DE29905393U1 - Hubmagnet, insbesondere elektromagnetischer Umkehrhubmagnet - Google Patents

Description

Kuhnke GmbH
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Hubmagnet, insbesondere elektromagnetischer Umkehrhubmagnet

Die Erfindung geht aus von einem Hubmagneten, insbesondere von einem elektromagnetischen Umkehrhubmagneten mit wenigstens jeweils einer elektrisch bestrombaren Spule, einem die Spule mindestens teilweise umgreifenden Joch, einem Kern und einem axial bewegbaren Anker, wobei Joch, Kern und Anker weichmagnetische Eigenschaften aufweisen und der Kern wenigstens zum Teil innerhalb der Spule angeordnet ist und der Anker in Richtung Kern in die Spule eintaucht und mit dem Kern derart zusammenwirkt, daß der Anker bei Bestromung der Spule unter gleichzeitiger Aufbringung und Abgabe einer Nutzkraft entlang seiner Längsachse und unter Überwindung eines Arbeitsluftspaltes einen Arbeitshub ausführt.

Aus dem Deutschen Gebrauchsmuster 2 95 15 203.6 geht ein als Umkehrhubmagnet ausgeführter Hubmagnet hervor, dessen Anker zwischen zwei, jeweils einem Kern zugehörigen Kernstirnseiten axial beweglich ist. Hierbei ist an dem Anker ein Kraftabgriffsmittel angebracht, das eine Ausnehmung eines Kernes nach außen durchdringt. Der Anker ist in einem Lager geführt, das Kraftabgriffsmittel in einem weiteren Lager. Hierbei ist sowohl nachteilig, daß der zwischen den Kernstirnseiten und den diesen zugekehrten Ankerstimseiten gebildete Arbeitsluftspalt sehr weit außerhalb des Bereiches der größten magnetischen Flußdichte liegt und somit der magnetische Wirkungsgrad nicht optimal

ist. Die Lagerung, vor allem die des Kraftabgriffsmittels ist gegen Radialbelastung ausgeprägt empfindlich.

Das zitierte Gebrauchsmuster beschreibt weiter, daß die kinetische Anschlagenergie des Ankers am Kern zum Teil dadurch abgebaut wird, daß das Gehäuse über wenigstens ein elastisches Dämpfmittel mittelbar mit der Halterung verbunden ist. Unabhängig von dieser Anordnung kommt es zu einem metallischen Aufschlag des Ankers auf den Kern, der trotz der elastischen Verbindung des gesamten Hubmagneten über das Dämpfmittel zu einer Deformation von Anker und Kern und somit zu einem früheren, als gefordertem Ausfall führt. Weiterhin ist bei dem beschriebenen Hubmagnet nachteilig, daß der Aufschlag des Ankers auf den Kern zusätzlich hörbar und unangenehm laut ist. Dieses ist vorallem in geräuschsensiblen Umgebungen, wie z. B. beim Einsatz in Medizingeräten äußerst nachteilig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hubmagneten der beschriebenen Gattung sowohl von seinem magnetischen Wirkungsgrad her zu verbessern, wie auch die Lagerempfindlichkeit bei Radialbelastung ebenso zu reduzieren, wie die Lautstärke des Ankers beim wechselseitigen Umschalten auf ein vertretbares und angenehmes Maß zu senken.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kern in wenigstens annäherndem Bereich höchster magnetischer Flußdichte innerhalb der Spule angeordnet ist, daß der Kern eine durchgehende Ausnehmung aufweist und die Ausnehmung von einem in der Ausnehmung bewegbarem Verbindungsmittel durchdrungen ist und das Verbindungsmittel jeder Kernstirnseite zugeordnete Ankerteile form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbindet, weiterhin daß die jeweils dem Kern zugekehrten Ankerstirnseiten derart voneinander beabstandet sind, daß einerseits wenigstens ein Teilabschnitt des Kernes zwischen den Ankerstirnseiten liegt, daß andererseits der erforderliche Arbeitsluftspalt gebildet ist. Die mit dem Anker zusammenwirkende und dem

