EP2135264B1 - Magnetkreis für magnetventil - Google Patents

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EP2135264B1
EP2135264B1 EP08708193A EP08708193A EP2135264B1 EP 2135264 B1 EP2135264 B1 EP 2135264B1 EP 08708193 A EP08708193 A EP 08708193A EP 08708193 A EP08708193 A EP 08708193A EP 2135264 B1 EP2135264 B1 EP 2135264B1
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EP
European Patent Office
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pole
magnetic
magnetic core
magnetic circuit
disc
Prior art date
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EP08708193A
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EP2135264A2 (de
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Holger Rapp
Friedrich Boecking
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP2135264B1 publication Critical patent/EP2135264B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/081—Magnetic constructions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0017—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using electromagnetic operating means
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    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/007—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of the groups F02M63/0014 - F02M63/0059
    • F02M63/0075—Stop members in valves, e.g. plates or disks limiting the movement of armature, valve or spring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/90—Selection of particular materials
    • F02M2200/9092—Sintered materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure

Definitions

  • DE 196 50 865 A1 refers to a solenoid valve for controlling the fuel pressure in a control chamber of an injection valve, such as a common rail injection system. About the fuel pressure in the control chamber, a stroke movement of a valve piston is controlled, with which an injection port of the injection valve is opened or closed.
  • the solenoid valve comprises an electromagnet, a movable armature and a valve member which is moved with the armature and acted upon by a valve closing spring in the closing direction, which cooperates with the valve seat of the solenoid valve and thus controls the fuel drain from a control chamber.
  • the magnetic core is made either of powder composite material or of a solid ferromagnetic material.
  • the powder composite material has the advantage that it is electrically substantially nonconductive and thus almost no eddy currents occur which could undesirably affect the force build-up and the force reduction.
  • the magnetic field at the transition from the outer pole of the core, which is usually designed as a pot magnet, to the armature is guided deliberately over a constriction.
  • precisely the edge region of the magnetic core, at which the pole surface overlaps the armature is driven into the region of saturation induction, and the magnetic field strength H increases disproportionately in this region of the core. Since the magnetic field strength in turn determines the flooding demand and thus the power requirement of the magnetic circuit, this leads to an excessive power requirement of magnetic circuits with powder composite cores.
  • the simple solution of Use of a solid core in turn requires the need for elaborate eddy current reduction measures.
  • the invention it is proposed to reset the outer pole of a substantially cup-shaped magnetic core with respect to its axial length and to insert a pole disk made of a ferromagnetic material in the region of the magnetic core which is recessed thereby. It is a ferromagnetic solid material.
  • the pole disc covers at least the outer pole of the magnetic core at least partially.
  • the saturation induction of the pole piece made of solid material is significantly higher than that of the powder composite material from which the magnetic core is made.
  • the powder composite material is ferromagnetic. Eddy currents in the pole piece made of solid material, sound due to the small thickness of the ferromagnetic pole disk by several orders of magnitude faster than would be the case with a solid core of ferromagnetic material.
  • a narrow slot extending essentially in the radial direction may also be provided in the pole disk made of solid ferromagnetic material.
  • the magnetic flux already a much higher cross-sectional area available, compared to the overlap of Polin and anchor.
  • the "bottleneck" for the magnetic flux is in a high material Saturation induction and has no excessive magnetic field strength H result.
  • the powder composite material of the magnetic core is now no longer controlled in the region of its saturation, without this having a negative effect on the induction in the air gap and consequently to the magnetic force. Accordingly, the power consumption of such a designed magnetic circuit is much lower than that in the above to the state of Technique outlined solutions is the case.
  • the lower power requirement can be used either to a simple relief of the control unit power amplifier, or even to leave the rated current of the magnetic circuit unchanged and instead to reduce the number of turns of the coil, and so reduce the voltage required, in particular for the power.
  • the proposed solution according to the invention can also be used to increase the magnetic force. The prerequisite for this is that the armature is not already controlled in the region of its magnetic saturation.
  • the inserted into a recess on an end face of the magnetic core, made of ferromagnetic solid material Polcons be designed such that it also covers the inner pole and the outer pole of the magnetic core and there is a relief of the magnetic core or - in the case of incomplete coverage of mecanicpols - an increase in the air gap induction and thus the achievable magnetic force causes.
