EP1258016A1 - Magnetisch steuerbare schaltklappe - Google Patents

Magnetisch steuerbare schaltklappe

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Publication number
EP1258016A1
EP1258016A1 EP01907509A EP01907509A EP1258016A1 EP 1258016 A1 EP1258016 A1 EP 1258016A1 EP 01907509 A EP01907509 A EP 01907509A EP 01907509 A EP01907509 A EP 01907509A EP 1258016 A1 EP1258016 A1 EP 1258016A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switching flap
electromagnet
permanent magnet
field lines
magnetically controllable
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01907509A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Vaculik
Thomas Haubold
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.)
Mann and Hummel GmbH
Original Assignee
Filterwerk Mann and Hummel 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 Filterwerk Mann and Hummel GmbH filed Critical Filterwerk Mann and Hummel GmbH
Publication of EP1258016A1 publication Critical patent/EP1258016A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H01F7/145—Rotary electromagnets with variable gap
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K26/00—Machines adapted to function as torque motors, i.e. to exert a torque when stalled

Definitions

  • the invention relates to a magnetically controllable switching flap according to the preamble of the main claim.
  • an actuator has a permanent magnet which can be moved in a magnetic field generated by an electromagnet.
  • the permanent magnet is designed eccentrically in such a way that it bears against magnetizable holding elements depending on the direction of current flow in the electromagnet in a first or in a second end position.
  • the invention has for its object to provide a magnetically controllable switching element that is moved and held with a simple structure by magnetic forces.
  • the permanent magnet according to the invention is advantageously magnetized in a predetermined direction in such a way that the direction of these field lines coincides with the direction of movement the switching flap changes.
  • the directions of the field lines of the permanent magnet and / or of the electromagnet are arranged in such a way that the movement of the switching flap takes place in an area where the field lines of the two magnets are predominantly perpendicular to one another.
  • adjustable flaps can also be realized in the m-defined areas in m-defined areas, which can be produced at relatively low costs.
  • Such an arrangement can be advantageously implemented in channels with low flow, e.g. in acoustic modules, e.g. only an open / close position and no high positioning and holding forces are required, such as. B. at very high flow rates.
  • At least one additional holding magnet can be arranged in a simple manner, which is arranged opposite the magnetic field of the permanent magnet in such a way that predetermined holding positions of the switching flap can be generated by attractive or repulsive forces. So that the switching flap lies in the end positions (0 °, 90 °) and cannot stay at any angle, a permanent magnet as a holding magnet can produce a so-called snap effect.
  • the north pole of this small holding magnet and the north pole of the permanent magnet m of the switching flap collide a suitable arrangement, so that as a result the switching flap tries to avoid this magnet between the end positions.
  • the essential component of the magnetic switching flap is the permanent magnet, which is surrounded by an electrical winding, which generates the actuation field as an electromagnet. If the electrical winding is energized, the permanent magnet tries to align itself in this field in such a way that it takes the same direction as the magnetic lines of the magnetic field. Since the resulting force for the movement of the switching flap is greatest when the field directions are perpendicular to one another, the flap should be magnetized in such a way that the two fields are never parallel to one another in the entire worm area, i.e. do not work in exactly the opposite direction.
  • the switching flap according to the invention can be rotatably adjusted in a winding range of approximately 90 °, so that the field lines of the permanent magnet in the winding range of the switching flap movement move relative to the field lines of the electromagnet in a winding range of approximately 45 ° to 135 °.
  • the permanent magnet is magnetized in such a way that its field lines have an angle of approximately 45 ° to the direction of extension of the switching flap. It is also possible here that the coil of the electromagnet is arranged in such a way that its field lines have an angle of approximately 45 ° to an end position of the switching flap or that a combination of the two measures described above has been carried out.
  • the respective positions of the switching flap can possibly also be network-sensitive sensor, such as a Hall sensor, can be detected and evaluated.
  • An advantageous application of the magnetically controllable switching flap can be realized in that the switching flap is located in a flow-through tube or channel and is held on an axis transverse to the flow direction in such a way that the flow cross-section can be largely closed or opened by rotating the switching flap.
