DE69317977T2

DE69317977T2 - Elektromagnetischer betätiger mit zwei beweglichen elementen in gegenphase

Info

Publication number: DE69317977T2
Application number: DE69317977T
Authority: DE
Inventors: Claude Fr-25000 Besancon Oudet
Original assignee: Moving Magnet Technologie SA
Current assignee: Moving Magnet Technologie SA
Priority date: 1992-05-04
Filing date: 1993-05-04
Publication date: 1998-12-17
Anticipated expiration: 2013-05-05
Also published as: EP0592647B1; ES2117708T3; JPH07500478A; FR2690793B1; JP3304977B2; EP0592647A1; DE69317977D1; FR2690793A1; US5444313A; WO1993022821A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Betätigungselement mit einem Mittelpol und zwei Seitenpolen. Der Mittelpol trägt eine Erregerspule sowie einen beweglichen Teil, der mit dünnen Dauermagneten ausgestattet ist&sub1; die entlang der Richtung des Luftspalts magnetisiert sind.
Nach dem Stand der Technik sind Schwingungsmotoren dieses Typs bekannt. Um die auf das Statorqehäuse ubertragenen Schwingungen zu beschränken, wurde in dem unter der Nr. FR- A-2179653 angemeldeten französischen Patent vorgeschlagen, nicht nur den Rotor, sondern auch den Stator federnd aufzuhängen. Das dem Stand der Technik entsprechende, schwingende Betätigungselement umfaßt somit zwei gefederte Massen, deren Merkmale (Masse, Steifheit der gefederten Organe) entsprechend bestimmt sind, damit sich ihre Eigenfrequenzen aufheben. Diese Betätigungselemente erweisen sich allerdings aufgrund der Komplexität der doppelten Federung und der Beweglichkeit des Stators, dte insbesondere die Verwendung biegsamer elektrischer Leitungen erforderlich macht, als relativ störanfällig.
Als Stand der Technik ist weiter das amerikanische Patent TJS43O27 bekannt, in welchem ein Motor mit nur einem Rotor beschrieben wird. Dieser Rotor wird in eine schwingende Bewegung versetzt und verursacht in der Folge auch Schwingungen des Stators und seines Gehäuses.
Als Stand der Technik ist weiter das deutsche Patent DE2603681 bekannt, das sich die Wirkung eines Magnetfeldes auf einem Stromfluß zunutze macht. Der Rotor besteht aus einem Dauermagneten, der in dem Luftspalt angebracht wird. Mit diesem Motor kann keine den an die Spule angelegten elektrischen Watt entsprechende Leistung erreicht werden, denn die aktiven Teile der Spule sind jene, die sich direkt in dem von den Magneten erzeugten Feld befinden. Je größer die Kupferdrahtdicke, die man verwenden will, um so schwächer wird das Feld bzw. um so dicker müssen die Magneten werden, d. h. um so größer wird die bewegliche Masse. Darüber hinaus wird ein jeder der Magneten entsprechend seiner 3eweiligen Beabstandung zu den beiden feststehenden Eisenteilen von diesen angezogen, und es wird kein Mittel vorgeschlagen, mit dem verhindert werden kann, daß diese Magneten an eine von ihnen anhaften, ohne daß dadurch die gewünschte Bewegung beeinträchtigt würde.
Weiter ist das amerikanische Patent Nr. US5013223 bekannt, in dem eine Steuereinrichtung eines Schiebers mit zwei durch einen Hohlraum voneinander getrennten Magneten offenbart wird. Es handelt sich hierbei nicht um eine Schwingungseinrichtung, sondern um ein Vers chiebesystem vom Typ "offen/geschlossen". In diesem Dokument wird keinerlei technische Lösung angeboten, die es erlauben würde, in bezug auf die mangelnde Linearität des Leistung/Strom- Gesetzes Abhilfe zu schaffen, denn der Rotor ist in erster Linie dazu bestimmt, zwei Extrempositionen einzunehmen.
Als bekannt gilt schließlich auch das Patent PCT W09016109 der Anmelderin, in welchem ein Betätigungselement zum Verschieben eines einzelnen beweglichen Teils und nicht eine Schwingungseinrichtung mit zwei entgegengesetzt beweglichen Teilen beschrieben wird.