  • the inner and therelypol Scheme the ferromagnetic pole disc are connected by narrow webs. These are already at a low coil current in the magnetic saturation and are no longer relevant for further field construction for this reason.
  • FIG. 1 The representation according to FIG. 1 is to be taken from a known from the prior art magnetic circuit of a solenoid valve.
  • a magnetic circuit 10 comprises a magnetic core 12.
  • the magnetic core 12 has a first end face 14 and a second end face 16 and is traversed by a passage opening 18, in which optionally a spring, which acts on an armature 22, may be accommodated.
  • the axis of the magnetic core 12 is identified by reference numeral 20.
  • an integrally formed here anchor 22 which includes an anchor bolt 26 and an integrally formed thereon anchor plate 24.
  • a magnetic coil 28 is inserted in the material of the magnetic core 12.
  • the magnetic core 12 made of a powder composite material is supported on a sleeve 30 preferably made of an amagnetic material.
  • the magnetic core 12 made of powder composite material has the advantage that the powder composite material is electrically substantially nonconductive and, therefore, almost no eddy currents occur in the latter which would undesirably impair the magnetic force build-up and the magnetic force reduction.
  • the powder composite material used as the material for the magnetic core 12 has the disadvantage that there is a small saturation induction of the powder composite material compared to a solid magnetic material.
  • FIG. 1 shows that at a transition point between the magnetic core 12 and the edge region of the armature plate 24, a high field concentration 32 of individual field lines 34 sets.
  • the cross sectional area for the magnetic flux in this area is as shown in FIG FIG. 1
  • the magnetic composite valve shown in the prior art extremely limited, the powder composite material of the magnetic core 12 is controlled in this area to its saturation, which has negative effects on the aspired in the air gap between the second end face 16 and the armature plate 24 high induction B.
  • FIG. 2 shows that the magnetic core 12, which is also made of powder composite material is formed flat on the first end face 14 and in the embodiment in the illustration according to FIG. 2 in the region of the second end face 16 comprises an inner pole 40 and a relation to the inner pole 40 in the axial direction with respect to the axis 20 slightly recessed outer pole 42 includes.
  • a receptacle is formed below the outer pole 42 of the magnetic core 12 into which a pole plate 44 is embedded.
  • the pole plate 44 is preferably made of a ferromagnetic solid material. The saturation induction of the pole disk 44 made of ferromagnetic solid material is significantly higher than that of the powder composite material from which the magnetic core 12 is made.
  • Eddy currents in the pole plate 44 be it with a radial slit, be it formed without a radial slit sound 44 due to the small thickness of the pole plate 44 by a few orders of magnitude faster than would be the case with a massive core of ferromagnetic material.
  • the powder composite material of the magnetic core 12 now no longer needs to be controlled in the region of its saturation, which would have negative effects on the induction in the air gap between the front side of the armature plate 24 of the armature 22 facing the second end face 16 of the magnetic core 12 of powder composite material.
  • the low power requirement of in FIG. 2 shown, as proposed according to the invention optimized magnetic circuit 10 can either be used to a simple discharge of the control unit output stage or even with unchanged rated current of the magnetic circuit 10 to reduce the number of turns of the solenoid 28 can be used.
  • integrally formed armature 22 the proposed solution according to the invention can also be used to increase the magnetic force generated. The prerequisite for this is that in accordance with FIG. 2 one-piece anchor 22 is not already controlled in the region of its magnetic saturation.
  • FIG. 2 shows that in the contact region of the pole plate 44, which in the embodiment according to FIG. 2 only covers the outer pole 42 of the magnetic core made of powder composite material 12, a reduced field concentration 46 is present.
  • a clamping point 48 Between the second end face 16 of the magnetic core made of powder composite material 12, ie the outer pole 42 and a shoulder on a sleeve preferably made of amagmeticianm material is a clamping point 48, on which the pole plate 44 preferably made of ferromagnetic material is arranged in the solenoid valve assembly.
  • the front side of the anchor plate 24 of the representation according to FIG. 2 integrally formed armature 22, with the first end face 16 of the powder composite material manufactured magnetic core 12 determines the residual air gap is identified by reference numeral 50.
  • the pole disc can be removed with an optional inner ring.
