DE3132896A1

DE3132896A1 - Elektromagnetrischer antrieb, beispielsweise fuer ein ventil, eine foerderpumpe oder dergleichen

Info

Publication number: DE3132896A1
Application number: DE19813132896
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr Ing Binder; Theodor Prof Dr Ing Gast; Hans Dipl Ing Kubach
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-08-20
Filing date: 1981-08-20
Publication date: 1983-03-03
Also published as: JPS5846861A

Description

Elektromagnetischer Antrieb, beispielsweise für ein
Ventil, eine Förderpumge oder dergleichen Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Antrieb nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein solcher Antrieb bekannt, bei dem der Führungsring aus einem Weicheisen besteht. Die Beziehung zwischen den erzielbaren Kräften und der Baugröße des Antriebs liegt dabei fest. Der Raumbedarf für einen solchen Antrieb ergibt sich aus der Größe der erforderlichen Kraft.
Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße Antrieb mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei gleicher Baugröße höhere Kräfte erreichbar sind, bzw.
daß der Antrieb kompakter baut als ein herkömmlicher Antrieb; gleiche Kraft zugrundegelegt. Dieser Vorteil ergibt sich beispielsweise aus der möglichen Verkleinerung der Wicklungen.
Als weiterer'Vorteil ist anzusehen, daß unter Verwendung von Magnetmaterial mit einer gewissen Koerzitivkraft bei hoher Permeabilität der bewegliche Zylinder auch in den Grenzlagen stromlos gehalten werden kann. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Antriebs möglich.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Schnitt durch einen als Ventil genutzten erfindungsgemäßen Antrieb, mit offenem Ventil und Figur 2 den Antrieb mit der Darstellung der magnetischen Flüsse.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels Ein in der Zeichnung dargestellter Antrieb für ein Ventil weist zwei Kerne 10, 12 aus ferromagnetischem Material hoher Permeabilität auf, deren Polflächen 14, 16 einander mit Abstand gegenüberliegen. Zwischen den beiden Polflächen 14, 16 ist ein hohler Zylinder 17 angeordnet, der aus einem Rohrstück 18 und zwei die Rohrmündungen abdeckenden Deckplatte 19 besteht. Der Zylinder 17 besteht aus ferromagnetisch weichem Material wie die beiden Kerne. Jeder Kern 10 bzw. 12 ist von einem Ring 20 bzw. 22 umgeben und auf der von der Polfläche 14 bzw. 16 abgewandten Seite über ein Bodenstück 24 bzw. 26 mit dem ihm zugeordneten Kern 10 bzw. 12 vorzugsweise einstückig verbunden. Jeder Ring 20 bzw. 22 ist höher als sein Kern 10 bzw. 12 und zwar um einen Betrag, der die Hälfte des Abstands zwischen den einander zugewandten Polflächen 14 bzw. 16 ausmacht. Liegen die beiden Ringflächen 28 bzw. 30 bei montiertem Antrieb aneinander an, stellt sich der gewünschte Abstand zwischen den Polflächen 14 und 16 ein. Wie die Zeichnung weiter zeigt, ergibt sich zwischen dem Ring 20 bzw. 22 und seinem Kern 10 bzw. 12 eine Ringnut, in der eine Wicklung 32 bzw. 34 liegt. Die Höhe des Zylinders 17 ist kleiner als der Abstand zwischen den beiden Polflächen 14 und 16. An der einen Deckplatte 19 des Zylinders 17 ist dieser mit einem Schließglied 36 versehen, das mit einem Ventilsitz 38 zusammenwirkt, welcher einen Eingangskanal 40 umgibt. In den zwischen den beiden Polflächen 14 und 16 vorhandenen Raum 42 münden mehrere Ausgänge 44 und der Eingangskanal 40.
Der Zylinder 17 ist von einem Führungsring 46 aus hartmagnetischem Material umgeben, der radial magnetisiert und mit seinem Außenrand zwischen Schultern 48, 50 der beiden Ringe 20, 22 gehalten ist. Bei innenliegendem Nordpol N wird der bewegliche Eisenzylinder 17 als Ganzes nordmagnetisch, die Polfläche 14 und 16 der Topfmagnete, mittelbar über die Ringe 20 bzw. 22 und die Bodenplatten 24 bzw. 26 sudmagnetiecb, solange die Spulen 32 bzw. 34 stromlos sind. Der magnetische rückschluß wird also durch die Ringe 20, 22 und die Bodenplatten 24, 26 gebildet. In mittlerer Lage des Zylinders 17 sind die Anziehungskräfte auf dessen Stirnflächen gleich groß. Der Zylinder 17 befindet sich in einem labilen Gleichgewicht und wird bei Auslenkung nach der Seite hingezogen, wo sich der Luftspalt verengt hat. Dort wird er in der Endstellung mit großer Kraft festgehalten.
