DE19530121A1 - Verfahren zur Reduzierung der Auftreffgeschwindigkeit eines Ankers an einem elektromagnetischen Aktuator - Google Patents

Description

Bei elektromagnetischen Aktuatoren, bei denen ein mit dem zu betätigenden Stellmittel vebundener Anke r über einen Elektromagneten bewegt wird, besteht häufig die Anforderung, hohe Schaltgeschwindigkeiten bei gleichzeitig hohen Schalt­ kräften zu realisieren. So werden beispielsweise an Kolben­ brennkraftmaschinen die Gaswechselventile jeweils über einen elektromagnetischen Aktuator betätigt, der wenigstens einen Elektromagneten aufweist, gegen dessen Polfläche der Anker gegen die Kraft wenigstens einer Rückstellfeder bei der Beaufschlagung der Spule dessen Elektromagneten mit einem Strom angezogen wird. In der Regel sind hierbei zwei Elektromagneten vorgesehen, zwischen denen der Anker hin- und herbewegt wird und entsprechend der Ansteuerung an der Polfläche des einen oder anderen Elektromagneten gehalten wird. Hierbei dient der eine Elektromagnet als Schließmagnet, durch den das Gaswechselventil in geschlosse­ ner Position gehalten wird und der andere Magnet als Öffner­ magnet, durch den das Ventil über den Anker entsprechend der Ansteuerung in der geöffneten Position gehalten wird. Zur Betätigung des Gaswechselventils, d. h. der Bewegung aus der geschlossenen in die geöffnete Position, wird der Haltestrom durch den Schließmagneten abgeschaltet. Hierdurch fällt die Haltekraft des Magneten unter die Federkraft ab und der Anker beginnt, durch die Federkraft beschleu­ nigt, sich zu bewegen. Nach dem Durchgang des Ankers durch seine von den gegeneinander wirkenden Rückstellfedern vorge­ gebenen Ruheposition wird der "Flug" des Ankers durch die Federkraft der dem Öffnermagneten zugeordneten Rückstellfeder abgebremst. Um nun den Anker in der Öffnerposition zu fangen und zu halten, wird der Öffnermagnet mit Strom beaufschlagt. Bei einem solchen "Fangvorgang" ergibt sich das Problem, daß die Krafteinkopplung in den Anker und somit auch die Energie­ zufuhr noch relativ gering ist, solange der Anker noch weit entfernt ist. Andererseits ist jedoch dies der Zeitpunkt, an dem eine große Beschleunigung des Ankers gewünscht ist.

Hat sich der Anker bereits nahe an die Polfläche des Öffner­ magneten heranbewegt, so wäre es aus energetischen Gründen sowie auch aus akustischen und verschleißtechnischen Gründen wünschenswert, wenn die Ankerbewegung zu diesem Zeitpunkt verlangsamt würde. Zum Schließen des Gaswechselventils ist der Bewegungsablauf umgekehrt.

Ausgerechnet in Polschuhnähe erfährt nun der Anker jedoch eine besonders hohe Kraftwirkung. Zwar steigt die Gegenkraft der Rückstellfeder linear an, die Magnetkraft nimmt jedoch in etwa quadratisch proportional zum Kehrwert des Abstandes des Ankers von der Polfläche zu. Außerdem steigt der Strom durch die Spule des fangenden Elektromagneten durch deren induktives Verhalten nach dem Einschalten zunächst monoton an, was ebenfalls eine Steigerung der Kraft bewirkt. So wurde u. a. auch aus diesem Grunde versucht, zumindest das Ansteigen des Stromes-über eine Stromregelung auf einen bestimmten Wert zu begrenzen, wie dies in WQ-90/07188 be­ schrieben ist. Innerhalb gewisser Grenzen hat dies auch den gewünschten Effekt. In der letzten Phase der Annäherung des Ankers an die Polfläche jedoch ist dieses Verfahren eher nachteilig. Bei sehr kleinem Abstand des Ankers von der Polfläche würde nämlich durch die vom Anker induzierte Gegenspannung der Strom normalerweise wieder absinken. Bedingt durch die Stromregelung wird der Strom jedoch auf dem erreichten Niveau gehalten und somit weiter steigende Energie in das System eingekoppelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das einen schnellen Kraftaufbau einerseits und eine Reduktion der Energieeinkopplung in der letzten Bewegungsphase des Ankers bewirkt.