  • the pole plate 44 comprises at least one outer ring 52, which in FIG. 2 covers the outer pole 42 of the magnetic core 12 made of powder composite material.
  • the outer ring 52 made of ferromagnetic material Policrobial 44 is in the embodiment according to FIG. 3 a radial slot 54 is formed, which favors the magnetic properties of the pole plate 44 again.
  • the pole piece 44 may be configured to include, in addition to the outer ring 52 covering the outer pole 42, an inner ring 56 which could optionally cover the inner pole 40 of the magnetic core 12 made of powder composite material. This can also be there relief of the magnetic core 12, or in incomplete coverage of the inner pole 40, an increase in the air gap induction and thus an increase in the magnetic force can be achieved.
  • the inner ring 56 and the outer ring 52 of the pole plate 44 made of ferromagnetic solid material by narrow holding webs 60 are interconnected. These are already at a low coil current, with which the magnetic coil 28 of the magnetic circuit 10 is energized, in the magnetic saturation and are therefore no longer relevant to the further field structure.
  • FIG. 3 shows that for the fixation of the inner ring 56, three retaining webs 60 are present, which are positioned at an angle of about 120 ° to each other.
  • three holding webs 60 may also be a smaller or a larger number of retaining webs 60 for fixing the inner ring 56 of the pole plate 44 are used on the outer ring 52.
  • a pole piece 44 may be used which has comparable magnetic properties when made of sintered material or MIM technology instead of a ferromagnetic solid material. The electrical conductivity of such a material largely corresponds to that of a ferromagnetic solid material.

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Description

    Stand der Technik
  • DE 196 50 865 A1 bezieht sich auf ein Magnetventil zur Steuerung des Kraftstoffdruckes in einem Steuerraum eines Einspritzventiles, wie zum Beispiel einem Common-Rail-Einspritzsystem. Über den Kraftstoffdruck im Steuerraum wird eine Hubbewegung eines Ventilkolbens gesteuert, mit dem eine Einspritzöffnung des Einspritzventils geöffnet oder geschlossen wird. Das Magnetventil umfasst einen Elektromagneten, einen beweglichen Anker und ein mit dem Anker bewegtes und von einer Ventilschließfeder in Schließrichtung beaufschlagtes Ventilglied, das mit dem Ventilsitz des Magnetventiles zusammenwirkt und so den Kraftstoffabfluss aus einem Steuerraum steuert.
  • Bei heute eingesetzten Magnetventilen bei Kraftstoffinjektoren wird der Magnetkern entweder aus Pulververbundmaterial oder aus einem massiven ferromagnetischen Material gefertigt. Das Pulververbundmaterial hat den Vorteil, dass es elektrisch im Wesentlichen nicht leitfähig ist und damit nahezu keine Wirbelströme auftreten, die den Kraftaufbau und den Kraftabbau in unerwünschter Weise beeinträchtigen könnten. Dafür besteht allerdings der Nachteil einer geringeren Sättigungsinduktion des Pulververbundmaterials gegenüber einem massiven Magnetmaterial. Da die Kraft eines Magnetventiles proportional zum Quadrat der im Luftspalt herrschenden Induktion B ist, ist für die kompakte Auslegung von Magnetventilen ein möglichst großer Wert für die im Luftspalt herrschende Induktion B anzustreben. Um dies zu erreichen, wird das Magnetfeld am Übergang vom Außenpol des üblicherweise als Topfmagneten ausgeführten Kerns zum Anker gezielt über eine Engstelle geführt. Dadurch wird jedoch bei Kernen aus Pulververbundmaterial gerade der Randbereich des Magnetkerns, an welchem die Polfläche mit dem Anker überlappt, in den Bereich der Sättigungsinduktion getrieben und die magnetische Feldstärke H steigt in diesen Bereich des Kerns überproportional an. Da die magnetische Feldstärke wiederum den Durchflutungsbedarf und damit den Strombedarf des Magnetkreises bestimmt, führt dies zu einem überhöhten Strombedarf von Magnetkreisen mit Pulververbundkernen. Die einfache Lösung der Verwendung eines Massivkerns erfordert wiederum die Notwendigkeit aufwändiger Maßnahmen zur Wirbelstromreduzierung.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den Außenpol eines im Wesentlichen topfförmig ausgebildeten Magnetkerns in Bezug auf seine Axiallänge zurückzusetzen und in dem da-durch ausgesparten Bereich des Magnetkerns eine Polscheibe einzusetzen, die aus einem ferromagnetischen Material gefertigt ist. Dabei handelt es sich um ein ferromagnetisches Massivmaterial. Dabei bedeckt die Polscheibe zumindest den Außenpol des Magnetkerns zumindest teilweise. Die Sättigungsinduktion der aus Massivmaterial gefertigten Polscheibe liegt deutlich höher als diejenige des Pulververbundmaterials, aus dem der Magnetkern gefertigt ist. Auch das Pulververbundmaterial ist ferromagnetisch. Wirbelströme in der aus massivem Material gefertigten Polscheibe, klingen aufgrund der geringen Dicke der ferromagnetischen Polscheibe um mehrere Größenordnungen schneller ab, als dies bei einem massiven Kern aus ferromagnetischem Material der Fall wäre.
