DE4024054A1 - Magnetsystem - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Magnetsystem für
Magnetventile zur Steuerung von Flüssigkeiten, insbesondere
für Kraftstoffeinspritzventile, der im Oberbegriff des
Anspruchs 1 definierten Gattung.
In der DE 39 21 151 A1 ist ein solches Magnetsystem für ein
Kraftstoffeinspritzventil angegeben (vergl. Fig. 3), das zur
Verdeutlichung seines prinzipiellen Aufbaus in Fig. 1
skizziert ist.
Das bekannte Magnetsystem gemäß Fig. 1 weist einen
Elektromagneten 1 mit einer Erregerspule 2 auf, die einen
einen Magnetpol mit Polfläche bildenden zylindrischen
Magnetkern 3 umgibt. Koaxial zum Magnetkern 3 ist die
Erregerspule 2 von einem Magnetgehäuse 4 umschlossen, das
einerseits über ein Rückschlußjoch 5 an der von der
Polfläche abgekehrten Stirnseite des Magnetkerns 3 und
andererseits über einen Ringsteg 6 mit magnetischer
Engstelle 7 nahe der Polfläche des Magnetkerns 3 mit diesem
magnetisch leitend verbunden ist. Auf dem Ringsteg 6 sitzt
koaxial zum Magnetkern 3 ein dünner, scheibenförmiger
Permanentmagnet 8, der von einem ringförmigen Polplättchen 9
abgedeckt ist. Dem von dem Magnetkern 3 gebildeten Magnetpol
liegt ein Anker 10 gegenüber, der sich teilweise über das
Polplättchen 9 erstreckt und zur Polfläche einen
Arbeitsluftspalt 11 ausbildet. Die Anordung des
Permanentmagneten 8 und die Durchflutung der Erregerspule 2
ist so getroffen, daß die Magnetflüsse von Permanentmagnet 8
und Elektromagnet 1 im Arbeitsluftspalt 11 einander
entgegengerichtet sind. Der mit dem Ventilglied des
Magnetventils fest verbundene Anker 10 ist freifliegend
ausgebildet. Bei unerregtem Elektromagneten 1 wird er von
dem Permanentmagneten 8 entgegen dem in der Ventilkammer auf
das Ventilglied wirkenden hydraulischen Druck am Magnetkern
3 angezogen gehalten. Mit Erregung des Elektromagneten 1
wird der Magnetfluß des Permanentmagneten 8 im
Arbeitsluftspalt 11 geschwächt, so daß dessen auf den Anker
10 wirkende Haltekraft soweit abnimmt, bis der Anker 10
aufgrund der hydraulischen Gegenkraft vom Magnetkern 3
abhebt und dadurch das Ventil öffnet.
Der von der Erregerspule 2 erzeugte Magnetfluß ist in Fig. 1
mit ΦE und der vom Permanentmagnet 8 erzeugte Magnetfluß mit
ΦP bezeichnet. Deutlich ist zu erkennen, daß der Magnetfluß
ΦE, sich über Anker 10, Arbeitslufspalt 11, Magnetkern 3,
Rückschlußjoch 5, Magnetgehäuse 4, Permanentmagnet 8 und
Polplättchen 9 in zwei zur Achse des Magnetsystems
symmetrischen Magnetkreisen ausbildet. Da der
Permanentmagnet 8 eine Permeabilität wie die von Luft hat,
erzeugt er in dem Magnetkreis des Elektromagneten 1 einen
relativ hohen magnetischen Widerstand, der durch erhöhte
Ansteuerleistung der Erregerspule kompensiert werden muß.
Zur Reduzierung des magnetischen Widerstandes macht man
daher die Querschnittsfläche des Permanentmagneten 8 relativ
groß, während sich die dadurch geringe mögliche Dicke des
Permanentmagneten 8 aus der erforderlichen magnetischen Spannung und
der möglichst großen Koerzitivfeldstärke ergibt. Wegen seiner
größeren Fläche werden auch die Wirbelstromverluste in dem
Permanentmagneten 8 größer. Dünne, große Permanentmagnete 8
sind bei ihrer Bearbeitung einer erheblichen Bruchgefahr
ausgesetzt, was die Herstellungskosten beträchtlich erhöht.