Anker zugekehrte Kernausbildung ist vom Spuleninneren weg, hin zum axialen Spulenäußeren gerichtet. Der erfindungsgemäße Hubmagnet zeichnet sich gegenüber dem Stand der Technik somit u. a. dadurch aus, daß der Kern im Bereich der höchsten magnetischen Felddichte angeordnet ist. Abhängig vom Aufbau eines gattungsgemäßen Hubmagneten liegt dieser Bereich höchster Felddichte z. B. innerhalb der axialen Spulenmitte einer Einzelspule. Ist ein Hubmagnet mit zwei gleichen Spulen aufgebaut, wobei die Spulen elektrisch in Reihe geschaltet sind, befindet sich der Kern vorzugsweise im Bereich der axialen Mitte beider Spulen. Andererseits gibt es Hubmagnete mit zwei Spulen, bei denen die Spulen unterschiedliche Aufgaben zu erfüllen haben und dementsprechend auch geometrisch unterschiedlich sind. Auch in diesem Fall ist der Kern jeweils im ebenfalls wenigstens annähernden Bereich der höchsten Felddichte angeordnet. Der Kern wird bei einer Einzelspule bedarfsweise zweiteilig oder einstückig sein; bei getrennten, unterschiedlichen Spulen jedoch vorzugsweise zweiteilig sein, d. h. aus zwei Kernteilen bestehen, die eine gemeinsame Funktionseinheit als Kern bilden. Der Kern, ob zweiteilig oder einstückig, ist mit einer axialen Ausnehmung versehen, die in ihrer Weite so abgestimmt ist, daß ein Verbindungsmittel diese Ausnehmung ohne radiale Berührung durchgreift. Das Verbindungsmittel ist vorzugsweise aus magnetisch nichtleitendem Werkstoff und verbindet form- und/oder kraftschlüssig magnetisch leitende Ankerteile. In seiner Längserstreckung ist das Verbindungsmittel so abgestimmt, daß der Kern zwischen den mit dem Kern zusammenwirkenden Ankerstirnseiten liegt und gleichzeitig der erforderliche Arbeitsluftspalt gebildet ist. Durch das Verbindungsmittel werden die zweistückigen Ankerteile zu einer einstückigen Funktionseinheit Anker 8.

Die Spule ist wenigstens teilweise von einem Joch aus ebenfalls magnetisch leitendem Werkstoff umgriffen, so daß sich über Joch, Anker und Kern der magnetische Kreis schließt. Bekannterweise ist ein Hubmagnet so gestaltet, daß er bei Bestromung der Spule und hierdurch unter Überwindung seines Arbeitsluftspaltes eine Kraft in einer vorgegebener Richtung abgibt. Die Kraf-

trichtung kann wahlweise invertiert werden, indem beispielsweise bei einem Hubmagneten mit zwei Spulen erstens nur eine erste Spule bestromt wird, wobei der dieser ersten Spule zugehörige Arbeitsluftspalt überwunden wird und gleichzeitig ein weiterer Arbeitsluftspalt, der zweiten Spule zugehörig, gebildet wird. Wird zweitens die Bestromung der ersten Spule aufgehoben und die zweite Spule bestromt, wird auch unter Abgabe einer nutzbaren Kraft der dieser zweiten Spule zugehörige Arbeitsluftspalt überwunden und gleichzeitig der Arbeitsluftspalt der ersten Spule neu gebildet.

Eine weitere Möglichkeit ist, den Hubmagneten mit einem Hartmagneten zu bestücken, so daß auch bei unbestromten Spulen die jeweils zuletzt eingenommene Position erhalten bleibt. Durch Bestromen der zugeordneten Spule, wird das hartmagnetische Feld im Feldkreis des anliegenden Ankers am Kern kompensiert und der zugehörige Arbeitsluftspalt überwunden. Der Hubmagnet nimmt seine neue Position ein, welche nunmehr durch den Hartmagneten erhalten bleibt.

Ein derartiges System läßt sich in bekannter Weise auch nur mit einer Spule aufbauen, indem die Polarität an den Spulenanschlüssen bei jeder Hubumkehr wechselt.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Hubmagnet realisiert, dessen Joch beispielsweise in einem Tiefziehverfahren mit einem Jochboden und einem in den Jochboden eingeformten Kern einstückig hergestellt ist. Es ist auch möglich, nur den Jochboden und den eingeformten Kern einstückig herzustellen und diesen einem Joch zuzufügen. Beide Verfahren bieten sich besonders bei großen Stückzahlen an, da sich hier ein erhebliches Rationsalisierungspotenial auftut und nutzen läßt.

