'
- Mitnehmer
- 121
- Abschnitt
- 123
- Abschnitt
- 125
- Abschnitt
- 127,
127'
- Klemmvorrichtung
- 129,
129'
- Klemmvorrichtung
- 131,
131'
- Luftspalt
- 133
- Luftspalt
- 135
- Gehäuseabschnitt
- 137
- Feder
- 201,
201', 201''
- Klemmvorrichtung
- 203,
203', 203''
- Tauchanker
- 205,
205', 205''
- Rückschluß
- 207,
207', 207''
- Magnetjoch
- 209,
209', 209''
- Wicklung
- 211,
211'
- Luftspalt
- 213,
213'
- Aussparung
- 215,
215'
- Bremsbacke
- 217,
217'
- Bereich
- 219,
219', 219''
- Feldlinie
- 221
- Struktur
- 223
- Struktur
- 225
- Keilklemmring
- 227
- Bereich
- 229
- Oberfläche
- 231
- Oberfläche
- 301
- Antriebseinheit
- 303
- Widerlager
- 305
- Widerlager
- 307
- Bereich
- 309
- Bereich
- 311
- Aussparung
- 313
- Aussparung
- 315
- Kugel
- 317
- Kugel
- 319
- Rückstellelement
- 321
- Rückstellelement
- 323
- Platte
- 325
- Platte
- 401
- Antriebseinheit
- 403
- Widerlager
- 404
- Widerlager
- 405
- Platte
- 407
- Platte
- 409
- Kugel