DE2720877A1

DE2720877A1 - Elektromegnet

Info

Publication number: DE2720877A1
Application number: DE19772720877
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dick
Original assignee: Voith Getriebe KG
Current assignee: Voith Getriebe KG
Priority date: 1977-05-10
Filing date: 1977-05-10
Publication date: 1978-11-23
Also published as: JPS5412456A; NL186661C; IT7868054A0; IT7853298V0; NL7804987A; DE2720877C3; AT367560B; GB1571769A; IT1159665B; FR2390817B1; FR2390817A1; JPS617002B2; DE2720877B2; NL186661B; ATA271578A

Description

G 3515 3 Voith Getriebe KG

Kennwort: "Versteckte Elektronik" Heidenheim

Elektromagnet

Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein Elektromagnet mit einer dort angegebenen Regeleinrichtung ist bekannt aus DT-AS 20 19 345. Ferner ist ein Elektromagnet bekannt (DT-OS 23 39 592), der eine Regeleinrichtung gemäß der vorgenannten DT-AS aufweisen kann und der ein mit dem Tauchanker verbundenes und durch das Polstück hindurchgeführtes Stellglied aufweist, das die Ankeranzugskraft auf den Ventilkörper eines Druckventils überträgt oder selbst den Ventilkörper bildet. Diese Anordnung, bei der die zu betätigende Einrichtung (z.B. ein Ventil) derart mit dem Elektromagneten zusammengebaut ist, daß das Ventil im Bereich des Polstückes an das Gehäuse des Elektromagneten anschließt, wird bevorzugt gegenüber der Anordnung gemäß DT-AS 20 19 345, Fig. 2, bei der das Ventil an dem dem Polstück gegenüberliegenden Ende mit dem Elektromagneten zusammengebaut ist, und zwar weil es günstiger ist, die Ankeranzugskraft drückend (und nicht ziehend) wirken zu lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Regeleinrichtung des Elektromagneten derart anzuordnen, daß sie möglichst gut geschützt ist und daß diejenigen Leitungen, welche die Meßgröße führen, möglichst kurz sind.

Bisher gelang es nicht, diese Aufgabe befriedigend zu lösen.

Anfangs wurde die Regeleinrichtung vom Elektromagneten getrennt an einer gut geschützten und nicht für jedermann zugänglichen Stelle, z.B. innerhalb eines Steuerschrankes untergebracht. Dabei war es erforderlich, zwischen der Regeleinrichtung und dem Elektromagneten

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verhältnismäßig viele elektrische Leitungen vorzusehen, nämlich in der Regel vier Leitungen zum Messen der magnetischen Feldstärke und zwei Leitungen zum Zuführen des Erregerstromes. Der Nachteil dieser Anordnung liegt insbesondere darin, daß die Gefahr der Meßwert-Verfälschung besteht, weil die Meßleitungen sehr lang sind.

Deshalb hat man auch versucht, die Regeleinrichtung unmittelbar seitlich am Gehäuse des Elektromagneten anzuordnen. Damit konnten zwar die vorgenannten Leitungen wesentlich verkürzt werden, weil sie lediglich innerhalb des Gehäuses des Elektromagneten verlegt werden mußten. Diese Anordnung befriedigte jedoch deshalb nicht, weil die Regeleinrichtung nunmehr weniger gut vor äußeren Einflüssen (z.B. Gefahr durch Stöße oder Nässe) geschützt und in unerwünschter Weise jedermann zugänglich war. Außerdem sind die Herstellungskosten für den Elektromagneten höher, weil für die Regeleinrichtung ein seitlich angeordnetes zusätzliches Gehäuseteil vorgesehen werden muß.

Als optimale Lösung der gestellten Aufgabe wird nunmehr die Anwendung des kennzeichnenden Merkmales des Anspruches 1 vorgeschlagen.

Danach ist die Regeleinrichtung nunmehr nicht seitlich am Gehäusemantel des Elektromagneten angebaut, sondern einer der Stirnseiten des Gehäuses zugeordnet, und zwar derjenigen Stirnseite, an der sich das Polstück befindet. Mit anderen Worten: Die Regeleinrichtung wird in ganz ungewöhnlicher Weise gerade dort angeordnet, wo das mit dem Tauchanker verbundene Stellglied aus dem Elektromagneten herausgeführt ist. Wenn es sich - wie bei vielen Anwendungsfällen - um ein elektromagnetisch beeinflußtes Druckregelventil handelt, dann geht an dieser Stelle das Gehäuse des Elektromagneten in das Ventilgehäuse über oder diese beiden Gehäuse /schließen dort aneinander an.