  • the electromagnet is formed here by a coil wound on the outside of the non-magnetic tube or the channel in the area of the switching flap.
  • the switching flap can be used hermetically sealed in a tube, so that there are no rotatable bearing axes that extend through the tube. These switching flaps can either be completely manufactured as a separate component or used as assembly parts as a fully wound coil former and switching flap in other assemblies.
  • the coil is wrapped around the switch flap carrier, i.e. around the pipe to which it is located. The coil should be as long as the magnet itself when it lies horizontally in the tube.
  • the switching flap can be actuated by a short, strong current pulse (approx. 10 A; ⁇ 0.2 s).
  • the direction of rotation of the switching flap is determined by reversing the polarity.
  • the current required for the brief current pulse of high current can be applied, for example, with the aid of electrolytic capacitors.
  • the axis of the switching flap can also be arranged in such a way that the switching flap has an asymmetrical position in the flow cross-section.
  • the switching flap can be kept closed by the applied one-sided pressure of the medium.
  • the switching flap could then be opened, for example by pulsation, in the event of a shorter, shorter pressure difference
  • the electromagnet is advantageously formed by two coils wound in the same direction one behind the other on the outside of the tube or the channel.
  • the switching flap withstands a higher back pressure in this embodiment and cannot be easily adjusted by a possibly strong flow in the tube.
  • the switching flap can also be produced from only a few, for example plastic injection molded parts, the permanent magnet also being directly injected into the switching flap here.
  • a further embodiment of the magnetic switching flap according to the invention is characterized in that the switching flap is located in a flow-through tube or channel and that the electromagnet modification to the previously described exemplary embodiments is arranged inside a fixed axis.
  • the switching flap is rotatably mounted on non-magnetic regions of the fixed axis and has a magnetic guide plate which includes a permanent magnet opposite the coil on each flap side, this plate closing the magnetic flux.
  • the switching flap can also advantageously be driven within the axis, as a result of which a particularly hermetic seal of the entire arrangement in the tube or in the channel is possible.
  • the advantageous embodiments of the magnetic switching flaps can be used, for example, in the area of acoustic assemblies or in the area of air conditioning systems in vehicles. Another application can be so-called resonance flaps in the intake manifold of a motor vehicle if certain limit values are observed depending on the selected embodiment.
  • the switching flaps according to the invention switch very quickly and can also be produced very inexpensively, and they also meet the requirements for energy savings, since they do not require a holding current in their rest positions.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a switching flap in a flow-through tube with a holding magnet
  • FIG. 2 shows a detailed sketch of the permanent magnet and the holding magnet according to FIG. 1 with the field lines;
  • Figure 3 shows an embodiment with two coils of an electromagnet and mechanical locking
  • Figure 4 shows an exemplary embodiment with an electromagnet m a fixed axis of the switching flap.
  • FIG. 1 shows a section of a pipe 1 through which a medium flows according to arrow 2 and which has a switching flap 3 with which the flow cross section of the pipe 1 can be closed.
  • the switching flap 3 has a permanent magnet 4 and is rotatably mounted in the tube 1 about the axis 5.
  • a coil 6 is arranged on the outside of the tube 1 and generates a magnetic field when an electrical voltage is applied to the + and - connection.
  • a permanent magnet 7 is also present as a holding magnet.
  • the two magnets 4 and 7 and the coil 6 can be seen in detail from FIG. 2, the directions of the magnetizations of the permanent magnet 4 and the holding magnet 7 being indicated. It is assumed here that the switching flap 3 is rotatably adjusted to a range of approximately 90 ° in order to open or close the pipe cross section.
  • the permanent magnet 4 is magnetized such that its field lines -st ⁇
  • the field lines of the permanent magnet 4 move in the angular range of the switching flap movement relative to the field lines of the electromagnet 6, or +/- 45 ° to the holding magnet 7 or in a angular range of
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment in which the electromagnet is formed by two coils 10 and 11 wound on the tube 1 in the same direction one behind the other.
  • a bellows 13 is arranged, which presses the two windings onto one another as an elastic spring.