Die Erfindung zielt darauf ab, ein leistungsfähiges und zuverlässiges Betätigungselement für Anwendungen zu schaffen, die eine mit hoher Frequenz vor sich gehende, abwechselnde Verschiebung erfordern und bei der die von außen angeregten Schwingungen des Stators in Grenzen gehalten werden. Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ganz allgemein gesprochen ein Betätigungselement, das aus einem festen Stator besteht&sub1; der mit einer Erregerspule versehen ist, wobei das Betätigungselement ferner eine Vielzahl von unabhängigen magnetisierten Elementen umfaßt, die in entgegengesetzte Richtungen beweglich sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator einen Mittelpol mit einer Länge Xc und zwei Seitenpole mit einer Länge XL umfaßt, wobei die Spule die Mittelstrebe umgibt, und daß jedes der Elemente zwei Polpaare aufweist, die durch ein Paar dünner Magneten definiert werden, die entlang der Richtung des Luftspalts in abwechselnden Richtungen magnetisiert und mit einem Magnetjoch aus einem weichen Material verbunden sind, wobei die Magnetjoche mit dem festen Statorteil den Luftspalt E definieren.
Das erfindungsgemäße Betätigungselement erlaubt es, den Fluß der Magnetströme und die auf die beweglichen Teile einwirkenden Beanspruchungen zu optimieren.
Die Verschiebung der beweglichen Elemente erfolgt dem Prinzip nach linear. Das erfindungsgemäße Betätigungselement kann jedoch auch in zylindrischer Form ausgeführt sein, wobei in diesem Fall die Verschiebung der beweglichen Teile kreisbogenförmig erfolgt und diese Kreisbögen einem Zylinder eingeschrieben sind, der sich koaxial zu dem Luftspalt erstreckt, welcher bei diesem Ausführungsbeispiel gleichfalls eine Zylinderform aufweist.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird das bewegliche Organ von zwei entgegengesetzt beweglichen Elementen gleicher Massen gebildet, wobei jedes der beweglichen Elemente mit dem festen Statorteil durch verformbare Mittel verbunden ist., um ein Ausschlagen in die Richtung der Beweglichkeit zu ermöglichen und gleichzeitig die Beibehaltung eines im wesentlichen konstanten Luftspalts E zu gewahrleisten. Die Bewegungsgröße des einen beweglichen Elementes ist als Absolutwert gleich mit der Bewegungsgröße (Produkt aus der Masse im Verhältnis zur Geschwindigkeit) des anderen beweglichen Elementes, wirkt jedoch in entgegengesetzter Richtung. Die Gesamt-Bewegungsgröße der Schwingungsteile ist somit gleich Null, wodurch eine bedeutende Reduzierung der von außen angeregten und auf den Träger des Betätigungselementes übertragenen Schwingungen ermöglicht wird.
Gemäß einer anderen Ausführungsvariante wird das bewegliche Organ von einem Mittelteil und von zwei Seitenteilen gebildet, wobei die Masse jedes der Seitenteile gleich der Hälfte der Masse des Mittelteils ist, wobei die Seitenteile einerseits und der Mittelteil andererseits entgegengesetzt beweglich sind und einen Weg gleicher Amplitude aufweisen, und wobei ein jeder dieser beweglichen Teile mit dem festen Stator durch elastisch verformbare Mittel verbunden ist, die ein Ausschlagen in die Richtung der Beweglichkeit ermöglichen und gleichzeitig den Luftspalt E im wesentlichen konstant halten.
Dieses Ausführungsbeispiel erlaubt es, nicht nur die Gesamt-Bewegungsgröße des beweglichen Organs sondern auch dessen Gesamt-Impuismornent aufzuheben, wodurch das Restschwingungsmoment unterdrückt wird.