In einem wiederum anderen Ausführungsbeispiel ist der erfindungsgemäße Hubmagnet speziell für geräuschsensible Umgebungen und hohe Lebensdauer ausgeführt. Hierbei ist der Kern zweiteilig, und dem Kern ist ein Dämpfmittel aus schlagdämpfendem Werkstoff zugeordnet. Das Dämpfmittel befindet sich zwischen den einzelnen Kernteilen. Das Dämpfmittel stützt sich vorzugsweise wenigstens zum Teil an den Kernteilen ab, es sind jedoch auch andere Widerlager zur Abstützung in Anwendung. Um eine optimale Wirkung des Dämpfmittels zu erreichen, ist dieses in einem radialen Teilbereich der Kernteile nicht fest mit diesen verbunden. Vorzugsweise wird das Dämpfmittel durch die Ausnehmung im - aus den Kernteilen bestehendem Kern geführt und weist seinerseits wiederum eine Ausnehmung auf, die unter radialem Abstand von dem Verbindungsmittel durchdrungen wird. Das Dämpfmittel erstreckt sich axial mit seinen Stirnseiten von der Anlage am Kern weg, hin zur jeweils zugehörigen Ankerstirnseite. Zwischen der zugehörigen Ankerstirnseite und der Stirnseite des Dämpfmittels ist der Arbeitsluftspalt wechselseitig ausgebildet, so daß bei jeder wechselseitigen Bestromung der Spule die dem Dämpfmittel zugekehrte Ankerstirnseite jeweils auf der zugehörigen Stirnseite des Dämpfmittels zum Aufschlag kommt. Da das Dämpfmittel entsprechend ausgestaltet in einem jeweiligen Teilbereich des Kernes mit diesem vorzugsweise unter einem radialen Spiel angeordnet ist, wird die kinetische Aufschlagenergie des Ankers in Verformungsarbeit des Dämpfmittels gewandelt.

Die axiale Erstreckung des Dämpfmittels, die schlagdämpfenden Werkstoffeigenschaften und die geometische Ausgestaltung des Dämpfmittels lassen sich auf eine Dämpfungscharakteristik abstimmen, die einer vorgegebenen Kennlinie folgt. So ist ohne weiteres z. B. eine progressive Dämpfungskennlinie erreichbar. Das bedeutet, daß der bewegte Anker nach Anlage seiner Ankerstirnseite an der zugeordneten Stirnseite des Dämpfmittels beispielsweise zunächst wenig verzögert wird, sich jedoch mit zunehmender Verringerung des Arbeitsluftspaltes eine progressiv zunehmende Bewegungsverzögerung des Ankers einstellt. Die beschriebene Anordnung des erfindungsgemäßen Dämpfmittels

wirkt somit extrem lebensdauerverlängernd auf den gesamten Hubmagneten. Bei entsprechender geometrischer Ausgestaltung und Werkstoffwahl des Dämpfmittels ist dieses praktisch verschleißfrei und zwischen Anker und Kern erfolgt keine mechanische Umformarbeit. Gleichzeitig vollzieht sich die Berührung der Ankerstirnseite auf der Stirnseite der Dämpfung praktisch annähernd geräuschlos, so daß auch keine störende Körperschallübertragung erfolgt. Dieses ist, wie bereits gesagt, besonders in medizinischen Geräten von großer Bedeutung, wo Hubmagnete der genannten Gattung auch in Geräten eingesetzt werden, deren Gehäuse unter ungünstigen Umständen geräuschverstärkend als Resonanzkörper wirken.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus Unteransprüchen. Anhand der Zeichnung wird der Hubmagnet beispielhaft beschrieben. Fig. 1 zeigt einen Halbschnitt durch einen Hubmagneten, Fig. 2 ebenfalls einen Halbschnitt durch einen weiteren Hubmagneten,

Fig. 3 zeigt einen Viertelschnitt durch einen Hubmagneten mit einem Dämpf mittel.

