DE60121287T2

DE60121287T2 - Elektromagnet für ein elektromagnetisches Ventil

Info

Publication number: DE60121287T2
Application number: DE60121287T
Authority: DE
Inventors: SMC Corp. Tsukuba Techn. Center Hideharu Tsukuba-gun Sato; SMC Corp. Tsukuba T. C. Shinichi Tsukuba-gun Yoshimura; SMC Corp. Tsukuba T. C. Takumi Tsukuba-gun Matsumoto
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2000-12-25
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: JP2002188745A; CN1361371A; EP1219876A3; EP1219876B1; US20020121620A1; JP4247314B2; US6698713B2; EP1219876A2; CN1260502C; TW536599B; KR100433922B1; DE60121287D1; KR20020052951A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Elektromagneten für ein elektromagnetisches Ventil.
Ein herkömmliches und allgemein bekanntes elektromagnetisches Ventil umfasst einen Wickelkörper, um welchen eine Spule gewickelt ist, einen stationären Eisenkern, der in dem Zentralloch des Wickelkörpers angebracht ist, einen beweglichen Eisenkern, der in dem Zentralloch des Wickelkörpers verschiebbar eingesetzt ist, einen magnetischen Rahmen, welcher diese Eisenkerne umgibt, eine Rückholfeder und ein Ventilteil. Das Ventilteil hat eine Mehrzahl von Anschlüssen, einem Ventilsitz, der mit einem Durchgang zur Kommunikation mit diesen Anschlüssen versehen ist, und einen Ventilkörper, welcher durch den beweglichen Eisenkern angetrieben wird, so dass dieser den Ventilsitz öffnet und schließt.
Ferner ist es allgemein bekannt, eine Mehrzahl von elektromagnetischen Ventilen mit einer Verteilerbasis zu verbinden, so dass sie gemeinsam gesteuert werden.
Wenn ein Verteiler mit einer Mehrzahl von elektromagnetischen Ventilen hergestellt wird, tritt ein Problem auf, welches darin besteht, dass die elektromagnetischen Ventile zu einer großen Abmessung und zu viel Gewicht führen. Aus diesem Grunde wird die Breite des Körpers einzelner elektromagnetischer Ventile vorzugsweise klein hergestellt, und deshalb ist es von Vorteil, die Gesamtheit des elektromagnetischen Ventils zu miniaturisieren.
Wenn jedoch die Breite des Körpers des elektromagnetischen Ventils klein ausgebildet ist, um die Gesamtheit des elektromagnetischen Ventils zu miniaturisieren, wird auch der Außendurchmesser der Wicklung des den Ventilkörper antreibenden Elektromagneten klein. Wenn jedoch der Außendurchmesser der Wicklung des Elektromagneten klein wird, erzeugt dies das Problem, dass die Anziehungskraft des Elektromagneten verringert wird, und folglich wird die Triebkraft zum Antreiben des Ventilkörpers des elektromagnetischen Ventils verringert.
Wenn aber die Anzahl der Gänge der Spule erhöht wird und der Eisenkern mit einem großen Durchmesser hergestellt wird, tritt das Problem auf, dass der Außendurchmesser der Wicklung des Elektromagneten groß wird und die Kosten erhöht werden.
Deshalb liegen die Grenzen des bekannten elektromagnetischen Ventils in seiner Miniaturisierung und Zunahme der Anziehungskraft.
Demgemäß ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Elektromagneten für ein elektromagnetisches Ventil zu schaffen, welcher eine geringe Größe und eine große Anziehungskraft hat und wirtschaftlich ausgezeichnet ist.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein Elektromagnet für ein elektromagnetisches Ventil vorgeschlagen, mit einem Wickelkörper, um welchen eine Spule gewickelt ist, einem stationären Eisenkern, der in einem Zentralloch der Spule angebracht ist, einem beweglichen Kern, der in dem Zentralloch der Spule verschiebbar eingesetzt ist und eine aktive Oberfläche in dem Zentralloch der Spule aufweist, welche bei Zufuhr von Strom an die Spule an den Eisenkern gezogen wird, und einem magnetischen Rahmen, welcher den Wickelkörper umgibt, wobei der stationäre Eisenkern und der bewegliche Eisenkern dadurch gekennzeichnet sind, dass der stationäre Eisenkern, der bewegliche Eisenkern und das Zentralloch des Wickelkörpers einen elliptischen oder im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt aufweisen, wobei der Außendurchmesser W der Wicklung der Spule, die auf einer kürzeren Achse oder kürzeren Seite der Spule mit dem elliptischen oder rechtwinkligen Querschnitt liegt, zu dem Durchmesser "d" eines imaginären zylindrischen Eisenkerns mit der gleichen Querschnittsfläche, wie der inneren Spulenquerschnittsfläche S durch D = (0,4 bis 0,8) W
In Beziehung steht, und wobei das Verhältnis der Länge "a" der längeren Achse oder Seite des stationären Eisenkerns und des beweglichen Eisenkerns zur Länge "b" der kürzeren Achse oder Seite in einem Bereich von 1,3 ≤ a/b ≤ 3,0 liegt.
Der Elektromagnet für ein elektromagnetisches Ventil umfasst den Wickelkörper, um welchen eine Spule gewickelt ist, den stationären Eisenkern, der in dem Zentralloch des Wickelkörpers angebracht ist, den beweglichen Eisenkern, der in dem Zentralloch des Wickelkörpers verschiebbar eingesetzt ist und eine Anziehungs-Wirkfläche im Zentralloch des Wickelkörpers aufweist, um so bei Zufuhr von Strom angezogen zu werden, und den den Wickelkörper umgebenden Magnetrahmen, den stationären Eisenkern und den beweglichen Eisenkern. Der Elektromagnet hat eine Körperbreite, die kleiner ist als seine Körpertiefe, und der Eisenkern hat eine Querschnittsfläche, derart, dass die Beziehung zwischen einem Außendurchmesser der Wicklung W der um den Wickelkörper gewickelten Spule und dem Durchmesser "d" des imaginären oder virtuellen zylindrischen Eisenkerns d = (0,4 bis 0,8) W beträgt. Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, wie dies durch die später beschriebene Berechnung bestätigt wurde, die Anziehungskraft zu erhöhen, die zwischen dem stationären Eisenkern und dem beweglichen Eisenkern des Elektromagneten wirkt.
