DE3213009A1

DE3213009A1 - Elektromagnet

Info

Publication number: DE3213009A1
Application number: DE19823213009
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. 7015 Korntal Kubach; Alwin 7141 Schwieberdingen Stegmaier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-04-07
Filing date: 1982-04-07
Publication date: 1983-10-20
Also published as: JPS58184705A

Description

Elektromagnet
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Elektromagneten nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein derartiger Elektromagnet ist bekannt (DE-OS 23 44 482).
Bei solchen bekannten Elektromagneten besteht das Problem, daß das Kraftniveau möglichst hoch, die Magnetkraftkennlinie möglichst linear und die Spreizung (Kraftniveau-Differenz aufgrund der beiden Strompegel) möglichst groß ist. Dieses Problem ist mit dem obengenannten, bekannten Tauchankermagneten, bei dem der Anker ein Stück weit in die benachbarte Polfläche eintaucht, bereits in geringem MaMe gelöst. Dabei sind aber nur eine einzige Arbeitskante und nur eine Pol stufe wirksam.
Da jedoch die Anforderungen an geringen Stronverbrauch, an Schaltschnelligkeit und Magnetkraft immer größer werden, genügt die bekannte Tauchankerlösung hier nicht mehr.
vorteile der Erfindung Der Elektromagnet mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei gieichem Strombedarf wesentlich höhere Magnetkräfte erreichbar sind, daß ferner die Magnetkraftlinien weitgehend linear sind und daß die Spreizung verhältnismäßig groß ist.
Dazu ist noch folgendes zu bemerken: Das Kraftniveau, ie Steigung der Kennlinien und die Kennlinienspreizung sind bei Tauchanker-Magneten zusammenhängende Größen, die vor allem durch die Länge der Arbeitskante und die Tiefe der Polstufe geprägt werden. Die Länge der Arbeitskante ist durch den Umfang des Ankers weitgehend fest vorgegeben. Durch eine gemäß der Erfindung vorgesehene zweite oder dritte Arbeitskante kann die Arbeitskante insgesamt entsprecnend verlängert werden. Eine weitere optimierung wird durch eine zweite und eventuell durch eine dritte Polstufe erreicht.
S-hließlicn ist es von Vorteil, daß der Elektromagnet nicht viel teurer ist als bekannte Bauarten.
Zeichnung Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibng näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Schnitt durch einen Elektromagneten, Figur 2 eine Einzelheit as Magneten in vergrößertem Maßstab, Figur 3 eine Abwandling der Einzelheit nach Figur 2 und Figur 4 ein Diagramm 5er die Magnetkraftkennlinien.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Ein Elektromagnet hat ein Gehäuse 1 , das mit einer ringzylindrischen Ausnehmung 2 versehen ist, in der eine Spule 3 untergebracht ist. Die Spule 3 umgibt einen Gehäuse-Rohransatz 4, in dem ein stößelartiges Schaltglied 5 eines nicht näher dargestellten Mehrstellungsventils längsbeweglich ist. Ein freies Ende 6 des Schaltgliedes 5 ist mit einem ringplattenförmigen Anker 7 verstemmt, der über eine Blattfeder 1 am Gehäuse 1 axialbeweglich aufgehängt ist und der ebenfalls in die ringzylindrische Gehäuse-Ausnehmung 2 eingesetzt ist.
Der Anker 7 steht mit einer Arbeitsfläche 8 einem Ende 9 des Gehäuse-Rohransatzes 4 gegenüber. Dieses Ende 9 bildet den feststehenden Magnetpol, der gegenüber der Arbeitsfläche 8 ebenfalls eine Arbeitsfläche 10 aufweist.
Wie die Figur 2 zeigt, haben beide Arbeitsflächen 8 und 10 je eine ringförmige Aussparung 11 bzw. 12, die je einem ringförmigen Ansatz 13 bzw. 14 gegenüberstehen. Die Anordnung und die Form der Aussparungen 11 und 12 und der Ansätze 13 und 14 sind so vorgesehen, daß sie sich bei Annäherung des Ankers 7 an den Magnetpol 9 ein Stück weit und mit entsprechendem Radialspiel übergreifen. Eine mit dem Anker 7 am Schaltglied 5 befestigte Scheibe 15 dient dabei zur Erhaltung eines Restluftspaltes.
