WO2001041164A1 - Method for producing an eddy-current-free armature for an electromagnetic actuator - Google Patents

Method for producing an eddy-current-free armature for an electromagnetic actuator Download PDF

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WO2001041164A1 PCT/EP2000/011869 EP0011869W WO0141164A1 WO 2001041164 A1 WO2001041164 A1 WO 2001041164A1 EP 0011869 W EP0011869 W EP 0011869W WO 0141164 A1 WO0141164 A1 WO 0141164A1
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anchor
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Günter Rudolf FEYERL
Michael Schebitz
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Fev Motorentechnik Gmbh
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    • H01F41/0206Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
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Definitions

  • an electromagnetic actuator is formed by at least one electromagnet which can be energized, the pole surface of which is assigned an armature at a distance, which is held in a first switching position via a return spring and when the electromagnet is energized against the force of the return spring on the pole surface of the electromagnet is brought into contact.
  • the electromagnet is de-energized, the armature is moved back into the first switching position by the restoring force of the restoring spring.
  • the actuating element to be actuated is connected to the armature, so that the armature simultaneously forms part of the actuating element.
  • electromagnetic actuators which have two electromagnets with their pole faces facing one another and arranged at a distance from one another, between which the armature connected to the actuating element is moved back and forth against the force of return springs when the electromagnets are suitably energized.
  • Actuators are used, for example, to actuate gas exchange valves on piston internal combustion engines.
  • the gas exchange valve is held in the first switching position by the one of the two electromagnets in the closed position and after switching off the holding current and switching on the catching current for the other electromagnet, the gas exchange valve is held in the open position via the armature.
  • a gas exchange valve for example in a four-stroke piston internal combustion engine, is actuated with a very high switching frequency depending on the crankshaft speed.
  • the armature Since, despite the high switching frequencies, the very short switching times must be adhered to very precisely, it is the importance that the armature is designed with low eddy currents so that it can detach itself very quickly from the pole face, for example when the holding current is switched off.
  • the anchor plate Since the anchor plate must have soft magnetic properties on the one hand, and on the other hand the anchor plate is connected to a guide pin which must be low in wear and accordingly should preferably be made from a hardenable steel material, it is not possible to anchor the anchor, i.e. Manufacture anchor plate and guide pin from only one material if optimal results are required. Accordingly, it has already been proposed to connect an anchor plate composed of a plurality of metal sheets to a steel guide pin, in order to take advantage of the low eddy current formation known from sheet metal yoke bodies of transformers or from electromagnets in the case of yoke bodies laminated in this way.
  • One problem here is the high mechanical stress on the armature plate, which arises each time it hits the pole face of an electromagnet.
  • the invention has for its object to provide a low eddy current armature that meets both the mechanical and the electrical requirements.
  • a method is provided according to the invention in which a green body made of a sinterable powder is used as the raw part on the guide pin made of a hardenable steel material as the anchor plate is pressed, then the blank is heated, sintered and then cooled.
  • a sinterable powder is expediently used, in which the particles made of ferromagnetic material are largely electrically insulated from one another despite the sintering.
  • a sinterable "covering" made of electrically non-conductive materials.
  • the manufacturing process offers a further advantage if the raw part with the fully sintered anchor plate is rapidly cooled from the sintering temperature to the room temperature range and then heated at least once to the tempering temperature of the steel material, kept at this temperature for a predefinable time and then cooled completely.
  • This procedure takes advantage of the fact that the sintering temperature for the sintering powders in question is considerably higher than the hardness and tempering temperature for a hardenable material, so that after the sintering process has been completed, the further heat treatment can be carried out practically in one heat. Without affecting the structure of the sintered anchor plate, the temperature control during the heating can be carried out in such a way that the structural changes in the heat-treatable steel material are also taken into account.
  • the anchor plate can be set up perpendicular to the axis of the guide pin, as is required, for example, for the actuators described at the outset for actuating a gas exchange valve.
  • the connecting approach can also be wing-like radial, ie aligned parallel to the axis of the guide pin, as is required, for example, for an actuator for generating a rotary or pivoting movement, in which the anchor plate does not move back and forth in the longitudinal direction of the axis of the guide pin but is pivoted back and forth rotating about the axis of the guide pin.
  • the preferably thin, web-shaped connecting projection which extends radially into the anchor plate is provided with openings through which the sintered powder is pressed. This ensures that the web-shaped connection approach not only on its outside from
  • Sintered powder is enclosed, but also through the perforations, intermediate areas of the connection attachment are penetrated by the sintered powder and, accordingly, also by the finished sintered material.
  • the openings can be, for example, in the form of closed or laterally open
  • connection approach affects the magnetic and electrical properties of the anchor plate when the material is connected to the guide pin made of tempered steel, it should only have as much "mass” as is absolutely necessary for reasons of strength.
  • the recesses enlarge the "current paths" for corresponding vortex currents and contribute to the reduction of eddy current influences.