Diese Aufgabe wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß bei Annäherung des Ankers an die Pol­ fläche die an der Spule anliegende Spannung auf einen vorgeb­ baren Maximalwert begrenzt wird, so daß der durch die Spule fließende Strom während eines Teils der Zeit der Spannungs­ begrenzung abfällt. Bei der Anwendung des erfindungsgeinäßen Verfahrens für einen Aktuator zur Betätigung eines Gaswechsel­ ventils an einer Kolbenbrennkraftmaschine kann nun der jeweilige Maximalwert der Spannungsbegrenzung entweder für alle Betriebspunkte des Motors gleich sein oder aber auch in Abhängigkeit der Motorbetriebsparameter, wie bei­ spielsweise Last- und Drehzahl, durch eine entsprechende Motorsteuerung vorgegeben werden. Die hierzu erforderlichen optimalen Werte können beispielsweise in einem entsprechen­ den Kennfeld für die Steuerung abgelegt werden. Diese Verfah­ rensweise hat den Effekt, daß bei einer Begrenzung des maximalen Spannungswertes in der Annäherungsphase des Ankers an die Polfläche des jeweils fangenden Elektromagneten die vom anfliegenden Anker induzierte Spannung diesen Wert erreicht, der jedoch aufgrund der vorgegebenen Begrenzung nicht überschritten werden kann. Hierdurch sinkt nun der vorher konstant gehaltene- Strom wieder ab und verbleibt bis zum Auftreffen des Ankers auf einem niedrigeren Wert. Durch den reduzierten Stromfluß in dieser Phase wird dem Anker entsprechend weniger Energie zugeführt, so daß der Anker relativ sanft an der Polfläche ankommt und das soge­ nannte "Prellen" bei entsprechender Auslegung der Spannungs­ begrenzung praktisch vermieden werden kann.

Gemäß der Erfindung ist ebenfalls vorgesehen, daß zumindest während der Annäherung des Ankers an die Polfläche des fangenden Elektromagneten der Verlauf des von der Spule aufgenommenen Stromes und/oder der Verlauf der an der Spule anliegenden Spannung erfaßt und mit einem vorgegebenen, einer optimalen Ankerbewegung entsprechenden Verlauf von Strom und/oder Spannung verglichen wird und nach den sich hieraus ergebenden etwaigen Abweichungen der Strom und/oder die Spannung geregelt wird. Bei dieser Verfahrensweise wird zweckmäßigerweise bereits in der Entwurfsphase die Spannungsbegrenzung so vorgegeben, daß der Anker seinen optimalen Weg-Zeit-Verlauf ausführt. Der sich hierbei ergeben­ de Stromverlauf wird ermittelt und als Soll-Kurve vorgegeben. Beim praktischen Einsatz wird nun der Stromverlauf überwacht. Bei Abweichungen des Stromverlaufes von dem gefundenen Soll-Stromverlauf, kann auf Abweichungen in der Bewegung des Ankers geschlossen werden und entsprechend gegengesteuert werden.