Gemäß einer anderen Ausführungsvariante, die darauf abzielt, das Restschwingungsrnoment zu unterdrücken, wird der Stator von zwei Teilen in W-Form gebildet, die jeweils einen Mittelpol der Länge Xc und zwei Seitenpole der Länge XL aufweisen, wobei das Betätigungselement zwei Spulen umfaßt, die die Mittelstreben umgeben, und das bewegliche Organ von mindestens zwei unabhängigen Elementen gleicher Massen gebildet wird, die jeweils in entgegengesetzte Richtungen beweglich sind, die zur Schnittlinie der Ebene des Luftspaltes und der Mittelebene des festen Stators parallel sind, wobei jeder der beweglichen Teile ein Paar dünner Magneten aufweist, die in abwechselnden Richtungen magnetisiert und mit einem Magnetjoch aus einem weichen Material verbunden sind, wobei die dünnen Magneten eines der beweglichen Elemente in die Richtung magnetisiert sind, die zu den dünnen Magneten, die dem zweiten beweglichen Element entsprechen, entgegengesetzt ist&sub1; wobei die beweglichen Teile in Richtung der Beweglichkeit ausgerichtet sind.
Vorteilhafterweise wird die Verbindung zwischen einem jeden der beweglichen Elemente und dem festen Statorteil durch Federblättchen gewährleistet, die sich im wesentlichen senkrecht zur Ebene des Luftspalts erstrecken.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Länge Xc des mittleren Statorpols (3) und die Länge Xl der seitlichen Statorpole (4, 5) größer oder gleich dem Weg X des beweglichen Organs&sub1; erhöht um eine Länge im wesentlichen gleich E, wobei Xl größer oder gleich Xc ist.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das es erlaubt, das Kupfervolumen zu erhöhen, ohne die Außenabmessungen des Betätigungselementes zu vergrößern, werden die drei Statorpole jeweils durch einen Teil verlängert, dessen Querschnitt kleiner ist als ihr eigener Querschnitt. Die Querschnitte der auf diese Weise gebildeten Teile werden entsprechend bestimmt, daß sie den Fluß des Magnetstroms bei Nennleistung ohne Sättigung erlauben, und die Magnetjoche (11, 21) weisen einen trapezfb.rmigen Ouerschnitt auf, wobei die große Basis der Verbindungsfläche mit den Dauermagneten entspricht.
Das erfindungsgemäße Betätigungselement kann in ebener Symmetrie oder in axialer Symmetrie ausgeführt sein. Bei der axialsymmetrischen Ausführung weisen sowohl die Statorstruktur als auch der Rotor eine Zylinderform auf. Bei der Beweglichkeit des Rotors handelt es sich entweder um eine Translationsbewegung gemäß einer Achse Y, die der Krürnmungsachse der zylindrischen Statorstrdktur und des Rotors entspricht, oder um eine Rotationsbewegung um ebendiese Achse. Letzterenfalls entspricht der allgemeine Aufbau dem in dem Patent FR9013352 der Anmelderin beschriebenen und unter der Nummer FR2668646 veröffentlichten Aufbau, bei welchem das Drehelement, das die magnetisierten Teile umfaßt, durch koaxial bewegliche Elemente mit in umgekehrter Richtung magnetisierten Teilen zu ersetzen ist.
Der Mittelpol ist vorzugsweise von den Seitenpolen durch einen Abstand e getrennt, der größer oder gleich 0,5 E ist, wobei E die Breite des Luftspalts bezeichnet.
Gemäß einem besonderen Ausführungsbeispiel umfaßt das bewegliche Organ ferner mindestens einen Hilfsmagneten, der mit einer elektrischen Spule zusammenwirkt, um einen Geschwindigkeitssensor zu bilden, und/oder mit einer Hall- Sonde, um einen Positionsaufnehmer zu bilden.
Ein besonderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei:
- die Figur 1 eine Ansicht eines Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemaßen Betätigungselementes darstellt, dessen beweglicher Teil auf Federblättchen gefedert ist;
- die Figur 2 eine Ansicht desselben Betätigungselementes gemäß einer Schnittlinie aa' darstellt;
- die Figur 3 eine Ansicht desselben Betätigungselementes gemäß einer Schnittlinie bb' darstellt;
- die Figur 4 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Betätigungselementes darstellt;
- die Figur 5 eine Seitenansicht einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Betätigungselementes darstellt;