Ferner haben der stationäre Eisenkern und der bewegliche Eisenkern mit dem berechneten Durchmesser d die Form einer Ellipse oder eines im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitts, anstatt eines Kreises, und dadurch ist es möglich, selbst wenn der Querschnitt des Eisenkerns der gleiche ist, eine große Anziehungskraft zu erhalten. Zudem ist das Verhältnis der Länge "a" der längeren Achse oder Seite zur Länge "b" der kürzeren Achse oder Seite auf einen Bereich von 1,3 ≤ a/b ≤ 3,0 in dem elliptischen oder rechtwinkligen Querschnitt des stationären Eisenkerns und des sich bewegenden Eisenkerns festgelegt. Wie durch die später beschriebene Berechnung bestätigt wird, wird eine größere Anziehungskraft für eine gegebene Einrichtung erhalten, als mit dem bekannten Elektromagneten.
Es hat sich herausgestellt, dass die oben beschriebenen Probleme durch die Ausgestaltung gelöst werden können. Insbesondere hat sich herausgestellt, dass, um einen Verteiler an eine Mehrzahl von elektromagnetischen Ventilen anzubringen, selbst in dem Falle, in welchem der Körper der einzelnen elektromagnetischen Ventile klein ausgebildet ist, ein Spielraum in der Körperbreite und in der Quertiefe des elektromagnetischen Ventils vorliegt. Die Querschnittsform des stationären Eisenkerns und des beweglichen Eisenkerns und die Gestalt des Zentralloches des Wickelkörpers wurden speziell erdacht. Ferner hat sich bestätigt, dass das Elektromagnet innerhalb eines Bereichs des obigen Spielraums in geeigneter Weise ausgebildet sein kann.
Deshalb ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, ein Elektromagnet für ein elektromagnetisches Ventil zu schaffen, welches eine geringe Größe und eine große Anziehungskraft hat und hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit ausgezeichnet ist.
Die Erfindung wird nun weiter beispielhaft nur mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 eine Vorderansicht im Längsschnitt ist, welche einen Elektromagneten für ein elektromagnetisches Ventil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine perspektivische Explosionsansicht, welche einen stationären Eisenkern, einen beweglichen Eisenkern und einen Wickelkörper des Elektromagneten für das elektromagnetische Ventil der ersten Ausführungsform zeigt;
3 eine Draufsicht ist, welche einen Parameter der Spulenform des Elektromagneten für das elektromagnetische Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die verwendet wird, um durch Berechnung die optimale Eisenkernform zu bestimmen;
4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in 3 ist;
5 eine Ansicht ist, welche ein Spulenmodell mit einem rechtwinkligen Querschnitt zeigt;
6 eine grafische Darstellung ist, welche ein Verhältnis der tatsächlichen Anziehungskraft zur maximalen Anziehungskraft zeigt, wenn das Verhältnis (d/W) des Eisenkerndurchmessers d zum Außendurchmesser W der Spulenwicklung verändert wird;
7 eine grafische Darstellung ist, welche einen Index (G²/J-1) der Anziehungskraft in Bezug zu den investierten Kosten zeigt, wenn das Verhältnis (a/b) einer längeren Achse a zu einer kürzeren Achse b einer Ellipse verändert wird, wenn die Querschnittsfläche S1 eines Eisenkerns mit einem elliptischen Querschnitt eine konstante Größe (S₁ = 45,4 mm²) hat;
8 eine grafische Darstellung ist, welche einen Index (G²/J-1) der Anziehungskraft in Bezug zu den investierten Kosten zeigt, wenn das Verhältnis (a/b) einer längeren Achse zu einer kürzeren Achse b einer Ellipse verändert wird, wenn die Querschnittsfläche S1 eines Eisenkerns mit einem elliptischen Querschnitt eine konstante Größe (S₁ = 91,6 mm²) hat;
9 eine Vorderansicht im Längsschnitt ist, die einen Elektromagneten für ein elektromagnetisches Ventil gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
10 eine Vorderansicht im Längsschnitt ist, welche einen Elektromagneten für ein elektromagnetisches Ventil gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
1 ist eine Vorderansicht im Längsschnitt, welche schematisch eine erste Ausführungsform eines Elektromagneten für ein elektromagnetisches Ventil zeigt.
Der Elektromagnet 1 ist an dem oberen Bereich eines Gehäuses 3 eines Ventils 2 angebracht und hat die gleiche Breite und Tiefe wie das Gehäuse 3. Ferner umfasst das Elektromagnet für ein elektromagnetisches Ventil 1: einen Wickelkörper 4, um welchen eine Spule 7 gewickelt ist, einen stationären Eisenkern 5, einen beweglichen Eisenkern 6, einen magnetischen Rahmen 8, eine magnetische Platte 9, eine Kappe 11 und eine Rückholfeder 12 des beweglichen Eisenkerns 6. Insbesondere ist der stationäre Eisenkern 5 in dem Zentralloch 4a des Wickelkörpers 4 montiert. Der bewegliche Eisenkern 6 ist in das Zentralloch 4a des Wickelkörpers 4 verschiebbar eingesetzt und hat eine Anziehungs-Wirkfläche 6a in dem Zentralloch 4a des Wickelkörpers 4, so dass diese an den stationären Eisenkern 5 durch Stromzufuhr an die Spule 7 angezogen wird. Der magnetische Rahmen 8 und die magnetische Platte 9 umgeben die obigen Teile, das heißt, den Wickelkörper 4, den stationären Eisenkern 5 und den beweglichen Eisenkern 6, und die magnetische Platte 9 ist mit dem magnetischen Rahmen 8 einstückig ausformbar. Die Kappe 11 ist an dem distalen Ende des beweglichen Eisenkerns 6 festgelegt. Die Rückholfeder 12 des beweglichen Eisenkerns 6 ist zwischen der Kappe 11 und der magnetischen Platte 9 angeordnet.
Ferner hat der Körper 3 des Ventils 2 eine Körpertiefe, die länger ist als eine Körperbreite, und ist mit dem magnetischen Rahmen 8 und der magnetischen Platte 9 versehen, welche den obigen Wickelkörper 4, den stationären Eisenkern 5 und den beweglichen Eisenkern 6 an ihrem oberen Bereich umgeben. Das Ventil 2 umfasst einen Druckfluid-Eingangsanschluss, einen Ausgangsanschluss A und einen Ablaufanschluss R, einen Zulauf-Ventilsitz 14, einen Ablauf-Ventilsitz 15, Ventilkörper 11 und 46 zum Öffnen und Schließen dieser Ventilsitze 14 und 15, eine Zulauf-Ventilkammer 15, eine Ablauf-Ventilkammer 17 und ein Verbindungsloch 18. Insbesondere ist der Zulauf-Ventilsitz 14 zwischen den Anschlüssen P und A angeordnet und ist der Ablauf-Ventilsitz 15 zwischen dem Anschluss A und R angeordnet, und ferner sind diese Zulauf- und Ablauf-Ventilsitze 14 und 15 in einem Durchgang vorgesehen, der mit den obigen Anschlüssen kommuniziert, so dass sie einander zugewandt sind. Die Zulauf-Ventilkammer 16 und die Ablauf-Ventilkammer 17 sind um die Ventilsitze 14 und 15 herum ausgebildet. Das Verbindungsloch 18 kommuniziert mit dem Ventilkammern 16 und 17. Die Ventilkörper 41 und 46 werden durch den obigen beweglichen Eisenkern 6 getrieben. Die Ventilkammer 16 hat eine Größe, die den distalen Endbereich des beweglichen Eisenkerns 6, auf welchem die Kappe 11 festgelegt ist, aufnehmen kann.
