DE3634582A1

DE3634582A1 - POLARIZED ELECTROMAGNETIC ACTUATOR

Info

Publication number: DE3634582A1
Application number: DE19863634582
Authority: DE
Inventors: Giorgio Giardini
Original assignee: Elettrocondutture SpA
Current assignee: ABB Elettrocondutture SpA
Priority date: 1985-10-15
Filing date: 1986-10-10
Publication date: 1987-04-16
Also published as: IT209349Z2; FR2588692A1; IT8523414V0; FR2588692B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine polarisierte elektromagnetische Betätigungsvorrichtung.The present invention relates to a polarized electromagnetic actuator.

Bekanntlich ist es bei verschiedenen elektromechanischen Anwendungstechniken erforderlich, Vorrichtungen zu verwenden welche elektrische Signale von geringer Stärke, wie etwa einiger zehn Mikrovoltampere, in eine mechanische Arbeit von einigen zehn Gramm umzuwandeln, um eine Verschiebung von einigen Millimetern zu erzielen, damit auf diese Weise Mechanismen betätigt werden, die eine bedeutende Leistung gespeichert enthalten und welche diese Leistung in verschiedener Weise zurückgeben, wenn das Blockierungselement selbst von der Vorrichtung entfernt wird.It is known for various electromechanical Application techniques required to use devices what electrical signals of low strength, like about a few tens of microvolts, into a mechanical one Convert work from a few tens of grams to a shift to achieve from a few millimeters this way mechanisms are operated that are significant Power saved and what that power saved return in different ways when the blocking element itself is removed from the device.

Diese Vorrichtungen, welche elektromagnetische Betätigungsvorrichtungen gewöhnlich genannt werden, weisen in ihrer traditionellen Ausführungsform eine gehäuseförmige Hülle auf, in deren Innerem ein Magnetkreis vorgesehen wird, der aus einem fixen Kern besteht, mit dem ein beweglicher Anker zusammenarbeitet, auf den eine Feder zum Verschwenken des Ankers wirkt. Auf den fixen Kern wirkt ein elektrischer Stromkreis, der aus einer Spule mit einer Wicklung aus Leitungsdraht besteht, wobei dessen Querschnitt und die Anzahl der Windungen von der zu lösenden Aufgaben abhängen.These devices, which are electromagnetic actuators usually called, point in their traditional embodiment, a housing-shaped shell on the inside of which a magnetic circuit is provided which consists of a fixed core with which a movable anchor cooperates on which a spring for pivoting the Anchor works. An electric one acts on the fixed core Circuit that consists of a coil with a winding There is lead wire, the cross section and the The number of turns depends on the tasks to be solved.

Auf den fixen Kern wirkt weiters ein Permanentmagnet, welcher den Magnetkreis polarisiert, so daß der an den Magnetkreis angeschlossene bewegliche Anker in Ruhestellung und in der Lage gehalten wird, bei Erregung der Spule einen Stift od. dgl. zu betätigen, wodurch es den auf den beweglichen Anker wirkenden Einrichtungen ermöglicht wird, die gewünschte Betätigung durchzuführen.A permanent magnet also acts on the fixed core, which polarizes the magnetic circuit so that the to the Movable armature connected to the magnetic circuit in the rest position and is kept able to excite the Coil to actuate a pin or the like facilities acting on the movable anchor allows will perform the desired operation.

Die derzeit auf dem Markt verfügbaren Betätigungsvorrichtungen sind, obgleich sie zweifellos vom begrifflichen Standpunkt ausgesehen gut sind, zumeist von sehr komplizierter Konstruktion und erfordern den Zusammenbau einer großen Anzahl von Bestandteilen und eine schwierige Verkupplung der die Betätigungvorrichtung bildenden Elemente untereinander.Actuators currently available on the market although they are undoubtedly of the conceptual Are good from the point of view, mostly from very complicated Construction and require the assembly of a large number of components and a difficult coupling of the elements forming the actuating device among themselves.

Ein weiterer Nachteil ist der, daß die Bauweise der bekannten elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung nicht rationalisiert ist und daß es meistens nicht möglich ist, die Vorrichtung rasch an automatischen Maschinen zu montieren.Another disadvantage is that the construction of the known electromagnetic actuator not is rationalized and that it is usually not possible to quickly assemble the device on automatic machines.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der vorgenannten Nachteile und die Schaffung einer polarisierten elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung, welche, obgleich sie sich, was das Funktionsprinzip anbetrifft, konzeptmäßig an die bekannten elektromagnetischen Betätigungsvorrichtungen anschließt, die Möglichkeit bietet, die Anordnung und die gegenseitige Zuordnung der verschiedenen Bestandteile maximal zu rationalisieren.The object of the present invention is to eliminate the aforementioned disadvantages and the creation of a polarized electromagnetic actuator which, although, as far as the principle of operation is concerned, conceptually to the well-known electromagnetic Actuators connect, the possibility offers, the arrangement and the mutual assignment of the to rationalize various components to the maximum.