- die Figur 6 eine Ansicht des Betätigungselementes gemäß der Schnittlinie cc' darstellt;
- die Figur 7 eine Vorderansicht einer zweiten Variante eines erfindungsgemäßen Betätigungselementes darstellt;
- die Figur 8 eine Draufsicht auf das Betätigungselement gemäß der zweiten Variante darstellt;
- die Figur 9 eine Seitenansicht des Betätigungselementes gemäß der zweiten Variante darstellt.
Das erfindungsgemäße Betätigungselement, von welchexn in Figur 1 ein Ausführungsbeispiel dargestellt wird, umfaßt einen festen Stator (1) und ein bewegliches Organ (2).
Der Stator (1) weist einen mittleren Statorpol (3) mit der Länge XC und zwei Seiten-Statorpole (4, 5) mit einer Länge X&sub1; auf. Der mittlere Statorpol (3) ist von einer Spule (6) umgeben. Der Stator besteht aus einem Blechpaket&sub1; das aus einem magnetisch weichen Material, zum Beispiel aus einem Eisen-Silizium-Schichtstoff gefertigt ist. Der mittlere Statorpol (3) ist gemäß einer Richtung senkrecht zu den Blechen, die die anderen Teile des Stators bilden, geblecht.
Der Querschnitt der Streben (7, 8), welche den jeweiligen magnetischen Seitenpolen (4, 5) entsprechen, weist eine geringere Oberfläche als die jeweils entsprechenden magnetischen Seitenpole auf, wodurch genügend Raum für die Spule (6) geschaffen wird. Ebenso weist der Querschnitt der Mitteistrebe (9), wie in Figur 2 dargestellt, eine geringere Oberfläche als der Mittelpol (3) auf.
Die Polaritäten der in Figur 1 dargestellten Statorpole entsprechen der Phase, bei welcher der bewegliche Teil (2) einen Anstoß in der Richtung OX erfährt. Für die Phase, bei welcher der bewegliche Teil (2) sich in die entgegengesetzte Richtung XO bewegt, ist der an die Spule angelegte Strom umgekehrt, das heißt, die Polaritäten der Statorpole sind umgekehrt, verglichen mit jenen in den beigefügten Zeichnungen.
Der Querschnitt Sj wird entsprechend bestimmt, daß φmax/Sj auf ungefähr 1,5 Tesla beschränkt wird, wobei
φmax den im Inneren der Streben fließenden Magnetstrom gemäß der folgenden Formel bezeichnet:
wobei ur die reversible Permeabilität des Magneten darstellt;
X die Verschiebung in bezug auf die Mittelposition bezeichnet;
E den Luftspalt zwischen der Innenfläche (15) des Magnetjochs (11) und den Statorpolen (3, 4, 5) bezeichnet;
Z die Gesamtbreite der beiden Rotoren bezeichnet, gemessen in senkrechter Richtung zu ihrer Verschiebung;
Br die remanente Induktion der Magneten bezeichnet;
L die Dicke der Magneten in der Richtung ihrer Magnetisierung bezeichnet;
uo die Leerinduktion bezeichnet.
Der bewegliche Teil (10), der in Figur 1 von vorne und in Figur 2 von der Seite zu sehen ist, besteht aus einem trapezförmigen Magnetjoch (11) aus einem weichen Material, an dessen unterer Oberfläche zwei dünne Magneten (12, 13) festgeklebt sind. Diese dünnen Magneten sind in der Richtung ihrer Dicke in entgegengesetzter Richtung magnetisiert. Bei den Nagneten handelt es sich vorzugsweise um solche aus seltenen Erden&sub1; wie zum Beispiel um Samanum Kobalt-Magneten SmCo&sub5; oder um Neodym-Eisen-Bor-Magneten NdFeB.
Die Länge Xa eines jeden der Magneten (12, 13) ist im wesentlichen gleich C + 2E, wobei C den Weg des beweglichen Elementes (10) bezeichnet. Ihre Dicke L liegt im Millirneterbereich, wenn der Wert für nl als 300 Amperewindungen beträgt.
Die Iaänge des Magnetjochs kann länger sein als 2Xa, d. h. die Länge der beiden Magneten (12, 13) zusammengenommen, und ist in dein dargestellten Beispiel ungefähr gleich 2Xa + E.
