EP0235318A1 - Electromagnetic actuator - Google Patents

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EP0235318A1
EP0235318A1 EP86102551A EP86102551A EP0235318A1 EP 0235318 A1 EP0235318 A1 EP 0235318A1 EP 86102551 A EP86102551 A EP 86102551A EP 86102551 A EP86102551 A EP 86102551A EP 0235318 A1 EP0235318 A1 EP 0235318A1
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EP
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armature
pole piece
magnetic body
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EP86102551A
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Reinhard Dr. Ing. Schwenzer
Victor Cohanciuc
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Gas Gesellschaft fur Antriebs- und Steuerungstechnik Mbh & Cokg
Original Assignee
Gas Gesellschaft fur Antriebs- und Steuerungstechnik Mbh & Cokg
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Abstract

Ein Betätigungsmagnet weist einen Magnetkörper (10), eine darin angeordnete Erregerwicklung (15) sowie einen axial beweglichen Anker (17) einer vorbestimmten ersten radialen Querschnittsfläche (20) auf. Ein Ende des Ankers (17) mit einer zweiten radialen Querschnittsfläche (19), die wesentlich gößer als die erste Querschnittsfläche (20) ist, bildet ein Polstück (18). Zwischen dem Polstück (18) und einer die Erregerwicklung (15) mindestens teilweise an einer Stirnseite radial überdeckenden Wand (11) des Magnetkörpes (10) liegt ein Arbeitsluftspalt (20). Um die Betätigungskraft des Magneten bei unveränderten Außenabmessungen zu erhöhen und ein geschlossenes System zu bilden, überdeckt die Wand (11) die Stirnseite der Erregerwicklung (15) magnetisch abschirmend, das Polstück (18) ist gegenüber der Innenseite der Wand (11) angeordnet und der Arbeitsluftspalt (20) verläuft radial (Fig. 1a + b).An actuating magnet has a magnetic body (10), an excitation winding (15) arranged therein and an axially movable armature (17) of a predetermined first radial cross-sectional area (20). One end of the armature (17) with a second radial cross-sectional area (19), which is substantially larger than the first cross-sectional area (20), forms a pole piece (18). A working air gap (20) lies between the pole piece (18) and a wall (11) of the magnetic body (10), which at least partially radially overlaps the excitation winding (15) on one end face. In order to increase the actuating force of the magnet with unchanged external dimensions and to form a closed system, the wall (11) magnetically shields the end face of the excitation winding (15), the pole piece (18) is arranged opposite the inside of the wall (11) and the Working air gap (20) runs radially (Fig. 1a + b).

Description

Die Erfindung betrifft einen Betätigungsmagneten mit einem Magnetkörper und mit einer im Magnetkörper angeordneten Erregerwicklung, die einen axial beweglichen Anker einer vorbestimmten ersten radialen Querschnittsfläche umschließt, wobei mindestens ein Ende des Ankers ein Polstück mit einer zweiten radialen Querschnittsfläche bildet, die wesentlich größer als die erste Querschnittsfläche ist, und ferner zwischen dem Polstück und einer die Erregerwicklung minde­stens teilweise an einer Stirnseite radial überdeckenden Wand des Magnetkörpers ein Arbeitsluftspalt liegt.The invention relates to an actuating magnet with a magnetic body and with an excitation winding arranged in the magnetic body, which encloses an axially movable armature of a predetermined first radial cross-sectional area, at least one end of the armature forming a pole piece with a second radial cross-sectional area which is substantially larger than the first cross-sectional area and there is also a working air gap between the pole piece and a wall of the magnetic body radially covering the excitation winding at least partially on one end face.

Ein derartiger Betätigungsmagnet ist aus der DE-OS 20 23 126 bekannt.Such an actuating magnet is known from DE-OS 20 23 126.

Betätigungsmagnete sind allgemein bekannt und werden in der Praxis als Einfach-Hubmagnete, Umkehr-Hubmagnete, Doppel-­Hubmagnete, Steuermagnete, Impulsmagnete und dgl. für eine Vielzahl von Steuer-, Regelungs- und Schaltaufgaben verwen­det.Actuating magnets are generally known and are used in practice as single lifting magnets, reversing lifting magnets, double lifting magnets, control magnets, pulse magnets and the like. For a large number of control, regulation and switching tasks.

Bei den bekannten Betätigungsmagneten hat der Anker in aller Regel die Form eines zylindrischen Körpers, dessen eines, als Polstück wirkendes Ende über den Arbeitsluftspalt mit der Wand des Magnetkörpers zusammenarbeitet, der den Mag­netkreis schließt.In the known actuating magnets, the armature generally has the shape of a cylindrical body, one end of which, acting as a pole piece, cooperates with the wall of the magnetic body via the working air gap, which closes the magnetic circuit.

Aufgrund dieser Querschnittsform des Ankers ist die Betäti­gungskraft begrenzt und es müssen daher für hohe Betäti­gungskräfte entsprechend große Betätigungsmagnete eingesetzt oder bei begrenzten Außenabmessungen des Magneten niedrige Betätigungskräfte in Kauf genommen werden.Due to this cross-sectional shape of the armature, the actuating force is limited and accordingly large actuating magnets have to be used for high actuating forces or low actuating forces have to be accepted in the case of limited external dimensions of the magnet.

