ES2298283T3 - Electroiman con inducido magnetico. - Google Patents
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Abstract
Electroimán con inducido magnético, especialmente para la utilización en una válvula magnética, que comprende una válvula magnética (1), un núcleo magnético (2) que atraviesa la válvula magnética (1) con al menos una superficie polar (22), un inducido magnético (3) alojado de forma desplazable perpendicularmente al menos a una superficie polar (22) del núcleo magnético, con una placa de inducido (31) dirigida hacia la superficie polar (22) y con un bulón de inducido (32) que se distancia desde la placa de inducido (31) y que está alojado de forma desplazable por deslizamiento y móvil giratoria, y con medios de alineación configurados en el electroimán y/o en el inducido magnético, que llevan a cabo una alineación de la placa de inducido (31) sobre una posición giratoria predeterminada, caracterizado porque los medios de alineación comprenden al menos una primera escotadura (33) desplazada radialmente con respecto al bulón del inducido (32) y configurada en la placa del inducido (31) y al menos una segunda escotadura (27) dispuesta en al menos una superficie polar (22) del núcleo magnético (2) y asociada a la primera escotadura (33), cuya segunda escotadura (27) colabora magnéticamente con la primera escotadura (22), cuando se impulsa con corriente la válvula magnética (1), de tal manera que la placa de inducido (31) es alineada a la posición giratoria predeterminada.
Description
Electroimán con inducido magnético.
La invención se refiere a un electroimán con
inducido magnético con las características mencionadas en el
preámbulo de la reivindicación independiente 1.
Los electroimanes conocidos con un inducido
magnético se emplean, por ejemplo, en válvulas magnéticas de
válvulas de regulación de la presión para instalaciones de inyección
de motores de combustión interna. Tales válvulas magnéticas
presentan elementos de conexión eléctricos, que son conducidos desde
un lado del inducido magnético, que está alejado del electroimán, a
través de una escotadura de la placa del inducido y son contactados
con la bobina magnética. Para impedir que en el caso de una
activación del electroimán los elementos de conexión entren en
contacto con la pared interior de la escotadura de la placa del
inducido y perjudiquen a través de fricción el movimiento de la
placa del inducido, los electroimanes conocidos presentan medios de
alineación mecánicos en forma de un pasador de fijación y de una
entalladura, que colabora con el pasador de fijación, en la placa
del inducido, cuyos medios de alineación provocan una alineación de
la placa del inducido sobre un ángulo de giro predeterminado e
impiden que la placa del inducido roce en los elementos de conexión
eléctricos de la bobina magnética. Sin embargo, es un inconveniente
que los medios de alineación mecánicos pueden perjudicar el
movimiento del inducido magnético.
El electroimán de acuerdo con la invención con
inducido magnético de acuerdo con la reivindicación independiente 1
de la solicitud evita los inconvenientes implicados con la
utilización de medios de alineación mecánicos. A través de al menos
una escotadura en la placa del inducido y de una segunda escotadura
asociada a esta escotadura en la superficie polar el núcleo
magnético se consigue que la placa del inducido, en el caso de una
impulsión de la corriente de la bobina magnética a través de fuerzas
magnéticas, se alinee sobre una posición giratoria predeterminada,
en la que entonces, por ejemplo, los elementos de conexión
atraviesan sin contacto una escotadura de la placa del inducido.
Por lo tanto, se puede prescindir de una manera ventajosa de la
configuración de medios de alineación mecánicos costosos de
fabricar. El flujo de dispersión magnético en la zona entre las
secciones de la pared interior de al menos una primera escotadura y
de al menos una segunda escotadura provoca de una manera ventajosa
una alineación libre de fricción de la placa del inducido y del
inducido magnético. A partir de la inhomogeneidad del campo
magnético en el caso de una torsión mínima de la placa del inducido
alrededor del bulón del inducido resultan fuerzas de recuperación
que actúan sobre la placa del inducido, las cuales impulsan al
inducido magnético a su posición giratoria predeterminada.
