WO2014044308A1 - Electric actuating drive - Google Patents

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WO2014044308A1
WO2014044308A1 PCT/EP2012/068523 EP2012068523W WO2014044308A1 WO 2014044308 A1 WO2014044308 A1 WO 2014044308A1 EP 2012068523 W EP2012068523 W EP 2012068523W WO 2014044308 A1 WO2014044308 A1 WO 2014044308A1
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WO
WIPO (PCT)
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active part
end positions
coil element
active
electric actuator
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/068523
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Hoffmann
Markus Reinhard
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type

Definitions

  • the present invention relates to an electrical Stel ⁇ lantrieb. Moreover, the present invention relates to a method for operating an electric actuator.
  • turnout drives are used in BriefSortieranlagen that direct the letters in the corre ⁇ sponding subjects.
  • electrical actuators are used as valve or damper actuators.
  • electric actuators are used on steered wheels or for similar applications.
  • EP 1 858 142 A1 discloses a linear motor having a secondary part with permanent magnets and a movable primary part with current-carrying multiphase windings.
  • the permanent magnets ⁇ are arranged such that their north and south poles are arranged in the same direction in the direction of one behind the other.
  • the coils of the polyphase windings are designed such that they surround the permanent magnets of the secondary part at least partially.
  • the principle of the linear motor described in EP 1 858 142 A1 can likewise be transferred to a rotary motor.
  • the rotor has a plurality of Permanentmag ⁇ Neten, which are arranged in the circumferential direction.
  • the stator has a winding arrangement which surrounds the permanent magnets at least in regions.
  • the stator has, for example, U-shaped bent coils.
  • the electric actuator according to the invention comprises a first active part and a second active part, which is movable relative to the first active part along a predetermined movement path, wherein one of the active parts has at least one magnet ⁇ element and the other of the active part has at least one coil element, the at least be the magnetic element surrounds richly and wherein a movement of the second active ⁇ part is limited between two end positions.
  • the actuator comprises a control device which is designed to move the second active part between the two predetermined end positions by setting an electrical current flowing through the at least one coil element.
  • the electric actuator has two active parts.
  • the first active part is fixed - for example, on a Ge ⁇ housing - arranged.
  • the second active part can be moved in a predetermined manner relative to the first active part. In this case, the second active part can perform a rotational movement.
  • the actuator can also be designed so that the second active part performs a linear movement.
  • One of the active le has a magnetic element, which may comprise, for example, one or more permanent magnets. All permanent magnets in a magnetic element have the same Magnetisie ⁇ tion.
  • the other of the active parts has a coil element, which may have one or more coils with corresponding windings.
  • the coil element is so downloadedbil ⁇ det that it is the magnetic element at least partially around ⁇ is.
  • the basic arrangement or design of the coil element and the magnetic element corresponds to that which is described in EP 1 858 142 AI for an electrical machine.
  • the movement of the second active part of the electric actuator along its trajectory is now limited.
  • the second active part can only be moved back and forth between two predetermined end positions.
  • a control device controls the electric current through the coil element, whereby a movement of the second active part is effected to the first active part.
  • the electric actuator is thus a bistable tilting can be found ⁇ riding.
  • no rotating rotational movement of the second Ak ⁇ tivteils is provided.
  • the end positions of the second active portion are determined by the spatial extents of the coil member and the magnet element and / or the interaction of the coil element with the Mag ⁇ netelement along the movement path of the second active portion.
  • the dimension of the coil element and the magnetic element can be chosen to correspond to a range of movement of the electric actuator ⁇ .
  • the number of coils in the coil element and the number of permanent magnet may be selected accordingly entspre ⁇ in the magnetic element in order to predetermine the two end positions for the second active part.
  • the electric Stel ⁇ lantrieb be used, for example, where only a limited angle of rotation is needed. Examples of this are the BriefSortieranlagen, valve actuators, damper actuators or applications on steered wheels mentioned above.
  • the control device is designed to adapt the current flowing through the coil element electrical current so that the second active part performs a periodi ⁇ cal movement between the two end positions.
  • an electric current can be impressed into the coil element or a winding of the coil element. Due to the current flow, the movement of the second active part can be controlled.
  • the feed force with which the second active part is moved relative to the first active part results from the amplitude of the electrical current. It may be desired for any applications that the second active part performs a pendulum movement from the first to the second end position of the two end positions.
  • the control device can impress a substantially periodically changing current in the coil element.
  • the coil element can be supplied with a sinusoidal current. This can be provided in a simple manner, a job drive that performs a periodic movement.
  • control device is designed to hold the second active part in one of the end positions by adjusting the electrical current flowing through the coil element. If the second active part is to remain in a defined position, the current flow through the coil element can be interrupted. Thus, the second active part remains ste ⁇ hen in one of the end positions. It is also conceivable that the second active part remains in one or more intermediate positions between the end positions. If, for example, a force is to be generated with the second active part which acts against a stop, the coil element can continue to be energized. Thus, the second active part can be easily held in one of the end positions.
  • control means is adapted to reduce a current flowing through the coils of the element ⁇ sequent electric current to a predetermined value if the second active part of one of the end positions approaches.
  • the electric actuator can have a sensor with which it can be detected whether the second active part is approaching an area assigned to the first or second end position.
  • At the two end positions can be provided a mechanical stop. It can also be provided that the current in the coil element is reduced when the second active part is in one of the end positions. It is also conceivable that the current flow through the coil is switched off when the second active part approaches one of the end positions. Thus can be changed prevent that I heated the coil element as a result of current flow ⁇ .
  • the actuator includes a switching element with which the second active part in each of the two end positions together menwirkt, wherein said control means is adapted to the current flowing through the coil element electric current in response to a switching signal of the switching element ⁇ fit.
  • a switching element may be provided which is triggered by the second tivteil AK- when this occurs because the switching element be ⁇ .
  • the switching element can be formed as a mechanical switch ⁇ , which is actuated by the second active part when this is in the end position.
  • Switching element is actuated, the current flow through the coil element can be switched off. On a switching signal of the
  • Switching element also the current flow through the coil ⁇ element can be reduced with the control device.
  • the current flowing through the coil element current can be limited in a simple manner, when the second active part is in one of the end positions.
  • the actuator has a Hal ⁇ teelement for respectively holding the second active part in the includes two end positions.
  • the second active part can be mechanically held in the end position.
  • the second active part in the holding element einras ⁇ th or snap.
  • the second active part can also be released again from the holding element to allow movement of the second active part.
  • the coil element includes two single coil ⁇ .
  • the individual coils can each have a frame-shaped form.
  • the individual coils may consist of a wire winding and are in particular formed as flat coils.
  • As a carrier material for the individual coils also (flexible) printed circuit boards can be used, on which the Wick ⁇ lungs of the coils are printed.
  • the individual coils can be arranged on opposite sides of the magnetic element.
  • the individual coils may be arranged so that their winding axes are arranged perpendicular to the movement path of the second active part.
  • the second active part comprises the magnetic element.
