DK170935B1 - Dykanker-magnetanordning samt fremgangsmåde til fremstilling af samme - Google Patents

Description

DK 170935 B1

Opfindelsen angår en dykanker-magnetanordning, især for en magnetventil, med en spole, et anker, som er anbragt aksi-alt bevægeligt inden i spolen, og et åg, der omgiver spolen, samt fremgangsmåde til fremstilling af samme.

5

En sådan dykanker-magnetanordning kan foruden det bevægelige anker have et i spolen ubevægeligt indsat kernehoved. Kernehoved, åg og anker danner tilsammen en magnetisk vej.

10 En sådan ventil er fx kendt fra DE 32 40 103 Al. Herved er åget dannet af et skållignende lukket pladehylster, i hvilket spolen med kernehoved og anker er indsat. Hylsteret er ombertlet ved randen for at give spolen en vis støtte. Denne magnetanordnings virkningsgrad kan blive 15 forbedret. Det ligger for det første deri, at de i den magnetiske vej eksisterende mellemrum er relativ store.

For det andet kan der ved til- eller frakobling eller ved drift af magnetanordningen med vekselstrøm dannes hvirvelstrømme i omkredsretning, hvilket fører til en uønsket op-20 varmning af magnetanordningen og dermed forbundne energitab.

Endvidere kendes fra US 2 829 860 en magnetventil, ved hvilken et skålformet åg omgiver spolen fuldstændigt bort-25 set fra en endeside. Den frie endeside er dækket af en bund, gennem hvilken ankeret kan bevæges. Herved er luftspalterne eller mellemrummene ganske vist mindre i den magnetiske vej. Hvirvelstrømtabene kan dog antage en betragtelig størrelse.

30

Formålet med opfindelsen er at angive en magnetanordning med stor trækkraft og stor virkningsgrad.

Denne opgave løses ved en dykanker-magnetanordning af den 35 i indledningen nævnte art ifølge opfindelsen ved, at åget er dannet af flere omkredsafsnit af en cylinder med til DK 170935 B1 2 hvert omkredsafsnit hørende del-cylinderendeflader, hvorved omkredsafsnittene omslutter spolen fuldstændigt og ved deres længdekanter sammen danner luftspalter, og del-cylinderendef laderne i spoleendernes område lukker en magne-5 tisk vej.

Ved en sådan udformning har luftspalterne i det mindste en stor komponent i aksial retning, dvs. parallelt med det magnetiske felts hovedretning i åget. Da feltet ikke skal 10 passere disse luftspalter, skal der ikke anvendes energi til frembringelse af en gennemstrømning i luftspalten. På den anden side forhindrer luftspalterne, at der dannes hvirvelstrømme i omkredsretning. I omkredsretning er åget som leder af hvirvelstrømmene nemlig afbrudt af luftspal-15 terne. Luftspalterne kan derved være meget smalle. Det er tilstrækkeligt, når de bevirker en galvanisk adskillelse mellem to åg-dele. I ekstreme tilfælde er det endog tilstrækkeligt, når de bevirker en stor forøgelse af den elektriske modstand ved overgangen fra den ene åg-del til 20 den anden. Ved at spolen er fuldstændig omsluttet, fås en lignende god udnyttelse af åget som ved skålformen. Det står praktisk taget fuldstændig til rådighed som magnetisk vej. Da del-cylinderendefladerne lukker den magnetiske vej, fås en meget ringe magnetisk modstand, som kan sam-25 menlignes med den ifølge US 2 829 860. Man kan derfor frembringe ret store magnetiske kræfter til bevægelse af ankeret.

Med fordel er åget dannet af to i det væsentlige halvcy-30 lindriske skåle med tilsvarende endeflader. Dette letter sammenbygningen ganske betydeligt, da der kun skal håndteres to dele for at etablere den magnetiske vej omkring spolen.

35 Det er herved foretrukket, at luftspalterne i det væsentlige forløber aksialt. Aksialt forløbende luftspalter be- DK 170935 B1 3 virker, at den for hvirvelstrømmene til rådighed stående vej er så kort som mulig. Herved holdes hvirvelstrømtabene små. På den anden side opstår der ingen mellemrum i den magnetiske vej vinkelret på feltretningen.

5

Med fordel er åget dannet af bøjet tyndt dynamo-blikmate-riale. Da åget fuldstændig omslutter spolen, står der konstruktivt allerede et ret stort område til rådighed til ledning af det magnetiske felt. Man kan derfor give afkald 10 på en del af ågets tværsnit. Anvendelsen af et relativ tyndt blikmateriale er dermed tilstrækkeligt. Anvendelsen af dynamo-blikmateriale anbefales, da en stor permeabilitet her er forbundet roed en ringe ledningsevne. Magnetfeltet understøttes altså, mens hvirvelstrømmene forhindres.