  • Zusätzlich kann optional noch ein schmaler im Wesentlichen sich in radiale Richtung erstreckender Schlitz in der aus massivem ferromagnetischem Material gefertigten Polscheibe vorgesehen sein. Am Übergang zwischen dem Pulververbundmaterial des Magnetkerns und
    der aus ferromagnetischem Material gefertigten Polscheibe steht dem magnetischen Fluss bereits eine deutlich höhere Querschnittsfläche zur Verfügung, im Vergleich zu der Überlappungsstelle von Polscheibe und Anker. An dieser Stelle liegt demzufolge die magnetische Induktion ( = Flussdichte) bereits unterhalb der Sättigungsinduktion des Pulververbundmaterials. Somit liegt die "Engstelle" für den magnetischen Fluss in einem Material mit hoher
    Sättigungsinduktion und hat keine überhöhte magnetische Feldstärke H zur Folge. Auch das Pulververbundmaterial des Magnetkerns wird nun nicht mehr in den Bereich seiner Sätti-gung ausgesteuert, ohne dass dies negative Auswirkungen auf die Induktion im Luftspalt
    und folglich auf die Magnetkraft hätte. Demzufolge ist auch der Strombedarf eines derart ausgelegten Magnetkreises wesentlich geringer, als dies bei den obenstehend zum Stand der
    Technik skizzierten Lösungen der Fall ist. Der geringere Strombedarf kann entweder zu einer einfachen Entlastung der Steuergeräteendstufe genutzt werden, oder auch dazu, den Nennstrom des Magnetkreises unverändert zu lassen und stattdessen die Windungszahl der Spule zu reduzieren, und so den Spannungsbedarf, der insbesondere für den Kraftaufbau erforderlich ist zu reduzieren. Bei entsprechender Auslegung des Ankers kann die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung auch zu einer Anhebung der Magnetkraft genutzt werden. Voraussetzung dafür ist, dass der Anker nicht bereits in den Bereich seiner magnetischen Sättigung ausgesteuert ist.
  • In vorteilhafter Weise kann die in eine Ausnehmung an einer Stirnseite des Magnetkerns eingesetzte, aus ferromagnetischem Massivmaterial gefertigte Polscheibe derart gestaltet sein, dass sie außer dem Außenpol des Magnetkerns auch dessen Innenpol überdeckt und auch dort eine Entlastung des Magnetkernes oder - im Falle einer unvollständigen Abdeckung des Innenpols - eine Erhöhung der Luftspaltinduktion und damit der erzielbaren Magnetkraft bewirkt. In diesem Fall sind der Innen- und der Außenpolbereich der ferromagnetischen Polscheibe durch schmal ausgebildete Stege miteinander verbunden. Diese gehen bereits bei einem geringen Spulenstrom in die magnetische Sättigung und sind für den weiteren Feldaufbau aus diesem Grunde nicht mehr relevant.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
  • Es zeigt:
    • Figur 1
    die Darstellung eines Magnetkreises mit einem Pulververbundmagnetkern gemäß des Standes der Technik,
    Figur 2
    die Darstellung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Magnetkreises mit zurückversetztem Außenpol des Magnetkerns und
    Figur 3
    eine Draufsicht auf die in eine Aussparung am Außenpol des Magnetkerns eingesetzte aus ferromagnetischem Massivmaterial gefertigte Polscheibe mit optional eingezeichneten Schlitzungen.