Anstelle der Überwachung des gesamten Stromverlaufes reicht auch die Überwachung bestimmter Merkmale des Stromverlaufs aus. So kann beispielsweise der aufintegrierte Wert des Stroms zu einem vorbestimmten Zeitpunkt als Referenz verwen­ det werden. Ist dieser Wert niedriger als der in der Entwurfs­ phase für optimale Ankerannäherung festgestellt, so ist dies ein Zeichen für einen zu schnell anfliegenden Anker. Durch die zu schnelle Ankerbewegung wird eine zu hohe Gegen­ spannung induziert, wodurch der Stromfluß abnimmt. In diesem Fall wird die Spannung auf einen niedrigen Wert begrenzt als bei ordnungsgemäßer Funktion. Die Größe der Spannungs­ änderung (Reduzierung oder Erhöhung) hängt dabei ab von der Differenz des gebildeten Ist-Merkmals zum vorgegebenen Soll-Merkmal. Der funktionelle Zusammenhang der Spannungsredu­ zierung als Funktion der Merkmalsabweichung kann dabei durch einen Faktor festgelegt werden oder zur Erzielung des optimalen Effekts durch eine nicht lineare Funktion, beispielsweise aus Stützstellen einer Kennlinie, realisiert werden.

Gemäß der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der durch die Spule fließende Strom und die an der Spule an liegende Spannung gemessen und aus den gewonnenen Meßwerten die Größe der Energieeinspeisung abgeleitet und über einen Vergleich mit vorgebbaren Werten für eine optimale Energie­ einspeisung der Strom und/oder die Spannung geregelt wird. So kann beispielsweise mittels einer multiplikativen Ver­ knüpfung von Strom und Spannung bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt auf die Einspeisung von kinetischer Energie in den Anker geschlossen werden und hieraus ein Stellsignal zur Änderung von Strom oder Spannung abgeleitet werden. Ein genaueres Ergebnis erzielt man dann, wenn die Leistung dabei in Abzug gebracht wird, die durch Ohm′sche Verluste abgeführt wird. Die durch die Ankerannäherung induzierte Spannung läßt sich jedoch auch ohne die durch die Ohm′schen Verluste erzeugte Spannung ermitteln. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, daß zusätzlich zu der Energiespule des jeweiligen Elektromagneten eine Meßspule in den Magneten integriert wird.

Eine Erkennung des Ankerauftreffens kann, insbesondere für den Fall, daß sowohl Spannung als auch Strom im Zeitbe­ reich des zu erwartenden Ankerauftreffens zeitlich nicht konstant sind, über eine formelmäßige Verknüpfung von Strom und Spannung ermittelt werden. Eine große Sensitivität bietet hierbei der Quotient aus Spannung und Strom, der zum Auftreffzeitpunkt maximal wird. Auch hier kann vor der Quotientenbildung der durch den Ohm′schen Widerstand verursachte Spannungsanteil schaltungstechnisch in Abzug gebracht werden oder aber anstelle der Spulenspannung der stromdurchflossenen Spule diejenige einer zusätzlichen Meßspule verwendet werden.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß ein Elektromagnet verwendet wird, dessen Polfläche profiliert ist, so daß bei Anlage des Ankers an der Polfläche die maximale magnetische Sättigung gegeben ist, bei der der Anker gerade gefangen wird. In Abwandlung dieses Verfahren kann anstelle oder auch zusätzlich zu einer Profilierung der Polfläche oder des Magnetquerschnitts des Elektromagneten auch der Querschnitt des Ankers entspre­ chend geformt sein. Durch die gezielte Ausnutzung der Sätti­ gung wird erreicht, daß bei kleinem Luftspalt, also stark angenähertem Anker der Magnetkreis weitaus stärker in der Sättigung ist als bei großen Luftspalt, also bei weit ent­ ferntem Anker. Eine hohe Sättigung führt aber dazu, daß bei gleichen Spulenstrom ein wesentlich kleines B-Feld existiert als bei kleiner Sättigung. Da das B-Feld unmittel­ bare Ursache für die Kraft darstellt, bedeutet dies aber auch weniger Kraft, also eine kleinere Energieeinkopplung. Wählt man nun den Querschnitt der Polfläche des Elektromagne­ ten und/oder der Gegenfläche des Ankers so, daß der Anker gerade noch sicher "gefangen" wird, jedoch keine überschüssi­ ge Bewegungsenergie aufweist, dann kann auch durch diese Verfahrensweise die Auftreffgeschwindigkeit des Ankers reduziert werden. Die Profilierung der hier in Betracht kommenden Querschnitte von Elektromagnet und/oder Anker kann beispielsweise so ausgeführt werden, daß die Feldlinien nicht rechtwinklig abknicken, sondern durch Rundungen im Anker/Magnet Sättigungseffekte gezielt vermieden werden.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen elektromagnetischen Aktuator zur Betätigung eines Gaswechsel­ ventils,