Zur Reduzierung der Wirbelstromverluste ist der
Permanentmagnet 8 aus Kobalt-Samarium hergestellt, das
relativ niederohmig ist, dafür allerdings sehr spröde, so
daß die Bruchgefahr bei der Magnetbearbeitung noch weiter
verstärkt wird. Wie bereits erwähnt, wird der freifliegende
Anker 10 ausschließlich von dem auf das Ventilglied des
Magnetventils wirkenden hydraulischen Gegendruck vom
Magnetpol abgehoben. Der hydraulische Gegendruck nimmt
während der Öffnungsphase des Magnetventils stark ab und
wird teilweise sogar negativ. Daher wäre zum sicheren
Offenhalten des Ventils eine umpolende Magnetkraft
erwünscht. Auch bei Umkehrung des Magnetflusses im Anker 10
ist dies unmöglich, da die Magnetkraft proportional zu
(Φp-ΦE)2 ist, also proportional zum Quadrat der
Magnetflußdifferenz.
Das erfindungsgemäße Magnetsystem mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß der
Magnetkreis des Elektromagneten sich nunmehr über den
Gegenpol, den zweiten Arbeitsluftspalt, den Anker, den
ersten Arbeitsluftspalt, den Magnetkern, das Rückschlußjoch
und das Magnetgehäuse schließt und damit der Permanentmagnet
mit seinem großen magnetischen Widerstand nicht mehr im
Magnetkreis des Elektromagneten liegt. Dadurch wird
einerseits die Ansteuerleistung für den Elektromagneten
geringer, insbesondere bei vom Permanentmagneten abgefal
lenen Anker, und andererseits eine größere Freiheit in der
Dimensionierung des Permanentmagneten und in dessen
Materialauswahl gewonnen. Der Permanentmagnet braucht nicht
mehr nach dem Gesichtspunkt des minimierten magnetischen
Widerstandes bemessen zu werden. Der Permanentmagnet kann
damit dicker gemacht werden, so daß seine Bruchfestigkeit
vergrößert wird. Als Magnetmaterial kann anstelle des bisher
wegen seines geringen Temperaturkoeffizienten der Remanenz
verwendeten Kobalt-Samarium jetzt auch Eisen-Neodym
verwendet werden, das bei vergleichbarer magnetischer
Energie etwa doppelt so hochohmig ist und wegen seines hohen
Temperaturkoeffizienten der Remanenz bisher nicht in
Betracht gezogen wurde. Eisen-Neodym ist nicht so spröde wie
Kobalt-Samarium und läßt sich besser verarbeiten. Insgesamt
läßt sich bei dem erfindungsgemäßen Magnetsystem der
Permanentmagnet wesentlich kostengünstiger fertigen.
Bei der konstruktiven Ausbildung des erfindungsgemäßen
Magnetsystems mit Gegenpol und zweitem Arbeitsluftspalt wird
mit Erregung des Elektromagneten auf den Anker eine
Abhebekraft ausgeübt, die der Anzugskraft des
Permanentmagneten entgegengerichtet ist. Wie Fig. 3 zeigt,
nimmt die auf den Anker wirkende Anzugskraft von
Permanentmagnet und Elektromagnet (bei konstantem
Arbeitsluftspalt) mit zunehmender Erregung des
Elektromagneten ab und wird schließlich negativ, so daß der
Anker nicht nur vom Hydraulikdruck im Magnetventil vom
Magnetpol abgezogen wird, sondern zusätzlich durch eine
elektromagnetisch erzeugte Abhebekraft. Diese negative
Magnetkraft ist bei der Verwendung des Magnetsystems in
Hydraulikventilen, insbesondere Kraftstoffeinspritzventilen,
erwünscht, da bei diesen der über das Ventilglied auf den
Anker wirkende hydraulische Druck während des Öffnungshubs
des Magnetsystems sehr klein wird und nicht mehr ausreichend
ist, den Anker in einer definierten Endlage, in welcher das
Magnetventil definiert geöffnet ist, zu halten. Diese
"negative Anzugskraft" auf den Anker wird ohne Stromumkehr
in der Erregerspule des Elektromagneten erzeugt, so daß ein
Eingriff in die Steuerelektronik nicht erforderlich ist. Bei
abgeschalteter Magneterregung wirkt auf den Anker eine
maximale Anzugskraft Fmax. Mittels der magnetischen Spannung
am Streuluftspalt zwischen Magnetgehäuse und Gegenpol kann
der Arbeitsbereich zwischen Fmax-an und Fmin-an (an =
angezogen) über die Durchflutung I×w entsprechend der
strichlinierten Linie in Fig. 3 parallel verschoben werden.
