WO2018167242A2 - Aktorvorrichtung und verfahren zum betrieb einer aktorvorrichtung - Google Patents

Aktorvorrichtung und verfahren zum betrieb einer aktorvorrichtung Download PDF

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WO2018167242A2
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René Schnetzler
Thomas Schiepp
Harald Eckhardt
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Eto Magnetic Gmbh
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    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
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Definitions

  • the invention is based on an actuator device according to the preamble of claim 1 and a method for operating an actuator device according to the preamble of claim 20.
  • Injection device of the automotive industry which has an actuator element made of a magnetically variable material and a magnet unit for influencing the actuator element.
  • the actuator element is formed from a material in which a magnetic field aligned parallel to the direction of movement of an actuating element leads to an elongation of the actuator element, while a magnetic field aligned perpendicular to the direction of movement leads to a contraction of the actuator element.
  • such a configuration requires relatively high
  • the object of the invention is in particular to provide a generic device with improved properties in terms of efficiency.
  • the object is solved by the characterizing features of claims 1 and 20, while advantageous embodiments and further developments of the invention can be taken from the dependent claims.
  • the invention is based on an actuator device having at least one actuator element, which at least partially, preferably at least a large part and especially , -
  • a magnetically deformable material which is at least provided to cause by means of a contraction movement of at least one, advantageously exactly one, actuating element in at least one direction of movement, and with a magnetic contraction unit, which is provided to a , Advantageously repeated and magnetically induced, contraction of the actuator element to provide a force acting on the actuator element, in particular directly, magnetic field.
  • field lines of the magnetic field which in particular causes a contraction of the actuator element, are aligned in the region of the actuator element at least substantially parallel to the direction of movement.
  • an actuator device with improved properties in terms of efficiency in particular energy efficiency, power efficiency, space efficiency, switching efficiency and / or cost efficiency, can be provided.
  • a particularly small magnetic switching field and at the same time a advantageously large stroke can be achieved.
  • a switching speed can be increased.
  • a particularly compact actuator device with improved properties in terms of efficiency, in particular energy efficiency, power efficiency, space efficiency, switching efficiency and / or cost efficiency.
  • Actuator device can be provided.
  • an "actuator device” is to be understood as meaning in particular at least one part, in particular a subassembly, of an actuator
  • the actuator device and / or the actuator is at least for use in a valve, in particular a pneumatic valve and preferably an inline valve, and / or or a valve system with a valve block and a plurality of valves arranged in the valve block, in particular pneumatic valves and preferably in-line valves, for example for use in sorting plants, in particular seed sorting plants and / or rice sorting plants
  • the actuator device and / or the actuator can also be used be in a fluid pump and / or a, in particular fast-switching switch, such as a circuit breaker and / or a changeover switch, be provided in particular, the actuator device can also the actuating element, such as a control body, a n
  • Closure body a valve needle and / or a valve stem, and / or, advantageously designed as an outer housing, actuator housing, in particular at least for receiving the actuator element, the contraction unit and / or the actuating element, , ,
  • the term "provided” is to be understood to mean in particular specially designed and / or equipped.Assuming that an object is intended for a specific function should in particular mean that the object fulfills this specific function in at least one application and / or operating state and / At least 55%, advantageously at least 65%, preferably at least 75%, particularly preferably at least 85% and particularly advantageously at least 95% are to be understood as meaning the expression "for at least a large part".
  • Actuator be operatively connected element, which is particularly intended to implement an external stimulus, such as an electrical signal, a thermal signal, a mechanical signal and / or advantageously at least one magnetic signal in a movement.
  • an external stimulus such as an electrical signal, a thermal signal, a mechanical signal and / or advantageously at least one magnetic signal in a movement.
  • the actuator element is formed at least partially variable in shape and in particular provided to change a shape depending on the external stimulus.
  • a volume of the actuator element is constant.
  • the actuator element is at least provided to a magnetic signal of
  • the actuator element is advantageously elongated and defines in particular a longitudinal direction.
  • the actuator element is provided for a contraction in the longitudinal direction of the actuator element.
  • the longitudinal extension direction of the actuator element is at least substantially parallel to the direction of movement. This is particularly advantageous
  • Actuator element is provided by means of a contraction in the
  • the actuator element Longitudinal direction of the actuator element to cause a movement of the actuating element in the direction of movement.