Der Wickelkörper 4 ist aus einem zylindrischen Bereich 4b des Wickelkörpers, der Zentralloch 4a aufweist und von der Spule 7 umwickelt ist, und Flanschbereichen 4c und 4d des Wickelkörpers zusammengesetzt, welche das obere und unter Ende der Spule 7 an beiden Seiten des zylindrischen Bereichs 4b des Wickelkörpers abdecken.
Der stationäre Eisenkern 5 hat ein unteres Ende 5a, welches als eine Anziehungs-Wirkfläche fungiert, und einen oberen Flanschbereich 5c, welcher auf der Oberseite des Flanschbereichs 4c des Wickelkörpers mit Hilfe eines Dichtelements 32 angeordnet ist. Ferner ist der stationäre Eisenkern 5 an dem Wickelkörper 4 luftdicht angebracht.
Die Magnetplatte 9 hat eine im Wesentlichen Donut-Form, welche den beweglichen Eisenkern 6, der von dem unteren Ende des zylindrischen Bereichs 4b des Wickelkörpers vorsteht, umgibt, und ist luftdicht zwischen der oberen Endfläche des Gehäuses 3 und der unteren Oberfläche des Flanschbereichs 4d des Wickelkörpers mit Hilfe von Dichtelementen 33 und 34 angeordnet.
Der magnetische Rahmen 8 wird als ein Gehäuse zum Aufnehmen des stationären Eisenkerns 5, des beweglichen Eisenkerns 6, des Wickelkörpers 4 und der magnetischen Platte 9 verwendet und hat eine U-förmigen Querschnitt und die gleiche Breite und Tiefe wie das Gehäuse 3. Ferner ist der magnetische Rahmen 8 luftdicht an dem oberen Bereich des Gehäuses 3 mit Hilfe eines Dichtelements 31 angebracht, das in einer Ringnut an seinem unteren Bereich eingepasst ist. Deshalb werden der stationäre Eisenkern 5, der Wickelkörper 4 und die magnetische Platte 9 in einem sandwichartigen Zustand zwischen dem oberen Ende des magnetischen Rahmens 8 und dem oberen Ende des Gehäuses 3 gehalten und festgelegt.
Der bewegliche Eisenkern 6 hat das obere Ende 6a, welches als eine Anziehungs-Wirkfläche fungiert und hat einen Ausnehmungsbereich 40 an seinem unteren distalen Endbereich. Der Zulauf-Ventilkörper 41 zum Öffnen und Schließen des Zulauf-Ventilsitzes 14 ist in den Ausnehmungsbereich 40 verschiebbar eingesetzt. Ferner wird der Zulauf-Ventilkörper 41 durch eine erste Ventilfeder 42, die zwischen der Bodenfläche des Ausnehmungsbereichs 40 und dem Ventilkörper 41 zusammengedrückt wird und dann gegen einen Stopperabschnitt 11a der Kappe 11 anstößt, in eine Richtung gedrückt, welche den Zulauf-Ventilsitz 14 schließt.
Der Ablauf-Ventilkörper 46 zum Öffnen und Schließen des Ablauf-Ventilsitzes 15 wird durch eine zweite Ventilfeder 48, die zwischen einem Federsitz 47 und dem Ablauf-Ventilkörper 46 zusammengedrückt wird, in eine Richtung gedrückt, welche den Zulauf-Ventilsitz 15 schließt. Ein distales Endes eines Drückerelements 49 stößt an den Stopperbereich 11a der Kappe 11 an, indem es durch das Verbindungsloch 18 hindurch geht.
Der Federsitz 47 wird durch eine Stützplatte 36 daran gehindert, sich von dem Gehäuse 3 zu lösen und ist an dem Gehäuse 3 mit Hilfe eines Dichtelements 37, das an einer Ringnut montiert ist, luftdicht angebracht.
In dieser Ausführungsform ist das obige Ventil 2 ein Dreiwegeventil, jedoch ist der Elektromagnet 1 für das elektromagnetische Ventil der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt.
Wie in 2 gezeigt ist, haben in dem Elektromagneten 1 für das elektromagnetische Ventil dieser Ausführungsform der stationäre Eisenkern 5 und der bewegliche Eisenkern 6 eine elliptische Querschnittsform und hat das Zentralloch des Wickelkörpers 4 die Form einer Ellipse. Ein Außendurchmesser W der Wicklung auf einer kürzeren Achsenseite der um den Wickelkörper gewickelten elliptischen Spule hat eine Länge in etwa gleich der obigen Körperbreite.
In der obigen Ausführungsform haben der stationäre Eisenkern 5 und der bewegliche Eisenkern 6 eine elliptische Querschnittsform und hat das Zentralloch des Wickelkörpers 4 die Form einer Ellipse, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht immer auf diese Ausführungsform beschränkt. Der stationäre Eisenkern 5 und der bewegliche Eisenkern 6 können eine rechtwinklige Querschnittsform haben und das Zentralloch des Wickelkörpers 4 hat eine rechtwinklige Form. In diesem Falle hat der Außendurchmesser W der Wicklung auf einer kürzeren Achsenseite der um den Wickelkörper gewickelten rechtwinkligen Spule eine Länge in etwa gleich der obigen Körperbreite.
Ferner wird basierend auf den später beschriebenen Berechnungsgrundlagen eine Beziehung von d = (0,4 bis 0,8) W zwischen dem Außendurchmesser W der Wicklung und einer kürzeren Achse der Spule mit elliptischem Querschnitt und einem Durchmesser d eines virtuellen zylindrischen Eisenkerns mit der gleichen Querschnittsfläche wie der inneren Querschnittsfläche der Spule S (= π d²/4) gebildet. Wenn eine längere Achse der Ellipse oder eine längere Seite einer im Wesentlichen rechtwinkligen Form eine Länge "a" in dem stationären Eisenkern und in dem beweglichen Eisenkern hat, wird das Verhältnis der Länge "a" der längeren Achse zu der Länge "b" der kürzeren Achse in einem Bereich von 1,3 ≤ a/b ≤ 3,0 festgelegt.