  • the connecting attachment has a sleeve-shaped middle part made of solid metal, which is connected to the guide bolt, preferably by brazing, after the anchor plate has been sintered on.
  • the guide bolt is provided with at least one radially oriented, essentially flat connecting projection, which is enclosed by the material of the anchor plate.
  • the flat connection approach with recesses is provided, which are penetrated by the material of the anchor plate.
  • connection attachment can be integrally connected to the guide pin, while in another embodiment the connection attachment has a connection sleeve which encloses a partial area of the guide pin and is preferably connected to it by hard soldering.
  • 1 is an axial section of an armature for an actuator for generating a back and forth movement
  • Fig. 3 shows a section. the line III-III in Fig. 1,
  • Fig. 4 shows a modified embodiment of an anchor.
  • FIG. 1 shows an anchor 1, which consists essentially of a guide pin 2 and an anchor plate 3 firmly connected thereto.
  • the armature is used in an actuator in which a corresponding arrangement of the electromagnets results in a back and forth movement in the direction of the longitudinal axis 5 of the guide bolt 2 (arrows 4).
  • the guide pin 2 has a web-shaped extension 6 at one end, for example in the form of a circular collar, which is enclosed by the material of the anchor plate 3.
  • the web-shaped extension 6 is shown only schematically with a large number of provided openings 7, which can be arranged for example in the manner shown in Fig. 3.
  • the web-shaped extension 6 can also be formed by radially oriented arms or fingers, so that the material of the anchor plate completely surrounds it. The spaces between the arms represent openings in the sense of the invention.
  • the shape, size and contour of the openings 7 or the parts of the web material delimiting them can be designed as desired if only the conditions for strength and eddy current behavior are observed.
  • the anchor plate 3 is pressed as a so-called green body from a sinterable powder, which contains ferromagnetic material, from the guide bolts 2, which are made from a hardenable steel material.
  • the pressing process gives the anchor plate its desired dimensions, with some of the powder being pressed through the openings 7 and thus, despite the relatively wide extension of the web-shaped extension 6 into the material of the anchor plate, also in the area directly in the vicinity of the guide pin a continuous connection of the sintered material to both sides of the web-shaped extension 6 is created. All edges and transitions of the web-shaped extension 6, which are enclosed by the material of the anchor plate 3, must be well rounded in order to avoid notch effects which could lead to cracks when the anchor is subjected to mechanical stress.
  • the raw part thus produced is then heated to sintering temperature and cooled again after the anchor plate has been sintered.
  • the unmachined part can either be completely cooled or, at least once, "heated” to the tempering temperature of the steel material used for the guide pin 2 and kept at this temperature for a predetermined time and then completely cooled. Since the tempering temperature for the

Abstract

The invention relates to a method for producing an armature (1) for use as an adjustment element in an electromagnetic actuator, said armature comprising an armature plate (3) that is linked with a guide pin (2). According to the invention, as the blank acting as the armature plate (3), a green compact that consists of a sinterable ferromagnetic material powder is pressed against the guide pin (2) that consists of a heat-treatable steel. The blank is then heated to sintering temperature and is cooled off.

Description

Bezeichnung: Verfahren zur Herstellung eines wirbelstrom- armen Ankers für einen elektromagnetischen AktuatorName: Process for the production of an eddy current armature for an electromagnetic actuator
Beschreibungdescription
Ein elektromagnetischer Aktuator wird für eine Reihe von Einsatzfällen durch wenigstens einen bestrombaren Elektromagneten gebildet, dessen Polfläche mit Abstand ein Anker zugeord- net ist, der über eine Rückstellfeder in einer ersten Schaltstellung gehalten wird und bei Bestromung des Elektromagneten gegen die Kraft der Rückstellfeder an der Polfläche des Elektromagneten zur Anlage gebracht wird. Beim Stromlossetzen des Elektromagneten wird der Anker wieder in die erste Schalt- Stellung durch die Rückstellkraft der Rückstellfeder zurückbewegt. Mit dem Anker ist das zu betätigende Stellelement verbunden, so daß der Anker gleichzeitig einen Teil des Stellelementes bildet.For a number of applications, an electromagnetic actuator is formed by at least one electromagnet which can be energized, the pole surface of which is assigned an armature at a distance, which is held in a first switching position via a return spring and when the electromagnet is energized against the force of the return spring on the pole surface of the electromagnet is brought into contact. When the electromagnet is de-energized, the armature is moved back into the first switching position by the restoring force of the restoring spring. The actuating element to be actuated is connected to the armature, so that the armature simultaneously forms part of the actuating element.
