EP1163687B1 - Elektromagnet - Google Patents

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EP1163687B1
EP1163687B1 EP01942784A EP01942784A EP1163687B1 EP 1163687 B1 EP1163687 B1 EP 1163687B1 EP 01942784 A EP01942784 A EP 01942784A EP 01942784 A EP01942784 A EP 01942784A EP 1163687 B1 EP1163687 B1 EP 1163687B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plates
bearing
actuator
armature
yoke
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP01942784A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1163687A1 (de
Inventor
Heinz Leiber
Dirk Dünkel
Frank KÄHNY
Ralf Hecker
Stefan Masak
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.)
TE Connectivity Germany GmbH
Original Assignee
Tyco Electronics AMP GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tyco Electronics AMP GmbH filed Critical Tyco Electronics AMP GmbH
Publication of EP1163687A1 publication Critical patent/EP1163687A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1163687B1 publication Critical patent/EP1163687B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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
    • 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
    • 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
    • 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. This is the usual technique z. B. for ignition transformers. Usually, these yokes also still sprayed with plastic. The problem is the residual stress thin sheets, which act like disc springs and a dense composite in which every sheet is without play in the composite, by a bracing with screws very difficult.
  • the invention is based on the object, a large To achieve stiffness with small deformations, at small Dimensions and small weight.
  • the magnets must be easily adjustable on the anchor.
  • claims 12 to 26 is an application of the invention described in an actuator in which the invention particularly favorable effect.
  • the stiffness is predominantly due to the yoke stiffeners achieved, which not only absorb the magnetic forces but with the training of the actuator with swivel anchor and use a torsion spring as well the bearing forces and the support torque of the torsion bar on the bearing plate. Small dimensions are relatively thin Achieved bearing plates, which are also advantageous for the coil terminals described later. critical is the good non-positive and / or positive connection between the bearing plates and the yoke packages, as the Yoke stiffeners through the yoke side plates the forces derive from the bearing plate in these, so that consuming, thick bearing plates are prevented. The stiffness is by appropriate vote of the Jochpers with the yoke stiffeners and a corresponding design reached the bearing plates.
  • Fig. 1 and Fig. 2 is an electromagnetic actuator 1 for the valve actuation of an internal combustion engine partially shown.
  • the actuator 1 has two electromagnets 2 and 3 consisting of bipolar yokes 2a and 3a and each a winding 2b and 3b.
  • the electromagnets 2 and 3 work together with a lever 4, which with an anchor tube 4a is connected.
  • This anchor tube 4a is around a Axis 5 pivotally mounted.
  • a torsion spring 6 is arranged in the form of a torsion bar, which is rigidly clamped at one end and with its other end is connected to the anchor tube 4a.
  • the torsion bar 6 generates, for. B. both acting on the lever 4 Spring forces.
  • the lever 4 carries an armature 7, the cooperates with the electromagnets 2 and 3 and the Pivoting movement generated.
  • the right end 4b of the lever 4 acts on a shaft, not shown, of a valve.
  • FIG. 2 shows that the yoke 2a consists of lamellae 2a ' composed of magnetic material. It is for Improving the clarity of only a part of the disk pack 2a. In practice, the entire room between the bearing plates 8 with fins 2a 'filled.
  • the two bearing plates 8 are by two yoke side plates 9 and 10 connected to each other, wherein the Side plates 9 and 10 are welded into the bearing plates 8 are.
  • the lamellae 2a ' have small bulges 2a '', via which they hung in the side plates 8, 9 are.
  • the side plates 9 and 10 can not be executed magnetic material and they can by an insulation 11 of the slats 2a 'electrically be isolated. This isolation can also be achieved by a Air gap happen.
  • the side plate 10 is as a profile formed so that they can surround the winding 2 b. The profile increases the flexural rigidity of the side panel 10 additionally in the transverse direction.
  • the two side plates 9 and 10 are attached to the upper end of the yoke, whose Bulge has little magnetic flux and thus also low Generated eddy currents.
  • the assembly of the electromagnet 2 goes into the following Way ahead: First, the side plates 9, 10 are only loosely connected to the bearing plates 8. The lamellae 2a ' are hung in the side panels 9, 10.
  • the anchor is brought into the end position shown in FIG. 1 and the slats or the plate pack with the side plates as a stable composite shifted so that the slats on the anchor 7 lie directly or with a predetermined small air gap to the anchor 7 lie.
