EP1597743A1 - Linear magnetic drive - Google Patents

Linear magnetic drive

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Publication number
EP1597743A1
EP1597743A1 EP04705378A EP04705378A EP1597743A1 EP 1597743 A1 EP1597743 A1 EP 1597743A1 EP 04705378 A EP04705378 A EP 04705378A EP 04705378 A EP04705378 A EP 04705378A EP 1597743 A1 EP1597743 A1 EP 1597743A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
iron core
magnetic
armature
gap
linear drive
Prior art date
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Granted
Application number
EP04705378A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1597743B1 (en
Inventor
Marcus Kampf
Carsten Protze
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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 Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1597743A1 publication Critical patent/EP1597743A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1597743B1 publication Critical patent/EP1597743B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66Vacuum switches
    • H01H33/666Operating arrangements
    • H01H33/6662Operating arrangements using bistable electromagnetic actuators, e.g. linear polarised electromagnetic actuators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00Electromagnetic relays
    • H01H51/22Polarised relays
    • H01H51/2227Polarised relays in which the movable part comprises at least one permanent magnet, sandwiched between pole-plates, each forming an active air-gap with parts of the stationary magnetic circuit

Definitions

  • the invention relates to a magnetic linear drive with a first iron core, which passes through a first coil that can be subjected to current and has at least one magnetic gap through which a magnetic flux can pass, and with a movable armature having a first permanent magnet.
  • Such a magnetic linear drive is known for example from European patent application EP 0 867 903 A2.
  • the linear drive there serves to move a contact piece of an electrical switch.
  • a movable armature has a permanent magnet which, when energized by an electrical coil, moves in the direction of the coil due to the magnetic forces acting between the permanent magnet and the energized coil. This movement serves to switch on an interrupter unit of the circuit breaker.
  • Spring assemblies are tensioned during the switch-on movement. In order to keep the drive in its switched-on position even after an interruption in the current flow through the coil, the permanent magnet adheres to an iron core.
  • the invention is based on the object of designing a magnetic linear drive of the type mentioned at the outset such that reliable positioning of the armature in an end position is made possible with a simplified construction.
  • the object is achieved according to the invention in a magnetic linear drive of the type mentioned at the outset in that in a first end position of the armature the first permanent magnet at least partially fills a gap in the first iron core and a yoke arranged on the armature bears against an edge of a gap in the first iron core.
  • a magnetic flux with a low magnetic resistance can be steered within the first iron core.
  • An iron core can consist of various suitable materials that have ferromagnetic properties (e.g. iron, cobalt, nickel, core sheets made of special alloys).
  • the at least partial filling of a gap in the first iron core by means of a permanent magnet permits a transition of the magnetic field lines emanating from the permanent magnet into the first iron core with little loss. Because the yoke rests against the edge of a gap, the guidance of the magnetic flux is improved by the fact that the magnetic flux is also guided within the yoke. The reluctance results in a force effect.
  • the effect of force is particularly great when the distance between the yoke and the iron core is as small as possible. It can be provided, on the one hand, that the gap which the permanent magnet fills and the gap at the edge of which the yoke rests are one and the same gap or are also different gaps.
  • the magnetic flux generated within the first iron core is so strong that the armature is held in its end position. It can only be moved out by an external force or by energizing the coil.
  • the first iron core consists of at least two sections, between which the gap (s) is (are) formed, which (r) can be penetrated by a magnetic flux that can be generated in the first iron core.
  • the division of the iron core into at least two sections allows the magnetic flux to be advantageously guided inside the first iron core.
  • the iron core can be designed in one piece, the iron core itself being divided into a plurality of sections by a corresponding arrangement of cuts. The incisions are then to be regarded as gaps in which, for example, the first permanent magnet is moved with the armature.
  • the subdivision into several sections allows specific areas on the iron core to be specifically designed, in which the magnetic flux runs in preferred directions, for example in order to be able to enter or exit perpendicular to a surface.
  • the first iron core is formed at least in two parts and on a first core body and on a second core body of the first
  • Iron core are each arranged pole faces, between which a first and a second gap are formed.
  • a division of the first iron core into several core bodies allows a modular assembly of the first iron core.
  • different iron cores can be formed from a small number of core bodies.
  • two identical core bodies can be used, between which a first and a second gap are formed.
  • the two core bodies are as
  • the legs of the u-shaped core body are suitable for receiving the first coil that can be supplied with current and for serving as attachment points of the yoke.
  • a further advantageous embodiment can provide that in the first end position of the armature the yoke is held by a magnetic flux emanating from the first permanent magnet.
  • a further advantageous embodiment can provide that in the first end position a magnetic force caused by the magnetic flux acts against a force emanating from an additional element.
  • An additional element can be, for example, an elastic element which is tensioned in the first end position during movement of the armature.
  • Elastic elements are, for example, springs, hydraulics, pneumatics, etc.
  • the holding force of the armature caused by the magnetic flux is greater than the force emanating from the elastic element.
  • the force provided by the elastic element is now available to move the armature out of the first end position.
  • the one to initiate an outward movement The external force required for the armature from the first ' end position only has to have an amount which is greater than the difference between the magnetic force and the force emanating from the elastic element.
  • the external force can be generated, for example, by energizing the electrical coil.
  • Such a construction makes it possible, regardless of the magnitudes of the magnetic force or the force emanating from the elastic element, to cause the armature to move from the first end position with a relatively small external force which only depends on the force difference.
  • the force necessary for the complete movement of the armature is provided by the elastic element. For example, even for magnetic linear drives of very high power, only low external breaking forces are necessary.
  • a magnetic field can be generated with the first coil, which passes through the gap transversely to the direction of movement of the armature.
  • a magnetic field oriented transversely to the direction of movement of the armature can be generated, for example, by winding the coil onto a leg of a U-shaped core body. This makes it very easy to replace the coil itself and the effect of the magnetic field generated by the first coil is directly enhanced by the iron core. It can also be provided, for example, that the coil extends on two opposite sides of a gap in the iron core. This creates a symmetrical force effect on the gap or on the permanent magnet.
  • the magnetic field in the gap can preferably run perpendicular to the direction of movement of the armature.
  • a further embodiment can advantageously provide that the armature has a second permanent magnet which interacts with a second iron core which is penetrated by a second current-carrying coil and which has at least one magnetic gap which can be penetrated by a magnetic flux, a magnetic gap of the second iron core in a second end position of the armature is at least partially filled by the second permanent magnet and the yoke bears against an edge of a magnetic gap of the second iron core.
  • the magnetic flux generated by the first or by the second permanent magnet can be used to provide the holding forces.
  • the use of the first and the second coil enables the forces available for moving the armature to be amplified in a simple manner.
  • one or both coils can produce a force effect on the armature.
  • elastic elements continue to be used, for example in order to bring about an emergency switching capacity or braking or additional acceleration of the armature.
  • Gap of the second iron core is present.
  • the yoke on the first iron core and on the second iron core serves as a mechanical stop. This limits the distance of the armature.
  • the yoke can be designed with sufficient mechanical stability to absorb the impact and impact forces.
  • the iron cores and the yoke are mechanically stable as load-bearing elements and keep vibrations away from the coils.
  • a drive having the features according to one of claims 1 to 6 is constructed mirror-symmetrically to a mirror axis.
  • a mirror-symmetrical design allows the drive to be built up in a modular manner and modules of the same type used in the process.