Fig. 2 den Verlauf von Strom, Spannung und Weg des Ankers nach dem Stande der Technik,

Fig. 3 den Verlauf der Magnetkraft in Abhängig­ keit vom Abstand des Ankers zur Polfläche,

Fig. 4 den Verlauf von Spannung, Strom und Anker­ weg bei einer Steuerung nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren,

Fig. 5 den Verlauf von Spannung, Strom und Weg des Ankers bei einer Abwandlung des Ver­ fahrens.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte elektromagnetische Aktuator 1 weist einen mit einem Gaswechselventil 2 verbun­ denen Anker 3 sowie einen dem Anker 3 zugeordneten Schließ­ magneten 4 und einen Öffnermagneten 5 auf. Der Anker 3 wird über Rückstellfedern 6 und 7 bei stromlos gesetzten Magneten in einer Ruhelage zwischen den beiden Magneten 4 und 5 gehalten, wobei der jeweilige Abstand zu den Polflä­ chen 8 der Magneten 4 und 5 von der Auslegung der Federn 6 und 7 abhängt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Federn 6 und 7 gleich ausgelegt, so daß die Ruhelage des Ankers 3 sich in der Mitte zwischen den beiden Polflächen 8 befindet, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. In Schließstellung des Gaswechselventils liegt der Anker 3 an der Polfläche des Schließmagneten 4 an.

Zur Betätigung des Gaswechselventils 2, d. h. zur Einleitung der Bewegung aus der geschlossenen Position in die geöffnete Position, wird der Haltestrom am Schließmagneten 4 abgeschal­ tet. Hierdurch fällt die Haltekraft des Schließmagneten 4 unter die Federkraft der Rückstellfeder 6 ab und der Anker 3 beginnt, durch die Federkraft beschleunigt, sich zu bewegen. Nach dem Durchgang des Ankers 3 durch seine Ruheposition wird der "Flug" des Ankers durch die Federkraft-der dem Öffnermagneten 5 zugeordneten Rückstellfeder 7 abgebremst. Um nun den Anker 3 zu fangen, in die Öffnungsposition zu überführen und in dieser zu halten, wird der Öffnermagnet 5 mit Strom beaufschlagt, so daß der Anker dann an der Pol­ fläche 8 des Elektromagneten 5 zur Anlage kommt. Zum Schließen des Gaswechselventils erfolgt dann der Schaltungs- und Bewegungsablauf in umgekehrter Richtung.

In Fig. 2 sind in Zuordnung zueinander im Diagramm a) die am Öffnermagneten 5 anliegende Spannung, im Diagramm b) der zugehörige Verlauf des Stromes und im Diagramm c) der Weg des Ankers jeweils in Abhängigkeit von der Zeit darge­ stellt.

Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, liegt zunächst die volle Versorgungsspannung U_B an der Spule des fangenden Magneten an. Der Strom I steigt in diesem Zeitraum mit einer steilen e-Funktion an, bis der Strom I_max bei T₁ erreicht ist und eine Stromregelung einsetzt, durch die der Strom in konstan­ ter Höhe gehalten wird. Hierdurch fällt die Spannung an der Spule ab auf etwa den Wert R_i · I_max, wobei R_i der Innenwiderstand der Spule ist. Bedingt durch den sich an­ nähernden Anker wird allerdings eine zusätzliche Spannung induziert, die zu einem erneuten Anstieg der Spulenspannung führt. Erst mit dem Aufprall des Ankers zum Zeitpunkt T₀ fällt die Spannung wieder ab. Zu diesem Zeitpunkt wird jedoch auf den Anker die größte Magnetkraft ausgeübt, so daß das im Diagramm c) dargestellte "Prellen" eintritt, da der Anker mit zu hoher Geschwindigkeit auf die Polfläche des fangenden Magneten auftrifft und vor der endgültigen Anlage zunächst abprallt.