Der Vorschlag, die Regeleinrichtung gerade an dieser schon "besetzten" Stirnseite anzuordnen, ist daher zunächst auf Kritik gestoßen. Vor allem wurde eingewendet, es bestehe die Gefahr, daß die Punktion der Regeleinrichtung mit ihren empfindlichen elektronischen Bauteilen durch Wärme beeinträchtigt werden könne, die einerseits vom Elektromagneten und andererseits im Falle eines Druckregelventils

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vom Durchflußmedium ausgeht. Bedenken wurden auch dahingehend erhoben, daß das Durchflußmedium an die elektronischen Bauteile gelangen könne und daß der an der genannten Stirnseite zur Verfügung stehende Platz von vornherein sehr knapp und im zentralen Teil von dem hier durchgehenden Stellglied noch weiter eingeengt sei.

Der Erfinder hat aber erkannt, daß die durch seinen Vorschlag erzielbaren Vorteile bei weitem die eventuell auftretenden Nachteile überwiegen.

Diese Vorteile bestehen vor allem darin, daß die zum Messen der magnetischen Feldstärke und die zum Zuführen des Erregerstromes dienenden Leitungen nochmals wesentlich verkürzt werden konnten. Diese Leitungen brauchen nunmehr nur noch durch ein einziges Bauteil, nämlich durch das Polstück, hindurchgeführt zu werden. Zur Messung der magnetischen Feldstärke wird vorzugsweise ein Hall-Generator benutzt, die zweckmäßig an der inneren Stirnfläche des Polstückes angeordnet wird. Er liegt somit in unmittelbarer Nähe der Regeleinrichtung, so daß die sehr kleine Hall-Spannung auf dem Wege zur Regeleinrichtung keinerlei Verfälschung durch irgendwelche Störsignale mehr erfährt. In dieser Hinsicht ist somit selbst im Vergleich zur Anordnung der Regeleinrichtung seitlich am Gehäusemantel des Elektromagneten noch eine wesentliche Verbesserung erzielt worden.

Auch für die Fertigung sind Vorteile erzielt worden, denn es entfallen Hilfsstützpunkte für die vorgenannten Leitungen; diese können vielmehr direkt angelötet werden, z.B. an einer die Regeleinrichtung tragende Leiterplatte. Ferner ist die Herstellung des Gehäuses einfacher und billiger als bei Anordnung der Regeleinrichtung in einem seitlichen Kasten, der durch einen zusätzlichen Deckelverschlossen werden muß.

Die Bedenken hinsichtlich einer Beeinträchtigung der elektronischen Bauteile der Regeleinrichtung durch Wärme konnten durch den Erfinder überwunden werden. Bei Versuchen mit dem erfindungsgemäß

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ausgebildeten Elektromagneten stellte sich nämlich heraus, daß die sich im Bereich der Regeleinrichtung einstellende Temperatur nur um etwa 10° höher liegt als diejenige Temperatur, die zuvor bei Anordnung der Regeleinrichtung am Gehäusemantel des Elektromagneten gemessen worden war.

Die vorgeschlagene Anordnung zeichnet sich ferner dadurch aus, daß die Regeleinrichtung nunmehr sehr gut vor äußeren Einflüssen geschützt ist, insbesondere bei der Ausgestaltung gemäß Anspruch 2. In diesem Falle ist die Regeleinrichtung, solange die gesamte den Elektromagneten umfassende Anlage in Betrieb ist, überhaupt nicht zugänglich. Man könnte auch sagen, daß hierbei die Regeleinrichtung zwischen dem Elektromagneten und der zu betätigenden Einrichtung (z.B. Druckregelventil, Stellgerät mit mechanischer Kraftwaage od.dgl.) "versteckt" ist. Da der Elektromagnet hierbei mit der polstückseitigen Stirnfläche an die zu betätigende Einrichtung angeflanscht wird, bildet diese Einrichtung zugleich den ansonsten an dieser Stelle des Elektromagneten erforderlichen Abschlußdeckel.

