DE3501836C2 - Steuermotor für ein Servoventil - Google Patents
Steuermotor für ein ServoventilInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Steuermotor für ein Servo
ventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Steuermotoren
dieser Bauart sind beispielsweise bereits aus der DE-OS 24 19 311
bekannt. Bei diesem bekannten Steuermotor wird zur Erregung
ein doppelt polarisierter Permanentmagnet verwendet. Ein solcher
Magnet hat den Nachteil, daß er ungleichmäßig magnetisiert sein
kann, was ungleichmäßige Wirkungen auf den Anker zur Folge hat.
Eine Justierung hinsichtlich dieser Ungleichmäßigkeit ist des
halb erforderlich. Dies bedeutet einen zusätzlichen Arbeitsauf
wand. Ein weiterer Nachteil der bekannten Konstruktion besteht
darin, daß im Betrieb eine Ent-Magnetisierung (Entladung) auf
treten kann. Übliche Magnete, wie z. B. AlNiCo-Magnete werden
durch externe Felder geschwächt. Auch kann bei einem Auseinan
dernehmen des
Motors gegebenenfalls aber auch schon beim Entnehmen des
Magneten aus der Magnetisierungsvorrichtung, eine uner
wünschte Änderung und Schwächung des Magnetfeldes hervor
gerufen werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
einen kompakten, auch für kleine Leistungen ge
eigneten Steuermotor vorzusehen, der eine ungleichmäßige
Erregung durch den Permanentmagneten vermeidet. Weder
bei der Montage noch bei dem Auseinandernehmen des Steuer
motors sollen unerwünschte Probleme auftreten können.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem
Steuermotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die im
kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen
vor. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
insbesondere auch aus den Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung
erläutert; in der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein Servoventil, und
zwar längs Linie A-A in Fig. 2;
Fig. 2 eine Draufsicht auf das Servoventil gemäß
Fig. 1 (Schnitt B-B in Fig. 1);
Fig. 3 eine Seitenansicht des Servoventils in
Fig 1 von rechts.
In den Fig. 1-3 ist ein gemäß der Erfindung ausge
bildetes Servoventil 1 dargestellt. Mittels des Servo
ventils 1 ist es möglich, ein kleines elektrisches Ein
gangssignal analog in ein hydraulisches Ausgangssignal
umzuwandeln.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich
um ein zweistufiges Wege-Servoventil, welches im we
sentlichen aus einer ersten und einer zweiten Stufe
aufgebaut ist. Die erste Stufe umfaßt einen elektri
schen Steuermotor 2 und einen hydraulischen Verstärker
3. Die zweite Stufe ist nicht näher bezeichnet und
ist in Fig. 1 unterhalb des Hydraulikverstärkers 3 an
geordnet. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ins
besondere auf die erste Stufe und hier wiederum auf
den elektrischen Steuermotor 2. Der Steuermotor 2
ist ein dauermagnetisch erregter Motor und ist herme
tisch gegen den hydraulischen Verstärker 3 abgedich
tet.
Der Steuermotor 2 ist auf einer Montagefläche 4 des
hydraulischen Verstärkers 3 befestigbar.
Der Steuermotor weist eine Tragplatte 5 auf, die mit
ihrer Unterseite auf die Montagefläche 4 aufsetzbar
ist. Auf die Oberseite der im ganzen kreisförmigen,
einen ebenfalls kreisförmigen, nach oben ragenden Mit
telabschnitt 52 aufweisenden Tragplatte sitzt ein er
findungsgemäßes Tragglied 6.
Das noch näher zu beschreibende im ganzen U-förmige
Tragglied 6 dient zur Aufnahme von zwei diametral
entgegengesetzt angeordneten Polschrauben 61, 62, die
in zugehörigen Gewindebohrungen 65, 66 des Tragglieds
6 eingeschraubt sind. Die Polschrauben 61, 62 ihrer
seits tragen Spulen 63 bzw. 64.
