EP1163686B1 - Electro-aimant - Google Patents

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EP1163686B1
EP1163686B1 EP01909656A EP01909656A EP1163686B1 EP 1163686 B1 EP1163686 B1 EP 1163686B1 EP 01909656 A EP01909656 A EP 01909656A EP 01909656 A EP01909656 A EP 01909656A EP 1163686 B1 EP1163686 B1 EP 1163686B1
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EP
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actuator
side plates
yoke side
yoke
lamellae
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EP01909656A
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German (de)
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EP1163686A1 (fr
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Heinz Leiber
Thomas Leiber
Dirk Dünkel
Frank KÄHNY
Ralf Hecker
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TE Connectivity Germany GmbH
Original Assignee
Tyco Electronics AMP GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/02—Cores, Yokes, or armatures made from sheets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/081—Magnetic constructions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/14—Pivoting armatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • F01L9/21—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means actuated by solenoids
    • 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

Definitions

  • the invention relates to electromagnets with the features of the preamble of claim 1.
  • Joches of magnetic circuits for electromagnets are bolted or obtained by beading in the sheets together a positive connection, by so-called stamped packetization. This is the usual technique, eg. B. for ignition transformers. Most of these yokes are also molded with plastic. This encapsulation serves the cohesion of the disk pack and to its isolation. Problematic the residual stress of thin sheets that resemble disc springs act and a dense composite in which each sheet without Game is in the composite, by bracing with Making screws very difficult.
  • the invention is based on the object, the yoke training to make a solenoid stiffer, to avoid the above-mentioned disadvantages.
  • Fig. 1 and Fig. 2 is an electromagnetic actuator 1 for a valve actuation of an internal combustion engine.
  • the actuator 1 has two electromagnets 2 and 3 consisting of two-pole yokes 2a and 3a and one each Winding 2b and 3b.
  • the electromagnets 2 and 3 work with a lever 4 together, with an anchor tube 4a is connected.
  • This anchor tube 4a is about an axis. 5 pivoted.
  • a Torsion spring 6 is arranged in the form of a rotary tube, the is rigidly clamped at one end and with his other End is connected to the anchor tube 4a.
  • the torsion bar 6 generated in this embodiment, the on the lever 4 acting two spring forces.
  • the lever 4 carries a Anchor 7, which cooperates with the electromagnets 2 and 3 and generates the pivoting movement.
  • the right end 4b of the lever 4 acts on a shaft, not shown of the valve.
  • Fig. 2 shows that the yoke 2a of fins 2a 'and 2a' 'composed of magnetic material is.
  • the end plates 2a '' the yokes 2a and 3a are made thicker (e.g., 3mm) and as also shown in Figs. 3a and 3b (section X - X), also welded to the yoke side plates 8.
  • Fig. 3a and Fig. 3b is in each case one of the welded joints 8 'between the Jochendlamellen 2a' 'and the Yoke side plates 8 shown. This creates between the two yoke side plates and the end plates a cage, where the yoke side plates are fully on the Endlamellen rigidly support the large magnetic forces to catch the slats.
  • a Weld 8 '' between the yoke side plate 8 and the bearing plate 12 shown in a recess 8 '' ' is appropriate.
  • the bearing plate 12 directly with the yoke side plate 8 connected.
  • the Weld 8 '' also by a through-welding 12 '' replaced by the bearing plate 12 to the end plate 2a '' his. Both can also be used simultaneously.
  • the disk set before welding strongly compressed so that the lamellae close together lie. This can be done with a bracing device be effected, which will be described later.
  • Fig. 4 shows again the structure of the electromagnet of Fig. 1 with the laminated yoke 2a, with the thin Slats 2a 'and the thicker end plates 2a ", the winding 2b and the bearing plate 12.
  • the left side plate 8a at its upper end 8a ' is bent and is arranged outside the winding 2b.
  • a high bending stiffness is achieved. It is welded at least at the top with the slats.
  • the thick end plates used 2a "set a stiffening of the package; thin platelets would bulge because of the spring action of the disk pack and can not transfer the ones transferred to the yoke side plate absorb high magnetic forces.
  • the yoke side plates 8 and 8a with manufactured with a small length tolerance (eg ⁇ 20 [m]. This makes it possible the plate pack 2a without editing the end faces of the end plates 2a '' together and to weld to the bearing plate, wherein the weld preferably over a large length of the contact surface is made.
  • Fig. 6 shows a case where the yoke side plates 8 and 8a are butt welded to the bearing plate 12 (Welds 12 '' '). In addition, there may be a weld 12 '' between the thick end plate 2a '' and the bearing plate 12 done.
  • Fig. 7 the front view of a combination of two Actuators 40 and 41 shown behind a common Bearing plate 42 are located.
  • the actuator 41 corresponds the position of the actuator 1 in Fig. 1.
  • the actuator 40 is opposite the actuator 41; he is against it is rotated by 180 °, so that in Fig. 7, left at 41a the storage of the anchor tube and its connection to the Rotary tube 41b corresponding to the illustration of FIG. 2 is located and right at 40a the clamping of the rotary tube 40b in the bearing plate 42.
  • the rear and front bearing plate 42 are mounted on an actuator carrier 43.
  • the Valve actuations 44 corresponding to 4b, are correspondingly spatially offset the valve spacing in the cylinder head.
  • FIG. 7 now shows possible welds 45 and 46 between the common bearing plate 42 and the behind lying end lamellae of the four yokes.
  • the weld 47 would mapped according to the U-shape of the magnet, such as this is shown in the upper part of the actuator 41.
  • Fig. 8 shows an embodiment in which the yoke side plates to an embedding of the disk pack in one Sheath 48 are expanded by pouring or overmolding be made with metal or plastic can.
  • metal or plastic can Preferably here aluminum die casting offers on.
  • the case 48 On the left half of the picture is the case 48 with the disk pack 49 shown.
  • the coil 50 In the yoke, the coil 50 is mounted. At the end of the yoke legs, a part of the armature 51 is shown.
  • This shell 48 is here by means of screws 52 and 52a is clamped between the bearing plates 53 and 53a (see Fig. 9). The clamping forces of the screws act predominantly only on the case 48. For better adhesion of the disk pack 49 on the shell 48 has the disk pack cam 49 'for anchoring.
  • through-bolts 64 on the yoke side plates 61 and 62 are here designed as sheet bending parts on the left with inversion around the screw 64 and partly with welded together (weld S M ). These are welded at the welds S 1 to S 4 with the disk set.
  • the screws have advantages in terms of fine adjustment of the magnetic yoke to the anchor. In addition, they reduce the deflection of the yokes and thus support the yoke side plates 61 and 62.
  • the yoke side plate 61 and 62 are welded to the bearing plates 53, and 53a, respectively.
  • the coil with bobbin 50a is shown.
  • the yoke leg may have a toothing.
  • the yoke leg may have a toothing.
  • the z. B. Shrunk is, so that no air gap arises.

