EP0970296A1 - Elektromagnetische stellvorrichtung - Google Patents

Elektromagnetische stellvorrichtung

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EP0970296A1
EP0970296A1 EP98917067A EP98917067A EP0970296A1 EP 0970296 A1 EP0970296 A1 EP 0970296A1 EP 98917067 A EP98917067 A EP 98917067A EP 98917067 A EP98917067 A EP 98917067A EP 0970296 A1 EP0970296 A1 EP 0970296A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
armature
adjusting device
magnetic yoke
poles
pole faces
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP98917067A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heinz Karl Leiber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LSP Innovative Automotive Systems GmbH
Original Assignee
LSP Innovative Automotive Systems GmbH
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19712064A external-priority patent/DE19712064A1/de
Priority claimed from DE19714413A external-priority patent/DE19714413A1/de
Application filed by LSP Innovative Automotive Systems GmbH filed Critical LSP Innovative Automotive Systems GmbH
Publication of EP0970296A1 publication Critical patent/EP0970296A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01L2009/2105—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means actuated by solenoids comprising two or more coils
    • F01L2009/2109—The armature being articulated perpendicularly to the coils axes
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    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F2007/1692—Electromagnets or actuators with two coils

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic actuating device with two multi-pole, preferably two-pole electromagnets, each having a magnetic yoke with magnetic legs and at least one coil, and with an armature that can be moved back and forth between the pole faces of the two electromagnets, which at least when the electromagnets are alternately switched on in end positions is brought near the pole faces of the corresponding electromagnet, the armature being connected to a part to be driven.
  • Electromagnetic actuators of this type can e.g. be used in internal combustion engines to control the Em- / Auslenfinvent ⁇ le required for a gas change. These devices are therefore suitable to replace the usual camshaft controls. These electromagnetic actuators can also be used to adjust other elements, where a short adjustment path of a few millimeters is sufficient. For example, the electromagnetic actuators can e.g. can also be used for pumps.
  • the 7-armature In order to transfer the movement of the armature to a valve of an engine, for example, the 7-armature usually has holes through which it is connected to a part to be driven. This part in turn transmits its movement directly or indirectly to the valve.
  • each of the electromagnets used here has a U-shaped yoke shape with pole faces lying parallel to one another, the pole cross section remaining constant with increasing distance from the armature.
  • the U-shaped yoke shape also ensures that the magnetic yoke legs are parallel.
  • the invention has for its object to reduce the energy expenditure or the power consumption of the electromagnetic actuating device and the weight of the moving masses, whereby an overall optimization of the efficiency, in particular in the end positions of the armature is to be achieved.
  • a minimum weight of the moving masses is important here, since it is squared in the power consumption. In addition, these demands should be met at acceptable costs.
  • This weight saving manifests itself positively in the lower power required to control the electromagnetic actuating device, and in an increase in the possible switching cycles and shorter switching times.
  • this construction realizes a magnetic circuit in which the magnetic flux has a homogeneous, in particular curved, shape without corners, which likewise leads to lower losses.
  • this device Despite the small distance between the poles located at the ends of the magnetic yoke legs in the vicinity of the armature, this device has only slight stray field losses in comparison to the losses in the working air gap, since the distance of the approaching magnetic yoke legs increases with the distance from the armature the magnetic yoke leg increases and the scattering losses become smaller and smaller.
  • the magnetic yoke legs are designed such that they taper towards the end. Accordingly, the poles or pole areas, which are located at the ends of the legs, also have this tapering course.
  • the tapering of the poles takes place here at a spread angle ⁇ which is between 5 and 90 °, preferably between 10 and 50 ° and in particular around 30 ° lies.
  • the spread angle ⁇ is the angle at which the side surfaces of the poles or the ends of the magnet yoke are oriented to one another.
  • the approach of the magnet yoke legs is preferably realized in that at least the ends of the outer magnet yoke legs are directed towards one another too obliquely inwards. In this case, the magnetic yoke legs run towards each other at an opening angle ⁇ . It is also possible that not only the ends, but the magnetic yoke legs are directed inwards over their entire length.
  • the course of the approaching magnetic yoke legs does not necessarily have to be in a straight line. An approximation is through almost any zygomatic course possible.
  • the course of the legs, which can also be given in a curved shape, is often determined by installation criteria, such as the space available.
  • the adjusting device is advantageously characterized in that the pole faces of the magnetic yoke and armature are essentially parallel to one another, at least in the end positions of the armature. This construction enables an even and smallest possible air gap between the poles of the armature and the magnet yoke, in particular in connection with a one-sided mounting of the armature.
  • the magnetic yoke i.e. the main areas of the magnetic yoke and in particular the magnetic yoke legs have a larger cross section than the magnetic yoke poles, inter alia due to the tapering shape of the magnetic yoke legs.
  • the poles in particular the tapered poles, are placed on the ends of the magnet yoke legs and / or have a greater saturation induction than the other regions of the magnet yoke. Since a greater flux density is established in the tapered pole areas of the magnetic yoke legs than in the other areas of the magnetic yoke, it is important to be able to choose a different material for the poles of the magnetic yoke than for the other parts of the magnetic yoke. Due to the greater magnetic flux density, a material is chosen for the poles that has a greater saturation induction.
  • the distance between the magnetic yoke poles is set to a minimum in accordance with the design of the magnet yoke legs tapering toward one another, since in this case the armature is further reduced and the weight of the moving mass can thus be saved.
  • the correspondingly reduced armature is located in an area of greatest magnetic flux density, so that a material that has a high saturation induction must also be selected for the armature.
  • the saturation induction of the armature should be greater than that of the magnetic yoke or its main area. On the other hand, it can be comparable to the saturation induction of the poles placed on the magnetic yoke legs.
  • pole faces of the magnetic yoke and armature are preferably inclined at an angle ⁇ between 30 ° and 45 ° to the direction of movement of the armature. Other angles are also possible. This results in the possibility that the effective air gap L can be reduced for a given stroke H. With a reduction in the air gap, there is also an improvement in efficiency because of the lower magnetic voltage.
  • the device according to the invention can be used given the stroke H, the air gap L is significantly reduced, which results in lower electrical power consumption.
  • a particular variability of the device results from the fact that the individual pole faces are inclined differently to the direction of movement of the armature.
  • different and asymmetrical anchor shapes can be realized.
  • the pole face geometry of the two electromagnets can be different, i.e. Large, shape of the cross-sectional area and inclination can be individually adapted to different requirements.
  • Another advantage results from the fact that the armature-side pole faces are larger than the cross-sectional area in the center of the armature. As a result, a uniformly high flux density is achieved in the anchor material, in particular in the case of a material with a higher saturation reduction.