  • the axis 5 of the switching flap 3 is held via a claw coupling, not shown here, in such a way that it can be locked in predetermined positions.
  • the coils 10 and 11 attract each other and the axis 5 is released for movement, the axis 5 being shaped as a square or cross slot.
  • the electromagnet for driving a switching flap is arranged 20 m away from the previously described exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 3 inside a fixed axis 21, a magnetic guide plate 22 being guided along the non-magnetic ends of the axis 21, to rule out a magnetic short circuit.
  • the switching flap 20 is rotatably mounted here on non-magnetic areas of the fixed axis 21.
  • the magnetic guide plate 22 includes on each side of the switching flap 20 a permanent magnet 24 opposite a coil 23 of the electromagnet.
  • a Hall sensor 25 is arranged here as an angle sensor, to which a sensor magnet 26 is arranged opposite, this sensor Sormagnet 26 can also be omitted without significant impairment of the function, since the magnetic field of the main magnets is sufficient for the sensor function.
  • the windings of the coil 23, which is wound on a soft iron core 27, can be seen in more detail.
  • the magnetic circuit 28 is indicated schematically, which is formed from the permanent magnets 24 and the magnetic guide plates 22 closing the magnetic circuit.
  • FIG. 6 shows an embodiment of a magnetic guide plate 29 which is very easy to produce and to which the permanent magnets 24 are attached, comparable to the arrangement according to FIG.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine magnetisch steuerbare Schaltklappe (3; 20) mit mindestens einem Permanentmagneten (4; 24) in der Schaltklappe (3; 20) und einem Elektromagneten (6; 10, 11; 23), wobei sich die Schaltklappe (3; 20) im magnetischen Feld des Elektromagneten (6; 10, 11; 23) befindet und durch dieses in seiner Lage veränderbar ist. Der mindestens eine Permanentmagnet (4; 24) ist in einer vorgegebenen Richtung derart magnetisiert, dass sich die Richtung dieser Feldlinien mit der Bewegungsrichtung der Schaltklappe (3; 20) ändert und die Richtungen der Feldlinien des Permanentmagneten (4; 24) und/oder des Elektromagneten (6; 10, 11; 23) sind so gewählt, dass die Bewegung der Schaltklappe (3; 20) in dem Bereich erfolgt, in dem die Feldlinien der beiden Magneten (4; 24, 6; 10, 11; 23) überwiegend senkrecht zueinander stehen.

Description

Magnet sch steuerbare Schaltklappe
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine magnetisch steuerbare Schaltklappe nach der Gattung des Hauptanspruchs .
Es ist beispielsweise aus der DE 40 20 275 AI bekannt, dass ein Stellantrieb einen Permanentmagneten aufweist, der sich m einem von einem Elektromagneten erzeugten magnetischen Feld bewegen lasst . Hierbei ist der Permanentmagnet derart exzentrisch ausgebildet, dass er sich m Abhängigkeit von der Stromflussrichtung im Elektromagneten m einer ersten oder m einer zweiten Endlage an magnetisierbare Halteelemente anlegt.
Für viele Anwendungsfalle, beispielsweise für Schaltklappen m durchströmten Kanälen oder Rohren, ist es jedoch erforderlich auf mechanische Arretierungen an den Endla- gen, z.B. mit einer Sperrklinke, im Bewegungsbereich der Schaltklappe zu verzichten.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein magnetisch steuerbares Schaltglied zu schaffen, dass mit einem einfachen Aufbau durch magnetische Kräfte bewegt und gehalten wird.
Vorteile der Erfindung
Ausgehend von einer eingangs erwähnten magnetisch steuerbaren Schaltklappe mit einem Permanentmagneten in der Schaltklappe und einem Elektromagneten, m dessen magnetischen Feld sich die Schaltklappe befindet, ist erfindungsgemäß der Permanentmagnet m vorteilhafter Weise m einer vorgegebenen Richtung derart magnetisiert , dass sich die Richtung dieser Feldlinien mit der Bewegungsrichtung der Schaltklappe ändert. Die Richtungen der Feldlinien des Permanentmagneten und/oder des Elektromagneten sind dabei so angeordnet, dass die Bewegung der Schaltklappe m einem Bereich erfolgen, m dem die Feldlinien der beiden Magneten überwiegend senkrecht zueinander stehen.
