DE3043302A1

DE3043302A1 - Elektromagnetische vorrichtung

Info

Publication number: DE3043302A1
Application number: DE19803043302
Authority: DE
Inventors: Alec Harry North Wembley Middlesex Seilly
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1979-12-01
Filing date: 1980-11-17
Publication date: 1981-06-19
Also published as: FR2471657A1; ES8201346A1; ES496360A0; US4366401A; IT8026123A0; JPS5683907A; FR2471657B1; MX148957A; IT1134387B

Description

LUCAS INDUSTRIES LIMITED Birmingham, Großbritannien

Elektromagnetische Vorrichtung

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Vorrichtung mit einem Stator oder Ständer, der elektrische Wicklungen trägt, in die ein elektrischer Strom eingespeist werden kann, mit axial beabstandeten Polstücken, die sich um den Stator erstrecken, wobei benachbarte Polstücke eine entgegengesetzte magnetische Polarität annehmen, wenn die Wicklungen mit einem elektrischen Strom versorgt werden, und mit einem rohrförmigen Anker oder Läufer, der den Stator umgibt und eine axiale Bewegung annimmt, wenn die Wicklungen erregt sind.

Es gibt bereits eine elektromagnetische Vorrichtung (vgl. GB-PS 1 539 514), bei der die Innenfläche des Ankers Polstücke festlegt, die komplementär zu den Polstücken auf dem Stator sind. Vor dem Erregen der Wicklungen sind die Polstücke auf dem Anker und Stator

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axial versetzt, so daß bei Erregung der Wicklungen der Anker sich bewegt, um den magnetischen Widerstand bzw. die Reluktanz der magnetischen Kreise zu verringern, die durch den Anker und den Stator einschließlich der Luftspalten zwischen entgegengesetzten Polstücken gebildet sind. Bei einer derartigen Vorrichtung muß die Innenfläche des Ankers bearbeitet werden, um die Polstücke zu bilden, oder der Anker kann als eine komplexe Einheit aufgebaut werden. Das Bearbeiten ist umso schwieriger, je kleiner der Durchmesser des Ankers und je größer die Länge der Vorrichtung ist, während ein Zusammenbauen des Ankers als eine Einheit ^aus Teilen ein genaues Bearbeiten der einzelnen Teile erfordert und es außerdem notwendig ist, daß diese miteinander in Eingriff gehalten werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine elektromagnetische Vorrichtung der beschriebenen Art anzugeben, die besonders einfach bzw. zweckmäßig aufgebaut ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Innenfläche des Ankers glatt, und die Außenfläche des Ankers ist so bearbeitet, daß über der Teilung von zwei benachbarten Polstücken des Stators der Anker wenigstens an einem Ende des Teilungsabstandes eine solche Dicke aufweist, daß eine magnetische Sättigung des den Anker bildenden Materials eintritt, wenn die Wicklungen erregt sind.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitensicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

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Fig. 2, 3 und 4 vergrößerte Schnitte von Teilen

der Vorrichtung der Fig. 1 in drei axialen Einstellungen, und

Fig. 5 und 6 alternative Anordnungen.

In den Fig. 1 bis 4 der Zeichnung weist die Vorrichtung einen mittleren Stator 10 auf, um den ein rohrförmiger Anker 11 liegt. Der Stator bildet mehrere axial beabstandete Polstücke 12, die in der gezeigten Anordnung am Umfang liegen und zwischen sich Nuten oder Rillen 13 bilden. Der Stator besteht tatsächlich aus einem magnetisierbaren Material, und in den Rillen 13 liegen elektrische Wicklungen 14.

Die Wicklungen sind elektrisch miteinander verbunden, so daß die Richtung eines Stromflusses in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung in den beiden benachbarten Wicklungen ist, und als Ergebnis haben benachbarte Polstücke 12 eine entgegengesetzte magnetische Polarität. Die Wicklungen können in Reihe oder parallel geschaltet werden, je nachdem, was zweckmäßiger ist, und in der gezeigten Anordnung können die Verbindungen mit den Enden der Wicklungen durch Längsrillen erfolgen, die in die Polstücke 12 eingebracht oder geschnitten sind.

Der Anker 11 besteht wiederum aus einem magnetisierbaren Material. Er ist rohrförmig und hat eine glatte Innenfläche. Die Außenfläche des Ankers ist jedoch bearbeitet, und wie aus den Fig. 1 bis 4 der Zeichnung zu ersehen ist, hat der Anker über einer Polteilung des Stators einen Keilabschnitt. Die Dicke des dünneren Endes des Keilabschnittes ist derart ausgeführt, daß das Material, aus dem der Anker

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gebildet ist, magnetisch gesättigt wird, wenn ein elektrischer Strom durch die Wicklungen geschickt wird.