La invención presentada aquí se puede emplear,
por ejemplo, de una manera ventajosa en válvulas de regulación de
la presión con el fin de evitar las pérdidas de fricción del
inducido magnético y un perjuicio del proceso de cierre de la
válvula magnética. Pero, además, la invención se puede emplear
también en válvulas magnéticas para válvulas de inyección de
motores de combustión interna, en los que es necesaria una
alineación del inducido magnético, para garantizar, por ejemplo,
unos canales de salida de combustible, que se extienden por
ejemplo, a través de escotaduras del inducido magnético, antes del
estrechamiento de la sección transversal del canal en el caso de
una rotación del inducido. Pero la invención no está limitada de
ninguna manera a la utilización en válvulas magnéticas y se puede
aplicar en todos los electroimanes con inducido magnético, en los
que es necesaria una alineación de una placa de inducido alojada de
forma deslizante y de forma móvil giratoria sobre una posición
preferida del ángulo de giro.
Los ejemplos de realización ventajosos y los
desarrollos de la invención se posibilitan a través de las
características contenidas en las reivindicaciones dependientes.
Un ejemplo de realización de la invención se
representa en los dibujos y se explica en la descripción siguiente.
En este caso:
La figura 1 muestra una válvula de regulación de
la presión conocida en el estado de la técnica con un electroimán y
un inducido magnético.
Las figuras 2 y 3 muestran un inducido magnético
de acuerdo con la invención.
Las figuras 4 y 5 muestran un inducido magnético
del electroimán de acuerdo con la invención, que forma al mismo
tiempo una parte de la carcasa de una válvula de regulación de la
presión.
La figura 6 muestra el inducido magnético y de
las figuras 3 y 5 en el estado montado.
La figura 7 muestra una sección a través de la
figura 6 a lo largo de la línea A-A en el caso de
una desviación pequeña del inducido magnético.
La figura 1 muestra una válvula de regulación de
la presión conocida en el estado de la técnica, que se emplea, por
ejemplo, en instalaciones de inyección de combustible de motores de
combustión interna, para regular la presión en un acumulador de
combustible a alta presión en función del estado de carga de motor
de combustión interna. La válvula de regulación de la presión
presenta una zona de pestaña 12 para la conexión en una bomba de
combustible a alta presión o en un acumulador de combustible a alta
presión. Una pieza de válvula 13 insertada en la zona de la pestaña
12 de la válvula de regulación de la presión presenta un canal de
alimentación de combustible 8 conectado con el lado de alta presión,
que desemboca con uno de sus extremos en un asiento de válvula 7 de
la pieza de válvula 13. Unos orificios laterales 9 de la pieza de
válvula 13 están conectados de una manera no representada en
detalle con un retorno de combustible, Un electroimán controla la
apertura y el cierre de la válvula de regulación de la presión. Como
se puede reconocer en la figura 1, el electroimán presenta un
núcleo magnético 2 de forma aproximadamente cilíndrica en la vista
en planta, que configura al mismo tiempo una parte de la carcasa de
la válvula de regulación de la presión. En una escotadura 11 en
forma de anillo del núcleo magnético está dispuesta una bobina
magnética, Además, el electroimán presenta un inducido magnético 3
con placa de inducido 31 y bulón de inducido 32, cuyo bulón de
inducido se puede desplazar de forma deslizante en una escotadura
de paso cilíndrica del núcleo magnético 2 y encaja de forma móvil
giratoria. El extremo del bulón del inducido 32, que está alejado de
la placa del inducido 31, colabora con un elemento de válvula 6
configurado como bola. El bulón del inducido 31 con el elemento de
válvula 6 es impulsado por un muelle 4, que se apoya con uno de sus
extremos en una parte de la carcasa 14 de la válvula de regulación
de la presión y con su otro extremo en la placa del inducido 31. La
fuerza de sujeción del muelle 4, que impulsa el bulón del inducido
en la dirección del asiento de la válvula 7, contrarresta la fuerza
de alta presión en el canal de admisión de combustible 8 de tal
forma que la válvula de regulación de la presión se abre cuando el
electroimán no está conectado con una presión reducida del sistema
y el combustible circula saliendo a través de los orificios 9. En
el caso de una impulsión de la corriente del electroimán, la placa
del inducido es atraída por el electroimán y el bulón del inducido
32 presiona el elemento de válvula 6 en el asiento de la válvula 7,
de manera que se cierra el canal de admisión de combustible 8, hasta
que se ha conseguido un equilibrio de fuerzas entre la fuerza de
alta presión, por un lato, y la fuerza magnética y fuerza de
resorte, por otro lado.