  • the two bearing plates 8 on the disk pack 2a pressed and then the side plates 9, 10th connected to the bearing plates at 12, z. B. welded, soldered or caulked.
  • an additional tension be generated.
  • the lamellae may have intermeshing toothings and / or it may, for example, near the pole, z. B. at 13 welds of the slats 2a 'with each other, and / or an encapsulation of the disk pack may be provided.
  • the fins are welded to the side plates, wherein previously the disk set can be compressed with a defined force.
  • the electromagnet 3 can be assembled in an equivalent manner.
  • Figs. 1 and 2 show that the entire actuator on common bearing plates 8 is arranged. You can do that Bearing plates 8 but also extend to the right and in These extensions of the bearing plates 8 another Actuator in the same way, but arranged rotated by 180 °, one must pay attention to the lever ends 4b and the valves driven by them towards the Paper level into each other.
  • Fig. 3 shows an embodiment in which the left Side plate 10 as shown in FIGS. 1 and 2 is formed.
  • the right side plate 19 covers in comparison to the side plate 9 of Figs. 1 and 2 to a much greater extent the side surface of the yoke 2a.
  • This side plate 19 is along its edges 20 at least with a part of Slats 2a 'welded.
  • This side plate can be made of non-magnetic Material consist; she can over the Slats 2a 'except for the welded edges 20 be electrically isolated. This can also be designed be that the side plate inserted into the slats becomes, as shown on the right half of the picture.
  • the side plate can be magnetically conductive and without Insulation abut the yoke, whereby the magnetic flux supports becomes. At the ends is also this side plate 19 connected to the bearing plates 8.
  • Fig. 4 shows a section through a double actuator, as indicated above.
  • a laminated anchor 25 is shown. This is connected to a shown anchor tube 21, in which a torsion bar 22 extends. It is also shown the bearing 23 and 23 a of the anchor tube in the bearing plate. This bearing 23 and 23a can be realized by sliding or rolling bearings.
  • On the left side of the torsion bar 22 is connected to the anchor tube 21 and on the right side with a housing-fixed pivot rod receptacle 24, which is in turn connected to a lever 24a as an extension acting approximately in the center of the bearing plate 25 r with this at S 1 is welded.
  • This welding allows accurate adjustment of the torsion bar force by the armature is brought into the closed position of the valve shown in Fig. 2 and then the torsion bar lever 24a is rotated until the corresponding force is reached. Subsequently, the welding takes place.
  • a hydraulic clearance compensation element directly to the armature 25 and the required pressure oil, z. B. via a valve actuating lamella 25a of the armature 25 between the armature and valve arranged clearance compensation element (not shown) to supply.
  • an oil connection 26 is necessary, which is preferably connected to a pressure line of a pump of the engine lubricating oil pump. So that the pressure oil does not escape from the bearing 23a, a sealing element 26a is arranged behind this bearing.
  • the pressure oil passes via the anchor tube 21 into the channel 27 in the valve actuating lamella 25a.
  • the valve actuating blade 25a is arranged off-center.
  • the corresponding blade of the adjacent actuator (half of the picture) is designated 25a '.
  • the distance of the fins 25a and 25a ' corresponds to the valve spacing. From this, the advantage of this arrangement can be seen, since it can be adapted to the valve distances in a wide range.
  • the valve operating blades 25 a and 25 a ' are embedded in the armature packet.
  • the bearing bushes 28 are welded or soldered. For exact alignment, this is done in a corresponding device.
  • angle pieces of which in Fig. 6, the angle piece for the bearing plate 25 L is shown, the actuator with screws 29 is connected to the cylinder head 35.
  • the bearing plates are relatively thin (about 1.5 to 2mm thick).
  • the end lamellae are about 3mm thick, the other lamellae about 0.3mm.
  • Fig. 4 shows the corresponding elements of the adjacent actuator.
  • the outer yoke reinforcement is effected by the side plate 32, which is welded to the bearing plate at S 3 .
  • For internal yoke reinforcement serves the side plate 33.
  • the inner reinforcement protrudes namely the yoke side plate 33 through the bearing plate 25 L and is welded at S 2 with this.
  • Fig. 5 shows a side view of the bearing plate 25 L.
  • Fig. 4 shows the view in the drawn y-direction.
  • the yoke side plates 32 and 33 are shown in dashed lines and compared to Fig. 1 and 2 dimensioned slightly different and also the implementation of the side plate 33 through a recess in the bearing plate 25 L with the corresponding welds S 2 can be seen.