Eine solche magnetische Schaltklappe ist m vorteilhafter Weise eine Kunststoffklappe, m die e n Permanentmagnet mit eingespritzt ist. Die Bestandteile der Schaltklappe und ihres Gehäuses müssen dabei aus nicht magnetischen oder Magnetfeld leitenden Werkstoffen bestehen, so dass sie keinen Einfluss auf das Magnetfeld haben. Die Schalt - klappe und der Antrieb bilden hierbei auf einfache Weise eine Einheit, die auch zusammen hergestellt werden können. Der Permanentmagnet kann ein einfacher Sintermagnet sein, wobei als Grundmateπalien hartmagnetische Werkstoffe auf Eisenbasis kostengünstig zu verwenden sind. Auch Seltenerdemagnete können hier Anwendung finden, da sie eine wesentlich höhere Flußdichte bei allerdings höheren Kosten aufweisen. Weiterhin ist es auch möglich, dass die gesamte Schaltklappe aus kunststoff ebundenem Magnetmateπal gefertigt werden kann.
Obwohl bei der erfmdungsgemaßen Anordnung relativ geringe Stellkrafte benotigt werden ( < 1 Ncm) lassen sich damit m vorgegebenen Grenzen auch verstellbare Klappen m durchströmten Bereichen realisieren, die mit relativ geringen Kosten herstellbar sind. In gering durchströmten Kanälen, z.B m akustische Baugruppen, ist eine solche Anordnung vorteilhaft zu realisieren, wenn z.B. lediglich eine Auf-/Zu-Stellung sowie keine hohen Stell- und Halte- krafte gefordert werden, wie z. B. bei sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten .
Zur Absicherung der Auf-/Zu-Stellung kann auf einfache Weise mindestens ein zusatzlicher Haltemagnet angeordnet sein, der so dem Magnetfeld des Permanentmagneten gegenüberliegend angeordnet ist, dass sich durch Anziehungsoder Abstoßungskrafte vorgegebene Haltestellungen der Schaltklappe erzeugen lassen. Damit die Schaltklappe m den Endlagen (0°,90°) definiert anliegt und nicht m jedem beliebigen Winkel verharren kann, kann somit ein Permanentmagnet als Haltemagnet einen sog Schnappeffekt erzeugen Der Nordpol dieses kleinen Haltemagneten und der Nordpol des Permanentmagneten m der Schaltklappe stoßen sich bei einer geeigneten Anordnung ab, so dass als Resultat die Schaltklappe zwischen den Endstellungen versucht, diesem Magneten auszuweichen.
Somit ist auf einfache Weise gewährleistet, ohne mechanische Federn oder Arretierungen m den Endstellungen auszukommen Darüber hinaus konnten auch zwei kleine Halte- magneten an den Endlagen diesen Effekt unter bestimmten Umstanden noch verbessern, wobei ein Magnetisierungs- haltestrom hier nicht notwendig ist. Möglich wäre es auch, wenn an die Stelle der zuvor genannten Haltemagnete Weicheisenteile m der Schaltklappe angeordnet sind, die sich im Magnetfeld der Spule ähnlich einem Reedkontakt anziehen und so einen Arretiermechanismus freigeben.
Der wesentliche Bestandteil der magnetischen Schaltklappe ist der Permanentmagnet, der von einer elektrischen Wicklung umgeben ist, welche als Elektromagnet das Betätigungsfeld erzeugt. Wird die elektrische Wicklung bestromt, so versucht sich der Permanentmagnet so m diesem Feld auszurichten, dass er die selbe Richtung einnimmt wie die Magnetlinien des Magnetfeldes. Da die resultierende Kraft für die Bewegung der Schaltklappe am größten ist, wenn die Feldrichtungen senkrecht zueinander stehen, sollte die Klappe so magnetisiert werden, dass die beiden Felder im gesamten Wmkelbereich nie parallel zueinander stehen, d.h. nicht genau entgegengesetzt wirken.
