DE10360713A1

DE10360713A1 - Elektromagnetischer Linearaktuator

Info

Publication number: DE10360713A1
Application number: DE10360713A
Authority: DE
Inventors: Steffen Braune; Husam Muamer; Steven Prof. Dr. Lice; Bernd Reimann
Original assignee: INST AUTOMATISIERUNG und INFOR; Institut fur Automatisierung und Informatik Zentrum fur Industrielle Forschung und Entwicklung Wernigerode GmbH
Current assignee: INST AUTOMATISIERUNG und INFOR; Institut fur Automatisierung und Informatik Zentrum fur Industrielle Forschung und Entwicklung Wernigerode GmbH
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2005-07-28

Abstract

Ein elektromagnetischer Linearaktuator (1) mit mindestens einem eine magnetische Einheit aufweisenden Stator (2) zur Ausbildung eines Magnetfeldes in mindestens einem Zwischenraum und mit einem eine Spuleneinheit (8) aufweisenden Läufer (3), der mit Luftspalten vom Stator (2) getrennt in dem Zwischenraum entlang der Längsachse des Linearaktuators (1) beweglich angeordnet ist, so dass ein Magnetfluss im Luftspalt senkrecht zur Bewegungsrichtung des Läufers (3) verläuft, ist so ausgebildet, dass die magnetische Einheit des Stators (2) sich konisch in Richtung des Zwischenraums zum Läufer (3) hin verjüngende Permanentmagnete (4) hat und angrenzend an die Permanentmagnete (4) im Stator (2) sich konisch in Richtung des Zwischenraums zum Läufer (3) hin verbreiternde Flusskonzentratorelemente (5) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Linearaktuator mit mindestens einem eine magnetische Einheit aufweisenden Stator zur Ausbildung eines Magnetfeldes in mindestens einem Zwischenraum und mit einem eine Spuleneinheit aufweisenden Läufer, der mit Luftspalten vom Stator getrennt in dem Zwischenraum entlang einer Längsachse des Linearaktuators beweglich angeordnet ist, so dass ein Magnetfluß im Luftspalt senkrecht zur Bewegungsrichtung des Läufers verläuft.
Aus der DE 198 34 213 A1 ist ein elektromechanischer Hubaktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils eines Verbrennungsmotors mit sich in Längsrichtung erstreckendem Betätigungsstößel bekannt. Der Betätigungsstößel ist mit einer Metallplatte gekoppelt und wird durch ein Federsystem in einer Ruhelage gehalten. Oberhalb und unterhalb der Metallplatte ist mit einem durch den erforderlichen Hub definierten Zwischenraum beabstandet jeweils eine Elektromagnetanordnung vorgesehen. Durch Aktivierung einer der Elektromagnetanordnungen wird die Metallplatte in Richtung der Elektromagnetanordnung gezogen und dort bis zur Deaktivierung und ggf. Aktivierung der anderen Elektromagnetanordnung gehalten.
Bei dem auf einem elektromechanischen Prinzip basierenden Linearaktuatoren ist eine variable Hubhöhe aufgrund eines sehr starken nicht linearen Kraftverlaufs nicht möglich. Dadurch wird die Regelbarkeit erschwert. Dieses Problem konnte bislang nur mit einem elektromagnetischen Aktuator gelöst werden, mit dem an jeder Stelle eine ausreichende Kraft zur Verfügung gestellt werden kann.
Weiterhin ist aus der DE 100 44 789 A1 ein elektromagnetischer Linearaktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils für einen ventilgesteuerten Verbrennungsmotor beschrieben, der einen elektrischen Linearmotor als Aktuator mit einem mit dem Ventilglied gekoppelten Läufer und einem Stator aufweist. Der Stator ist aus einem weichmagnetischen Material aufgebaut und hat dem Läufer zugewandte Zähne. Zwischen zwei benachbarten Zähnen des Stators ist eine Wicklungskammer mit einer Wicklung vorgesehen. Der Läufer hat Ringe aus dauermagnetischem Material, die konzentrisch mit einer magnetischen Orientierung der Ringe derart übereinander angeordnet sind, dass in einer vorbestimmten Stellung des Läufers Zähne des Stators jeweils mit einem Ring mit entgegengesetzter magnetischer Orientierung fluchten und zwischen zwei Ringen entgegengesetzter magnetischer Orientierung ein magnetisch nicht wirksamer Hohlzylinder angeordnet ist.
