DE4226548A1

DE4226548A1 - Stellantrieb zur Drehwinkelverstellung eines Stellgliedes

Info

Publication number: DE4226548A1
Application number: DE4226548A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Wendel; Manfred Franz; Johannes Dr Ing Meiwes; Uwe Dipl Ing Hammer; Michael Dipl Ing Altmann; Dieter Dick
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-08-11
Filing date: 1992-08-11
Publication date: 1994-02-17
Also published as: EP0607378B1; WO1994004807A1; US5554901A; JPH07500240A; BR9305601A; EP0607378A1; ES2098756T3; DE59305625D1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Stellantrieb zur Drehwinkelverstel lung eines Stellgliedes nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Stellantrieb bekannt (DE 30 39 521 A1), bei dem ein Rotor in Umfangsrichtung teilweise von einem mit asymmetrisch ausgebilde ten Polschuhen versehenen Stator umschlossen wird, in den über eine Erregerwicklung ein magnetisches Feld induzierbar ist. Da der Stator bei dieser Lösung entweder zweiteilig ausgeführt ist oder die Er regerwicklung direkt auf den Stator aufgebracht werden muß und auf grund der asymmetrischen Ausbildung der Statorpole ist diese Lösung mit einem aufwendigen Fertigungsverfahren verbunden, das gerade bei der Serienherstellung sehr kostenträchtig ist.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Stellantrieb mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der den Rotor umschließende Stator einteiligausgeführt ist, wodurch ein einfaches Einsetzen der Erregerwicklung in den Stator gewährleistet wird. Dies wird dadurch erreicht, daß der Stator den Rotor vollständig um schließt und die Erregerwicklung zwischen zwei auf der Außenseite des Stators ausgebildeten Schenkeln eingesetzt ist. Darüber hinaus ermöglicht die Ausbildung von Schwachstellen in den Statorpolen eine Optimierung der Drehmoment/Drehwinkel-Charakteristik des Stell antriebes.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Stellantriebes möglich. Besonders vorteilhaft ist, den Stator aus einzelnen Blechlamellen herzustellen, die jeweils im Be reich der Pole Aussparungen und/oder Trennstellen aufweisen und zu einem einteiligen Statorpaket zusammengesetzt sind. Insbesondere durch die Trennstellen aufweisenden Blechlamellen werden die magne tischen Eigenschaften des Stators wunschgemäß beeinflußt, während über die Aussparungen aufweisenden Blechlamellen der Zusammenhalt des Statorpakets erhalten bleibt und damit eine fertigungsfreund liche Weiterbearbeitung gewährleistet ist.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung verein facht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu tert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungs gemäß ausgestalteten Drehsteller, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

In Fig. 1 ist ein Drehsteller zur Steuerung des Öffnungsquerschnit tes einer ein Medium führenden Strömungsleitung für Brennkraft maschinen dargestellt. Ein Drehsteller dieser Art dient beispiels weise zur Regelung der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine und ist in einer eine Drosselklappe üherbrückenden Bypassleitung ange ordnet. Der Drehsteller ist aus einem mit 1 bezeichneten Stellan trieb und einem Stellergehäuse 22 zusammengesetzt. Der Stell antrieb 1 hat ein Antriebsgehäuse 2 aus Kunststoff, das einen bei spielsweise aus Blechlamellen 6 bestehenden Stator 3 und eine um einen Induktionskern 4 angeordnete Wicklung 5 umschließt. In einer Vertiefung 8 des Antriebsgehäuses 2 sitzt ein Haltekörper 9, der eine Bohrung 10 aufweist, in die ein Ende einer Achse 11 eingesetzt ist. Auf der Achse 11, die andererseits im Stellergehäuse 22 bei spielsweise durch Umspritzung festgelegt ist, ist ein Trägerkörper 17 beispielsweise über ein Wälzlager 15 und einen Gleitsitz 16 dreh bar gelagert. In Umfangsrichtung ist der Trägerkörper 17 von einem diametral magnetisierten Permanentmagneten 18 und einem Steuerglied 19 umgeben, wobei die Teile 17 und 18 zusammen einen Rotor 14 des Stellantriebes 1 bilden, der das Steuerglied 19 verdreht.

Am Steuerglied 19 ist ein Steuerarm 23 ausgebildet, der in eine im Stellergehäuse 22 befindliche Steuerkammer 25 ragt und dessen Außen fläche 24 derart geformt ist, daß sie möglichst genau dem Innen durchmesser eines in der Zeichnung nicht näher dargestellten Stell fensters einer in die Steuerkammer 25 mundenden Strömungsöffnung entspricht und je nach Drehwinkelstellung des Rotors 14 die Strö mungsöffnung mehr oder weniger freigibt.