Das U-förmige Tragglied 6 ist oben mit einer im gan
zen rechteckigen Verschlußplatte 7 abgeschlossen. An
der Unterseite der Verschlußplatte 7 ist mittig ein
Permanentmagnet 71 angeklebt, an dessen Unterseite
wiederum ein Flußleitstück 72 angeklebt ist.
Der Steuermotor 2 wird durch einen im Bereich der Pol
schrauben 61, 62 angeordneten Anker 8 vervollständigt.
Der Anker 8 wird an einem Ende eines elastischen Rohrs
9 getragen, welches mit seinem anderen Ende an der Trag
platte 5 befestigt ist.
Das U-förmige Tragglied 6 besteht vorzugsweise aus hysterese
armem Weicheisen und ist an der Tragplatte 5 des Steuer
motors befestigt, und zwar durch Schrauben 51 (Fig. 2, 3).
Das U-förmige Tragglied 6 ist einstückig ausgebildet
und besitzt zwei mit Abstand angeordnete Seitenwände 60,
80, die durch ein Verbindungsstück 70 miteinander
verbunden sind. Mittig im Verbindungsstück 70 ist
eine Ausnehmung 67 ausgebildet, um so einen Paßsitz
mit dem Mittelabschnitt 52 der Tragplatte 5 zu er
möglichen.
Das Tragglied 6 kann beispielsweise aus einem zylindri
schen Metallteil in der Weise hergestellt werden, daß
man die zwischen den beiden Seitenwänden 60, 80 ge
bildete Ausnehmung ausfräst, um schließlich die in
Fig. 2 und 3 gezeigten Auflageflächen 53, 54 für die
Schrauben 51 zu bilden.
Etwa in halber Höhe der Seitenwände 60, 80 sind die
bereits erwähnten diametral entgegengesetzt angeord
neten Gewindebohrungen 65, 66 vorgesehen, in die die
Polschrauben 61, 62 einschraubbar sind. Die beiden Pol
schrauben 61, 62 sind identisch ausgebildet und weisen
jeweils einen mit Gewinde versehenen Kopf mit größerem
Durchmesser und einen einen geringeren Durchmesser auf
weisenden Tragteil auf, auf dem die zugehörige Spule 63
bzw. 64 anzuordnen ist. Der Tragteil ist im Quer
schnitt kreisförmig und hat einen Durchmesser, der in
etwa der Höhe des noch näher zu beschreibenden Ankers
8 entspricht.
Jede der Spulen 63, 64 sitzt auf einem zugehörigen
Isolierkörper 68, 69. Jeder der Isolierkörper 68, 69
sitzt mit seiner kreisförmigen Innenbohrung auf dem
zugehörigen Tragteil der Polschrauben 61, 62. Der Außenumfang
der Isolierkörper 68, 69 ist jedoch quadra
tisch, so daß sie verdrehungssicher in dem Tragglied 6
sitzen können. Von oben her werden die Isolierkörper
68, 69 durch die Unterseite der Verschlußplatte 7 ge
halten, die ihrerseits mittels Schrauben 73 an den
Schenkeln 60, 80 befestigt ist.
Zwischen den Polschrauben 61, 62 und den Spulen 63, 64
wird ein Ankerraum 82 (vgl. Fig. 1) gebildet. Im Anker
raum 82 befindet sich mittig angeordnet im Bereich der
zum Ankerraum 82 hinweisenden Enden der Polschrauben
61, 62 der aus Weicheisen bestehende Anker 8. Der An
ker 8 bildet mit den zugehörigen Polschrauben 61, 62
Luftspalte 83 bzw. 84.
Der Anker 8 ist im wesentlichen quaderförmig. Seine
größeren rechteckförmigen Flächen weisen auf die in
nenflächen der Polschrauben 61, 62 hin. Die Längser
streckung dieser Rechtecke - vgl. Fig. 2 - ist größer
als der Durchmesser der Tragteile der Polschrauben 61,
62, wobei der Aufbau aber insgesamt symmetrisch ist.