Das Problem bei elektromagnetischen Linearaktuatoren besteht darin, bei einer möglichst kompakten Bauweise einen ausreichenden Hub, eine möglichst große Kraftdichte bei möglichst geringer Verlustleistung und eine möglichst genaue Steuerung des Bewegungsverlaufes bereitzustellen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen entsprechend verbesserten elektromagnetischen Linearaktuator zu schaffen.
Die Aufgabe wird mit dem gattungsgemäßen elektromagnetischen Linearaktuator erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Läufer eine Spuleneinheit aufweist, die magnetische Einheit des Stators sich konisch in Richtung des Zwischenraums zum Läufer hin verjüngende Permanentmagnete hat und angrenzend an die Permanentmagnete im Stator sich konisch in Richtung des Zwischenraums zum Läufer hin verbreiternde Flußkonzentratorelemente angeordnet sind.
Im Unterschied zu dem aus der DE 100 44 789 A1 bekannten Hubaktuator ist somit der bewegliche Läufer mit Spulen und der Stator mit Permanentmagneten ausgerüstet.
Durch das Permanentmagnetsystem als Stator und dem mit einem Strom quer zur Längsachse des Hubaktuators beaufschlagten Spule als Läufer wird ein magnetischer Fluß erzeugt, der in Verbindung mit dem Dauerfeld der Permanentmagneten des Stators eine Lorentzkraft erzeugt, die den Läufer in Richtung der Längsachse des Hubaktuators bewegt.
Durch die Flußkonzentratorelemente und die sich konisch in Richtung des Zwischenraums hin verjüngenden Permanentmagnete mit relativ großen Ankoppelflächen an der Oberseite und Unterseite der Permanentmagnete wird eine hohe Luftspaltinduktion erzielt. Zudem wird durch den eisen- und magnetlosen Läufer die mechanische Zeitkonstante verbessert, so dass der elektromagnetische Linearaktuator eine relativ hohe Dynamik aufweist.
Durch die Ankopplung der Permanentmagnete an die Flußkonzentratorelemente durch die konische Bauform jeweils über eine Schräge wird zudem vorteilhaft eine relativ homogene Flußdichteverteilung in den die Pole bildenden Flußkonzentratorelementen bewirkt.
Dabei sollte der Trapezwinkel der Kopplungsschräge und die damit verbundene Polhöhe der Flußkonzentratorelemente so ausgelegt sein, dass der Arbeitspunkt der Fluß konzentratorelemente kurz vor dem Sättigungsknick liegt. Weiterhin wird dadurch die elektrische Zeitkonstante reduziert.
In einer Ausführungsform hat der elektromagnetische Linearaktuator einen runden Querschnitt, wobei mindestens ein scheibenförmiger Permanentmagnet zentrisch in dem Linearaktuator angeordnet ist. Der Permanentmagnet hat eine sich vom Zentrum zum äußeren Umfang verjüngende Dicke. An der Oberseite und der Unterseite des Permanentmagneten sind Flußkonzentratorelemente mit sich von dem äußeren Umfang zum Zentrum hin verjüngender Dicke angeordnet. Ein sich in Längsrichtung des Linearaktuators erstreckendes zylinderförmiges Metallgehäuse ist als Eisenrückschluß für das Magnetfeld mit einem Zwischenraum (Spalt) vom äußeren Umfang des mindestens einen Permanentmagneten und der Flußkonzentratorelemente beabstandet angeordnet. In dem Zwischenraum ist mindestens eine in Umfangsrichtung gewundene mit einem Betätigungsstößel gekoppelte Spule vorgesehen.