  • the induction in the anchor can be close to or reach the saturation modulation.
  • a tapering course of the magnetic yoke legs is then also possible and preferred.
  • the moving armature has recesses.
  • the central cross-sectional area of the armature can be smaller than the pole area due to recesses, which results in the advantages mentioned.
  • there is a weight saving which in turn is advantageously noticeable in the power consumption of the electromagnetic actuating device.
  • the recesses are arranged in the region of the center of the armature.
  • the recesses can be e.g. be arranged next to the bores, which serve to connect the moving armature to the part to be driven.
  • this recess can correspond to a normal bore or be adapted to the cross-sectional shape of the armature.
  • the shape is to be chosen so that the magnetic flux flows uniformly around this recess in the armature. A most homogeneous, for example arc-shaped course of the magnetic flux without corners is thus guaranteed.
  • the magnetic flux is introduced into the armature through the pole faces.
  • Anchor material that is located between the pole faces and is not penetrated by the magnetic flux is removed in accordance with this design feature in order to achieve a further weight reduction of the armature.
  • the cross-sectional area of the armature following the pole face is to be designed in such a way that a uniform high flux density with small air gaps is achieved in the armature material, which is close to the saturation reduction.
  • the armature can contain a permanent magnet. This magnet applies a holding force in the end positions, which makes it possible to reduce the holding current through the coils of the magnet yoke in the end positions.
  • the armature is connected to a lever which is rotatably mounted at one end.
  • the movement of the armature between the two electromagnets can thus be implemented as a movement of the lever. If the armature is also on the side opposite the bearing of the lever, at the other end of the lever, a long lever path ensures that the almost parallel orientation of the pole faces is maintained when the armature moves.
  • the lever is advantageously mounted on a torsion spring which at least partially generates the spring forces for the armature in order to hold it in the intermediate position when the electromagnet is switched off.
  • the torsion spring can also be designed such that the spring forces are fully applied. Furthermore, it is possible to arrange additional springs, in particular helical springs, on the lever, which hold the armature in the intermediate position.
  • the adjusting device is further characterized in that an actuating element, in particular a rod, is articulated between the armature and the bearing of the lever.
  • an actuating element in particular a rod
  • the armature movement between the two electromagnets can be converted into an up and down movement of the rod, whereby depending on the distance of the articulation point of the rod from the armature, a more or less strong reduction of the armature movement takes place.
  • the rod which is set in motion by the armature, can be used when the actuator for controlling intake / exhaust valves in internal combustion engines is used to transmit its motion directly or indirectly via an intermediate part to the stem of the valve to be actuated.
  • Figure 5 The overall view of a
  • Actuating device with an armature mounted on a lever, the movement of which is converted into the movement of a valve
  • Figure 7 An alternative embodiment in which the poles are perpendicular to the direction of movement of an armature with lateral recesses.
  • Figure 1 shows an anchor, which is essentially the shape two trapezoids lying on top of each other with their long base.
  • the material of the anchor is of high quality, which means that it has a high saturation induction.
  • the poles 2 of the armature are opposite yoke-side poles 3, which likewise consist of magnetically high-quality material and are placed on the ends of the yoke legs.
  • the magnetic yoke legs approach each other in the illustrated case in that they are directed obliquely toward one another at the opening angle ⁇ . It is not the legs as a whole, but only the end areas that face inwards.
  • the poles 3 of the magnet yoke leg 5 taper towards the end of the magnet yoke leg, that is to say in the direction of the armature 1.
  • the taper takes place at the spread angle ⁇ , which in the present case is 37 °.
  • Other angles are also possible.
  • the yoke 4 or the yoke 5 of the opposite electromagnet which is no longer shown, has a cross section which is significantly larger than that of the poles and is made of a material which has less induction of saturation.
  • ExemDlarisch is only at yoke 4 of the upper electromagnet a winding 8 indicated.
  • the armature 1 When the windings are activated, the armature 1 is moved in one of the directions of the double arrow 6 toward the poles 3 of the upper or lower electromagnet.
  • the movement of the armature 1 is transmitted via a lever, not shown, which is fastened to the bores 7 of the armature, to other elements which are used, for example, to control a valve.
  • the lever, not shown here can for example be connected to a torsion bar bearing.
  • the orientation of the pole faces is chosen in the present case so that the faces are inclined at an angle ⁇ to the direction of movement 6 of the armature.
  • the angle ⁇ is chosen to be 45 ° here. This ensures, as mentioned above, that a smaller air gap can be set between the poles for a given stroke. In the given case, the air gap L is only 70% of the stroke H. Again, other angles are possible.
  • FIG. 2 A similar construction is also shown in FIG. 2.
  • the exemplary embodiment in this figure differs from that in FIG. 1 essentially only in that the anchor 10 has the shape of two trapezoids with different angles of inclination of the non-parallel sides relative to one another.
  • the pole area is significantly larger here than in the exemplary embodiment according to FIG. 1. Due to the different orientation of the pole areas to the direction of movement of the armature, the different areas can be different Requirements when opening or closing a valve are taken into account.
  • the lower and upper pole faces also have different sizes.
  • the armature 10 has recesses 11a and 11b in the region of its center and at its lower end in order to save weight.
  • the shape of the recess 11a is adapted approximately to the outer cross section of the armature.
  • bores 12 are provided on the armature, which are used to fasten the armature to a bearing, such as to serve as a lever.
  • the holes are arranged in the present case so that they do not negatively affect the magnetic flux through the upper part of the armature.
  • a pole area is approximately as large as the central armature cross-sectional area in the direction AA (FIG. 1) or the sum of the armature cross-sectional areas (FIG. 2).
  • the anchor 20 or 30 basically has a shape which corresponds to two trapezoids lying one on top of the other.
  • the armature 20 and 30 and the pole 21 and 31 on the axis are not made of the high-quality material compared to FIGS. 1 and 2.
  • the yoke and armature-side poles have larger pole faces.
  • the magnetic yoke legs taper in the pole area, but this need not necessarily be the case.
  • the anchors 20 and 30 are provided with recesses 22 and 32, respectively.
  • these recesses 22 are located between the pole faces at the top and bottom, without negatively influencing the magnetic flux through the armature.
  • the recess 32 is in turn in the area of the anchor center.
  • the recesses in both the armature 20 and the armature 30 are designed such that the area of a pole AP is larger than the cross-sectional area of the armature in the center in the direction AA (FIG. 3) or as the sum of the cross-sectional areas of the armature on both sides of the recess 32.
  • care was taken in the present exemplary embodiment in the dimensioning and geometry of the armature that the armature cross-section behind the larger pole faces was reduced in such a way that a uniform flux density was created in the armature material.