Aus der eingangs genannten DE-OS 20 23 126 ist ein Betäti­gungsmagnet für ein Ventil bekannt, bei dem der Anker die Form eines Zylinders hat, der sich an einem Ende kegelig nach außen verbreitert. Der Magnetkörper hat die Gestalt eines Schalenkerns, d.h. er ist zylindrisch ausgebildet und verfügt über einen hohlzylindrischen Hohlraum zur Aufnahme der Erregerwicklung. Das in der Achse des Magnetkörpers liegende zylindrische Jochteil erstreckt sich über etwa ein Drittel der axialen Länge und die gegenüberliegende Stirn­fläche kegeligen Bohrung versehen. Der Anker kann somit von dieser Seite her in den Magnetkörper eingesetzt werden, so daß im angezogenen Zustand des Ankers dieser mit seiner zylindrischen Stirnfläche auf der Stirnfläche des axialen Jochteils des Magnetkörpers aufsitzt, während sich die gegenüberliegende, kegelförmig verbreiterte Stirnfläche des Ankers an die kegelförmige Bohrung in der Stirnfläche des Magnetkörpers anlegt.From the aforementioned DE-OS 20 23 126 an actuating magnet for a valve is known in which the armature has the shape of a cylinder which widens conically outwards at one end. The magnetic body has the shape of a shell core, i.e. it is cylindrical and has a hollow cylindrical cavity for receiving the excitation winding. The cylindrical yoke part lying in the axis of the magnet body extends over about a third of the axial length and the conical bore provided on the opposite end face. The armature can thus be inserted into the magnet body from this side, so that when the armature is attracted, the armature rests with its cylindrical end face on the end face of the axial yoke part of the magnet body, while the opposite, conically widened end face of the armature contacts the conical bore in the end face of the magnetic body.

Dies bedeutet, daß der Magnet im abgehobenen Zustand des Ankers zwei Luftspalte aufweist, nämlich zum einen einen radial verlaufenden Luftspalt an der Zylinder-Stirnseite des Ankers und zum anderen einen kegeligen Luftspalt im Bereich des Kegelsitzes der anderen Stirnseite des Ankers an der entsprechenden Fläche des Magnetkörpers. Beim Abheben des Ankers wird ferner der Magnetkreis beim bekannten Betäti­gungsmagnet nach außen geöffnet, weil die Feldlinien aus dem Luftspalt aus der Stirnseite des Magnetkörpers nach außen austreten können.This means that the magnet has two air gaps when the armature is lifted, namely on the one hand a radially extending air gap on the cylinder end face of the armature and on the other hand a conical air gap in the region of the conical seat of the other end face of the armature on the corresponding surface of the magnet body . When lifting the The armature of the known actuating magnet is also opened to the outside because the field lines can emerge from the air gap from the front of the magnetic body to the outside.