Der Hubmagnet 1.0 nach Fig. 1 ist beispielhaft sowohl entlang seiner Längsachse Y-Y, wie auch entlang seiner Querachse &KHgr;&igr; - &KHgr;&igr; spiegelsymmetrisch aufgebaut. Der Hubmagnet 1.0 besteht somit aus je zwei gleichen Spulen 2.0, 2.00, die jeweils eine Ausnehmung aufweisen, in der symmetrisch zur Achse Y - Y je ein einzelnes Kernteil 4.0, 4.00 derart angeordnet ist, daß die jeweilige gleiche Kernausbildung 5.0 von der Querachse &KHgr;&igr; - &KHgr;&igr; abgewandt ist. Beide Kernteile 4.0, 4.00 haben im Bereich der Querachse Berührungskontakt und bilden gemeinsam die Funktionseinheit Kern 4. Die Kernteile erstrecken sich in ihrer Gesamtlänge von einer Kemstimfläche 6.0 hin zur anderen Kernstirnflä-

ehe 6.00. Jeder Kernteil 4.0, 4.00 verfügt über eine Ausnehmung 7.0, 7.00, die jeweils unter radialem Spiel von dem Verbindungsmittel 11 durchgriffen ist. Ferner weist jeder Kernteil 4.0, 4.00 weiterhin eine um die Längsachse Y-Y symmetrisch angeordnete gleiche Kernausbildung 50 auf, deren größte radiale Erstreckung in Richtung der zugeordneten Ankerteile 8.0, 8.00 gegeben ist. Der Spule 2.0,2.00 ist je ein Ankerteil 8.0,8.00 axial beweglich in der Weise zugeordnet, daß beide Ankerteile 8.0, 8.00 durch das Verbindungsmittel 11 form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind, so daß die Bewegung eines jeden Ankerteiles zwangsweise durch das Verbindungsmittel auf das andere Ankerteil übertragen wird. Die durch das Verbindungsmittel 11 verbundenen Anker 8.0, 8.00 bilden somit die Funktionseinheit Anker 8. Die Ankerteile 8.0, 8.00 sind mit ihren Ankerstirnseiten 10.0,10.00 soweit voneinander beabstandet, daß wenigstens Teilabschnitte des Kernes 4 sich unter Bildung eines Arbeitsluftspaltes A zwischen den Ankerstirnflächen 10.0, 10.00 befinden.

Die beiden Spulen 2.0, 2.00 sind durch ein Joch 3.0 wenigstens teilweise umgriffen, wobei das Joch 3.0 entlang der Längsachse Y-Y Ausnehmungen aufweist, in welche jeweils ein Lager 14.0, 14.00 eingebracht ist, welches den Außenumfang des jeweiligen Ankerteiles 8.0, 8.00 beweglich führt.

Im Bereich der Querachse X₁ - X₁ ist ein Flußleitmittel 12 aus weichmagnetischem Werkstoff eingebracht, das einerseits mit seiner inneren Fläche 120 an der äußeren Fläche des ebenfalls weichmagnetischen Kernes 4 zur Anlage kommt. Die äußere Fläche 121 des Flußleitmittels 12 hat Berührungskontakt mit dem Nordpol N des Hartmagneten 13, während der Südpols des Hartmagneten flächig am Joch 3 anliegt.

Gemäß Fig. 1 stellt der Hubmagnet somit einen Umkehrhubmagneten dar, dessen jeweils eingenommene Ankerposition auch bei nichtbestromter Spule durch die Kraft des Hartmagneten 13 beibehalten bleibt. Ein solcher Hubmagnet kann

bei gleichaussehender Ausgestaltung jedoch prinzipiell unterschiedliche Ansteuermöglichkeiten aufweisen: So ist eine erste Ausführung mit zwei voneinander unabhängigen Spulen versehen, die jeweils wechselseitig bestromt werden. Hierdurch wirkt einmal ein erstes elektromagnetisches Kraftfeld bei Bestromen der ersten Spule, z. B. der Spule 2.0. Wird diese Bestromung der Spule 2.0 unterbrochen und die zweite Spule 2.00 bestromt, wirkt das zweite elektromagnetische Kraftfeld. Ein jeweisl vorhandener Überschuß des elektromagnetischen Kraftfeld bewegt den Anker unter Abgabe einer Nutzkraft in die zugehörige Position. Bei Abschaltung der Bestromung wirkt das Kraftfeld des Hartmagneten 13, so daß die jeweilige Ankerposition auch stromlos erhalten bleibt.