15

For at forbedre ågets magnetiske ledeevne yderligere, kan det være af fordel, når åget er dannet af flere lag tyndt dynamo-blikmateriale. Her forøges den magnetiske ledeevne med antallet af lag. Anvendelsen af flere lag blikmateri- 20 ale har i forhold til anvendelsen af et tykkere blikmateriale den fordel, at dannelsen af hvirvelstrømme forhindres. Disse er i det væsentlige begrænset til de enkelte blikmaterialers plan.

25 Denne effekt forstærkes yderligere, når de enkelte lag er isoleret elektrisk fra hinanden. Hvirvelstrømmene kan da heller ikke flyde over forbindelsen mellem enkelte blikma-teriale-lag.

30 På foretrukken måde har åget på sin udvendige side punktformede fremspring og er omsluttet af et hus. Ved hjælp af de punktformede fremspring ligger huset ikke overalt fladt an mod åget. Det kan altså udøve en vis fjedervirkning på åget. Herved kan tolerancer ved luftspalterne udlignes.

35 Især kan der ved denne forholdsregel opnås, at åget i radial retning overalt ligger tæt an mod ankerrøret og mod DK 170935 B1 4 kernehovedet. Luftspalter i denne retning minimeres altså eller undgås endog i stor udstrækning, således at en meget god magnetisk udnyttelse af åget er sikret.

5 Opfindelsen angår også en fremgangsmåde til fremstilling af en dykanker-magnetanordning, ved hvilken en spole anbringes inden i et åg, hvorved fremgangsmåden er kendetegnet ved, at åget bøjes af et pladeformet metalemne i form af et cylinderomkredsafsnit, hvorved randfladeafsnit ved 10 metalemnets aksiale ender før bøjningen adskilles fra hinanden ved hjælp af aksiale indsnit og vinkelbukkes langs en knæklinie. Ved bøjningen opstår da ikke kun henholdsvis cylinderkappefladen eller tilsvarende dele deraf, men også ågets endesider.

15 I en særlig foretrukken udførelsesforro er omkredsafsnittene bøjet af pladeformede metalemner, hvorved endefladerne er dannet af langs en knæklinie vinkelbukkede randfladeaf-snit ved hver aksial ende, som er adskilt fra hinanden ved 20 hjælp af før bukningen i det væsentlige aksialt forløbende skillelinier. Som udgangsmateriale anvendes altså pladeformede metalemner, med andre ord små blikplader. I disse blikplader anbringes ved de aksiale ender, altså ved de ender, som senere ligger op til endefladerne, i forudbe-25 stemte afstande snit eller andre skillelinier, fx ved stansning, således at der opstår enkelte randfladeafsnit, som kun er forbundet med det egentlige metalemne langs en linie, men indbyrdes dog er adskilt fra hinanden. Disse randfladeafsnit kan nu ombøjes, således at metalemnet har 30 form af et U med relative korte ben. Bøjes nu dette metalemne til en del-cylinderform, altså fx til form af en halvcylinder, kan de vinkelbukkede randfladeafsnit skubbes over hinanden. Herved opstår uden yderligere forholdsregel en endeflade, hvis tykkelse aftager indefra og udad. Dette 35 er særlig fordelagtigt, da det magnetiske felt er størst i midten. Ved hjælp af den større tykkelse, af midten af DK 170935 B1 5 ågets endesider, der skyldes overlapning af randfladeaf-snittene, fordeler denne større feltstyrke sig netop i dette område imidlertid på en tværsnitsflade, som svarer til cylinderkappens tværsnitsflade, således at der her i 5 stor udstrækning undgås mætningsforekomster. Den magnetiske modstand påvirkes altså heller ikke væsentligt af den større magnetiske feltstyrke. Man opnår derved trods en kompakt opbygning en stor træk- og holdekraft af dykankeret.

10 I en særlig fordelagtig udformning forløber knæklinien under en forudbestemt vinkel med omkredsretningen. De enkelte randfladeafsnit ligger da efter bukningen ikke mere i det samme plan, men ligger parallelt med hinanden i pla-15 ner, som forløber skråt i forhold til det plan, i hvilket randfladeafsnittene ville ligge, hvis knæklinien ville forløbe i omkredsretning. Dette har den fordelagtige effekt, at de enkelte randfladeafsnit ved bøjningen af metalemnet skubbes over hinanden uden yderligere forholds-20 regler. Fremstillingsprocessen forenkles herved væsentligt.