Darüber hinaus sind elektromagnetische Aktuatoren bekannt, die zwei mit ihren Polflächen gegeneinander gerichtete und mit Abstand zueinander angeordnete Elektromagneten aufweisen, zwischen denen der mit dem Stellelement verbundene Anker gegen die Kraft von Rückstellfedern bei entsprechender Bestrom- ung der Elektromagneten hin und her bewegt wird. DerartigeIn addition, electromagnetic actuators are known which have two electromagnets with their pole faces facing one another and arranged at a distance from one another, between which the armature connected to the actuating element is moved back and forth against the force of return springs when the electromagnets are suitably energized. such
Aktuatoren werden beispielsweise zur Betätigung von Gaswechselventilen an Kolbenbrennkraftmaschinen eingesetzt. Hierbei wird über den Anker das Gaswechselventil in der ersten Schaltstellung durch den einen der beiden Elektromagneten in Schließstellung und nach Abschalten des Haltestroms und Einschalten des Fangstroms beim anderen Elektromagneten das Gaswechselventil in Öffnungsstellung gehalten. Das bedeutet, daß ein Gaswechselventil beispielsweise bei einer Viertakt- Kolbenbrennkraftmaschine abhängig von der Kurbelwellendreh- zahl mit einer sehr hohen Schalthäufigkeit betätigt wird. Da trotz der hohen Schaltfrequenzen die sehr kurzen Schaltzeiten sehr genau eingehalten werden müssen, ist es von entscheiden- der Bedeutung, daß der Anker wirbelstromarm ausgebildet ist, damit er sich beispielsweise beim Abschalten des Haltestroms sehr schnell von der Polfläche lösen kann.Actuators are used, for example, to actuate gas exchange valves on piston internal combustion engines. Here, the gas exchange valve is held in the first switching position by the one of the two electromagnets in the closed position and after switching off the holding current and switching on the catching current for the other electromagnet, the gas exchange valve is held in the open position via the armature. This means that a gas exchange valve, for example in a four-stroke piston internal combustion engine, is actuated with a very high switching frequency depending on the crankshaft speed. Since, despite the high switching frequencies, the very short switching times must be adhered to very precisely, it is the importance that the armature is designed with low eddy currents so that it can detach itself very quickly from the pole face, for example when the holding current is switched off.
Da die Ankerplatte einerseits weichmagnetische Eigenschaften aufweisen muß, andererseits die Ankerplatte mit einem Führungsbolzen verbunden ist, der verschleißarm sein muß und dementsprechend bevorzugt aus einem vergütbaren Stahlmaterial hergestellt sein sollte, ist es nicht möglich, den Anker, d.h. Ankerplatte und Führungsbolzen aus nur einem Material herzustellen, wenn optimale Ergebnisse gefordert werden. Dementsprechend ist bereits vorgeschlagen worden, mit einem Führungsbolzen aus Stahl eine aus einer Vielzahl von Blechen zusammengesetzte Ankerplatte zu verbinden, um so die von ge- blechten Jochkörpern von Transformatoren oder auch von Elektromagneten bekannte geringe Wirbelstrombildung bei derartig geblechten Jochköpern auszunutzen. Ein Problem stellt hierbei die hohe mechanische Beanspruchung der Ankerplatte dar, die sich jeweils beim Auftreffen auf die Polfläche eines Elektro- magneten ergibt.Since the anchor plate must have soft magnetic properties on the one hand, and on the other hand the anchor plate is connected to a guide pin which must be low in wear and accordingly should preferably be made from a hardenable steel material, it is not possible to anchor the anchor, i.e. Manufacture anchor plate and guide pin from only one material if optimal results are required. Accordingly, it has already been proposed to connect an anchor plate composed of a plurality of metal sheets to a steel guide pin, in order to take advantage of the low eddy current formation known from sheet metal yoke bodies of transformers or from electromagnets in the case of yoke bodies laminated in this way. One problem here is the high mechanical stress on the armature plate, which arises each time it hits the pole face of an electromagnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen wirbelstrom- armen Anker zu schaffen, der sowohl den mechanischen als auch den elektrischen Anforderungen genügt.The invention has for its object to provide a low eddy current armature that meets both the mechanical and the electrical requirements.