In einer weiteren Ausgestaltung sind beide Spulen 2.0, 2.00 elektrisch in Reihe geschaltet. Diese elektrisch in Reihe geschalteten Spulen 2.0 und 2.00 bilden die Funktionseinheit Spule 2. Für jede Bewegungsrichtung wird hierdurch eine erhöhte elektromagnetische Kraft aufgebracht und zur Nutzung abgegeben. Soll der Hubmagnet 1.0 von der vorhandenen, dargestellten Position in die invertierte Position geschaltet werden, muß die Polarität des ansteuernden Eingangssignales auf die Spule 2 gewechselt werden. Hierdurch kehrt sich das elektromagnetische Kraftfeld um, kompensiert das Kraftfeld des Hartmagneten 13. Die überschüssige Kraft des elektromagnetischen Feldes bewirkt die Umkehr der Ankerposition und steht überschüssig als Nutzkraft zur Verfügung.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 1 liegt die Konzentration des elektromagnetischen Kraftfeldes, d. h., die höchste Felddichte im Bereich der Querachse X₁ X₁. Es wird deutlich, daß sich auch der Arbeitsluftspalt A vorzugsweise im wenigstens annähernden Bereich der Querachse befindet. Es sei für dieses Beispiel angenommen, daß die beiden Spulen 2.0, 2.00 in Reihe geschaltet sind und somit die Spule 2 bilden. Die Spule 2 muß durch wechselnde Polarität bestromt werden, wenn der Anker 8 des Hubmagneten 1.0 seine Position ändern soll. Wenn sich der Anker 8 in die inverse Position bewegt, taucht unter Über-

windung des Arbeitsluftspaltes A zunächst die Ankerausbildung 9, im zeichnerisch in Fig. 1 dargestelltem Beispiel der Außenkonus des Ankerteiles 8.0, in die zugehörige Kernausbildung 5.0 des betreffenden Kernes. Hierbei taucht die Ankerstirnseite 10.0 zunehmend in die Kernausbildung 5.0 ein und kommt am Grund dieser Ausbildung zur Anlage, wenn der ursprüngliche vorhandene Arbeitsluftspalt A = O ist. Durch entgegengesetzt gepolte Bestromung der Spule 2 bewegt sich der Anker wieder in die Position gemäß Fig. 1.

Fig. 2 zeigt einen Hubmagneten 1.1, der zwei aufgabenbezogen unterschiedliche Spulen 2.0 und 2.1 aufweist. Jeder dieser Spule ist ein eigenständiges Joch 3.1, 3.2 zugeordnet, das einstückig je einen Jochboden 3.10 und 3.20 aufweist. Jeder Jochboden ist um die Längsachse Y - Y mit einem in das Spuleninnere hineinragenden Kern 4.1, 4.1 versehen, dessen Kernausbildung 5.1 jeweils einen Außenkonus darstellt. Das jeweilige Joch 3.1, 3.2 mit dem zugehörigen Jochboden 3.10, 3.20 sowie dem jeweils aus dem Jochboden ausgeprägtem Kern 4.1 läßt sich beispielsweise einstückig als rundes Tiefziehteil oder auch als seitlich offengeformtes Joch werkzeugbezogen herstellen. Besonders bei großen Stückzahlen ist eine derartige Ausgestaltung kostensenkend.

Die Joche 3.1.und 3.2 sind mit dem Jochboden 3.10, 3.20 flächig gegeneinander auf gleiche Längsachse Y-Y ausgerichtet und kommen auf der Querachse X₂ - X2 flächig mit dem jeweils zugehörigen Jochboden aneinander zur Anlage. Diese Anlage ist vorzugsweise dauerhaft untrennbar, z. B. durch stoffliche Verbindung, wie Laserschweißen u. dgl. oder aber durch kraft- und/oder formschlüssige Verbindung unter Verwendung nicht dargestellter Hilfsmittel. Die Spule 2.0 ist auf einen Spulenkörper 15.0, die Spule 2.1 auf einen Spulenkörper 15.1 gewickelt. Beide Spulenkörper sind in diesem Beispiel so gestaltet, daß sie jeweils einstückig ein angeformtes Lager 14.1 aufweisen. Außen ist das Lager jeweils von einer Jochplatte 16 umgriffen ist. Innen sind die Anker-

teile 8.1 bzw. 8.2 an ihrem jeweiligen Außendurchmesser axial beweglich in den Lagern 14.1 geführt und gelagert. Das Ankerteil 8.1 weist eine Ankerausbildung 9.1 in Form eines Innenkonus auf, der mit der als Außenkonus ausgebildeten Kernausbildung 5.1 korrespondiert. Wird die Spule 2.0 in der in Fig. 2 dargestellten Position bestromt, bewegt sich das Ankerteil 8.1 Richtung Kern 4. Die Kernausbildung 5.1 taucht zunehmend in den Konus der Ankerausbildung 9.1 unter gleichzeitig fortlaufender Reduzierung des ursprünglich vorhandenen Arbeitsluftspaltes A ein.