  • the torsion bar receptacle 24 and the lever 24a can be seen here.
  • the parts 24 and 24a corresponding elements of the left adjacent actuator are arranged on the bearing plate 25 r diagonally opposite. Thus, the same parts can be used.
  • the fastening screw 29 can be seen.
  • connection cable By corresponding recesses of the bearing plates 25 L and 25 r projecting the coil 34 therethrough. Their connections 34a are thus easily accessible for contacting the connection cable.
  • the Jochlamellenver can also be screwed with any additional welding or gluing or other connection options.
  • the screw connections 37 and 37a shown on the left in FIG. 5 bring the advantage of a simple adjustment. It can, for. B. also only the upper magnet are screwed and the lower welded.
  • the bearing plates 25L 1 and 25R have to be at least slightly magnetic in the region of the armature in order to produce only a small shunt.
  • the material can be magnetic.
  • the non-magnetic material, for. B. V2A costs a multiple of the magnetically conductive material. Therefore, it is conceivable to perform a separation at 25 LT , such that the middle part 25 LM is non-magnetic and the adjacent part above 25 LO and correspondingly below magnetic.
  • the actuator In order to produce good heat dissipation, the actuator should be mounted flush with the bearing plates 25 L and 25 r .
  • Fig. 5 and Fig. 6 show the attachment of the actuator by means of the fastening screw 29 on the cylinder head 35th
  • a Shaft screw 29a can be used with a hexagon at the upper end. This design has mounting advantages the accessibility when placing on the cylinder head.

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Description

Die Erfindung betrifft Elektromagnete mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Joche von Magnetkreisen für Elektromagnete werden verschraubt oder erhalten durch Sicken in den Blechen miteinander einen Formschluß. Dies ist die übliche Technik, z. B. für Zündtrafos. Meistens werden diese Joche auch noch mit Kunststoff umspritzt. Problematisch ist die Eigenspannung dünner Bleche, die wie Tellerfedern wirken und einen dichten Verbund, bei dem jedes Blech ohne Spiel in dem Verbund liegt, durch ein Verspannen mit Schrauben sehr erschweren.
Hinzu kommt bei einem sogenannten tiefen Magneten, d. h. z. B. einem Magneten mit schwenkbaren Anker und mit in Schwenkachsrichtung breit ausgebildeten Anker und entsprechenden Jochen, dass eine hohe Magnetkraft auftritt. Diese führt zu einer gewissen Durchbiegung des Joches. Diese wird noch verstärkt durch das Verspannen des Joches durch die außen liegenden Spannschrauben. Diese gestalten das Lamellenpaket fächerförmig, d. h. auf der den Schrauben gegenüberliegenden Seite findet eine Aufweitung statt, was sich als Jochdurchbiegung äußert. Hierdurch kommen unterschiedliche Luftspalte in der Mitte des Pakets gegenüber außen zustande. Um einen kleinen Haltestrom und eine entsprechend geringe Verlustleitung zu ermöglichen sollte jedoch ein kleiner und gleichmäßiger Luftspalt erreicht werden.
Bei Anwendung des Elektromagneten, z. B. in einem Aktuator zum Antreiben eines Ventils eines Verbrennungsmotors, muss dieser neben einer hohen Steifigkeit auch kleine Baumaße aufweisen, um den Zylinderkopf nicht unnötig zu vergrößern. Er muss sich auch auf verschiedene Ventilabstände anpassen lassen. Auch muss das Gewicht sehr klein sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine große Steifheit mit kleinen Verformungen zu erzielen, bei kleinen Abmaßen und kleinem Gewicht. Außerdem müssen die Magnete auf den Anker leicht einstellbar sein.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Unteransprüche 2 bis 11 enthalten Ausgestaltungen, die die Aufgabenlösung weiter unterstützen.
In den Ansprüchen 12 bis 26 ist eine Anwendung der Erfindung bei einem Aktuator beschrieben, in der sich die Erfindung besonders günstig auswirkt. Hier müssen die Aktuatoren stabil auf den Zylinderkopf oder einen Aktuatorträger oder einer Wanne befestigt werden, um die relativ hohen Kräfte abzufangen.