Como se puede deducir a partir de la figura 1,
la válvula de regulación de la presión presenta elementos de
conexión eléctrica 5, que conectan una parte de conexión eléctrica
10 de la válvula reguladora de la presión con la bobina magnética
1. Puesto que la placa del inducido 31 está dispuesta entre la parte
de conexión 10 y la bobina magnética 1, los elementos de conexión
eléctrica 5 deben atravesar una escotadura, no representada en la
figura 1, en la placa del inducido 31. En el caso de una torsión de
la placa del inducido 31 alrededor del eje del bulón del inducido
32, los elementos de conexión provistos con una envoltura de
plástico, rozan de una manera desfavorable en la pared interior de
la escotadura de la placa del inducido. Por este motivo, los
electroimanes conocidos en el estado de la técnica utilizan unos
medios de alineación mecánicos, que alinean la placa del inducido
en una posición giratoria predeterminada, pero permiten un
desplazamiento de la placa del inducido perpendicularmente a la
superficie polar 22 del electroimán. Así, por ejemplo, se conoce
prever para la alineación de la placa del inducido a una posición
giratoria predeterminada un pasador, que se distancia desde la
superficie polar 22 del núcleo magnético, que encaja con poco juego
en una entalladura de la placa del inducido 31. En la
representación predeterminada de la placa del inducido, los
elementos de conexión pasan a través de la placa del inducido, sin
entrar en contacto con ésta.
En las figuras 5 a 7 se representa un ejemplo de
realización de la invención. Pero la invención no está limitada a
la utilización en válvulas de regulación de la presión o válvulas
magnéticas, sino que se puede emplear en todos los electroimanes
con inducido magnético, en los que es deseable una alineación del
inducido magnético a una posición giratoria predeterminada. El
inducido magnético 3 representado en las figuras 2 y 3 comprende
una placa de inducido 31 esencialmente de forma circular y un bulón
de inducido 32 que se distancia perpendicularmente de la placa de
inducido con sección transversal de forma circular. Una escotadura
35 en la placa del inducido sirve para el paso de elementos de
conexión eléctrica de una bobina magnética. Como se puede
reconocer, además, en las figuras 2 y 3, la placa de inducido
presenta dos primeras escotaduras 33 pasantes aproximadamente en
forma de U, cuyos lados abiertos están dispuestos sobre la
extensión de la placa del inducido y que se oponen diametralmente
con respecto al bulón del inducido 32.
En las figuras 4 y 5 se representa una parte de
la carcasa en forma de cubeta de una válvula de regulación de la
presión. La figura 4 muestra una sección transversal a través de la
figura 5 a lo largo de la línea I-I. La parte de la
carcasa presenta una parte central cilíndrica, que forma el núcleo
magnético 2, y lengüetas de fijación 15 laterales para la fijación
de la válvula de regulación de la presión, por ejemplo en una bomba
de combustible de alta presión. De una manera preferida, el núcleo
magnético está constituido por hierro blando o por otro metal con
gran permeabilidad. Una zona de pestaña 12 de la parte de la carcasa
sirve, como se muestra en la figura 1, para el alojamiento de una
pieza de válvula y para la conexión en la salida de alta presión de
una bomba de combustible de alta presión. La parte central
cilíndrica presenta un orificio de paso cilíndrico central 26 y una
escotadura 11 de forma anular concéntrica, que sirve para el
alojamiento de una bobina magnética no representada en la figura 4.