  • the mirror axis can, for example, be parallel or congruent with the movement axis of the linearly displaceable armature.
  • Another advantageous mirror axis can be, for example, an axis perpendicular to the direction of movement of the armature. With such a shape, it is possible to design the first and the second iron core in the same way. This makes it possible to manufacture drives of various shapes with just a few components.
  • the shows Figure 1 shows a first variant of a magnetic linear drive in a first switching position
  • Figure 2 shows the first variant of a magnetic linear drive in a second switching position
  • Figure 3 shows a modification of the first variant of a magnetic linear drive
  • Figure 4 shows a magnetic linear drive in a second variant in a first switching position
  • Figure 6 shows a modification of the first variant of a magnetic linear drive with another
  • FIG. 1 shows a first embodiment variant of a magnetic linear drive 1.
  • the magnetic linear drive 1 is used to move a switching contact of an electrical switching device 2.
  • the electrical switching device 2 can, for example, be a multi-pole circuit breaker which has vacuum holding tubes.
  • the magnetic linear drive 1 has a first iron core 3.
  • the first iron core 3 has a first core body 3a and a second core body 3b.
  • the first core body 3a and the second core body 3b are configured in the same way.
  • the core bodies 3a, 3b are designed as U-shaped core bodies and are arranged one another that the free leg of the core body
  • the first core body 3a has a first leg 4a and a second leg 4b.
  • the second core body 3b has a first leg 4c and a second leg 4d.
  • the end faces of the first legs 4a, 4c are designed as pole faces and delimit a first gap 5.
  • a second gap 6 is formed on the end faces of the second legs 4b, 4d between their pole faces.
  • An armature 7 can be moved between the first gap 5 and the second gap 6.
  • the armature 7 has a first permanent magnet 8.
  • the north and south poles (NS) of the first permanent magnet 8 are arranged such that the field lines 9 running inside the first permanent magnet 8 can pass almost perpendicularly into the pole faces of the first legs 4a, 4c and the second legs 4b, 4d.
  • the armature 7 also has a yoke 10.
  • the yoke 10 is fastened at a distance from the first permanent magnet 8 on a side of the armature 7 facing away from the switching device 2.
  • the connection of the first permanent magnet 8 to the yoke 10 is formed from a non-magnetic material.
  • the second legs 4b, d serve as a winding core for a first coil 11. Alternatively, it can also be provided that the first coil 11 is wound on the first legs 4a, 4c.
  • the first coil 11 extends on both sides of the axis of movement of the armature 7.
  • a spring assembly 12a, b is arranged on the first iron core 3 as an elastic element and can be compressed when the armature 7 moves.
  • the armature 7 is held stably in its off position via the prestressed spring assembly 12a, b. From- Position defines a second end position of the armature 7.
  • the first permanent magnet 8 bridges the second gap 6 and fills it.
  • Permanent magnet 8 and the magnetic field of the first coil 11 a movement of the armature 7 in the direction of the first gap 5.
  • FIG. 2 shows the first end position of the armature 7, in which the first permanent magnet 8 bridges the first gap 5.
  • the contacts of the electrical switching device 2 are now closed.
  • the spring assembly 12a, b is tensioned.
  • the yoke 10 lies flat against the edge of the second gap 6.
  • the yoke 10 bridges the second gap 6.
  • the magnetic flux 15 emanating from the first permanent magnet 8 is now conducted in the first core body 3a and the second core body 3b and is closed via the yoke 10.
  • the magnetic force caused by the first permanent magnet 8 holds the armature 7 stable in the first end position.
  • the magnetic linear drive 1 acts as a drive which is fed by a permanent magnet.
  • first end position (FIG. 2) to a second end position (FIG. 1)
  • energization of the first coil in a second direction 14 is necessary.
  • an additional coil is used to effect an opening movement.
  • a special movement sequence of the armature 7 can be brought about during a switch-off process. Supported by the tensioned spring assembly 12a, b first permanent magnet 8 is moved out of the first end position. With it also move the anchor 7 and that
  • the armature 7 In the first end position (FIG. 2), the armature 7 is held stable by the magnetic flux emanating from the first permanent magnet 8. In the second end position (FIG. 1), the armature 7 is held stable by the spring assembly 12a, b.
  • FIG. 3 shows a modification of the variant of a magnetic linear drive shown in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 3 shows a magnetic linear drive 1 a, which has an integral first iron core 3.
  • the first iron core 3 is U-shaped.
  • a first coil 11 is wound on one of the legs.
  • a first gap 5 is formed between the pole faces located on the face of the first leg 4a and the second leg 4b.
  • a first permanent magnet 8 can be moved within the first gap 5.
  • the first permanent magnet 8 is arranged on an armature 7.
  • a yoke 10 is also assigned to the armature 7. After the armature 7 has moved into a first end position (not shown), the yoke 10 is supported on the second leg 4b.
  • the second leg 4b forms an edge of the first gap 5.
  • the flat contact of the yoke 10 shortens the path of the field lines emanating from the first permanent magnet 8 via the first iron core 3 and the yoke 10, so that the armature 7 due to the magnetic force effect of the permanent magnet 8 is kept stable in the first end position.
  • the first coil 11 is to be energized with opposite current directions.
  • the mode of operation of the arrangement shown in FIG. 3 corresponds to the mode of operation of the magnetic linear drive shown in FIGS. 1 and 2 and described above.
  • FIG. 6 shows a magnetic linear drive as it is known in principle from FIG. 3.
  • the armature 7 has a further yoke 10a.
  • the yokes 10, 10a serve to stably support the armature 7 in the end positions.
  • FIGS. 4 and 5 show a second variant of a linear drive according to the invention.
  • a double magnetic linear drive 20 shown in FIGS. 4 and 5 has a first iron core 21 and a second iron core 22, each with two core bodies.
  • the configuration of the first iron core 21 and the second iron core 22 corresponds to the configuration of the iron core shown in FIGS. 1 and 2.
  • a first coil 23 is assigned to the first iron core 21.
  • a second coil 24 is assigned to the second iron core 22.
  • the first coil 23 and the second coil 24 are arranged on free legs of the iron cores.
  • the double magnetic linear drive 20 has an armature 25.
  • a yoke 26 is attached to the center of the armature 25.
  • the armature 25 is linearly stretched and has at its ends a first permanent magnet 27 and a second permanent magnet 28.
  • the first iron core 21, the first coil 23 and the first permanent magnet 27 act in the same way as the second iron core 22, the second coil 24 and the second
  • Permanent magnet 28 together (as described above for Figures 1 and 2). Because of the mirror image with respect to its axis of symmetry 29 and the shape The armature 25 can be used to transfer the armature 25 from a first end position to a second end position and vice versa both the first and the second coil 23, 24.
  • the yoke 26 acts as a bridge to a gap of the first iron core 21 or the second iron core 22 and positions the armature 25 in its end positions using those caused by the respective permanent magnets 27, 28 magnetic holding forces.
  • the spring assembly 12a, b provided in FIGS. 1 and 2 to produce a restoring movement was replaced by an arrangement with a second iron core 22, a second coils and a second permanent magnet 28.

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Abstract

The invention relates to a linear magnetic drive (1) consisting of an iron core (3) and a coil (11). A yoke (10) and a constant magnet (8) are connected to a movable armature (7). When the armature is placed in a first terminal position, it is supported by magnetic forces produced by the constant magnet (8) and the yoke (10) which is used as a bridge in the iron bore.