  • the solution according to FIG. 4 has the advantage that the magnetic flux is not inhibited by the fastening bores. From the figure 3 it can also be seen from the indicated field line F that the magnetic flux runs optimally in an arc shape between the two magnetic poles 21 through the armature 20. The oval shape of the recess 32 according to FIG. 4 also supports a uniform flow around the recess by the magnetic flux.
  • FIG. 5 shows an overall overview of the electromagnetic actuating device in which the armature 30 is connected to a lever 40 which is rotatably mounted at the point 41.
  • the armature is actuated by two helical springs 42 and 43 without actuation of one of the electromagnets in the intermediate position shown held.
  • a rod is articulated as an actuating element 44, which in turn is connected to a valve stem 45 of an intake / exhaust valve of an internal combustion engine.
  • FIG. 5 also shows two excitation coils, each of which is wound around a yoke leg of an electromagnet.
  • the armature 30 When the electromagnets are actuated, the armature 30 is moved from its intermediate position either upwards or downwards in accordance with the construction shown, this movement being reduced into a movement of the actuating element 44 by the lever ratios selected between the armature position and the articulation point of the element 44.
  • the armature 30 thus carries out a larger stroke between the poles of the electromagnets than the correspondingly moved valve. Accordingly, the Kraftaufwan ⁇ in the electromagnet for actuating the valve is significantly reduced, so that a smaller and lighter actuator can be used.
  • FIG. 6 shows the lever 40, which is connected to a torsion bar or a torsion spring 46, which in turn is arranged perpendicular to the lever 40 and is clamped in a rotationally fixed manner at its other end.
  • This torsion bar 46 or the torsion spring can at least partially generate the spring forces with which the armature is held in its intermediate position.
  • the torsion bar is preferably additionally held in a support bearing (not shown).
  • FIG. 7 also shows a two-pole magnet system, the magnet yokes 51 and 52 of which run obliquely to an armature 50 mm. This in turn ensures that the Anchor length can be minimized. In this case, however, care must be taken to ensure that the leakage flux between the poles due to the smaller distance between the magnetic yoke poles remains acceptable.
  • the pole faces of both the magnetic yoke and the armature are oriented perpendicular to the direction of movement of the armature 50.
  • the stroke of the armature is therefore limited by the width of the air gap.
  • the flake anchor 50 has V-shaped recesses 54 on the outside of its edge. The tip of these recesses 54 can extend almost to the inner edge 53 of the yoke poles 51 and 52. This ensures that the magnetic flux also runs homogeneously and in an arc shape between the poles of the yokes through the armature in this exemplary embodiment.
  • the yoke legs taper towards one another. However, this is not absolutely necessary.
  • FIG. 8 shows further possible magnetic yoke shapes 60 and 61, in which the magnetic yoke legs 62, 63, 64 and 65 of the electromagnets approach each other towards the poles and at the same time taper to the end.
  • the upper magnetic yoke 60 has a shape in which the left magnetic yoke leg 62 bends almost at right angles to the other leg 63 at approximately half its length.
  • the right leg 63 initially has an outwardly curved course in order to maintain the greatest possible average distance from the left leg 62, the End region of the leg 63 is bent in the direction of the left leg 62 and approaches it.
  • the lower magnetic yoke 61 has a shape in which the right magnetic yoke leg 64 runs straight and only the left leg 65 is directed towards the other leg.
  • An armature 66 which is fastened to a lever (not shown) and is used for this purpose, in turn, moves between the poles of the magnetic yokes 60 and 61, e.g. to actuate a valve of an internal combustion engine.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stellvorrichtung mit zwei mehrpoligen, vorzugsweise zweipoligen Elektromagneten, die jeweils ein Magnetjoch (4) mit Magnetjochschenkeln (5) und wenigstens eine Spule (8) aufweisen und mit einem zwischen den Polflächen (3a) beider Elektromagnete hin- und herbewegbaren Anker (1), der bei abwechselndem Einschalten der Elektromagnete in Endstellungen zumindest in der Nähe der Polflächen (3a) des entsprechenden Elektromagneten gebracht wird, wobei der Anker (1) mit einem anzutreibenden Teil (40) verbunden ist und wobei sich die äusseren Magnetjochschenkel (5) mindestens eines der Elektromagnete zu den Polen hin einander annähern und/oder wobei die Magnetjochschenkel (5) sich zum Ende hin verjüngen.

Description

ELEKTROMAGNETISCHE STELLVORRICHTUNG
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stellvorrichtung mit zwei mehrpoligen, vorzugsweise zweipoligen Elektromagneten, die jeweils ein Magnetjoch mit Magnet^ochschenkeln und wenigstens eine Spule aufweisen und mit einem zwischen den Polflachen beider Elektromagnete hin- und herbewegbaren Anker, der bei abwechselndem Einschalten der Elektromagnete in Endstellungen zumindest in der Nahe der Polflachen des entsprechenden Elektromagneten gebracht wird, wobei der Anker mit einem anzutreibenden Teil verbunden ist.
Elektromagnetische Stellvorrichtungen dieser Art können z.B. bei Verbrennungsmotoren eingesetzt werden, um die für einen Gaswechsel benotigten Em-/Auslaßventιle anzusteuern. Diese Vorrichtungen sind daher geeignet, die üblichen Nockenwellensteuerungen zu ersetzen. Ebenfalls können diese elektromagnetischen Stellvorrichtungen zur Verstellung anderer Elemente eingesetzt werden, bei denen ein geringer Verstellweg von wenigen Millimetern ausreicht. So können die elektromagnetischen Stellvorrichtungen z.B. auch f r Pumpen verwendet werden.
Um die Bewegung des Ankers z.B. auf ein Ventil eines Motors zu übertragen, weist der 7Anker blicherweise Bohrungen auf, über die er mit einem anzutreibenden Teil verbunden ist. Dieses Teil wiederum überträgt seine Bewegung direkt oder indirekt auf das Ventil.
Eine Stellvorrichtung der eingangs genannten Art ist z.B. aus der DE 19521078 AI bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist der Anker quaderförmig ausgebildet und weist zur Energieeinsparung eine Remanenzinduktion auf. Darüber hinaus hat jeder der hier verwendeten Elektromagnete eine U-förmige Jochform mit zueinander parallel liegenden Polflächen, wobei der Polquerschnitt mit zunehmendem Abstand vom Anker konstant bleibt. Durch die U- förmige Jochform ist weiterhin ein paralleler Verlauf der MagnetJochschenkel gegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Energieaufwand beziehungsweise die Leistungsaufnahme der elektromagnetischen Stellvorrichtung und das Gewicht der bewegten Massen zu reduzieren, wodurch insgesamt eine Optimierung des Wirkungsgrades, insbesondere in den Endstellungen des Ankers erzielt werden soll.