Der Hubmagnet gemäß Fig. 2 weist im Gegensatz zum Hubmagneten nach Fig. 1 keinen Hartmagneten auf. Eine Funktion dieses Hubmagneten 1.1 ist nur dann gegeben, wenn wechselseitig die Spule 2.1 bzw. 2.0 bestromt werden. Eine Haltefunktion der eingenommenen Ankerposition weist diesem Hubmagnet ohne bestromte Spulen nicht auf. Im nach Fig. 2 dargestellten Beispiel ist die Spule 2.1 bestromt und die Stirnfläche 10.1 des Ankerteiles 8.2 kommt an inneren Boden 10.2 des Jochbodens 3.20 zur Anlage. Wird die Spule 2.1 stromlos geschaltet und anschließend die Spule 2.0 bestromt, baut sich das elektromagnetisches Kraftfeld im Bereich der Spule 2.0 auf, wobei die Feldlinien in den Ankerteil 8.1 eintreten, den Arbeitsluftspalt A überwinden, im Arbeitsluftspalt eine elektromagnetische Kraft ausüben, um dann über den dem Jochboden 3.10 zugeordneten Kern 4.1, den Jochboden 3.10, das Joch 3.1 und die dem Joch 3.1 zugeordnete Jochplatte 16 wieder in das Ankerteil 8.1 einzutreten. Auch hier wird durch die elektromagnetische Kraftausübung im Arbeitsluftspalt A das Ankerteil 8.1 in das Spuleninnere hineingezogen, bis daß der Arbeitsluftspalt A in diesem Magnetteil gleich 0 ist. Gleichzeitig fährt jedoch aufgrund der starren mechanischen Kopplung der Ankerteile 8.1 und 8.2 durch das Verbindungsmittel 11 das Ankerteil 8.2 aus der Spule heraus, so daß sich nunmehr zwischen der Kernstirnseite 10.2 und der Ankerstirnseite 10.1 der Luftspalt A ausbildet.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 zeigt den Hubmagneten 1.2, der um die Achsen Y-Y und. X₁ - &KHgr;&igr; spiegelsymmetrisch aufgebaut ist. Dieser Hubmagnet weist, wie bereits zu Fig. 1 beschriebenen, einen Hartmagneten 13 auf, sowie ein aufgabenangepaßtes Flußleitmittel 12.1. In diesem Beispiel entsprechen sowohl die Spulen 2.0, 2.00, das Joch 3, der Anker 8, das Verbindungsmittel 11, die Lager 14.0,14.00 und der Hartmagnet 13 dergleichen Darstellung bei gleicher Funktion, wie in Fig. 1. Eine deutliche Abwandlung gegenüber der Fig. 1 ergibt sich allerdings im Kernbereich:

Der Kern 4 ist bei diesem Hubmagneten zweiteilig und besteht aus gleichen Kernteilen 4.2 und 4.20. Beiden Kernteile weisen je eine Kernausbildung 5.2 als Innenkonus auf. Die Kernstirnseite 6.2, 6.20 ist jeweils von der Querachse &KHgr;&igr; - &KHgr;&igr; weg gerichtet. Zwischen den Kernteilen 4.2, 4.20 stützt sich im Bereich 18 ein Dämpfmittel 17 einerseits axial an der der Querachse zugewandten Seite der Kernteile 4.2, 4.20 ab und ist radial durch das Flußleitmittel 12.1 gefangen. Zwischen der Oberfläche der Kernausnehmung 7.3 und der zu dieser Ausnehmung hinweisenden Oberfläche des Dämpfmittels 17 ist ein radialer Teilbereich T ausgebildet, in dem das Dämpfmittel zur Ausnehmung 7.3 hin beabstandet ist, 20. Das Dämpfmittel 17 weist ebenfalls eine durchgehende Ausnehmung 7.2 auf, die von dem Verbindungsmittel 11 durchdrungen ist. In der gezeigten Ausführungsform des Hubmagneten 1.2 ist die Stirnseite 10.0 des Ankerteiles 8.0 durch den Arbeitsluftspalt A beabstandet zur Stirnseite 19.0 des Dämpfmittels 17. Auf der gegenüberliegenden Seite der Querachse X₁ - X₁ liegt die Ankerstirnfläche an der Stirnfläche 19 des Dämpfmittels 17 an.