Die erfmdungsgemaße Schaltklappe ist bei einem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel m einem Wmkelbereich von ca. 90° rotatorisch verstellbar, so dass sich die Feldlinien des Permanentmagneten im Wmkelbereich der Schaltklappenbewegung relativ zu den Feldlinien des Elektromagneten einem Wmkelbereich von ca. 45° bis 135° bewegen.
In besonders vorteilhafter Weise ist der Permanentmagnet so magnetisiert, dass seine Feldlinien einen Winkel von ca. 45° zur Erstreckungsrichtung der Schaltklappe aufweisen. Es ist hier auch möglich, dass die Spule des Elektromagneten so angeordnet ist, dass seine Feldlinien einen Winkel von ca. 45° zu einer Endlage der Schaltklappe aufweisen oder dass eine Kombination beider zuvor beschriebenen Maßnahmen vorgenommen ist. Die jeweiligen Stellungen der Schaltklappe können ev. auch mittels eines mag- netfeldempfmdlichen Sensors, z.B. eines Hall -Sensors , detektiert und ausgewertet werden.
Ein vorteilhafte Anwendung der magnetisch steuerbaren Schaltklappe kann dadurch realisiert werden, dass sich die Schaltklappe einem durchströmten Rohr oder Kanal befindet und an einer Achse quer zur Stromungsrichtung derart gehalten ist, dass ein weitgehendes Verschließen oder Offnen des Durchstromungsquerschnittes mit einer Drehung der Schaltklappe durchführbar ist . Der Elektromagnet ist hier durch eine außen auf das nichtmagnetische Rohr oder den Kanal, im Bereich der Schaltklappe, gewickelte Spule gebildet.
Die Schaltklappe kann hierbei hermetisch dicht m einem Rohr eingesetzt werden, so dass es keine drehbaren Lagerachsen gibt, die durch das Rohr hindurch reichen. Diese Schaltklappen lassen sich entweder als separates Bauteil komplett fertigen oder als Montageteile als fertig gewickelter Spulenkorper und Schaltklappe m andere Baugruppen mit einsetzen. Die Spule ist dabei um den Träger der Schaltklappe herum gewickelt, also um das Rohr, dem sie sich befindet. Dabei sollte die Spule so lang sein wie der Magnet selbst, wenn er waagerecht im Rohr liegt.
Betatigbar ist die Schaltklappe durch einen kurzen starken Stromimpuls (ca. 10 A; < 0,2 s) . Durch das Umpolen wird die Drehrichtung der Schaltklappe festgelegt. Der für den kurzzeitigen Stromimpuls hoher Stromstarke notwendige Strom kann beispielsweise mit Hilfe von Elektrolytkondensatoren aufgebracht werden.
In vorteilhafter Weise kann die Achse der Schaltklappe auch so angeordnet sein, dass sich eine unsymmetrisch Lage der Schaltklappe im Durchstromungsquerschnitt ergibt. Hierbei kann durch den anliegenden einseitigen Druck des Mediums die Schaltklappe geschlossen gehalten werden. Die Schaltklappe ließe sich dann bei zeitlich kurzer geringerer Druckdifferenz z.B. durch Pulsation offnen Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Elektromagnet vorteilhafter Weise durch zwei gleichsinnig hintereinander außen auf das Rohr oder den Kanal gewickelte Spulen gebildet. Zwischen den vorzugsweise gleitend gelagerten Spulen ist ein elastischer Bereich, z.B. ein Faltenbalg, vorhanden und die Achse der Schaltklappe ist über eine Klauenkupplung derart gehalten, dass sie vorgegebenen Stellungen arretierbar ist, wobei bei einem Stromfluss m den Spulen die Achse für eine Bewegung freigegeben ist. Die Achse ist hierbei vorzugsweise Vierkant- oder kreuzschlitzartig geformt. Die Schaltklappe hält bei dieser Ausführungsform einen höheren Gegendruck aus und lässt sich durch eine eventuell starke Strömung im Rohr nicht so leicht verstellen. Die Schaltklappe lässt sich auch hier aus nur wenigen, z.B. Kunststoffspπtzgussteilen, herstellen, wobei auch hier der Permanentmagnet direkt die Schaltklappe eingespritzt ist.