Die in Fig. 3 punktiert gezeichnete Kennlinie für den
abfallenden Anker kann ebenfalls längs der Durchflutung
verschoben werden. Die Umschaltpunkte w×Ian, w×Iab, bei
welchen die Anzugskraft F gleich der auf den Anker wirkenden
Hydraulikkraft Fhydr ist, (bei Verwendung des Magnetsystems
in einem hydraulischen Magnetventil) sind so einstellbar.
Ohne magnetische Spannung am Streuluftspalt lägen sie
außerhalb des gewünschten Bereichs.
Die Hysterese Ian-Iab der elektrischen Erregung des
Elektromagneten, d. h. die zum Bewegen des Ankers aus den
beiden Anschlagstellungen erforderliche Erregung des
Elektromagneten, ist bei ansonst gleichen Daten um den
Faktor √ kleiner als bei dem bekannten Magnetsystem. Damit
geht der zur Aussteuerung der Hysterese erforderliche
Leistungsbedarf um die Hälfte zurück. Dies ermöglicht
entweder eine Stromreduzierung und damit eine Reduktion der
Wirbelstromverluste oder eine Reduktion der Windungszahl der
Erregerspule und damit eine Verringerung deren Induktivität.
Das erfindungsgemäße Magnetsystem zeichnet sich ferner durch
eine ausreichend große Änderungsgeschwindigkeit der auf den
Anker wirkenden Magnetkraft über den Erregerstrom aus. Damit
reduziert sich der Einfluß von variablen Kräften Fhydr an
den Ankeranschlägen auf die Schaltzeit.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im
Anspruch 1 angegebenen Schaltungsanordnung möglich.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
die vom Rückschlußjoch abgekehrte Stirnseite des
Magnetgehäuses über einen vorzugsweise damit einstückigen
Ringsteg mit dem Magnetkern nahe dessen Polfläche verbunden.
Der Permanentmagnet liegt auf dem Ringsteg auf und wird
lediglich durch seine Magnetkraft an diesem gehalten. Im
Ringsteg ist eine in Radialrichtung wirkende magnetische
Engstelle eingebracht. Durch entsprechende Ausbildung dieser
Engstelle kann die Aussteuerung des Magnetflusses im
Magnetkern optimal eingestellt werden. Durch gezielte
Sättigung der magnetischen Engstelle läßt sich außerdem
verhindern, daß kein Streufluß des Elektromagneten über die
Engstelle fließt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
der Gegenpol mit Flußleitelement durch eine Polplatte
realisiert, die mittels eines Halters am Magnetgehäuse
befestigt ist. Der Halter besteht aus unmagnetischem
Material oder aus weichmagnetischem Material, z. B.
Nickel-Eisen, mit einer Curie-Temperatur von ca. 80°C. Das
weichmagnetische Material wird dann verwendet, wenn der
Permanentmagnet aus Eisen-Neodym hergestellt wird, um den
hohen Temperaturgang des aus Eisen-Neodym gefertigten
Permanentmagneten mit dem großen Temperaturgang der niedrig
liegenden Sättigungsinduktion des Nickel-Eisens exakt zu
kompensieren.
Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt eines
Magnetsystems gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt des
erfindungsgemäßen Magnetsystems,
Fig. 3 Diagramme der Magnetkraft des Magnetsystems
in Fig. 2 über den Strom in der Erregerspule,
Fig. 4 einen Längsschnitt eines
Kraftstoffeinspritzventils, mit integriertem
Magnetsystem gemäß Fig. 2,
Fig. 5 eine Detaildarstellung eines Ausschnitts des
Kraftstoffeinspritzventils in Fig. 4.
In Fig. 2 ist schematisch ein Längsschnitt eines
Magnetsystems für Magnetventile zur Steuerung von
Flüssigkeiten dargestellt, der den prinzipiellen Aufbau des
Magnetsystems verdeutlicht. Das Magnetsystem besteht aus
einem Elektromagneten 38 und aus einem Permanentmagneten 21.
Der Elektromagnet 20 weist in bekannter Weise eine
Erregerspule 38 auf, die einen einen Magnetpol 22 mit
Polfläche 23 bildenden Magnetkern 24 ringförmig umgibt und
ihrerseits von einem Magnetgehäuse 25 umschlossen ist. Das
Magnetgehäuse 25 ist einerseits über ein Rückschlußjoch 26
mit der von der Polfläche 23 abgekehrten Stirnseite des
Magnetkerns 24 und andererseits über einen Ringsteg 27 nahe
der Polfläche 23 mit dem Magnetkern 24 verbunden. Magnetkern
24, Magnetgehäuse 25, Rückschlußjoch 26 und Ringsteg 27
bestehen aus dem gleichen ferromagnetischen Material. Der
ringförmige Permanentmagnet 21 liegt auf dem Ringsteg 27 auf
und umschließt den Magnetkern 24. Er wird am Ringsteg 27
ausschließlich durch seine Magnetkraft gehalten und
überdeckt nur einen Teil der Fläche des Ringstegs 27. Der
Permanentmagnet kann aus Eisen-Neodym hergestellt sein.
Dem Magnetpol 22 liegt ein scheibenförmiger Anker 28 unter
Ausbildung eines ersten Arbeitsluftspaltes 31 freifliegend
gegenüber und überdeckt einen Teilbereich des
Permanentmagneten 21 unter Ausbildung eines größeren
Ringluftspaltes 33. Auf der vom Arbeitsluftspalt 31
abgekehrten Seite des Ankers 28 liegt ein magnetischer
Gegenpol 29, dessen Polfläche 30 zum Anker 28 einen zweiten
Arbeitsluftspalt 32 ausbildet. Der Gegenpol 29 mit seiner
ringförmigen Polfläche 30 ist auf einer Polplatte 35
ausgebildet, die mit einem Randsteg 36 den Permanentmagneten
21 umgreift und über einen ringförmigen Streuluftspalt 34 an
dem Ringsteg 27 und damit am Magnetgehäuse 25 angekoppelt
ist. Die Polplatte 35 ist mit einem Halteelement 37 an dem
Magnetgehäuse 25 befestigt und weist eine kreisförmige
Ausnehmung zum Durchtritt eines mit dem Anker 28 zu
verbindenden Ventilglieds auf. Das Halteelement 37 besteht
entweder aus unmagnetischem Material oder aus
weichmagnetischem Material mit einer Curie-Temperatur von
ca. 80°C. Ein solches Beispiel für ein weichmagnetisches
Material ist Nickel-Eisen. Letzteres wird bevorzugt dann
verwendet, wenn der Permanentmagnet 21 aus Eisen-Neodym
hergestellt ist. Mit dem großen Temperaturgang der niedrig
liegenden Sättigungsinduktion des Nickel-Eisens kann der
hohe Temperaturgang des Permanentmagneten 21 aus
Eisen-Neodym exakt kompensiert werden. Die durch
eingetragene Symbole charakterisierte Durchflutung der
Erregerspule 38 des Elektromagneten 20 und die Anordnung des
in Axialrichtung magnetisierten Permamentmagneten 21 ist so
getroffen, daß die Magnetflüsse ΦE und ΦP von Elektromagnet
20 und Permanentmagnet 21 im Arbeitsluftspalt 31 einander
entgegengerichtet sind. Die beiden Magnetflüsse bilden sich
symmetrisch zur Achse des Magnetsystems aus. Der
Übersichtlichkeit halber ist in Fig. 2 der jeweilige
Magnetfluß nur in einer Symmetriehälfte dargestellt. Der
Magnetfluß ΦP des Permanentmagneten 21 teilt sich in zwei
Teilflüsse ΦP1 und ΦP2 auf. Ein Streufluß ΦP3 bildet sich
über den Streuluftspalt 34 aus. Φp2 geht in dem den Anker 28
überragenden Bereich 67 des Permanentmagneten 21 nicht über
den Anker 21 und dient der magnetischen Vorspannung des
Streuluftspaltes 34.