Vorwiegend wird die Steifigkeit durch die Jochversteifungen erreicht, welche nicht nur die Magnetkräfte aufnehmen müssen, sondern bei der Ausbildung des Aktuators mit schwenkbarem Anker und Verwendung einer Drehfeder auch die Lagerkräfte und das Abstützmoment des Drehstabes auf der Lagerplatte. Kleine Baumaße werden durch relativ dünne Lagerplatten erzielt, die auch vorteilhaft sind für die später beschriebenen Spulenanschlüsse. Entscheidend ist die gute kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen den Lagerplatten und den Jochpaketen, da die Jochversteifungen durch die Jochseitenplatten die Kräfte von der Lagerplatte in diese ableiten, so dass aufwendige, dicke Lagerplatten verhindert werden. Die Steifheit wird durch entsprechende Abstimmung des Jochpakets mit den Jochversteifungen und einer entsprechenden Gestaltung der Lagerplatten erreicht.
Im Anspruch 29 ist ein Verfahren zur günstigen Herstellung des Elektromagneten, bzw. des Aktuators beschrieben.
Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
den Aufbau eines Aktuators für den Antrieb eines Ventils eines Verbrennungsmotors in Schnittdarstellung, bei dessen Elektromagneten die Erfindung eingesetzt ist;
Fig. 2
den teilweise gezeigten Aktuator in perspektivischer Darstellung;
Fig. 3
eine teilweise alternative Ausbildung.
Fig. 4
einen Aufblick auf die Anker zweier benachbarter Aktuatoren;
Fig. 5
eine der Lagerplatten;
Fig. 6
eine Detail der Fig. 4 und 5.
In Fig. 1 und Fig. 2 ist ein elektromagnetischer Aktuator 1 für die Ventilbetätigung eines Verbrennungsmotors teilweise gezeigt. Der Aktuator 1 weist zwei Elektromagnete 2 und 3 bestehend aus zweipoligen Jochen 2a und 3a und je einer Wicklung 2b und 3b auf. Die Elektromagnete 2 und 3 arbeiten mit einem Hebel 4 zusammen, der mit einem Ankerrohr 4a verbunden ist. Dieses Ankerrohr 4a ist um eine Achse 5 schwenkbar gelagert. Im Innern des Ankerrohrs 4a ist eine Torsionsfeder 6 in Form eines Drehstabes angeordnet, das am einen Ende starr eingespannt ist und mit seinem andern Ende mit dem Ankerrohr 4a verbunden ist. Der Drehstab 6 erzeugt, z. B. beide auf den Hebel 4 wirkenden Federkräfte. Der Hebel 4 trägt einen Anker 7, der mit den Elektromagneten 2 und 3 zusammenarbeitet und die Schwenkbewegung erzeugt. Das rechte Ende 4b des Hebels 4 wirkt auf einen nicht gezeigten Schaft eines Ventils ein.
Die Fig. 2 zeigt, dass das Joch 2a aus Lamellen 2a'aus magnetischem Material zusammengesetzt ist. Es ist zur Verbesserung der Anschaulichkeit nur ein Teil des Lamellenpakets 2a gezeigt. In der Praxis ist der gesamte Raum zwischen den Lagerplatten 8 mit Lamellen 2a' ausgefüllt.
In den Lagerplatten 8 ist die Lagerung des Hebels 4 und damit des Ankers 7 mittels des Lagerrohrs 4a untergebracht. Die beiden Lagerplatten 8 sind durch zwei Jochseitenplatten 9 und 10 miteinander verbunden, wobei die Seitenplatten 9 und 10 in die Lagerplatten 8 eingeschweißt sind. Die Lamellen 2a' weisen kleine Ausbuchtungen 2a'' auf, über die sie in die Seitenplatten 8, 9 eingehängt sind. Die Seitenplatten 9 und 10 können aus nicht magnetischem Material ausgeführt sein und sie können durch eine Isolierung 11 von den Lamellen 2a' elektrisch isoliert sein. Diese Isolierung kann auch durch einen Luftspalt geschehen. Die Seitenplatte 10 ist als Profil ausgebildet, so dass sie die Wicklung 2 b umgreifen kann. Das Profil erhöht die Biegesteifigkeit der Seitenplatte 10 zusätzlich in Querrichtung. Die beiden Seitenplatten 9 und 10 sind am oberen Ende des Jochs angebracht, deren Ausbuchtung wenig Magnetfluß aufweist und damit auch geringe Wirbelströme erzeugt.