En la figura 5 se indica de forma esquemática la conexión eléctrica
28 de la bobina magnética 1. La escotadura 11 está limitada en
dirección radial hacia dentro por una primera pared 23 en forma de
envolvente cilíndrica y hacia fuera por una segunda pared 24 en
forma de envolvente cilíndrica. Los extremos de la primera pared 21
y de la segunda pared 24 alejados de la zona de la pestaña 12,
forman dos superficies 21 y 22 concéntrica, en forma de anillo
circular, dispuestas en un plano. Un collar 16 circundante, que se
distancia de la superficie 22, sirve para el alojamiento de una
segunda parte de la carcasa 14, como se muestra en la figura 1.
En la bobina magnética insertada en la
escotadura 11, la pared interior 23 configura una sección del
núcleo magnético 2 que atraviesa la bobina, que está conectada a
través de una placa de fondo 25 con una sección de pared exterior
24 del núcleo magnético que rodea la bobina. Las dos superficies 21,
22 forman en este caso dos superficies polares del núcleo magnético
2, de manera que a través de una placa de inducido 31, colocada
sobre las dos superficies polares 21, 22, se cerraría el circuito
magnético. Como se puede reconocer mejor en la figura 5, en la
superficie polar exterior 22 del núcleo magnético están dispuestas
dos escotaduras 27, que están asociadas a las primeras escotaduras
33 en la placa del inducido 31 y se oponen diametralmente con
respecto al orificio de paso 26.
La figura 6 muestra el núcleo magnético sin
bobina magnética, pero con inducido magnético insertado. El
inducido magnético se puede desplazar por deslizamiento por medio
del bulón del inducido 32 y se puede insertar en primer lugar de
forma móvil giratoria en el orificio de paso cilíndrico 26. En una
posición giratorias preferida de la placa del inducido 31, la
conexión 28 de la bobina magnética de la figura 5 se encuentra en
la proyección de la escotadura 35 de la placa del inducido 31 en la
dirección de deslizamiento del inducido magnético 3. Los elementos
de conexión eléctrica pueden atravesar de forma lineal en esta
posición giratoria, en paralelo al bulón del inducido 32, la placa
del inducido 31, sin rozar en los bordes interiores de la escotadura
35. Para la alineación de la posición giratoria en el
funcionamiento del electroimán sirven las primeras escotaduras 33 y
las segundas escotaduras 27.
Como se puede reconocer bien en las figuras 6 y
7 en combinación con las figuras 3 y 5, la distancia "a" de
dos secciones de la pared interior 33a, 33b opuestas entre sí en la
dirección circunferencial de la primera escotadura 33 corresponde
de una manera preferida a la distancia b de dos secciones de la
pared interior 27a, 27b opuestas entre sí en la misma dirección de
la segunda escotadura 27. Además, en la figura 6 se puede reconocer
que la segunda escotadura 27 está dispuesta de una manera preferida
al menos en parte dentro de la proyección de la primera escotadura
33 en la dirección de desplazamiento del inducido magnético 3. Con
otras palabras, cada una de las dos primeras escotaduras 23 se
solapan un poco con la segunda escotadura 27 asociada en cada caso,
que está dispuesta en un plano paralelo. No obstante, a diferencia
del ejemplo de realización representado aquí, puede estar previsto
también seleccionar las distancias a y b no exactamente iguales.
Además, en lugar de las dos primeras escotaduras y de las dos
segundas escotaduras puede estar prevista también solamente una
primera escotadura y una segunda escotadura. También son posibles
más de dos escotaduras respectivas en la placa del inducido y en la
superficie polar del núcleo magnético. Es esencial que al menos una
primera escotadura, que está desplazada radialmente con respecto al
eje del bulón del inducido, esté asociada a una segunda escotadura
en la superficie polar del núcleo magnético.