Description

Beschreibungdescription
Magnetischer LinearantriebMagnetic linear drive
Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Linearantrieb mit einem ersten Eisenkern, der eine erste strom- beaufschlagbare Spule durchsetzt und wenigstens einen von einem magnetischen Fluss durchsetzbaren magnetischen Spalt auf- weist und mit einem einen ersten Permanentmagneten aufweisenden bewegbaren Anker.The invention relates to a magnetic linear drive with a first iron core, which passes through a first coil that can be subjected to current and has at least one magnetic gap through which a magnetic flux can pass, and with a movable armature having a first permanent magnet.
Ein derartiger magnetischer Linearantrieb ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 867 903 A2 bekannt. Der dortige Linearantrieb dient der Bewegung eines Kontakt- Stückes eines elektrischen Schalters. Ein bewegbarer Anker weist einen Permanentmagneten auf, welcher sich bei einem Bestromen einer elektrischen Spule aufgrund der zwischen dem Permanentmagneten und der bestromten Spule wirkenden magneti- sehen Kräfte in Richtung der Spule bewegt. Diese Bewegung dient dem Einschalten einer Unterbrechereinheit des Leistungsschalters. Während der Einschaltbewegung werden Federpakete gespannt. Um den Antrieb in seiner Einschaltstellung auch nach einer Unterbrechung des Stromflusses durch die Spule zu halten, haftet der Permanentmagnet an einem Eisenkern.Such a magnetic linear drive is known for example from European patent application EP 0 867 903 A2. The linear drive there serves to move a contact piece of an electrical switch. A movable armature has a permanent magnet which, when energized by an electrical coil, moves in the direction of the coil due to the magnetic forces acting between the permanent magnet and the energized coil. This movement serves to switch on an interrupter unit of the circuit breaker. Spring assemblies are tensioned during the switch-on movement. In order to keep the drive in its switched-on position even after an interruption in the current flow through the coil, the permanent magnet adheres to an iron core.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen magnetischen Linearantrieb der eingangs genannten Art so auszubilden, dass bei einer vereinfachten Konstruktion eine zuverlässige Positionierung des Ankers in einer Endposition ermöglicht wird. Die Aufgabe wird bei einem magnetischen Linearantrieb der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einer ersten Endposition des Ankers der erste Permanentmagnet einen Spalt des ersten Eisenkerns zumindest teilweise ausfüllt und ein an dem Anker angeordnetes Joch an einem Rand eines Spaltes des ersten Eisenkerns anliegt.The invention is based on the object of designing a magnetic linear drive of the type mentioned at the outset such that reliable positioning of the armature in an end position is made possible with a simplified construction. The object is achieved according to the invention in a magnetic linear drive of the type mentioned at the outset in that in a first end position of the armature the first permanent magnet at least partially fills a gap in the first iron core and a yoke arranged on the armature bears against an edge of a gap in the first iron core.
Innerhalb des ersten Eisenkernes ist ein magnetischer Fluss mit einem geringen magnetischen Widerstand lenkbar. Ein Ei- senkern kann dabei aus verschiedenen geeigneten Werkstoffen bestehen, welche ferromagnetische Eigenschaften aufweisen (z.B. Eisen, Kobalt, Nickel, Kernbleche aus speziellen Legierungen) . Das zumindest teilweise Ausfüllen eines Spaltes in dem ersten Eisenkern mittels eines Permanentmagneten gestat- tet einen Übergang der von dem Permanentmagneten ausgehenden magnetischen Feldlinien in den ersten Eisenkern mit geringen Verlusten. Durch das Anliegen des Joches am Rand eines Spaltes wird die Führung des magnetischen Flusses verbessert, indem der magnetische Fluss auch innerhalb des Joches geführt ist. Durch die Reluktanz ergibt sich eine Kraftwirkung. DieA magnetic flux with a low magnetic resistance can be steered within the first iron core. An iron core can consist of various suitable materials that have ferromagnetic properties (e.g. iron, cobalt, nickel, core sheets made of special alloys). The at least partial filling of a gap in the first iron core by means of a permanent magnet permits a transition of the magnetic field lines emanating from the permanent magnet into the first iron core with little loss. Because the yoke rests against the edge of a gap, the guidance of the magnetic flux is improved by the fact that the magnetic flux is also guided within the yoke. The reluctance results in a force effect. The
Kraftwirkung ist besonders groß, wenn der Abstand zwischen Joch und Eisenkern möglichst gering ist. Dabei kann es zum einen vorgesehen sein, dass der Spalt, den der Permanentmagnet ausfüllt, sowie der Spalt, an dessen Rand das Joch an- liegt, ein und derselbe Spalt ist oder auch voneinander verschiedene Spalte sind. Der innerhalb des ersten Eisenkernes erzeugte magnetische Fluss ist derart stark, dass der Anker in seiner Endposition gehalten ist. Er kann nur durch eine von außen wirkende Kraft oder durch ein Bestromen der Spule herausbewegt werden.The effect of force is particularly great when the distance between the yoke and the iron core is as small as possible. It can be provided, on the one hand, that the gap which the permanent magnet fills and the gap at the edge of which the yoke rests are one and the same gap or are also different gaps. The magnetic flux generated within the first iron core is so strong that the armature is held in its end position. It can only be moved out by an external force or by energizing the coil.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der erste Eisenkern aus zumindest zwei Abschnitten besteht, zwischen welchen der/ die Spalt (e) gebildet ist (sind), welche (r) von einem im ersten Eisenkern erzeugbaren magnetischen Fluss durchsetzbar ist (sind) .Furthermore, it can advantageously be provided that the first iron core consists of at least two sections, between which the gap (s) is (are) formed, which (r) can be penetrated by a magnetic flux that can be generated in the first iron core.
Die Aufteilung des Eisenkerns in zumindest zwei Abschnitte gestattet eine vorteilhafte Führung des magnetischen Flusses im Innern des ersten Eisenkerns. Beispielsweise kann der Eisenkern einstückig ausgestaltet sein, wobei durch eine entsprechende Anordnung von Einschnitten der Eisenkern selbst in mehrere Abschnitte unterteilt wird. Die Einschnitte sind dann als Spalte anzusehen, in welchen beispielsweise der erste Permanentmagnet mit dem Anker bewegt wird. Durch die Unterteilung in mehrere Abschnitte sind gezielt besondere Bereiche an dem Eisenkern gestaltbar, an welchen der magnetische Fluss in bevorzugten Richtungen verläuft, beispielsweise um senkrecht zu einer Oberfläche ein- bzw. austreten zu können.The division of the iron core into at least two sections allows the magnetic flux to be advantageously guided inside the first iron core. For example, the iron core can be designed in one piece, the iron core itself being divided into a plurality of sections by a corresponding arrangement of cuts. The incisions are then to be regarded as gaps in which, for example, the first permanent magnet is moved with the armature. The subdivision into several sections allows specific areas on the iron core to be specifically designed, in which the magnetic flux runs in preferred directions, for example in order to be able to enter or exit perpendicular to a surface.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der erste Eisenkern zumindest zweiteilig ausgebildet ist und an einem ersten Kernkörper und an einem zweiten Kernkörper des erstenFurthermore, it can advantageously be provided that the first iron core is formed at least in two parts and on a first core body and on a second core body of the first
Eisenkerns jeweils Polflächen angeordnet sind, zwischen denen ein erster und ein zweiter Spalt ausgebildet sind.Iron core are each arranged pole faces, between which a first and a second gap are formed.