Das Antriebsgehäuse 2 und das Stellergehäuse 22 sind in axialer Richtung über eine Bajonettverbindung 28 formschlüssig verbunden und mit Hilfe einer Federscheibe 29 spielfrei verspannt. Eine auf der Achse 11 zwischen Stellergehäuse 22 und Trägerkörper 17 befindliche Scheibe 30 sorgt für eine reibungsarme Drehbarkeit des Rotors 14.

In Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 ge zeigt. Auf der Achse 11 befindet sich der Trägerkörper 17, auf dem der Permanentmagnet 18 konzentrisch angeordnet ist und der vom Sta tor 3 in Umfangsrichtung umschlossen wird. Der Stator 3 weist eine Durchgangsöffnung 13 auf, in die der Rotor 14 ragt. An einer Innen fläche der Durchgangsöffnung 13 des Stators 3 befinden sich zwei mit Abstand zueinander angeordnete, gegenüberliegende Pole 33, 34, die mit dem Rotor 14 in radialer Richtung einen möglichst engen Luft spalt 12 bilden. An der Außenseite des Stators 3 ist ein Joch 35 ausgebildet, das zwei mit Abstand zueinander etwa parallel verlau fende Schenkel 38, 39 aufweist, zwischen die ein Induktionskern 4 beispielsweise über eine Schwalbenschwanz-Verbindung 36 in bekannter Weise eingesetzt ist. Die Pole 33, 34 umgreifen den Rotor 14 derart, daß ein Pol 33 die beiden Schenkel 38 und 39 auf der dem Induktions kern 4 zugewandten Seite der Durchgangsöffnung 13 verbindet und ein Pol 34 auf der dem Induktionskern 4 abgewandten Seite des Rotors 14 liegt. Der Induktionskern 4 ist von wenigstens einer Wicklung 5 um geben, die über Steckerelemente 37 mit einer Spannung beaufschlagbar ist.

In einem von den Polen 33, 34 gebildeten Bereich des Stators 3 be findet sich wenigstens je eine Schwachstelle 40, die beispielsweise durch wenigstens eine Aussparung 41 und/oder durch wenigstens eine in Fig. 2 gestrichelt dargestellte Trennstelle 42 gebildet wird. Die Anordnung der Schwachstellen 40 im Bereich der Pole 33, 34 muß nicht, wie in Fig. 2 dargestellt, symmetrisch zu den Polen 33, 34 erfolgen, wodurch die Drehmoment/Drehwinkel-Charakteristik des Stellantriebes 1 auf einen gewünschten Verwendungszweck anpaßbar ist. Die Schwachstellen 40 sind dabei vorteilhafterweise einander gegenüberliegend angeordnet.

Jede Aussparung 41 ist gekennzeichnet durch eine Verringerung der Querschnittsfläche des Stators 3 in radialer Richtung im von den Po len 33, 34 gebildeten Bereich auf einen Restquerschnitt 43, über den weiterhin ein Stoffzusammenhalt besteht. Die Aussparungen 41 können dabei eine beliebige Form annehmen, beispielsweise halbkreis-, ril len-, nuten- oder ringförmig geformt sein und zur Innen- oder Außen seite des Stators 3 geöffnet oder geschlossen sein. In dem Ausfüh rungsbeispiel nach Fig. 2 sind halbkreisförmige Aussparungen 41 ge zeigt, die zur Außenseite des Stators 3 geöffnet sind. Im Gegensatz dazu ist jede Trennstelle 42 durch eine vollständige Trennung der Querschnittsfläche des Stators 3 im von den Polen 33, 34 gebildeten Bereich in radialer Richtung gekennzeichnet.

Bei Ausbildung des Stators 3 mittels Blechlamellen 6 kann an jeder Blechlamelle 6 mehr als eine Trennstelle 42 ausgebildet sein, so daß jede Blechlamelle 6 aus mehreren Teilen besteht. Um den Zusammenhalt des Stators 3 zu gewährleisten, ist eine abwechselnde Schichtung von Blechlamellen 6, die Trennstellen aufweisen, vorgesehen. Dabei kann zwischen zwei Blechlamellen 6 mit Aussparungen 41 jeweils eine Blechlamelle 6 mit Trennstellen 42 angeordnet sein, es können aber auch mehrere Blechlamellen 6 mit Trennstellen 42 zwischen zwei Blechlamellen 6 mit Aussparungen liegen. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind beispielhaft jeweils zwei Blechlamellen 6 mit Trenn stellen 42 zwischen zwei Blechlamellen 6 mit Aussparungen 41 ange ordnet.