Wird die Spule 2.0 bestromt, taucht das Ankerteil 8.0 in die Kernausbildung ein und überwindet gleichzeitig den Arbeitsluftspalt A. Hierbei fährt das Ankerteil 8.0 mit seiner dem Dämpfmittel 17 zugekehrten Stirnseite 10.0 auf die Stirnseite 19.0 des Dämpfmittels 17. Durch die ganzheitliche Ausgestaltung des Dämpfmittels wird die kinetische Energie vom Dämpfmittel 17 in Verformungsarbeit gewandelt, da das Dämpfmittel im Bereich 18 positionsfixiert ist.

Um die Dämpfungscharakteristik zu beeinflussen, läßt sich sowohl die axiale Längserstreckung des Dämpfmittels 17 nutzen, wie auch schlagdämpfende Eigenschaften unterschiedlicher Werkstoffe. Ebenso ist es möglich, durch die geometrische Ausgestaltung des Dämpfmittels seine Wirkung den Erfordernissen anzupassen. So ist in diesem gezeigten Beispiel eine weiche Dämpfung angestrebt. Diese wird erreicht, indem im radialen Teilbereich T das Dämpfmittel gegenüber der Ausnehmung 7.3 in den Kernteilen 4.2,4.21 geringfügig beabstandet ist - 20. Eine härtere Dämpfung ergibt sich, wenn das Dämpfmittel 17 beispielsweise stramm in der durchgehenden Ausnehmung 7.3 eingespannt ist.

Aus der beschriebenen Ausführung des Hubmagneten 1.2 erklärt sich von selbst, daß ein Aufschlaggeräusch einer Ankerstirnfläche auf die Stirnfläche des Dämpfmittels praktisch nicht wahrnehmbar ist. Im Bereich 18 ist das Dämpfmittel zwischen die Kernteile 4.2 und 4.20 axial eingespannt und kommt radial am Flußleitmittel 12 zur Anlage.

Das Dämpfmittel 17 läßt sich von seinem Werkstoff her so auswählen, daß es eine extrem hohe Schalthäufigkeit schadlos übersteht. So kann das Dämpfmittel beispielsweise aus einem angepaßten, werkstoffmodifiziertem Urethane-Formteil bestehen, welches hohe Schlagabsorptions- und Dämpfungseigenschaften bei gleichzeitig hoher Lebensdauer aufweist. Aufschlaggeräusche des Ankers auf das Dämpfmittel und somit auch eine Körperschallübertragung sind nicht mehr störend.

Aufgrund der gewählten Ankerlagerung und deren Ausgestaltung, bei der die Lager 14.0, 14.00, 14.1 für jeden der Anker weit voneinander beabstandet sind und die Anker 8.0, 8.00, 8.1, 8.2 die Lager mit ihrem größten Durchmesser beweglich durchdringen, reduziert sich die Lagerempfindlichkeit insbesondere gegen radial auf den Anker einwirkende Kräfte.

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0er erfindungsgemäße Hubmagnet ist sowohl von seinem elektromagnetischen Wirkungsgrad her und durch seine Unempfindlichkeit gegen radiale Krafteinwirkung auf den Anker erheblich verbessert. Gleichzeitig ist er extrem geräuscharm. Somit ist er besonders auch in geräuschsensibler Umgebung einsetzbar. Gleichzeitig erfüllt er die Forderung nach sehr hohen Schaltspielzahlen und nach langer Lebensdauer.

Weiterhin ergibt sich durch die vorgeschlagene Lösung ein beträchtliches Kosteneinsparungspotential durch vielfache Mehrverwendung gleicher Einzelteile bei einfacher Fertigung und -Montage des Hubmagneten.