  • Der Darstellung gemäß Figur 1 ist ein aus dem Stand der Technik bekannte Magnetkreis eines Magnetventils zu entnehmen.
  • Aus Figur 1 geht hervor, dass ein Magnetkreis 10 einen Magnetkern 12 umfasst. Der Magnetkern 12 weist eine erste Stirnseite 14 sowie eine zweite Stirnseite 16 auf und ist von einer Durchgangsöffnung 18 durchzogen, in welcher gegebenenfalls eine Feder, die einen Anker 22 beaufschlagt, aufgenommen sein kann. Die Achse des Magnetkerns 12 ist durch Bezugszeichen 20 identifiziert.
  • In der schematischen Darstellung gemäß Figur 1 befindet sich unterhalb der zweiten Stirnseite 16 des Magnetkerns 12 ein hier einteilig ausgebildeter Anker 22, der einen Ankerbolzen 26 und eine an diesem einstückig ausgebildete Ankerplatte 24 umfasst. In das Material des Magnetkerns 12, der aus einem Pulververbundmaterial gefertigt wird, ist eine Magnetspule 28 eingelassen. Der aus einem Pulververbundmaterial gefertigte Magnetkern 12 stützt sich auf einer bevorzugt aus einem amagnetischen Material gefertigten Hülse 30 ab. Der aus Pulververbundmaterial gefertigte Magnetkern 12 hat den Vorteil, dass das Pulververbundmaterial elektrisch im Wesentlichen nicht leitfähig ist und in diesem daher nahezu keine Wirbelströme auftreten, die den Magnetkraftaufbau und den Magnetkraftabbau in unerwünschter Weise beeinträchtigen würden. Das als Material für den Magnetkern 12 verwendete Pulververbundmaterial hat allerdings den Nachteil, dass eine geringe Sättigungsinduktion des Pulververbundmaterials im Vergleich zu einem massiven Magnetmaterial besteht.
  • Aus der Darstellung gemäß Figur 1 geht hervor, dass sich an einer Übergangsstelle zwischen dem Magnetkern 12 und dem Randbereich der Ankerplatte 24 eine hohe Feldkonzentration 32 einzelner Feldlinien 34 einstellt. Die Querschnittsfläche für den magnetischen Fluss in diesem Bereich ist bei dem in der Darstellung gemäß Figur 1 aus dem Stand der Technik dargestellten Magnetventil äußerst begrenzt, das Pulververbundmaterial des Magnetkerns 12 wird in diesem Bereich bis zu seiner Sättigung ausgesteuert, was negative Auswirkungen auf die im Luftspalt zwischen der zweiten Stirnseite 16 und der Ankerplatte 24 anzustrebende hohe Induktion B hat.
    • Ausführungsformen
  • Der Darstellung gemäß Figur 2 ist ein optimierter Magnetkreis der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung zu entnehmen.
  • Figur 2 zeigt, dass der Magnetkern 12, der ebenfalls aus Pulververbundmaterial gefertigt ist an der ersten Stirnseite 14 plan ausgebildet ist und in der Ausführungsform in der Darstellung gemäß Figur 2 im Bereich der zweiten Stirnseite 16 einen Innenpol 40 und einen gegenüber dem Innenpol 40 in axiale Richtung bezogen auf die Achse 20 etwas zurückgesetzten Außenpol 42 umfasst. Durch die Zurücksetzung des Außenpoles 42 in axiale Richtung in Bezug auf den Innenpol 40 entsteht eine Aufnahme unterhalb des Außenpoles 42 des Magnetkerns 12, in die eine Polscheibe 44 eingelassen ist. Die Polscheibe 44 wird bevorzugt aus einem ferromagnetischen Massivmaterial gefertigt. Die Sättigungsinduktion der aus ferromagnetischem Massivmaterial gefertigten Polscheibe 44 liegt deutlich höher als diejenige des Pulververbundmaterials, aus dem der Magnetkern 12 gefertigt ist. Wirbelströme in der Polscheibe 44, sei sie mit einer Radialschlitzung, sei sie ohne eine Radialschlitzung ausgebildet, klingen aufgrund der geringen Dicke der Polscheibe 44 um einige Größenordnungen schneller ab, als dies bei einem massiven Kern aus ferromagnetischem Material der Fall wäre.
  • Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend, steht - wie in Figur 2 dargestellt - am Übergang zwischen dem Pulververbundmaterial 12, d.h. im vorliegenden Falle im Bereich des Außenpoles 42 des Magnetkerns 12 dem magnetischen Fluss bereits eine deutlich höhere Querschnittsfläche zur Verfügung im Vergleich zur Überlappungsstelle von Polscheibe 44 und Anker 24. An dieser Stelle liegt die magnetische Induktion, d.h. die Flussdichte, bereits unterhalb der Sättigungsinduktion des Pulververbundmaterials des Magnetkerns 12. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ist die Engstelle für den magnetischen Fluss somit in einem Material mit hoher Sättigungsinduktion und hat keine überhöhte magnetische Feldstärke H zur Folge.
  • Des Weiteren muss das Pulververbundmaterial des Magnetkerns 12 nun nicht mehr in den Bereich seiner Sättigung ausgesteuert werden, was negative Auswirkungen auf die Induktion im Luftspalt zwischen der der zweiten Stirnseite 16 des Magnetkerns 12 aus Pulververbundmaterial zuweisenden Stirnseite der Ankerplatte 24 des Ankers 22 hätte. Daraus ergibt sich, dass der Strombedarf des in Figur 2 dargestellten Magnetkreises 10 geringer ist, als dies in dem Magnetkreis der Fall ist, der im Zusammenhang mit Figur 1 dargestellt ist. Der geringe Strombedarf des in Figur 2 dargestellten, wie erfindungsgemäß vorgeschlagenen optimierten Magnetkreises 10, kann entweder zu einer einfachen Entlastung der Steuergeräteendstufe genutzt werden oder auch bei unverändertem Nennstrom des Magnetkreises 10 zur Reduktion der Windungszahl der Magnetspule 28 genutzt werden. Bei entsprechender Auslegung des in der Darstellung gemäß Figur 2 beispielhaft einteilig ausgebildeten Ankers 22 kann die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung auch zu einer Steigerung der erzeugten Magnetkraft genutzt werden. Voraussetzung dafür ist, dass der in der Darstellung gemäß Figur 2 einteilig ausgebildete Anker 22 nicht bereits im Bereich seiner magnetischen Sättigung ausgesteuert ist.
  • Aus der Darstellung gemäß Figur 2 geht hervor, dass im Kontaktbereich der Polscheibe 44, die in der Ausführungsform gemäß Figur 2 lediglich den Außenpol 42 des aus Pulververbundmaterial gefertigten Magnetkerns 12 überdeckt, eine reduzierte Feldkonzentration 46 vorliegt. Zwischen der zweiten Stirnseite 16 des aus Pulververbundmaterial gefertigten Magnetkernes 12, d.h. dem Außenpol 42 und einem Absatz an einer bevorzugt aus amagmetischem Material gefertigten Hülse befindet sich eine Einspannstelle 48, an welcher die bevorzugt aus ferromagnetischem Massivmaterial gefertigte Polscheibe 44 im Magnetventilverbund angeordnet ist. Die Stirnseite der Ankerplatte 24 des in der Darstellung gemäß Figur 2 einteilig ausgebildeten Ankers 22, die mit der ersten Stirnseite 16 des aus Pulververbundmaterial gefertigten Magnetkerns 12 den Restluftspalt bestimmt, ist durch Bezugszeichen 50 identifiziert.
  • Der Darstellung gemäß Figur 3 ist die Polscheibe zu entnehmen, mit einem optional vorhandenen Innenring.
  • Die Darstellung gemäß Figur 3 zeigt, dass die Polscheibe 44 zumindest einen Außenring 52 umfasst, der in Figur 2 den Außenpol 42 des aus Pulververbundmaterial gefertigten Magnetkerns 12 überdeckt. Im Außenring 52 der aus ferromagnetischem Material gefertigten Polscheibe 44 ist in der Ausführungsform gemäß Figur 3 ein Radialschlitz 54 ausgebildet, der die magnetischen Eigenschaften der Polscheibe 44 nochmals begünstigt.