Im Rahmen dieser Aufgabe ist ein besonderes Ziel der vorliegenden Erfindung die Schaffung einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung, bei welcher die Montage der verschiedenen Bestandteile wesentlich vereinfacht ist, so daß auch ein eventueller Zusammenbau durch automatische Maschinen ermöglicht wird.Within the scope of this task, a particular goal of the present is Invention creating an electromagnetic Actuator in which the assembly of the various components is significantly simplified, so that possible assembly by automatic Machines is made possible.

Weiters ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung die Schaffung einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung, bei welcher es möglich ist, zum Vorteil der konstruktiven Einfachheit und auch der Funktionalität der Vorrichtung selbst, die Bestandteile zu reduzieren.Another object of the present invention is Creation of an electromagnetic actuator, where it is possible to the advantage of the constructive Simplicity and also the functionality of the device itself to reduce the ingredients.

Nicht zuletzt ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung die Schaffung einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung welche aufgrund ihrer besonderen konstruktiven Merkmale die größtmöglichen Garantien hinsichtlich Zuverlässigkeit und Sicherheit im Betrieb bietet und überdies, vom rein wirtschaftlichen Standpunkt aus gesehen, äußerst konkurrenzfähig ist.Last but not least, an object of the present invention is Creation of an electromagnetic actuator which due to their special constructive Features the greatest possible guarantees in terms of reliability and provides security in operation and moreover, From a purely economic point of view, extremely is competitive.

Diese und weitere, der folgenden Beschreibung deutlicher entnehmbaren Aufgaben und Ziele werden mit der polarisierten elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung gemäß der Erfindung erreicht, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus einem Hauptkörper, der einen Hohlraum definiert, in welchem der erste Schenkel eines U-förmigen Elements aus ferromagnetischem Material einsteckbar ist, dessen zweiter Schenkel einer Spule zugeordnet ist, die in einen vom genannten Hauptkörper definierten Sitz einsetzbar ist, welcher Hauptkörper eine Kammer zur Aufnahme eines auf das genannte U-förmige Element wirkende Permanentmagneten definiert, und aus Einrichtungen für die Anlenkung eines beweglichen Ankers zum Schließen des Magnetkreises sowie einem Abteil für die Aufnahme von elastischen Rückholeinrichtungen für den genannten beweglichen Anker besteht; wobei weiter ein Boden, der dem unteren Teil des genannten Körpers zugeordnet werden kann, und eine obere Kappe, welche Führungen für einen mit dem beweglichen Anker zusammenwirkenden Betätigungsstift definiert, vorgesehen sind.These and others, the following description more clearly Removable tasks and goals are polarized with the electromagnetic actuator according to the Invention achieved, which is characterized in that them from a main body that defines a cavity in which the first leg of a U-shaped element is insertable from ferromagnetic material, the second leg of a coil is assigned, which in one seat defined by the named main body can be used, which main body is a chamber for receiving one on the called U-shaped element acting permanent magnets defined, and from facilities for the articulation of a movable armature to close the magnetic circuit as well a compartment for the accommodation of elastic return devices for said movable anchor; being further a floor that the lower part of the said Body, and an upper cap, what guides for one with the movable anchor cooperating actuating pin defined, provided are.

Weitere Merkmale und Vorteile sind deutlicher der folgenden detaillierten Beschreibung eines polarisierten elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung zu entnehmen, die beispielsweise und ohne darauf beschränkt zu sein in der beiliegenden Zeichnung dargestellt ist. Dabei zeigt:Other features and advantages are more apparent from the following detailed description of a polarized electromagnetic actuating device, which, for example and without being limited to the accompanying drawing is shown. It shows:

Fig. 1 schematisch und in perspektivischer Explosionsdarstellung die Betätigungvorrichtung gemäß der Erfindung; Figure 1 shows schematically and in perspective exploded view the actuating device according to the invention.

Fig. 2 in perspektivischer Explosionsdarstellung den Hauptkörper sowie den Boden und die obere Kappe; und Figure 2 is a perspective exploded view of the main body and the bottom and top cap. and

Fig. 3 schematisch im Schnitt die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung mit ihren zusammengebauten Teilen. Fig. 3 shows schematically in section the electromagnetic actuator with its assembled parts.