Die anfängliche Relativstellung des Ankers und des Stators ist in der Fig. 2 gezeigt, und wenn die Wicklungen erregt werden, versucht ein Magnetfluß zwischen benachbarten Polstücken zu verlaufen. Hierzu verläuft er durch den Luftspalt zwischen dem Polstück 12 und dem weiteren Ende des Abschnittes, entlang dem Abschnitt, und dann verläuft infolge der am schmäleren Ende des Abschnittes auftretenden magnetischen Sättigung der größte Teil des Flusses durch einen längeren Luftspalt zum nächsten Polstück 12. Die Flußlinien folgen einer Strecke, die zur Achse der Vorrichtung geneigt ist, und daher wird eine Kraft entwickelt, die eine relative Axialbewegung des Ankers und des Stators hervorzurufen versucht. In Fig. 3 ist vorausgesetzt, daß eine bestimmte Bewegung eingetreten ist, und es ist zu ersehen, daß ein Teil des Magnetflusses zwischen dem radialen Luftspalt zwischen dem Anker und dem Polstück am schmäleren Ende des Abschnittes verläuft, wobei jedoch noch ein bestimmter Fluß über dem Luftspalt strömt. Die Endstellung der Bewegung ist in Fig. 4 gezeigt, und dies ist eine Gleichgewichtsstellung, da mit einer weiteren Bewegung des Ankers nach links, wie in den verschiedenen Figuren gezeigt, der zwischen dem Polstück und dem weiteren Ende des Abschnittes vorbeilaufende Fluß auch beginnt, einer Strecke zu folgen, die zur Achse der Vorrichtung geneigt ist. Es ist zu betonen, daß die Bewegung des Ankers gegen die Wirkung einer Feder oder einer anderen Einrichtung erfolgt, so daß - wenn der elektrische Strom aufhört, in die Wicklungen zu fließen - der Anker wieder in seine Ausgangsstellung hergestellt wird.

Fig. 5 zeigt eine Abwandlung des Abschnittes des Ankers, und anstelle eines insgesamt sich verringernden Abschnittes des Ankers weist lediglich ein Endteil einen sich verringernden Abschnitt auf, wobei der übrige Teil eine gerade Zylinderform besitzt.

Eine weitere Abwandlung ist in Fig. 6 gezeigt, und in diesem Fall weisen beide Endteile eines oben festgelegten Abschnittes des Ankers einen sich verringernden Querschnitt auf.

Während die anfängliche Start- oder Ausgangsstellung oben als die in Fig. 2 gezeigte Stellung beschrieben wurde, während die in Fig. 4 dargestellte Stellung als die Endstellung angenommen wurde, ist es möglich, als die Startstellung eine relative Einstellung des Stators und des Ankers vorzunehmen, wobei der Anker links von der in Fig. 4 gezeigten Stellung ist. In diesem Fall fährt der Anker nach rechts, wenn die Wicklungen mit Strom versorgt werden. Wie bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Material am dünneren Ende des Keilabschnittes gesättigt, wenn die Wicklungen erregt sind.

Wie oben erläutert wurde, sind die Polstücke 12 am Umfang vorgesehen; sie können jedoch auch spiralförmig sein, um das Äquivalent einer Spiralverschraubung mit zwei Anfängen oder einem Vielfachen hiervon zu bilden. Der Anker muß ebenfalls in der gleichen Weise bearbeitet werden, und in diesem Fall ist es erforderlich, eine relative Winkelbewegung zwischen dem Anker und dem Stator zu verhindern.

Es wurde oben bereits angedeutet, daß der Anker gegen eine Feder wirken kann. Die Vorrichtung kann jedoch so aufgebaut sein, daß sie zweifach einwirkt, und in diesem Fall bedingt eine Hälfte der Länge des Ankers zusammen mit dem

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zugeordneten Teil des Stators eine Relativbewegung in einer Richtung und die andere Hälfte des Ankers zusartimen mit dem erheblichen Teil des Stators eine Bewegung in der entgegengesetzten Richtung. Es ist bei dieser Anordnung erforderlich, die Wicklungen des Stators in zwei Abschnitte zu teilen, von denen einer erregt wird, um eine Bewegung in einer Richtung zu bewirken, und von denen der andere erregt wird, um eine Bewegung in der entgegengesetzten Richtung zu bewirken.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber einem herkömmlichen Aufbau ergeben sich sofort. Der Anker kann aus einem rohrförmigen Glied hergestellt werden, und seine äußere Mantelfläche kann sofort und einfach bearbeitet werden. Als Ergebnis kann der Durchmesser der Vorrichtung in gewünschter Weise klein sein, und ihre Länge kann so groß sein, wie dies benötigt wird.

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e e r s e i t e

Claims

Ansprüche

f 1. /Elektromagnetische Vorrichtung, mit

- elektrischen Wicklungen auf dem Stator, in die im Gebrauch ein elektrischer Strom einspeisbar ist,

- axial beabstandeten Polstücken, die sich um den Stator erstrecken,

- wobei benachbarte Polstücke eine entgegengesetzte magnetische Polarität annehmen, wenn die Wicklungen mit einem elektrischen Strom versorgt sind, und

- einem rohrförmigen Anker, der den Stator umgibt und eine Axialbewegung annimmt, wenn die Wicklungen erregt sind,

dadurch gekennzeichnet,

- daß die Innenfläche des Ankers (11) glatt ist, und

- daß die Außenfläche des Ankers (11) so bearbeitet ist, daß über der Teilung von zwei benachbarten Polstücken

(12) des Stators (10) der Anker wenigstens an einem Ende des Teilungsabstandes eine Dicke besitzt, daß eine magnetische Sättigung des den Anker (11) bildenden Materials eintritt, wenn die Wicklungen (14) erregt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

- daß der Anker (11) einen Keilabschnitt über dem Teilungsabstand besitzt.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

- daß der Anker (11) an einem Ende des Teilungsabstandes kegelförmig ist, wobei der übrige Teil des Ankers über dem Teilungsabstand eine gerade Zylinderform aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

- daß der Anker (11) am anderen Ende des Teilungsabstandes kegelförmig ist.

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