Eine Aufteilung des ersten Eisenkerns in mehrere Kernkörper gestattet ein modulares Zusammensetzen des ersten Eisenkernes. Je nach Anforderungen sind so aus einer geringen Anzahl von Kernkörpern verschiedene Eisenkerne ausbildbar. Es können beispielsweise zwei identische Kernkörper Verwendung finden, zwischen denen ein erster und ein zweiter Spalt ausgebildet sind. In einem einfachen Fall sind die beiden Kernkörper alsA division of the first iron core into several core bodies allows a modular assembly of the first iron core. Depending on the requirements, different iron cores can be formed from a small number of core bodies. For example, two identical core bodies can be used, between which a first and a second gap are formed. In a simple case, the two core bodies are as
U-Kerne ausgestaltet, wobei die freien Enden der Schenkel stirnseitig gegenüberliegend angeordnet sind. Die Stirnseiten der Schenkel bilden dann die Polflächen aus. Zwischen den Polflächen ist jeweils ein erster und ein zweiter Spalt ausgebildet. Ein solcher Eisenkern ist äußerst robust und lässt sich kostengünstig herstellen. Die Schenkel der u-förmigen Kernkörper sind dazu geeignet, die erste strombeaufschlagbare Spule aufzunehmen sowie als Anschlagpunkte des Joches zu dienen.U-shaped cores, the free ends of the legs being arranged opposite one another on the end face. The end faces of the legs then form the pole faces. Between A first and a second gap are formed in each case. Such an iron core is extremely robust and can be manufactured inexpensively. The legs of the u-shaped core body are suitable for receiving the first coil that can be supplied with current and for serving as attachment points of the yoke.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass in der ersten Endposition des Ankers das Joch durch einen von dem ersten Permanentmagneten ausgehenden magnetischen Fluss gehalten ist.A further advantageous embodiment can provide that in the first end position of the armature the yoke is held by a magnetic flux emanating from the first permanent magnet.
Die Nutzung des magnetischen Flusses zum Halten des Ankers macht den Einsatz von mechanischen Verklinkungen überflüssig. Diese magnetische "Verklinkung" ist nahezu frei von einem mechanischen Verschleiß. Aufgrund der Verwendung eines Permanentmagneten sind auch keinerlei Hilfsenergien notwendig, um die erste Endposition des Ankers dauerhaft zu halten.The use of magnetic flux to hold the anchor makes mechanical latches unnecessary. This magnetic "latching" is almost free of mechanical wear. Due to the use of a permanent magnet, no auxiliary energy is required to keep the first end position of the armature permanently.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass in der ersten Endposition eine durch den magnetischen Fluss bewirkte Magnetkraft gegen eine von einem zusätzlichen Element ausgehende Kraft wirkt .A further advantageous embodiment can provide that in the first end position a magnetic force caused by the magnetic flux acts against a force emanating from an additional element.
Ein zusätzliches Element kann beispielsweise ein elastisches Element sein, welches während einer Bewegung des Ankers in die erste Endposition gespannt wird. Elastische Elemente sind beispielsweise Federn, Hydrauliken, Pneumatiken usw. Die von dem magnetischen Fluss bewirkte Haltekraft des Ankers ist dabei größer als die von dem elastischen Element ausgehende Kraft. Die durch das elastische Element vorgehaltene Kraft steht nunmehr zur Verfügung, um den Anker aus der ersten Endposition herauszubewegen. Die zum Anstoß einer Herausbewegung des Ankers aus der ersten' Endposition benötigte äußere Kraft muss dabei nur noch einen Betrag aufweisen, der größer ist als die Differenz der Magnetkraft und der von dem elastischen Element ausgehenden Kraft. Die äußere Kraft kann beispiels- weise durch ein Bestromen der elektrischen Spule erzeugt werden. Durch eine derartige Konstruktion ist es unabhängig von den Beträgen der Magnetkraft bzw. der von dem elastischen Element ausgehenden Kraft möglich, eine Bewegung des Ankers aus der ersten Endposition mit einer relativ kleinen, nur von der Kraftdifferenz abhängenden äußeren Kraft zu bewirken. Die zur vollständigen Bewegung des Ankers notwendige Kraft wird von dem elastischen Element zur Verfügung gestellt. So sind selbst für magnetische Linearantriebe sehr großer Leistung nur geringe äußere Ausschaltkräfte notwendig.An additional element can be, for example, an elastic element which is tensioned in the first end position during movement of the armature. Elastic elements are, for example, springs, hydraulics, pneumatics, etc. The holding force of the armature caused by the magnetic flux is greater than the force emanating from the elastic element. The force provided by the elastic element is now available to move the armature out of the first end position. The one to initiate an outward movement The external force required for the armature from the first ' end position only has to have an amount which is greater than the difference between the magnetic force and the force emanating from the elastic element. The external force can be generated, for example, by energizing the electrical coil. Such a construction makes it possible, regardless of the magnitudes of the magnetic force or the force emanating from the elastic element, to cause the armature to move from the first end position with a relatively small external force which only depends on the force difference. The force necessary for the complete movement of the armature is provided by the elastic element. For example, even for magnetic linear drives of very high power, only low external breaking forces are necessary.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass mit der ersten Spule ein magnetisches Feld erzeugbar ist, welches den Spalt quer zur Bewegungsrichtung des Ankers durchsetzt .Furthermore, it can advantageously be provided that a magnetic field can be generated with the first coil, which passes through the gap transversely to the direction of movement of the armature.
Ein quer zur Bewegungsrichtung des Ankers ausgerichtetes Magnetfeld ist beispielsweise erzeugbar, indem die Spule auf einen Schenkel eines u-fδrmigen Kernkörpers aufgewickelt wird. Dadurch ist es sehr leicht möglich, die Spule selbst aus- zustauschen und die Wirkung des durch die erste Spule erzeug- ten Magnetfeldes wird unmittelbar durch den Eisenkern verstärkt. Dabei kann es beispielsweise auch vorgesehen sein, dass sich die Spule auf zwei gegenüberliegenden Seiten eines Spaltes des Eisenkernes erstreckt. So wird eine symmetrische Kraftwirkung an dem Spalt bzw. auf den Permanentmagneten er- zeugt. Bevorzugt kann dabei das magnetische Feld im Spalt senkrecht zur Bewegungsrichtung des Ankers verlaufen. Eine weitere Ausgestaltung kann vorteilhafterweise vorsehen, dass der Anker einen zweiten Permanentmagneten aufweist, welcher mit einem zweiten eine zweite strombeaufschlagbare Spule durchsetzten Eisenkern zusammenwirkt, der zumindest einen von einem magnetischen Fluss durchsetzbaren magnetischen Spalt aufweist, wobei ein magnetischer Spalt des zweiten Eisenkerns in einer zweiten Endposition des Ankers von dem zweiten Permanentmagneten zumindest teilweise ausgefüllt ist und das Joch an einem Rand eines magnetischen Spaltes des zweiten Ei- senkerns anliegt.A magnetic field oriented transversely to the direction of movement of the armature can be generated, for example, by winding the coil onto a leg of a U-shaped core body. This makes it very easy to replace the coil itself and the effect of the magnetic field generated by the first coil is directly enhanced by the iron core. It can also be provided, for example, that the coil extends on two opposite sides of a gap in the iron core. This creates a symmetrical force effect on the gap or on the permanent magnet. The magnetic field in the gap can preferably run perpendicular to the direction of movement of the armature. A further embodiment can advantageously provide that the armature has a second permanent magnet which interacts with a second iron core which is penetrated by a second current-carrying coil and which has at least one magnetic gap which can be penetrated by a magnetic flux, a magnetic gap of the second iron core in a second end position of the armature is at least partially filled by the second permanent magnet and the yoke bears against an edge of a magnetic gap of the second iron core.