Zur Herstellung eines Ankers zur Verwendung als Stellelement in einem elektromagnetischen Aktuator, der eine mit einem Führungsbolzen verbundene Ankerplatte aufweist, wird nach der Erfindung ein Verfahren vorgesehen, bei dem als Rohteil an den aus einem vergütbaren Stahlmaterial hergestellten Führungsbolzen als Ankerplatte ein Grünling aus einem sinterbaren Pulver angepreßt wird, anschließend das Rohteil erhitzt, gesintert und danach abgekühlt wird. Zweckmäßig wird ein sinterbares Pulver verwendet, bei dem die Partikel aus ferro- megnatischem Material trotz der Sinterung weitgehend gegeneinander elektrisch isoliert sind. Dies kann durch Beimischung von sinterbaren, elektrisch nicht-leitenden Pulveran- teilen, bevorzugt aber durch Pulver bewirkt werden, bei denen die ferromagnetischen und/oder elektrisch leifähigen Pulverpartikel mit einer sinterbaren "Umhüllung" aus elektrisch nicht-leitenden Materialien versehen sind. Somit wird in der fertig gesinterten Ankerplatte die Entstehung von Wirbelströmen im Vergleich zu einem weichmagnetischen Vollmetall vermindert. Mit diesem Verfahren ist es möglich, einerseits eine massive Ankerplatte herzustellen, die andererseits durch eine entsprechende Zusammensetzung des sinterbaren Sinterpulvers nur eine geringe Neigung zur Ausbildung von Wirbelströmen beim Ummagnetisieren aufweist.To produce an armature for use as an actuating element in an electromagnetic actuator, which has an armature plate connected to a guide pin, a method is provided according to the invention in which a green body made of a sinterable powder is used as the raw part on the guide pin made of a hardenable steel material as the anchor plate is pressed, then the blank is heated, sintered and then cooled. A sinterable powder is expediently used, in which the particles made of ferromagnetic material are largely electrically insulated from one another despite the sintering. This can be achieved by adding sinterable, electrically non-conductive powder share, but preferably caused by powder in which the ferromagnetic and / or electrically conductive powder particles are provided with a sinterable "covering" made of electrically non-conductive materials. In this way, the formation of eddy currents in the finished sintered armature plate is reduced in comparison to a soft magnetic solid metal. With this method it is possible, on the one hand, to produce a solid armature plate, which, on the other hand, due to an appropriate composition of the sinterable sintered powder, has only a slight tendency to form eddy currents when remagnetizing.
Das Herstellungsverfahren bietet in einer Ausgestaltung noch einen weiteren Vorteil, wenn das Rohteil mit fertig gesinter- ter Ankerplatte von der Sintertemperatur rasch bis in den Bereich der Raumtemperatur abgekühlt und danach wenigstens einmal auf die Vergütungstemperatur des Stahlwerkstoffs erhitzt, über eine vorgebbare Zeit auf dieser Temperatur gehalten und dann vollständig abgekühlt wird. Bei dieser Verfahrensweise wird mit Vorteil ausgenutzt, daß die Sintertemperatur für die hier in Frage kommenden Sinterpulver erheblich über der Härte und Anlaßtemperatur für einen vergütbaren Werkstoff liegt, so daß nach Abschluß des Sintervorgangs die weitere Wärmebehandlung praktisch in einer Hitze durchgeführt werden kann. Ohne Beeinträchtigung auf das Gefüge der gesinterten Ankerplatte kann bei dem anschließenden Vergüten die Temperaturführung bei der Erhitzung so vorgenommen werden, daß hierbei auch die Gefügeumwandlungen in dem vergütbaren Stahlwerkstoff Rücksicht genommen wird. So kann es je nach der Art des vergütba- ren Stahlwerkstoffes zweckmäßig sein, stufenweise zu erhitzen und hierbei während einer Temperaturzwischenstufe die Temperatur auf einer vorgegebenen Temperaturhöhe zu halten, um hier die Gefügeausbildung im Stahlwerkstoff einwandfrei ablaufen zu lassen. Eine derartige Haltezeit kann je nach Stahlwerkstoff über mehrere Minuten dauern. Eine Beeinträchtigung der Gefügeausbildung der gesinterten Ankerplatte ergibt sich hierbei nicht. In zweckmäßiger Ausbildung des Verfahrens ist vorgesehen, daß zur Verbindung der Ankerplatte mit dem Führungsbolzen wenigstens ein mit dem Führungsbolzen verbundener radial ausge- richteter Verbindungsansatz mit dem sinterbaren Sinterpulver umpreßt wird. Damit ergibt sich eine formschlüssige Verbindung zwischen Führungsbolzen und Ankerplatte. Die Ankerplatte kann je nach Ausführung des Aktuators senkrecht zur Achse des Führungsbolzens eingerichtet sein, wie es beispielsweise für die eingangs beschriebenen Aktuatoren zur Betätigung eines Gaswechselventils erforderlich ist. Der Verbindungsansatz kann aber auch flügelartig radial, d.h. parallel zur Achse des Führungsbolzen verlaufend ausgerichtet sein, wie dies beispielsweise für einen Aktuator zur Erzeugung einer Dreh- bzw. Schwenkbewegung erforderlich ist, bei dem die Ankerplatte nicht in Längsrichtung der Achse des Führungsbolzens hin und her bewegt wird sondern um die Achse des Führungsbolzens drehend hin und her verschwenkt wird.In one embodiment, the manufacturing process offers a further advantage if the raw part with the fully sintered anchor plate is rapidly cooled from the sintering temperature to the room temperature range and then heated at least once to the tempering temperature of the steel material, kept at this temperature for a predefinable time and then cooled completely. This procedure takes advantage of the fact that the sintering temperature for the sintering powders in question is considerably higher than the hardness and tempering temperature for a hardenable material, so that after the sintering process has been completed, the further heat treatment can be carried out practically in one heat. Without affecting the structure of the sintered anchor plate, the temperature control during the heating can be carried out in such a way that the structural changes in the heat-treatable steel material are also taken into account. Depending on the type of heat-treatable steel material, it may be expedient to heat it gradually and to keep the temperature at a predetermined temperature during an intermediate temperature step so that the microstructure in the steel material runs smoothly here. Depending on the steel material, such a holding time can take several minutes. There is no impairment of the structure of the sintered anchor plate. In an expedient embodiment of the method, it is provided that at least one radially aligned connecting attachment connected to the guide pin is pressed with the sinterable sintered powder to connect the anchor plate to the guide pin. This results in a positive connection between the guide pin and anchor plate. Depending on the design of the actuator, the anchor plate can be set up perpendicular to the axis of the guide pin, as is required, for example, for the actuators described at the outset for actuating a gas exchange valve. The connecting approach can also be wing-like radial, ie aligned parallel to the axis of the guide pin, as is required, for example, for an actuator for generating a rotary or pivoting movement, in which the anchor plate does not move back and forth in the longitudinal direction of the axis of the guide pin but is pivoted back and forth rotating about the axis of the guide pin.