  • Die Polscheibe 44 kann so gestaltet werden, dass sie außer dem Außenring 52, der den Außenpol 42 überdeckt, auch einen Innenring 56 enthält, welcher optional den Innenpol 40 des aus Pulververbundmaterial gefertigten Magnetkerns 12 abdecken könnte. Damit kann auch dort eine Entlastung des Magnetkerns 12, oder bei unvollständiger Abdeckung des Innenpols 40, eine Erhöhung der Luftspaltinduktion und damit eine Steigerung der Magnetkraft erreicht werden. In diesem Falle sind der Innenring 56 und der Außenring 52 der Polscheibe 44 aus ferromagnetischem Massivmaterial durch schmale Haltestege 60 miteinander verbunden. Diese gehen bereits bei einem geringen Spulenstrom, mit dem die Magnetspule 28 des Magnetkreises 10 bestromt wird, in die magnetische Sättigung und sind daher für den weiteren Feldaufbau nicht mehr relevant.
  • Aus der Darstellung gemäß Figur 3 geht hervor, dass zur Fixierung des Innenringes 56 drei Haltestege 60 vorhanden sind, die in einem Winkel von etwa 120° zueinander positioniert sind. Anstelle der in der Ausführungsform gemäß Figur 3 dargestellten drei Haltestege 60 kann auch eine geringere oder eine größere Anzahl von Haltestegen 60 zur Fixierung des Innenringes 56 der Polscheibe 44 an deren Außenring 52 eingesetzt werden. Auch am Innenring 56, der optional den Innenpol 40 des Magnetkerns 12 überdecken könnte, lässt sich - wie in Figur 3 dargestellt - mindestens ein Radialschlitz 58 erzeugen. Alternativ kann eine Polscheibe 44 eingesetzt werden, die vergleichbare magnetische Eigenschaften aufweist, wenn diese statt aus einem ferromagnetischen Massivmaterial aus einem Sintermaterial oder in MIM-Technik hergestellt wird. Auch die elektrische Leitfähigkeit eines solchen Materials entspricht weitgehend jenes eines ferromagnetischen Massivmaterials.

Claims (8)

  1. Magnetkreis (10) für ein Magnetventil zur Betätigung eines Ankers (22) mit einem Ankerbolzen (26) sowie eine Ankerplatte (24) mit einer in einem Magnetkern (12) aus Pulververbundmaterial eingebetteten Magnetspule (28), wobei der Magnetkern (12) einen Innenpol (40) und einen Außenpol (42) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Magnetkern (12) und dem Anker (22) in einer durch Rücksetzung der Polfläche des Magnetkerns (12) gebildeten Ausnehmung eine Polscheibe (44) aus einem ferromagnetischen Massivmaterials eingesetzt ist, die zumindest den Außenpol (42) des Magnetkerns (12) zumindest teilweise überdeckt.
  2. Magnetkreis (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polscheibe (44) aus Sintermaterial oder in MIM-Technik gefertigt ist.
  3. Magnetkreis (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in die durch Rücksetzung der Polfläche des Magnetkerns (12) gebildete Ausnehmung eingesetzte Polscheibe (44) den Bereich des Außenpoles (42) und zumindest teilweise den Bereich des Innenpoles (40) überdeckt.
  4. Magnetkreis (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polscheibe (44) zwischen einer aus amagnetischem Material gefertigten Hülse (30) und einer Stirnseite (16) des Magnetkerns (12) eingespannt ist.
  5. Magnetkreis (10) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der Stirnseite (16) des Magnetkerns (12) und einem Absatz der aus einem amagnetischen Material gefertigten Hülse (30) eine Einspannstelle (48) befindet, an der die Polscheibe (44) im Magnetventilverbund angeordnet ist.
  6. Magnetkreis (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polscheibe (44) einen Außenring (52) umfasst, der den Außenpol (42) des Magnetkreises (12) überdeckt und zumindest einen Radialschlitz (54) aufweist.
  7. Magnetkreis (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polscheibe (44) einen Außenring (52) zur Abdeckung des Außenpoles (42) sowie einen Innenring (56) zur Abdeckung des Innenpols (40) des Magnetkerns (12) aufweist.
  8. Magnetkreis (10) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (56) mit dem Außenring (52) der Polscheibe (44) über zumindest zwei schmale Haltestege (60) verbunden ist, wobei der Innenring (56) der Polscheibe (44) zumindest einen Radialschlitz (58) aufweist.
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