Der Verlauf der Magnetkraft ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Die Kurve a) zeigt eine statische Messung der Magnetkraft in Abhängigkeit des Ankerabstandes bei der Beaufschlagung der Spule des fangenden Elektromagneten mit einem konstanten Strom von 4 A für eine Polfläche mit einem Querschnitt von ca. 10² cm. Es ergibt sich ein Kraft­ verlauf, der etwa der Theorie für ungesättigtes Material entspricht, also F-1/d².

Den vorstehend beschriebenen Effekt kann man nun dadurch beeinflussen, daß zum Zeitpunkt der Annäherung des Ankers an der Polfläche des fangenden Magneten eine Begrenzung der Spannung vorgenommen wird. Dies ist in Fig. 4 anhand der zeitlichen Verläufe von Spannung, Strom und Ankerweg dargestellt. Der Verlauf von Spannung und Strom entspricht bis zum Zeitpunkt T₁, d. h. bis zum Einsetzen der vorstehend beschriebenen Regelung des Stroms auf einen konstanten Wert und während der anschließenden Konstantstromphase entsprechend den Diagrammen a) und b) nach Fig. 2.

Wird nun nach Einsetzen der Stromregelung die Spannung auf einen Wert U_G begrenzt, der kleiner ist als die Betriebs­ spannung U_B, so bleibt dies zunächst bis zum Zeitpunkt T₂ ohne jegliche Auswirkungen, so daß der Kurvenverlauf der Spannung bis zu diesem Zeitpunkt identisch ist mit dem Kurvenverlauf gem. Fig. 2 a). Die Spulenspannung hat zum Zeitpunkt T₂ durch die vom anfliegenden Anker induzierte Spannung den Begrenzungswert U_G erreicht, dessen Überschrei­ tung durch diese Begrenzung verhindert wird. Hierdurch sinkt nun der vorher konstant gehaltene Strom wieder ab und verbleibt bis zum Auftreffen des Ankers bis zum Zeit­ punkt T₀ unter dem jeweiligen Stromwert, wie er in Fig. 1b) realisiert wurde. Durch den reduzierten Stromfluß wird dem Anker entsprechend weniger Energie zugeführt, so daß der Anker relativ sanft an der Polfläche ankommt und bei entsprechender Auslegung kein Prellen zu beobachten ist.

In Fig. 5 ist in entsprechenden Diagrammen für Spannung, Strom und Ankerweg eine Abwandlung dargestellt. Die Spannungs­ begrenzung wird hierbei über eine im Vergleich zu der Darstel­ lung gem. Fig. 4 andere Dimensionierung der Spule des Elektro­ magneten erreicht. Und zwar wurde die Windungszahl der Spule erhöht. Um nun die gleiche magnetische Durchflutung zu erzielen, kann aufgrunddessen der Maximalstrom verringert werden. Bis zum Zeitpunkt T₂ sind die in Fig. 5 dargestellten Verläufe von Spannung und Strom prinzipiell identisch mit den Diagrammen in Fig. 2. Zum Zeitpunkt T₂ wird jedoch die maximale Spannung erreicht, die der Versorgungsspannung U_B entspricht, wodurch wiederum eine weitere Konstanthaltung des Stromes nicht möglich ist. Auch hierbei sinkt der Strom­ fluß durch die vom Anker induzierte Gegenspannung ab, bis der Anker fast an der Polfläche zum Zeitpunkt T₀ auftrifft. Durch den reduzierten Stromfluß wird dem Anker wiederum entsprechend weniger Energie zugeführt, so daß der Anker relativ sanft an der Polfläche ankommt und kein Prellen zu beobachten ist.