  • the actuator element in particular an axial end and / or an end face of the actuator element, contacts the actuating element indirectly and / or preferably directly.
  • Actuator particularly advantageous integrally formed.
  • An "elongated object” should be understood to mean in particular an object, wherein a smallest, the object just still enclosing, in particular imaginary cuboid at least one, in particular longest, edge and / or side has, which around - -
  • a "longitudinal extension direction" of an object is to be understood to mean, in particular, a direction of maximum extension of the object.
  • "At least substantially parallel” is to be understood as meaning in particular an orientation of a direction relative to a reference direction, in particular in a plane. wherein the direction relative to the reference direction has a deviation, in particular less than 8 °, advantageously less than 5 ° and particularly advantageously less than 2 °.
  • connection in particular at least cohesively connected and / or understood to be trained with each other.
  • the material bond can be produced for example by an adhesive process, a Anspritzrata, a welding process, a soldering process and / or another process.
  • a "magnetically deformable material” is to be understood as meaning in particular a material which can be influenced by means of a, in particular external, magnetic field and is advantageously provided in at least one operating state to change a material property and / or a shape at least as a function of the magnetic field
  • a "contraction unit" in particular one, advantageously the
  • Actuator at least partially and preferably at least a large part encompassing, magnetic unit, advantageously coil unit, in particular with at least one magnetic element understood, which is intended to provide in at least one operating state, in particular acting on the actuator element, magnetic field and / or produce and thereby in particular to influence and / or to effect a deformation, in particular at least one contraction, of the actuator element.
  • the fact that an object "influences" another object should in this context be understood in particular to mean that the further object has and / or assumes a different state, form and / or position in the absence and / or inactivity of the object as in the presence and / or activity of the object.
  • the contraction unit is thereto
  • the contraction unit is intended to , ,
  • the contraction unit is provided, in particular by means of the magnetic field, in at least one application state to cause a contraction of the actuator element and thereby a movement of the
  • a “near zone” is to be understood in particular as meaning a spatial area which is formed by points which are less than a third, preferably less than a quarter, preferably less than one sixth and particularly preferably less than one tenth of a minimum longitudinal extension of the actuator element of one Reference point and / or a reference component, in particular the actuator element, are removed and / or each of a distance of at most 20 mm, preferably at most 10 mm and more preferably of at most 5 mm from a reference point and / or a reference component, in particular the actuator element,
  • a “coil unit” is to be understood as meaning in particular a unit having at least one coil and / or an interconnection of a plurality of coils.
  • a region of an object is to be understood as meaning, in particular, a volume of a smallest imaginary cub
  • the actuator element is at least provided to transmit a tensile force on the actuating element, whereby in particular an advantageous switching action can be achieved.
  • the actuator element is at least provided to cause a pulling movement of the actuating element in the direction of movement by means of a contraction.
  • the actuator element advantageously a first axial end facing the actuating element and / or a
  • Actuator facing first end face of the actuator element in addition to the actuating element connected, in particular indirectly and / or directly and preferably immobile.
  • the actuator element advantageously a the
  • Actuator opposite second axial end and / or the actuator opposite the second end face of the actuator element immovable and / or fixed, in particular relative to the actuator housing, and advantageous to - -
  • motion-resistant is to be understood in particular as meaning that a movement of the actuator element leads to a simultaneous and advantageously uniform movement of the actuating element Alternatively or additionally, however, the actuator element could also be provided to transmit a pressure force to the actuating element.
  • the magnetically deformable material could, for example, a
  • the magnetically deformable material preferably contains nickel, manganese and gallium. In this way, in particular a particularly simple deformation can be realized with an advantageously large moving distance.
  • the magnetically deformable material is monocrystalline. In this way, in particular, a mechanical load capacity of the material can be increased and / or an advantageously large lifting effect can be achieved.
  • this is magnetic
  • the c-axis rotates when a magnetic field is applied in the direction of the field lines of the magnetic field, which leads to a contraction and / or shortening of the actuator element, in particular in the magnetic field caused by the contraction unit.