In weiterer erfinderischer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß der radial bis in die Ankerplatte hineinreichende, vorzugsweise dünne stegförmige Verbindungsansatz mit Durchbrechungen versehen ist, durch die das Sinterpulver hindurchgepreßt wird. Hierdurch wird erreicht, daß der stegför- mige Verbindungsansatz nicht nur auf seiner Außenseite vomIn a further inventive embodiment of the method, it is provided that the preferably thin, web-shaped connecting projection which extends radially into the anchor plate is provided with openings through which the sintered powder is pressed. This ensures that the web-shaped connection approach not only on its outside from
Sinterpulver umschlossen wird sondern über die Durchbrechungen auch Zwischenbereiche des Verbindungsansatzes vom Sinterpulver und dementsprechend auch vom fertig gesinterten Material durchsetzt sind. Die Durchbrechungen können beispiels- weise in Form von geschlossenen oder auch seitlich offenenSintered powder is enclosed, but also through the perforations, intermediate areas of the connection attachment are penetrated by the sintered powder and, accordingly, also by the finished sintered material. The openings can be, for example, in the form of closed or laterally open
Löchern bzw. Ausstanzungen gebildet werden. Da der Verbindungsansatz bei stoffschlüssiger Verbindung mit dem Führungsbolzen aus vergütetem Stahlwerkstoff die magnetischen und elektrischen Eigenschaften der Ankerplatte beeinflusst, soll- te dieser nur soviel "Masse" aufweisen, wie aus Gründen der Festigkeit unbedingt erforderlich ist. Die Ausnehmungen vergrößern hierbei die "Strompfade" für entsprechende Wirbel- ströme und tragen zur Reduzierung der Wirbelstromeinflüsse bei.Holes or punched holes are formed. Since the connection approach affects the magnetic and electrical properties of the anchor plate when the material is connected to the guide pin made of tempered steel, it should only have as much "mass" as is absolutely necessary for reasons of strength. The recesses enlarge the "current paths" for corresponding vortex currents and contribute to the reduction of eddy current influences.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß der Verbindungsansatz ein hül- senförmiges Mittelteil aus Vollmetall aufweist, das nach dem Ansintern der Ankerplatte mit dem Führungsbolzen vorzugsweise durch Hartlöten verbunden wird. Damit ist die Möglichkeit gegeben, für den Verbindungsansatz mit seinem hülsenförmigen Mittelteil ebenfalls ein weichmagnetisches Material oder einem nicht-magnetisierbaren und/oder elektrisch schlecht leitendem Material mit entsprechenden Festigkeits- und Leiteigenschaften auszuwählen, so daß nur der "nackte" Fuhrungsbolzen aus einem vergütbaren Stahlwerkstoff und damit aus einem "hartmagnetischen" Werkstoff besteht. Damit wird vermieden, daß über den Verbindungsansatz in der Ankerplatte die Entstehung von Wirbelströmen begünstigt wird, was bei einer Stoff- schlüssigen Verbindung mit dem Führungsbolzen der Fall wäre. Die gewünschte Reduzierung der Wirbelstrombildung wird somit eingehalten.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, it is provided that the connecting attachment has a sleeve-shaped middle part made of solid metal, which is connected to the guide bolt, preferably by brazing, after the anchor plate has been sintered on. This makes it possible to select a soft magnetic material or a non-magnetizable and / or electrically poorly conductive material with corresponding strength and conductivity properties for the connection approach with its sleeve-shaped central part, so that only the "bare" guide pin made of a heat-treatable steel material and so that it consists of a "hard magnetic" material. This prevents the formation of eddy currents from being favored via the connection attachment in the anchor plate, which would be the case with a material connection with the guide pin. The desired reduction in eddy current formation is thus observed.