Durch die Verwendung eines Ankers mit zwei Permanentmagneten und einem Joch ist es möglich, den Anker in zwei Endpositionen sicher zu halten. Dabei kann der von dem ersten oder von dem zweiten Permanentmagneten erzeugte magnetische Fluss zur Bereitstellung der Haltekräfte genutzt werden. Weiterhin ist durch die Verwendung der ersten und der zweiten Spule eine Verstärkung der zum Bewegen des Ankers zur Verfügung stehenden Kräfte in einfacher Art ermöglicht. Je nach Wickelsinn und Bestromungsrichtung der beiden Spulen können eine oder beide Spulen eine Kraftwirkung auf den Anker erzeugen. Je nach Konstruktion ist es dadurch möglich, die Antriebsleistung zu erhöhen oder mit zwei geringer dimensionierten Spulen dieselbe Antriebsleistung zu erzeugen wie mit einer einzigen Spule. Weiterhin ist es möglich, auf die elastischen Elemente zu verzichten, welche eine Rückstellkraft bereitstellen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass weiterhin elastische Elemente zum Einsatz kommen, um beispielsweise ein Notschaltvermögen oder ein Abbremsen oder zusätzliches Beschleunigen des Ankers zu bewirken.By using an armature with two permanent magnets and a yoke, it is possible to hold the armature securely in two end positions. The magnetic flux generated by the first or by the second permanent magnet can be used to provide the holding forces. Furthermore, the use of the first and the second coil enables the forces available for moving the armature to be amplified in a simple manner. Depending on the winding direction and direction of energization of the two coils, one or both coils can produce a force effect on the armature. Depending on the design, it is possible to increase the drive power or to generate the same drive power with two smaller coils as with a single coil. Furthermore, it is possible to do without the elastic elements which provide a restoring force. However, it can also be provided that elastic elements continue to be used, for example in order to bring about an emergency switching capacity or braking or additional acceleration of the armature.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Joch in der ersten Endposition an einem Rand eines Spalts des ersten Eisenkerns und in der zweiten Endposition an einem Rand einesFurthermore, it can advantageously be provided that the yoke in the first end position at an edge of a gap of the first Iron core and in the second end position on one edge of a
Spalts des zweiten Eisenkerns anliegt.Gap of the second iron core is present.
Neben der Erzeugung der Haltekräfte in der ersten Endposition und in der zweiten Endposition dient das Joch an dem ersten Eisenkern und an dem zweiten Eisenkern als mechanischer Anschlag. Dadurch ist die Wegstrecke des Ankers begrenzt. Das Joch ist mit einer ausreichenden mechanischen Stabilität ausgestaltbar, um die Anschlag- und Anstoßkräfte aufzunehmen. Die Eisenkerne sowie das Joch sind als tragende Elemente mechanisch stabil und halten Erschütterungen von den Spulen fern.In addition to the generation of the holding forces in the first end position and in the second end position, the yoke on the first iron core and on the second iron core serves as a mechanical stop. This limits the distance of the armature. The yoke can be designed with sufficient mechanical stability to absorb the impact and impact forces. The iron cores and the yoke are mechanically stable as load-bearing elements and keep vibrations away from the coils.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein die Merkmale nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweisender Antrieb zu einer Spiegelachse spiegelsymmetrisch aufgebaut ist.Furthermore, it can advantageously be provided that a drive having the features according to one of claims 1 to 6 is constructed mirror-symmetrically to a mirror axis.
Ein spiegelsymmetrischer Aufbau gestattet es, den Antrieb mo- dular aufzubauen und dabei gleichartige Baugruppen zu verwen- den. Die Spiegelachse kann beispielsweise parallel oder deckungsgleich mit der Bewegungsachse des linear verschiebbaren Ankers liegen. Eine weitere vorteilhafte Spiegelachse kann beispielsweise eine senkrecht zur Bewegungsrichtung des Ankers liegende Achse sein. Bei einer derartigen Gestalt ist es möglich, den ersten und den zweiten Eisenkern in einer gleichen Art auszugestalten. Somit ist es ermöglicht, Antriebe verschiedener Formen mit wenigen Komponenten herzustellen.A mirror-symmetrical design allows the drive to be built up in a modular manner and modules of the same type used in the process. The mirror axis can, for example, be parallel or congruent with the movement axis of the linearly displaceable armature. Another advantageous mirror axis can be, for example, an axis perpendicular to the direction of movement of the armature. With such a shape, it is possible to design the first and the second iron core in the same way. This makes it possible to manufacture drives of various shapes with just a few components.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei- spiels in einer Zeichnung schematisch gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.In the following, the invention is shown schematically on the basis of an exemplary embodiment in a drawing and described in more detail below.
Dabei zeigt die Figur 1 eine erste Variante eines magnetischen Linearantriebes in einer ersten Schaltstellung, dieThe shows Figure 1 shows a first variant of a magnetic linear drive in a first switching position
Figur 2 die erste Variante eines magnetischen Linearantriebes in einer zweiten Schaltstellung, dieFigure 2 shows the first variant of a magnetic linear drive in a second switching position
Figur 3 eine Abwandlung der ersten Variante eines magnetischen Linearantriebes, dieFigure 3 shows a modification of the first variant of a magnetic linear drive, the
Figur 4 einen magnetischen Linearantrieb in einer zweiten Variante in einer ersten Schaltstellung, dieFigure 4 shows a magnetic linear drive in a second variant in a first switching position
Figur 5 die zweite Variante eines magnetischen Linearan- triebes zu Beginn der Überführung von der ersten5 shows the second variant of a magnetic linear drive at the beginning of the transfer from the first
Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung und dieSwitch position in a second switch position and the
Figur 6 eine Abwandlung der ersten Variante eines magnetischen Linearantriebes mit einem weiterenFigure 6 shows a modification of the first variant of a magnetic linear drive with another
Joch.Yoke.