Ein weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der magnetischen Schaltklappe ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schaltklappe m einem durchströmten Rohr oder Kanal befindet und dass der Elektromagnet Abwandlung zu den vorher beschriebenen Ausfuhrungsbeispielen innen m einer feststehenden Achse angeordnet ist. In besonders vorteilhafter Weise ist hier die Schaltklappe an nichtmagneti- schen Bereichen der feststehenden Achse drehbar gelagert und weist ein Magnetleitblech auf, das auf jeder Klappenseite einen der Spule gegenüberliegenden Permanentmagneten einschließt, wobei diese Blech den magnetischen Fluss schließt .
Bei der zuletzt erwähnten Ausführungsform kann m vorteilhafter Weise auch der Antrieb der Schaltklappe innerhalb der Achse realisiert werden, wodurch eine besonders hermetische Abdichtung der gesamten Anordnung im Rohr o- der im Kanal möglich ist. Die vorteilhaften Ausführungsformen der magnetischen Schaltklappen können beispielsweise im Bereich akustischer Baugruppen oder auch im Bereich von Klimaanlagen m Fahrzeugen eingesetzt werden. Eine weitere Anwendung können sogenannte Resonanzklappen im Saugrohr eines Kraftfahrzeuges bei Einhaltung gewisser Grenzwerte Abhängigkeit von der gewählten Ausführungsform sein. Allgemein schalten die erfindungsgemäßen Schaltklappen sehr schnell und sind auch recht kostengünstig herstellbar, wobei sie auch die Anforderungen an eine Energieeinsparung erfüllen, da sie m ihren Ruhelagen keinen Haltestrom benötigen.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allem oder zu mehreren Form von Unterkombinatlonen bei der Ausführungs- form der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht
Zeichnung
Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen magnetisch steuerbaren Schaltklappen werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Prinzipskizze einer Schaltklappe m einem durchströmten Rohr mit einem Haltemagneten; Figur 2 eine Detailskizze des Permanentmagneten und des Haltemagneten nach der Figur 1 mit den Feldli- menπchtungen;
Figur 3 ein Ausfuhrungsbeispiel mit zwei Spulen eines Elektromagneten und mechanischer Arretierung sowie
Figur 4 ein Ausfuhrungsbeispiel mit einem Elektromagneten m einer feststehenden Achse der Schaltklappe .
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist ein Ausschnitt eines Rohres 1 gezeigt, das gemäß Pfeil 2 von einem Medium durchströmt ist und eine Schaltklappe 3 aufweist, mit der der Durchstromungsquer- schnitt des Rohres 1 verschlossen werden kann. Die Schaltklappe 3 weist einen Permanentmagneten 4 auf und ist um die Achse 5 drehbar im Rohr 1 gelagert. Zur magnetischen Steuerung der Schaltklappe 3 mit dem Permanentmagneten 4 ist außen auf dem Rohr 1 eine Spule 6 angeordnet, die unter Anlage einer elektrischen Spannung an dem + und -Anschluss ein Magnetfeld erzeugt. Zur Unterstützung der Endlagen der Schaltklappe 3 ist weiterhin ein Permanentmagnet 7 als Haltemagnet vorhanden.
Aus Figur 2 sind die beiden Magneten 4 und 7 und die Spule 6 im Detail zu erkennen, wobei die Richtungen der Magnetisierungen des Permanentmagneten 4 und des Haltemagneten 7 angegeben sind. Hier wird davon ausgegangen, dass die Schaltklappe 3 einem Wmkelbereich von ca. 90° ro- tatorisch verstellt wird, um den Rohrquerschnitt zu offnen oder zu verschließen.