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Claims (32)

  1. Electro-aimant (2, 3) muni d'une culasse (2a, 3a) présentant un bobinage électrique (2b, 3b) et un induit (7) en vis-à-vis d'un des pôles de la culasse (2a, 3a), dans lequel la culasse (2a, 3a) est composée de lamelles (2a', 2a") et des moyens (8, 9, 10) sont prévus en relation avec l'ensemble de lamelles, caractérisé en ce que, au moins sur une partie des surfaces latérales de préférence sur les surfaces latérales extérieures de l'ensemble de lamelles (2a, 3a) sont disposées des plaques latérales de culasse (8, 9) sur toute sa profondeur et en ce que les lamelles (2a', 2a") sont reliées au moins en partie aux plaques latérales de culasse (8, 9) par soudage, brasage, collage ou emboítement.
  2. Electro-aimant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de lamelles est pressé avant et pendant le soudage ou le brasage etc.
  3. Electro-aimant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les bords des plaques latérales de culasse (8, 9) sont soudées, brasées ou collées en leurs positions d'appui (10) à au moins une partie des lamelles (2a').
  4. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les plaques latérales de culasse (8, 9) sont enfoncées dans un ajustement étroit par emboítement dans les lamelles (2a', 2a").
  5. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les lamelles terminales (2a") sont formées plus épaisses que le reste des lamelles (2a') et en ce que ces lamelles terminales (2a") sont soudées ou brasées etc. avec les plaques latérales de culasse (8, 9).
  6. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les plaques latérales de culasse (8, 9) sont composées d'un matériau magnétique non conducteur.
  7. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les plaques latérales de culasse (8, 9) sont composées d'un matériau magnétique conducteur.
  8. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une soudure par laser est utilisée.
  9. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les plaques latérales de culasse (8, 8a) sont placées en vue d'une réduction des courants de Foucault à l'extérieur des bobinages (2b, 3b).
  10. Electro-aimant selon la revendication 9, caractérisé en ce que la plaque latérale de culasse (8a) est coudée à angle droit dans sa partie supérieure (8a') en vue d'entourer le bobinage (2b).
  11. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'une isolation (15) est prévue entre les fines lamelles et les plaques latérales de culasse (8, 9).
  12. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les plaques latérales de culasse (8, 9) presque parallèles aux lamelles (2a) sont munies d'au moins une rainure (13).
  13. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les plaques latérales de culasse (61, 62) sont reliées avec les plaques d'appui (53, 53a) au moyen de vis traversantes (60).
  14. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'un joint mécanique (couche étanche 63) de la discontinuité magnétique est prévu entre l'induit et les pôles en vis-à-vis du bobinage.
  15. Electro-aimant selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que son utilisation en tant que partie d'un actuateur électromagnétique (1), dans lequel l'induit (7) est mis en rapport avec deux forces élastiques (6) opposées dans deux positions terminales par l'intermédiaire d'une force magnétique (2, 3) et dans lequel les mouvements de l'induit sont utilisés dans les deux positions terminales en vue de l'actionnement d'une soupape d'un moteur à combustion interne (par l'intermédiaire du prolongement 4b).
  16. Actuateur selon la revendication 15, caractérisé en ce que lors de l'utilisation de plaques d'appui (12) auxquelles l'actuateur (1) est fixé et maintenu, ces plaques d'appui (12) sont également directement (Figure 3 et Figure 6) ou indirectement (Figure 3b) soudées ou brasées etc. aux plaques latérales de culasse.