Ein minimales Gewicht der bewegten Massen ist hier wichtig, da es in die Leistungsaufnahme quadratisch eingeht. Darüber hinaus sollen diese Forderungen bei akzeptablen Kosten erreicht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die äußeren Magnetjochschenkel mindestens eines Elektromagneten zu den Polen hin einander annähern und/oder daß die Magnet ochschenkel sich zum Ende hin verjüngen.
Dadurch, daß sich die Magnetjochschenkel in Richtung der Pole einander annähern, wodurch der Jochpolabstand verringert wird, können die Außenmaße des Ankers und somit eines wesentlichen Teils der bewegten Masse minimiert werden, womit eine Gewichtsersparnis erreicht wird.
Diese Gewichtsersparnis äußert sich positiv in einer geringeren benötigten Leistung zur Ansteuerung der elektromagnetischen Stellvorrichtung, sowie in einer Erhöhung der möglichen Schaltzyklen und kürzeren Schaltzeiten.
Darüber hinaus wird durch diese Konstruktion ein Magnetkreis realisiert, in dem der Magnetfluß einen homogenen, insbesondere bogenförmigen Verlauf ohne Ecken aufweist, was ebenfalls zu geringeren Verlusten führt.
Trotz des geringen Abstandes der an den Enden der Magnetjochschenkel befindlichen Pole in der Nähe des Ankers, weist diese Vorrichtung nur geringe Streufeldverluste im Vergleich zu den Verlusten im Arbeitsluftspalt auf, da sich durch den Verlauf der sich annähernden Magnetjochschenkel mit zunehmendem Abstand vom Anker auch der Abstand der Magnetjochschenkel vergrößert und damit die Streuverluste immer kleiner werden.
Der geringe Abstand zwischen den Polen der Magnetjochschenkel wird also ausschließlich nur in der unmittelbaren Umgebung des Ankers erreicht.
Zusätzlich oder alternativ sind die Magnetjochschenkel derart ausgeführt, daß sie sich zum Ende hin verjüngen. Dementsprechend weisen die Pole bzw. Polbereiche, die sich an den Enden der Schenkel befinden, ebenfalls diesen verjüngenden Verlauf auf. Die Verjüngung der Pole erfolgt hier unter einem Spreizwinkel ß, der zwischen 5 und 90°, vorzuσsweise zwischen 10 und 50° und insbesondere um 30° liegt. Als Spreizwinkel ß wird hierbei der Winkel bezeichnet, unter dem die Seitenflächen der Pole bzw. der Magnetjochschenkelenden zueinander orientiert sind.
Da sich hierdurch kleinere Polflächen des Magnetj ochs ergeben, können auch die zugehörigen Polflächen des Ankers verkleinert werden. Hieraus folgt wiederum eine Verkleinerung des Ankers, die eine Gewichtsreduzierung mit den bereits oben genannten Vorteilen nach sich zieht.
Die Annäherung der Magnetjochschenkel wird vorzugsweise dadurch realisiert, daß zumindest die Enden der äußeren Magnetjochschenkel mindestens eines der Elektromagneten aufeinander zu schräg nach innen gerichtet sind. In diesem Fall laufen die Magnetjochschenkel unter einem Öffnungswinkel α aufeinander zu. Es ist auch möglich, daß nicht nur die Enden, sondern die Magnetjochschenkel in ihrer gesamten Länge nach innen gerichtet sind.
Der Öffnungswinkel α unter dem die Magnetjochschenkel zueinander verlaufen liegt zwischen 10° und 170°. Bei einem Winkel von 170° verlaufen die Magnetjochschenkel beinahe parallel zueinander aufeinander zu. Üblicherweise werden Öffnungswinkel von α= 30 - 120° gewählt. Besonders bevorzugt sind Winkel von 45° bis 90°.
Es ist ebenso möglich, daß nur ein Magnetjochschenkel auf den anderen Magnetjochschenkel zu gerichtet ist, während dieser in üblicher Weise gerade verläuft.
Allgemein ist zu bemerken, daß der Verlauf der sich annähernden Magnetjochschenkel nicht notwendigerweise in einer geraden Linie erfolgen muß. Eine Annäherung ist durch nahezu beliebigen Jochschenkelverlauf realisierbar. Der Verlauf der Schenkel, der insbesondere auch in gebogener Form gegeben sein kann, ist dabei oftmals durch Einbaukriterien, wie z.B. den zur Verfügung stehenden Platz bestimmt.
Die Stellvorrichtung zeichnet sich vorteilhafterweise dadurch aus, daß die Polflächen von Magnetjoch und Anker zumindest in den Endstellungen des Ankers zueinander im wesentlichen parallel sind. Durch diese Konstruktion ist ein gleichmäßiger und kleinstmöglicher Luftspalt zwischen den Polen von Anker und Magnetjoch, insbesondere in Verbindung mit einer einseitigen Lagerung des Ankers realisierbar.
Besonders vorteilhaft ist bei dieser Konstruktion, daß das Magnetj och d.h. die Hauptbereiche des Magnetj ochs und insbesondere die Magnetjochschenkel unter anderem auch aufgrund des verjüngenden Verlaufs der Magnetjochschenkel einen größeren Querschnitt aufweisen, als die Magnetj ochpole .
Bei einem konstanten Magnetfluß, der insbesondere durch den Erregerstrom in der Spule und durch die Materialwahl des Magnetjoches gegeben ist, ergibt sich somit im Magnetjoch eine geringere Flußdichte als an den Magnetjochschenkeln bzw. an deren Enden/Polen. Hieraus resultieren geringe Eisenverluste, wodurch insgesamt wiederum der Wirkungsgrad der eiektro-magnetischen Stellvorrichtung verbessert wird. Eine weitere Verringerung der Eisenverluste kann dadurch erreicht werden, daß sowohl Magnetjoch als auch Anker lameliiert ausgeführt werden. Durch diese Lamellierung kann eine wirkungsvolle Unterdrückung von Wirbelströmen erreicht werden, die anderenfalls zu Verlusten führen.
Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn die Pole, insbesondere die sich verjüngenden Pole, auf die Enden der Magnetjochschenkel aufgesetzt sind und/oder eine größere Sättigungsinduktion aufweisen als die übrigen Bereiche des Magnetjochs. Da sich besonders in den sich verjüngenden Polbereichen der Magnetjochschenkel eine größere Flußdichte einstellt, als in den übrigen Bereichen des Magnetjoches, ist es wichtig, für die Pole des Magnetjoches ein anderes Material wählen zu können als für die übrigen Teile des Magnetjoches . Aufgrund der größeren magnetischen Flußdichte wird für die Pole dementsprechend ein Material gewählt, das eine größere Sättigungsinduktion aufweist.