Die durch den Anker 8 gebildete, nach oben zur Verschluß
platte 7 weisende Rechteckfläche bildet mit der nach
unten weisenden Fläche des Flußleitstücks 72 einen Luft
spalt 85. Die nach oben weisende Rechteckfläche des
Ankers 8 ist vorzugsweise kleiner als die die Luftspal
te 83, 84 bildenden Rechteckflächen.
Der vorzugsweise aus Samarium/Kobalt-Material bestehen
de Permanentmagnet 71 sowie das daran angeklebte Fluß
leitstück 72 haben im wesentlichen zum Luftspalt 85
hinweisende Flächen von gleicher Größe wie die ent
sprechende gegenüberliegende Fläche des Ankers 8.
Wie bereits erwähnt, wird der Anker 8 von einem ela
stischen Rohr 9 getragen. Das Rohr 9 besitzt eine
obere Rohrverdickung 91, daran anschließend eine Rohr
verjüngung 92 und wiederum daran anschließend eine un
tere Rohrverdickung 93. Mit der unteren Rohrverdickung
93 ist das Rohr 9 durch Festsitz in einer Mittelboh
rung im Mittelabschnitt 52 der Tragplatte 5 des Steuer
motors 2 befestigt. Der Mittelabschnitt 52 ragt
von der Tragplatte 5 weg
und sitzt in einer Bohrung 41 des hydraulischen Verstärkers 3.
Der Anker 8 ist mittig von unten her mit einer Sack
bohrung ausgestattet und ist durch Festsitz an der oberen
Rohrverdickung 91 befestigt. In bekannter Weise wer
den die Bewegungen des Ankers 8 auf ein Prallelement 81
übertragen, welches nach unten aus dem elastischen
Rohr 9 herausragt, und zwar in den Bereich zwischen
zwei Festdüsen 31 hinein. Die Beeinflussung der Wir
kungsweise dieser Festdüsen 31 bei Bewegung des Prall
elements 81 ist wohlbekannt, ebenso die dadurch
hervorgerufene Rückwirkung auf die zweite Stufe des
Servoventils 1.
Das Prallelement 81 verläuft innerhalb des Rohres 9
nach oben und ist durch Festsitz in nicht näher ge
zeigter Weise in etwa im Bereich der oberen Rohrver
dickung 91 befestigt.
Ein durch Schrauben 11 an der Montagefläche 4 be
festigtes Gehäuse 10 dient zum Schutz der Bauteile
des Steuermotors 2. Zwischen dem Gehäuse 10 und der
Montagefläche 4 ist eine Dichtung 12 vorgesehen und
zwischen dem Mittelabschnitt 52 und der Bohrung 41
im die Montagefläche 4 aufweisenden Teil ist eine
Dichtung 13 vorgesehen.
Wenn beispielswei
se der Permanentmagnet 71 seinen Nordpol N am oberen
und seinen Südpol S am unteren Ende besitzt, so kommt
es bei Erregung der Spulen 63, 64 zu einem Ausschlag
des zwischen den Festdüsen 31, 31 befindlichen Prall
elements 81. Wird die Spule 63 derart erregt, daß - wie
angedeutet - zum Anker hin ein Nordpol und entgegenge
setzt dazu ein Südpol entsteht, während gleichzeitig
die Spule 64 derart erregt ist, daß zum Anker hin ein
Südpol und entgegengesetzt dazu ein Nordpol (ebenfalls
dargestellt) entsteht, so erfolgt die Auslenkung des
Ankers 8 und des daran befestigten Prallelements 81
in der einen Richtung, während für die in Klammern
angegebenen Polaritäten die Bewegung in der anderen
Richtung erfolgt.
Der erfindungsgemäße Steuermotor 2 ist insbesondere
für kleine Leistungen geeignet. Seine Bauweise ist
außerordentlich kompakt. Der Anker 8 kann eine geringe
Masse besitzen, was einen höheren Frequenzgang zur Fol
ge hat.