Der großflächige Eisenrückschluß durch das Metallgehäuse an der Außenseite bietet eine besonders gute Wärmeabfuhr. Dieser Rückschluss bietet auch eine gute Abschirmung gegen elektromagnetische Felder.
Bei der rotationssymmetrischen Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn sich der Betätigungsstößel durch eine Bohrung im Zentrum des Linearaktuators erstreckt und mit einem rohrförmigen sich durch den Zwischenraum zwischen Stator und Metallgehäuse erstreckenden an den Enden radial zum Zentrum geschlossenen Spulenträger gekoppelt ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Metallgehäuse becherförmig bzw. der außenliegende Eisenrückschluss oben und/oder unten geschlossen ist. Durch den aufgrund des Becherbodens geschlossenen Eisenkreis wird eine hohe Kraft erzielt. Zudem wird die mechanische Stabilität durch die Becherform des Metallgehäuses verbessert.
In einer anderen flachen Ausführungsform ist mindestens ein sich in Querrichtung des Hubaktuators, d. h. quer zur Längsachse und zur Zwischenraumebene, erstreckender von der Mittelachsebene des Linearaktuators zu den Außenseiten hin trapezförmig verjüngender Permanentmagnet und auf der Oberseite und Unterseite der Permanentmagneten in Querrichtung nebeneinander geschichtete oder ungeschichtete im Querschnitt vorzugsweise dreieckförmige Eisenbleche als Flußkonzentratorelemente vorgesehen. Mit einem Zwischenraum beabstandet von den Außenseiten der Permanentmagnete und Flußkonzentratorelemente ist jeweils eine aus einer Vielzahl nebeneinander angeordneten Blechstreifen gebildete Eisenrückschlußplatte vorgesehen. In dem Zwischenraum zwischen den Permanentmagneten und der jeweils angrenzenden Eisenrückschlußplatte sind sich im Zwischenraum quer zur Bewegungsrichtung des Läufers erstreckende Spulen mit Spulenköpfen an den Enden beweglich angeordnet. Die Spulen sind mit einem Betätigungsstößel beispielsweise über einen Spulenträger gekoppelt.
In einer anderen flachen Ausführungsform des Linearaktuators sind auf zwei Hälften des Stators sich in Querrichtung des Linearaktuators, d. h. quer zur Längsachse und zur Zwischenraumebene, erstreckende von den Außenseiten zu einem Zwischenraum in der Mitte hin trapezförmig verjüngende Permanentmagnete vorgesehen. Auf der Oberseite und Unterseite der Permanentmagneten sind wiederum in Querrichtung nebeneinander geschichtete oder ungeschichtete im Querschnitt verjüngende Eisenbleche als Flußkonzentratorelemente angeordnet. Die beiden Hälften des Linearaktuators mit Permanentmagneten und zugeordneten Flußkonzentratorelementen sind durch den Zwischenraum in der Mitte voneinander beabstandet. Wiederum sind sich in Querrichtung erstreckende Spulen mit Spulenköpfen an den Enden beweglich in dem Zwischenraum angeordnet und beispielsweise über einen Spulenträger mit einem Betätigungsstößel gekoppelt.
Die Flußkonzentratorelemente sind vorzugsweise aus geschichteten kornorientierten Weicheisenplatten aufgebaut. Die Vorzugsrichtung der Weicheisenplatten sollte so ausgerichtet sein, dass sie senkrecht zur Bewegungsrichtung des Läufers verläuft.
Dabei gilt grundsätzlich für Bauteile, die magnetische wechselnden Feldern ausgesetzt sind, dass zur Verminderung von Wirbelströmen eine Schichtung bzw. Blechung sinnvoll ist.