Ein wirbelstromarmer Anker als Stellelement für einen elektromagnetischen Aktuator mit einem Fuhrungsbolzen aus einem vergüteten Stahlmaterial, der mit einer aus einem in seiner Zusammensetzung ferromagnetische Materialien enthaltendes Pulver gesinterten Ankerplatte verbunden ist, insbesondere wenn er nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 7 hergestellt ist, stellt ebenfalls eine Erfindung dar.A low-eddy current armature as an actuating element for an electromagnetic actuator with a guide pin made of a tempered steel material, which is connected to an anchor plate sintered from a powder containing ferromagnetic materials, especially if it is produced by the method according to claims 1 to 7 also represents an invention.
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ankers ist vorgesehen, daß der Führungsbolzen mit wenigstens einem radial ausgerichteten, im wesentlichen flächigen Verbindungsansatz versehen ist, der vom Material der Ankerplatte umschlossen ist.In an embodiment of the anchor according to the invention, it is provided that the guide bolt is provided with at least one radially oriented, essentially flat connecting projection, which is enclosed by the material of the anchor plate.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der flächige Verbindungsansatz mit Ausnehmungen versehen ist, die vom Material der Ankerplatte durchsetzt sind.In a preferred embodiment of the invention, it is further provided that the flat connection approach with recesses is provided, which are penetrated by the material of the anchor plate.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann der Verbindungsansatz stoffschlüssig mit dem Führungsbolzen verbunden sein, während bei einer anderen Ausgestaltung der Verbindungsansatz eine Verbindungshülse aufweist, die einen Teilbereich des Führungsbolzens umschließt und mit diesem vorzugsweise durch eine Hartlötung verbunden ist.In one embodiment of the invention, the connection attachment can be integrally connected to the guide pin, while in another embodiment the connection attachment has a connection sleeve which encloses a partial area of the guide pin and is preferably connected to it by hard soldering.
Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail with reference to schematic drawings of exemplary embodiments. Show it:
Fig. 1 im Axialschnitt einen Anker für Aktuator zur Erzeu- gung einer Hin- und Herbewegung,1 is an axial section of an armature for an actuator for generating a back and forth movement,
Fig. 2 im Axialschnitt einen Anker für einen Aktuator zur Erzeugung einer Schwenkbewegung,2 is an axial section of an armature for an actuator for generating a pivoting movement,
Fig. 3 einen Schnitt gem. der Linie III-III in Fig. 1,Fig. 3 shows a section. the line III-III in Fig. 1,
Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform eines Ankers gem. Fig. 1.Fig. 4 shows a modified embodiment of an anchor. Fig. 1.
Die Schnittdarstellung in Fig. 1 zeigt einen Anker 1, der im wesentlichen aus einem Führungsbolzen 2 und einer damit fest verbundenen Ankerplatte 3 besteht. Der Anker wird in einem Aktuator verwendet, bei dem durch eine entsprechende Anordnung der Elektromagneten eine Hin- und Herbewegung in Rich- tung der Längsachse 5 des Führungsbolzens 2 (Pfeile 4) erfolgt.The sectional view in Fig. 1 shows an anchor 1, which consists essentially of a guide pin 2 and an anchor plate 3 firmly connected thereto. The armature is used in an actuator in which a corresponding arrangement of the electromagnets results in a back and forth movement in the direction of the longitudinal axis 5 of the guide bolt 2 (arrows 4).
Wie aus der Schnittdarstellung ersichtlich, weist der Führungsbolzen 2 an einem Ende einen stegförmigen Ansatz 6 bei- spielsweise in Form eines kreisförmigen Kragens auf, der vom Material der Ankerplatte 3 umschlossen ist. Der stegförmige Ansatz 6 ist mit einer Vielzahl von hier nur schematisch dar- gestellten Durchbrechungen 7 versehen, die beispielsweise in der in Fig. 3 dargestellten Weise angeordnet sein können. Der stegförmige Ansatz 6 kann auch durch radial ausgerichtete Arme oder Finger gebildet werden, so daß das Material der An- kerplatte diese vollständig umschließt. Die Zwischenräume zwischen den Armen stellen Durchbrechungen im Sinne der Erfindung dar. Form, Größe und Kontur der Durchbrechungen 7 bzw. der diese begrenzenden Teile des Stegmaterials kann beliebig gestaltet werden, wenn nur die Bedingungen für Festig- keit und Wirbelstromverhalten eingehalten werden.As can be seen from the sectional view, the guide pin 2 has a web-shaped extension 6 at one end, for example in the form of a circular collar, which is enclosed by the material of the anchor plate 3. The web-shaped extension 6 is shown only schematically with a large number of provided openings 7, which can be arranged for example in the manner shown in Fig. 3. The web-shaped extension 6 can also be formed by radially oriented arms or fingers, so that the material of the anchor plate completely surrounds it. The spaces between the arms represent openings in the sense of the invention. The shape, size and contour of the openings 7 or the parts of the web material delimiting them can be designed as desired if only the conditions for strength and eddy current behavior are observed.