Entsprechend der Ausführung der schräg aufeinander zulaufenden Magnetjochschenkel wird in einer besonders bevorzugten Variante der Abstand zwischen den Magnetjochpolen minimal eingestellt, da in diesem Fall der Anker weiter verkleinert und somit Gewicht der bewegten Masse eingespart werden kann.
Hierbei ist jedoch zu beachten, daß es in der Nähe der Polbereiche zu Streuverlusten kommen kann, die bei der vorliegenden Erfindung dadurch reduziert werden, daß sich die Magnetjochschenkel mit zunehmenden Abstand vom Anker unter dem bereits erwähnten Öffnungswinkel α voneinander entfernen. Zur Minimierung der Streuverluste ist der mittlere Abstand zwischen den Polen größer zu wählen als die Summe der Luftspalte.
Durch den geringen Abstand der Magnetjochpole und den verjüngenden Verlauf der Pole, wodurch sich eine kleine Polfläche ergibt, befindet sich der entsprechend größenreduzierte Anker in einem Bereich größter Magnetflußdichte, so daß auch für den Anker ein Material zu wählen ist, das eine hohe Sättigungsinduktion aufweist. Insbesondere sollte die Sättigungsinduktion des Ankers größer sein als die des Magnetjoches bzw. dessen Hauptbereichs. Sie kann hingegen vergleichbar mit der Sättigungsinduktion der auf die Magnetjochschenkel aufgesetzten Pole sein.
Es zeichnet sich als besonders vorteilhaft aus, wenn die Polflächen von Magnetjoch und Anker vorzugsweise unter einem Winkel γ zwischen 30° und 45° schräg zur Bewegungsrichtung des Ankers geneigt sind. Auch andere Winkel sind möglich. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, daß bei einem vorgegebenen Hub H der effektive Luftspalt L verkleinert werden kann. Mit einer Verkleinerung des Luftspaltes ergibt sich sodann wegen geringerer magnetischer Spannung auch eine Verbesserung des Wirkungsgrades .
Bei einer Konstruktion, bei der die Polflächen von Magnetjoch und Anker zur Bewegungsrichtung des Ankers unter dem genannten Winkel γ orientiert sind, ergibt sich der effektive Luftspalt L bei einem vorgegebenen Hub H durch die Beziehung L = H x SIN(γ) .
Gegenüber elektromagnetischen Stellvorrichtungen, bei denen die Polflächen von Anker und Magnetj och senkrecht zur Bewegungsrichtung des Ankers angeordnet sind und bei denen der maximale Hub somit durch die Luftspaltbreite gegeben ist, läßt sich durch die erfindungsgemäße Vorrichtung bei gegebenem Hub H der Luftspalt L deutlich verringern, was eine kleinere elektrische Leistungsaufnahme zur Folge hat.
Eine besondere Variabilität der Vorrichtung ergibt sich dadurch, daß die einzelnen Polflachen zur Bewegungsrichtung des Ankers unterschiedlich geneigt sind. Durch eine derartige Konstruktion können verschiedene auch asymmetrisch Ankerformen realisiert werden. Insbesondere kann man so den unterschiedlichen Anforderungen Rechnung tragen, die sich für die beiden Endstellungen des Ankers ergeben, wobei diese Endstellungen z.B. dem offenen oder geschlossenen Zustand eines Em/Auslaßventils in einem Verbrennungsmotor entsprechen. Insbesondere kann die Polflachengeometrie der beiden Elektromagnete unterschiedlich sein, d.h. Große, Form der Querschnittsflache und Neigung können verschiedenen Forderungen entsprechend individuell angepaßt werden.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß die ankerseitigen Polflachen großer sind als die Querscnnittsflache im Zentrum des Ankers. Hierdurch wird insbesondere bei einem Material mit höherer Sattigungsmduktion eine gleichmäßig hohe Flußdichte im Ankermaterial erreicht. Die Induktion im Anker kann dabei nahe an der Sattigungsmduktion liegen oder diese erreichen.
Bei den bisher beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen der magnetischen Stellvorrichtung wurde eine Optimierung z.B. durch auf die Magnetjochschenkel aufgesetzte Pole mit erhöhter Sattigungsmduktion erreicht. Sollen Kosten für das spezielle Polmateπal gespart werden, so werden die Polflachen von Joch und Anker großer ausgeführt, wobei sie in den Endlagen des Ankers so dimensioniert sind, daß ein Betrieb bei einer akzeptablen Induktion und kleinen Eisenverlusten möglich ist.
Ein verjungender Verlauf der Magnetjochschenkel ist auch dann möglich und bevorzugt.
In diesem Fall, sowie auch bei Einsatz eines Polmaterials mit höherer Sättigungsinduktion ist eine Verbesserung des Wirkungsgrades der elektromagnetischen Stellvorrichtung dadurch möglich, daß der bewegte Anker Ausnehmungen aufweist. Insbesondere kann, wie oben erwähnt, durch Ausnehmungen die zentrale Querschnittsfläche des Ankers kleiner sein als die Polfläche, wodurch sich genannte Vorteile ergeben. Entsprechend der Ausnehmungen ergibt sich eine Gewichtsersparnis, die sich wiederum vorteilhaft in der Leistungsaufnahme der elektromagnetischen Stellvorrichtung bemerkbar macht.
Besonders positiv wirkt sich aus, wenn die Ausnehmungen im Bereich des Zentrums des Ankers angeordnet sind. Die Ausnehmungen können hierbei z.B. neben den Bohrungen angeordnet sein, die dazu dienen den bewegten Anker mit dem anzutreibenden Teil zu verbinden. Insbesondere kann diese Ausnehmung einer normalen Bohrung entsprechen oder der Querschnittsform des Ankers angepaßt sein.
In dem Fall einer etwa zentral gelegenen Ausnehmung im Anker, ist die Formgebung so zu wählen, daß der Magnetfluß gleichmaßig diese Aussparung im Anker umströmt. Ein möglichst homogener, beispielsweise bogenförmiger Verlauf des Magnetflusses ohne Ecken bleibt somit gewährleistet.
Dar ber hinaus bietet es sich an, die Ausnehmungen auf der Oberflache des Ankers, insbesondere zwischen den Polflachen anzuordnen.