Die Figur 1 zeigt eine erste Ausgestaltungsvariante eines magnetischen Linearantriebes 1. Der magnetische Linearantrieb 1 dient der Bewegung eines Schaltkontaktes eines elektrischen Schaltgerätes 2. Das elektrische Schaltgerät 2 kann beispielsweise ein mehrpoliger Leistungsschalter sein, welcher Vakuumsehaltröhren aufweist. Der magnetische Linearantrieb 1 weist einen ersten Eisenkern 3 auf. Der erste Eisenkern 3 weist einen ersten Kernkörper 3a sowie einen zweiten Kernkorper 3b auf. Der erste Kernkörper 3a sowie der zweite Kernkörper 3b sind gleichartig ausgestaltet. Die Kernkörper 3a, 3b sind als u-förmige Kernkorper ausgeführt und derartig zu- einander angeordnet, dass die freien Schenkel der KernkörperFIG. 1 shows a first embodiment variant of a magnetic linear drive 1. The magnetic linear drive 1 is used to move a switching contact of an electrical switching device 2. The electrical switching device 2 can, for example, be a multi-pole circuit breaker which has vacuum holding tubes. The magnetic linear drive 1 has a first iron core 3. The first iron core 3 has a first core body 3a and a second core body 3b. The first core body 3a and the second core body 3b are configured in the same way. The core bodies 3a, 3b are designed as U-shaped core bodies and are arranged one another that the free leg of the core body
3a, 3b stirnseitig gegenüberliegend angeordnet sind. Der erste Kernkörper 3a weist einen ersten Schenkel 4a sowie einen zweiten Schenkel 4b auf. Der zweite Kernkörper 3b weist einen ersten Schenkel 4c und einen zweiten Schenkel 4d auf. Die Stirnseiten der ersten Schenkel 4a, 4c sind als Polflächen ausgebildet und begrenzen einen ersten Spalt 5. An den Stirnseiten der zweiten Schenkel 4b, 4d ist zwischen deren Polflächen ein zweiter Spalt 6 ausgebildet. Zwischen dem ersten Spalt 5 und dem zweiten Spalt 6 ist ein Anker 7 bewegbar. Der Anker 7 weist einen ersten Permanentmagneten 8 auf. Nord- und Südpol (NS) des ersten Permanentmagneten 8 sind dabei so angeordnet, dass die im Innern des ersten Permanentmagneten 8 verlaufenden Feldlinien 9 nahezu senkrecht in die Polflächen der ersten Schenkel 4a, 4c bzw. der zweiten Schenkel 4b, 4d übertreten können. Der Anker 7 weist weiterhin ein Joch 10 auf. Das Joch 10 ist beabstandet von dem ersten Permanentmagneten 8 auf einer von dem Schaltgerät 2 abgewandten Seite des Ankers 7 befestigt. Die Verbindung des ersten Permanentmagne- ten 8 mit dem Joch 10 ist aus einem nichtmagnetischen Material gebildet. Die zweiten Schenkel 4b, d dienen als Wickelkern für eine erste Spule 11. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die erste Spule 11 auf den ersten Schenkeln 4a, 4c aufgewickelt ist. Die erste Spule 11 erstreckt sich beider- seits der Bewegungsachse des Ankers 7. Als elastisches Element ist ein Federpaket 12a, b an dem ersten Eisenkern 3 angeordnet, welches bei einer Bewegung des Ankers 7 komprimierbar ist.3a, 3b are arranged opposite one another on the end face. The first core body 3a has a first leg 4a and a second leg 4b. The second core body 3b has a first leg 4c and a second leg 4d. The end faces of the first legs 4a, 4c are designed as pole faces and delimit a first gap 5. A second gap 6 is formed on the end faces of the second legs 4b, 4d between their pole faces. An armature 7 can be moved between the first gap 5 and the second gap 6. The armature 7 has a first permanent magnet 8. The north and south poles (NS) of the first permanent magnet 8 are arranged such that the field lines 9 running inside the first permanent magnet 8 can pass almost perpendicularly into the pole faces of the first legs 4a, 4c and the second legs 4b, 4d. The armature 7 also has a yoke 10. The yoke 10 is fastened at a distance from the first permanent magnet 8 on a side of the armature 7 facing away from the switching device 2. The connection of the first permanent magnet 8 to the yoke 10 is formed from a non-magnetic material. The second legs 4b, d serve as a winding core for a first coil 11. Alternatively, it can also be provided that the first coil 11 is wound on the first legs 4a, 4c. The first coil 11 extends on both sides of the axis of movement of the armature 7. A spring assembly 12a, b is arranged on the first iron core 3 as an elastic element and can be compressed when the armature 7 moves.
Die Figur 1 zeigt den magnetischen Linearantrieb 1 in der1 shows the magnetic linear drive 1 in the
Aus-Stellung, d.h. das elektrische Schaltgerät 2 weist geöffnete Kontakte auf. Über das vorgespannte Federpaket 12a,b ist der Anker 7 stabil in seiner Aus-Position gehalten. Die Aus- Position definiert eine zweite Endposition des Ankers 7. Der erste Permanentmagnet 8 überbrückt den zweiten Spalt 6 und füllt ihn aus. Bei einer Bestromung der ersten Spule 11 in einer ersten Richtung (13) mit Gleichstrom erfolgt aufgrund der Kraftwirkung zwischen dem Magnetfeld des erstenOff position, ie the electrical switching device 2 has open contacts. The armature 7 is held stably in its off position via the prestressed spring assembly 12a, b. From- Position defines a second end position of the armature 7. The first permanent magnet 8 bridges the second gap 6 and fills it. When the first coil 11 is energized in a first direction (13) with direct current, the force between the magnetic field of the first causes it
Permanentmagneten 8 und des Magnetfeldes der ersten Spule 11 eine Bewegung des Ankers 7 in Richtung des ersten Spaltes 5.Permanent magnet 8 and the magnetic field of the first coil 11 a movement of the armature 7 in the direction of the first gap 5.
Eine zusätzliche Kraftwirkung wird während der Bewegung durch die Verringerung des Abstandes des Joches 10 und des ersten Eisenkernes 3 erzeugt.An additional force effect is generated during the movement by reducing the distance between the yoke 10 and the first iron core 3.
Die Figur 2 zeigt die erste Endposition des Ankers 7, in welcher der erste Permanentmagnet 8 den ersten Spalt 5 überbrückt. Die Kontakte des elektrischen Schaltgerätes 2 sind nun geschlossen. Das Federpaket 12a,b ist gespannt. Das Joch 10 liegt flächig am Rand des zweiten Spaltes 6 an. Das Joch 10 überbrückt den zweiten Spalt 6. Der von dem ersten Permanentmagneten 8 ausgehende magnetische Fluss 15 wird nunmehr in dem ersten Kernkörper 3a sowie dem zweiten Kernkörper 3b geleitet und ist über das Joch 10 geschlossen. Die von dem ersten Permanentmagnet 8 bewirkte Magnetkraft hält den Anker 7 stabil in der ersten Endposition. Der magnetische Linearantrieb 1 wirkt als Antrieb, der von einem Permanentmagneten gespeist ist.FIG. 2 shows the first end position of the armature 7, in which the first permanent magnet 8 bridges the first gap 5. The contacts of the electrical switching device 2 are now closed. The spring assembly 12a, b is tensioned. The yoke 10 lies flat against the edge of the second gap 6. The yoke 10 bridges the second gap 6. The magnetic flux 15 emanating from the first permanent magnet 8 is now conducted in the first core body 3a and the second core body 3b and is closed via the yoke 10. The magnetic force caused by the first permanent magnet 8 holds the armature 7 stable in the first end position. The magnetic linear drive 1 acts as a drive which is fed by a permanent magnet.