  • the permanent magnets of the magnetic element do not require electrical connections, it may be useful for reasons of reliability to equip the second active part, ie the movable part of the actuator, with the magnetic element.
  • the coil element is arranged in the first Ak ⁇ tivteil.
  • the second active part may comprise the coil element. Since the coil element is significantly lighter than the magnetic element, the coil element can be placed on the movable Ak ⁇ tivteil. In order to supply the coil element with electrical ⁇ tricity, slip rings, inductive transducer or trailing wires can be used. Since a two-th active part comprises a coil element less Träg ⁇ moment of inertia, the dynamics of the actuator can be increased noticeably.
  • the inventive method for operating an electric actuator having a first active part and a second active part, which is movable relative to the first active part along a predetermined movement path, wherein one of the active parts has at least one magnetic element and the other of the active parts has at least one coil element, the the magnetic element surrounds at least in regions, comprises limiting a movement of the second active part between two end positions, setting a by the at least one coil element electric current flowing and thus moving the second active part between the two pre give ⁇ NEN end positions.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an electric Stellan ⁇ drive
  • FIG. 2 shows a perspective view of the electrical Stellan ⁇ drive and a control device
  • FIG. 6 shows an arrangement of the coil element to the magnetic ⁇ element in a further embodiment
  • 7 shows an arrangement of a plurality of coil elements
  • FIG. 1 shows an electric actuator 10.
  • the electric actuator 10 has a first active part 12 and a second active part 14.
  • the second active part 14 is movable ⁇ Lich to the first active part 12 is formed.
  • the second Ak ⁇ tivteil 14 b may be moved along a movement path.
  • the first active part 12 in the present case only one coil element 16 is shown.
  • the coil element 16 has a winding, which is made of several layers of electrical conductors.
  • the electrical conductors may be formed by a copper wire, an aluminum wire or an aluminum foil. In the present case, only one turn 24 is shown by way of example.
  • the second active part 14 has a magnetic element 20 with a plurality of permanent magnets 18, which are glued or fixed on a magnetic carrier 22.
  • All Per ⁇ manentmagnete 18 in a magnetic element 20 have the same magnetization.
  • the permanent magnets 18 are cylindrical in the present example.
  • the magnetic elements 20 are arranged so that their respective Magneti ⁇ stechnikscardi extends along the path b.
  • the magnetic elements 20 are arranged so that in adjacent magnetic elements 20 are the same poles.
  • the coil element 16 is formed so that it surrounds the Perma ⁇ nentmagneten 18 regions.
  • the second Ak ⁇ tivteil 14 is moved relative to the first active part 12th
  • the movement path b of the second active part 14 is partially circular.
  • the electric actuator 10 has only one coil element 16. Due to the spatial extent of the coil element 16 and the Number and dimensions of the magnetic elements 20, the movement of the second active part 14 along the movement path b is limited between two end positions. The second active part 14 can only be moved back and forth between end positions.
  • the electric actuator 10 has a control device 26 which is electrically connected to the winding 24 of the coil element 16. With the control device 26, the current flowing through the coil element 16 can be adjusted.
  • the control device 26 is shown in FIG.
  • FIG. 3 shows the various curves 28, 30 and 32 of the electrical current that can be impressed into the coil element 16 with the control device 26.
  • the current intensity I is plotted over time.
  • the electric current must be impressed so that the desired Drehbewe ⁇ tion of the second active part 14 results. Ie. It must be a feed force generated in the desired direction.
  • the electric actuator 10 can also be operated with a DC ⁇ stream. This is shown by the curve 30 of the electrical current I.
  • the Spulenele ⁇ ment is operated with a bipolar direct current. By the change of sign of the electric current, the direction of movement of the second active part 14 along the movement path b can be reversed.
  • the electrical current can also be impressed into the coil element 16 according to the profile 32.
  • the second active part 14 which is located in one of the end positions, becomes lungs is, first with an electric current having a high amplitude applied to overcome the Massenträgheitsmo ⁇ ment of the second active part fourteenth
  • the amplitude of the electric current flowing through the Spulenele ⁇ ment 16 is again reduced.
  • an electric current with a high amplitude is necessary.
  • the permanent magnets 18 may have the shape of a hollow cylinder ⁇ segment.
  • the permanent magnets can also be formed cuboid ⁇ shaped.
  • the coil element 16 has two individual coils 34.
  • the individual coils 34 are formed as a frame-shaped flat coils.
  • a single coil 34 may be gebil ⁇ det by a single layer or a multi-layer printed circuit board, are applied to the respective windings. If the single coil 34 is a three-dimensional contour aufwei ⁇ sen to, a flexible printed circuit board with entspre ⁇ accordingly applied turns may be used.
  • the turns can be printed, for example. Lei ⁇ terplatten can be used, which have no curved contour on ⁇ .
  • the magnetic elements 20 may be magnetized along the movement path b or perpendicularly through the movement path b.
  • the individual coils 34 are arranged such that the Wi ⁇ ckelachsen of the individual coils 34 are arranged perpendicular to the movement path b.
  • the individual coils 34 are arranged along the supply track BEWE ⁇ b on the right and left edges of the permanent magnet 18th In the two individual coils 34, the current direction can be impressed against each other or rectified to each other, whereby a magnetization of the permanent magnet 18 parallel or perpendicular to the movement path b is possible.
  • the use of a single coil 34 in the first Ak is 12 is sufficient.
  • ge ⁇ shows in FIG. 5
  • the coil element 16 or the individual coils 34 can be arranged on the tangential side surfaces of the permanent magnet 18.
  • the individual coils 34 may also be arranged so that they are arranged along the movement path b above and below the permanent magnet 18 Perma ⁇ . Such an embodiment is shown in FIG.
  • a plurality of coil elements 16 and magnetic elements 20 along the movement path b can be arranged one behind the other. Such an arrangement is shown in FIG.
  • the coil elements 16 may be electrically connected in parallel or in series.

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  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

Abstract

The invention relates to an electric actuating drive (10) comprising a first active part (12) and a second active part (14) which can be displaced relative to the first active part (12) along a pre-defined displacement path (b), one of the active parts (12, 14) having at least one magnetic element (20) and the other active part (12, 14) having at least one coil element (16) which surrounds the magnetic element (20) in at least some regions, characterised in that a movement of the second active part (14) is restricted between two end positions and the actuating drive (10) comprises a control device (26) which is designed to displace the second active part (14) between two pre-defined end positions by determining an electrical current flowing through the at least one coil element (16).

Description

Beschreibung description
Elektrischer Stellantrieb Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Stel¬ lantrieb. Überdies betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Stellantriebs. Electric actuator The present invention relates to an electrical Stel ¬ lantrieb. Moreover, the present invention relates to a method for operating an electric actuator.
In einer Vielzahl von Anwendungen werden elektrische Stellan- triebe benötigt. Beispielsweise werden in BriefSortieranlagen Weichenantriebe eingesetzt, die die Briefe in die entspre¬ chenden Fächer leiten. Des Weiteren finden elektrische Stellantriebe als Ventil- oder Klappenantriebe Verwendung. Zudem werden elektrische Stellantriebe an gelenkten Rädern oder für ähnliche Applikationen eingesetzt. Electrical actuators are required in a large number of applications. For example, turnout drives are used in BriefSortieranlagen that direct the letters in the corre ¬ sponding subjects. Furthermore, electrical actuators are used as valve or damper actuators. In addition, electric actuators are used on steered wheels or for similar applications.
