SE509905C2 - Solenoid - Google Patents

Description

509 905 2 har två hållägen då de ej strömmatas. US 4422060 är en solenoid med ett hålläge. Samtliga dessa har en lätt permanentinagnet, men en komplicerad magnetisk ram som sluter det magnetiska flödet. 5 DE 4040120 visar en pennanentmagnet omgiven av en eller två spolar. Dessa spolar omges inte alls av några mjukjärnsdelar. Beskrivningen är mycket lcnapphändig, exempelvis sägs inget om strömiikming i spolama eller hur perrnanentmagnetens poler är placerade. Spolama befinner sig på ett relativt stort avstånd från varandra. Avstämningen av permanentmagnetens 10 längd och spolarnas inbördes avstånd är sådan att den ena anden av pennanentmagneten befinner sig i en "explosionspunkt" och den andra i en "implosionspunlct". Beslaivningen är knapphändig och "fenomen- betonad".

Det förefaller som om spolama har samma strörnriktning och ett så stort inbördes avstånd, så att deras kraftverkan på perrnantmagneten kan fås att 15 samverka.

Upgfinningens syfte Syftet med föreliggande uppfinning är att väsentligt minska ovannämnda problem.

Sammanfattning av uppfinningen 20 * Ovarmämnda syfte uppnås genom att solenoiden enligt uppfinningen uppvisar de i bifogade patentlcav angivna kärmetecknen.

Solenoiden enligt uppfinningen utmärkes sålunda väsentligen av att den irinehåller ett inre och ett yttre rnagnetiskt verksamt element, varav åtminstone det ena utgöres av en väsentligen axiellt magnetiserad permanent- 25 magnet, och spolama är placerade mellan elementen, så att de omger det inre elementet, och är arrangerade med inbördes olika strömnktriing, och spolama och elementen är arrangerade kring en väsentligen gemensam axiell centrumlinje, så att ett magnetfält erhålls mellan elementen och detta korsar de strömgenomfluma spolarnas tråd väsentligen vinkelrätt och ger upphov till en 30 axiell kraftverkan mellan spolama och elementen, och åtminstone det ena 509 905 3 elementet är axiellt rörligt. De båda spolama omges alltså inte i axiell led av några mjukjäiiisdelar, som leder det magnetiska flödet mellan ett inre och ett ytne magnetiskt verksamt element. I stället korsar flödet de strömgenomflutna 5 spolarnas tråd väsentligen vinkelrätt. Härigenom skiljer sig alltså funktions- sättet från flertalet av kända lösningar. Magnetfaltet går mellan ett yttre och ett inre magnetiskt verksamt element, vilket klart skiljer föreliggande uppfinning från DE 4040120, liksom den inbördes olika strömrikniingen hos spolarna.

Denna uppbyggnad leder till ett enkelt utförande med mycket goda prestanda 10 genom att det magnetiska flödet flyter väsentligen radiellt mellan ett inre och ett yttre magnetiskt element skapas en mycket god kraftverkan mellan magne- tiska element och linding. Genom att spolarna har inbördes olika strömrikming blir induktansen hos solenoiden extremt låg. Detta bidrar till hög snabbhet och låg energiförbrukning. Dessa och andra särdrag och fördelar framgår tydligare 15 av den detaljerade besldivningen av olika utföiingsfonner, med stöd av bifogade ritning.

Kort beskrivning av ritninøen Uppfinriingen kommer i det följande att närmare beskrivas genom utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritning. 20 Figur 1 visar i genomskäming en solenoid enligt uppfinningen.

Dess permanentmagnet är placerad i solenoidens rtiitt och rörlig i axiell led, i detta fall vertikalt.

Figur 2 visar i genomskärriirig ett snitt längs linje Il-ll i figur l.

Beskrivninø av utfóringsformer 25 I den schematiska figuren 1 betecknar 1 en solenoid. Dess delar är väsentligen koncentriskt arrangerade runt en axiell centrurnlinje 6. Två spolar 2, 3 är placerade axiellt bredvid varandra och arrangerade rimt centrurnlinjen 6. De är lindade i varsitt uttag i en spolstomme 14. Spolarna 2, 3 är arrangerade med inbördes olika strömriktiiing. Enklast uppnås detta genom att 30 ha olika lindningsriktriing för respektive spole 2, 3. Lindningstråden löper då över den mellanvägg 15, som avgränsar de båda spolarna. Men självfallet kan 509 905 4 respektive spole också vara individuellt kopplad elektriskt, under förutsättning att inbördes olika strömriktning erhålles. I sin mitt har spolstommen 14 ett urtag, där ett inre magnetiskt verksamt element är arrangerat så att det är 5 axiellt lättrörligt. I det visade utförandet är det inre elementet 4 en väsentligen axiellt magnetiserad permanentmagriet, men det skulle också kunna utgöras av en mjukjämsdel eller liknanade. En axiellt magnetiserad permanentmagriet har fördelen av att vara mycket lätt. Med tanke på att hög snabbhet är nödvändig är detta självklart en fördel. Med axiellt magnetiserad avses att den är 10 magnetiserad så att vid dess ena ände, sett i axiell riktning, finns en nordpol, medan vid dess andra ände finns en sydpol. Spolstommen 14 är utförd i ett omagrietiskt material, vanligen ett plastmaterial och är arrangerad med styrningar för det inre elementet 4. Spolstommen 14 med de båda spolama 2 och 3 innesluts av ett yttre magnetiskt verksamt element 5. I detta fall är det ett IS mjukjärnsrör eller liknande. Yttre och inre element liksom spolama är vanligtvis cirkulära och koaxiellt arrangerade runt en centrumlinje 6. Men självfallet skulle de även kunna ha en annan form.