  • the magnetic field in particular the contraction unit, causes a change in length of the actuator element in the direction of movement of at least 2%, preferably of at least 5% and more preferably of at least 7%, whereby a particularly advantageous switching behavior with clearly defined , ,
  • a longitudinal extent of the actuator element between a basic shape and a, in particular smallest possible, contraction shape in this case vary by at least 3%, preferably by at least 5% and particularly preferably by at least 7%.
  • the actuator element be rigid with the
  • Actuating element is connected, in particular cohesively, preferably by means of a welded connection and / or an adhesive connection, or non-positively and / or positively, preferably by means of a clamping connection. In this way, in particular, an advantageous connection between the actuator element and the actuating element can be created.
  • Contraction unit for providing the magnetic field comprises at least one, advantageously exactly one, designed as an air coil magnetic element.
  • the magnetic element preferably surrounds the actuator element at least partially and preferably at least to a large extent.
  • the contraction unit can also be designed as an air coil.
  • an "air coil” should be understood to mean, in particular, an inductive component, in particular a coil, which is free of a magnetic core
  • Inductance of the contraction unit can be reduced, which in particular a particularly fast-switching actuator device can be provided.
  • contraction unit be used to provide the contraction
  • Magnetic field at least one, advantageously exactly one, designed as a tape reel
  • Magnetic element comprises.
  • the magnetic element preferably surrounds the actuator element at least partially and preferably at least to a large extent.
  • the contraction unit can also be designed as a tape reel.
  • a "tape coil” is to be understood in particular as an inductive component, in particular a coil, which consists in particular of at least one electrical conductor, preferably with an oblong and in particular rectangular cross section, and in particular at least one turn and advantageously a plurality of Particularly preferably, the reel consists of at least a large part of a wound sheet and / or - -
  • Contraction unit for providing the magnetic field at least one, advantageously exactly one, consisting of stacked and preferably joined tension discs existing
  • the Magnetic element comprises.
  • the clamping discs can advantageously slotted formed and particularly advantageous integrally connected to each other.
  • the magnetic element preferably surrounds the actuator element at least partially and preferably at least to a large extent.
  • the actuator element preferably surrounds the actuator element at least partially and preferably at least to a large extent.
  • Contraction unit also made of stacked and preferably joined
  • a magnetic element can be provided with advantageous resilient and / or restoring properties.
  • Provision of the magnetic field at least one, advantageously exactly one, designed as a spiral coil magnetic element and / or at least one, advantageously exactly one, designed as a permanent magnet magnetic element comprises, which may be mounted in particular movable relative to the actuator element. In this way, in particular an advantageous flexibility can be achieved. In addition, in particular an existing and / or required space can be optimally utilized. If the contraction unit has an inductance of at most 10 mH, preferably of at most 100 ⁇ and particularly preferably of at most 100 nH, in particular a switching time of the actuator device can advantageously be reduced.
  • the contraction unit has at least one flux concentrator, which is intended to increase the magnetic field, in particular the contraction unit, acting on the actuator element.
  • a magnetic field acting on the actuator element can be increased, whereby advantageously an inductance and / or impedance of the contraction unit can be reduced.
  • the flux concentrator is arranged in an axial end region of the actuator element, in particular a near region of an axial end of the actuator element, as a result of which, in particular, an action of the flux concentrator can be optimized. , ,
  • the flux concentrator is arranged in a vicinity of the first axial end of the actuator element and / or the first end face of the actuator element and particularly preferably at least partially between the actuator element and the actuating element.
  • the contraction unit can also have at least two, in particular separate, flow concentrators, which are advantageous in
  • Actuator having an elongation unit, which to a, in particular indirect and / or immediate and preferably repeated, stretching of the
  • Aktorelements in particular in a contraction movement of the actuator element opposite direction and preferably in the longitudinal direction of the
  • Actuator element is provided. Under a “stretching unit" should in this
  • the actuator element at least partially and preferably at least a major embracing, mechanical and / or magnetic unit, in particular with at least one expansion element, understood, which is intended, in at least one operating state a
  • the expansion unit is provided for a bias and / or return of the actuator element.
  • the expansion unit is provided for a bias and / or return of the actuator element.
  • Expansion unit provided to an elongation of the actuator element in the
  • the expansion unit is provided to effect in at least one application state an elongation of the actuator element and / or a movement of the actuating element in a direction of movement opposite direction of movement, preferably a closed position.