Für hochdynamische Anwendungen werden hauptsächlich permanenterregte Synchronmotoren, Servomotoren oder Stellmotoren eingesetzt. Diese werden üblicherweise über einen Servoum- richter oder eine Ansteuerelektronik gespeist. Die Kosten für den Betrieb solcher Maschinen sind typischerweise hoch, da die Maschinen für den rotierenden Betrieb ausgelegt sind. Des Weiteren ergeben sich hohe Kosten für Selten-Erd-Magnete, Wicklungskupfer und die aufwendige Ansteuerelektronik. Zudem weisen die Umrichter meist entsprechende Brückenschaltungen und Auswerteeinrichtungen für die Geber auf und sind daher komplex aufgebaut. For highly dynamic applications, permanent-magnet synchronous motors, servomotors or servomotors are mainly used. These are usually fed via a servo inverter or control electronics. The cost of operating such machines is typically high because the machines are designed for rotary operation. Furthermore, there are high costs for rare-earth magnets, winding copper and the complex control electronics. In addition, the converters usually have corresponding bridge circuits and evaluation devices for the encoders and are therefore of complex construction.
Aus der EP 1 858 142 AI ist ein Linearmotor mit einem Sekun- därteil mit Permanentmagneten und einem bewegbaren Primärteil mit stromdurchflossenen mehrphasigen Wicklungen bekannt. Zur Erhöhung der erzielbaren Antriebskräfte sind die Permanent¬ magneten derart angeordnet, dass ihre Nord- und Südpole in Bewegungsrichtung gleichnamig hintereinander angeordnet sind. Zudem sind die Spulen der mehrphasigen Wicklungen derart ausgebildet, dass sie die Permanentmagneten des Sekundärteils zumindest bereichsweise umgeben. Das Prinzip des in der EP 1 858 142 AI beschriebenen Linearmotors kann ebenso auf einen rotatorischen Motor übertragen werden. Dabei weist der Rotor eine Mehrzahl von Permanentmag¬ neten auf, die in Umfangsrichtung angeordnet sind. Der Stator weist eine Wicklungsanordnung auf, die die Permanentmagneten zumindest bereichsweise umgibt. Zu diesem Zweck weist der Stator beispielsweise U-förmige gebogene Spulen auf. EP 1 858 142 A1 discloses a linear motor having a secondary part with permanent magnets and a movable primary part with current-carrying multiphase windings. To increase the achievable driving forces, the permanent magnets ¬ are arranged such that their north and south poles are arranged in the same direction in the direction of one behind the other. In addition, the coils of the polyphase windings are designed such that they surround the permanent magnets of the secondary part at least partially. The principle of the linear motor described in EP 1 858 142 A1 can likewise be transferred to a rotary motor. In this case, the rotor has a plurality of Permanentmag ¬ Neten, which are arranged in the circumferential direction. The stator has a winding arrangement which surrounds the permanent magnets at least in regions. For this purpose, the stator has, for example, U-shaped bent coils.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Stellantrieb bereitzustellen, der einfacher aufgebaut ist und der kostengünstiger betrieben werden kann. It is an object of the present invention to provide an electric actuator that is simpler in construction and that can be operated more cost-effectively.
Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Stellantrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. This object is achieved by an electric actuator with the features of claim 1 and by a method having the features of claim 10. Advantageous developments of the present invention are specified in the subclaims.
Der erfindungsgemäße elektrische Stellantrieb umfasst ein erstes Aktivteil und ein zweites Aktivteil, das relativ zum ersten Aktivteil entlang einer vorgegebenen Bewegungsbahn bewegbar ist, wobei eines der Aktivteile zumindest ein Magnet¬ element aufweist und das andere der Aktivteil zumindest ein Spulenelement aufweist, das das Magnetelement zumindest be- reichsweise umgibt und wobei eine Bewegung des zweiten Aktiv¬ teils zwischen zwei Endstellungen begrenzt ist. Zudem umfasst der Stellantrieb eine Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, durch Einstellen eines durch das zumindest eine Spulenelement fließenden elektrischen Stroms das zweite Aktivteil zwischen den zwei vorgegebenen Endstellungen zu bewegen. The electric actuator according to the invention comprises a first active part and a second active part, which is movable relative to the first active part along a predetermined movement path, wherein one of the active parts has at least one magnet ¬ element and the other of the active part has at least one coil element, the at least be the magnetic element surrounds richly and wherein a movement of the second active ¬ part is limited between two end positions. In addition, the actuator comprises a control device which is designed to move the second active part between the two predetermined end positions by setting an electrical current flowing through the at least one coil element.
Der elektrische Stellantrieb weist zwei Aktivteile auf. Das erste Aktivteil ist feststehend - beispielsweise an einem Ge¬ häuse - angeordnet. Das zweite Aktivteil kann in vorgegebener Weise relativ zu dem ersten Aktivteil bewegt werden. Dabei kann das zweite Aktivteil eine Drehbewegung ausführen. Der Stellantrieb kann auch so ausgebildet sein, dass das zweite Aktivteil eine lineare Bewegung ausführt. Eines der Aktivtei- le weist ein Magnetelement auf, das beispielsweise einen oder mehrere Permanentmagnete umfassen kann. Alle Permanentmagnete in einem Magnetelement weisen dabei die gleiche Magnetisie¬ rung auf. Das andere der Aktivteile weist ein Spulenelement auf, das eine oder mehrere Spulen mit entsprechenden Wicklungen aufweisen kann. Das Spulenelement ist dabei so ausgebil¬ det, dass es das Magnetelement zumindest bereichsweise um¬ gibt. Die grundsätzliche Anordnung bzw. Ausgestaltung des Spulenelements und des Magnetelements entspricht der, der in der EP 1 858 142 AI für eine elektrische Maschine beschrieben ist . The electric actuator has two active parts. The first active part is fixed - for example, on a Ge ¬ housing - arranged. The second active part can be moved in a predetermined manner relative to the first active part. In this case, the second active part can perform a rotational movement. The actuator can also be designed so that the second active part performs a linear movement. One of the active le has a magnetic element, which may comprise, for example, one or more permanent magnets. All permanent magnets in a magnetic element have the same Magnetisie ¬ tion. The other of the active parts has a coil element, which may have one or more coils with corresponding windings. The coil element is so ausgebil ¬ det that it is the magnetic element at least partially around ¬ is. The basic arrangement or design of the coil element and the magnetic element corresponds to that which is described in EP 1 858 142 AI for an electrical machine.