La figura 7 muestra un fragmento de una sección
transversal a lo largo de la línea A-A en la figura
6, en la que la placa de inducido 31 ha sido girada voluntariamente
desde la posición giratoria predeterminada alrededor del eje del
bulón del inducido 31, de manera que la superficie polar 36 de la
placa del inducido 31, que está dirigida hacia el núcleo magnético,
y la primera escotadura 33, así como la superficie polar 22 del
núcleo magnético 2 y la segunda escotadura 27 se solapan
parcialmente. Como se puede reconocer a partir de la figura 6, en
esta posición giratoria, en el caso de una impulsión de corriente de
la bobina magnética 1 desde el campo magnético de dispersión
inhomogéneo (líneas de trazos en la figura 6) en la zona entre las
secciones de la pared interior 33a, 33b de la primera escotadura 33
y las secciones de la pared interior 27a, 27b de la segunda
escotadura 27, resulta una fuerza magnetoestática F, que impulsa a
la placa del inducido 31 de retorno a la posición giratoria
predeterminada. Esto se aplica también en el caso de una desviación
reducida de las medidas a y b. La fuerza de retorno alinea la placa
del inducido 31 de nuevo en la posición giratoria predeterminada,
en la que las primeras escotaduras 33 y las segundas escotaduras 27
se oponen entre sí. Ya en esta representación, la fuerza de retorno
es igual a cero. Puesto que la fuerza electroestática de retorno F
aparece, por lo tanto, incluso con movimientos giratorios mínimos de
la placa de inducido, se alinea la placa de inducido de una manera
constante a través del campo magnético de dispersión a la posición
giratoria predeterminada. Por una alineación de la placa del
inducido se entiende en este contexto que la placa del inducido,
cuando el electroimán está conectado, está fijado, por decirlo así,
en su posición giratoria salvo movimientos giratorios mínimos
apenas apreciables. En cualquier caso, los movimientos giratorios de
la placa de inducido son tan pequeños que los bordes interiores de
la escotadura 35 no contactan o sólo en una medida mínima con los
elementos de conexión 4 de la bobina magnética 1 cuando el
electroimán está conectado y no perjudica el movimiento deslizante
del inducido magnético durante el cierre o apertura de la válvula
de regulación de la presión. Cuando el electroimán está
desconectado, los elementos de conexión eléctrica de la bobina
magnética, que atraviesan la escotadura 35, impiden una desviación
fuerte de la placa del inducido, de manera que la placa del
inducido se alinea, durante la nueva activación del electroimán,
inmediatamente de nuevo a la posición giratoria predeterminada.
En el ejemplo de realización representado hasta
ahora, la placa del inducido y la superficie polar del inducido
presentan en cada caso dos escotaduras. En otro ejemplo de
realización, puede estar previsto que el número de las primeras
escotaduras en la placa del inducido y de las segundas escotaduras
en la superficie polar del núcleo magnético se eleve hasta el
punto de que, de una manera independiente de la posición de partida
de la placa del inducido, durante la conexión del electroimán, a
través de la alineación magnética se ajuste siempre una posición
giratoria preferida, en la que las primeras escotaduras y las
segundas escotaduras asociadas a éstas, se oponen entre sí. En
particular, el número y la longitud circunferencial "a" de las
primeras escotaduras 33 de la placa del inducido 31 son iguales al
número y a la longitud circunferencial de los segmentos de la
superficie polar de la placa del inducido 31, que separan las
primeras escotaduras unas de las otras. En el núcleo magnético está
previsto entonces un número correspondiente de segundas escotaduras
27 con la misma longitud circunferencial
(b = a). Una forma de realización de este tipo de la placa del inducido y del núcleo magnético es especialmente adecuada para aquellas válvulas magnéticas, en las que no encajan elementos de conexión a través de la placa del inducido.
(b = a). Una forma de realización de este tipo de la placa del inducido y del núcleo magnético es especialmente adecuada para aquellas válvulas magnéticas, en las que no encajan elementos de conexión a través de la placa del inducido.
El número de las escotaduras opuestas entre sí
es proporcional a la fuerza F a alinear de la placa del inducido.
Por lo tanto, este número se puede diseñar en el caso particular
conforma a la magnitud de la fuerza de recuperación F
necesaria.