Die Spulen 32 und 34 sind so geschaltet, daß sie bei angelegter Spannung in den Topfkernen entgegengesetzte Pole erzeugen. Hierbei wird am einen Ende des Zylinders 17 die Anziehungskraft erhöht, am anderen Ende aber erniedrigt.
Es ist daher möglich, den Zylinder 17 aus einer Endlage in die andere zu steuern und dabei das Ventil 36, 38 zu öffnen bzw. zu schließen. Bei der Darstellung gemäß Fig. 2 erzeugen die Spulen 32, 34 einen magnetischen Fluß 58, der das Ventil 36, 38 öffnet bzw. offen hält. Nach Umschaltung der Spulen 32, 34 wird auch der magnetische Fluß 58 umgekehrt, so daß das Ventil 36, 38 geschlossen wird. Der vom radialmagnetisierten Ring 46 erzeugte Fluß teilt sich beim Eintritt in den Zylinder 17 in zwei Teilflüße 54, 56 auf (Fig. 2), die in mittlerer Position des Zylinders 17 gleich sind und sich bei Auslenkung aus dieser Lage etwas unterscheiden. Angenommen, daß in der Mittellage der Fluß an beiden Enden des Zylinders 17 austritt und in die p Polflächen 14 und 16 der Topfkerne 10 bzw. 12 einmündet.
Diesem von Permanentmagneten erzeugten Fluß im Luftp spalt überlagert sich der von den Wicklungen 32 und 34 erzeugte Fluß 8 58 im einen Luftspalt gleichsinnig, im anderen Luftspalt gegensinnig (Figur 2). Die durch die Luftspaltflüsse auf die Stirnflächen des weichmagnetischen Zylinders 17 ausgeübten Zugkräfte 2 F1 = (#p + #s)² . 1 A S bzw.
2 F2 = (p s ) 1 A worin A den Querschnitt des Zylinders 17 und rO die Permeabilität des Vakuuma bedeuten, subtrahieren sich zur resultierenden Gesamtkraft F=F1 - F2 ## .
p 5 Diese Gesamtkraft hängt linear vom erregenden Strom ab und ist.durch die Sättigung des Magnetkreises begrenzt. Sie ist aber bei vorgegebenem Strom wesentlich höher als die auf einen beweglichen Permanentmagnet-Zylinder ausgeübte Kraft.
Soll der erfindungsgemäße Antrieb. als Pumpe verwendet werden, wird der Zylinder 17 mit einem Rückschlagventil versehen, das in einem den Zylinder in Bewegungsrichtung durchsetzenden Kanal angeordnet ist. Eine kontinuierliche Umsteuerung des Zylinders aus einer Endlage in die andere Endlage bewirkt demnach eine Förderung des Mediums durch den Kanal. Ein derart ausgestalteter Zylinder ist bekannt; beispielsweise aus der DE-OS l9 00 093.
Es ist aber auch denkbar dem Zylinder 17 gemäß der Erfindung auf eine Membranpumpe einwirken zu lassen, so wie dieses Prinzip beispielsweise aus der US-PS 41 65 762 bekannt ist.
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Claims

Ansprüche Elektromagnetischer Antrieb, beispielsweise für ein Ventil, eine Förderpumpe oder dergleichen, mit zwei mit Abstand voneinander konzentrisch zueinander angeordneten Weicheisenkernen, die je von einer Wicklung umgeben sind, mit einem zwischen den Kernen hin- und herbewegbaren, vorzugsweise zylindrischen Weicheisenkörper,:mit einem die beiden Kerne verbindenden magnetischen Rückschluß sowie mit einer den Weicheiseskörper umgebenden, mit dem Rückschluß magnetisch leitend verbundenen ringförmigen Führung, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (46) aus magnetisch hartem Material besteht und radial magnetisiert ist.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Zylinder (17) ausgebildete Weicheisenkörper wenigstens teilweise hohl ausgebildet ist.
3. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (--17) einen Rohrkörper (18) aufweist, dessen beide Mündungen mittels Deckplatten (19) verschlossen sind.

4; Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (46) mit gleichem Abstand von den beiden Polflächen (1b, 16) der Wicklungskernen(10, 12) am magnetischen Rückschluß (20, 22) angeordnet ist.