Gemäß den Zeichnungsfiguren weist die polarisierte elektromagnetische Betätigungsvorrichtung gemäß der Erfindung einen Hauptkörper 1 auf, der vorzugsweise die Form eines im wesentlichen parallelepipedischen Gehäuses hat und Befestigungseinrichtungen zur Anbringung der Betätigungsvorrichtung an dem Mechanismus, der durch sie betätigt werden soll, aufweist; die genannten Befestigungseinrichtungen bestehen vorzugsweise aus Nasen 2 oder anderen analogen Elementen, welche direkt einteilig mit den Hauptkörper 1 ausgebildet sind.According to the drawing figures, the polarized electromagnetic actuator according to the invention comprises a main body 1 , which is preferably in the form of a substantially parallelepiped-shaped housing and has fastening means for attaching the actuator to the mechanism to be actuated by it; said fastening devices preferably consist of lugs 2 or other analog elements, which are formed directly in one piece with the main body 1 .

Der Hauptkörper 1 definiert in seinem Inneren einen an seinen beiden Enden offenen Hohlraum 3, in welchen der erste Schenkel 4 eines U-förmigen Elements 5 einsteckbar ist, welches den Magnetkreis bildet und vorzugsweise aus ferromagnetischem Material Besteht.The main body 1 defines in its interior a cavity 3 open at both ends, into which the first leg 4 of a U-shaped element 5 can be inserted, which forms the magnetic circuit and preferably consists of ferromagnetic material.

Der zweite Schenkel 6 des U-förmigen Elements 5 ist dem Inneren einer Spule 7 zugeordnet, die in einem Sitz 9 eingesetzt ist, der im Inneren des Hauptkörpers 1 ausgebildet ist.The second leg 6 of the U-shaped element 5 is assigned to the interior of a coil 7 which is inserted in a seat 9 which is formed in the interior of the main body 1 .

Überdies weist die Spule 7 auf ihrer Unterseite kleine Stifte 10 für die Befestigung auf, wie später näher erläutert wird.In addition, the coil 7 has on its underside small pins 10 for attachment, as will be explained in more detail later.

In einer Zone zwischen dem Hohlraum 3 und dem Sitz 9 ist im Inneren des Gehäuses eine Aufnahmekammer 11 ausgebildet, in welche ein Permanentmagnet 12 einsetzbar ist, der durch Berührungskontakt dem Mittelabschnitt 13 des U-förmigen Elements zugeordnet ist, so daß die Polarisierung des Magnetkreises erreicht wird.In a zone between the cavity 3 and the seat 9 , a receiving chamber 11 is formed in the interior of the housing, into which a permanent magnet 12 can be inserted, which is assigned to the central section 13 of the U-shaped element by contact, so that the polarization of the magnetic circuit is achieved becomes.

Die genannte Aufnahmekammer 11 besitzt an seinem oberen Ende, d. h. an der Seite, die zur Berührungsseite zwischen Permanentmagnet 12 und U-förmigen Element 5 entgegengesetzt liegt, federnde Zungen 15, die am Ende des Magneten 12 angreifen, um ihn in seiner Lage zu halten und gegen das genannte U-förmige Element federnd zu drücken. Said receiving chamber 11 has at its upper end, ie on the side opposite the contact side between the permanent magnet 12 and the U-shaped element 5 , resilient tongues 15 which engage the end of the magnet 12 in order to hold it in position and to press resiliently against said U-shaped element.

Vorzugsweise sind die federnden Zungen 15 einteilig mit dem Hauptkörper 1 ausgebildet.The resilient tongues 15 are preferably formed in one piece with the main body 1 .

Die Betätigungsvorrichtung wird durch einen allgemein mit der Bezugsziffer 20 bezeichneten beweglichen Anker vervollständigt, der an einem seiner Enden ein Loch 21 für die Verbindung mit einer Rückholfeder 22 aufweist, welche mit ihrem anderen Ende an einem Haken 23 befestigt ist, der am Hauptkörper 1 im Inneren eines Abteils 24 ausgebildet ist, welches die Unterbringzone für die genannten Feder 22 darstellt.The actuator is completed by a movable anchor, generally designated 20 , which has at one end thereof a hole 21 for connection to a return spring 22 , the other end of which is attached to a hook 23 attached to the main body 1 inside a compartment 24 is formed, which represents the accommodation zone for said spring 22 .