Das Magnetjoch (11) und die Magneten (12, 13) sind in einem Block (16) aus einem nicht-magnetischen. Material eingekapselt. Um einen Luftspalt E zu bestiminen, ist es nötig zu gewährleisten, daß der bewegliche Teil (10) während des gesamten Verschiebeweges C in einem geringen Abstand zu der Oberflache der Statorpole (3, 4, 5) gehalten wird. Dies kann mittels einer verformbaren Verbindung oder mittels einer elastischen Verbindung geschehen. Bei dem beschriebenen Referenzbeispiel erfolgt diese Beabstandung mit Hilfe von Federblättchen (17, 18), deren Funktion auf dem Prinzip der Biegungsschwingungen basiert und durch eine Zugbeanspruchung in Verbindung mit dem mittleren Absolutwert der Luftspaltinduktion überlagert wird, die aus dünnen Federstahl-Blättchen, wie zum Beispiel Phynox (Handelsbezeich nung) bestehen&sub1; und die sich senkrecht zur Ebene der Dauermagneten (12, 13) erstrecken. Damit die Blättchen nach Möglichkeit über eine sogenannte gleiche Beanspruchung verfügen, weisen die Federblättchen (17, 18, 27, 28), wie in Figur 4 dargestellt, rhombusförmige Aussparungen auf.
Die Länge und die Dicke der Federblättchen (17, 18) wird entsprechend bestimmt, damit diese die beweglichen Teile (10, 20) in der richtigen Beabstandung zum Stator halten, damit sie den durch die Verschiebung bedingten Beanspruchungen standhalten und damit sie gegebenenfalls die Resonanzfrequenz des beweglichen Teils fixieren. Zur Gewährleistung einer besseren Beständigkeit gegenüber der durch die Biegeschwingungen verursachten Materialermüdung können mehrere, parallel angeordnete Blättchen vorgesehen sein.
Die Länge Lr der Federblättchen (17, 18) kann darüber hinaus entsprechend bestimmt werden, so daß die Verschiebungen des beweglichen Teils (10) entlang einer senkrecht zu der Ebene der Dauermagneten (12, 13) verlaufenden Achse für den Weg C vernachlässigbar werden.
Die Geometrie des Luftspalts kann enl:sprechend abgeändert werden, um die Magnetfeldstärke zu vergrößern bzw. zu verringern und um eine ähnliche Wirkung zu erzielen wie jene, die durch die Abänderung der Steifheit der Tragfedern erreicht wurde, um dadurch die auf die Federblättchen ausgeübten Beanspruchungen zu verringern, ohne die Eigenfrequenz zu verändern.
Ist das Federblättchen lang, so werden die Schwankungen des Luftspalts zwischen der Weg-Endposition und der Mittelstellung minimiert, was in einer geringen Magnetfeldstärke zum Ausdruck kommt. Die Eigenfrequenz des beweglichen Organs wird in diesem Fall im wesentlichen durch die Eigenschaften der Federblättchen und insbesondere durch deren mechanische Steifheit bestimmt.
Sind die Federblättchen dagegen kurz, so ist der Abstand zwischen der Oberfläche der Magneten (12, 13) und den Foloberflächen des ersten Statorteils zwischen der Mittelposition und jener Position, in der das bewegliche Organ sich in Endposition befindet, großen Schwankungen unterworfen. Diese Schwankung des Luftspalts drückt sich in einer nichtstrombedingten Krafterscheinung aus, die darauf abzielt, das bewegliche Organ wieder in Ruhestellung in die Mittelposition zurückzuführen. Die Eigenfrequenz des beweglichen Organs (25) wird somit durch die auf diese Weise gewonnene Magnetfeldstärke beträchtlich erhöht.
Der zweite bewegliche Teil (20) ist mit dem ersten beweglichen Teil identisch, abgesehen davon, daß die Magneten (22, 23), verglichen mit den benachbart angeordneten Magneten des ersten beweglichen Teils (10) in umgekehrten Richtungen magnetisiert sind, wenn beide sich in Ruheposition, d. h. in Mittelstellung in bezug auf den mittleren Statorpol (3) befinden.
Die beiden beweglichen Teile verschieben sich aufgrund der Umkehrung der Polaritäten der Magneten (12, 13) und (22, 23) in gegenläufiger Richtung.
Festzuhalten ist, daß die Verwendung von zwei beweglichen Teilen, welche gegenphasig schwingen, es erlaubt, die .Durchflutung der Seitenstreben zu verringern. Dies ermöglicht eine Verringerung der magnetischen Verluste, und somit auch eine Reduzierung der Abmessungen und der Masse des Stators.