  • a force exerted by the expansion unit on the actuator element and / or the actuating force is less than a force exerted by the contraction unit on the actuator element, so that an actuation and / or an activity of the contraction unit to a movement of the actuating element in the
  • the stretching unit is advantageous for at least one - -
  • the expansion unit can preferably be formed at least partially in one piece with the contraction unit.
  • the objects have at least one common component and / or at least one component of the object and / or the object in one piece with at least one component
  • all the components of the object are preferably formed in one piece with at least one component of the further object, whereby in particular a repeatedly and / or resealable switching actuator device can be provided.
  • the expansion unit at least one, advantageously exactly one, designed as an elastic element expansion element, in particular a
  • Spring element and preferably a compression spring and / or a spiral spring comprises, which in particular has an operative connection with the actuating element.
  • the expansion element could for example be connected to the actuator element and in particular cause a direct expansion of the actuator element.
  • the expansion unit is particularly preferably provided in at least one
  • Movement direction preferably the closed position, to effect and thereby a
  • Actuator to directly and causes in particular a movement of the actuating element in the further direction of movement, in particular the
  • Actuator device can be provided.
  • the contraction unit with the expansion unit an almost space-neutral contraction unit
  • Actuator device can be achieved.
  • the expansion unit comprises at least one, advantageously exactly one, designed as a permanent magnet expansion element, which in particular has an operative connection with the actuator element.
  • the expansion element is provided in this case, to an elongation of - -
  • the expansion unit is particularly preferably provided to effect an expansion of the actuator element in at least one application state, by means of the further magnetic field, and thereby to generate a movement of the actuating element in the further movement direction, preferably the closed position.
  • the actuator element is thus at least provided to convert a magnetic signal of the expansion unit into an expansion movement and thereby in particular to cause a movement of the actuating element in the further direction of movement, preferably such that the
  • Actuator moved to the closed position is intended to define, in particular, an orientation of a direction relative to a reference direction, wherein the direction and the
  • Actuator having a detection unit which is provided to detect at least one correlated with the movement of the actuating element actuating characteristic, whereby in particular an advantageous detection and / or detection of a switching operation can be achieved.
  • the detection unit could, for example, at least one sensor designed as a camera, in particular a CCD camera, for detecting the actuation characteristic, at least one as an acceleration sensor
  • a trained sensor and / or at least one sensor designed as a magnetic field sensor such as a sensor based on the anisotropic magnetoresistive effect sensor, in particular an AMR sensor, one on the
  • Giant magnetoresistance effect based sensor in particular a GMR sensor, and / or a Hall sensor having.
  • an advantageously cost-effective and / or space-optimized detection can be achieved, in particular, if the detection unit for detecting the actuation parameter has at least one - -
  • Movement of the actuating element and advantageously a deformation of the actuator element is correlated.
  • the detection unit and / or a further unit, advantageously the actuator device close at least on the basis of the actuation characteristic to a movement of the actuating element and / or a movement of the
  • the detection unit is to do so
  • the actuation characteristic could, for example, correspond to a position, in particular, a relative and / or an absolute position, of the actuation element.
  • the actuation parameter is an induced voltage caused by a deformation of the actuator element and / or an induced current caused by a deformation of the actuator element, whereby in particular an advantageously simple and / or cost-effective detection unit can be provided.
  • the invention relates to a valve system having a valve block and a plurality of in the valve block, in particular in recesses of the valve block, arranged and advantageously aligned parallel valves, in particular pneumatic valves and preferably inline valves, each having at least one actuator with the aforementioned actuator device, wherein the valves , in particular adjacent valves, a minimum distance, in particular a grid, of at most 10 mm, preferably of at most 8.5 mm and more preferably of at most 7 mm.
  • valve system can be provided with an advantageously small pitch, which in particular allows use in sorting and an improved sorting function can be achieved.
  • the invention is based on a method for operating an actuator device, which has at least one actuator element, which at least partially, preferably - -
  • field lines of the magnetic field which in particular causes a contraction of the actuator element, be aligned in the region of the actuator element at least substantially parallel to the direction of movement.
  • an efficiency in particular an energy efficiency, a power efficiency, a space efficiency, a switching efficiency and / or a cost efficiency, can be improved.
  • a particularly small magnetic switching field and at the same time a advantageously large stroke can be achieved.
  • a switching speed can be increased.