Aunque la invención se ha representado aquí en
el ejemplo de una válvula de regulación de la presión, se puede
utilizar también en otras válvulas magnéticas. Es concebible, por
ejemplo, el empleo en válvulas magnéticas de válvulas de inyección
para instalaciones de inyección, para impedir que los pasos de
salida previstos en la placa del inducido para la salida de
combustible se reduzcan en la sección transversal a través de una
rotación de la placa de inducido. El principio de actuación del
electroimán representado aquí con placa de inducido no está
limitado, sin embargo, a la utilización en válvulas magnéticas, sino
que se puede aplicar de una manera ventajosa en todos los
electroimanes, en los que es recomendable alinear una placa de
inducido, alojada de forma desplazable por deslizamiento y móvil
giratoria, en una posición giratoria preferida.
Claims (8)
1. Electroimán con inducido magnético,
especialmente para la utilización en una válvula magnética, que
comprende una válvula magnética (1), un núcleo magnético (2) que
atraviesa la válvula magnética (1) con al menos una superficie
polar (22), un inducido magnético (3) alojado de forma desplazable
perpendicularmente al menos a una superficie polar (22) del núcleo
magnético, con una placa de inducido (31) dirigida hacia la
superficie polar (22) y con un bulón de inducido (32) que se
distancia desde la placa de inducido (31) y que está alojado de
forma desplazable por deslizamiento y móvil giratoria, y con medios
de alineación configurados en el electroimán y/o en el inducido
magnético, que llevan a cabo una alineación de la placa de inducido
(31) sobre una posición giratoria predeterminada,
caracterizado porque los medios de alineación comprenden al
menos una primera escotadura (33) desplazada radialmente con
respecto al bulón del inducido (32) y configurada en la placa del
inducido (31) y al menos una segunda escotadura (27) dispuesta en
al menos una superficie polar (22) del núcleo magnético (2) y
asociada a la primera escotadura (33), cuya segunda escotadura (27)
colabora magnéticamente con la primera escotadura (22), cuando se
impulsa con corriente la válvula magnética (1), de tal manera que la
placa de inducido (31) es alineada a la posición giratoria
predeterminada.
2. Electroimán con inducido magnético de acuerdo
con la reivindicación 1, caracterizado porque la distancia
(a) de dos secciones de la pared interior (33a, 33b) opuestas entre
sí en la dirección circunferencial, de la primera escotadura (33)
corresponde a la distancia (b) de dos secciones de la pared interior
(27a, 27b), opuestas entre sí en la misma dirección, de la segunda
escotadura (27).
3. Electroimán con inducido magnético de acuerdo
con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la segunda
escotadura (27) está dispuesta al menos en parte dentro de la
proyección de la primera escotadura (33) en la misma dirección del
inducido magnético (3).
4. Electroimán con inducido magnético de acuerdo
con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque los medios de alineación comprenden dos primeras escotaduras
(33) opuestas diametralmente con respecto al eje (37) del bulón del
inducido (37) y segundas escotaduras (27) también diametralmente
opuestas con respecto al eje (37) del bulón del inducido (32).
5. Electroimán con inducido magnético de acuerdo
con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque
en la posición giratoria predeterminada de la placa del inducido
(31) encajan elementos de conexión eléctrica (5) de la bobina
magnética (1) desde un lado de la placa del inducido (31), que está
alejado de la bobina magnética (1), a través de una escotadura (35)
de la placa del inducido (31), sin entrar en contacto con la placa
de inducido.
6. Electroimán con inducido magnético de acuerdo
con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque
el número y la longitud circunferencial (a) de las primeras
escotaduras (33) de la placa del inducido (31) son iguales al
número y a la longitud circunferencial de los segmentos de la
superficie polar (36) de la placa del inducido (31), que separan
las primeras escotaduras unas de las otras y porque el núcleo del
inducido (2) presenta un número correspondiente de segundas
escotaduras (27) con la misma longitud circunferencial.
7. Electroimán con inducido magnético de acuerdo
con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque
el número y la longitud circunferencial de las primeras escotaduras
(33) y de las segundas escotaduras (27) están adaptados a la
magnitud de la fuerza de recuperación (F) necesaria.
8. Válvula magnética, especialmente válvula
magnética para una instalación de inyección de combustible, con un
electroimán y un electroimán y un inducido magnético de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 7.
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