Die abwechselnd geschichteten Blechlamellen 6 werden in bekannter Weise, beispielsweise durch Pressen, zu einem einteiligen Stator 3 paketiert. Der Stoffzusammenhalt ist dabei durch die keine mehreren Trennstellen 42 aufweisenden Blechlamellen 6 gegeben. In einer wei teren, in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsform sind Blechlamellen 6, die jeweils eine Aussparung 41 im zwischen den bei den Schenkeln 38 und 39 angeordneten, dem Induktionskern 4 zugewand ten Pol 33 und jeweils eine Trennstelle 42 im dem Induktionskern 4 abgewandten Pol 34 aufweisen mit Blechlamellen 6, die jeweils eine Trennstelle 42 im zwischen den beiden Schenkeln 38 und 39 angeordne ten, dem Induktionskern 4 zugewandten Pol 33 und jeweils eine Aus sparung 41 im den Induktionskern 4 zugewandten Pol 34 aufweisen, ab wechselnd zu einem einteiligen Stator 3 paketiert. Darüber hinaus ist auch die Schichtung von Blechlamellen 6, die jeweils nur Ausspa rungen 41 oder Trennstellen 42 aufweisen mit Blechlamellen 6, die jeweils eine Aussparung 41 und eine Trennstelle 42 aufweisen, in be liebiger Reihenfolge zu einem einteiligen Stator 3 möglich.

In den paketierten Stator wird der Induktionskern 4 mit der Wicklung 5 eingesetzt. Anschließend wird durch Umspritzung mit Kunststoff das Antriebsgehäuses 2 gebildet. Durch Anlegen einer Spannung an die Steckerelemente 37 wird durch die Wicklung 5 ein Magnetfeld in den Induktionskern 4 und in den Stator 3 induziert, was zu einer Ver drehung des Rotors 14 und damit des Steuergliedes 19 führt. Das Magnetfeld wird daher über den zwischen den beiden Schenkeln 38, 39 liegenden Pol 33 und dem zwischen der Projektion der beiden Schen keln liegenden, dem Induktionskern 4 abgewandten Pol 34 geführt, wo bei jeweils bedingt durch die Schwachstelle 40 wunschgemäß eine ver stärkte Wirkung des Magnetfeldes über den Luftspalt 12 auf den Per manentmagnet 18 und damit auf den Rotor 14 erfolgt.

Claims

1. Stellantrieb zur Drehwinkelverstellung eines Stellgliedes, ins besondere Stellantrieb eines Drehstellers zur Steuerung eines Öff nungsquerschnittes einer ein Medium führenden Strömungsleitung für Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem um seine Längsachse drehbar gelagerten, diametral magnetisierten Rotor, einem Stator mit zwei Polen und wenigstens einer Wicklung, durch die ein magnetisches Feld induzierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (3) ein Joch (35) mit zwei Schenkeln (38, 39) sowie einer Durchgangsöffnung (13) hat und aus einzelnen Blechlamellen (6) paketiert ist und daß in der Durchgangsöffnung (13) der Rotor (14) angeordnet ist, wobei die Pole (33, 34) an der Wandung der Durchgangsöffnung (13) derart ausgebil det sind, daß ein Pol (33) auf der der zwischen den Schenkeln (38, 39) liegenden Wicklung (5) zugewandten Seite der Durchgangsöffnung (13) und ein Pol (34) auf der der Wicklung (5) abgewandten Seite der Durchgangsöffnung (13) liegt und in der Wandung jedes Poles (33, 34) in radialer Richtung wenigstens eine Schwachstelle (40) ausgebildet ist.

2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwachstelle (40) durch wenigstens eine halbkreis-, nuten-, rillen- oder ringförmige Aussparung (41) gebildet wird.

3. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwachstelle (40) als Trennstelle (42) ausgebildet ist, die wenig stens einen Pol (33, 34) in radialer Richtung vollständig durch dringt.

4. Stellantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Blechlamellen (6) im Bereich der Schwachstellen (40) Trennstellen (42) aufweisen.

5. Stellantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur einzelne Blechlamellen (6) im Bereich der Schwachstellen (40) Trenn stellen (42) aufweisen.

6. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwachstellen (40) einander gegenüberliegend angeordnet sind.

7. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwachstellen (40) in Bezug auf die Pole (33, 34) asymmetrisch aus gebildet sind.

8. Stellantrieb nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Blechlamellen (6) als Schwachstellen (40) Aussparungen (41) und die anderen Blechlamellen (6) als Schwachstellen (40) Trennstellen (42) aufweisen und die Blechlamellen (6) mit Aussparun gen (41) abwechselnd mit Blechlamellen (6) mit Trennstellen (42) zur Bildung des Stators (3) paketiert sind.

9. Stellantrieb nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß Blechlamellen (6), die wenigstens eine Aussparung (41) im zwi schen den beiden Schenkeln (38, 39) befindlichen, der Wicklung (5) zugewandten Pol (33) und jeweils eine Trennstelle (42) im der Wick lung (5) abgewandten Pol (34) aufweisen mit Blechlamellen (6), die jeweils eine Trennstelle (42) im zwischen den beiden Schenkeln (38, 39) befindlichen, der Wicklung (5) zugewandten Pol (33) und wenig stens eine Aussparung (41) im der Wicklung (5) abgewandten Pol (34) aufweisen, abwechselnd zu einem einteiligen Stator (3) paketiert sind.