In der obigen Ausführungsform schließt, wenn an die Spule 7 kein Strom zugeführt wird, der Zulauf-Ventilkörper 41 den Zulauf-Ventilsitz 14, indem er eine Kraft auf die erste Ventilfeder 42 ausübt, und dann öffnet der Ablauf-Ventilkörper 46, der durch das Drückerelement 49 gedrückt wird, den Ablauf-Ventilsitz 15. Deshalb kommunizieren die Anschlüsse A und R miteinander (siehe die linke Hälfte in 1).
Andererseits zieht, wenn ein Strom der Spule 7 zugeführt wird, der stationäre Eisenkern 5 den beweglichen Eisenkern 6 gegen eine drückende Kraft der Rückholfeder 12 an. Deshalb öffnet der Zulauf-Ventilkörper 41 den Zulauf-Ventilsitz 14, während der Ablauf-Ventilkörper 46 den Ablauf-Ventilsitz 15 durch eine drückende Kraft der zweiten Feder 48 schließt, und dadurch kommunizieren die Anschlüsse P und A miteinander (siehe die rechte Hälfte in 1).
Als Nächstes folgt eine Beschreibung der Berechnungsgrundlagen für die Herstellung der obigen zahlenmäßigen Beschränkung.
3 ist eine Draufsicht, welche einen Spulenform-Parameter des Elektromagneten für das elektromagnetische Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, um die optimale Form eines Eisenkerns durch Berechnung darzustellen, und 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in 3. 5 ist eine Ansicht, welche ein Spulenmodell mit einem rechtwinkligen Querschnitt zeigt.
In 3 und 4 haben der stationäre Eisenkern 5 und der bewegliche Eisenkern 6 eine elliptische Querschnittsform und hat das Zentralloch 4a des Wickelkörpers 4 eine elliptische Form. Der Außendurchmesser der Wicklung auf einer kürzeren Achsenseite und der Außendurchmesser der Wicklung auf einer längeren Achsenseite der um den Wickelkörper 4 herum gewickelten und einen elliptischen (oder rechtwinkligen) Querschnitt aufweisenden Spule 7 werden als W bzw. als L festgelegt und eine Höhe der Spule 7 wird als H festgelegt. Ferner wird ein Abstand zwischen dem stationären Eisenkern 5 und dem beweglichen Eisenkern 6 als χ und eine Länge der kürzeren Achse der Ellipse des stationären Eisenkerns 5 und des beweglichen Eisenkerns 6 als d_n festgelegt. Zudem hat der obige Außendurchmesser der Wicklung W eine Länge von etwa der obigen Körperbreite.
In 3 ist ein Kreis 50, der durch Schraffierung dargestellt ist, ein Querschnitt ein virtuellen zylindrischen Eisenkerns mit einem Durchmesser d. Sowohl der obige stationäre Eisenkern 5 als auch der bewegliche Eisenkern 6 sind ein Eisenkern, der in einer Weise geformt wird, wie der virtuelle zylindrische Eisenkern in eine flache Form verformt sind, so dass sie einen Ellipsenquerschnitt haben. Deshalb haben sowohl der obige stationäre Eisenkern 5 als auch der bewegliche Eisenkern 6 eine Querschnittfläche S (= π d²/4).
In diesem Falle wird die Plattendicke des magnetischen Rahmens 8 und des zylindrischen Bereichs 4b des Wickelkörpers weg gelassen, um eine Berechnung ohne Weiteres zu ermöglichen, weil die Plattendicke verhältnismäßig klein in Bezug zur Körperbreite ist.
In 3 und 4 wird die Anziehungskraft F, die zwischen dem stationären Eisenkern 5 und dem beweglichen Eisenkern 6 der Spule 7 wirkt, durch die folgende Gleichung (1) unter der folgenden Bedingung ausgedrückt. Insbesondere wird die Anzahl von Umdrehungen der Spule 7 als N festgelegt, wird ein durch die Spule 7 fließender Strom als I festgelegt, wird sowohl die Querschnittsfläche des stationären Eisenkerns 5 als auch des beweglichen Eisenkerns 6 als S festgelegt, wird eine Luftdurchlässigkeit als μ festgelegt. Ferner wird ein Abstand zwischen dem stationären Eisenkern 5 und dem beweglichen Eisenkern 5 als χ festgelegt, wird eine Konstante als K festgelegt und wird der Abstand χ zwischen dem stationären Eisenkern 5 und dem beweglichen Eisenkern 6 als Konstante festgelegt. F = K (NI)2S (mit K = μ/2χ2) (1)
In 3 und 4 wird, wenn der Außendurchmesser W der Wicklung auf der kürzeren Achsenseite (oder kürzeren Seite) der Spule 7 und die Höhe H der Spule 7 konstant sind und der Außendurchmesser L der Wicklung auf der längeren Achsenseite (oder längeren Seite) der Spule 7 als variabel festgelegt wird, eine Beziehung L > W gebildet.
Die Anzahl N von Umdrehungen der Spule wird ausgedrückt durch die folgende Gleichung (2), wenn ein Drahtdurchmesser der Spule als A festgelegt wird. N = W – dn)H/2A2 (2)
Der Spulenwiderstand R wird ausgedrückt durch die folgende Gleichung (3), wenn ein Wicklungsdurchmesser der Spule als B festgelegt wird und ein Widerstand pro Einheitslänge der Spule als r festgelegt wird. R = πBNr (3)
Nachfolgend wird, wenn der Energieverbrauch als P festgelegt wird, der Energieverbrauch P durch die folgende Gleichung (4) ausgedrückt. P = I2P (4)Setze die obigen Gleichungen (3) und (4) in die Gleichung (1) ein, so dass die folgende Gleichung (5) erhalten werden kann. F = KN2I2S = KN2SP/R = KN2SP/πBNr = KNPS/πBr = K1NS/Br (5) (mit K1 = KP/π, P = konstant)
Setze die obige Gleichung (2) in die Gleichung (5) ein, so dass die folgende Gleichung (6) erhalten werden kann. F = K1(W – dn)HS/2A2Br = K2(W – dn)S/A2Br (6)(mit K₂ = K₁H/2, N = konstant)
Deshalb kann, wenn W, H, S und P konstant sind und L in der Beziehung L > W variabel ist, die Anziehungskraft F durch die Gleichung F = K₂(W – d_n)S/A²Br ausgedrückt werden.