Im wesentlichen wird der Magnetfluß durch die Polflachen in den Anker eingeleitet. Ankermaterial, daß sich zwischen den Polflachen befindet und nicht vom Magnetfluß durchdrungen wird, wird entsprechend dieses Konstruktionsmerkmais entfernt, um eine weitere Gewichtsreduktion des Ankers zu erreichen.
Hierbei ist die Ankerquerschnittsflache im Anschluß an die Polflache so zu gestalten, daß im Ankermaterial eine gleichmaßige hohe Flußdichte bei kleinen Luftspalten erreicht wird, die an die Sattigungsmduktion heranreicht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich dadurch, daß der Anker einen Permanentmagneten enthalten kann. Durch diesen Magneten wird in den Endstellungen e ne Haltekraft aufgebracht, wodurch es ermöglicht wird, den Haltestrom durch die Spulen des Magnetjochs in den Endstellungen zu reduzieren.
Zur Betätigung eines Elementes, z.B. eines Em- /Auslaßventils in einem Verbrennungsmotors ist es vorgesehen, daß der Anker mit einem Hebel verbunden ist, der an einem Ende drehbar gelagert ist. Die Bewegung des Ankers zwischen den beiden Elektromagneten kann somit eine Bewegung des Hebels umgesetzt werden. Befindet sich der Anker darüber hinaus auf der der Lagerung des Hebels gegenüberliegenden Seite, am anderen Ende des Hebels, so ist durch einen langen Hebelweg gewährleistet, daß bei einer Bewegung des Ankers die beinahe parallele Orientierung der Polflachen zueinander erhalten bleibt. Vorteilhafterweise wird der Hebel an einer Drehfeder gelagert, die zumindest teilweise die Federkräfte für den Anker erzeugt, um diesen bei ausgeschalteten Elektromagneten in der Zwischenstellung zu halten. Die Drehfeder kann auch derart ausgebildet sein, daß die Federkräfte vollständig aufgebracht werden. Weiterhin ist es möglich, am Hebel weitere Federn, insbesondere Schraubenfedern anzuordnen, die den Anker in der Zwischenstellung halten.
Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung, zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß zwischen Anker und dem Lager des Hebels ein Betätigungselement insbesondere eine Stange angelenkt ist. Mittels dieser Stange kann die Ankerbewegung zwischen den beiden Elektromagneten in eine Auf- und Abbewegung der Stange umgesetzt werden, wobei je nach Abstand der Anlenkstelle der Stange zum Anker, eine mehr oder weniger starke Untersetzung der Ankerbewegung erfolgt. Die Stange, die durch den Anker in Bewegung versetzt wird, kann bei einer Verwendung der Stellvorrichtung zur Steuerung von Ein-/Auslaßventilen bei Verbrennungsmotoren dazu eingesetzt werden, direkt oder indirekt über ein Zwischenteil ihre Bewegung auf den Schaft des zu betätigenden Ventiles zu übertragen.
Da der Abstand zwischen Anker und Lager des Hebels größer ist als der Abstand zwischen der Anlenkstelle der Stange und dem Lager des Hebels, muß durch den Elektromagneten im Vergleich zu der Kraft die das Ventil betätigt, eine durch die Hebelverhältnisse gegebene geringere Kraft aufgebracht werden, so daß die Magnetsysteme der Stellvorrichtung insgesamt kleiner und somit leichter ausgeführt werden können .
Durch den Einsatz dieser Hebelkonstruktion kann daher wiederum Gewicht bei den bewegten Teilen eingespart werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 und 2 Stellvorrichtungen gemäß der Erfindung mit aufgesetzten und sich verjüngenden Polen hoher Sättigungsdinduktion und unterschiedlichen Ankerformen,
Figur 3 und 4 Stellvorrichtungen gemäß der Erfindung ohne aufgesetzte Pole mit unterschiedlich geformten Ankern, die Ausnehmungen aufweisen,
Figur 5 Die Gesamtansicht einer
Stellvorrichtung mit einem an einem Hebel gelagerten Anker, dessen Bewegung in die Bewegung eines Ventiles umgesetzt wird,
Figur 6 Die Lagerung des Hebels an einer
Drehfeder,
Figur 7 Eine alternative Ausführung, bei der die Pole senkrecht zur Bewegungsrichtung eines Ankers mit seitlichen Ausnehmungen liegen.
Die Figur 1 zeigt einen Anker, der im wesentlichen die Form zweier mit Ihrer langen Basis aufeinanderliegender Trapeze aufweist. Das Material des Ankers ist hochwertig ausgewählt, d.h., daß es eine hohe Sättigungsinduktion aufweist. Den Polen 2 des Ankers liegen jochseitige Pole 3 gegenüber, die ebenfalls aus magnetisch hochwertigem Material bestehen und auf die Enden der Jochschenkel aufgesetzt sind.
Die Magnetjochschenkel nahern sich im dargestellten Fall dadurch aneinander an, daß sie unter dem Öffnungswinkel α schräg aufeinander zu nach innen gerichtet sind. Hierbei sind nicht die Schenkel in ihrer Gesamtheit, sondern nur die Endbereiche nach innen gerichtet. Der Öffnungswinkel betragt α= 45° und bewegt sich somit im besonders bevorzugten Bereich von 45° bis 90°.
Hier zeigt sich auch, daß die Polflächen 3a des Magnetjochs und die Polflachen 2 des Ankers, insbesondere in den nicht dargestellten Endstellungen, zueinander im wesentlichen parallel sind.
Ebenfalls ist erkennbar, daß die Pole 3 der Magnetjochschenkel 5 sich zum Ende der Magnetjochschenkel, also in Richtung des Ankers 1 verjungen. Die Verjüngung erfolgt unter dem Spreizwinkel ß, der im vorliegenden Fall 37° betragt. Es sind ebenfalls andere Winkel möglich. Das Joch 4 bzw. auch das nicht mehr dargestellte Joch 5 des gegenüberliegenden Elektromagneten weist ein gegenüber den Polen deutlich größeren Querschnitt auf und ist aus einem Material hergestellt, das eine geringere Sättigungsinduktion aufweist.
ExemDlarisch ist am Joch 4 des oberen Elektromaσneten nur eine Wicklung 8 angedeutet. Be einer Ansteuerung der Wicklungen wird der Anker 1 in einer der Richtungen des Doppelpfeiles 6 zu den Polen 3 des oberen oder unteren Elektromagneten hinbewegt . Die Bewegung des Ankers 1 wird über einen nicht dargestellten Hebel, der an den Bohrungen 7 des Ankers befestigt ist, auf weitere Elemente übertragen, die z.B. zur Ansteuerung eines Ventils dienen. Der hier nicht dargestellt Hebel kann z.B. mit einer Drehstablagerung verbunden sein.