Der bekannte Betätigungsmagnet hat damit den Nachteil, daß aufgrund des doppelten Arbeitsluftspaltes bei unbetätigtem Hubmagnet die Luftspaltinduktion erheblich reduziert wird, so daß nur vergleichweise geringe Betätigungskräfte erzeugt werden. Außerdem ist das System nach außen offen.The known actuating magnet thus has the disadvantage that the air gap induction is considerably reduced due to the double working air gap when the lifting magnet is not actuated, so that only comparatively small actuating forces are generated. The system is also open to the outside world.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Be­tätigungsmagnet der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß bei sehr kleinen Abmessungen hohe Be­tätigungskräfte erzielt werden und daß das System gegenüber Außeneinflüssen möglichst geschützt ist.The invention is therefore based on the object of developing an actuating magnet of the type mentioned in such a way that high actuating forces are achieved with very small dimensions and that the system is protected as possible against external influences.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wand die Stirnseite der Erregerwicklung magnetisch abschir­mend überdeckt, daß das Polstück gegenüber der Innenseite der Wand angeordnet ist und daß der Arbeitsluftspalt radial verläuft.This object is achieved in that the wall magnetically shields the end face of the excitation winding, that the pole piece is arranged opposite the inside of the wall and that the working air gap runs radially.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird damit voll­kommen gelöst, weil die Außenabmessungen des Magnetkörpers trotz der verbreiterten Enden des Ankers nicht vergrößert zu werden brauchen, denn die den Anker umschließende Erreger­wicklung mit Spulenkörper erfordert ohnehin einen gewissen Mindestdurchmesser, der den Außendurchmesser des Magnetkör­pers bestimmt. Das System weist ferner eine hohe Betäti­gungskraft auf, weil nur ein Luftspalt vorgesehen ist und es ist nach außen unabhängig, weil das Polstück gegenüber der Innenseite der überdeckenden Wand angeordnet ist.The object on which the invention is based is thus completely achieved because the external dimensions of the magnet body do not need to be enlarged in spite of the widened ends of the armature, since the excitation winding with the coil body surrounding the armature requires a certain minimum diameter which determines the outer diameter of the magnet body. The system also has a high actuation force because only one air gap is provided and it is independent from the outside because the pole piece is arranged opposite the inside of the overlying wall.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Querschnittsfläche mindestens doppelt, vorzugsweise achtmal so groß wie die erste Querschnittsfläche.In a preferred embodiment of the invention, the second cross-sectional area is at least twice, preferably eight times as large as the first cross-sectional area.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine entsprechende Vergrößerung der Betätigungskraft erreicht werden kann, weil diese in etwa proportional mit der Querschnittsfläche an­steigt.This measure has the advantage that a corresponding increase in the actuating force can be achieved because it increases approximately proportionally with the cross-sectional area.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im magnetischen Pfad der Wände, des Ankers, des Polstük­kes und des Arbeitsluftspaltes ein Dauermagnet angeordnet.In a further preferred embodiment of the invention, a permanent magnet is arranged in the magnetic path of the walls, the armature, the pole piece and the working air gap.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß ein Impuls- bzw. Haft­magnet realisiert werden kann, bei dem der Anker in der Ruhestellung infolge der Wirkung des Permanentmagneten an der Wand des Magnetkörpers haftet und -ggf. durch die Kraft einer Feder unterstützt - durch einen kurzen Stromimpuls durch die Erregerwicklung aus der Haftung gelöst wird. Wegen der vergrößerten Querschnittsfläche des Ankers ist dabei nur ein Stromimpuls relativ geringer Amplitude erforderlich, um eine verhältnismäßig große Haftkraft des Permanentmagneten zu überwinden.This measure has the advantage that a pulse or holding magnet can be realized, in which the armature adheres to the wall of the magnet body in the rest position due to the action of the permanent magnet and, if applicable. by force supported by a spring - is released from liability by a short current pulse through the excitation winding. Because of the enlarged cross-sectional area of the armature, only a current pulse of a relatively small amplitude is required in order to overcome a relatively large adhesive force of the permanent magnet.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der mechanisch und/oder magnetisch vorgespannte Anker beidendig mit Polstücken versehen.In a further embodiment of the invention, the mechanically and / or magnetically prestressed armature is provided with pole pieces at both ends.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß ein bipolarer Proportio­nalmagnet realisiert werden kann, dessen Auslenkung in zwei entgegebgesetzte Richtungen durch Vergrößern bzw. Verklei­nern des Erregerstromes eingestellt werden kann. Auch hier­bei sind wiederum nur relative kleine Ströme erforderlich, um feinfühlig einen großen Proportionalbereich der Auslenkung zu durchfahren.This measure has the advantage that a bipolar proportional magnet can be realized, the deflection of which can be adjusted in two opposite directions by increasing or decreasing the excitation current. Here, too, only relatively small currents are required in order to sensitively travel through a large proportional range of the deflection.

Eine besonders gute Wirkung wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß das Polstück einen Verschlußkörper trägt, der mit einem Ventilsitz der benachbarten Wand des Magnetkörpers zusammenarbeitet.A particularly good effect is achieved according to the invention in that the pole piece carries a closure body which cooperates with a valve seat of the adjacent wall of the magnet body.

Alternativ oder zusätzlich kann ein Ende des Ankers einen Verschlußkörper tragen, der mit einem Ventilsitz der benach­barten Wand des Magnetkörpers zusammenarbeitet.Alternatively or additionally, one end of the armature can carry a closure body which cooperates with a valve seat of the adjacent wall of the magnet body.

Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß der Betätigungsmag­net unmittelbar als Ventilglied wirkt, so daß mit relativ geringen Strömen Ventile hoher Schaltkraft realisiert werden können, beispielsweise kann das Ventil mit verhältnismäßig geringem Erregerstrom gegen einen hohen Druck eines zu dosierenden bzw. zu schaltenden Mediums arbeiten. Besonders bevorzugt ist daher die Anwendung einer derartigen Ausfüh­rungsform für Schalt- und Steueraufgaben in der Pneumatik und der Hydraulik.Through these measures it is achieved that the actuating magnet acts directly as a valve member, so that valves with high switching force can be realized with relatively low currents, for example the valve can be relatively low excitation current work against a high pressure of a medium to be metered or switched. It is therefore particularly preferred to use such an embodiment for switching and control tasks in pneumatics and hydraulics.

Bei einer Ausführungsform der letztgenannten Varianten ist in dem Magnetkörper, an die benachbarte Wand angrenzend, eine Kammer ausgebildet, die zum einen über eine Öffnung des Ventilsitzes und zum anderen durch eine weitere Öffnung mit der Außenseite des Magnetkörpers verbunden ist.In one embodiment of the latter variants, a chamber is formed in the magnet body, adjacent to the adjacent wall, which is connected on the one hand via an opening of the valve seat and on the other hand through a further opening to the outside of the magnet body.

Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß durch Integration der Kammer in den Magnetkörper ein funktionstüchtiges Ventil mit unterschiedlichen Schalt- bzw. Steuereigenschaften reali­siert werden kann, ohne die Außenabmessungen des Magnetkör­pers merklich zu vergrößern.These measures have the advantage that a functional valve with different switching or control properties can be realized by integrating the chamber into the magnet body without significantly increasing the external dimensions of the magnet body.

Bei allen vorstehend genannten Ausführungsbeispielen kann in bevorzugter Weise der Anker mittels einer Feder vorgespannt sein.In all of the above-mentioned exemplary embodiments, the armature can preferably be prestressed by means of a spring.

Diese Maßnahme hat nicht nur den Vorteil, definierte Aus­gangsstellungen des Betätigungsmagneten zu gewährleisten, die Feder kann vielmehr anstelle oder zusätzlich zu Perma­nentmagneten im Magnetkreis dazu dienen, Betätigungsmagnete bzw. kombinierte Betätigungsmagnete/Ventile mit Proportio­nalcharakteristik zu realisieren, bei denen die Kraft der Feder sukzessive durch die Wirkung eines ansteigenden Erre­gerstromes überwunden und damit die Auslenkung des Ankers kontinuierlich eingestellt werden kann.This measure not only has the advantage of ensuring defined starting positions of the actuating magnet, but instead of or in addition to permanent magnets in the magnetic circuit, the spring can serve to realize actuating magnets or combined actuating magnets / valves with proportional characteristics, in which the force of the spring is successively achieved by the Effect of an increasing excitation current is overcome and the deflection of the armature can be adjusted continuously.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.Further advantages result from the description and the attached drawing.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend anhand einiger Ausführungsbeispiele näher be­schrieben. Es zeigen:

  • Fig. 1a und 1b ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungs­gemäßen Betätigungsmagneten;
  • Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel, als Impulsmag­net wirken;
  • Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel, als bipolarer Proportionalmagnet wirkend;
  • Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel mit integrieter Ventilfunktion.
The invention is illustrated in the drawing and is described in more detail below with the aid of a few exemplary embodiments. Show it:
  • 1a and 1b a first embodiment of an actuating magnet according to the invention;
  • Fig. 2 shows another embodiment, act as a pulse magnet;
  • Fig. 3 shows a third embodiment, acting as a bipolar proportional magnet;
  • Fig. 4 shows a fourth embodiment with an integrated valve function.

In Fig. 1 ist 10 ein Magnetkörper von beispielsweise rotati­onssymmetrischer Gestalt, wobei die Darstellung in Fig. 1a ein radialer Schnitt durch den Magnetkörper 10 wäre.In FIG. 1, 10 is a magnetic body of, for example, a rotationally symmetrical shape, the illustration in FIG. 1a being a radial section through the magnetic body 10.

11 bezeichnet eine Vorderwand, 12 eine Rückwand und 13 eine Seitenwand oder die zylindermantelförmige Seitenwand des Magnetkörpers 10. Ein Spulenkörper 14 umschließt von innen eine Erregerwicklung 15 und von außen einen beispielsweise zylinderförmigen Anker 17, der durch eine Öffnung 16 in der Rückwand 12 läuft. Führungen und Lager für die Bewegung des Ankers 17 im Spulenkörper 14 sind ggf. vorgesehen, jedoch in Fig. 1a im einzelnen nicht dargestellt, weil diese Elemente an sich bekannt sind.11 denotes a front wall, 12 a rear wall and 13 a side wall or the cylindrical jacket-shaped side wall of the magnetic body 10. A coil body 14 encloses an excitation winding 15 from the inside and an, for example, cylindrical armature 17, which runs through an opening 16 in the rear wall 12. Guides and bearings for the movement of the armature 17 in the coil body 14 are optionally provided, but are not shown in detail in FIG. 1a because these elements are known per se.

An dem von der Öffnung 16 abgewandten Ende des Ankers 17 geht dieser in ein in der radialen Querschnittsfläche erheb­lich verbreitertes Polstück 18 über, bei einem zylinderför­migen Anker 17 kann dies über einen flachen kegelförmigen Abschnitt erfolgen.At the end of the armature 17 facing away from the opening 16, it merges into a pole piece 18 which is considerably widened in the radial cross-sectional area; in the case of a cylindrical armature 17, this can take place via a flat conical section.

In Fig. 1b sind mit 19 die radiale Querschnittsfläche des Polstückes 18 und mit 20 die radiale Querschnittsfläche des Ankers 17 beispielhaft dargestellt. Man erkennt, daß die Fläche 19 um ein Vielfaches, beispielsweise um ein Achtfa­ches größer ist als die Fläche 20.1b, the radial cross-sectional area of the pole piece 18 and 19 the radial cross-sectional area of the armature 17 are shown as examples. It can be seen that the area 19 is a multiple, for example eight times larger than the area 20.

In der nicht erregten Stellung des Betätigungsmagneten gemäß Fig. 1a liegt zwischen dem Polstück 18 und der benachbarten Vorderwand 11 des Magnetkörpers 10 ein Arbeitsluftspalt 21. Der Anker 17 kann in dieser Stellung unter der Vorspannung einer in Fig. 1a nicht dargestellten Feder verharren.In the non-energized position of the actuating magnet according to FIG. 1a, there is a working air gap 21 between the pole piece 18 and the adjacent front wall 11 of the magnet body 10. The armature 17 can remain in this position under the pretension of a spring not shown in FIG. 1a.