Der Zusammenbau des Elektromagneten 2 geht in folgender Weise vor sich: Zuerst sind die Seitenplatten 9, 10 nur lose mit den Lagerplatten 8 verbunden. Die Lamellen 2a' werden in die Seitenbleche 9, 10 eingehängt. Der Anker wird in die in Fig. 1 gezeigte Endstellung gebracht und die Lamellen oder das Lamellenpaket mit den Seitenblechen als stabilem Verbund so verschoben, dass die Lamellen auf dem Anker 7 direkt aufliegen oder mit einem vorgegebenen kleinen Luftspalt zu dem Anker 7 liegen. Nun wird das Joch, z. B. durch Magnetkraft auf den Anker gedrückt und zusätzlich werden die beiden Lagerplatten 8 auf das Lamellenpaket 2a gepreßt und danach die Seitenplatten 9, 10 mit den Lagerplatten bei 12 verbunden, z. B. verschweißt, verlötet oder verstemmt. Gegebenenfalls kann durch Zugkraft auf die Seitenplatten eine zusätzliche Verspannung erzeugt werden.
Zum Verbinden des Lamellenpakets können die Lamellen ineinander passende Verzahnungen aufweisen und/oder es können z B. in Polnähe, z. B. bei 13 Verschweißungen der Lamellen 2a' miteinander, und/oder eine Umspritzung des Lamellenpakets vorgesehen sein. Vorzugsweise sind die Lamellen mit den Seitenplatten verschweißt, wobei zuvor das Lamellenpaket mit einer definierten Kraft zusammengepreßt werden kann.
Der Elektromagnet 3 kann in äquivalenter Weise zusammengebaut werden.
Die Fig. 1 und 2 zeigen, dass der gesamte Aktuator auf gemeinsamen Lagerplatten 8 angeordnet ist. Man kann die Lagerplatten 8 aber auch nach rechts erweitern und in diesen Erweiterungen der Lagerplatten 8 einen weiteren Aktuator in gleicher Weise, jedoch um 180° gedreht anordnen, wobei man darauf achten muß, die Hebelenden 4b und die von ihnen angetriebenen Ventile in Richtung in die Papierebene hinein gegeneinander zu versetzen.
Die Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel bei dem die linke Seitenplatte 10 wie in Fig. 1 und 2 ausgebildet ist. Dagegen bedeckt die rechte Seitenplatte 19 im Vergleich zur Seitenplatte 9 der Fig. 1 und 2 in viel stärkerem Maße die Seitenfläche des Jochs 2a. Diese Seitenplatte 19 ist entlang ihren Kanten 20 wenigstens mit einem Teil der Lamellen 2a' verschweißt. Diese Seitenplatte kann aus unmagnetischem Material bestehen; sie kann gegenüber den Lamellen 2a' mit Ausnahme der geschweißten Kanten 20 elektrisch isoliert sein. Diese kann auch so gestaltet werden, dass die Seitenplatte in die Lamellen eingesetzt wird, wie dies auf der rechten Bildhälfte gezeigt wird. Auch hier weisen die Lamellen 2a' die Ausbuchtung 2a'' auf, um die Lamellen einhängen zu können. Alternativ dazu kann die Seitenplatte magnetisch leitend sein und ohne Isolierung am Joch anliegen, wodurch der Magnetfluß unterstützt wird. An den Enden ist auch diese Seitenplatte 19 mit den Lagerplatten 8 verbunden.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch einen Doppelaktuator, wie er vorn angedeutet wurde. Auf der oberen Bildhälfte ist ein lamellierter Anker 25 gezeigt. Dieser ist mit einem geschnitten dargestellten Ankerrohr 21 verbunden, in dem ein Drehstab 22 verläuft. Es ist auch die Lagerung 23 und 23a des Ankerrohrs in der Lagerplatte gezeigt. Diese Lagerung 23 und 23a kann durch Gleit- oder Wälzlager realisiert werden. Auf der linken Seite ist der Drehstab 22 mit dem Ankerrohr 21 und auf der rechten Seite mit einer gehäusefesten Drehstabaufnahme 24 verbunden, die wiederum mit einem Hebel 24a verbunden ist, der als Verlängerung wirkend ungefähr in der Mitte der Lagerplatte 25r mit dieser bei S1 verschweißt ist. Diese Verschweißung ermöglicht eine genaue Justage der Drehstabkraft, indem