Herved er det af fordel, at begyndelsen af et randfladeafsnits knæklinie i forhold til slutningen af et nabo-rand-25 fladeafsnits knæklinie er forskudt med en afstand i aksial retning, som i det væsentlige svarer til ågets materialetykkelse. Derved opnås, at de enkelte randfladeafsnit ikke kun skubbes over hinanden, men i det væsentlige også kommer til at ligge på hinanden. Herved undgår man unødvendi-30 ge store luftspalter mellem de enkelte randfladeafsnit.

På foretrukken måde drejes de enkelte randfladeafsnit før vinkelbukningen ud af metalemnets plan omkring en i det væsentlige aksialt forløbende akse. Ved vinkelbukningen 35 kan en knæklinie frembringes problemfrit, som skråner med en forudbestemt vinkel i forhold til omkredsretningen. Ved DK 170935 B1 6 bøjningen af det pladeformede metalemne lægger de enkelte randfladeafsnit sig over hinanden og forhindrer ikke bøjningsprocessen.

5 Det er også foretrukket, at der er anbragt åbninger og/el-ler udsparinger til elektriske tilslutninger og/eller ankeret eller andre dele af den magnetiske vej, som er anbragt i henholdsvis det færdigbøjede omkredsafsnit og endefladen. Med andre ord fremstilles først de dele, af 10 hvilke åget er sammensat, i deres rumlige struktur og finbearbejdes derefter for at frembringe de enkelte åbninger og/eller udsparinger.

Det er herved af fordel, at åbningerne og udsparingerne er 15 udstansede. Dette er en enkel og prisgunstig bearbejdning af blikmaterialet.

Opfindelsen beskrives nedenstående ved hjælp af et foretrukket udførelseseksempel i forbindelse med tegningen, 20 der viser i fig. 1 et tværsnit gennem en dykanker-magnetanordning, fig. 2 den principielle opbygning af et åg, 25 fig. 3 et billede, set fra siden, af en åg-halvdel, fig. 4 en plantegning af en åg-halvdel og 30 fig. 5 enkelte skridt af fremstillingsmåden for åget.

En dykanker-magnetanordning 1 har en spole 2, i hvilken et anker 3 er lejret forskydeligt i aksial retning. Ankeret 3 kan være lejret i et ankerrør 4. Spolen 2 er fuldstændig 35 omgivet af et åg 5 i omkredsretning. Åget 5 forklares nærmere i sammenhæng med fig. 2-5. Ovenfra er der i spolen DK 170935 B1 7 indsat et kernehoved 6, på hvilket et dæksel 7 er anbragt. Dækslet 7 igen står i forbindelse med et hus 8, som holder åget 5 og spolen 2 sammen. Huset 8 kan på kendt måde være forbundet med et rørsystem 9, således at henholdsvis anke-5 ret 3 og et på det fastgjort lukkestykke 24, som ligger på et ventilsæde 25, adskiller et tilløb 10 fra et udløb 11, som det er vist i fig. 1, eller frigiver det i den tilbagetrukne stilling af ankeret 3.

10 Spolen 2 er anbragt i et formlegeme 12, gennem hvilket elektriske tilslutninger 13 er ført. Disse er også ført udad gennem dækslet 7.

Åget 5 danner sammen med kernehovedet 6 og ankeret 3 en 15 magnetisk kreds. Hertil ligger åget 5 tæt an mod kernehovedet 6. Det ligger desuden tæt an mod ankerrøret 4, således at der mellem ankeret 3 og åget 5 i radial retning kun er en meget ringe luftspalte.

20 Åget 5 er opbygget af flere dele. Det består af flere omkredsafsnit af en cylinder, i det viste tilfælde af to halvcylindriske skåle 14, 15 med tilsvarende endeflader 16, 17.

25 Opbygningen af en ågdel 14, 15 ses tydeligt af den i fig.

5 viste fremstillingsmåde for ågdelen. Et pladeformet metalemne 18 forsynes ved sine to aksiale rande med indsnit 19. Herved opstår randfladeafsnit, som er adskilt fra hinanden ved hjælp af indsnittene 19 og kun hænger sammen med 30 metalemnet 18 over en linieagtig forbindelse. I fig. 5b er vist, at de enkelte randfladeafsnit 20 er blevet drejet ud af plademetalemnets 18 plan og omkring en akse, som i det væsentlige ligger parallelt med den aksiale retning 27 af den senere cylinderflade. Med andre ord er randfladeaf-35 snittene 20 blevet drejet i forhold til metalemnet 18. Når de enkelte randfladeafsnit 20 nu vinkelbukkes i forhold DK 170935 B1 8 til metalemnet 18 (fig. 5c), opstår knæklinier 21, som er skrå i en forudbestemt vinkel i forhold til den senere cylinders omkredsretning 26. De enkelte randfladeafsnit 20 ligger ikke mere i det samme plan. De er tværtimod anbragt 5 parallelt med hinanden, hvorved de er skrå i forhold til det plan, hvis snitlinie med metalemnets 18 plan peger i omkredsretning 26. Herved er de enkelte knæklinier 21 anbragt således, at enden af en knæklinie er forskudt en strækning i aksial retning i forhold til begyndelsen af 10 nabo-knæklinien, som omtrent svarer til metalemnets 18 materialetykkelse. Når nu metalemnet 18 bøjes til den i fig.