Beim m der Figur 2 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel ist der Permanentmagnet 4 so magnetisiert, dass seine Feldlinien -st¬
einen Winkel von ca. 45° zur Erstreckungsrichtung der Schaltklappe 3 aufweisen. Beim Verschließen und Öffnen der Schaltklappe 3 bewegen sich die Feldlinien des Permanentmagneten 4 im Wmkelbereich der Schaltklappenbewegung relativ zu den Feldlinien des Elektromagneten 6, bzw. +/- 45° zum Haltemagneten 7 oder m einem Wmkelbereich von
In Figur 3 ist ein Ausfuhrungsbeispiel gezeigt, bei dem der Elektromagnet durch zwei gleichsinnig hintereinander außen auf das Rohr 1 gewickelte Spulen 10 und 11 gebildet ist. Zwischen den vorzugsweise gleitend über Schienen 12 auf dem Rohr 1 gelagerten Spulen 10 und 11 ist ein Faltenbalg 13 angeordnet, der als elastische Feder die beiden Wicklungen aufeinander drückt . Die Achse 5 der Schaltklappe 3 ist über eine hier nicht näher dargestellte Klauenkupplung derart gehalten, dass sie m vorgegebenen Stellungen arretierbar ist. Bei einem gleichsinnigen Stromfluss den Spulen 10 und 11 ziehen sich diese an und es wird die Achse 5 für eine Bewegung freigegeben, wobei die Achse 5 hierbei Vierkant- oder kreuzschlitzar- tig geformt ist.
Bei einem Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 4 ist der Elektromagnet zum Antrieb einer Schaltklappe 20 m Abwandlung zu den vorher beschriebenen Ausfuhrungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 3 innen m einer feststehenden Achse 21 angeordnet, wobei ein Magnetleitblech 22 an den nichtmagnetischen Enden der Achse 21 entlang geführt wird, um einen magnetischen Kurzschluss auszuschließen. Die Schaltklappe 20 wird hier an nichtmagnetischen Bereichen der feststehenden Achse 21 drehbar gelagert. Das Magnetleitblech 22 schließt auf jeder Seite der Schaltklappe 20 einen einer Spule 23 des Elektromagneten gegenüberliegenden Permanentmagneten 24 ein. Weiterhin ist hier ein Hall- Sensor 25 als Winkelsensor angeordnet, dem ein Sensormagnet 26 gegenüberliegend angeordnet ist, wobei dieser Sen- sormagnet 26 ohne wesentliche Beeinträchtigung der Funktion jedoch auch weggelassen werden kann, da das Magnetfeld der Hauptmagneten für die Sensorfunktion ausreicht.
In Figur 5 sind die Wicklungen der Spule 23, die auf einem Weicheisenkern 27 aufgewickelt ist, detaillierter zu erkennen. Hierbei ist schematisch der Magnetkreis 28 angedeutet, der aus den Permanentmagneten 24 und den den Magnetkreis schließenden Magnetleitblechen 22 gebildet wird .
Aus Figur 6 ist eine Ausführung eines sehr einfach herzustellenden Magnetleitbleches 29 zu entnehmen, an dem die Permanentmagnete 24 vergleichbar zu der Anordnung nach Der Figur 4 angebracht sind.

Claims

Patentansprüche
1) Magnetisch steuerbare Schaltklappe (3;20), mit mindestens einem Permanentmagneten (4,-24) in der Schaltklappe (3; 20) und einem Elektromagneten (6 ; 10 , 11,-23) , wobei sich die Schaltklappe (3;20) im magnetischen Feld des Elektromagneten (6 ; 10 , 11 ; 23) befindet und durch dieses in seiner Lage veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
der mindestens ein Permanentmagnet (4,-24) in einer vorgegebenen Richtung derart magnetisiert ist, dass sich die Richtung dieser Feldlinien mit der Bewegungsrichtung der Schaltklappe (3; 20) ändert und dass die Richtungen der Feldlinien des Permanentmagneten (4,-24) und/oder des Elektromagneten (6 ; 10 , 11 ; 23 ) so gewählt sind, dass die Bewegung der Schaltklappe (3,-20) in dem Bereich erfolgt, in dem die Feldlinien der beiden Magneten (4 ; 24 ; 6 ; 10 , 11 ; 23) überwiegend senkrecht zueinander stehen.