Erfindungsgemäß kann durch Verdrehen der Polschrauben
61, 62 die auf den Anker 8 einwirkende Magnetkraft ein
gestellt werden. Dadurch, daß die Spulen 63, 64 direkt
auf den zugehörigen Polschrauben 61, 62 sitzen, ergibt
sich ein kleinerer Streufaktor und somit geringere Ver
luste. Bislang war es so, daß die Spule die Bewegung der
am Anker angeordneten Flügel gestatten mußte.
Der gemäß der Erfindung ausgebildete Steuermotor 2 hat
einen formstabilen Aufbau und benötigt weniger Bauteile
als herkömmliche Steuermotoren. Der Motor schrumpft
praktisch auf eine kreiszylindrische Form zusammen.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung im Gegen
satz zum Stand der Technik einen einfach polarisierten
Dauer- oder Permanentmagnet 71 verwendet. Dieser Per
manentmagnet 71 ist an einem Flußelement, vorzugsweise
in der Form der Verschlußplatte 7 befestigt. Der Per
manentmagnet 71 besteht vorzugsweise aus Kobalt-Samarium
und hat vorzugsweise quaderförmige Gestalt. Vorzugsweise
ist der Permanentmagnet 71 an die Verschlußplatte 7 an
geklebt.
Es ist auch denkbar - obwohl dies eine größere Beschleu
nigungsmasse bedeuten würde - den Permanentmagneten 71
oben am Anker 8 zu befestigen.
Es sei bemerkt, daß das in der Zeichnung dargestellte
Flußleitstück 72 auch wegfallen kann, so daß der Perma
nentmagnet 71 direkt an den Luftspalt 85 angrenzt.
Claims (12)
1. Steuermotor für ein Servoventil, mit Steuerspulen (63, 64)
tragenden Polmitteln, einem aus magnetisch weichem Material be
stehenden Anker (8), der an einem dünnwandigen Rohr (9) federnd
befestigt ist und in einem von den Polmitteln gebildeten
Ankerraum (82) bewegbar angeordnet ist, und mit zur Erregung
dienenden benachbart zum Anker (8) vorgesehenen Permanentmagnet
mitteln,
dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnetmittel einen ein
fach polarisierten Permanentmagnet (71) aufweisen, der an einem
Flußelement in der Form einer Verschlußplatte (7) befestigt ist.
2. Steuermotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Permanentmagnet (71) aus Kobalt-Samarium-Material besteht.
3. Steuermotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Permanentmagnet (71) quaderförmig ist.
4. Steuermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Anker (8) mit seinen beiden Breitseiten
zu den diametral angeordneten Polmitteln hin Luftspalte (83, 84)
definiert.
5. Steuermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (71) benachbart zur
Oberseite des Ankers (8) angeordnet ist und einen Luftspalt (85)
definiert.
6. Steuermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Polmittel Polschrauben (61, 62)
aufweisen.
7. Steuermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Polschrauben (61, 62) in einem ein
stückigen Tragglied (6) angeordnet sind.
8. Steuermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Polmittel in der Form eines U-förmigen
Tragglieds (6) ausgebildet sind, welches zwei diametral entge
gengesetzt liegende Seitenwände (60, 80) besitzt zwischen denen
die Spulen (68, 69) mit dazwischen angeordnetem Anker (8) unter
gebracht sind.
9. Steuermotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in
Seitenwänden (60, 80) des Tragglieds (6) diametral verlaufende
Gewindebohrungen (65, 66) ausgebildet sind, in welche die Pol
schrauben (61, 62) eingeschraubt sind.
10. Steuermotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Polschrauben (61, 62) mit Außengewinde versehene Köpfe aufwei
sen, an die sich nach innen zum Steuermotor hin Tragteile mit
geringerem Durchmesser anschließen, auf denen die jeweils zuge
hörige Spule (63, 64) sitzt.
11. Steuermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (71) an die Verschluß
platte (7) angeklebt ist, welche zwischen den freien Enden der
Seitenwände (60, 80) verläuft.
12. Steuermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß auf dem Permanentmagnet (71) auf seiner zum
Anker (8) hin weisenden Seite ein Flußstück (72) befestigt, vor
zugsweise angeklebt ist.
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