Die Bewegung des zweiten Aktivteils des elektrischen Stellantriebs entlang seiner Bewegungsbahn ist nun beschränkt. Mit anderen Worten kann das zweite Aktivteil nur zwischen zwei vorgegebenen Endstellungen hin und her bewegt werden. Eine Steuereinrichtung steuert den elektrischen Strom durch das Spulenelement, wodurch eine Bewegung des zweiten Aktivteils zu dem ersten Aktivteil bewirkt wird. Durch den elektrischen Stellantrieb kann somit eine bistabile Kippeinrichtung be¬ reitgestellt werden. Bei dem elektrischen Stellantrieb ist beispielsweise keine rotierende Drehbewegung des zweiten Ak¬ tivteils vorgesehen. Die Endstellungen des zweiten Aktivteils sind durch die räumlichen Ausdehnungen des Spulenelements und des Magnetelements und/oder das Zusammenwirken des Spulenelements mit dem Mag¬ netelement entlang der Bewegungsbahn des zweiten Aktivteils vorgegeben. Somit können die Abmessung des Spulenelements und des Magnetelements entsprechen gewählt werden, um einem Bewe¬ gungsbereich des elektrischen Stellantriebs vorzugeben. Dabei können auch die Anzahl der Spulen in dem Spulenelement und die Anzahl der Permanentmagnet in dem Magnetelement entspre¬ chend gewählt werden, um die beiden Endstellungen für das zweite Aktivteil vorzugeben. Damit kann der elektrische Stel¬ lantrieb beispielsweise dort eingesetzt werden, wo nur ein begrenzter Verdrehwinkel benötigt wird. Beispiele hierfür sind die eingangs genannten BriefSortieranlagen, Ventilantriebe, Klappenantriebe oder Anwendungen an gelenkten Rädern. The movement of the second active part of the electric actuator along its trajectory is now limited. In other words, the second active part can only be moved back and forth between two predetermined end positions. A control device controls the electric current through the coil element, whereby a movement of the second active part is effected to the first active part. The electric actuator is thus a bistable tilting can be found ¬ riding. In the electric actuator, for example, no rotating rotational movement of the second Ak ¬ tivteils is provided. The end positions of the second active portion are determined by the spatial extents of the coil member and the magnet element and / or the interaction of the coil element with the Mag ¬ netelement along the movement path of the second active portion. Thus, the dimension of the coil element and the magnetic element can be chosen to correspond to a range of movement of the electric actuator ¬ . In this case, the number of coils in the coil element and the number of permanent magnet may be selected accordingly entspre ¬ in the magnetic element in order to predetermine the two end positions for the second active part. Thus, the electric Stel ¬ lantrieb be used, for example, where only a limited angle of rotation is needed. Examples of this are the BriefSortieranlagen, valve actuators, damper actuators or applications on steered wheels mentioned above.
In einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu aus- gebildet, den durch das Spulenelement fließenden elektrischen Strom so anzupassen, dass das zweite Aktivteil eine periodi¬ sche Bewegung zwischen den zwei Endstellungen ausführt. Mit der Steuereinrichtung kann ein elektrischer Strom in das Spulenelement bzw. eine Wicklung des Spulenelements eingeprägt werden. Durch den Stromfluss kann die Bewegung des zweiten Aktivteils gesteuert werden. Die Vorschubkraft, mit der das zweite Aktivteil relativ zum ersten Aktivteil bewegt wird, ergibt sich aus der Amplitude des elektrischen Stroms. Dabei kann es für etwaige Anwendungsfälle gewünscht sein, dass das zweite Aktivteil eine Pendelbewegung von der ersten zu der zweiten Endstellung der zwei Endstellungen ausführt. Zu diesem Zweck kann die Steuereinrichtung einen sich im Wesentlichen periodisch ändernden Strom in das Spulenelement einprägen. Insbesondere kann das Spulenelement mit einem sinusför- migen Strom gespeist werden. Damit kann auf einfach Weise ein Stellenantrieb bereitgestellt werden, der eine periodische Bewegung ausführt. In one embodiment, the control device is designed to adapt the current flowing through the coil element electrical current so that the second active part performs a periodi ¬ cal movement between the two end positions. With the control device, an electric current can be impressed into the coil element or a winding of the coil element. Due to the current flow, the movement of the second active part can be controlled. The feed force with which the second active part is moved relative to the first active part results from the amplitude of the electrical current. It may be desired for any applications that the second active part performs a pendulum movement from the first to the second end position of the two end positions. For this purpose, the control device can impress a substantially periodically changing current in the coil element. In particular, the coil element can be supplied with a sinusoidal current. This can be provided in a simple manner, a job drive that performs a periodic movement.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung da- zu ausgebildet, durch Anpassen des durch das Spulenelement fließenden elektrischen Stroms das zweite Aktivteil in einer der Endstellungen zu halten. Wenn das zweite Aktivteil in einer definierten Stellung stehen bleiben soll, kann der Stromfluss durch das Spulenelement unterbrochen werden. Damit bleibt das zweite Aktivteil in einer der Endstellungen ste¬ hen. Dabei ist es auch denkbar, dass das zweite Aktivteil in einer oder mehreren Zwischenstellungen zwischen den Endstellungen stehen bleibt. Wenn beispielsweise mit dem zweiten Aktivteil eine Kraft erzeugt werden soll, die gegen einen An- schlag wirkt, kann das Spulenelement weiter bestromt werden. Somit kann das zweite Aktivteil auf einfache Weise in einer der Endstellungen gehalten werden. In einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, eine Stromstärke des durch das Spulenelement flie¬ ßenden elektrischen Stroms auf einen vorgegebenen Wert zu reduzieren, falls sich das zweite Aktivteil einer der Endstel- lungen nähert. Der elektrische Stellantrieb kann einen Sensor aufweisen, mit dem erfasst werden kann, ob sich das zweite Aktivteil einem der ersten oder zweiten Endstellung zugeordneten Bereich nähert. An den beiden Endstellungen kann dabei ein mechanischer Anschlag vorgesehen sein. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass die Stromstärke in dem Spulenelement reduziert wird, wenn sich das zweite Aktivteil in einer der Endstellungen befindet. Es ist auch denkbar, dass der Strom- fluss durch die Spule abgeschaltet wird, wenn sich das zweite Aktivteil einer der Endstellungen nähert. Damit kann verhin- dert werden, dass ich das Spulenelement in Folge des Strom¬ flusses erwärmt. In a further embodiment, the control device is designed to hold the second active part in one of the end positions by adjusting the electrical current flowing through the coil element. If the second active part is to remain in a defined position, the current flow through the coil element can be interrupted. Thus, the second active part remains ste ¬ hen in one of the end positions. It is also conceivable that the second active part remains in one or more intermediate positions between the end positions. If, for example, a force is to be generated with the second active part which acts against a stop, the coil element can continue to be energized. Thus, the second active part can be easily held in one of the end positions. In one embodiment, the control means is adapted to reduce a current flowing through the coils of the element ¬ sequent electric current to a predetermined value if the second active part of one of the end positions approaches. The electric actuator can have a sensor with which it can be detected whether the second active part is approaching an area assigned to the first or second end position. At the two end positions can be provided a mechanical stop. It can also be provided that the current in the coil element is reduced when the second active part is in one of the end positions. It is also conceivable that the current flow through the coil is switched off when the second active part approaches one of the end positions. Thus can be changed prevent that I heated the coil element as a result of current flow ¬.