Andererseits wird der Widerstand r pro Einheitslänge der Spule durch die folgende Gleichung (7) ausgedrückt, wenn eine Leitfähigkeit Spule als σ festgelegt wird, eine Querschnittsfläche der Spule als C festgelegt wird und ein Drahtdurchmesser der Spule als A festgelegt wird. R = 1/σC = 4/σ πA2 (7)
Setze die obige Gleichung (7) in die Gleichung (5) ein, so dass die folgende Gleichung (8) erhalten werden kann. F = K2(W – dn)S/A2Br = K2σ π(w – dn)S/4B = K3(W – dn)S/B (8)(mit K₃ = K₂ σ π/4, σ = konstant)
Als Nächstes wird, um eine Beziehung zwischen der Spulenabmessung, der Anziehungskraft und dem virtuellen Eisenkern von einer mittleren Windungslänge der Spule auszudrücken, der elliptische Eisenkern durch ein in 5 gezeigtes Spulenmodell ersetzt, das eine rechtwinklige Querschnittsfläche hat.
In 5 ist eine Spulenabmessung für den Fall gezeigt, in welchem der stationäre Eisenkern und der bewegliche Eisenkern einen im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt unter der folgenden Bedingung haben. Insbesondere wird jede Länge der kürzeren und längeren Seiten als d_n bzw. y festgelegt und wird der Außendurchmesser der Wicklung auf der kürzeren Seite der Spule 7, die sich um den Wickelkörper 4 herum wickelt und eine rechtwinklige Querschnittsfläche hat, als W festgelegt. Ferner wird eine mittlere Windungslänge u durch eine im Wesentlichen rechtwinklige Linie 52 ausgedrückt.
Der stationäre Eisenkern und der bewegliche Eisenkern haben im Wesentlichten einen rechtwinkligen Querschnitt; deshalb ist die Querschnittsfläche S das Produkt aus d_n und y. Andererseits wird die Querschnittsfläche S des stationären Eisenkerns und des beweglichen Eisenkerns aus der folgenden Gleichung (9) erhalten, weil sie gleich einer Querschnittsfläche (d²) des Eisenkerns mit einem virtuellen quadratischen Querschnitt mit einer Länge d auf einer Seite ist. S = ydn = d2 (9)
Deshalb wird die obige Gleichung (9) durch die folgende Gleichung (10) ersetzt. Y = d2/dn (10)Die für die mittlere Windungslänge u angegebene Linie 52 liegt an der Mittelposition zwischen dem Eisenkern 5 mit einem im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt und dem Außendurchmesser der Wicklung mit einem im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt. Daher bildet die Linie 52 eine im Wesentlichen rechtwinklige Form, und ihre kürzere Seitenlänge und ihre längere Seitenlänge sind (W + d_n) × 2 bzw. d²/d_n + (W – d_n)/2.
Deshalb wird die mittlere Windungslänge u durch die folgende Gleichung (11) ausgedrückt. u = [(W + dn)/2] × 2 + [d2/dn + (W-dn)/2] × 2 = W + dn + 2d2/dn + (W – dn) = 2 [W + d2/dn] (11)
Andererseits wird, wenn ein mittlerer Wicklungsdurchmesser der Spule als B festgelegt wird, die mittlere Windungslänge u aus der Gleichung u = πB erhalten. Auf diese Weise wird, wenn die obige Gleichung (11) für die Gleichung eingesetzt wird, die folgende Gleichung (12) erhalten. B = u/π = 2[W + d2/dn]/π (12)
Setze die obigen Gleichungen (9) und (12) in die Gleichung (8) ein, so dass die folgende Gleichung (13) erhalten werden kann. F = K4(W – dn)d2/[W + d2/dn] (13)(mit K₄ = K₃π/2)
Ferner wird, wenn der Außendurchmesser W der Wicklung der obigen Gleichung (13) als 1 festgelegt wird, und d und d_n durch ein Verhältnis zum Außendurchmesser der Wicklung ausgedrückt werden, die folgende Gleichung (14) erhalten. F/K = (1 – dn)d2/[1 + d2/dn] (14)(mit 0 < d_n < d < W = 1, K = K₄ = konstant)
In dem Falle, in welchem der stationäre Eisenkern und der bewegliche Eisenkern einen quadratischen oder kreisförmigen Querschnitt haben, wird die Beziehung d_n = d gebildet; deshalb ist die obige Gleichung (14) wie folgt. F/K = (1 – d)d2/[1 + d] (15)(mit 0 < d < W = 1, K = K₄ = konstant)
Wenn d zwischen 0 und 1 in der obigen Gleichung (15) gewechselt wird, hat die Anziehungskraft F das Maximum, wenn d = 0,618 ist.
Insbesondere ist d der obigen Gleichung (15) ein Verhältnis des Eisenkerndurchmessers zum Außendurchmesser W der Wicklung der Spule, wenn der Außendurchmesser W der Wicklung der Spule als 1 festgelegt wird. Deshalb wird die Anziehungskraft F zum Maximum, wenn ein Verhältnis (d/W) des Eisenkerndurchmessers d zum Außendurchmesser W der Wicklung der Spule 0,618 wird.
6 ist eine grafische Darstellung, welche ein Verhältnis der Anziehungskraft F zeigt, wenn d/W zwischen 0 und 1 verändert wird, zur maximalen Anziehungskraft F, wenn d/W = 0,618 ist (das heißt, ein Verhältnis der Anziehungskraft F, wenn d/W zwischen 0 und 1 geändert wird, zur maximalen Anziehungskraft F, wenn d/w = 0,618 ist).
Aus der in 6 gezeigten grafischen Darstellung wird, wenn das Verhältnis der Anziehungskraft F zur maximalen Anziehungskraft 75% oder mehr beträgt, ein geeigneter Bereich festgelegt. In diesem Falle ist, wenn das Verhältnis (d/W) des Eisenkerndurchmessers d zu dem Außendurchmesser W der Wicklung der Spule in einem Bereich von 0,4 bis 0,8 liegt, dies ein geeigneter Bereich für die Ausgestaltung.
Wenn insbesondere das Verhältnis (d/W) des Eisenkerndurchmessers d zum Außendurchmesser W der Wicklung der Spule im Bereich von 0,4 bis 0,8 liegt, wird, selbst in dem Fall, in dem es eine Beschränkung in der Körperbreite des elektromagnetischen Ventils gibt und der Außendurchmesser W der Wicklung der um den Wickelkörper herum gewickelten Spule nicht größer als die Länge in etwa gleich der Körperbreite oder mehr gemacht wird.