Zur Herstellung eines derartigen Ankers wird zunächst ein Rohteil hergestellt. Hierbei wird an den aus einem vergütbaren Stahlmaterial hergestellten Führungsbolzen 2 die Anker- platte 3 als sogenannter Grünling aus einem sinterbaren Pulver angepreßt, das ferromagnetisches Material enthält. Durch den Preßvorgang erhält die Ankerplatte ihre gewünschten Abmessungen, wobei ein Teil des Pulvers durch die Durchbrechungen 7 hindurchgepreßt wird und somit auch trotz der verhält- nismäßig weiten Erstreckung des stegförmigen Ansatzes 6 in das Material der Ankerplatte hinein auch im Bereich unmittelbar in der Nähe des Führungsbolzens eine durchgehende Verbindung des Sintermaterials zu beiden Seiten des stegförmigen Ansatzes 6 geschaffen ist. Alle Kanten und Übergänge des stegförmigen Ansatzes 6, die vom Material der Ankerplatte 3 umschlossen werden, müssen gut gerundet sein, um Kerbwirkungen zu vermeiden, die bei der mechanischen Beanspruchung des Ankers zu Rissen führen könnten.To manufacture such an anchor, a blank is first produced. Here, the anchor plate 3 is pressed as a so-called green body from a sinterable powder, which contains ferromagnetic material, from the guide bolts 2, which are made from a hardenable steel material. The pressing process gives the anchor plate its desired dimensions, with some of the powder being pressed through the openings 7 and thus, despite the relatively wide extension of the web-shaped extension 6 into the material of the anchor plate, also in the area directly in the vicinity of the guide pin a continuous connection of the sintered material to both sides of the web-shaped extension 6 is created. All edges and transitions of the web-shaped extension 6, which are enclosed by the material of the anchor plate 3, must be well rounded in order to avoid notch effects which could lead to cracks when the anchor is subjected to mechanical stress.
Das so hergestellte Rohteil wird anschließend auf Sintertemperatur erhitzt und nach dem Fertigsintern der Ankerplatte wieder abgekühlt. Das Rohteil kann entweder vollständig abgekühlt werden oder aber noch "in einer Hitze" wenigstens einmal auf die Vergütungstemperatur des für den Führungsbolzen 2 verwendeten Stahlwerkstoffs erhitzt und über eine vorgebbare Zeit auf dieser Temperatur gehalten werden und danach vollständig abgekühlt werden. Da die Vergütungstemperatur für den
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The raw part thus produced is then heated to sintering temperature and cooled again after the anchor plate has been sintered. The unmachined part can either be completely cooled or, at least once, "heated" to the tempering temperature of the steel material used for the guide pin 2 and kept at this temperature for a predetermined time and then completely cooled. Since the tempering temperature for the
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eine Mischung aus Eisenpulver, und nichtleitenden organischen Pulverkomponenten, beispielweise keramische Pulver, aufweist. a mixture of iron powder, and non-conductive organic powder components, for example ceramic powder.

Claims

Ansprüche: Expectations:
1. Verfahren zur Herstellung eines Ankers (1) zur Verwendung als Stellelement in einem elektromagnetischen Aktuator, der eine mit einem Führungsbolzen (2) verbundene Ankerplatte (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß als Rohteil an den aus einem vergütbaren Stahlmatertial hergestellten Führungsbolzen (2) als Ankerplatte (3) ein Grünling aus einem sinterbaren ferromagnetisches Material enthaltendes Pulver angepreßt wird, anschließend das Rohteil auf Sintertemperatur erhitzt und danach abgekühlt wird.1. A method for producing an armature (1) for use as an actuating element in an electromagnetic actuator, which has an anchor plate (3) connected to a guide pin (2), characterized in that the raw part on the guide pin (2 ) as an anchor plate (3), a green compact made of a powder containing sinterable ferromagnetic material is pressed, then the blank is heated to sintering temperature and then cooled.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohteil mit fertig gesinterter Ankerplatte (3) von der Sintertemperatur rasch bis in den Bereich der Raumtemperatur gekühlt und danach wenigstens einmal auf die Vergütungstemperatur des Stahlwerkstoffs erhitzt, über eine vorgebbare Zeit auf dieser Temperatur gehalten und dann vollständig abgekühlt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the blank with the finished sintered anchor plate (3) cooled rapidly from the sintering temperature to the room temperature range and then heated at least once to the tempering temperature of the steel material, held at this temperature for a predetermined time and then cooled completely.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung der Ankerplatte (3) mit dem Führungsbolzen (2) wenigstens ein mit dem Führungsbolzen (2) verbundener ra- dial ausgerichteter stegförmiger Verbindungsansatz (6) mit dem sinterbaren Pulver umpreßt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that for connecting the anchor plate (3) to the guide pin (2) at least one with the guide pin (2) connected radially aligned web-shaped connecting projection (6) is pressed with the sinterable powder ,