Bevorzugt umfasst der Stellantrieb ein Schaltelement, mit dem das zweite Aktivteil in jeder der zwei Endstellungen zusam- menwirkt, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, den durch das Spulenelement fließenden elektrischen Strom in Abhängigkeit von einem Schaltsignal des Schaltelements anzu¬ passen. In einem Bereich der jeweiligen Endstellungen kann ein Schaltelement vorgesehen sein, das durch das zweite Ak- tivteil ausgelöst wird, wenn dieses das Schaltelement be¬ rührt. Das Schaltelement kann als mechanischer Schalter aus¬ gebildet sein, der von dem zweiten Aktivteil betätigt wird, wenn sich dieses in der Endstellung befindet. Wenn das Preferably, the actuator includes a switching element with which the second active part in each of the two end positions together menwirkt, wherein said control means is adapted to the current flowing through the coil element electric current in response to a switching signal of the switching element ¬ fit. In a region of the respective end positions, a switching element may be provided which is triggered by the second tivteil AK- when this occurs because the switching element be ¬. The switching element can be formed as a mechanical switch ¬ , which is actuated by the second active part when this is in the end position. If that
Schaltelement betätigt wird, kann der Stromfluss durch das Spulenelement abgeschaltet werden. Auf ein Schaltsignal desSwitching element is actuated, the current flow through the coil element can be switched off. On a switching signal of the
Schaltelements hin kann auch der Stromfluss durch das Spulen¬ element mit der Steuereinrichtung reduziert werden. Damit kann auf einfach Weise der durch das Spulenelement fließende Strom begrenzt werden, wenn sich das zweite Aktivteil in ei- ner der Endstellungen befindet. Switching element also the current flow through the coil ¬ element can be reduced with the control device. Thus, the current flowing through the coil element current can be limited in a simple manner, when the second active part is in one of the end positions.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Stellantrieb ein Hal¬ teelement zum jeweiligen Halten des zweiten Aktivteils in den zwei Endstellungen umfasst. Durch das Halteelement kann das zweite Aktivteil mechanisch in der Endstellung gehalten werden. So kann das zweite Aktivteil in das Halteelement einras¬ ten bzw. einschnappen. Das zweite Aktivteil kann auch wieder vom dem Halteelement gelöst werden, um eine Bewegung des zweiten Aktivteils zu ermöglichen. Furthermore, it is advantageous if the actuator has a Hal ¬ teelement for respectively holding the second active part in the includes two end positions. By the holding element, the second active part can be mechanically held in the end position. Thus, the second active part in the holding element einras ¬ th or snap. The second active part can also be released again from the holding element to allow movement of the second active part.
In einer Ausgestaltung umfasst das Spulenelement zwei Einzel¬ spulen. Die Einzelspulen können jeweils eine rahmenförmige Gestalt aufweisen. Die Einzelspulen können aus einer Drahtwicklung bestehen und sind insbesondere als Flachspulen ausgebildet. Als Trägermaterial für die Einzelspulen können auch (flexible) Leiterplatten verwendet werden, auf die die Wick¬ lungen der Spulen aufgedruckt sind. Die Einzelspulen können an gegenüberliegenden Seiten des Magnetelements angeordnet sein. Dabei können die Einzelspulen so angeordnet sein, dass ihre Wickelachsen senkrecht zu der Bewegungsbahn des zweiten Aktivteils angeordnet sind. In einer Ausführungsform umfasst das zweite Aktivteil das Magnetelement. Da die Permanentmagnete des Magnetelements keine elektrischen Anschlüsse benötigen, kann es aus Gründen der Zuverlässigkeit sinnvoll sein, das zweite Aktivteil, also den beweglichen Teil des Stellantriebs, mit dem Magnetelement zu bestücken. Dabei wird das Spulenelement in dem ersten Ak¬ tivteil angeordnet. Damit kann ein zuverlässiger Stellantrieb bereitgestellt werden. In one embodiment, the coil element includes two single coil ¬. The individual coils can each have a frame-shaped form. The individual coils may consist of a wire winding and are in particular formed as flat coils. As a carrier material for the individual coils also (flexible) printed circuit boards can be used, on which the Wick ¬ lungs of the coils are printed. The individual coils can be arranged on opposite sides of the magnetic element. The individual coils may be arranged so that their winding axes are arranged perpendicular to the movement path of the second active part. In one embodiment, the second active part comprises the magnetic element. Since the permanent magnets of the magnetic element do not require electrical connections, it may be useful for reasons of reliability to equip the second active part, ie the movable part of the actuator, with the magnetic element. In this case, the coil element is arranged in the first Ak ¬ tivteil. Thus, a reliable actuator can be provided.
Alternativ dazu kann das zweite Aktivteil das Spulenelement umfassen. Da das Spulenelement deutlich leichter ist als das Magnetelement, kann das Spulenelement auf dem beweglichen Ak¬ tivteil platziert werden. Um das Spulenelement mit elektri¬ schem Strom zu versorgen, können Schleifringe, induktive Übertrager oder Schleppdrähte verwendet werden. Da ein zwei- tes Aktivteil mit einem Spulenelement ein geringeres Träg¬ heitsmoment aufweist, kann die Dynamik des Stellantriebs spürbar gesteigert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Stellantriebs, der ein erstes Aktivteil und ein zweites Aktivteil, das relativ zum ersten Aktivteil entlang einer vorgegebenen Bewegungsbahn bewegbar ist aufweist, wobei eines der Aktivteile zumindest ein Magnetelement aufweist und das andere der Aktivteile zumindest ein Spulenelement aufweist, das das Magnetelement zumindest bereichsweise umgibt, umfasst das Begrenzen einer Bewegung des zweiten Aktivteils zwischen zwei Endstellungen, das Einstellen eines durch das zumindest eine Spulenelement fließenden elektrischen Stroms und dadurch das Bewegen des zweite Aktivteil zwischen den zwei vorgegebe¬ nen Endstellungen. Alternatively, the second active part may comprise the coil element. Since the coil element is significantly lighter than the magnetic element, the coil element can be placed on the movable Ak ¬ tivteil. In order to supply the coil element with electrical ¬ tricity, slip rings, inductive transducer or trailing wires can be used. Since a two-th active part comprises a coil element less Träg ¬ moment of inertia, the dynamics of the actuator can be increased noticeably. The inventive method for operating an electric actuator having a first active part and a second active part, which is movable relative to the first active part along a predetermined movement path, wherein one of the active parts has at least one magnetic element and the other of the active parts has at least one coil element, the the magnetic element surrounds at least in regions, comprises limiting a movement of the second active part between two end positions, setting a by the at least one coil element electric current flowing and thus moving the second active part between the two pre give ¬ NEN end positions.
