DE19948494A1 - Elektromagnetischer Aktuator - Google Patents

Abstract

Es wird ein elektromagnetischer Aktuator beschrieben, dessen Anker mit einem schwenkbar gelagerten Ankerrohr verbunden ist. DOLLAR A Die Verbindung wird durch Schweißung der den Anker bildenden Ankerlamellen mit dem Ankerrohr vorgenommen.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Aktuator mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Ein derartiger Aktuator ist in der älteren Patentanmeldung 198 54 019 1 beschrieben. Vorzugsweise ist das Verhältnis der Ankertiefe e zur Ankerbreite b (Fig. 1b) dort grö­ ßer als 1.5, z. B. 3.

Schwenkbare Anker werden meist aus einem Teil gefertigt. Das Ankerbetätigungsteil ist meist angeschraubt oder angeschweißt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Anker in beidseitig auf der Stirnfläche des Ankers angreifenden Hebeln einzu­ binden, z. B. durch Verstiftung. Bei einem langen Anker mit innen liegendem Dreh­ stab besteht zusätzlich das Problem, daß sich das Ankerrohr verdreht und die An­ keroberfläche nicht mehr achsparallel verläuft und zwar mit der größten Abweichung an dem Ende des Ankerrohres, das der Einspannstelle des Drehstabes gegenüber­ liegt.

Aufgabe der Erfindung ist eine Ankerkonstruktion zu finden, welche möglichst gerin­ ge Wirbelstromverluste hat, und welche verwindungssteif ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 bis 3 gelöst.

Die anderen Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung auf.

Die anderen Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung auf.

Nähere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.

Es zeigen:

Fig. 1a und 1b ein erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 2a bis 2c ein weiteres Ausführungsbeispiel und

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel.

In Fig. 1a ist die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen, schwenkbaren Ankers 1 gezeigt, dessen Mittelteil 1c die Pole 2 bzw. 3 von zwei zweipoligen Elektromagneten gegenüberstehen. Die Fig. 1b zeigt die perspektivische Darstellung des Ankers 1. Er besteht aus einem unmagnetischen Ankerrohr 1a, das an seinen Enden 1b, z. B. mittels Wälzlager um eine Achse 4 schwenkbar gelagert ist. Im Innern des Anker­ rohrs 1a verläuft eine Torsionsfeder in Form eines Drehstabs 5, der am in Fig. 1a gezeigten Ende eingespannt ist und am anderen Ende mit dem Ankerrohr 1a, bzw. Anker 1 verbunden ist. Diese Torsionsfeder erzeugt wenigstens teilweise die auf den Anker 1 wirkenden Federkräfte. Wie Fig. 1b zeigt, ist das eigentliche Ankerteil 1c, aus Lamellen aus magnetischem Material zusammengesetzt. Bei 1e sind Ankerrohr 1a und die Lamellen des Ankerteils 1c zusammengeschweißt und zwar wie Fig. 1a zeigt oben und unten. Wie in Fig. 1a angedeutet ist eine v-förmige Schweißung ver­ wendet. Es könnte eine Schmelzschweißung sein, ist jedoch vorzugsweise eine Auf­ tragsschweißung. Man erkennt aus Fig. 1a, daß der Bereich der Schweißung wenig vom Magnetfluß durchflutet wird. In dem Ausführungsbeispiel werden Endlamellen 1f verwendet, die nicht mit dem Ankerrohr verbunden sind, aber an Stellen 1g mit Nachbarlamellen verschweißt sind. Der Anker weist zur Gewichtsersparnis Ausspa­ rungen 1h auf.

Um den Zusammenhalt der Ankerlamellen zu erhöhen ist im vorderen Bereich des Ankers 1c ein Stift 1i zu Verspannung der Lamellen vorgesehen. Er wird teilweise von den Lamellen völlig umgriffen, insbesondere im Bereich eines Betätigungsteils 1k und teilweise nur teilweise umgriffen und ist dort sichtbar. Das Betätigungsteil 1k weist zur Gewichtsersparnis eine Öffnung 1e auf. Es besteht ebenfalls aus Lamellen (nicht gezeigt) und auf ihm ist eine Kappe aus dünnem hartem Material 1m aufge­ schweißt.

Die Fig. 2a und 2b unterscheiden sich von den Fig. 1a und 1b dadurch, daß hier kein Stift verwendet wird, daß dafür aber die Lamellen 10 an der Stirnfläche 11, also in Richtung des Pfeils X gesehen miteinander verschweißt sind. Die Lamellen des Be­ tätigungsteils 12 sind an der Oberfläche 13 außerhalb des Magnetflusses miteinan­ der verschweißt. In Fig. 2c ist der Aufblick auf die Stirnfläche 11 dargestellt. Das Be­ tätigungsteil 12 ist ohne Kappe dargestellt. Man erkennt, daß die Breite der Ver­ schweißungen 15 und 16 an den Seiten des Betätigungsteils 12 vom Betätigungsteil 12 ausgehend abnehmen, also keilförmig ausgebildet sind. Dabei kann die Schwei­ ßung entweder jeweils entlang der Nuten zwischen benachbarten Lamellen vorge­ nommen sein oder als Längsschweißung ausgebildet sein. Die keilförmige Ausbil­ dung bewirkt, daß im Bereich um das Betätigungsteil 12 eine große Schweißfläche wirksam ist.

Ein weitere Unterschied zu Fig. 1 besteht darin, daß das Ankerrohr in zwei Ab­ schnitte 14a und 14b unterteilt ist, wobei diese Teile bei 15 miteinander verschweißt sind. Dies hat den Vorteil, daß die lange Bohrung im Ankerrohr nicht spanabhebend hergestellt werden muß.