Wird nun die Erregerwicklung 15 mit einem Strom beauf­schlagt, schließt sich der magnetische Kreis über die Wän­de 11, 13, 12, den Anker 17, das Polstück 18 und den Ar­beitsluftspalt 21. Aufgrund der sehr großen radialen Quer­schnittsfläche 19 des Polstückes 18 wird auf den Anker 17 eine erhebliche Betätigungskraft aufgebracht, die über in Fig. 1 nicht dargestellte und an sich bekannte Übertragungs­mittel, beispielsweise Kolbenstangen oder dergleichen, auf ein zu betätigendes Element übertragen werden kann.If a current is now applied to the field winding 15, the magnetic circuit closes via the walls 11, 13, 12, the armature 17, the pole piece 18 and the working air gap 21. Because of the very large radial cross-sectional area 19 of the pole piece 18, the armature is closed 17 a considerable actuating force is applied, which can be transmitted to an element to be actuated via transmission means, not shown in FIG. 1 and known per se, for example piston rods or the like.

Ein typisches Einsatzgebiet des in Fig. 1 dargestellten Betätigungsmagneten ist z.B. die Fluidtechnik (Hydraulik, Pneumatik), wo derartige Magnete vorteilhaft, z.B. zur Betätigung oder Steuerung von Ventilen, etwa Sitzventilen, Schieberventilen, Klappenventilen u.dgl., eingestetzt werden können. Diese Einsatzgebiete gelten auch für die nachstehend noch weiter geschilderten Ausführungsbeispiele.A typical area of application of the actuating magnet shown in FIG. 1 is, for example, fluid technology (hydraulics, pneumatics), where such magnets are advantageous, for example for Actuation or control of valves, such as seat valves, slide valves, flap valves and the like, can be used. These areas of application also apply to the exemplary embodiments described further below.

Es versteht sich, daß der vorstehend zu Fig. 1 geschilderte Mechanismus der Vergrößerung der Betätigungskraft infolge der Vergrößerung der radialen Querschnittsfläche 19 des Polstückes 18 nur dann wirksam ist, wenn in den ferromagne­tischen Abschnitten des magnetischen Kreises keine Sättigung auftritt. Erfindungsgemäß wird daher die Erregerwicklung 15 mit einem Strom beaufschlagt, bei dem die Wände 11, 13, 12, der Anker 17 sowie das Polstück 18 unterhalb der magneti­schen vorliegenden Erfindung eine Aussteuerung zu verstehen, bei der zwar eine gewisse Anfangssättigung (die bekanntlich bei Erhöhung des Erregerstromes nicht schlagartig eintritt) noch zugelassen werden kann, jedoch nur in einem Umfange, bei dem die Auswirkung der vergrößerten radialen Quer­schnittsfläche 19 des Polstückes 18 gegenüber einer nicht vergrößerten Querschnittsfläche 20 noch deutlich überwiegt.It goes without saying that the mechanism of increasing the actuating force described above in relation to FIG. 1 as a result of the increase in the radial cross-sectional area 19 of the pole piece 18 is only effective if no saturation occurs in the ferromagnetic sections of the magnetic circuit. According to the invention, the excitation winding 15 is therefore supplied with a current in which the walls 11, 13, 12, the armature 17 and the pole piece 18 are to be understood as a modulation below the magnetic present invention, in which a certain initial saturation (which is known when the Exciter current does not suddenly occur) can still be allowed, but only to an extent in which the effect of the enlarged radial cross-sectional area 19 of the pole piece 18 still clearly outweighs a non-enlarged cross-sectional area 20.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem Magnetkörper 30 und einer zweckmäßigerweise verbreiterten Seitenwand 31, in die ein Dauermagnet 32, beispielsweise von von torusförmiger Gestalt, eingestzt ist. Durch den Dauer­magnet 32 ist der magnetische Kreis des Betätigungsmagneten gemäß Fig. 2 vorgespannt und das Polstück 18 wird in der Ruhestellung - möglicherweise gegen die Kraft einer verhält­nismäßig schwachen Feder - an der benachbarten Vorderwand 11 haften, d.h. gegenüber der in Fig. 2 eingezeichneten Stel­lung in Richtung des Pfeiles 33 ausgelenkt sein. Wird nun die Erregerwicklung 15 mit einem Stromimpuls beaufschlagt, der einen Feldimpuls im magnetischen Kreis zur Folge hat, dessen Richtung dem Feld des Dauermagneten 32 entgegenge­setzt ist, ergibt sich im Arbeitsluftspalt 21 kurzzeitig der Zustand, daß das effektive Feld gleich Null ist, und der Anker 17 wird demzufolge entgegen der Richtung des Pfei­les 33 unter der Wirkung der in Fig. 2 nicht eingezeichneten Feder sprungartig gelöst.FIG. 2 shows a further exemplary embodiment with a magnetic body 30 and an expediently widened side wall 31, into which a permanent magnet 32, for example of a toroidal shape, is inserted. The magnetic circuit of the actuating magnet according to FIG. 2 is biased by the permanent magnet 32 and the pole piece 18 will adhere to the adjacent front wall 11 in the rest position - possibly against the force of a relatively weak spring, that is to say relative to the position shown in FIG. 2 in FIG Be deflected in the direction of arrow 33. Now the excitation winding 15 is subjected to a current pulse that results in a field pulse in the magnetic circuit, the direction of which is opposite to the field of the permanent magnet 32, the working air gap 21 briefly results in the state that the effective field is zero and the armature 17 becomes consequently, in the direction of arrow 33, under the action of the spring, not shown in FIG. 2, suddenly released.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, das einen Betätigungsmagneten in Gestalt eines bipolaren Proportionalmagneten zeigt. Während nämlich die Ausführungs­beispiele gemäß den Fig. 1 und 2 in der dargestellten Konfi­guration vorzugsweise für Schaltaufgaben einsetzbar waren, ist das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 insbesondere für proportionale Steuerungs- und Regelaufgaben einsetzbar, bei denen ein sich kontinuierlich ändernder Erregerstrom in eine sich proportional ändernde Auslenkung des Ankers 17 umzu­formen ist.3 shows a further exemplary embodiment, which shows an actuating magnet in the form of a bipolar proportional magnet. 1 and 2 in the configuration shown could preferably be used for switching tasks, the exemplary embodiment according to FIG. 3 can be used in particular for proportional control and regulating tasks in which a continuously changing excitation current leads to a proportionally changing deflection the armature 17 is to be formed.