Am anderen Ende in bezug auf das Anhakende der Feder 22 weist der bewegliche Anker 20 eine Anschlußzone 25 für den Eingriff mit dem Ende des zweiten Schenkels 6 des U-förmigen Elements auf.At the other end with respect to the hook end of the spring 22 , the movable armature 20 has a connection zone 25 for engagement with the end of the second leg 6 of the U-shaped element.

In seinem Mittelbereich besitzt der bewegliche Anker, einteilig mit ihm ausgebildet, seitliche Fortsätze 30, welche die Anlenkzone bilden. Insbesondere steht der bewegliche Anker im Bereich der Zone der seitlichen Fortsätze 30 mit der freien Kante des ersten Schenkels 4 des U-förmigen Elements 5 im Eingriff, welche praktisch eine Hebelstütze bildet.In its central region, the movable armature, formed in one piece with it, has lateral extensions 30 which form the articulation zone. In particular, the movable anchor is in the region of the zone of the lateral extensions 30 with the free edge of the first leg 4 of the U-shaped element 5 , which practically forms a lever support.

Weiters sind die seitlichen Fortsätze 30 Profilzähnen 31 zugeordnet; die entsprechend auf dem Hauptkörper 1 in einer Weise ausgebildet sind, daß die Fortsätze 30 in der Praxis auf den Profilzähnen 31 des Hauptkörpers 1 unter der Zugwirkung der Feder 22 gleiten, welche mit schräger Achse angeordnet ist, so daß sie eine horizontale Komponente der Kraft liefert, welche den Anker an den Profilzähnen anliegend hält.Furthermore, the lateral extensions 30 are associated with profile teeth 31 ; which are correspondingly formed on the main body 1 in such a way that the extensions 30 slide in practice on the profile teeth 31 of the main body 1 under the tensile action of the spring 22 , which is arranged with an inclined axis, so that it provides a horizontal component of the force , which holds the anchor against the profile teeth.

Dadurch wird eine fliegende Ankupplung zwischen Kern und Anker ermöglicht, d. h. die Drehung des Ankers erfolgt immer in annehmbarer Weise, auch in dem Fall, in welchem Dimensionsverschiebungen des Kernes auftreten, und die Verbindung zwischen Kern und Anker ist immer korrekt, weil sich die beiden Teile suchen und automatisch zueinander finden.This creates a flying coupling between the core and Anchor allows d. H. the armature rotates always in an acceptable manner, even in the case where Dimensional shifts in the core occur, and the Connection between core and anchor is always correct because the two parts look for and automatically to each other Find.

Der Körper 1 weist weiters auf seiner unteren Seite fixe Stifte 40 auf, welche die Zuordnung einem Boden 50 ermöglichen, der in den unteren Teil des Körpers 1 eingreift und durch Warmumschlagen der Stifte 40 sowie der von der Spule 7 definierten Stifte 10 befestigt werden kann.The body 1 also has fixed pins 40 on its lower side, which allow the assignment of a base 50 which engages in the lower part of the body 1 and can be fastened by warming over the pins 40 and the pins 10 defined by the coil 7 .

Die Betätigungsvorrichtung wird durch eine obere Kappe 51 vervollständigt, welche ein Führungsloch 52 definiert, in dem ein Betätigungsstift 53 verschiebbar ist, welcher mit dem beweglichen Anker 20 zusammenwirkt.The actuating device is completed by an upper cap 51 , which defines a guide hole 52 , in which an actuating pin 53 is slidable, which cooperates with the movable armature 20 .

Im praktischen Betrieb wird unter Ruhebediengungen durch die vom Permanentmagneten 12 ausgeübte Polarisation der beweglichen Anker 20 mit beiden Enden der Schenkel 4 und 6 des U-förmigen Elements 5 in Berührung gehalten.In practical operation, the movable armature 20 is held in contact with both ends of the legs 4 and 6 of the U-shaped element 5 by the polarization exerted by the permanent magnet 12 .

Wenn die Spule 7 mit Gleichstrom erregt wird, um einen Magnetfluß mit entgegengesetzter Polarität zu jener des Permanentmagneten zu erzeugen, oder wenn die Erregung mit sinusförmigem Wechselstrom erfolgt, so tritt der Fall ein, daß der von der Spule 7 erzeugte Fluß größer ist als der des Permanentmagneten 12, so daß sich der Anker vom Ende des zweiten Schenkels 6 löst und unter der Wirkung der Feder 22, wie vorher beschrieben, eine Drehung durchführt und den Betätigungsstift 53 nach oben schiebt, der sodann die Arbeit, für welche er vorgesehen ist, durchführen kann.If the coil 7 is excited with direct current to produce a magnetic flux of opposite polarity to that of the permanent magnet, or if the excitation occurs with sinusoidal alternating current, then the case occurs that the flux generated by the coil 7 is greater than that of the Permanent magnet 12 so that the armature disengages from the end of the second leg 6 and, under the action of the spring 22 , as described above, rotates and pushes the actuating pin 53 upwards, which then carries out the work for which it is intended can.