der Anker in die in Fig. 2 gezeigte Schließstellung des Ventils gebracht wird und anschließend der Drehstabhebel 24a solange verdreht wird, bis die entsprechende Kraft erreicht ist. Anschließend erfolgt die Verschweißung. Es ist vorteilhaft ein hydraulisches Spielausgleichselement direkt mit dem Anker 25 zu verbinden und das dafür benötigte Drucköl, z. B. über eine Ventilbetätigungslamelle 25a des Ankers 25 dem zwischen Anker und Ventil angeordneten Spielausgleichselement (nicht gezeigt) zuzuführen. Dazu ist ein Ölanschluß 26 notwendig, der mit einer Druckleitung einer Pumpe vorzugsweise der Motorschmierölpumpe verbunden ist. Damit das Drucköl nicht aus der Lagerung 23a austritt ist hinter diesem Lager ein Dichtelement 26a angeordnet. Das Drucköl gelangt über das Ankerrohr 21 in den Kanal 27 in der Ventilbetätigungslamelle 25a. Die Ventilbetätigungslamelle 25a ist außermittig angeordnet. Die entsprechende Lamelle des benachbarten Aktuators (unter Bildhälfte) ist mit 25a' bezeichnet. Der Abstand der Lamellen 25a und 25a' entspricht dem Ventilabstand. Hieraus ist der Vorteil dieser Anordnung erkennbar, da sie in einem weiten Bereich an die Ventilabstände angepasst werden kann. Die Ventilbetätigungslamellen 25 a und 25a' sind in das Ankerpaket eingebettet.
In die Lagerplatten 25L und 25r sind die Lagerbuchsen 28 eingeschweißt oder eingelötet. Zur genauen Fluchtung geschieht dies in einer entsprechenden Vorrichtung. Mittels Winkelstücken, von denen in der Fig. 6 das Winkelstück für die Lagerplatte 25L gezeigt ist, wird der Aktuator mit Schrauben 29 mit dem Zylinderkopf 35 verbunden. Die Lagerplatten sind relativ dünn ausgebildet (etwa 1,5 bis 2mm stark). Die Endlamellen sind ca. 3mm stark, die andern Lamellen etwa 0,3mm.
Die untere Bildhälfte der Fig. 4 zeigt die entsprechenden Elemente des benachbarten Aktuators. Auf der unteren Bildhälfte ist links ein Teil des Ankerpakets 25 weggeschnitten und das Lamellenpaket 30 eines Jochs mit einer dickeren Endlamelle 31 ist sichtbar. Die äußere Jochverstärkung wird durch die Seitenplatte 32 bewirkt, die bei S3 mit der Lagerplatte verschweißt ist. Zur inneren Jochverstärkung dient die Seitenplatte 33. Dies entspricht dem in den Fig. 1 und 3 gezeigten Aufbau. Hier ragt die innere Verstärkung nämlich die Jochseitenplatte 33 durch die Lagerplatte 25L hindurch und wird bei S2 mit dieser verschweißt.
Fig. 5 zeigt in Seitenansicht die Lagerplatte 25L. Fig. 4 zeigt den Blick in die eingezeichnete y-Richtung. Hier sind die Jochseitenplatten 32 und 33 gestrichelt gezeigt und im Vergleich zu Fig. 1 und 2 etwas anders dimensioniert und auch die Durchführung der Seitenplatte 33 durch eine Aussparung in der Lagerplatte 25L mit den entsprechenden Schweißstellen S2 ist zu sehen. Auch die Drehstabaufnahme 24 und der Hebel 24a sind hier zu erkennen. Die den Teilen 24 und 24a entsprechenden Elemente des links benachbarten Aktuators sind auf der Lagerplatte 25r diagonal gegenüberliegend angeordnet. Damit sind gleiche Teile verwendbar. Auch die Befestigungsschraube 29 ist zu sehen. Durch entsprechende Aussparungen der Lagerplatten 25L und 25r ragend die Spulen 34 hindurch. Deren Anschlüsse 34a sind damit für die Kontaktierung zum Verbindungskabel gut zugänglich. Das Jochlamellenpaket kann auch verschraubt werden mit eventuell zusätzlichen Verschweißungen oder Verklebungen oder anderen Verbindungsmöglichkeiten. Die in Fig. 5 links gezeigten Verschraubungen 37 und 37a bringen den Vorteil einer einfachen Justage. Es kann z. B. auch nur der obere Magnet verschraubt werden und der untere verschweißt.
