DE10310963A1 - Spulenaufbau für einen elektromagnetischen Aktuator - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spulenaufbau für einen elektromagnetischen Aktuator, insbesondere zur Betätigung eines Hubventils für eine Brennkraftmaschine. Der Spulenaufbau umfaßt eine Aktuatorspule (6) und eine Meßspule (8), die zur Messung von durch die Aktuatorspule (6) erzeugten Flußänderungen vorgesehen ist und mit der Aktuatorspule (4) auf einem gemeinsamen Spulenträger (4) aufgebaut ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Spulenaufbau für einen elektromagnetischen Aktuator, insbesondere zur Betätigung eines Hubventils für eine Brennkraftmaschine.
• Zur Erfassung der Aktuatorposition eines Hubventils für eine Brennkraftmaschine ist es üblich, einen Positionssensor einzusetzen, der die Position des Ankerschafts mißt. Dies bedingt Raumbedarf in axialer Richtung. Derartige Anordnungen sind beispielsweise aus der DE 197 39 840 C2 , DE 199 18 993 A1 , DE 199 13 050 A1 und DE 100 57 771 A1 bekannt. Die benötigten Sensoren sind kostspielig und störungsanfällig.
• Aus der DE 199 13 869 A1 ist es weiter bekannt geworden, mit einem Positionssensor die augenblickliche Hubposition eines aktuatorangetriebenen Ventilschafts zu bestimmen, indem eine Feder als Meßspule vorgesehen wird, die mit dem Schafthub ihre Form und damit die Induktivität ändert.
• Gegenstand der DE 100 43 805 A1 ist eine Vorrichtung mit einem elektromagnetischen Aktuator für einen Anker eines Stellorgans. An einem Elektromagneten, d.h. dem Schließermagneten, der elektromagnetischen Einheit ist eine Meßspule befestigt, die die Stellung, Geschwindigkeit und Beschleunigung des Ankers induktiv erfaßt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ankerposition einer Aktuatorspule kostengünstig und mit günstigen Montageeigenschaften zu erfassen.
• Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Spulenaufbau mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
• Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Spulenaufbaus sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Die gemeinsame Montage der Aktuatorspule und der Meßspule auf demselben Spulenträger führt zu einer deutlichen Raumeinsparung gegenüber herkömmlichen Positionssensoren. Dies ist sehr vorteilhaft, da wenig Raum zur Verfügung steht. Ermöglicht ist die kompakte Anordnung dadurch, daß die Änderungen des Magnetflusses der Aktuatorspule und nicht die Hubposition des Ventilschafts gemessen werden. Es muß daher kein Raum vorgesehen werden, um eine Mindestdistanz für den Meßhub sicherzustellen, wie dies bei Positionssensoren der Fall ist. Durch das Erfordernis nur eines Bauteils ergibt sich zugleich eine höhere Integrationsdichte, und es fällt nur ein Montageschritt an. Die Störanfälligkeit des erfindungsgemäßen Sensors ist deutlich niedriger als bei herkömmlichen Positionssensoren.
• Die Meßspule ist vorteilhaft nur auf einer Seite der Aktuatorspule vorgesehen. Die Anordnung wird bedarfsgemäß ausgeführt, wobei die Meßspule auch direkt auf dem Spulenträger aufgebracht sein kann. Die Meßspule kann ein- oder auch mehrlagig sein.
• Wenn die Meßspule in axialer Richtung oben oder unten an der Aktuatorspule angebracht ist, kann durch eine ringförmige Anordnung der Meßspule die axiale Erstreckung des Spulenträgers klein gehalten werden. Der Spulenträger weist vorzugsweise eine Ausnehmung auf, in die die Meßspule eingesetzt ist.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und der Zeichnung weiter erläutert. Es zeigen:
• 1 eine Querschnittsansicht ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Spulenaufbaus, umfassend einen Spulenträger mit Aktuator- und Meßspule, letztere in vier möglichen Anordnungen dargestellt, und
• 2 eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Spulenaufbaus, umfassend einen Spulenträger mit Aktuator- und Meßspule, letztere in einer weiteren Anordnung dargestellt.
• Der in 1 dargestellte erfindungsgemäße Spulenaufbau umfaßt einen zylindrischen oder wahlweise quaderförmigen Blechkern 2, in dem ein zylindrischer Spu lenträger 4 untergebracht ist. Als Hauptspule 6 ist auf dem Spulenträger 4 eine Aktuatorspule angeordnet. Auf einer Seite der Aktuatorspule 6 befindet sich eine Meßspule 8. Dies ist in 1 durch die Bezugszeichen 8a, 8b, 8c, 8d angedeutet. Die Meßspule 8 erstreckt sich zumindest über einen Teil der jeweiligen Seitenlänge der Aktuatorspule 6.
• Die Meßspule 8 erzeugt ein die Feldlinien der Aktuatorspule 6 umschließendes Ringfeld, mittels dessen sie die durch die Aktuatorspule 6 erzeugten Flußänderungen und damit den Aktuatorzustand erfaßt.
• Ein in 2 gezeigter zylindrischer oder wahlweise quaderförmiger Spulenträger 4 trägt die Wicklung einer Aktuatorspule 6 zwischen einem Flanschring 42 und einer Ringscheibe 44, die zusammen einen Aufnahmeraum bilden. In den Aufnahmeraum ist eine Meßspule 12 eingesetzt.

Claims (5)

1. Spulenaufbau für einen elektromagnetischen Aktuator, umfassend einen Spulenträger (2), eine auf dem Spulenträger (2) angeordnete Aktuatorspule (4) und eine ebenfalls auf dem Spulenträger (2) angeordnete Meßspule (12), die die Feldlinien der Aktuatorspule (4) umschließt und zur Messung von durch die Aktuatorspule (4) erzeugten Flußänderungen vorgesehen ist.
2. Spulenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspule (10) auf einer Seite der Aktuatorspule (4) angeordnet ist.
3. Spulenaufbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspule (12) mehrlagig ist.
4. Spulenaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenträger (2) einen Flansch (8, 10) aufweist und die Meßspule in dem durch den Flansch (8, 10) gebildeten Raum aufgenommen ist.
5. Spulenaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspule (12) direkt auf dem Spulenträger aufgebracht ist.