Die Orientierung der Polflachen ist in dem vorliegenden Fall so gewählt, daß die Flachen unter dem Winkel γ schräg zur Bewegungsrichtung 6 des Ankers verlaufen. Der Winkel γ ist hier zu 45° gewählt. Hierdurch ist, wie oben erwähnt, gewährleistet, daß bei einem vorgegebenen Hub ein geringerer Luftspalt zwischen den Polen einstellbar ist. Im gegebenen Fall betragt der Luftspalt L nur 70% des Hubes H. Auch hier sind wiederum andere Winkel möglich.
Eine ähnliche Konstruktion zeigt auch die Figur 2. Das Ausfuhrungsbeispiel in dieser Figur unterscheidet sich von dem der Figur 1 im wesentlichen nur dadurch, daß der Anker 10 die Form zweier Trapeze mit unterschiedlichen Neigungswinkeln der nicht parallelen Seiten gegeneinander aufweist. Die Winkel der Polflachen zur Bewegungsrichtung des Ankers, können oben z.B. γ=45° und unten ca. 30° betragen.
Die Polflache ist hier deutlich großer als im Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 1. Durch die unterschiedliche Orientierung der Polflachen zur Bewegungsrichtung des Ankers, kann den unterscniedlichen Anforderungen beim Offnen oder Schließen eines Ventiles Rechnung getragen werden. Die unteren und oberen Polflachen haben ebenfalls unterschiedliche Großen. Außerdem weist der Anker 10 im Bereich seines Zentrums und an seinem unteren Ende zur Gewichtsersparnis Ausnehmungen 11a und 11b auf.
Die Ausnehmung 11a ist in Ihrer Form etwa dem äußeren Querschnitt des Ankers angepaßt. Auch hier sind am Anker 10 Bohrungen 12 vorgesehen, die zur Befestigung des Ankers an einer Lagerung, wie z.B. einem Hebel dienen. Die Bohrungen sind im vorliegenden Fall so angeordnet, daß sie den Magnetfluß durch den oberen Teil des Ankers nicht negativ beeinflussen. Bei den Ausfuhrungsbeispielen nach Figur 1 und Figur 2 ist eine Polflache ungefähr so groß, wie die zentrale Ankerquerschnittsflache in Richtung AA (Figur 1) bzw. der Summe der Ankerquerschnittsflachen (Figur 2) .
Bei den Ausfuhrungsbeispielen der Figuren 3 und 4 weist der Anker 20, bzw. 30 im Grunde wieder eine Form auf, die zwei aufemanderliegenden Trapezen entspricht. Der Anker 20 bzw. 30 und die ochseitigen Pole 21 bzw. 31 sind hier jedoch gegenüber den Figuren 1 und 2 nicht aus dem hochwertigen Material hergestellt. Statt dessen weisen die joch- und ankerseitigen Pole größere Polflachen auf. Die Magnetjochschenkel verlaufen im Polbereich verjungend zu, was aber nicht notwendig der Fall sein muß. Zur Verringerung des Gewichtes, sind die Anker 20 und 30 mit Ausnehmungen 22 bzw. 32 ausgestattet.
Beim Ausfuhrungsbeispiel der Figur 3 liegen diese Ausnehmungen 22 oben und unten jeweils zwischen den Polflachen, ohne hierbei den Magnetfluß durch den Anker negativ zu beeinflussen. Beim Ausfuhrungsbeispiel der Figur 4 liegt die Ausnehmung 32 wiederum im Bereich des Ankerzentrums . Die Ausnehmungen sind sowohl beim Anker 20 als auch beim Anker 30 so gestaltet, daß die Flache eines Pols AP großer ist als die Querschnittsflache des Ankers im Zentrum in Richtung AA (Figur 3) oder als die Summe der Querschnittsflachen des Ankers beidseitig der Ausnehmung 32. Neben minimalem Gewicht ist im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel bei der Dimensionierung und Geometrie des Ankers darauf geachtet worden, daß der Ankerquerschnitt hinter den größeren Polflachen so reduziert wurde, daß im Ankermaterial eine gleichmäßige Flußdichte entsteht.
Bei kleinen Arbeitsluftspalten ist somit ein hohe Flußdichte gegeben, die ein Ankermaterial mit hoher Sattigungsmduktion erfordert.
Wie auch beim Ausfuhrungsbeispiel m Figur 3 hat die Losung nach Figur 4 den Vorteil, das der Magnetfluß nicht durch die Befestigungsbohrungen gehemmt wird. Aus der Figur 3 ist darüber hinaus durch die angedeutete Feldlinie F zu entnehmen, daß der Magnetfluß optimal bogenförmig zwischen den beiden Magnetpolen 21 durch den Anker 20 verlauft. Die ovale Form der Ausnehmung 32 nach Figur 4 unterstutzt ebenfalls ein gleichmäßiges Umströmen der Aussparung durch den Magnetfluß.
In der Figur 5 ist eine Gesamtubersieht der elektromagnetischen Stellvorrichtung wiedergegeben, bei der der Anker 30 mit einem Hebel 40 verbunden ist, der an der Stelle 41 drehbar gelagert ist. Durch zwei Schraubenfedern 42 und 43 wird der Anker ohne Ansteuerung eines der Elektromagnete in der dargestellten Zwischenstellung gehalten. Etwa in der Mitte zwischen .Anker 30 und Hebellager 41 ist als Betatigungselement 44 eine Stange angelenkt, die ihrerseits mit einem Ventilschaft 45 eines Ein-/Auslaßventils eines Verbrennungsmotors verbunden ist.
Die Figur 5 zeigt weiterhin zwei Erregerspulen, die jeweils um einen Jochschenkel eines Elektromagneten gewickelt sind. Bei einer Ansteuerung der Elektromagneten wird entsprechend der dargestellten Konstruktion der Anker 30 aus seiner Zwischenstellung entweder nach oben oder nach unten bewegt, wobei αiese Bewegung durch die zwischen Ankerposition und Anlenkstelle des Elements 44 gewählten Hebelverhaltnisse in eine Bewegung des Betatigungselements 44 untersetzt wird. Der Anker 30 fuhrt somit zwischen den Polen der Elektromagneten einen größeren Hub aus, als das entsprechend bewegte Ventil. Dementsprechend ist der Kraftaufwanα im Elektromagneten zur Betätigung des Ventils deutlich reduziert, so daß eine kleinere und leichtere Stellvorrichtung eingesetzt werden kann.