I den visade utföringsfotïnen är enbart det inre elementet axiellt rörligt. Detta är som regel lärnpligt, men även andra utföranden är tänkbara. 20 Enbart det yttre elementet kan vara axiellt rörligt, eller både det yttre och det inre elementet kan vara axiellt rörliga. l det senare fallet är de båda elementen då lämpligen förenade vid sin ena ände, i detta fall i den övre änden. Ett ytterligare exempel på utföringsform är att det yttre elementet utgöres av en axiellt magnetiserad permanentmagret, medan det inre utgöres av en 25 mjukjäniskuts eller liknande. Vidare kan båda elementen 3, 4 utgöras av axiellt magnetiserade permanentmagneter med inbördes omvänd magnetise- ringsrikming. l de ovannämnda exemplen kan det yttre eller det inre elementet eller båda elementen vara axiellt rörliga. I de fall då elementen 4, 5 utgöres av en mjukjärnsdel och en permanennnagnet, väljes längdema lärnpligen enligt 30 följande. Det element 4, 5, som utgöres av en mjukjämsdel eller liknande, skall åtminstone ha lika stor axiell längd som den totala axiella längden av spolama 509 905 5 2, 3. Denna längd är i sin tur åtminstone lika stor som längden av det element, 4, 5, som utgöres av en permanentmagnet. Nonnalt sett är dessa längdslcillnader små. 5 Figur 1 visar ett utföringsexempel där solenoiden anpassats så att den fungerar som avstängningsventil för ett bränsleflöde. Spolarna 2, 3 och elementen 4, 5 är inneslutria av ett hölje 7,13. Höljesdelen 7 har en cylindrisk öppning i vilken elementen 4, 5 och spolstommen 14 med spolama 2, 3 förs in.

I detta fall har spolstommen 14 en gavel 13, vilken fullständigt tillsluter 10 öppningen i höljesdelen 7. Självfallet är andra inneslutningar tänkbara. En bricka 16 är placerad mellan änden av det yttre elementet 5 och en utskjutande flans hos spolstommen 14. Självfallet kan denna bricka utgå. En speciell låsbricka 17 håller fast spolstommen 14 i förhållande till höljesdelen 7 i axiell riktning. Ett antal inloppsöppningar 8 och utloppöppningar 9 är utförda i 15 höljesdelen 7, och så placerade att åtminstone endera av inlopps- eller utloppsöppningarna täpps igen av det inre elementet 4 eller det yttre elementet 5, då detta befumer sig i ett ändläge. 1 det visade exemplet täpps utloppsöppningen 9 igen av det inre elementet 4 då detta flyttats till sitt motsatta ändläge. Utloppsöppningen 9 är alltså placerad i höljets gavel 10 och 20 täpps igen av det inre elementet 4, då detta befinner sig i sitt ändläge mot gaveln 10. Självfallet skulle i stället inloppsöppningen 8 kunna ha denna placering . En täming 11 är placerad på det inre elementet 4, for att täta mellan elementet och gaveln. Självfallet skulle tätningen ll även kunna placeras på gaveln och ha ett hål för öppningen 9. Av figur 2 framgår att ett antal urtag 18 25 är utförda i den invändiga ytan av spolstommen 14 vänd mot det inre elementet 4. Dessa urtag möjliggör en bränslecirkulation nint det inre elementet 4 när detta rör sig. Ett gavelurtag 19 i den invändiga gaveln 13 av spolstommen 14 ansluter till urtagen 18. Genom dessa urtag 18, 19, så bromsas inte det inre elementet 4 när det rör sig. Självklart kan urtagen 18, 19 göras större än de 30 visade. Ett kontaktstift 20 används för elektrisk ansluniing av de båda spolama 2, 3. 509 905 6 l det visade läget för det inre elementet 4 kan bränsle strömma mellan inloppsöppning 8 och utloppsöppning 9. Det inre elementet 4 hålls i detta läge genom att en mjukjärnsdel 12, eller liknande är placerad i gaveln 13. 5 Elementet hålls alltså fast i detta läge utan att någon ström behöver tillföras spolama. l den aktuella applikationen innebär detta både en energibespaiing och en ökad driftsäkerhet jämfört med ett fall då en speciell hållström skulle läggas på spolama 2, 3 för att hålla det inre elementet 4 i dess nedre läge, som tillåter bränslepassage genom öppningama 8 och 9. För att stänga 10 bränslepassagen ges en mycket lcraftlig lägesändringsström, som snabbt får elementet 4 att gå upp mot gaveln 10. Därefter ges en svagare hållström uppåt för att bibehålla tätning mot gaveln 10. Denna hållström är bara cirka en femtedel i storlek av lägesändringsströmmen. För att snabbt öppna bränsle- tillförseln ges en lqaftig lägesändringsströrn i motsatt riktning mot den tidigare, 15 dvs för nedåtrörelse. Någon hållström behöver inte ges eftersom mjukjäins- delen 12 är placerad i gaveln 13 motsatt gaveln 10 med öppningama 8, 9, len annan applikation skulle en mjukjämsdel 12 kunna placeras vid gaveln 10 för att erhålla en nonnalt stängd ventil. Självfallet skulle mjukjäinsdelar även kunna användas ibåda gavlama 10, 13. 20