5d viste del-cylinderform, skubbes de enkelte randfladeaf-snit 20 problemfrit over hinanden og kommer til at ligge på hinanden, som det kan ses i fig. 3. I et sidste proces-15 skridt kan randfladeafsnittenes 20 indvendige ender udstanses til en cirkelform, således at de nøjagtigt passer til kernehovedet 6 eller til ankerrøret 4 og her ved sammenbygningen kan bringes til anlæg. Endvidere frembringes fx ved prægning punktformede fremspring 34, som kun er 20 vist i fig. 3.

Som det kan ses i fig. 3, bevirker overlapningen af rand-fladeafsnittene 20 en forstærkning eller fortykkelse af endefladen 16 i midten. Dette er nøjagtigt det område, 25 hvor også det af spolen 2 frembragte magnetfelt har den største styrke. Magnetfeltet har her den mulighed at fordele sig til et relativ stort tværsnit. Dette tværsnit svarer til omkredsafsnittets 14, 15 tværsnit. Da de for magnetfeltet til rådighed stående ledetværsnit er ens 30 overalt, kan modstandsforøgelser i stor udstrækning undgås ved hjælp af lokale mætningsforekomster.

Åget 5 omgiver spolen 2 fuldstændigt og lader kun luftspalter 22 fri mellem to nabo-omkredsafsnit 14, 15. Disse 35 luftspalter 22 er vist overdrevet store i fig. 2. De er i virkeligheden meget mindre. Disse luftspalter 22 har to DK 170935 B1 9 fordele. For det forste letter de fremstillingen. Her er en vis tolerance givet. For det andet formindsker de en dannelse af hvirvelstrømme, som kunne optræde ved ind- og udkoblingen af en aktiveringsstrøm gennem spolen 2 eller 5 ved anvendelsen af vekselstrømme til aktivering af spolen 2. Hvirvelstrømmene kan ikke mere flyde fuldstændigt i omkredsretning. De afbrydes af luftspalter 22. For det andet forløber luftspalterne 22 i det væsentlige i aksial retning, altså parallelt med magnetfeltets hovedretning, så-10 ledes at de ikke afbryder den magnetiske vej. Der skal altså praktisk taget ikke frembringes nogen aktiveringseffekt til en aktivering af et magnetfelt i luftspalten. Det i omkredsretning anbragte lille område, som ikke står til rådighed for den magnetiske vej, er ukritisk. Det har en 15 langt ringere indflydelse end en luftspalte af den samme størrelse, som ville strække sig på tværs af magnetfeltets strømningsretning. Man kan altså med den viste magnetanordning opnå væsentlig større træk- eller holdekræfter eller, ved samme træk- eller holdekraft, anvende en svage-20 re strøm.

Samtidig med den i fig. 5e viste slutbearbejdning kan der også fremstilles udsparinger 23 til gennemføringen af de elektriske tilslutninger 13 eller andre åbninger. Også de 25 enkelte randfladeafsnit 20 kan ved stansningen bringes til anlæg mod hinanden. Skønt stansning er den enkleste form, som også kan anvendes til fremstillingen af indsnittene 19, er også andre bearbejdningsmåder tænkelige, såsom boring eller skæring.

30

Begrebet "knækning" er ikke begrænset til at frembringe skarpe vinkler. Tværtimod kan der også ved knækning af randfladeafsnittene 20 fås en vis afrunding. Dette er endog ønsket for at undgå en for stor fortætning af ågets 5 35 materiale.

DK 170935 B1 10

Som materiale for åget 5 anvendes fortrinsvis dynamo-blik-materiale. Dette dynamo-blikmateriale kan udføres relativ tyndt. Dynamo-blikmateriale forener egenskaberne af en relativ god magnetiske ledeevne, dvs. af en høj permeabili-5 tet, med en relativ stor elektrisk modstand. Da der konstruktivt allerede er sørget for, at ågets 5 magnetiske modstand er relativ ringe, er tynde materialetykkelser tilstrækkelige. For det tilfælde at ågets 5 materiale skal vælges tykkere, foretrækkes det, at flere tynde lag af dy-10 namo-blikmaterialet lægges på hinanden, hvorved disse enkelte lag kan være elektrisk isoleret fra hinanden.