Hierzu ist ein Magnetkörper 40 vorgesehen, der weitgehend dem Magnetkörper 30 gemäß Fig. 2 mit eingesetztem torusför­migen Dauermagneten 32 entspricht. Allerdings sind sowohl die Vorderwand 41 wie auch die Rückwand 42 jeweils mit einer Öffnung 43 bzw. 44 versehen, durch die jeweils eine Kolben­stange 45 bzw. 46 läuft. Die Kolbenstangen 45, 46 sind fest mit Polstücken 47, 48 verbunden, die an beiden Enden des Ankers 17 ausgeformt sind.For this purpose, a magnetic body 40 is provided which largely corresponds to the magnetic body 30 according to FIG. 2 with a toroidal permanent magnet 32 inserted. However, both the front wall 41 and the rear wall 42 are each provided with an opening 43 or 44 through which a piston rod 45 or 46 runs. The piston rods 45, 46 are fixedly connected to pole pieces 47, 48, which are formed at both ends of the armature 17.

Wird nun ein Erregerstrom kontinuierlich variierender Ampli­tude in die Erregerwicklung 15 eingespeist, wird die vom Dauermagneten 32 im magnetischen Kreis aufgebrachte Vormag­ netisierung mehr oder weniger überwunden oder unterstützt und der Anker 17 bewegt sich demzufolge kontinuierlich in einer der Richtungen des Doppelpfeiles 49.If an excitation current of continuously varying amplitude is now fed into the excitation winding 15, the pre-mag applied by the permanent magnet 32 in the magnetic circuit becomes netization more or less overcome or supported and the armature 17 consequently moves continuously in one of the directions of the double arrow 49.

Schließlich zeigt Fig. 4 noch einen Betätigungsmagneten mit integrierter Ventilfunktion.Finally, Fig. 4 shows an actuating magnet with an integrated valve function.

Der Magnetkörper 50 weist in einer Seitenwand 51 eine Zu­strömöffnung 52 und eine Abströmöffnung 53 auf. Eine radiale Endwand eines Spulenkörpers 54 bildet zusammen mit einer Vorderwand 55 und der Seitenwand 51 eine erste Kammer 56, wobei in der Vorderwand 55 ein Ventilsitz 57 um eine Öff­nung 58 herum vorgesehen ist. Der Ventilsitz 57 arbeitet mit einem Verschlußkörper 59 zusammen, der in einem der Vorder­wand 55 benachbarten Polstück 60 des Ankers 71 angebracht ist.The magnetic body 50 has an inflow opening 52 and an outflow opening 53 in a side wall 51. A radial end wall of a bobbin 54 forms a first chamber 56 together with a front wall 55 and the side wall 51, a valve seat 57 being provided around an opening 58 in the front wall 55. The valve seat 57 works together with a closure body 59, which is attached in a pole piece 60 of the armature 71 adjacent to the front wall 55.

Bei der in Fig. 4 eingezeichneten Stellung ist der Ver­schlußkörper 59 vom Ventilsitz 57 abgehoben, und ein Druck­medium kann demzufolge in Richtung des Pfeiles 61a durch die Zuströmöffnung 52 in die erste Kammer 56 einströmen und aus dieser durch die Öffnung 58 in Richtung des Pfeils 61b wieder abströmen.In the position shown in FIG. 4, the closure body 59 is lifted off the valve seat 57, and a pressure medium can therefore flow in the direction of arrow 61a through the inflow opening 52 into the first chamber 56 and out of the latter through the opening 58 in the direction of arrow 61b flow out.