Claims (11)

509 905 7 PArTENTKRAV

1. l. Solenoid (1) vilken innehåller åtminstone två fasta spolar (2,3), som är placerade axiellt bredvid varandra och är strömgenomflutna samtidigt, och åtminstone ett magnetiskt verksamt element (4,5), exempelvis en perma- nentrnagnet eller en mjukjärnsdel , k ä n n e t e c k n a d av, att den innehåller ett inre och ett yttre magnetiskt verksamt element (4,5), varav åtminstone det ena utgöres av en väsentligen axiellt magnetiserad permanentmagnet (4,5), och spolarna är placerade mellan elementen (4,5), så att de omger det inre elemen- tet (4) , och är arrangerade med inbördes olika strömriktning, och spolarna och elementen (4,5) är arrangerade kring en väsentligen gemensam axiell cent- nimlinje (6) , så att ett magnetfält erhålles mellan elementen (4,5) och detta korsar de suömgenomflutna spolamas (2,3) tråd väsentligen vinkelrätt och ger upphov till en axiell lcraftverkan mellan spolarna och elementen, och åtrnins- tone det ena elementet är axiellt rörligt _

2. Solenoid (1) enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av, att enbart det inre elementet är axiellt rörligt _

3. Solenoid (1) enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av, att det inre elementet utgöres av en axiellt magnetise- rad permanentrnagriet, medan det yttre utgöres av ett mjukjämsrör eller liknande.

4. Solenoid (1) enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av, att det yttre elementet utgöres av en axiellt magnetiserad permanentmagnet, medan det inre utgöres av en mjukjärnskuts eller liknande.

5. Solenoid (1) enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av, att båda elementen (3,4) utgöres av axiellt magnetiserade perrnanentmagne- ter med inbördes omvänd magnetiseringsriktrring.

6. Solenoid (l) enligt patentkrav 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a d av, att det element (4,5), som utgöres av en mjukjärrrsdel eller liknande, 509 905 8 åtminstone har lika stor axiell längd som den totala axiella längden av spolarna (2,3), vilken längd i sin tur är åtminstone lika stor som längden av det element (4,5), som utgöres av en permanentmagriet.

7. Solenoid (1) enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av, att spolarna (2,3) och elementen (4,5) är åtminstone delvis irmeslutna av ett hölje (7, 13), och ett antal inloppsöppningar (8) och ut- loppsöppningar (9) är utförda i höljet (7, 13) och så placerade att åtminstone endera av inlopps- eller utloppsöppningama täpps igen av det inre elementet (4) eller det yttre elementet (5), då detta befinner sig i ett ändläge.

8. Solenoid (1) enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av, att endera av inloppsöppningarna (8) eller utlopp- söppningarna (9) är placerade i höljets ena gavel ( 10) och täpps igen av det in- re elementet (4), då detta befinner sig i sitt ändläge mot gaveln (10).

9. Solenoid (1) enligt något av föregående patentlcrav, k ä n n e t e c k n a d av, att en tätning (11) är placerad på det inre elementet (4) och / eller på gaveln (10), for att täta mellan elementet och gaveln.

10. Solenoid (1) enligt något av föregående patentkrav, k ä n ne t e c k n a d av, att en mjukjärnsdel (12), eller lilcnande, är placerad åtminstone i endera gavel (10, 13) av höljet (7, 13).

11. Solenoid (1) enligt något av föregående patentkrav 8 - 10 , k ä n n e te c k n a d av, att mjukjärnsdelen (12) är placerad i motsatt gavel som öppningarna (8,9).