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der sich radial bis in die Ankerplatte (3) hineinreichende, vorzugsweise dünnwandige stegförmige Verbindungsansatz (6) mit Durchbrechungen (7) versehen ist, durch die das Pulver hindurchgepreßt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the radially up to the anchor plate (3), preferably thin-walled web-shaped connecting projection (6) is provided with openings (7) through which the powder is pressed.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge- kennzeichnet, daß der Verbindungsansatz (6) ein hülsenförmi- ges Mittelteil (8) aufweist, das nach dem Ansintern der An- kerplatte (3) mit dem Führungsbolzen (2.2) vorzugsweise durch Hartlöten verbunden wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, character- ized in that the connecting projection (6) has a sleeve-shaped central part (8), which after sintering the An- kerplatte (3) with the guide pin (2.2) is preferably connected by brazing.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für den Verbindungsansatz (6) mit hülsenförmigem Mittelteil (8) ein wirbelstromarmes weichmagnetisches Material verwendet wird.6. The method according to claim 5, characterized in that a low-eddy current soft magnetic material is used for the connecting approach (6) with a sleeve-shaped central part (8).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge- kennzeichnet, daß für die Ankerplatte wenigstens ein vorgepreßter Teilgrünling hergestellt wird, der mit dem Verbindungsansatz zusammengefügt wird, und daß anschließend der noch fehlende Teil in Pulverform oder als entsprechender vorgepreßter Teilgrünling aufgepreßt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, character- ized in that for the anchor plate at least one pre-pressed green part is made, which is assembled with the connecting approach, and that the missing part is then pressed in powder form or as a corresponding pre-pressed green part ,
8. Wirbelstromarmer Anker als Stellelement für einen elektromagnetischen Aktuator, mit einem Führungsbolzen (2) aus einem vergüteten Stahlmaterial, der mit einer aus einem in seiner Zusammensetzung weichmagentischen Pulver gesinterten wirbel- stromarmen Ankerplatte (3) verbunden ist, insbesondere nach dem Verfahren gem. den Ansprüchen 1 bis 7 hergestellter Anker.8. Low eddy current armature as an actuating element for an electromagnetic actuator, with a guide pin (2) made of a tempered steel material, which is connected to a low eddy current anchor plate (3) sintered from a composition which is soft-magnetic powder, in particular according to the method according to. claims 1 to 7 manufactured anchor.
9. Anker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsbolzen (2) mit wenigstens einem radial ausgerichteten im wesentlichen flächigen Verbindungsansatz (6) versehen ist, der vom Material der Ankerplatte (3) umschlossen ist.9. Anchor according to claim 8, characterized in that the guide pin (2) is provided with at least one radially oriented substantially flat connecting projection (6) which is enclosed by the material of the anchor plate (3).
10. Anker nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsbolzen (2) senkrecht zur Ebene der Ankerplatte10. Anchor according to claim 8 or 9, characterized in that the guide pin (2) perpendicular to the plane of the anchor plate
(3) ausgerichtet ist.(3) is aligned.
11. Anker nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsbolzen (2.1) im wesentlichen in der Mittelebene der Ankerplatte (3.1) verläuft. 11. Anchor according to claim 8 or 9, characterized in that the guide pin (2.1) extends substantially in the central plane of the anchor plate (3.1).
12. Anker nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der flächige Verbindungsansatz (6) mit Durchbrechungen (7) versehen ist, die vom Material der Ankerplatte (3) durchsetzt sind.12. Anchor according to one of claims 8 to 11, characterized in that the flat connection projection (6) is provided with openings (7) which are penetrated by the material of the anchor plate (3).
13. Anker nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsansatz (6) Stoffschlüssig mit dem Führungsbolzen (2) verbunden ist.13. Anchor according to one of claims 8 to 12, characterized in that the connecting projection (6) is integrally connected to the guide pin (2).
14. Anker nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsansatz (6) einen hülsenförmigen Mittelteil (8) aufweist, der einen Teil des Führungsbolzens (2.2) umschließt und mit diesem vorzugsweise durch Hartlöten verbunden ist.14. Anchor according to one of claims 8 to 12, characterized in that the connecting projection (6) has a sleeve-shaped central part (8) which surrounds a part of the guide bolt (2.2) and is preferably connected to this by brazing.
15. Anker nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsansatz (6) mit seinem hülsenförmigen Mittelteil (8) auch einem weichmagnetischen Material besteht. 15. Anchor according to claim 14, characterized in that the connecting projection (6) with its sleeve-shaped central part (8) also consists of a soft magnetic material.
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