Eine Begrenzung der Spannung durch eine entsprechende Dimen­ sionierung der Baukomponenten des Elektromagneten, insbeson­ dere der Spulenauslegung hat gegenüber einer Begrenzung der Spannung entsprechend dem anhand von Fig. 4 beschrieben Verfahren den Vorteil, daß in der Regelstufe keine zusätzli­ chen Verluste durch die Linearregelung anfallen. Ein weiterer Vorteil ist der verringende Bauteilaufwand.

Gegenüber einem Verfahren, bei dem während der Fangphase keine Stromregelung stattfindet, haben die beschriebenen Verfahren den Vorteil der weitgehenden Unabhängigkeit vom Verlauf des Stromanstiegs nach dem Einschalten, weil das Stromniveau, sobald die Stromregelung einsetzt, unabhängig ist vom Spulenwiderstand, von der Versorgungsspannung, von den Einschaltzeitpunkten des Stromes, bezogen auf den Bewegungsbeginn des Ankers. Damit ist dieses Ver­ fahren auch unabhängig von der Klebzeit des Ankers am gegen­ überliegenden, freigebenden Elektromagneten.

Aus den vorstehenden Diagrammen ist ebenfalls zu erkennen, daß in einer Abwandlung der Verfahren die entsprechenden Steuer- und Regelvorgänge jeweils aus dem Verlauf des Stroms zwischen dem Zeitpunkt T₂ und T₀ abgeleitet werden können, wobei der tatsächliche Verlauf mit einem beispielsweise in der Designphase für den Aktuator vorgegebenen Soll- Kurve verglichen wird. Dies kann auch durch die Erfassung von charakteristischen Einzelwerten der Verläufe erfaßt werden.

Entsprechende Korrekturen lassen sich auch aufgrund der gegebenen Verknüpfung von Strom und Spannung über eine zeitgleiche Messung von Strom und Spannung und einer hieran anschließenden multiplikativen Verknüpfung der gemessenen Werte ableiten, da durch diese Verknüpfung auf die Energie­ einspeisung und damit auf die kinetische Energie des Ankers geschlossen werden kann.

Wie vorstehend in Fig. 3 anhand des Verlaufs der Magnetkraft in Abhängigkeit vom Spaltabstand des Ankers zur Polfläche anhand der Kurve a) bereits erläutert wurde, können nun zusätzlich zur der Reduzierung der in den Anker eingekoppel­ ten Energie über "elektrische" Maßnahmen zum Zeitpunkt der Annäherung an die Polfläche bereits in der Designphase Maßnahmen für einen derartigen elektromagnetischen Aktuator getroffen werden, die eine Reduzierung der Auftreffenergie ermöglichen.

Wird nun der für die Darstellung des Kraftverlaufs gem. Kurve a) in Fig. 3 vorgegebene Anker bei gleichbleibendem Strom in seinem Querschnitt auf etwa die Hälfte reduziert, dann ergibt sich der durch die Kurve b) dargestellte Kraft­ verlauf. Man erkennt, daß bei Ankerabständen, die größer sind als 1 mm praktisch kein Unterschied zur Kurve a) besteht. Bei kleineren Abständen steigt die Kraft noch aufgrund der einsetzenden Sättigungseffekte wesentlich weniger stark an als bei dem großen Querschnitt der Polfläche. Damit wird die Energieeinkopplung bereits spürbar reduziert.

Nimmt man eine weitere Halbierung des Querschnitts des Ankers vor, ergibt sich die Kurve c), bei der die Sätti­ gungseffekte noch stärker ausgeprägt sind.

Wählt man nun den Querschnitt der Polflächen so, daß der Anker bei den gegebenen Betriebsverhältnissen gerade noch sicher "gefangen" wird, jedoch keine überschüssige Bewe­ gungsenergie aufweist, dann läßt sich ein relativ sanftes Auftreffen des Ankers auf der Polfläche des fangenden Magneten erzielen.