Die zuvor im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen elektri- sehen Stellantrieb beschriebenen Vorteile und Weiterbildungen können in gleicher Weise auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden. The advantages and developments described above in connection with the electric actuator according to the invention can be transferred in the same way to the method according to the invention.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen: The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Showing:
FIG 1 eine Perspektivansicht eines elektrischen Stellan¬ triebs ; 1 shows a perspective view of an electric Stellan ¬ drive;
FIG 2 eine Perspektivansicht des elektrischen Stellan¬ triebs und einer Steuereinrichtung; 2 shows a perspective view of the electrical Stellan ¬ drive and a control device;
FIG 3 einen zeitlichen Verlauf eins elektrischen Stroms durch ein Spulenelement des Stellantriebs; 3 shows a time course of an electrical current through a coil element of the actuator;
FIG 4 einen Anordnung des Spulenelements zum einem Magnetelement ; 4 shows an arrangement of the coil element to a magnetic element;
FIG 5 einen Anordnung des Spulenelements zum dem Magnet¬ element in einer weiteren Ausführungsform; 5 shows an arrangement of the coil element to the magnetic ¬ element in a further embodiment;
FIG 6 einen Anordnung des Spulenelements zum dem Magnet¬ element in einer weiteren Ausführungsform; und FIG 7 einen Anordnung von mehreren Spulenelementen und6 shows an arrangement of the coil element to the magnetic ¬ element in a further embodiment; and 7 shows an arrangement of a plurality of coil elements and
Magnetelementen . Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Magnetic elements. The embodiments described in more detail below represent preferred embodiments of the present invention.
FIG. 1 zeigt einen elektrischen Stellantrieb 10. Der elektri- sehe Stellantrieb 10 weist ein erstes Aktivteil 12 und ein zweites Aktivteil 14 auf. Das zweite Aktivteil 14 ist beweg¬ lich zu dem ersten Aktivteil 12 ausgebildet. Das zweite Ak¬ tivteil 14 kann entlang einer Bewegungsbahn b bewegt werden. Von dem ersten Aktivteil 12 ist vorliegend nur ein Spulenele- ment 16 dargestellt. Das Spulenelement 16 weist eine Wicklung auf, die aus mehreren Lagen von elektrischen Leitern gefertigt ist. Die elektrischen Leiter können durch einen Kupferdraht, einen Aluminiumdraht oder eine Aluminiumfolie gebildet sein. Vorliegend ist nur eine Windung 24 exemplarisch einge- zeichnet. Das zweite Aktivteil 14 weist ein Magnetelement 20 mit einer Mehrzahl von Permanentmagneten 18 auf, die auf einem Magnetträger 22 aufgeklebt bzw. befestigt sind. Alle Per¬ manentmagnete 18 in einem Magnetelement 20 weisen die gleiche Magnetisierung auf. Die Permanentmagnete 18 sind im vorlie- genden Beispiel zylinderförmig ausgebildet. Die Magnetelemente 20 sind so angeordnet, dass sich ihre jeweilige Magneti¬ sierungsrichtung entlang der Bewegungsbahn b erstreckt. Zudem sind die Magnetelemente 20 sind so angeordnet, dass sich bei benachbarten Magnetelementen 20 gleiche Pole gegenüberstehen. FIG. 1 shows an electric actuator 10. The electric actuator 10 has a first active part 12 and a second active part 14. The second active part 14 is movable ¬ Lich to the first active part 12 is formed. The second Ak ¬ tivteil 14 b may be moved along a movement path. Of the first active part 12, in the present case only one coil element 16 is shown. The coil element 16 has a winding, which is made of several layers of electrical conductors. The electrical conductors may be formed by a copper wire, an aluminum wire or an aluminum foil. In the present case, only one turn 24 is shown by way of example. The second active part 14 has a magnetic element 20 with a plurality of permanent magnets 18, which are glued or fixed on a magnetic carrier 22. All Per ¬ manentmagnete 18 in a magnetic element 20 have the same magnetization. The permanent magnets 18 are cylindrical in the present example. The magnetic elements 20 are arranged so that their respective Magneti ¬ sierungsrichtung extends along the path b. In addition, the magnetic elements 20 are arranged so that in adjacent magnetic elements 20 are the same poles.
Das Spulenelement 16 ist so ausgebildet, dass es die Perma¬ nentmagneten 18 bereichsweise umgibt. Wenn ein elektrischer Strom durch das Spulenelement 16 fließt, wird das zweite Ak¬ tivteil 14 relativ zu dem ersten Aktivteil 12 bewegt. Die Be- wegungsbahn b des zweiten Aktivteils 14 ist bereichsweise kreisförmig. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist der elektrische Stellantrieb 10 nur ein Spulenelement 16 auf. Durch die räumliche Ausdehnung des Spulenelements 16 und die Anzahl und Abmessungen der Magnetelemente 20 ist die Bewegung des zweiten Aktivteils 14 entlang der Bewegungsbahn b zwischen zwei Endstellungen begrenzt. Das zweite Aktivteil 14 kann nur zwischen Endstellungen hin und her bewegt werden. Um das zweite Aktivteil 14 zwischen den Endstellungen zu bewe¬ gen, wird ein elektrischer Strom in das Spulenelement 16 eingeprägt. Dazu weist der elektrische Stellantrieb 10 eine Steuereinrichtung 26 auf, die elektrisch mit der Windung 24 des Spulenelements 16 verbunden ist. Mit der Steuereinrich- tung 26 kann der durch das Spulenelement 16 fließende Strom eingestellt werden. Die Steuereinrichtung 26 ist in FIG 2 gezeigt . The coil element 16 is formed so that it surrounds the Perma ¬ nentmagneten 18 regions. When an electric current flows through the coil member 16, the second Ak ¬ tivteil 14 is moved relative to the first active part 12th The movement path b of the second active part 14 is partially circular. In the exemplary embodiment shown, the electric actuator 10 has only one coil element 16. Due to the spatial extent of the coil element 16 and the Number and dimensions of the magnetic elements 20, the movement of the second active part 14 along the movement path b is limited between two end positions. The second active part 14 can only be moved back and forth between end positions. To the second active part 14 between the end positions to bewe ¬ gene, an electric current is impressed into the coil member sixteenth For this purpose, the electric actuator 10 has a control device 26 which is electrically connected to the winding 24 of the coil element 16. With the control device 26, the current flowing through the coil element 16 can be adjusted. The control device 26 is shown in FIG.
FIG 3 zeigt die verschiedenen Verläufe 28, 30 und 32 des elektrischen Stroms, der mit der Steuereinrichtung 26 in das Spulenelement 16 eingeprägt werden kann. Dabei ist die Strom¬ stärke I über die Zeit aufgetragen. Der elektrische Strom muss so eingeprägt werden, dass sich die gewünschte Drehbewe¬ gung des zweiten Aktivteils 14 ergibt. D. h. es muss eine Vorschubkraft in die gewünschte Richtung erzeugt werden. 3 shows the various curves 28, 30 and 32 of the electrical current that can be impressed into the coil element 16 with the control device 26. The current intensity I is plotted over time. The electric current must be impressed so that the desired Drehbewe ¬ tion of the second active part 14 results. Ie. It must be a feed force generated in the desired direction.