Eine weitere Alternative der Schweißung zeigt Fig. 3. Hier sind zusätzlich oder alter­ nativ auf der Oberfläche des Ankers 20 Schweißungen 21 vorgenommen, wobei de­ ren Breite ausgehend vom Betätigungsteil 22 abnehmen. Hier werden vorzugsweise die Lamellen auf einer Seite und gegebenenfalls auch auf beiden Seiten mit unter­ schiedlicher Schweisslänge miteinander verschweißt. Außerdem werden die Außen­ lamellen getrennt verschweißt. Anstelle vieler Lamellen können aus Kostengründen auch nur wenige dickere Lamellen verwendet werden. Z. B. eine Lamelle für das Be­ tätigungsglied und mindestens eine weitere seitliche Lamelle, die den Rest des An­ kers verkörpert.

In den Fig. 4a und 4b, die den Anker in Seitenansicht (Fig. 4a) und im Aufblick (Fig. 4b) zeigen, ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem der gesamte Anker durch durchgehende Lamellen 32 gebildet ist, die feingestanzt sind und im Inneren eine Öffnung 33 aufweisen. Diese Öffnung 33 der Lamellen 32 bilden zusammen das An­ kerrohr 30, wobei es notwendig ist, daß die Lamellen 32 im Bereich des Ankerrohres in Achsrichtung des Rohres 30, durchgehend miteinander verschweißt sind, wie dies in Fig. 4a gezeigt und mit 34 bezeichnet ist. Im Inneren der Rohres verläuft auch hier der Drehstab 35. An den Rohrenden sind Lagerbuchsen 31 eingeschweißt.

Die übrigen Schweißverbindungen entsprechen denen der vorher beschriebenen Figuren.

Claims (22)

1. Elektromagnetischer Aktuator mit zwei Elektromagneten (2, 3) und zwei Fe­ derkräften (5), die auf einen Anker (1) einwirken, wobei das wirksame Anker­ teil (1c) mit einem schwenkbar gelagerten Ankerrohr (1a) verbunden ist, in dem eine Torsionsfeder (5) wenigstens teilweise verläuft, die die Federkräfte wenigstens teilweise erzeugt, wobei der Anker (1) ein Betätigungsteil (1k) aufweist, das über das wirksame Ankerteil (1c) vorsteht und auf das zu betäti­ gende Teil, insbesondere den Schaft eines Ventils eines Verbrennungsmotors einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das wirksame Ankerteil (1c) aus ne­ beneinander liegenden Lamellen gebildet ist und daß diese Lamellen ver­ schweißt sind.

2. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen mit dem Ankerrohr (1a) verschweißt sind.

3. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (32) durchgehend ausgebildet sind und selbst das Ankerrohr (30) bilden (Fig. 4).

4. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in das Ankerrohr (30) beidseitig Lagerbuchsen (31) eingeschweißt sind.

5. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen im Bereich des Ankerrohrs(30) in Achsrichtung durchgehend miteinander verschweißt sind.

6. Elektromagnetischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsteil (1k) aus wenigstens einer Lamelle besteht, die Teil des wirksamen Ankerteils (1c) ist (sind) und daß auch diese Lamelle(n) mit dem Ankerrohr (1a) verschweißt ist (sind) oder das Ankerrohr mitbildet.

7. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Lamellen an der Verbindungsstelle mit dem Ankerrohr (1a) auf einer großen Länge in Berührung stehen.

8. Elektromagnetischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole (2, 3) der Elektromagnete so angeordnet sind und das wirksame Ankerteil (1c) derart ausgebildet ist, daß der Anker (1) an seinem an das Ankerrohr (1a) anzuschweißenden beziehungsweise das An­ kerrohr (30) bildende Ende keine oder nur eine geringe Durchflutung durch die Elektromagnete (2, 3) erfährt.

9. Elektromagnetischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißung wenigstens teilweise mittels einer V-Nut (1e) und/oder einer Auftragsschweißung erfolgt.

10. Elektromagnetischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißung (1c, 1g) an der Außenfläche erfolgt.

11. Elektromagnetischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen, insbesondere in der Nähe des freien En­ des durch wenigstens einen Stift (1i) miteinander verspannt sind.

12. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (11) aus einem Material mit hohem magnetischen, elektrischen Widerstand besteht.

13. Elektromagnetischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißung (1e) wenigstens teilweise auf der Ober- und Unterseite des Ankers angeordnet ist.

14. Elektromagnetischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsteil (1k) wenigstens an der Berüh­ rungsfläche mit dem zu betätigenden Teil eine angeschweißte, mechanisch harte Auflage vorzugsweise eine Kappe (1m) aufweist.

15. Elektromagnetischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (1) aus einer Betätigungslamelle und wenig­ stens einer seitlich davon liegenden Lamelle besteht.

16. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankerrohr aus wenigstens zwei Teilrohren (14a, 14b) zusammengesetzt ist und daß die Teile (14a, 14b) miteinander verschweißt sind (15).

17. Elektromagnetischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen an ihren Stirnseiten (11) miteinander ver­ schweißt sind (15).

18. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschweißung (15) vom Betätigungsteil (12) ausgehend in der Breite abnimmt.

19. Elektrischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schweißflächen derart angeordnet sind, daß sie zumindest weitgehend außerhalb der magnetischen Durchflutung liegen.

20. Elektromagnetischer Aktuator nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ausgehend vom Betätigungsteil (22) seitlich davon eine Ober­ flächenverschweißung (21) vorgenommen ist, die in ihrer Breite nach außen hin abnimmt.

21. Elektromagnetischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen des Betätigungsteils (12) an der Oberflä­ che Verschweißungen (13) aufweisen.

22. Elektromagnetischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Ankertiefe zur Ankerbreite größer als 1,5, vorzugsweise größer 3 ist.