Auch ist denkbar, dass die dickeren Jochendlamellen 31 z. B. für die beiden unten liegenden Magnete in einer Art Brücke verbunden sind, um eine einfachere Montage zu ermöglichen und eine weitere Versteifung der Lagerplatten zu erreichen. Auch kann der Aktuator der Fig. 4 und 5 zur besseren Wärmeableitung in den Zylinderkopf 35 eingebettet werden, wie das Fig. 5 unten zeigt, wobei die Einbautoleranzen des Luftspalts durch wärmeleitende Füllstoffe ausgeglichen werden können. Auch ist es denkbar, die Wärmeabfuhr für die oberen Magnete dadurch zu verbessern, dass ein Wärmeleitblech 36 eingesetzt wird, welches die Wärme von der Oberseite der Magnete zum Zylinderkopf abführt.
Die Lagerplatten 25L1 und 25r müssen um nur einen kleinen Nebenschluss herzustellen zumindest im Bereich des Ankers un- oder nur schwach magnetisch sein. In den daneben liegenden Bereichen kann das Material magnetisch sein. Das unmagnetische Material, z. B. V2A kostet ein Vielfaches des magnetisch leitenden Materials. Daher ist es denkbar eine Trennung bei 25LT durchzuführen, derart, dass der mittlere Teil 25LM unmagnetisch und der benachbarte Teil oben 25LO und entsprechend unten magnetisch ist.
Um eine gute Wärmeabfuhr zu erzeugen sollte der Aktuator bündig mit der Lagerplatten 25Lund 25r montiert, bzw. justiert werden.
Fig. 5 und Fig. 6 zeigen die Befestigung des Aktuators mittels der Befestigungsschraube 29 am Zylinderkopf 35. Als Alternative zu der Schraube 29 kann gemäß Fig. 6 eine Schaftschraube 29a verwendet werden mit einem Sechskant am oberen Ende. Diese Ausführung hat Montagevorteile bezüglich der Zugänglichkeit beim Aufsetzen auf den Zylinderkopf.

Claims (29)

  1. Elektromagnet (2, 3) mit einem eine elektrische Wicklung (2b, 3b) aufweisenden Joch (2a, 3a) und einem den Polen des Jochs (2a, 3a) gegenüberliegenden Anker (7), wobei das Joch (2a, 3a) aus Lamellen (2a') zusammengesetzt ist und Mittel (8, 9, 10 ) zum Zusammenhalt des Lamellenpakets (2a) vorgesehen sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Lamellenpaket (2a) zwischen Endplatten, insbesondere Lagerplatten (8) angeordnet ist, dass diese durch längs des Lamellenpakets (2a) verlaufende, biegesteife Seitenplatten, insbesondere Jochseitenplatten (9, 10) miteinander verbunden sind, und dass die Lagerung des Ankers (7) in den Lagerplatten (8) untergebracht ist.
  2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (2a') Ausbuchtungen (2a'') aufweisen, die ein Einhängen der Lamellen (2a') zwischen die Jochseitenplatten (9, 10) ermöglichen.
  3. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Ausbuchtungen (2a'') in der Nähe des von den Polen des Jochs (2a) abgewandten Endes des Jochs (2a) vorgesehen sind.
  4. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung durch kraft- oder formschlüssige Fügeverfahren (z. B. Schweißen, Löten, Kleben, Verstemmen oder Einpassen) hergestellt ist.
  5. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Jochseitenplatten (8, 9) aus unmagnetischem Material sind.
  6. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Jochseitenplatten (9, 10) gegenüber dem Lamellenpaket (2a) elektrisch isoliert (11) sind.
  7. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Seitenplatte (10) ein Profil aufweist.
  8. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Lamellen durch eine Verzahnung ( z. B. sogenannte Stanzpaketierung) miteinander verbunden sind.
  9. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (2a'), insbesondere in Polnähe wenigstens teilweise zusätzlich durch eine Verschweißung oder Verlötung (bei 13) miteinander verbunden sind.
  10. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet dass die Herstellung der Verbindung der Jochseitenplatten (9, 10) mit den Lagerplatten (8) unter Verspannen des Lamellenpakets (2a') erfolgt.
  11. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch seine Anwendung als Teil eines elektromagnetischen Aktuators (1), bei dem der Anker (7) durch Magnetkraft (2, 3) in Verbindung mit zwei entgegengesetzt gerichteten Federkräften (6) in zwei Endstellungen gebracht wird und bei dem die Ankerbewegungen in die beiden Endstellungen zum Antrieb eines Ventils eines Verbrennungsmotors genutzt wird (über Verlängerung 4b).