Die Figur 5 stellt eine Seitenansicht eines Betätigungselementes gemäß einer Variante dar, welche es erlaubt, durch Kompensierung der kinetischen Momente der beiden beweglichen Elemente (210, 202), die das bewegliche Organ bilden, das von außen angeregte Schwingungsinoment zu unterdrücken. Das Betätigungselement umfaßt einen Stator, bestehend aus einem Teil, der sechs Streben aufweist, die sechs magnetische Pole (211 bis 217) bilden. Der allgemeine Aufbau des Stators gemäß dieser Variante entspricht der linearen Anordnung von zwei Statoren gemäß dem Ausführungsbeispiel, das unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 beschrieben wurden.
Eine jede der Mitteistreben (213, 214) ist von einer Spule (217, 218) umgeben. Diese Spulen werden entsprechend gespeist, um bei jeder Phase die Verschiebung des entsprechenden beweglichen Elementes (210, 220) in entgegengesetzte Richtungen zu veranlassen. In dem unter Bezugnahme auf Figur 5 beschriebenen Referenzbeispiel werden die Spulen gleichphasig gespeist.
Die Figur 6 stellt eine Ansicht gemäß einer Schnittebene CC' dar, welche durch die Mittelstrebe (213) und durch einen der Magneten (12) verläuft. Die beweglichen Elemente (210, 220) umfassen nur ein einziges Paar dünner Magneten (12, 13), die gemäß der Verschiebeachse der beweglichen Elemente ausgerichtet sind.
Die Figuren 7 bis 9 stellen eine zweite Ausfuhrungsvariante dar, und zwar jeweils als Vorderansicht, Draufsicht und Seitenansicht.
Wie bei der unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 beschriebenen&sub1; ersten Variante umfaßt der Stator auch hier einen Teil (230) aus einem weichen Material in W-Form, der zwei Seitenstreben (231, 233) und eine Mittelstrebe (232) aufweist, wobei eine jede davon einen Statorpol (234, 236 bzw. 235) bildet.
Eine Spule (237) umgibt die Mittelstrebe. Der Querschnitt der Mittelstrebe (232) ist geringer als der Querschnitt des Mittelpols (235), um es einerseits zu erlauben, einige Drahtwindungen anzubringen, die es ermöglichen, ein zu der Geschwindigkeit der beweglichen Elemente proportionales Signal zu empfangen, und andererseits in Verbindung mit einer entsprechenden Ausführung der Seitenstreben (230, 231) den Streufluß zu verringern, welcher in der induktionsreichen Ausnehmung auftritt.
Das bewegliche Organ (238) besteht aus einem Magnetioch (239) mit trapezförmigem Querschnitt und aus dünnen Dauermagneten (240, 241).
Das bewegliche Organ (238) ist durch Blättchen (242, 243) gefedert. Die Federn (244, 245) gewährleisten im wesentlichen die nötige Steifheit, damit diebeiden Rotoren gegenphasig mit der gewünschten Frequenz schwingen können.
Das bewegliche Organ wird in Figur B in Halb-Draufsicht dargestellt. Es umfaßt ein bewegliches Mittelelement (250) und zwei bewegliche Seitenelemente (251, 252). Ein jedes der beweglichen Elemente (250 bis 252) besteht aus einem trapezförmigen Magnetjoch, auf welchem zwei dünne Magneten aufgeklebt sind. Die Breite des beweglichen Mittelelementes (250) betragt das Doppelte der Breite eines jeden der Seitenelemente (251, 252), und somit beträgt das Volumen und folglich die Masse des beweglichen Mittelelementes (250) das Doppelte des Volumens und folglich der Masse der Seitenelemente (251, 252). Die beiden Seitenelemente (251, 252) sind durch eine Verbindungsbrücke (260) miteinander verbunden.
Die Figur 9 stellt eine Seitenansicht des Betätigungselementes dar. Der Stator (230) trägt an jedem Ende einen Träger (260) in der Farm eines umgedrehten "L", auf welchem die Federblättchen (262 bis 265) befestigt sind, welche zur Positionierung des beweglichen Mittelelementes (250) und der beweglichen Seitenelemente (251, 252) dienen.