Diese konstruktive Ausnutzung der Sättigungseffekte ist auch bei einem recht kleinen Querschnitt möglich, der unter normalen Umständen zu einer hohen Sättigung führen würde. Eine Reduktion der Sättigung ist möglich, wenn der Anker und/oder der Magnetkreis so gestaltet wird, daß die Feld­ linien nicht rechtwinklig abknicken, sondern durch Rundun­ gen im Anker/Magnet Sättigungseffekte erzielt werden. Dies kann beispielsweise am Anker 3 so vorgenommen werden, daß seine den Spulen zugekehrten Flächen eine ausgerundete Nut 9 aufweist (Fig. 1). Die Sättigung kann auch durch andere Maßnahmen variiert werden, beispielsweise durch eine entsprechende Materialauswahl, durch die bei gleicher konstruktiver Auslegung die Sättigungseffekte erst bei höheren Feldstärken einsetzen.

Die vorbeschriebenen Maßnahmen lassen sich natürlich auch auf einen elektromagnetischen Aktuator anwenden, der nur einen Magneten aufweist, durch den das betreffende Stell­ glied über den Anker auf der durch die Rückstellfeder vorgegebenen einen Endposition in die andere, durch die Anlage des Ankers an der Polfläche definierten Position bewegt wird.

Claims (9)

1. Verfahren zur Reduzierung der Auftreffgeschwindigkeit des Ankers an einem elektromagnetischen Aktuator, der wenig­ stens einen Elektromagneten aufweist, gegen dessen Polfläche der Anker gegen die Kraft wenigstens einer Rückstellfeder bei der Beaufschlagung der Spule des Elektromagneten mit einem Strom angezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Annäherung des Ankers an die Polfläche die an der Spule anliegende Spannung auf einen vorgebbaren Maximalwert be­ grenzt wird, so daß der durch die Spule fließende Strom während eines Teils der Zeit der Spannungsbegrenzung abfällt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Spannungsbegrenzung in Abhängigkeit von Betriebs­ parametern durch eine Steuerung vorgegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der Spannungsbegrenzung von der Steuerung nach wenigstens einem der Steuerung zugeordneten Kennfeld vorgegeben wird.

4. Verfahren zur Reduzierung der Auftreffgeschwindigkeit des Ankers an einem elektromagnetischen Aktuator, insbesonde­ re nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest während der Annäherung des Ankers an die Polfläche des fangenden Elektromagneten der Verlauf des von der Spule aufgenommenen Stromes und/oder der Verlaufs der an der Spule anliegenden Spannung erfaßt und mit einem vorgegebenen, einer optimalen Ankerbewegung entsprechenden Verlauf von Strom und/oder Spannung verglichen wird und nach den sich ergebenden etwaigen Abweichungen der Strom und/oder die Spannung geregelt wird.

5. Verfahren zur Reduzierung der Auftreffgeschwindigkeit des Ankers an einem elektromagnetischen Aktuator, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem tatsächlichen Verlauf von Strom und/oder Spannung während der Annäherungsphase des Ankers an die Polfläche ein Referenzwert gebildet und mit einem vorgegebenen Referenzwert verglichen wird und bei Abweichungen die Spannung an der Spule entsprechend zur Beeinflussung der Ankerbewegung geändert wird.

6. Verfahren zur Reduzierung der Auftreffgeschwindigkeit des Ankers an einem elektromagnetischen Aktuator, insbeson­ dere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der durch die Spule fließende Strom und die anlie­ gende Spannung gemessen und aus den gewonnenen Meßwerten die Größe der Energieeinspeisung abgeleitet wird und über einen Vergleich mit vorgebbaren Werten für eine optimale Energieeinspeisung der Strom und/oder der Spannung geregelt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Anker und die Stromände­ rung induzierte Spannungsänderung über eine zusätzliche Meßspule erfaßt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektromagnet verwendet wird, bei dem der Magnetquerschnitt und/oder der Querschnitt des Ankers profiliert ist, so daß bei Anlage des Ankers an der Polfläche die maximale magnetische Sättigung gegeben ist, bei der der Anker gerade noch gefangen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule des Elektromagneten so dimen­ sioniert wird, daß die vorgebbare Spannung gerade der Ver­ sorgungsspannung entspricht.