Vorteilhaft ist es, wenn Federelemente beispielsweise zwischen den Enden des Spulenträgers und dem Stator so angeordnet sind, dass eine Ruhelage vorzugsweise in der Mitte eines Arbeitshubs des Hubaktuators erzwungen wird. Dabei kann insbesondere durch Ausnutzung der Resonanzfrequenz des Feder-Masse-Systems eine geringe Verlustleistung realisiert werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn Reluktanzplatten in dem Zwischenraum jeweils angrenzender Spulen oder Spulenteile angeordnet sind, so dass der Linearaktuator aufgrund der Reluktanzkraft selbsthemmend in den Endlagen gehalten wird, wenn die Reluktanzplatten im Bereich der Kanten der Permanentmagnete sind.
Alternativ hierzu oder zusätzlich kann auch eine externe Halteeinrichtung zum stromlosen Halten des Linearaktuators in einer Endlage vorgesehen sein.
Sowohl für die rotationssymmetrische als auch die flache Ausführungsform des Linearaktuators ist es vorteilhaft, wenn eine Mehrzahl von Permanentmagneten mit den angrenzenden Flußkonzentratorelementen in Längsrichtung des Linearaktuators übereinander angeordnet sind, wobei die Polrichtung der Permanentmagnete im alternierenden Wechsel jeweils entgegengesetzt zur Polrichtung der benachbarten Permanentmagnete ist.
Damit bilden die an einen Permanentmagnet an der Ober- und Unterseite angrenzenden Flußkonzentratorelemente Pole für einen durch den Zwischenraum und den Eisenrückschluß verlaufenden geschlossenen Magnetkreis, wobei der Magnetfluß unmittelbar benachbarter Flußkonzentratorelemente im Zwischenraum in der gleichen Richtung verläuft.
Durch das Einbringen von Kühlkanälen in einen Zwischenraum zwischen den Flußkonzentratorelementen benachbarter Permanentmagnete kann eine Kühlung der Permanentmagnete bewirkt und diese vor Entmagnetisierung geschützt werden. Zugleich wird auch das Gesamtsystem durch die Kühlkanäle besser gekühlt. Zugleich wird durch den Zwischenraum zwischen den Flußkonzentratorelementen eine Vergrößerung der Pole ohne Zunahme von Gewicht oder erhöhtem Materialeinsatz bewirkt. Durch eine geeignete Auslegung des Zwischenraumes kann ein linearerer Kraft-Weg-Verlauf erreicht werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Linearaktuator kann mit geringem Aufwand das Problem des Ventilspielausgleichs bei Verbrennungsmotoren gelöst werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 – Perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Linearaktuators;
2 – Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform eines Linearaktuators mit Kühlkanälen zwischen benachbarten Flußkonzentratorelementen;
3 – Querschnitt einer dritten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen rotationssymmetrischen Linearaktuators.
Die 1 läßt eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines elektromagnetischen Linearaktuators 1 mit einem Stator 2 und einem Läufer 3 erkennen. Der Stator 2 hat zwei gegenüberliegende mit einem Zwischenraum beabstandete Hälften mit mehreren übereinander angeordneten Permanentmagneten 4, deren Polrichtung in alternierendem Wechsel jeweils entgegengesetzt zur Polrichtung der angrenzenden Permanentmagnete 4 ist. Um einen geschlossenen Magnetkreis im Zwischenraum an den durch die Flußkonzentratorelemente 5 gebildeten Polen zu bewirken, ist die Polrichtung der sich gegenüberstehenden Permanentmagnete 4 der beiden Hälften umgekehrt zueinander.
Die plattenförmigen Permanentmagnete 4 haben eine von der Außenseite zum Läufer 3 hin verjüngende Dicke. Auf der hierdurch gebildeten Schräge an der Oberseite und Unterseite der Permanentmagnete 4 sind jeweils Flußkonzentratorelemente 5 vorzugsweise in Form kornorientierter oder geblechter, d. h. nebeneinander geschichteter Weicheisenplatten vorgesehen, die die Pole für den Läufer 3 ausbilden. Durch die schräge Ankopplung der Flußkonzentratorelemente 5 an die Permanentmagnete 4 wird eine homogene Flußdichteverteilung in den Flußkonzentratorelementen 5 und den Permanentmagneten 4 sichergestellt.