Der Spulenkörper 54 sitzt mit seiner entgegengesetzten radialen Endwand auf einem Zwischenboden 65 des Magnetkör­pers 50. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zwischenboden 65 mit dem Magnetkörper 50 einstückig und besteht demzufolge ebenfalls aus ferromagnetischem Material. Der Magnetkreis wird daher bei diesem Ausführungs­beispiel bereits über dem Zwischenboden 65 zum Anker 71 geschlossen, so daß das vom Polstück 60 abgewandte Ende des Ankers 71 nicht mehr Teil des magnetischen Kreises ist. Man kann jedoch auch den Zwischenboden 65 aus nicht-ferromagne­tischem Material herstellen und damit ein Schließen des Magnetkreises über die gesamte Länge des Ankers 71 bewirken, wie dies bei den weiter vorne geschilderten Ausführungsbei­spielen der Fall war.The coil body 54 sits with its opposite radial end wall on an intermediate floor 65 of the magnetic body 50. In the exemplary embodiment shown in FIG. 4, the intermediate floor 65 is in one piece with the magnetic body 50 and consequently likewise consists of ferromagnetic material. The magnetic circuit is therefore already closed in this embodiment over the intermediate floor 65 to the armature 71, so that the end of the pole piece 60 facing away Armature 71 is no longer part of the magnetic circuit. However, it is also possible to produce the intermediate floor 65 from non-ferromagnetic material and thus to close the magnetic circuit over the entire length of the armature 71, as was the case with the exemplary embodiments described above.

Eine Rückwand 66 des Magnetkörpers 50 bildet zusammen mit dem Zwischenboden 65 und der Seitenwand 51 eine zweite Kammer 67, wobei in der Rückwand 66 wiederum ein Ventil­sitz 68 um eine Öffnung 69 herum angeordnet ist. Der Ventil­sitz 68 arbeitet wiederum mit einem Verschlußkörper 70 zusammen, der im vom Polstück 60 abgewandten Ende 75 des Ankers 71 angebracht ist.A rear wall 66 of the magnetic body 50 forms, together with the intermediate floor 65 and the side wall 51, a second chamber 67, a valve seat 68 in turn being arranged around an opening 69 in the rear wall 66. The valve seat 68 in turn works together with a closure body 70 which is attached in the end 75 of the armature 71 facing away from the pole piece 60.

Das Ende 75 ist mit einer Ringschulter 72 versehen, wobei zwischen Ringschulter 72 und Zwischenboden 65 eine Schrau­benfeder 73 angebracht ist.The end 75 is provided with an annular shoulder 72, a coil spring 73 being fitted between the annular shoulder 72 and the intermediate floor 65.

Bei der in Fig. 4 dargestellten nicht-erregten Stellung drückt die Schraubenfeder 73 den Verschlußkörper 70 auf den Ventilsitz 68, so daß der Durchgang durch die Öffnung 69 für ein Druckmedium versperrt ist.In the non-energized position shown in Fig. 4, the coil spring 73 presses the closure body 70 on the valve seat 68, so that the passage through the opening 69 is blocked for a pressure medium.

Erst wenn der Betätigungsmagnet gemäß Fig. 4 erregt wird, nähert sich das Polstück 60 der Vorderwand 55 gegen die Kraft der Schraubenfeder 73 an und der Verschlußkörper 70 hebt vom Ventilsitz 68 ab. Druckmedium kann nun entlang der Richtung eines Pfeils 74a in die Öffnung 69 und damit in die zweite Kammer 67 einströmen und entlang der Richtung eines Pfeiles 74b durch die Abströmöffnung 53 wieder abströ­men.Only when the actuating magnet according to FIG. 4 is energized does the pole piece 60 approach the front wall 55 against the force of the coil spring 73 and the closure body 70 lifts off the valve seat 68. Pressure medium can now flow into the opening 69 and thus into the second chamber 67 along the direction of an arrow 74a and flow out again through the outflow opening 53 along the direction of an arrow 74b.

Man erkennt aus Fig. 4 ohne weiteres, daß bei kontinuierli­cher Variation des Erregerstromes auch eine beliebige Zwi­schenstellung eingestellt werden kann, so daß das Verhältnis des Durchsatzes in Richtung der Pfeile 61a/61b zum Durchsatz in Richtung der Pfeile 74a/74b kontinuierlich eingestellt werden kann.It can easily be seen from FIG. 4 that with a continuous variation of the excitation current any intermediate position can also be set so that the ratio of the throughput in the direction of arrows 61a / 61b to the throughput in the direction of arrows 74a / 74b can be set continuously.