Åget holdes sammen ved hjælp af huset 8, som praktisk taget ikke er elektrisk ledende og magnetisk har de samme 15 eller lignende egenskaber som luft. Huset 8 trykker hovedsageligt på fremspringene 34, således at der fås en vis fjedervirkning. Tolerancer ved luftspalterne 22 eller omkring ankerrøret 4 eller kernehovedet 6 kan således udlig nes. Åget 5 kan derved bringes meget tæt til anlæg mod an-20 kerrøret 4 og kernehovedet 6.

Claims (14)

1. Dykanker-magnetanordning (1), især for en magnetven- 5 til, med en spole (2), et anker (3), som er anbragt aksialt bevægeligt inden i spolen (2), og et åg (5), der omgiver spolen (2), kendetegnet ved, at åget (5) er dannet af flere omkredsafsnit (14, 15) af en cylinder med til hvert omkredsafsnit hørende 10 del-cylinderendeflader (16, 17), hvorved omkredsaf- snittene (14, 15) omslutter spolen (2) fuldstændigt og ved deres længdekanter sammen danner luftspalter (22), og del-cylinderendefladerne (16, 17) i spoleendernes område lukker en magnetisk vej (3, 5, 6). 15

2. Anordning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at åget (5) er dannet af to i det væsentlige halvcylindriske skåle (14, 15) med tilsvarende endeflader (16, 17). 20

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet v e d, at luftspalterne (22) i det væsentlige forløber aksial.

4. Anordning ifølge et af kravene 1-3, kendeteg net v e d, at åget (5) er dannet af bøjet tyndt dy-namo-blikmateriale.

5. Anordning ifølge krav 4, kendetegnet ved, 30 at åget er dannet af flere lag tyndt dynamo-blikmate- riale.

6. Anordning ifølge krav 5, kendetegnet ved, at de enkelte lag er isoleret elektrisk fra hinanden. 35 DK 170935 B1 12

7. Anordning ifølge et af kravene 1-6, kendetegnet v e d, at åget (5) på sin udvendige side har punktformede fremspring (34) og er omsluttet af et hus (8) . 5

8. Fremgangsmåde til fremstilling af en dykanker-magnet-anordning ifølge et af kravene 1-7, ved hvilken en spole (2) anbringes inden i et åg (5), kendetegnet ved, at åget (5) bøjes af et pladefor- 10 met metalemne (18) i form af et cylinderomkredsafsnit, hvorved randfladeafsnit (20) ved metalemnets (18) ak-siale ender før bøjningen adskilles fra hinanden ved hjælp af aksiale indsnit (19) og vinkelbukkes langs en knæklinie (21). 15

9. Fremgangsmåde ifølge krav 8, kendetegnet ved, at omkredsafsnittene (14, 15) er bøjet af pladeformede metalemner, hvorved endefladerne (16, 17) er dannet af langs en knæklinie (21) vinkelbukkede rand- 20 fladeafsnit (20) ved hver aksial ende, som er adskilt fra hinanden ved hjælp af før bukningen i det væsentlige aksialt forløbende skillelinier (19).

10. Fremgangsmåde ifølge krav 9, kendetegnet 25 ved, at knæklinien (21) forløber under en forudbe stemt vinkel med omkredsretningen (26).

11. Fremgangsmåde ifølge krav 10, kendetegnet ved, at begyndelsen af et randfladeafsnits (20) 30 knæklinie (21) i forhold til slutningen af et nabo- randfladeafsnits knæklinie er forskudt med en afstand i aksial retning (27), som i det væsentlige svarer til ågets (5) materialetykkelse.

11 DK 170935 B1

12. Fremgangsmåde ifølge krav 11, kendetegnet ved, at de enkelte randfladeafsnit (20) før vinkel- DK 170935 B1 13 bukningen drejes ud af metalemnets (18) plan omkring en i det væsentlige aksialt forløbende akse.

13. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 9-12, kende- 5 tegnetved, at der er anbragt åbninger (23) og/eller udsparinger til elektriske tilslutninger (13) og/eller ankeret (3) eller andre dele (6) af den magnetiske vej, som er anbragt i henholdsvis det færdig-bøjede omkredsafsnit og endefladen. 10

14. Fremgangsmåde ifølge krav 13, kendetegnet ved, at åbningerne og udsparingerne er udstansede.