Die Querschnittsfläche des zylindrischen Eisenkerns mit einem Kerndurchmesser d beträgt π d²/4; deshalb wird eine Ausgestaltung in einem solchen Bereich geschaffen, dass das Verhältnis (d/W) des Eisenkerndurchmessers d zu dem Außendurchmesser W der Wicklung der Spule von 0,4 bis 0,8 beträgt. Dies soll deshalb so sein, damit ein Querschnittsbereich des Eisenkerns gestaltet wird, der eine große Anziehungskraft im Verhältnis zum Außendurchmesser W der Wicklung der Spule mit der gleichen Größe erhält.
Als Nächstes wird ein virtueller zylindrischer Eisenkern mit einer Eisenkern-Schnittfläche S in einem solchen Bereich ausgebildet, dass das Verhältnis (d/W) des Eisenkerndurchmessers d zu dem Außendurchmesser W der Wicklung der Spule von 0,4 bis 0,8 beträgt. Dann wird die Form des virtuellen zylindrischen Eisenkerns verformt, so dass sie zu einer Ellipse wird, wohingegen die Größe der Eisenkern-Querschnittsfläche S konstant gehalten wird. Ferner wird der Außendurchmesser W der Wicklung auf der kürzeren Achsenseite der um den Wickelkörper gewickelten Spule und mit elliptischem Querschnitt auf eine vorbestimmte Länge festgelegt (gleich etwa der Körperbreite). In diesem Falle wird, um eine Veränderung der Form des Eisenkern-Querschnitts (Veränderung des Verhältnisses a/b der längeren Achse a mit elliptischem Querschnitt zu einer kürzeren Achse b derselben) auszudrücken, der folgende, durch Berechnung erhaltene Index verwendet. Insbesondere hier ein Index verwendet, der ein Größe der Anziehungskraft zeigt, und ein Index, der eine Größe der Anziehungskraft unter Berücksichtigung der investierten Kosten zeigt. Die Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen 1 und 2 dargestellt. Tabelle 1
Tabelle 2
In den obigen Tabellen 1 und 2 bezeichnen "a" und "b" eine Länge der längeren Achse und der kürzeren Achse des elliptischen Querschnitts des stationären Eisenkerns und des beweglichen Eisenkerns und bezeichnet S₁ eine Querschnittsfläche (mm²) des stationären Eisenkerns und des beweglichen Eisenkerns. Ferner bezeichnet S₂ eine Querschnittsfläche (mm²) der um den Wickelkörper gewickelten Spule und bezeichnet NI das Produkt der Anzahl der Umdrehungen N der Spule und einen Strom I, der durch die Spule fließt. Ferner bezeichnet β die Summe der obigen Flächen S₁ und S₂ (β = S1 + S2).
Die Querschnittsfläche S₁ (mm²) des stationären Eisenkerns und des beweglichen Eisenkerns ist äquivalent zu dem Eisenkernquerschnitt, in welchem das Verhältnis (d/W) des Eisenkerndurchmessers d zum Außendurchmesser W der Wicklung der Spule innerhalb eines Bereichs von 0,4 bis 0,8 ausgebildet ist. Der Außendurchmesser W der Wicklung ist in etwa gleich der Körperbreite; deshalb ist die Querschnittsfläche S₁ äquivalent zu der tatsächlichen Eisenkernfläche (mm²), die aus der tatsächlichen Körperbreite erhalten wird. Die obigen Tabellen 1 und 2 zeigen den Fall, in welchem die Größe der Eisenkern-Schnittfläche S₁ 45,4 mm² und 91,6 mm² beträgt. Ferner werden durch Berechnung der Index ausgedrückt, welcher die Größe der Anziehungskraft zeigt, und der Index, welcher die Größe der Anziehungskraft unter Berücksichtigung der investierten Kosten zeigt, und zwar in dem Falle, in welchem die Form des Eisenkerns verändert wird, während die Eisenkern-Querschnittsfläche S1 konstant gehalten wird.
Insbesondere ist in den obigen Tabellen 1 und 2a ein Wert, welcher die Anziehungskraft F, die auf der linken Seite der obigen Gleichung (1) steht, durch die Konstante K geteilt wird, die auf de rechten Seite der Gleichung steht. Ferner ist α ein numerischer Wert, welcher die Größe der Anziehungskraft F angibt, weil er proportional zur Größe der Anziehungskraft F ist. Die Querschnittsfläche S₁ des stationären Eisenkerns und des beweglichen Eisenkerns wird durch Gestaltung erzeugt, und dann wird das Produkt NI der Anzahl von Umdrehungen N der Spule und eines Stroms I, der durch die Spule fließt, durch Berechnung erhalten. In diesem Falle ergibt sich aus der obigen Gleichung (1) eine Gleichung α = F/K = (NI)²S₁; deshalb kann α durch Berechnung erhalten werden.
In den obigen Tabellen 1 und 2 zeigen die Zeilen Nr. 1 bis Nr. 6 jeweils einen Berechnungswert für den Fall, in welchem die Form des Eisenkernquerschnitts von kreisförmig zu ellipsenförmig verändert wird, wobei die Fläche der Ellipse verändert wird, das heißt, für den Fall, in welchem das Verhältnis a/b der längeren Achse a zur kürzeren Achse b in der Ellipse verändert wird.
Die Zeile Nr. 1 zeigt den Fall, in welchem das Verhältnis a/b = 1 ist, das heißt, den Fall, in welchem die Form des Eisenkernquerschnitts kreisförmig ist, und Nr. 2 bis Nr. 6 zeigen den Fall, in welchem der Kreis in eine Ellipse verändert wird, mit einer großen Fläche, nacheinander in der genannten Größenordnung. Wie aus den obigen Tabellen 1 und 2 zu ersehen ist, wird, wenn sich der Kreis allmählich zu einer Ellipse mit einer großen Fläche entwickelt, der Wert α, der für die Größe der Anziehungskraft F steht, zunehmend groß wird.
Ferner ist β die Summe der Eisenkern-Querschnittsfläche S₁ und der Spulen-Querschnittsfläche S₂ (β = S₁ + S₂); deshalb ist offensichtlich, das, je größer β wird, desto höher die Investitionskosten werden. Wie aus den obigen Tabellen 1 und 2 zu sehen ist, wird, wenn der Kreis allmählich zu einer Ellipse mit großer Fläche wird, der numerische Wert β, welcher die Größe der Investitionskosten angibt, zunehmend groß.
Deshalb wird der folgende Sachverhalt aus den Berechnungswerten von α und β, die in den obigen Tabellen 1 und 2 gezeigt sind, ersichtlich. Insbesondere ist die Form des Eisenkernquerschnitts als Ellipse statt als Kreis hergestellt, und dadurch wird die Anziehungskraft größer. Wenn die Ferner die Form des Querschnitts allmählich zu einer Ellipse mit großem Querschnitt wird, nimmt die Anziehungskraft mit der Formänderung vom Kreis zur Ellipse allmählich zu. Wenn jedoch die Form des Querschnitts allmählich zu einer Ellipse mit großem Querschnitt wird, wird ersichtlich, dass der numerische Wert β, der ein Indikator für die Größe der investierten Kosten ist, allmählich groß.