  17. Actuateur selon la revendication 15, caractérisé en ce que, entre les plaques d'appui (12) et l'ensemble de lamelles, est introduite une isolation en particulier une feuille de matière plastique ou une couche de vernis.
  18. Actuateur selon la revendication 15, 16 ou 17, caractérisé en ce que l'induit (7) est disposé oscillant et une barre de torsion reliée à l'induit délivre au moins une partie des forces élastiques.
  19. Actuateur selon l'une des revendications 15 à 18, caractérisé en ce que ses lamelles terminales et/ou plaques latérales de culasse sont soudées etc. conjointement avec les lamelles terminales et/ou plaques latérales de culasse d'un autre actuateur (40) avec pour les deux actuateurs (40, 41) des plaques d'appui communes (42), où les deux actuateurs (40, 41) sont en vis-à-vis.
  20. Actuateur selon l'une des revendications 15 à 19, caractérisé en ce que les plaques latérales de culasse (8, 9) sont à tolérances étroites dans leurs longueurs.
  21. Actuateur selon la revendication 20, caractérisé en ce que les plaques latérales de culasse (8, 9) sont soudées etc. de préférence sur une grande partie de leur longueur directement avec les plaques d'appui (12).
  22. Actuateur selon l'une des revendications 20 ou 21, caractérisé en ce que les ensembles de lamelles (2a, 3a) au-dessus des plaques latérales (8, 9) sont déformés au moyen d'un dispositif de serrage sur une longueur constante et ensuite soudées etc.
  23. Actuateur selon l'une des revendications 15 à 22, caractérisé en ce que, en vue de l'alignement des aimants, l'induit est fixé respectivement dans les positions terminales, en ce que les culasses sont pressées sur l'induit (de préférence par l'intermédiaire de la force magnétique propre) et en ce que, ensuite, le soudage est réalisé entre les lamelles terminales de la culasse et les plaques d'appui.
  24. Actuateur selon la revendication 23, caractérisé en ce que lors de l'alignement, le jeu de palier est éliminé, de sorte que l'arbre (4a) est enfoncé de préférence dans la direction des aimants (2).
  25. Agencement d'actuateur selon la revendication 19, caractérisé en ce que les actuateurs en vis-à-vis sont disposés décalés de 180°.
  26. Agencement d'actuateur selon la revendication 19 ou 25, caractérisé en ce que les plaques d'appui communes (42) sont fixées au support d'actuateur ou à la tête de cylindre (43).
  27. Agencement d'actuateur selon l'une des revendications 1 à 26, caractérisé en ce qu'une plaque latérale de culasse (8, 9) est soudée tout d'abord en partie aux plaques d'appui (12), une autre plaque latérale de culasse (8, 9) est ensuite prise, les soudures étant ainsi réalisées de préférence en diagonale.
  28. Agencement d'actuateur selon l'une des revendications 15 à 27, caractérisé en ce que les plaques latérales de culasse sont élargies en une enveloppe entourant au moins largement l'ensemble de lamelles (49) latéralement.
  29. Agencement d'actuateur selon la revendication 28, caractérisé en ce que l'enveloppe (48, 54) est produite par extrusion ou par refonte.
  30. Agencement d'actuateur selon la revendication 28 ou 29, caractérisé en ce que l'enveloppe (48, 54) est reliée au moyen de vis traversantes (52, 52a) aux plaques d'appui (53, 53a).
  31. Agencement d'actuateur selon l'une des revendications 28 à 30, caractérisé en ce que l'ensemble de lamelles présente des taquets (49a) et/ou des évidements sur la surface tournée vers l'enveloppe (48, 54).
  32. Agencement d'actuateur selon l'une des revendications 28 à 31, caractérisé en ce que les enveloppes (48, 54) sont reliées, en particulier soudées, aux lamelles terminales (55) et celles-ci avec les plaques d'appui.
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