In dem Ringsteg 27 ist durch Einbringen einer Ringnut 39
eine magnetische Engstelle 40 ausgebildet. Diese Engstelle
40 reduziert den Teilfluß ΦP2 auf einen Wert, der für die
Aussteuerung des Flusses im Magnetkern 24 in beiden
Richtungen optimal ist. Außerdem kann die Engstelle 40
gezielt gesättigt werden, so daß verhindert wird, daß ein
Streufluß von ΦE über diesen Pfad fließt. Die Bewegung des
Ankers 28 ist durch hier nicht dargestellte Anschläge
begrenzt, so daß jeweils ein Restluftspalt zwischen den
Polflächen 23 bzw. 30 und dem am Anschlag liegenden Anker
verbleibt. Der Ringluftspalt 33 ist etwa doppelt so groß
bemessen wie der maximale Arbeitsluftspalt 31 bzw. der
maximale Arbeitsluftspalt 32, der dem maximalen Hub des
Ankers 28 entspricht. Die ringförmige Querschnittsfläche des
Permanentmagneten 21 ist dabei etwa 1,5 mal größer gemacht
als die Summe der Polflächen 23, 30 von Magnetpol 22 und
Gegenpol 29.
Die Kraft F, die auf den Anker 28 nach oben, d.h. zum
Magnetpol 22 hin, wirkt, ist in Fig. 3 in Abhängigkeit von
der Durchflutung R für die beiden Anschlagstellungen des
Ankers (an = angezogen; ab = abgefallen) dargestellt. Ist
die Durchflutung R der Erregerspule 38 Null, so wird der
Anker 28 mit maximalen Kräften Fmax-an, Fmax-ab beaufschlagt,
die ausschließlich vom Permanentmagneten 21 erzeugt werden.
Mit zunehmender Durchflutung R der Erregerspule 38 oder
durch Veränderung des Streuluftspaltes 34 wird der
Magnetfluß des Permanentmagneten 21 im Arbeitsluftspalt 31
geschwächt. Zugleich wird im Arbeitsluftspalt 32 eine den
Anker 28 in Gegenrichtung beaufschlagende Gegenkraft
erzeugt. Die auf den Anker 28 nach oben wirkende Kraft nimmt
gemäß Fig. 3 ab und wird schließlich negativ.
In Fig. 4 ist im Längsschnitt ein Kraftstoffeinspritzventil
dargestellt, in dem das beschriebene Magnetsystem eingesetzt
ist. Soweit Bauteile mit denen in Fig. 2 übereinstimmen,
sind sie mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das
Magnetsystem ist in einem Siebgehäuse 41 eingesetzt, in dem
ein Kraftstoffzufluß 42 und ein Kraftstoffabfluß 43
vorgesehen sind. Kraftstoffzufluß 42 und Kraftstoffabfluß 43
sind durch ein eingespritztes Filter oder Sieb 44 von
axialen Axialkanälen 45, 66 getrennt, die sich bis zur
Polplatte 35 des Magnetsystems erstrecken. Zwischen den
Axialkanälen 45, 66 sind eine Mehrzahl von
Kraftstoffleitstücken 55 eingesetzt (Fig. 5). Die Polplatte
35 schließt das Siebgehäuse 41 stirnseitig ab und ist mit
unmagnetischen bzw. temperaturabhängig magnetisch
gesättigten Anschlußstücken 46, die dem Halteelement 37 in
Fig. 2 entsprechen, an dem Magnetgehäuse 25 angeschweißt.