Falls von einem Druckregelventil Hydrauliköl in die Regeleinrichtung eindringt, so ist dies im allgemeinen für deren Bauteile unschädlich. Vorsorglich kann aber der nach dem Einbauen der Regeleinrichtung verbleibende Innenraum des Gehäuses mit einem Kunststoff ausgegossen werden (Anspruch 4). Dies bewirkt einen zusätzlichen Schutz für die elektronischen Bauteile der Regeleinrichtung. Zweckmäßig kann gleichzeitig der Innenraum eines Anschlußstutzens (der zum Einführen elektrischer Leitungen dient) mit Kunststoff ausgegossen werden (Anspruch 5)· Hierdurch wird das Problem der Abdichtung dieses Anschlußstutzens in besonders einfacher Weise gelöst.

Durch die in Anspruch 6 angegebene Maßnahme wird erreicht, daß - trotz Anordnung der die Regeleinrichtung tragenden Leiterplatte unmittelbar an der äußeren Stirnseite des Polstückes - die beiden Lager für Tauchanker und Stellglied weit voneinander entfernt liegen, ohne die Gesaratlänge des Elektromagneten vergrößern zu müssen. Eine solch große Entfernung zwischen den genannten Lagern ist wichtig für eine möglichst reibungsarme Lagerung; es werden Verklemmungen hierbei vermieden.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein elektrisch

gesteuertes Druckregelventil; Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie II-II der

Fig. 1.

Das dargestellte elektrisch gesteuerte Druckregelventil dient zum Umsetzen einer elektrischen Größe (Führungsgröße) in eine analoge hydraulische Größe. Es handelt sich also, kurz gesagt, um einen elektrohydraulischen Signalumsetzer.

Das Gerät umfaßt ein Ventilgehäuse 10 mit einer zentrischen Bohrung 11 für einen Ventilkolben 12, ferner mit Eingang 13, Ausgang 14, Abfluß 15 und Leckölabfluß 16. Wie symbolisch dargestellt ist, kann an den Eingang 13 die Druckleitung 8 einer Pumpe 7 angeschlossen werden und an den Ausgang 14 eine Leitung 6, die den geregelten Druck (d.h. die hydraulische Ausgangsgröße) einem Verbraucher 5 zuführt. Der Ausgang 14 steht über Bohrungen 17 mit der einen Stirnseite 18 des Kolbens 12 in Leitungsverbindung. Auf der gegenüberliegenden Stirnseite 19 liegt eine Stellstange 20 an, die das Stellglied eines insgesamt mit 9 bezeichneten Elektromagneten bildet.

Dieser umfaßt im wesentlichen ein Magnetgehäuse 21, eine Magnetspule 22, ein Polstück 23, einen Anschlußstutzen 24 für einen elektrische Steckverbindung 25 (die zum Zuführen einer elektrischen FUhrungsgröße und zur Energieversorgung dient), ferner einen beweglichen Tauchanker 26, in den die genannte Stellstange 20 eingeschraubt ist. Zur Lagerung der Stellstange 20 mit dem Tauchanker 26 ist einerseits im Polstück 23 ein Lagerhals 27 mit einem darin eingesetzten Gleitlager vorgesehen und andererseits am (in der Zeichnung) linken Ende des Magnetgehäuses 21 eine Bohrung 28, in der ebenfalls ein Gleitlager angeordnet ist.

In dem zwischen Polstück 23 und Ventilgehäuse 10 befindlichen Zwischenraum ist eine Leiterplatte 30 für eine Regeleinrichtung an das Polstück 23 angesetzt. Die Regeleinrichtung dient zum Konstanthalten

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der Ankeranzugskraft auf einen Wert, der durch die FUhrungsgröße (Sollwert) vorgegeben werden kann, wobei die Ankeranzugskraft unabhängig von der Stellung des Tauchankers 26 in der Ankerhubstrecke ist. Als Regelgröße (Meßgröße) dient hierbei die sich zwischen dem Polstück 23 und dem Tauchanker 26 einstellende magnetische Induktion, die dort z.B. durch einen Hall-Generator Jl gemessen wird. Dieser ist über vier Leitungen (zwei Meßleitungen, zwei Steuerstromleitungen) mit der Leiterplatte JQ verbunden. Von diesen vier Leitungen ist nur eine bei 32 angedeutet. Das Einstellen der Ankeranzugskraft erfolgt durch Verändern des durch die Magnetspule 22 fließenden Erregerstromes (Leitung 33).