Denkbar ist eine Speisung mit einem Wechselstrom bzw. sinusförmigen Strom, wie ihn der Verlauf 28 der elektrischen It is conceivable a supply with an alternating current or sinusoidal current, such as the course 28 of the electrical
Stromstärke I zeigt. Wenn an dem Spulenelement 16 ein Wech¬ selstrom angelegt wird, führt das zweite Aktivteil 14 eine Pendelbewegung zwischen den beiden Endstellung aus. Wenn das zweite Aktivteil 14 in einer bestimmten Position stehen bleiben soll, muss der Stromfluss durch das Spulenelement 16 un¬ terbrochen werden. Der elektrische Stellantrieb 10 kann auch mit einem Gleich¬ strom betrieben werden. Dies ist durch den Verlauf 30 der elektrischen Stromstärke I gezeigt. Dabei wird das Spulenele¬ ment mit einem bipolaren Gleichstrom betrieben. Durch den Vorzeichenwechsel des elektrischen Stroms kann die Bewegungs- richtung des zweiten Aktivteils 14 entlang der Bewegungsbahn b umgekehrt werden. Der elektrische Strom kann auch gemäß dem Verlauf 32 in das Spulenelement 16 eingeprägt werden. Dabei wird das zweite Aktivteil 14, das sich in einer der Endstel- lungen befindet, zunächst mit einem elektrischen Strom mit einer hohen Amplitude beaufschlagt, um das Massenträgheitsmo¬ ment des zweiten Aktivteils 14 zu überwinden. Wenn sich das zweite Aktivteil 14 der anderen Endstellung nähert, wird die Amplitude des elektrischen Stroms, der durch das Spulenele¬ ment 16 fließt, wieder reduziert. Zum Richtungswechsel ist dann wieder ein elektrischer Strom mit einer hohen Amplitude notwendig . Current I shows. If a roller ¬ selstrom is applied to the coil member 16, the second active part 14 executes a pendulum motion between the two end position. When the second active component should remain in a certain position 14, the current flow through the coil member 16 un ¬ must be interrupted. The electric actuator 10 can also be operated with a DC ¬ stream. This is shown by the curve 30 of the electrical current I. The Spulenele ¬ ment is operated with a bipolar direct current. By the change of sign of the electric current, the direction of movement of the second active part 14 along the movement path b can be reversed. The electrical current can also be impressed into the coil element 16 according to the profile 32. In this case, the second active part 14, which is located in one of the end positions, becomes lungs is, first with an electric current having a high amplitude applied to overcome the Massenträgheitsmo ¬ ment of the second active part fourteenth When the second active part 14 of the other end position is approaching, the amplitude of the electric current flowing through the Spulenele ¬ ment 16 is again reduced. To change direction then again an electric current with a high amplitude is necessary.
FIG 4 zeigt eine Anordnung von dem Spulenelement 16 zu dem Magnetelement 20 in einer weiteren Ausführungsform. Dabei können die Permanentmagnete 18 die Form eines Hohlzylinder¬ segments aufweisen. Die Permanentmagnete können auch quader¬ förmig ausgebildet sein. Das Spulenelement 16 weist dabei zwei Einzelspulen 34 auf. Die Einzelspulen 34 sind als rah- menförmige Flachspulen ausgebildet. Eine Einzelspule 34 kann durch eine einlagige oder eine mehrlagige Leiterplatte gebil¬ det sein, auf der entsprechende Windungen aufgebracht sind. Falls die Einzelspule 34 eine dreidimensionale Kontur aufwei¬ sen soll, kann auch eine flexible Leiterplatte mit entspre¬ chend aufgebrachten Windungen verwendet werden. Die Windungen können beispielsweise aufgedruckt sein. Es können auch Lei¬ terplatten verwendet werden, die keine gebogene Kontur auf¬ weisen. Bei der Ausführungsform gemäß FIG 4 können die Magnetelemente 20 entlang der Bewegungsbahn b oder senkrecht durch Bewegungsbahn b magnetisiert sein. 4 shows an arrangement of the coil element 16 to the magnetic element 20 in a further embodiment. In this case, the permanent magnets 18 may have the shape of a hollow cylinder ¬ segment. The permanent magnets can also be formed cuboid ¬ shaped. The coil element 16 has two individual coils 34. The individual coils 34 are formed as a frame-shaped flat coils. A single coil 34 may be gebil ¬ det by a single layer or a multi-layer printed circuit board, are applied to the respective windings. If the single coil 34 is a three-dimensional contour aufwei ¬ sen to, a flexible printed circuit board with entspre ¬ accordingly applied turns may be used. The turns can be printed, for example. Lei ¬ terplatten can be used, which have no curved contour on ¬ . In the embodiment according to FIG. 4, the magnetic elements 20 may be magnetized along the movement path b or perpendicularly through the movement path b.
Die Einzelspulen 34 sind derart angeordnet, dass die Wi¬ ckelachsen der Einzelspulen 34 senkrecht zur Bewegungsbahn b angeordnet sind. Die Einzelspulen 34 sind entlang der Bewe¬ gungsbahn b am rechten und linken Rand des Permanentmagneten 18 angeordnet. In den beiden Einzelspulen 34 kann die Stromrichtung gegen- oder gleichgerichtet zueinander eingeprägt werden, wodurch eine Magnetisierung des Permanentmagneten 18 parallel oder senkrecht zur Bewegungsbahn b möglich ist. Je nach benötigter Krafteinwirkung entlang der Bewegungsbahn b ist die Verwendung von einer Einzelspule 34 in dem ersten Ak- tivteil 12 ausreichend. Ein Beispiel hierfür ist in FIG 5 ge¬ zeigt . The individual coils 34 are arranged such that the Wi ¬ ckelachsen of the individual coils 34 are arranged perpendicular to the movement path b. The individual coils 34 are arranged along the supply track BEWE ¬ b on the right and left edges of the permanent magnet 18th In the two individual coils 34, the current direction can be impressed against each other or rectified to each other, whereby a magnetization of the permanent magnet 18 parallel or perpendicular to the movement path b is possible. Depending on the required force action along the movement path b, the use of a single coil 34 in the first Ak is 12 is sufficient. One example is ge ¬ shows in FIG. 5
In Abhängigkeit der gewünschten Kraftableitung kann das Spu- lenelement 16 bzw. die Einzelspulen 34 an den tangentialen Seitenflächen des Permanentmagneten 18 angeordnet sein. Die Einzelspulen 34 können auch so angeordnet sein, dass sie entlang der Bewegungsbahn b oberhalb und unterhalb des Perma¬ nentmagneten 18 angeordnet sind. Eine derartige Ausführungs- form ist in FIG 6 gezeigt. Depending on the desired power dissipation, the coil element 16 or the individual coils 34 can be arranged on the tangential side surfaces of the permanent magnet 18. The individual coils 34 may also be arranged so that they are arranged along the movement path b above and below the permanent magnet 18 Perma ¬ . Such an embodiment is shown in FIG.