In den obigen Tabellen 1 und 2 sind α₁ bis α₆ und β₁ bis β₆ Werte von α und β, die in den Zeilen Nr. 1 bis Nr. 6 gezeigt sind. Ferner ist G ein Wert, der sich durch Teilen von α₁ bis α₆ von α aus Nr. 1 bis Nr. 6 durch α₁ aus α der Zeile Nr. 1 ergibt, und ist J ein Wert, der sich durch Teilen von β₁ bis β₆ von β aus Nr. 1 bis Nr. 6 durch β₁ von β der Zeile Nr. 1 ergibt.
Darüber ist G ein Wert, der sich durch Teilen von α₁ bis α₆ von Nr. 1 bis Nr. 6 durch α₁ des virtuellen zylindrischen Bezugseisenkerns α, der in Zeile Nr. 1 gezeigt ist, ergibt. Zudem ist G ein numerischer Wert, der ein Indikator für ein Verhältnis der Größe der Anziehungskraft zu der Anziehungskraft ist, wenn der virtuelle zylindrische Bezugseisenkern die Form einer Ellipse annimmt. So ist G ein Index, der die Größe der Anziehungskraft angibt. Wie aus den obigen Tabellen 1 und 2 zu sehen ist, wird, wenn die Form des Querschnitts allmählich zu einer Ellipse mit einer großen Fläche wird, der Wert G größer.
Ebenso ist J ein Wert, der sich durch Teilen β₁ bis β₆ von β aus Nr. 1 bis Nr. 6 durch β₁ des virtuellen zylindrischen Bezugseisenkerns β, der in Zeile Nr. 1 gezeigt ist, ergibt. Zudem ist J auch ein numerischer Wert, der ein Verhältnis der Größe der Investitionskosten zu der Größe der Investitionskosten angibt, wenn der virtuelle zylindrische Bezugseisenkern die Form einer Ellipse einnimmt. So J ein Index, welcher die Größe der Investitionskosten angibt. Wie aus den obigen Tabellen 1 und 2 zu sehen ist, wird, wenn die Form des Querschnitts allmählich zu einer Ellipse mit einer großen Fläche wird, der Wert von J größer.
Wie aus den obigen Tabellen 1 und 2 zu sehen ist, werden, wenn die Form des Querschnitts allmählich zu einer Ellipse mit einer großen Fläche wird, die Werte von G und J größer. Deshalb ist ersichtlich, dass, wenn die Form des Querschnitt zu einer Ellipse mit einer großen Fläche wird, die Anziehungskraft im Verhältnis zu dem virtuellen zylindrischen Bezugseisenkern zunimmt, während gleichzeitig die Investitionskosten zunehmen.
So sollte, um die optimale Form eines Eisenkerns hinsichtlich seiner Ausgestaltung zu erhalten, mit der eine große Anziehungskraft bei gleichzeitigem Verhindern der Zunahme der Investitionskosten erhalten wird, ein Index, welcher die Anziehungskraft unter Berücksichtigung der Investitionskosten angibt, berücksichtigt werden.
Der obige Wert G ist der Index, der die Größe der Anziehungskraft angibt, und der Wert J ist der Index, der die Größe der Investitionskosten angibt. Wenn die Bedeutung als Index berücksichtigt wird, so ist der Index G, welcher die Größe der Anziehungskraft angibt, bedeutender als der Index J, der die Größe der Investitionskosten angibt.
So wird, um eine Gewichtung hinsichtlich der Bedeutung als Index hinzuzufügen, der Index G, welcher die Größe der Anziehungskraft angibt, mit 2 multipliziert, und dann wird ein Verhältnis des multiplizierten Wertes zu dem Index J, welcher die Größe der Investitionskosten angibt, mit G²/J ausgedrückt, was in den obigen Tabellen 1 und 2 gezeigt ist.
Aus den obigen Tabellen 1 und 2 lässt sich ablesen, dass in dem Falle, in welchem das Verhältnis a/b der längeren Achse a zur kürzeren Achse b verändert wird, wie in den Zeilen Nr. 1 bis Nr. 6, sich der Wert von G²/J, der durch die obige Rechnung erhalten wird, verändert, wie dies in den Zeilen Nr. 1 bis Nr. 6 gezeigt ist. Die Zeile Nr. 1 gibt an, dass der obige Wert (G²/J) ein Standardwert 1 wird, wenn der Eisenkern der virtuelle zylindrische Bezugseisenkern ist. Um bei einer Änderung zu klären, wie lange sich der Wert von G²/J im vergleich zu dem Standardwert 1 verändert, wird eine Differenz zwischen (G²/J) und den obigen Standardwerten 1 durch (G²/J – 1) ausgedrückt, wie dies in den obigen Tabellen 1 und 2 gezeigt ist. Der Wert (G²/J – 1) steht für ein Verhältnis der Größe der Anziehungskraft gegenüber den Investitionskosten, wobei eine Gewichtung für die Bedeutung als Index hinzu gefügt ist; deshalb gibt der Wert einen Index an, der für die Anziehungskraft unter Berücksichtigung der Investitionskosten steht. So kann, wenn der Wert (G²/J – 1) groß ist, eine große Anziehungskraft für die Investitionskosten erhalten werden.
Sowohl 7 als auch 8 ist eine grafische Darstellung, welche eine Beziehung zwischen (a/b) und (G²/J – 1) in den Tabellen 1 und 2 zeigt.
Insbesondere ist sowohl 7 als auch 8 eine grafische Darstellung, welche einen Index (G²/J – 1) zeigt, der für die Anziehungskraft unter Berücksichtigung der Investitionskosten unter der folgenden Bedingung steht. Nämlich das Verhältnis a/b der längeren Achse "a" der Ellipse zur kürzeren Achse "b" derselben wird in einen Zustand verändert, dass die Querschnittsfläche S₁ des Eisenkerns mit einem elliptischen Querschnitt auf einer vorbestimmten Größe gehalten wird (S₁ = 45,4 mm² und S₁ = 91,6 mm²).