Die auf der Leiterplatte 30 angeordneten Elektronik-Bauteile der Regeleinrichtung sind in der Zeichnung bei 34, 35 und 36 angedeutet. Die von Steckverbindung 25 zur Leiterplatte 30 führenden Anschlußleitungen sind mit 37 bezeichnet. Die Magnetspule 22, das Polstück 23 und die Leiterplatte 30 sind in Achsrichtung durch einen Sicherungsring 38 fixiert. Die Leiterplatte 30 ist eine kreisrunde Scheibe, durch deren Zentrum aus Gründen der Platzersparnis (um eine kleine Gesamtbaulänge zu erzielen) der Lagerhals 27 hindurchragt.

Nach dem Zusammenbau aller Teile des Elektromagneten 9 und der Regeleinrichtung 30 bis 36 und nach dem Verlegen der Anschlußleitungen 37, Jedoch vor dem Anbauen des Ventilgehäuses 10, ist der zwischen der Leiterplatte 30 und dem Ventilgehäuse 10 befindliche Zwisohenraum einschließlich dem Inneren des Anschlußstutzens 24 mit einer Kunststoffmasse 39 ausgegossen worden. Hierzu wird zweckmäßig ein verhältnismäßig weich bleibender Kunststoff gewählt, der bei Bedarf wieder leicht entfernt werden kann. Damit die Bewegungen der Stellstange 20 nicht behindert sind, verbleibt um diese ein Luftspalt.

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Heidenheim, den 09.05.77 Sh/Srö

Claims

G 3515 Voith Getriebe KG

Kennwort: "Versteckte Elektronik" Heidenheitn

Patentansprüche

Elektromagnet (9) mit einem Tauchanker (26) und mit einer Regeleinrichtung (34 - 36) zum Einstellen der Ankeranzugskraft entsprechend einer elektrischen PUhrungsgröße (Sollwert) - unabhängig von der Stellung des Tauchankers in der Ankerhubstrecke durch Messen der magnetischen Induktion (Meßgröße) und durch Verändern des Erregerstromes, ferner mit einem Gehäuse (21) und einem Polstück (23), das bei erregtem Elektromagneten (22) den Tauchanker (26) anzieht, sowie mit einem mit dem Tauchanker verbundenen Stellglied (20), das durch das Polstück (23) hindurchgeführt ist zwecks Übertragung der Ankeranzugskraft auf eine zu betätigende Einrichtung, z.B.einen Ventilkörper (12), den Hebel einer Kraftwaage od.dgl., dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (34 - 36) im Bereich der äußeren Stirnseite des PoI-stückes (23) in das Gehäuse (21) des Elektromagneten (9) eingebaut ist.
2. Elektromagnet, dessen Gehäuse (21) im Bereich des Polstückes (23) mit der zu betätigenden Einrichtung (10 - I9) zusammengebaut ist, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (34 - 36) zwischen dem Polstück (23) und der zu betätigenden Einrichtung (10 - 19) angeordnet ist.
3· Elektromagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Regeleinrichtung (34 - 36) tragende Leiterplatte (30) an der äußeren Stirnseite des Polstückes (23) im Gehäuse (21) angeordnet ist.
4. Elektromagnet nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Leiterplatte (30) und der zu betätigenden Einrichtung (10 - 19) befindliche Zwischenraum wenigstens teilweise mit einem Kunststoff (39) ausgegossen ist.

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5· Elektromagnet, an dessen Gehäuse (21) im Bereich des Polstückes (23) ein Anschlußstutzen (24) zum Einführen elektrischer Leitungen (für Hilfsenergie, den Sollwert u.dgl.) vorgesehen ist, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Zwischenraum auch der Anschlußstutzen (24) mit Kunststoff ausgegossen ist.
6. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 3 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß ein an das Polstück (23) angeformter und zur Lagerung des Stellgliedes (20) dienender Lagerhals (27) sich durch die Leiterplatte (30) hindurch erstreckt.

Heidenheim, den 09.05.77
Sh/Srö

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