Claims (9)

1. Betätigungsmagnet mit einem Magnetkörper (10; 30; 40; 50) und mit einer im Magnetkörper (10; 30; 40; 50) angeordneten Erregerwicklung (15), die einen axial beweglichen Anker (17; 71) einer vorbestimmten ersten radialen Querschnittsfläche (20) umschließt, wobei mindestens ein Ende des Ankers (17; 71) ein Polstück (18; 47, 48; 60) mit einer zweiten radialen Quer­schittsfläche (19) bildet, die wesentlich größer als die erste Queschnittsfläche (20) ist, und ferner zwischen dem Polstück (18; 47, 48; 60) und einer die Erregerwicklung (15) mindestens teilweise an einer Stirnseite radial überdeckenden Wand (11; 41; 55) des Magnetkörpers (10; 30; 40; 50) ein Arbeitsluftspalt (21) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (11; 41; 55) die Stirnseite der Erregerwicklung (15) magne­tisch abschirmend überdeckt, daß das Polstück (19; 47, 48; 60) gegenüber der Innenseite der Wand (11; 41; 55) angeordnet ist und daß der Arbeitsluftspalt (21) radial verläuft.1. actuating magnet with a magnetic body (10; 30; 40; 50) and with an excitation winding (15) arranged in the magnetic body (10; 30; 40; 50), which has an axially movable armature (17; 71) of a predetermined first radial cross-sectional area (20), wherein at least one end of the armature (17; 71) forms a pole piece (18; 47, 48; 60) with a second radial cross-sectional area (19) which is substantially larger than the first cross-sectional area (20), and Furthermore, between the pole piece (18; 47, 48; 60) and a wall (11; 41; 55) of the magnetic body (10; 30; 40; 50) which at least partially radially overlaps the excitation winding (15) on one end face ), characterized in that the wall (11; 41; 55) magnetically shields the end face of the excitation winding (15), that the pole piece (19; 47, 48; 60) faces the inside of the wall (11; 41; 55 ) is arranged and that the working air gap (21) extends radially. 2. Betätigungsmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die zweite Querschnittsfläche (19) mindestens doppelt, vorzugsweise achtmal so groß ist wie die erste Querschnittsfläche (20).2. actuating magnet according to claim 1, characterized in that the second cross-sectional area (19) is at least twice, preferably eight times as large as the first cross-sectional area (20). 3. Betätigungsmagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im magnetischen Pfad der Wände- (31; 41, 42) des Ankers (17), des Polstückes (18; 47, 48) und des Arbeitsluftspaltes (21) ein Dauermagnet (32) angeordnet ist.3. actuating magnet according to claim 1 or 2, characterized in that in the magnetic path of the walls (31; 41, 42) of the armature (17), the pole piece (18; 47, 48) and the working air gap (21) a permanent magnet ( 32) is arranged. 4. Betätigungsmagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (17) mechanisch und/oder magnetisch vorgespannt und beidendig mit Polstücken (47, 48) versehen ist.4. actuating magnet according to one of claims 1 to 3, characterized in that the armature (17) is mechanically and / or magnetically biased and is provided at both ends with pole pieces (47, 48). 5. Betätigungsmagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polstück (60) einen Verschlußkörper (59) trägt, der mit einem Ventilsitz (57) der benachbarten Wand (55) des Magnetkörpers (50) zusammenarbeitet.5. actuating magnet according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pole piece (60) carries a closure body (59) which cooperates with a valve seat (57) of the adjacent wall (55) of the magnetic body (50). 6. Betätigungsmagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß ein Ende des Ankers (71) einen Verschlußkörper (70) trägt, der mit einem Ven­tilsitz (68) der benachbarten Wand (66) des Magnetkör­pers (50) zusammenarbeitet.6. actuating magnet according to one of claims 1 to 5, characterized in that one end of the armature (71) carries a closure body (70) which cooperates with a valve seat (68) of the adjacent wall (66) of the magnet body (50). 7. Betätigungsmagnet nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Magnetkörper (50), an die benachbarte Wand (55, 66) angrenzend, eine Kammer (56, 67) ausgebildet ist, die zum einen über eine Öffnung (58, 69) des Ventilsitzes (57, 68) und zum anderen durch eine weitere Öffnung (52, 53) mit der Außenseite des Magnetkörpers (50) verbunden ist.7. actuating magnet according to claim 5 or 6, characterized in that in the magnetic body (50), adjacent to the adjacent wall (55, 66), a chamber (56, 67) is formed, which on the one hand via an opening (58, 69) of the valve seat (57, 68) and on the other through a further opening (52, 53) to the outside of the magnetic body (50). 8. Betätigungsmagnet nach Anspruch 7, dadurch gekenn­zeichnet, daß die eine Kammer (67) an ihrem von der benachbarten Wand (66) abgewandten Ende von einem Zwischenboden (65) aus ferromagnetischem Material begrenzt ist, der mit dem Magnetkörper (50) einstückig ist und durch den hindurch der Anker (71) läuft.8. actuating magnet according to claim 7, characterized in that the one chamber (67) at its end facing away from the adjacent wall (66) is delimited by an intermediate base (65) made of ferromagnetic material which is integral with the magnetic body (50) and through which the armature (71) runs. 9. Betätigungsmagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (17; 71) mittels einer Feder (73) vorgespannt ist.9. actuating magnet according to one of claims 1 to 8, characterized in that the armature (17; 71) is biased by a spring (73).
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