Durch die kreisförmige Aussparung 47 der Polplatte 35 tritt
ein Ventilkörper 48 hindurch, der fest mit dem Anker 28
verbunden ist. Konzentrisch zu der Aussparung 47 trägt die
Polplatte 35 auf der von dem Anker 28 abgekehrten Seite eine
Aussparung 49, an welcher ein Ventilsitz 50 ausgebildet ist,
mit dem der Ventilkörper 48 zum Schließen und Öffnen des
Kraftstoffeinspritzventils zusammenwirkt. Oberhalb des
Ventilsitzes 50 trägt der Ventilkörper 48 eine Umlaufnut 51,
die über in der Polplatte 35 im Bereich der
Durchtrittsöffnung 47 angeordnete Radialschlitze 52 mit
einem den Anker 28 kreisförmig umgebenden Strömungsspalt 53
in Verbindung steht, der seinerseits über Kanäle 56 mit den
Axialkanälen 66 in Verbindung steht. Die Kraftstoffströmung
in Kanälen 54 zwischen den Axialkanälen 45 und 66 soll
vorzugsweise die Polplatte 35 kühlen. Die Kraftstoffströmung
im Strömungsspalt 53 kühlt den vorderen Bereich des Ventils.
Bei Heißstart kann sich der flüssige Teil des Kraftstoffs
unterhalb der Kanäle 54 in dem Raum 56 (Fig. 4) sammeln und
von den gasförmigen Komponenten so trennen, daß nur
flüssiger Kraftstoff eingespritzt wird.
Die Bereiche 57 des Siebgehäuses 41 sind federnd
ausgebildet, so daß sich das Siebgehäuse 41 unabhängig von
der Größe eines O-Rings 58 gegen einen Anschlag 59 an der
Polplatte 35 anpreßt. Die Erregerwicklung 38 des
Elektromagneten 20 wird von einem Spulenkörper 60 getragen
und ist mit Anschlußstiften 61 verbunden. Diese wiederum
sind mit Steckerstiften 62 in einem Steckergehäuse 63
verschweißt. Das Steckergehäuse 63 ist mit dem Magnetgehäuse
25 durch eine Umbördelung 64 fest verbunden. Der Magnetkern
24 mit daran einstückig befestigtem Rückschlußjoch 26 und
Erregerspule 38 sind im Magnetgehäuse 25 durch eine
Vergußmasse 65 vergossen.
Claims (12)
1. Magnetsystem für Magnetventile zur Steuerung von
Füssigkeiten, insbesondere für
Kraftstoffeinspritzventile, mit einem Elektromagneten,
der einen einen Magnetpol bildenden Magnetkern, eine den
Magnetkern umschließende Erregerspule und ein dazu
koaxiales, die Erregerspule umgebendes Magnetgehäuse
aufweist, das als magnetischer Rückschluß über ein
Rückschlußjoch mit der von der Polfläche abgekehrten
Stirnseite des Magnetkerns verbunden ist, mit einem
ringförmigen Permanentmagneten mit axialer
Magnetisierungsrichtung, der koaxial zum Magnetkern nahe
dessen Polfläche angeordnet ist, und mit einem etwa
scheibenförmigen Anker, der dem Magnetpol unter
Ausbildung eines Arbeitsluftspaltes zu dessen Polfläche
freifliegend gegenüberliegt, wobei die Durchflutung der
Erregerspule und die Anordnung des Permanentmagneten so
getroffen ist, daß die Magnetflüsse von Elektromagnet
und Permanentmagnet im Arbeitsluftspalt einander
entgegengerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf
der vom Arbeitsluftspalt (31) abgekehrten Seite des
Ankers (28) ein magnetischer Gegenpol (29) unter
Ausbildung eines zweiten Arbeitsluftspaltes (32)
zwischen dessen Polfläche (30) und dem Anker (28)
angeordnet ist, der über ein den Permanentmagneten (21)
umgreifendes Flußleitelement (35) an das Magnetgehäuse
(25) angekoppelt ist.
2. Magnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ankopplung des Gegenpols (29) mit
Flußleitelement (35) an dem Magnetgehäuse (25) über
einen Streuluftspalt (34) vorgenommen ist.
3. Magnetsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die vom Rückschlußjoch (26)
abgekehrte Stirnseite des Magnetgehäuses (25) über einen
vorzugsweise einstückigen Ringsteg (27) mit dem
Magnetkern (24) nahe dessen Polfläche (30) verbunden
ist, daß der Permanentmagnet (21) auf dem Ringsteg (27)
aufliegt und daß der Ringsteg (27) eine in
Radialrichtung wirkende Engstelle (40) aufweist.
4. Magnetsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die magnetische Engstelle (40) so ausgebildet ist,
daß sie magnetisch gesättigt ist oder bei Anlegen eines
elektrischen Erregerstroms an die Erregerspule (38)
diesen Sättigungszustand sehr schnell erreicht.
5. Magnetsystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die magnetische Engstelle (40) durch
eine in den Ringsteg (27) eingebrachte Ringnut (39)
realisiert ist.
6. Magnetsystem nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Gegenpol (29) mit
Flußleitelement als einstückige Polplatte (35)
ausgebildet ist, die den Permanentmagneten (21) mit
Radialabstand umgreift und an dem Ringsteg (27) und/oder
Magnetgehäuse (25) anliegt.
7. Magnetsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Polplatte (35) und dem Ringsteg (27)
bzw. dem Magnetgehäuse (25) ein Streuluftspalt (34)
ausgebildet ist, der mittels eines Magnetflusses
magnetisch vorgespannt wird, der am Permanentmagneten
(21) in dessen den Anker (28) überragenden Bereich (67)
abgegriffen ist.
8. Magnetsystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Polplatte (35) eine
konzentrische Durchtrittsöffnung (47) für ein mit dem
Anker (28) fest verbundenes Ventilglied (48) des
Magnetventils aufweist.
9. Magnetsystem nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Polplatte (35) über einen Halter
(37) am Magnetgehäuse (25) befestigt ist und daß der
Halter (37) aus unmagnetischem Material oder aus
weichmagnetischem Material mit einer Curie-Temperatur
von 80°C, z. B. Eisen-Nickel, besteht.
10. Magnetsystem nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch
gekennzeichnet, daß die parallel zur Polfläche (23) des
Magnetpols (23) gegenüber dem Anker (28) liegende
ringförmige Querschnittsfläche des Permanentmagneten
etwa 1,5mal größer ist als die Summe der Polflächen
(23, 30) von Magnetpol (22) und Gegenpol (29).
11. Magnetsystem nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (21) aus
Eisen-Neodym hergestellt ist.
12. Magnetsystem nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch
gekennzeichnet, daß der Anker (28) den Permanentmagneten
(21) unter Ausbildung eines Ringspaltes (33) mindestens
teilweise übergreift und der Permanentmagnet (21) zur
Polfläche (23) des Magnetpols (23) so weit
zurückversetzt ist, daß bei minimalem
Arbeitsluftspalt (31) zwischen dem Anker (28) und der
Polfläche (23) des Magnetpols (22) der Ringluftspalt
(33) zwischen Anker (28) und Permanentmagnet (21) dem
maximalem Hub des Ankers (28) entspricht.
Priority Applications (7)
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