Die Spulen 6 erstrecken sich quer zur Bewegungsrichtung des Läufers 3 jeweils entlang der Pole durch den Zwischenraum des Linearaktuators 1 und werden über nicht dargestellte Spulenköpfe an den Enden so verbunden, dass beispielsweise pro Permanentmagnet 4 mit zugeordneten Flußkonzentratorelementen 5 an der Ober- und Unterseite jeweils eine Spule 6 vorgesehen ist.
Die in Längsrichtung des Linearaktuators 1 nach oben und unten beweglichen Spulen 6 sind über einen Spulenträger 7 an einen Betätigungsstößel 8 gekoppelt.
Optional können nicht dargestellte Zwischenräume zwischen angrenzenden Flußkonzentratorelementen 5 benachbarter Spulen 6 vorgesehen sein, die zur Verbreiterung der Pole dienen und als Kühlkanal genutzt werden können.
Die 2 lässt eine zweite flache Ausführungsform des Linearaktuators 1 erkennen. Dabei sind die Permanentmagnete 4 plattenförmig und haben eine von der Mittelachsebene des Stators 2 zur Außenseite hin sich verjüngende Dicke. Auf der hierdurch gebildeten Schräge an der Oberseite und Unterseite der Permanentmagnete 4 sind wiederum Flußkonzentratorelemente 5 mit sich von der Außenseite zur Mitte hin verjüngenden Dicke vorgesehen.
Um einen Zwischenraum von der Außenseite der Permanentmagnete 4 und Flußkonzentratorelemente 5 beabstandet ist ein Metallgehäuse 9 als Eisenrückschluß für das durch die Permanentmagnete 4 erzeugte und durch die Flußkonzentratorelemente 5 senkrecht durch den Zwischenraum gerichtete Magnetfeld vorgesehen.
In dem Zwischenraum zwischen Stator 2 und Metallgehäuse 6 ist der Läufer 3 angeordnet, der aus einem Spulenträger 7 und mehreren Spulen 6 gebildet ist. Die Spulen 6 erstrecken sich hierbei im Zwischenraum quer zur Bewegungsrichtung des Läufers 3, so dass bei einem Stromfluß durch die Spulen 6 aufgrund des Magnetfeldes in dem Zwischenraum eine Lorentzkraft in Längsrichtung des Linearaktuators 1 bewirkt wird.
Dies führt dazu, dass der Spulenträger 7 mit den Spulen 6 eine Hubbewegung in Längsrichtung des Linearaktuators 1 ausführt.
Der Spulenträger ist oben und unten geschlossen und mit einem Betätigungsstößel 8 verbunden.
Die Flußkonzentratorelemente 5 benachbarter Permanentmagnete 4 sind in der dargestellten Ausführungsform voneinander beabstandet angeordnet. Der hierdurch erzeugte Zwischenraum wird als Kühlkanal 10 zur Kühlung des Hubaktuators 1 vorzugsweise mit Kühlflüssigkeit genutzt. Durch die Kühlkanäle 10 werden nicht nur die Permanentmagnete 4 gekühlt und vor Entmagnetisierung geschützt, sondern auch eine Wärmeabfuhr für die von den Spulen 6 erzeugte Wärmeenergie sichergestellt. Zudem dient der Zwischenraum zur Verbreiterung der Pole.
Die 3 lässt eine Querschnittsansicht einer dritten rotationssymmetrischen Ausführungsform des Linearaktuators 1 ohne Zwischenraum und Kühlkanäle 10 zwischen den Flußkonzentratorelementen 5 erkennen. Es wird deutlich, dass im Zentrum des Stators 2 eine Bohrung zur Aufnahme des Betätigungsstößels 8 vorgesehen ist.
Wiederum ist der Läufer 3 in Längsrichtung des Linearaktuators 1 beweglich in einem Zwischenraum zwischen dem Stator 2 und dem den Stator 2 konzentrisch umgebenen Metallgehäuse 9 angeordnet, um bei Beaufschlagung des Läufers 3 mit Strom eine Hubbewegung ausführen zu können.