Zur Erhöhung der Kraftkomponente können mehrere Spulenelemente 16 und Magnetelemente 20 entlang der Bewegungsbahn b hintereinander angeordnet werden. Eine derartige Anordnung ist in FIG 7 dargestellt. Die Spulenelemente 16 können dabei elektrisch parallel oder in Reihe geschaltet sein. To increase the force component, a plurality of coil elements 16 and magnetic elements 20 along the movement path b can be arranged one behind the other. Such an arrangement is shown in FIG. The coil elements 16 may be electrically connected in parallel or in series.
Bezugs zeichenliste Reference sign list
10 Stellantrieb10 actuator
12 Aktivteil 12 active part
14 Aktivteil  14 active part
16 Spulenelement 16 coil element
18 Permanentmagnet18 permanent magnet
20 Magnetelernent20 magnetic elements
22 Magnetträger22 magnetic carrier
24 Windung 24 turn
26 Steuereinrichtung 26 control device
28 Verlauf 28 History
30 Verlauf  30 course
32 Verlauf  32 course
34 Einzelspulen b Bewegungsbahn 34 single coils b trajectory
I Stromstärke I current

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektrischer Stellantrieb (10) mit 1. Electric actuator (10) with
- einem ersten Aktivteil (12) und  - A first active part (12) and
- einem zweiten Aktivteil (14), das relativ zum ersten Aktivteil (12) entlang einer vorgegebenen Bewegungsbahn (b) bewegbar ist, wobei - A second active part (14) which is movable relative to the first active part (12) along a predetermined movement path (b), wherein
- eines der Aktivteile (12, 14) zumindest ein Magnetelement (20) aufweist und  - One of the active parts (12, 14) has at least one magnetic element (20) and
- das andere der Aktivteile (12, 14) zumindest ein Spulenele¬ ment (16) aufweist, das das Magnetelement (20) zumindest be¬ reichsweise umgibt, - the other of the active parts (12, 14) comprises at least one Spulenele ¬ ment (16), the at least be rich ¬ surrounds the magnetic element (20),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
- eine Bewegung des zweiten Aktivteils (14) zwischen zwei Endstellungen begrenzt ist und  - A movement of the second active part (14) is limited between two end positions and
- dass der Stellantrieb (10) eine Steuereinrichtung (26) um- fasst, die dazu ausgebildet ist, durch Einstellen eines durch das zumindest eine Spulenelement (16) fließenden elektrischen Stroms das zweite Aktivteil (14) zwischen den zwei vorgegebe- nen Endstellungen zu bewegen.  - That the actuator (10) comprises a control device (26) which is adapted to move by adjusting an at least one coil element (16) flowing electric current, the second active part (14) between the two predetermined end positions ,
2. Elektrischer Stellantrieb (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (26) dazu ausge¬ bildet ist, den durch das Spulenelement (16) fließenden elektrischen Strom so anzupassen, dass das zweite Aktivteil (14) eine periodische Bewegung zwischen den zwei Endstellungen ausführt. 2. Electric actuator (10) according to claim 1, characterized in that the control device (26) is designed to ¬ out , by the coil element (16) flowing electric current to adjust so that the second active part (14) has a periodic movement between performs the two end positions.
3. Elektrischer Stellantrieb (10) nach Anspruch 1 oder 2, da- durch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (26) dazu ausgebildet ist, durch Anpassen des durch das Spulenelement (16) fließenden elektrischen Stroms das zweite Aktivteil (14) in einer der Endstellungen zu halten. 3. Electric actuator (10) according to claim 1 or 2, character- ized in that the control device (26) is adapted to, by adjusting the current through the coil element (16) electrical current, the second active part (14) in one of the end positions to keep.
4. Elektrischer Stellantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerein¬ richtung (26) dazu ausgebildet ist, eine Stromstärke (I) des durch das Spulenelement (16) fließenden elektrischen Stroms auf einen vorgegebenen Wert zu reduzieren, falls sich das zweite Aktivteil (14) einer der Endstellungen nähert. 4. Electric actuator (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the Steuerein ¬ direction (26) is adapted to a current strength (I) of the coil element (16) flowing electrical current to reduce to a predetermined value, if the second active part (14) approaches one of the end positions.
5. Elektrischer Stellantrieb (10) nach einem der vorhergehen- den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb5. Electric actuator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator
(10) ein Schaltelement umfasst, mit dem zweiten Aktivteil (14) in jeder der zwei Endstellungen zusammenwirkt, wobei die Steuereinrichtung (26) dazu ausgebildet ist, den durch das Spulenelement (16) fließenden elektrischen Strom in Abhängig- keit von einem Schaltsignal des Schaltelements anzupassen. (10) comprises a switching element cooperating with the second active part (14) in each of the two end positions, wherein the control device (26) is adapted to the electrical current flowing through the coil element (16) in response to a switching signal of the switching element adapt.
6. Elektrischer Stellantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (10) ein Halteelement zum jeweiligen Halten des zweiten Ak- tivteils (14) in den zwei Endstellungen umfasst. 6. Electric actuator (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the actuator (10) comprises a holding element for respectively holding the second active part (14) in the two end positions.
7. Elektrischer Stellantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spulenelement (16) zwei Einzelspulen (34) umfasst. 7. Electric actuator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the coil element (16) comprises two individual coils (34).
8. Elektrischer Stellantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Aktiv¬ teil (14) das Magnetelement (20) umfasst. 8. Electric actuator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the second active ¬ part (14) comprises the magnetic element (20).
9. Elektrischer Stellantrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Aktivteil (14) das Spulenelement (16) umfasst. 9. Electric actuator (10) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the second active part (14) comprises the coil element (16).
10. Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Stellantriebs (10), der ein erstes Aktivteil (12) und ein zweites Aktivteil (14), das relativ zum ersten Aktivteil (12) entlang einer vorgegebenen Bewegungsbahn (b) bewegbar ist, aufweist, wobei eines der Aktivteile (12, 14) zumindest ein Magnetelement (20) aufweist und das andere der Aktivteil (12, 14) zumindest ein Spulenelement (16) aufweist, das das Magnetelement (20) zumindest bereichsweise umgibt, 10. A method for operating an electric actuator (10) having a first active part (12) and a second active part (14) relative to the first active part (12) along a predetermined movement path (b) is movable, wherein one of Active parts (12, 14) has at least one magnetic element (20) and the other of the active part (12, 14) has at least one coil element (16) surrounding the magnetic element (20) at least in regions,
gekennzeichnet durch - Begrenzen einer Bewegung des zweiten Aktivteils (14) zwischen zwei Endstellungen, marked by Limiting a movement of the second active part (14) between two end positions,
- Einstellen eines durch das zumindest eine Spulenelement (16) fließenden elektrischen Stroms und dadurch  - Setting an electrical current flowing through the at least one coil element (16) and thereby
- Bewegen des zweiten Aktivteils (14) zwischen den zwei vorgegebenen Endstellungen. - Moving the second active part (14) between the two predetermined end positions.
PCT/EP2012/068523 2012-09-20 2012-09-20 Electric actuating drive WO2014044308A1 (en)

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