Für eine Bewegung des Ankers 7 von der ersten Endposition (Figur 2) in eine zweite Endposition (Figur 1) ist eine Bestromung der ersten Spule in einer zweiten Richtung 14 notwendig. Alternativ kann vorgesehen sein, dass eine zusätzli- ehe Spule zur Bewirkung einer Ausschaltbewegung Verwendung findet. So kann beispielsweise ein spezieller Bewegungsablauf des Ankers 7 während eines Ausschaltvorganges bewirkt werden. Unterstützt von dem gespannten Federpaket 12a,b wird der erste Permanentmagnet 8 aus der ersten Endposition herausbewegt. Mit ihm bewegen sich auch der Anker 7 sowie dasTo move the armature 7 from the first end position (FIG. 2) to a second end position (FIG. 1), energization of the first coil in a second direction 14 is necessary. Alternatively, it can be provided that an additional coil is used to effect an opening movement. For example, a special movement sequence of the armature 7 can be brought about during a switch-off process. Supported by the tensioned spring assembly 12a, b first permanent magnet 8 is moved out of the first end position. With it also move the anchor 7 and that
Joch 10.Yoke 10.
In der ersten Endposition (Figur 2) wird der Anker 7 durch den von dem ersten Permanentmagneten 8 ausgehenden magnetischen Fluss stabil gehalten. In der zweiten Endposition (Figur 1) wird der Anker 7 durch das Federpaket 12a, b stabil gehalten.In the first end position (FIG. 2), the armature 7 is held stable by the magnetic flux emanating from the first permanent magnet 8. In the second end position (FIG. 1), the armature 7 is held stable by the spring assembly 12a, b.
In der Figur 3 ist eine Abwandlung der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Variante eines magnetischen Linearantriebes dargestellt. Die Figur 3 zeigt einen magnetischen Linearantrieb la, welcher einen einstückigen ersten Eisenkern 3 aufweist. Der erste Eisenkern 3 ist u-förmig gestaltet. Auf einem der Schenkel ist eine erste Spule 11 aufgewickelt. Zwischen den stirnseitig an dem ersten Schenkel 4a und dem zweiten Schwenkel 4b befindlichen Polflächen ist ein erster Spalt 5 ausgebildet. Innerhalb des ersten Spaltes 5 ist ein erster Permanentmagnet 8 bewegbar. Der erste Permanentmagnet 8 ist an einem Anker 7 angeordnet. Weiterhin ist dem Anker 7 ein Joch 10 zugeordnet. Nach einer Bewegung des Ankers 7 in eine erste Endposition (nicht dargestellt) stützt sich das Joch 10 an dem zweiten Schenkel 4b ab. Der zweite Schenkel 4b bildet einen Rand des ersten Spaltes 5. Durch das flächige Anliegen des Joches 10 ist der Weg der von dem ersten Permanentmagnet 8 ausgehenden Feldlinien über den ersten Eisenkern 3 und das Joch 10 verkürzt, so dass der Anker 7 aufgrund der magnetischen Kraftwirkung des Permanentmagneten 8, in der ersten Endposition stabil gehalten ist. Zur Überführung des Ankers 7 von der zweiten Endposition in die erste Endposition und umgekehrt ist jeweils die erste Spule 11 mit entgegengesetzten Stromrichtungen zu bestromen. Die Wirkungsweise der in der Figur 3 dargestellten Anordnung entspricht der Wirkungsweise des in den Figuren 1 und 2 dargestellten und voranstehend beschriebenen magnetischen Line- arantriebs .FIG. 3 shows a modification of the variant of a magnetic linear drive shown in FIGS. 1 and 2. FIG. 3 shows a magnetic linear drive 1 a, which has an integral first iron core 3. The first iron core 3 is U-shaped. A first coil 11 is wound on one of the legs. A first gap 5 is formed between the pole faces located on the face of the first leg 4a and the second leg 4b. A first permanent magnet 8 can be moved within the first gap 5. The first permanent magnet 8 is arranged on an armature 7. A yoke 10 is also assigned to the armature 7. After the armature 7 has moved into a first end position (not shown), the yoke 10 is supported on the second leg 4b. The second leg 4b forms an edge of the first gap 5. The flat contact of the yoke 10 shortens the path of the field lines emanating from the first permanent magnet 8 via the first iron core 3 and the yoke 10, so that the armature 7 due to the magnetic force effect of the permanent magnet 8 is kept stable in the first end position. To transfer the armature 7 from the second end position into the first end position and vice versa, the first coil 11 is to be energized with opposite current directions. The mode of operation of the arrangement shown in FIG. 3 corresponds to the mode of operation of the magnetic linear drive shown in FIGS. 1 and 2 and described above.
Die Figur 6 zeigt einen magnetischen Linearantrieb wie er prinzipiell aus der Figur 3 bekannt ist. Der Anker 7 weist neben dem Joch 10 ein weiteres Joch 10a auf. Die Joche 10,10a dienen der stabilen Lagerung des Ankers 7 in den Endpositionen.FIG. 6 shows a magnetic linear drive as it is known in principle from FIG. 3. In addition to the yoke 10, the armature 7 has a further yoke 10a. The yokes 10, 10a serve to stably support the armature 7 in the end positions.
Die Figuren 4 und 5 zeigen eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen Linearantriebes . Ein in den Figuren 4 und 5 dar- gestellter doppelter magnetischer Linearantrieb 20 weist einen ersten Eisenkern 21 sowie einen zweiten Eisenkern 22 mit je zwei Kernkörpern auf. Die Ausgestaltung des ersten Eisenkernes 21 und des zweiten Eisenkernes 22 entspricht der Ausgestaltung des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Eisenker- nes. Dem ersten Eisenkern 21 ist eine erste Spule 23 zugeordnet. Dem zweiten Eisenkern 22 ist eine zweite Spule 24 zugeordnet. Die erste Spule 23 sowie die zweite Spule 24 sind auf freien Schenkeln der Eisenkerne angeordnet. Der doppelte magnetische Linearantrieb 20 weist einen Anker 25 auf. An dem Anker 25 mittig ist ein Joch 26 befestigt. Der Anker 25 ist linienhaft gestreckt ausgestaltet und weist an seinen Enden einen ersten Permanentmagneten 27 sowie einen zweiten Permanentmagneten 28 auf. Der erste Eisenkern 21, die erste Spule 23 sowie der erste Permanentmagnet 27 wirken ebenso wie der zweite Eisenkern 22, die zweite Spule 24 sowie der zweiteFigures 4 and 5 show a second variant of a linear drive according to the invention. A double magnetic linear drive 20 shown in FIGS. 4 and 5 has a first iron core 21 and a second iron core 22, each with two core bodies. The configuration of the first iron core 21 and the second iron core 22 corresponds to the configuration of the iron core shown in FIGS. 1 and 2. A first coil 23 is assigned to the first iron core 21. A second coil 24 is assigned to the second iron core 22. The first coil 23 and the second coil 24 are arranged on free legs of the iron cores. The double magnetic linear drive 20 has an armature 25. A yoke 26 is attached to the center of the armature 25. The armature 25 is linearly stretched and has at its ends a first permanent magnet 27 and a second permanent magnet 28. The first iron core 21, the first coil 23 and the first permanent magnet 27 act in the same way as the second iron core 22, the second coil 24 and the second
Permanentmagnet 28 zusammen (wie oben stehend zu den Figuren 1 und 2 beschrieben) . Aufgrund der bezüglich seiner Symmetrieachse 29 spiegelbildlichen Ausgestaltung sowie der Gestalt des Ankers 25 ist zur Überführung des Ankers 25 von einer ersten Endposition eine zweite Endposition und umgekehrt sowohl die erste als auch die zweite Spule 23, 24 einsetzbar. Ebenso wie zu der Figur 1 und der Figur 2 beschrieben, wirkt das Joch 26 jeweils als Brücke zu einem Spalt des ersten Eisenkerns 21 oder des zweiten Eisenkernes 22 und positioniert den Anker 25 in seinen Endlagen unter Nutzung der von dem jeweiligen Permanentmagneten 27, 28 bewirkten magnetischen Haltekräfte . Vereinfacht ausgedrückt wurde das in den Figuren 1 und 2 zur Erzeugung einer Rückstellbewegung vorgesehene Federpaket 12a, b durch einer Anordnung mit einem zweiten Eisenkern 22, einer zweiten Spulen und einem zweiten Permanentmagneten 28 ersetzt.Permanent magnet 28 together (as described above for Figures 1 and 2). Because of the mirror image with respect to its axis of symmetry 29 and the shape The armature 25 can be used to transfer the armature 25 from a first end position to a second end position and vice versa both the first and the second coil 23, 24. Just as described for FIG. 1 and FIG. 2, the yoke 26 acts as a bridge to a gap of the first iron core 21 or the second iron core 22 and positions the armature 25 in its end positions using those caused by the respective permanent magnets 27, 28 magnetic holding forces. Expressed in simple terms, the spring assembly 12a, b provided in FIGS. 1 and 2 to produce a restoring movement was replaced by an arrangement with a second iron core 22, a second coils and a second permanent magnet 28.