Wirkungsweise Die stromlose Ausgangsstellung ist in der Figur 1 dargestellt.
iauchankermagnete dieser Art werden meist dort eingesetzt, wo eine große magnetische Anzugskraft, eine flache Kennlinie oder ein großer Hub gefordert wird.
Bei stromgeregelten Mehrstellungsmagneten ist auch noch die Spreizung der Strompegel von Wichtigkeit.
Wird nun die Spule 3 mit Strom beschickt, so wird der Anker 7 vom Magnetpol 9 angezogen. Die Anfangskraft ist im wesentlichen abhängig von der Länge des Übergreifens der Aussparungen 11, 12 und Ansätze 13, 14. Da nun erfindungsgemäß dieser Übergriff vergrößert ist, ist zum Erzielen der gleichen Anzugskraft weniger Magnetenergie erforderlich bzw. bei gleicher Magnet energie ist eine höhere Anzugskraft erreichbar.
Anhand des Diagramms nach der Figur 4 ist zur Steigung der Magnetkraftkennlinien zu sagen, daß sie ebenfalls wesentlich beeinflußt wird von dem Übergriff; ein großer Übergriff oder eine große Überdeckung ergibt eine flache Magnetkraftkennlinie. Der Grad der Überdeckung wird erflndungsgemäß optimiert durch einen langen Übergriff, d.h. eine große Eintauchtiefe.
Die Spreizung X der Strompegel A und B kann erhöht werden durch unterschiedliche Poltiefen.
In der Einzelheit nach der Figur 2 sind zwei Überdeckungs-Tiefen T1 und T2 eingetragen. Nach dem Durchlaufen eines ersten Anzugshubes wird die Überdeckungs-Tiefe T1 erreicht. Dann befindet sich der mittlere Ansatz 14 am Anker 7 mit seiner Stirn-Arbeitsfläche auf der Höhe der Arbeitsfläche 10 des Pols 9. Nun kann durch eine stromabhängige weitere Feldverdichtung nochmals ein Kraft sprung erreicht werden. Die maximale Magnet-Anzugskraft entsteht dann, wenn die Überdeckung etwa 5 bis 10 % der Poltiefe (Ausnehmung 12) entspricht.
Es ist zu erkennen, daß durch die Anbringung der Aussparungen 11, 12 und der Ansätze 13, 14 eine besonders vorteilhafte Wirkung des Elektromagneten erzielbar ist.
Die erfindungsgemäße Bauart eignet sich nicht nur für im Querschnitt runde Magnete, sondern auch für rechteckige oder mehreckige Magnete, die beispielsweise mit Hilfe von Längsnuten hergestellt sind; außerdem auch für nasse und trockene Magnete. Dabei sind weitere parallele oder konzentrisch verlaufende Aussparungen oder Ansätze ebenso denkbar wie weitere Polstufen.
Das Prinzip ist auch anwendbar bei Kegelanker-Magneten, bei denen dann mehrere Kegelwinkel realisiert werden können. Eine solche Ausbildung ist in der Figur 3 dargestellt.
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Claims

Ansprüche Elektromagnet zum Betätigen eines Schaltgliedes, insbesondere eines Mehrstellungsventils, mit einem feststehenden, von einer Spule umgebenen Pol und mit einem gegenüber dem Pol axial beweglichen Anker, die an ihren einander zugekehrten Arbeitsflächen durch Aussparungen und/oder Ansätze so ausgebildet sind, daß sie sich in magnetkraftbetätigter Endstellung bis zur Anlage an eine dazwischen angeordnete Restluftspaltscheibe ein Stück weit übergreifen, dadurch gekennzeichnet, daß der Pol (9) oder der Anker (7) mindestens eine ringförmige Aussparung (12, 11) aufweist und daß der Anker (7) oder der Pol (9) mindestens einen in seinen (ihren) Abmessungen der (den) Ausparang(en) (11, 12) angepaßten und mit entsprechendem Radialspiel versehenen Ansatz (13, 14) nat.
2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichrest, daß die ringförmige(n) Ausparung(en) (11, 12) und der (die) Ansatz (Ansätze) (13, 14) mehreckig, insbesonoere rechteckig, z.B. mit Längsnuten ausgebildet sind.
3. Elektromagnet nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet durch seine Anwendung bei Kegelanker-Magneten (Figur 3).