Claims

1. Elektromagnetisches Betätigungselement, bestehend aus einem festen Stator (1), der mit einer Erregerspule (6) versehen ist, wobei das Betätigungselement ferner eine Vielzahl von unabhängigen magnetisierten Elementen (10, 20), die in entgegengesetzte Richtungen beweglich sind, umfaßt,

dadurch gekennzeichnet, daß der Stator einen Mittelpol (3) mit einer Länge XC und zwei Seitenpole (4, 5) mit einer Länge XL umfaßt, wobei die Spule die Mittelstrebe (3) umgibt, und daß jedes der Elemente (10, 20) zwei Polpaare aufweist, die durch ein Paar von dünnen Magneten (12, 13), (22, 23) definiert werden, die entlang der Richtung des Luftspalts in abwechselnde Richtungen magnetisiert und mit einem Magnetioch (11), (21) aus einem weichen Material verbunden sind, wobei die Magnetjoche (11, 21) mit dem festen Statorteil den Luftspalt E definieren.

2. Elektromagnetisches Betätigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Organ (2) von zwei entgegengesetzt beweglichen Teilen (10, 20) gebildet wird, wobei jeder der beweglichen Teile (10, 20) mit dem festen Stator (1) durch elastisch verformbare Mittel verbunden ist, um ein Ausschlagen in die Richtung der Beweglichkeit zu ermöglichen und gleichzeitig einen im wesentlichen konstanten Luftspalt E beizubehalten, wobei die beiden beweglichen Teile (10, 20) eine gleiche Masse und einen Weg gleicher Amplitude aufweisen.

3. Elektromagnetisches Betätigungselement nach ßinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge Xa jedes der beiden Magneten (12, 13) im wesentlichen gleich C+2E ist, wobei C den Weg des beweglichen Teils (10) und E die Abmessung des Luftspalts bezeichnet.

4. Elektromagnetisches Betätigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Organ von einem Mittelteil (250) und von zwei Seitenteilen (251, 252) gebildet wird, die sich in Richtungen verschieben, die zu der Verschieberichtung des Mittelteus (250) entgegengesetzt sind, wobei die Masse jedes der Seitenteile (251, 252) gleich der Hälfte der Masse des Mittelteils (250) ist, wobei die Teile (250, 251 und 252) mit dem festen Stator (1) durch elastisch verformbare Mittel verbunden sind, die ein Ausschlagen in die Richtung der Beweglichkeit ermöglichen und den Luftspalt E konstant halten.

5. Elektromagnetisches Betätigungselement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator von zwei Teilen in W-Form gebildet wird, die jeweils einen Mittelpol (213, 214) der Länge XC und zwei Seitenpole (211, 212, 216, 217) der Länge XL aufweisen, wobei das Betätigungselement zwei Spulen (218, 219) umfaßt, die die Mittelstreben (213, 214) umgeben, und daß das bewegliche Organ (2) von mindestens zwei unabhängigen Elementen (210, 220) gleicher Massen gebildet wird, die jeweils in entgegengesetzte Richtungen beweglich sind, die zum Schnittpunkt der Ebene des Luftspalts und der Mittelebene des festen Stators (201) parallel sind, wobei jeder der beweglichen Teile (210, 220) ein Paar von dünnen Magneten (212, 213) (222, 223) aufweist, die in abwechselnden Richtungen magnetisiert und mit einem Magnetjoch (211) aus einem weichen Material verbunden sind, wobei die dünnen Magneten (222, 223) eines der beweglichen Elemente (220) in die Richtung magnetisiert sind, die zu den dünnen Magneten (212, 213) des anderen beweglichen Elements (210) entgegengesetzt ist, wobei die beweglichen Teile (210, 22) ausgerichtet sind.

6. Elektromagnetisches Betätigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen jedem der beweglichen Teile (10, 20) und dem festen Stator (1) durch Federblättchen (17, 18, 27, 28) gewährleistet wird, die sich im wesentlichen senkrecht auf die Ebene des Luftspalts erstrecken.

7. Elektromagnetisches Betätigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge Xc des mittleren Statorpols (3) und die Länge X&sub1; der seitlichen Statorpole (4, 5) größer oder gleich dem Weg X des beweglichen Organs, erhöht um eine Länge im wesentlichen gleich E, sind, wobei X&sub1; größer oder gleich Xc ist.

8. Elektromagnetisches Betätigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Mittelkerns (9), der die Spule (6) trägt, und der Querschnitt der Seitenstreben (7, 8) kleiner als der Querschnitt des entsprechenden Statorpols sind.

9. Elektromagnetisches Betätigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand e zwischen dem Mittelpol und jedem der Seitenpole größer oder gleich 0,5 E ist, wobei E die Breite des Luftspalts bezeichnet.

10. Elektromagnetisches Betätigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetioche (11, 21) einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, wobei die große Basis der Verbindungsfläche mit den Dauermagneten entspricht.

11. Elektromagnetisches Betätigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Organ ferner mindestens einen Hilfsmagneten umfaßt, der mit einer elektrischen Spule zusammenwirkt, um einen Geschwindigkeitssensor und/oder mit einer Hall-Sonde zu bilden, um einen Positionsaufnehmer zu bilden.