Aus 7 und 8 lässt sich ablesen, dass sich der Wert von (G²/J – 1) wie eine Kurvenlinie verändert, mit der Spitze in der Nähe von 30% in Bezug zu einer Veränderung des Verhältnisses a/b der längeren Achse der Ellipse zur kürzeren Achse derselben. Wenn das Verhältnis a/b in einem Bereich von 1,3 ≤ a/b ≤ 3,0 liegt, ist der Wert von (G²/J – 1) mehr als 20%. Wenn jedoch das Verhältnis a/b kleiner als 1,3 oder größer als 3,0 ist, beträgt der Wert von (G²/J – 1) weniger als 20%. Deshalb wird, um eine große Anziehungskraft für die investierten Kosten zu erhalten, vorzugsweise eine Ausgestaltung getroffen, bei der das Verhältnis a/b auf einen Bereich von 1,3 ≤ a/b ≤ 3,0 festgelegt wird.
9 ist eine Vorderansicht im Längsschnitt, welche einen Elektromagneten für ein elektromagnetisches Ventil gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die in 9 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der obigen in 1 gezeigten Ausführungsform in den folgenden Punkten. Insbesondere wird ein Metall-Führungsrohr 61 zum Führen des beweglichen Eisenkerns 6 vorgesehen und ist eine ringförmige magnetische Halteplatte 62 mit einem Zentralloch zum Einführen des stationären Eisenkerns 5 zwischen dem Flanschbereich 4c des Wickelkörpers und dem magnetischen Rahmen 8 angeordnet. Die weitere Struktur ist die gleiche, wie bei der obigen Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist.
Das obige Metall-Führungsrohr 61 liegt in dem Zentralloch 4a des Wickelkörpers 4, und ihr oberes Ende ist gebogen, so dass dieses in einer Ringnut 63 montiert ist, die an dem äußeren Umfang des stationären Eisenkerns 5 vorgesehen ist. Ferner ist das Metall-Führungsrohr 61 an die Ringnut 63 des stationären Eisenkerns 5 an dem gebogenen Bereich geschweißt, wie dies bei 64 der Figur gezeigt ist.
Das untere Ende des Metall-Führungsrohrs 61 ist nach außen gebogen, so dass es einen Flanschbereich 65 bildet. Die magnetische Platte 9 ist zwischen dem Flanschbereich 65 und dem Flanschbereich 4d des Wickelkörpers angeordnet, und ein einer Ringnut angebrachtes Dichtungselement 33 ist zwischen dem Flanschbereich 65 und der oberen Oberfläche des Gehäuses 3 angeordnet.
10 ist eine Vorderansicht im Längsschnitt, welche einen Elektromagneten ein elektromagnetisches Ventil gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die in 10 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 gezeigten obigen Ausführungsform in den folgenden Punkten. Insbesondere ist der bewegliche Eisenkern 6 über dem stationären Eisenkern 5 angeordnet und ist der stationäre Eisenkern 5 mit einem Durchgangsloch 71 ausgebildet, welches eine Schubstange 70 hindurch lässt, die mit dem beweglichen Eisenkern 6 verbunden ist. Ferner ist der Flanschbereich 5c, der an der oberen Oberfläche des Flanschbereichs 4c des Wickelkörpers liegt, nicht am oberen Ende des stationären Eisenkerns 5 vorgesehen. Anstelle des Flanschbereichs 5c ist eine ringförmige magnetische Halteplatte 62 mit einem Zentralloch zum Einführen des beweglichen Eisenkerns 6 zwischen dem Flanschbereich 4c des Wickelkörpers und dem magnetischen Rahmen 8 angeordnet. Ferner ist ein Dämpfungselement 72 mit einer Elastizität am oberen Endbereich des magnetischen Rahmens 8 vorgesehen, wo der bewegliche Eisenkern 6 an den magnetischen Rahmen 8 stößt. Ferner ist der durch den Elektromagneten für das elektromagnetische Ventil der vorliegenden Erfindung getriebene Ventilkörper ein Spulen ventilkörper 74 mit fünf Anschlüssen. Ferner ist das Gehäuse 3 mit einer Stirnplatte 73 versehen und ist eine Rückholfeder 75 zwischen der Stirnseite 73 und dem Ventilkörper 74 angeordnet. Dadurch wird der bewegliche Eisenkern 6 durch die Rückholfeder 75 mit Hilfe des Ventilkörpers 74 und der Schubstange 70 in eine aufwärts liegende Position zurückgebracht, und dann wird der bewegliche Eisenkern 6 durch eine Anziehungskraft durch Zuführung von Strom an die Spule 7 in eine abwärts liegende Position bewegt. Die weitere Struktur ist die gleiche, wie die obige Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist.
Wie aus der obigen Beschreibung hervor geht, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einen Elektromagneten für ein elektromagnetisches Ventil zu schaffen, welches eine geringe Größe und eine große Anziehungskraft hat und wirtschaftlich ausgezeichnet umzusetzen ist.

6

Ratio to maximum attraction force (%): = Verhältnis zur maximalen Anziehungskraft (%)
Maximum attraction force: = Maximale Anziehungskraft
Ratio of iron core diameter d to winding outer diameter w of coil (d/w): = Verhältnis des Eisenkerndurchmessers d zum Außendurchmesser w der Wicklung der Spule (d/w)

Claims

Elektromagnet (1) für ein elektromagnetisches Ventil, mit einem Wickelkörper (4), um welchen eine Spule (7) gewickelt ist, einem stationären Eisenkern (5), der in einem Zentralloch (4a) des Wickelkerns angebracht ist, einem beweglichen Eisenkern (6), der in dem Zentralloch des Wickelkerns verschiebbar eingesetzt ist und eine aktive Oberfläche im Zentralloch (4a) des Wickelkerns (4) aufweist, welche bei Zufuhr von Strom an die Spule (7) an den Eisenkern (5) gezogen wird, und einem magnetischen Rahmen (8), welcher den Wickelkern umgibt, wobei der stationäre Eisenkern und der bewegliche Eisenkern dadurch gekennzeichnet sind, dass der stationäre Eisenkern (5), der bewegliche Eisenkern (6) und das Zentralloch (4a) des Wickelkerns einen elliptischen oder im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt aufweisen, wobei der Außendurchmesser W der Wicklung der Spule (7), die auf einer kürzeren Achse oder kürzeren Seite der Spule mit dem elliptischen oder rechtwinkligen Querschnitt liegt, zu dem Durchmesser (d) eines imaginären zylindrischen Eisenkerns mit der gleichen Querschnittfläche, wie der inneren Spulenquerschnittsfläche S, durch D = (0,4 bis 0,8) Win Beziehung steht und wobei das Verhältnis der Länge "a" der längeren Achse oder Seite des stationären Eisenkerns und des beweglichen Eisenkerns zur Länge "b" der kürzeren Achse oder Seite in einem Bereich von 1,3 ≤ a/b ≤ 3,0 liegt.