Vorteilhaft ist für alle Ausführungsformen, wenn der Betätigungsstößel 8 bzw. der Spulenträger 7 über Federn mit dem Stator 2 gekoppelt ist. Die Federn sollten dann so ausgelegt sein, dass eine Ruhelage vorzugsweise in der Mitte eines Arbeitshubs des Linearaktuators 1 erzwungen wird.
Durch Ansteuerung der Spulen 6 mit einem periodischen Wechselsignal kann vorzugsweise unter Berücksichtigung der Resonanzfrequenz des Feder-Masse-Systems eine verlustarme periodische Hin- und Herbewegung des Betätigungsstößels 8 erzwungen werden, dessen Bewegungsverlauf durch das periodische Wechselsignal den Erfordernissen beispielsweise zur Ansteuerung eines Gaswechselventils angepaßt werden kann, damit ein Gaswechselventil mit einer definierten Öffnungs-/Schließcharakteristik angesteuert wird.
Das Metallgehäuse der rotationssymmetrischen Ausführungsform kann auch becherförmig mit einem geschlossenen Boden 9 ausgeführt sein. Dies hat den Vorteil, dass ein verbesserter Eisenrückschluß erzielt wird. Gleiches gilt für die Eisenrückschlußplatte bei der flachen zweiten Ausführungsform, die oben und/oder unten geschlossen sein kann.
Es wird noch darauf hingewiesen, dass in sämtlichen beschriebenen Ausführungsformen Halteeinrichtungen vorgesehen sein können. Vorteilhaft ist es hierfür, Reluktanzplatten zwischen den Spulen anzuordnen, so dass aufgrund der Reluktanzkraft der Läufer 3 selbsthemmend ist, wenn sich die Reluktanzplatten im Kantenbereich der Permanentmagnete 4 befinden. Alternativ oder zusätzlich hierfür können auch externe Halteeinrichtungen zum stromlosen Halten des Läufers 3 vorgesehen sein.
Es wird zudem darauf hingewiesen, dass die Ankopplung der Permanentmagnete 4 an die Flußkonzentratorelemente 5 über eine Schräge erfolgt, die so ausgelegt sein sollte, dass im Poleisen der Flußkonzentratorelemente 5 die Flußdichteverteilung möglichst homogen ist. Die Ankopplungsschräge und die damit verbundene Polhöhe der Flußkonzentratorelemente 5 sollten so ausgelegt sein, dass der Arbeitspunkt des Poleisens der Flußkonzentratorelemente 5 kurz vor dem Sättigungsknick liegt.

Claims

Elektromagnetischer Linearaktuator (1) mit mindestens einem eine magnetische Einheit aufweisenden Stator (2) zur Ausbildung eines Magnetfeldes in mindestens einem Zwischenraum und mit einem eine Spuleneinheit (6) aufweisenden Läufer (3), der mit Luftspalten vom Stator (2) getrennt in dem Zwischenraum entlang der Längsachse des Linearaktuators (1) beweglich angeordnet ist, so dass ein Magnetfluß im Luftspalt senkrecht zur Bewegungsrichtung des Läufers (3) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Einheit des Stators (2) sich konisch in Richtung des Zwischenraums zum Läufer (3) hin verjüngende Permanentmagnete (4) hat und angrenzend an die Permanentmagnete (4) im Stator (2) sich konisch in Richtung des Zwischenraums zum Läufer (3) hin verbreiternde Flußkonzentratorelemente (5) angeordnet sind.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf zwei Hälften des Linearaktuators (1) sich quer zur Längsachse des Linearaktuators (1) und quer zur Zwischenraumebene erstreckende von den Außenseiten zu einem Zwischenraum in der Mitte hin trapezförmig verjün gende Permanentmagnete (4) und auf der Oberseite und Unterseite der Permanentmagnete (4) Flußkonzentratorelemente (5) angeordnet sind, wobei die beiden Hälften des Linearaktuators (1) mit Permanentmagneten (4) und zugeordneten Flußkonzentratorelementen (5) durch den Zwischenraum in der Mitte voneinander beabstandet sind, und sich senkrecht zur Bewegungsrichtung des Läufers (3) erstreckende Spulen (6) beweglich in dem Zwischenraum angeordnet und mit einem Betätigungsstößel (8) gekoppelt sind.