  12. Elektromagnet nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das Verbinden eines Endes der Seitenplatten (9, 10) mit der entsprchenden Endplatte (8) unter Zusammenpressen des Lamellenpakets (2a') und der Endplatten (8) erfolgt.
  13. Elektromagnet nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Lagerplatten (8) die Lagerung des Hebels (4) und damit des Ankers (7) über dessen Lagerrohr (4a) untergebracht ist.
  14. Aktuator nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an den Lagerplatten (8) die Jochseitenplatten (9, 10) zweier Elektromagnete befestigt sind und dass diese Anordnung des Aktuators eine Montageeinheit darstellt.
  15. Aktuator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlamellen (31) des Lamellenpakets (30) im Vergleich zu den andern Lamellen ( Faktor 5 bis 10) dicker ausgebildet sind und mit den Lagerplatten (25r, 25L) verbunden sind und dass die Lagerplatten (25L, 25r) selbst dazu relativ dünn (1, 5 bis 2mm) ausgebildet sind.
  16. Aktuator nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (7) in den Lagerplatten (8) schwenkbar gelagert ist und eine mit dem Anker verbundene Drehfeder (5) wenigstens einen Teil der Federkräfte liefert.
  17. Aktuator nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass er zusammen mit einem weiteren Aktuator eine Einheit bildet, die für beide Aktuatoren gemeinsame Lagerplatten (25r, 25L) aufweist, wobei sich die Aktuatoren gegenüberliegen (Fig. 4, Fig. 5).
  18. Aktuatoranordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die sich gegenüberliegenden Aktuatoren außermittig am Anker angebrachte Betätigungselemente für die Ventile aufweisen und um 180° gegeneinander verdreht angeordnet sind (Fig. 4).
  19. Aktuatoranordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsamen Lagerplatten (25r, 25L) auf einem Zylinderkopf oder Aktuatorträger befestigt sind.
  20. Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Justage das Lagerspiel dadurch eliminiert wird, dass die Lagerung (4a) vorzugsweise in Richtung zum Magneten (2 und 3) hingedrückt wird.
  21. Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lagerplatten (25r, 25L) durch Schrauben (37, 37a) miteinander verbunden sind.
  22. Aktuatoranordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Jochseitenplatten (32, 33) mit den Lagerplatten (25r, 25L) verbunden (z. B. verschweißt, verklebt, verlötet) sind.
  23. Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchsen (23) zur Lagerung der Anker (25) kraft- und/oder formschlüssig in die Lagerplatten (25r, 25L) eingebracht sind.
  24. Aktuatoranordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchsen (23) zumindest näherungsweise auf der Mittellinie der Lagerplatten (25r, 25L) angeordnet sind.
  25. Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass zur Justage des Drehstabes der Anker in zumindest eine Endstellung (z. B. Aufliegen auf dem Magneten 2) gebracht wird, dass hierbei der Drehstab mittels eines Hebels (24a) auf einen bestimmten Wert vorgespannt wird und dass anschließend der Hebel (24a) festgelegt wird (verschweißt).
  26. Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlamellen (31) zweier Lamellenpakete wenigstens teilweise durch eine Brücke miteinander verbunden sind.
  27. Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerplatten (25r, 25L) aus mehreren Teilplatten (25LO, 25LM) zusammengesetzt sind, dass eine der Teilplatten (25LM) aus weitgehend unmagnetischem Material besteht und dass diese Teilplatte (25LM) im Bereich der Anker (25) angeordnet ist.
  28. Aktuator nach einem der Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerplatten (25r, 25L) mittels eines Winkelstücks mit einem Aktuatorträger oder dem Zylinderblock (35) verbunden, insbesondere verschraubt sind.
  29. Verfahren zur Herstellung einer Aktuatoranordnung, gemäß den Ansprüchen 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (25) in die polnahe Endstellung gebracht wird,
    dass das Lamellenpaket auf minimalen Luftspalt zum Anker (25) justiert wird,
    dass dann das Lamellenpaket zusammengepreßt wird und dass anschließend die Verbindungen zwischen den Lagerplatten (25r, 25L) und den Seitenplatten (32, 39) vorzugsweise gleichzeitig auf beiden Seiten erzeugt werden.
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