Obige Ausführungen lassen erkennen, daß durch die Erfindung die eingangs gestellten Ziele erreicht werden. Insbesondere wird auf die extreme konstruktive Einfachheit des magnetischen Betätigungsorgans verwiesen, die auf die besondere Ausbildung des Hauptkörpers 1 zurückzuführen ist, welche es ermöglicht, die einzelnen Bestandteile mit extremer Stabilität und Sicherheit unterzubringen, ohne Probleme bei ihrer Einführung, die sowohl manuell als auch mit automatischen Maschinen erfolgen kann.The above statements show that the objectives set out are achieved by the invention. In particular, reference is made to the extreme structural simplicity of the magnetic actuator, which is due to the special design of the main body 1 , which makes it possible to accommodate the individual components with extreme stability and security, without problems during their introduction, both manually and automatically Machines can be done.

Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung ist in der Tatsache zu erblicken, daß die Anordnung der verschiedenen Bestandteile sowie der Kappe und des Bodens am Körper 1 rasch und mit größter Sicherheit erfolgen kann.Another essential aspect of the invention can be seen in the fact that the arrangement of the various components as well as the cap and the base on the body 1 can be carried out quickly and with the greatest possible certainty.

In der Praxis können die angewendeten Materialien, solange sie für den speziellen Zweck geeignet sind, sowie die Abmessungen und Formen, je nach den Erfordernissen, beliebig gewählt werden.In practice, the materials used can last as long they are suitable for the special purpose, as well as the Dimensions and shapes, depending on the requirements, any to get voted.

Claims

1. Polarized electromagnetic actuator, characterized in that it consists of a main body ( 1 ) defining a cavity ( 3 ) in which the first leg ( 4 ) of a U-shaped part ( 5 ) made of ferromagnetic material, the second Leg ( 6 ) is assigned to a coil ( 7 ) which can be used in a seat ( 9 ) defined by said main body ( 1 ), which main body ( 1 ) has a chamber ( 11 ) for receiving a U-shaped element ( 5 ) acting permanent magnet ( 12 ), and from devices ( 31 ) for the articulation of a movable armature ( 20 ) for closing the magnetic circuit and a compartment ( 24 ) for receiving elastic return devices ( 22 ) for the said movable armature ( 20 ) consists, further a bottom ( 50 ), which can be assigned to the lower part of said body ( 1 ), and an upper cap ( 51 ), which guides the one for the movable ichen anchor ( 20 ) cooperating actuating pin ( 53 ) defined, are provided.

2. Actuator according to the preceding claim, characterized in that said main body ( 1 ) has on its outside devices ( 2 ) for fastening the actuating device to the mechanism to be actuated.

3. Actuator according to the preceding claims, characterized in that said receiving chamber ( 11 ) for the permanent magnet ( 12 ) at the end of the permanent magnet ( 12 ) with the U-shaped element ( 5 ) opposite end for elastic tongues ( 15 ) for the positioning of the permanent magnet ( 12 ).

4. Actuating device according to one or more of the preceding claims, characterized in that said tongues ( 15 ) are formed in one piece with the main body ( 1 ).

5. Actuator according to one or more of the preceding claims, characterized in that said movable armature ( 20 ) for engagement with said articulation means ( 31 ) has lateral extensions ( 30 ).

6. Actuating device according to one or more of the preceding claims, characterized in that said means for articulating the movable armature ( 20 ) consist of profile teeth ( 31 ) which are formed in one piece with the main body ( 1 ) and laterally to the extension zone of the end of said first leg ( 4 ) are arranged to form a fulcrum in cooperation with said teeth ( 31 ) and to obtain a flying connection between the movable armature ( 20 ) and the U-shaped element ( 5 ) forming the magnetic core.

7. Actuating device according to one or more of the preceding claims, characterized in that said guides for the actuating pin ( 53 ) are formed by a guide hole ( 52 ) formed on the cap ( 51 ).

8. Actuating device according to one or more of the preceding claims, characterized in that said bottom ( 50 ) of the main body by means of fixed pins ( 40 ) which are provided on the main body ( 1 ) and by said coil ( 7 ) Pins ( 10 ) is assigned.