Claims (18)

. 14- 1 ™ Schutzansprüche:

1. Hubmagnet, insbesondere elektromagnetischer Umkehrhubmagnet mit wenigstens jeweils einer elektrisch bestrombaren Spule, einem die Spule mindestens teilweise umgreifenden Joch, einem Kern und einem axial bewegbaren Anker, wobei Joch, Kern und Anker weichmagnetische Eigenschaften aufweisen und der Kern wenigstens zum Teil innerhalb der Spule angeordnet ist und der Anker in Richtung Kern in die Spule eintaucht und mit dem Kern derart zusammenwirkt, daß der Anker bei Bestromung der Spule unter gleichzeitiger Aufbringung und Abgabe einer Nutzkraft entlang seiner Längsachse und unter Überwindung eines Arbeitsluftspaltes einen Arbeitshub ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (4.0, 4.1, 4.2) in wenigstens annäherndem Bereich höchster magnetischer Flußdichte innerhalb der Spule (2) angeordnet ist, daß der Kern eine durchgehende Ausnehmung (7.0, 7.1, 7.2) aufweist und die Ausnehmung (7.0, 7.1, 7.2) von einem in der Ausnehmung bewegbaren Verbindungsmittel (11) durchdrungen ist und das Verbindungsmittel (11) jeder Kernstirnseite (6.0, 6.1, 6.2) zugeordnete Ankerteile (8.0, 8.1, 8.2) form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbindet, weiterhin, daß die jeweils dem Kern (4.0, 4.1, 4.2) zugekehrten Ankerstirnseiten (10.0, 10.1) derart voneinander beabstandet sind, daß einerseits wenigstens ein Teilabschnitt des Kernes (4.0, 4.1, 4.2) zwischen den Ankerstirnseiten (10.0, 10.1) liegt, daß andererseits der erforderliche Arbeitsluftspalt (A) gebildet ist.

2. Hubmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (4) zweiteilig ist (4.0, 4.1,4.2).

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3. Hubmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (4) einstückig ist.

4. Hubmagnet nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Ankerteil (8.0, 8.00, 8.1, 8.2) zugeordnete Kernausbildung (5.0, 5.1, 5.2) vom Spuleninneren weg, hin zum axialen Spulenäußeren gerichtet ist.

5. Hubmagnet nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (7.0, 7.00, 7.1, 7.2) achsparallel verläuft und daß die Ausnehmung unter radialem Abstand von dem Verbindungsmittel (11) durchdrungen ist.

6. Hubmagnet nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubmagnet einen Hartmagneten (13) aufweist.

7. Hubmagnet nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (3.1, 3.2) einen angeformten Jochboden (3.10, 3.20) aufweist und der Jochboden (3.10, 3.20) einen in die Spule (2.0, 2.1) hineinragenden angeformten Kern (4.1) aufweist und das Joch (3.1, 3.2), der Jochboden (3.10, 3.20) und der Kern (4.1) einstückig sind.

8. Hubmagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Joch (3.1, 3.2) ein Jochboden (3.10,.3.2O) zugeordnet ist, der einen in die Spule hineinragenden angeformten Kern (4.1) aufweist und daß der Jochboden (3.10, 3.20) und der Kern (4.1) einstückig sind.

9. Hubmagnet nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kern (4) ein Dämpfmittel (17) zugeordnet ist.

10. Hubmagnet nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (4) aus Kernteilen (4.2, 4.20) besteht, die zusammen eine Funktionseinheit bilden.

11. Hubmagnet nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (4) einstückig ist.

12. Hubmagnet nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfmittel (17) aus schlagdämpfendem Werkstoff besteht.

13. Hubmagnet nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfmittel (17) einem zweiteiligen Kern (4.2, 4.20) zugeordnet ist und sich wenigstens teilweise zwischen den Kernteilen (4.2, 4.20) befindet.

14. Hubmagnet nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Dämpfmittel (17) wenigstens teilweise am Kern (4, 4.2, 4.21) abstützt.

15. Hubmagnet nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfmittel (17) in einem radialen Teilbereich (T) eine Verbindung mit dem Kern (4, 4.2, 4.21) eingeht.

16. Hubmagnet nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfmittel (17) im radialen Teilbereich (T) zum Kern (4, 4.2,4.21) hin radial beabstandet ist.

17. Hubmagnet nach Ansprüchen 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (8) mit der dem Kern (4, 4.2, 4.21) zugekehrten Ankerstirnseite (10.0) auf der Stirnseite (19,19.0) des Dämpfmittels (17) zum Anschlag kommt.

18. Hubmagnet nach Ansprüchen 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfmittel (17) so ausgebildet ist, daß die Aufschlagenergie des Ankers (8) entsprechend einer vorgegebenen Kennlinie abgebaut wird.