In der Figur 6 ist der Hebel 40 dargestellt, der mit einem Drehstab oder einer Drehfeder 46 verbunden st, der seinerseits senkrecht zum Hebel 40 angeordnet ist und an seinem anderen Ende drehfest eingespannt ist. Dieser Drehstab 46 bzw. d e Drehfeder kann die Federkräfte, mit denen der Anker in seiner Zwischenstellung gehalten wird zumindest teilweise selbst erzeugen. Vorzugsweise ist der Drehstab zusätzlich in einem nicht dargestellten Stutzlager gehalten.
Figur 7 zeigt ebenfalls ein zweipoliges Magnetsystem, dessen Magnetjoche 51 und 52 zu einem Anker 50 hm schräg zulaufen. Hierdurch wird wiederum erreicht, daß die Ankerlange minimiert werden kann. In diesem Fall ist jedoch darauf zu achten, daß der durch den geringeren Abstand der Magnetjochpole bedingte Streufluß zwischen den Polen akzeptabel bleibt.
Im vorliegenden Fall sind die Polflachen sowohl des Magnetjochs als auch des Ankers senkrecht zur Bewegungsrichtung des Ankers 50 orientiert. Daher ist der Hub des Ankers durch die Luftspaltbreite begrenzt. Zur Gewichtsersparnis und somit zur Wirkungsgradoptimierung weist der Flacnanker 50 jeweils außen an seinem Rand V- formige Ausnehmungen 54 auf. Die Spitze dieser Ausnehmungen 54 kann nahezu bis zur Innenkante 53 der Jochpole 51 und 52 verlaufen. Hierbei bleibt gewährleistet, daß der Magnetfluß auch diesem Ausfuhrungsbeispiel homogen und bogenförmig zwiscnen den Polen der Joche durch den Anker verlauft. Im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel verlaufen die Jochschenkel verjungend aufeinander zu. Dies ist jedoch nicht zwingend notig.
Die Figur 8 zeigt weitere mögliche Magnetjochformen 60 und 61, bei denen sich die Magnetjochschenkel 62,63,64 und 65 der Elektromagnete zu den Polen hin einander annähern und gleichzeitig zum Ende hm verjungen.
Das obere Magnetjoch 60 hat eine Form, bei der der linke Magnetjochschenkel 62 etwa auf der Hälfte seiner Lange nahezu rechtwinklig auf den anderen Schenkel 63 zu abknickt.
Der rechte Schenkel 63 hat einen zunächst nach außen gebogenen Verlauf, um einen möglichst großen mittleren Abstand zum linken Schenkel 62 zu wahren, wobei der Endbereich des Schenkels 63 in Richtung des linken Schenkels 62 gebogen ist und sich diesem so annähert.
Das untere Magnetjoch 61 hat eine Form, bei der der rechte Magnetjochschenkel 64 gerade verläuft und nur der linke Schenkel 65 auf den anderen Schenkel zu gerichtet ist. Zwischen den Polen der Magnetjoche 60 und 61 bewegt sich wiederum ein Anker 66, der an einem nicht dargestellten Hebel befestigt ist und dazu dient, z.B. ein Ventil eines Verbrennungsmotor zu betätigen.

Claims

Patentansprüche
1. Elektromagnetische Stellvorrichtung mit zwei mehrpoligen, vorzugsweise zweipoligen Elektromagneten, die jeweils ein Magnetjoch (4) mit Magnetjochschenkeln (5) und wenigstens eine Spule (8) aufweisen und mit einem zwischen den Polflächen (3a) beider Elektromagnete hin- und herbewegbaren Anker (1) der bei abwechselndem Einschalten der Elektromagnete in Endstellungen zumindest in der Nähe der Polflächen (3a) des entsprechenden Elektromagneten gebracht wird, wobei der Anker (1) mit einem anzutreibenden Teil (40) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die äußeren Magnetjochschenkel (5) mindestens eines Elektromagneten zu den Polen hin einander annähern und/oder daß die Magnetjochschenkel (5) sich zum Ende hin verjungen.
2. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Enden der äußeren Magnetjochschenkel (5) mindestens eines der Elektromagneten aufeinander zu schräg nach innen gerichtet sind.
3. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetjochschenkel auf den anderen Magnetjochschenkel zu gerichtet ist.
4. Stellvorrichtung nach einem der vorherigen Anspr che, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächen
(2,3a) von Magnetjoch (4) und Anker (1) zumindest in den Endstellungen zueinander im wesentlichen parallel sind.
5. Stellvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetjoch (4), insbesondere die Magnetjochschenkel einen größeren Querschnitt aufweisen als die Magnetjochpole (3) .
6. Stellvorrichtung nach einem der vorherigen Anspr che, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole (3), insbesondere die sich verjungenden Pole (3), auf die Enden der Magnetjochschenkel (5) aufgesetzt sind.
7. Stellvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetjochpole eine größere Sattigungsmduktion aufweisen als die Hauptteile des Magnetjochs (4) .
8. Stellvorrichtung nach einem der vorherigen Anspr che, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Magnetjochpolen minimal ist.
9. Stellvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (1) eine höhere Sattigungsmduktion aufweist als die Hauptteile des Magnetj ochs (4) .
10. Stellvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflachen
(2,3a) von Magnetjoch (4) und Anker (1), vorzugsweise unter einem Winkel (γ) zwischen 30° und 45° schräg zur Bewegungsrichtung des Ankers (1) geneigt sind.
11. Stellvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Polflachen (2,3a) zur Bewegungsrichtung des Ankers (1) unterschiedlich geneigt sind.
12. Stellvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ankerseitigen Polflachen (2) großer sind als die Querschnittsflache im Zentrum des Ankers.
13. Stellvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker
(1,10,20,30,50) Ausnehmungen (11a, 11b, 22, 32, 54) aufweist.
14. Stellvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (11a, 32) im Bereich des Zentrums des Ankers angeordnet sind.
15. Stellvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (11b, 22, 54) auf der Oberflache des Ankers, insbesondere zwischen den Polflachen (2) angeordnet sind.
16. Stellvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker einen Permanentmagneten enthalt.
17. Stellvorrichtung nach einem der vorherigen Anspr che, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker mit einem Hebel (40,44) verbunden ist, der an einem Ende drehbar gelagert ist.
18. Stellvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel an einer Drehfeder (46) gelagert ist, die die Federkräfte für den Anker zumindest teilweise erzeugt.
19. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß am Hebel (40) Federn (42), insbesondere Schraubenfedern angeordnet sind.
20. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 17,18 oder 19 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Anker und Lager des Hebels ein Betätigungselement (44), insbesondere eine Stange angelenkt ist.
21. Stellvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Steuerung von Ein/Auslaßventilen bei Verbrennungsmotoren verwendet wird.
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