2) Magnetisch steuerbare Schaltklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein zusätzlicher Haltemagnet (7) vorhanden ist, der so dem Magnetfeld des Permanentmagneten (4,-24) gegenüberliegend angeordnet ist, dass sich durch Anziehungs- oder Abstoßungskräfte vorgegebene Haltestellungen der Schaltklappe (3,-20) erzeugen lassen .
3) Magnetisch steuerbare Schaltklappe nach Anspruch 1 o- der 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Schaltklappe (3; 20) m einem Wmkelbereich von ca. 90° rotatoπsch verstellbar ist und sich die Feldlinien des Permanentmagneten (4; 24) im Wmkelbereich der Schaltklappenbewegung relativ zu den Feldlinien des Elektromagneten (6 ; 10 , 11 ; 23 ) m einem Wmkelbereich von ca. 45° bis 135° bewegen.
4) Magnetisch steuerbare Schaltklappe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
der Permanentmagnet (4) so magnetisiert ist, dass seine Feldlinien einen Winkel von ca. 45° zur Erstre- ckungsπchtung der Schaltklappe (3) aufweisen oder die Spule des Elektromagneten (6; 10, 11) so angeordnet ist, dass seine Feldlinien einen Winkel von ca. 45° bis 135° zu den Endlagen der Schaltklappe (3; 20) aufweisen oder dass eine Kombination beider Maßnahmen vorgenommen ist. 5) Magnetisch steuerbare Schaltklappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das sich die Schaltklappe (3) m einem durchströmten Rohr oder Kanal (1) befindet und an einer Achse (5) quer zur Strömungsrichtung (2) derart gehalten ist, dass ein weitgehendes Verschließen oder Offnen des Durchströmungsquerschnittes mit einer Drehung der Schaltklappe (3) durchführbar ist und dass der Elektromagnet 6; 10, 11) durch eine außen auf das nichtmagnetische Rohr oder den Kanal (1) , im Bereich der Schaltklappe (3) gewickelte Spule (6,-19, 11) gebildet ist .
6) Magnetisch steuerbare Schaltklappe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
die Achse der Schaltklappe so angeordnet ist, dass sich eine unsymmetrische Lage der Schaltklappe im Durchstromungsquerschnitt ergibt .
7) Magnetisch steuerbare Schaltklappe nach Anspruch 5 o- der 6, dadurch gekennzeichnet, dass
der Elektromagnet durch zwei gleichsinnig hintereinander außen auf das Rohr oder den Kanal (1) gewickelte Spulen (10,11) gebildet ist, dass zwischen den Spulen ein elastischer Bereich (13) vorhanden ist, über den die Spulen (10,11) auf dem Rohr oder dem Kanal (1) beweglich und auseinanderdrückbar die Achse (5) der Schaltklappe (3) über eine Klauenkupplung derart gehalten ist, dass sie vorgegebe- nen Stellungen arretierbar ist, wobei bei einem Stromfluss m den Spulen (10,11) die Achse (5) durch die gegenseitige Anziehung der Spulen (10,11) für eine Drehbewegung freigegeben ist.
8) Magnetisch steuerbare Schaltklappe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
das sich die Schaltklappe (20) m einem durchströmten Rohr oder Kanal (1) befindet und an einer m Rohr o- der im Kanal (1) feststehenden Achse (21) quer zur Stromungsrichtung derart gehalten ist, dass ein weitgehendes Verschließen oder Öffnen des Durchströmungs- querschnittes mit einer Drehung der Schaltklappe (20) auf der feststehenden Achse (21) durchführbar ist und dass der Elektromagnet (23) innen m der feststehenden Achse angeordnet ist .
9) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Magnetleitblech (22) an nichtmagnetischen Bereichen der feststehenden Achse (21) drehbar gelagert ist und auf jeder Seite der Schaltklappe (20) einen der Spule (10,11) gegenüberliegenden Permanentmagneten (24) einschließt.
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