Alle Merkmale der in den Figuren dargestelltenAll features of those shown in the figures
Ausgestaltungsbeispiele sind untereinander kombinierbar, so dass weitere Variationen entstehen. Design examples can be combined with each other, so that further variations arise.

Claims

Patentansprüche claims
1. Magnetischer Linearantrieb (1,20) mit einem ersten Eisenkern (3,21), der eine erste strombeaufschlagbare Spule (11,23) durchsetzt und wenigstens einen von einem magnetischen Fluss durchsetzbaren magnetischen Spalt (5) aufweist und mit einem einen ersten Permanentmagneten (8,27) aufweisenden bewegbaren Anker (7,25), wobei in einer ersten Endposition des Ankers (7,25) der erste Permanentmagnet (8,27) einen Spalt des ersten Eisenkerns (3,21) zumindest teilweise ausfüllt und ein an dem Anker (7,25) angeordnetes Joch (10,26) an einem Rand eines Spaltes des ersten Eisenkerns (3,21) anliegt.1. Magnetic linear drive (1.20) with a first iron core (3.21) which passes through a first current-carrying coil (11.23) and has at least one magnetic gap (5) penetrable by a magnetic flux and with a first permanent magnet (8,27) having movable armature (7,25), wherein in a first end position of the armature (7,25) the first permanent magnet (8,27) at least partially fills a gap of the first iron core (3,21) and on the yoke (10, 26) arranged on the armature (7, 25) bears against an edge of a gap in the first iron core (3, 21).
2. Magnetischer Linearantrieb (1,20) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste Eisenkern (3,21) aus zumindest zwei Abschnitten besteht, zwischen welchen der/ die Spalt (e) gebildet ist (sind), welche (r) von einem im ersten Eisenkern2. Magnetic linear drive (1.20) according to claim 1, characterized in that the first iron core (3,21) consists of at least two sections, between which the gap (s) is / are formed, which (r) of one in the first iron core
(3,21) erzeugbaren magnetischen Fluss durchsetzbar ist(3,21) generated magnetic flux is enforceable
(sind) .(are) .
3. Magnetischer Linearantrieb (1,20) nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste Eisenkern (3,21) zumindest zweiteilig ausgebildet ist und an einem ersten Kernkörper (3a) und an einem zweiten Kernkörper (3b) des ersten Eisenkerns (3) jeweils Polflächen angeordnet sind zwischen denen ein erster und ein zweiter Spalt (5,6) ausgebildet sind.3. Magnetic linear drive (1.20) according to claim 2, characterized in that the first iron core (3,21) is formed at least in two parts and on a first core body (3a) and on a second core body (3b) of the first iron core (3) pole faces are arranged between which a first and a second gap (5, 6) are formed.
4. Magnetischer Linearantrieb (1,20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in der ersten Endposition des Ankers (7,25) das Joch4. Magnetic linear drive (1.20) according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the first end position of the armature (7.25) the yoke
(10,26) durch einen von dem ersten Permanentmagneten(10,26) by one of the first permanent magnet
(8,27) ausgehenden magnetischen Fluss gehalten ist.(8.27) outgoing magnetic flux is held.
5. Magnetischer Linearantrieb (1,20) nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in der ersten Endposition eine durch den magnetischen Fluss bewirkte Magnetkraft gegen eine von einem zusätz- liehen Element (12a,b) ausgehende Kraft wirkt.5. Magnetic linear drive (1, 20) according to claim 4, so that a magnetic force caused by the magnetic flux acts against a force emanating from an additional element (12a, b) in the first end position.
6. Magnetischer Linearantrieb (1,20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mit der ersten Spule (11,23) ein magnetisches Feld erzeugbar ist, welches den Spalt (5,6) quer zur Bewegungsrichtung des Ankers (7,25) durchsetzt.6. Magnetic linear drive (1.20) according to one of claims 1 to 5, characterized in that with the first coil (11,23) a magnetic field can be generated, which the gap (5,6) transverse to the direction of movement of the armature (7th , 25) enforced.
7. Magnetischer Linearantrieb (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Anker (25) einen zweiten Permanentmagneten (28) aufweist, welcher mit einem zweiten eine zweite strombeaufschlagbare Spule (24) durchsetzten Eisenkern (22) zusammenwirkt, der zumindest einen von einem magnetischen Fluss durchsetzbaren magnetischen Spalt aufweist, wobei ein magnetischer Spalt des zweiten Eisenkerns (22) in einer zweiten Endposition des Ankers (25) von dem zweiten Permanentmagneten (28) zumindest teilweise aus- gefüllt ist und das Joch (26) an einem Rand eines magnetischen Spaltes des zweiten Eisenkerns (22) anliegt. 7. Magnetic linear drive (20) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the armature (25) has a second permanent magnet (28) which cooperates with a second coil (24) penetrated by a second iron core (22) which acts on has at least one magnetic gap that can be penetrated by a magnetic flux, a magnetic gap of the second iron core (22) being at least partially filled by the second permanent magnet (28) in a second end position of the armature (25) and the yoke (26) on abuts an edge of a magnetic gap of the second iron core (22).
8. Magnetischer Linearantrieb (20) nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Joch (26) in der ersten Endposition an einem Rand eines Spalts des ersten Eisenkerns (21) und in der zwei- ten Endposition an einem Rand eines Spalts des zweiten Eisenkerns (22) anliegt.8. Magnetic linear drive (20) according to claim 7, characterized in that the yoke (26) in the first end position at an edge of a gap of the first iron core (21) and in the second end position at an edge of a gap of the second iron core ( 22) is present.
9. Magnetischer Linearantrieb (20) nach einem der Ansprüche 7 oder 8 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein die Merkmale nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweisender Antrieb zu einer Spiegelachse spiegelsymmetrisch aufgebaut ist. 9. Magnetic linear drive (20) according to one of claims 7 or 8, d a d u r c h g e k e n z e i c h n e t that a drive having the features according to one of claims 1 to 6 is mirror-symmetrical to a mirror axis.
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