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein sich quer zur Längsachse des Linearaktuators (1) und quer zur Zwischenraumebene erstreckender von der Mittelachsebene zu den Außenseiten hin trapezförmig verjüngender Permanentmagnet (4) und auf der Oberseite und Unterseite des mindestens einen Permanentmagneten (4) Flußkonzentratorelemente (5) angeordnet sind, mit einem Zwischenraum beabstandet von den Außenseiten der Permanentmagnete (4) und Flußkonzentratorelemente (5) jeweils geblechter oder ungeblechter Eisenrückschlußplatte vorgesehen ist, und sich senkrecht zur Bewegungsrichtung des Läufers (3) erstreckende Spulen (6) mit Spulenköpfen an den Enden beweglich in dem Zwischenraum angeordnet und mit einem Betätigungsstößel (8) gekoppelt sind.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach Anspruch 1 mit einem runden Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein scheibenförmiger Permanentmagnet (4) zentrisch in dem Linearaktuator (1) angeordnet ist, wobei der Permanentmagnet (4) eine sich vom Zentrum zum äußeren Umfang verjüngende Dicke hat, an der Oberseite und der Unterseite des Permanentmagneten (4) Flußkonzentratorelemente (5) mit sich von dem äußeren Umfang zum Zentrum hin verjüngender Dicke angeordnet sind, mit einem Zwischenraum vom äußeren Umfang des mindestens einen Permanentmagneten (4) und der Flußkonzentratorelemente (5) beabstandet ein sich in Längsrichtung des Linearaktuators (1) erstreckendes zylinderförmiges Metallgehäuse (9) als Eisenrückschluß für das Magnetfeld angeordnet ist und mindestens eine in Umfangsrich tung gewundene mit einem Betätigungsstößel (8) gekoppelte Spule (6) in dem Zwischenraum ist.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Betätigungsstößel (8) durch eine Bohrung im Zentrum des Linearaktuators (1) erstreckt und mit einem rohrförmigen sich durch den Zwischenraum erstreckenden und an den Enden radial zum Zentrum geschlossenen Spulenträger (7) gekoppelt ist.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flußkonzentratorelemente (5) im Querschnitt dreieckförmig sind.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flußkonzentratorelemente (5) geschichtete und/oder kornorientierte Weicheisenplatten haben, so dass die Vorzugsrichtung der Weicheisenplatten senkrecht zur Bewegungsrichtung des Läufers (3) verlaufend ausgerichtet ist.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgehäuse (9) becherförmig ist oder Eisenrückschlußplatten teilweise geschlossen sind.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsstößel (8) mit einem Spulenträger (7) gekoppelt ist.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Federelemente derart, dass eine Ruhelage vorzugsweise in der Mitte eines Arbeitshubs des Linearaktuators (1) erzwungen wird.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Permanentmagneten (4) mit den angrenzenden Flußkonzentratorelementen (5) in Längsrichtung des Linearaktuators (1) übereinander angeordnet sind, wobei die Polrichtung der Permanentmagnete (4) in alternierendem Wechsel jeweils entgegengesetzt zur Polrichtung der angrenzenden Permanentmagnete (4) ist.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Kühlkanäle (10) in einem Zwischenraum zwischen den Flußkonzentratorelementen (5) benachbarter Permanentmagnete (4).
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Reluktanzplatten innerhalb oder außerhalb der Spulen (6) oder Spulenteile.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Zwischenräume zwischen den Flußkonzentratorelementen (5) benachbarter Permanentmagnete zur Polverbreiterung.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass nichtmagnetisches Material in den Zwischenräumen eingebracht ist.