  • Actuator device can be provided.
  • the actuator device and the method for operating the actuator device should not be limited to the application and embodiment described above.
  • the actuator device and the method for operating the actuator device should not be limited to the application and embodiment described above.
  • the actuator device and the method for operating the actuator device should not be limited to the application and embodiment described above.
  • the actuator device and the method for operating the actuator device should not be limited to the application and embodiment described above.
  • the actuator device and the method for operating the actuator device should not be limited to the application and embodiment described above.
  • Actuator device to fulfill a function described herein have a number differing from a number of individual elements, components and units mentioned herein.
  • FIG. 3 shows an actuator element of the actuator device and a contraction unit of FIG
  • Fig. 4 shows another embodiment of an actuator device with a
  • Fig. 5 shows another embodiment of an actuator device with a
  • Contraction unit comprising a magnetic element consisting of stacked tension discs
  • Fig. 7 shows a further embodiment of an actuator device with a
  • Fig. 8 shows a further embodiment of an actuator device with a
  • Fig. 10 shows another embodiment of a valve with another
  • Fig. 1 a valve system with a plurality of actuator devices in one
  • Figures 1 and 2 show an exemplary actuator 40a with an actuator device in a schematic view.
  • the actuator device comprises an actuator housing 48a.
  • the actuator housing 48a is formed as an outer housing.
  • the actuator housing 48a is in the present case, for example, cylindrical, in particular circular cylindrical, formed.
  • the actuator housing 48a is formed at least substantially closed.
  • the actuator housing 48a is designed as a receiving unit and in particular provided to receive and / or store at least a majority of the components required for operation of the actuator 40a. - -
  • the actuator housing 48a is formed at least in two parts.
  • the actuator housing 48a has at least two housing parts 50a, 52a which are in particular separate and can be connected to one another by means of a press connection.
  • Housing part 50a of the housing parts 50a, 52a is formed as a basic element.
  • the first housing part 50a defines a first cover side of the, in particular cylindrical, actuator housing 48a to at least a large part.
  • a second housing part 52a of the housing parts 50a, 52a is designed as a cover.
  • the second housing part 52a defines a second cover side and a lateral surface of the, in particular cylindrical, actuator housing 48a.
  • the second housing part 52a at least partially defines the first cover side of the, in particular cylindrical, actuator housing 48a.
  • an actuator housing could also be integrally formed.
  • the actuator housing 48a further has at least one passage opening 54a.
  • the passage opening 54a is on a first housing part 50a
  • the passage opening 54a is arranged in a central region of the second cover side of the actuator housing 48a.
  • the actuator device comprises at least one actuating element 12a.
  • the actuator device comprises exactly one actuating element 12a.
  • the actuating element 12a is designed as a control body.
  • the actuator 12a is at least partially disposed within the actuator housing 48a.
  • Actuating element 12a is arranged centrally within the actuator housing 48a.
  • the actuating element 12a is associated with the passage opening 54a.
  • Actuating element 12a is at least partially led out of the actuator housing 48a through the passage opening 54a. A portion of the operating member 12a led out of the actuator housing 48a defines a positioning portion of the actuator
  • Actuating element 12a The actuating element 12a is movably mounted relative to the actuator housing 48a. The actuating element 12a is in a movement direction 14a and in the movement direction 14a opposite another
  • Movement direction 16a movable.
  • the direction of movement 14a is rectilinearly directed by the passage opening 54a in the direction of the first housing part 50a, while - -
  • an actuator device could also have a different number of actuators, such as at least two actuators.
  • an actuating element could also be designed as a closure body, valve needle or valve tappet or the like.
  • the actuator device has at least one actuator element 10a.
  • the actuator device comprises exactly one actuator element 10a.
  • an actuator device could also have a different number
  • actuator elements such as at least two actuator elements and / or at least three actuator elements.
  • the actuator element 10a is arranged completely within the actuator housing 48a.
  • the actuator element 10a is arranged centrally within the actuator housing 48a.
  • Actuator element 10a is integrally formed.
  • the actuator element 10a is formed as a solid body.
  • the actuator element 10a is at least substantially strip-shaped and / or cuboid.
  • the actuator element 10a is elongated and has a, in particular in Figures 1 and 2 vertically arranged longitudinal extent.
  • the longitudinal extent of the actuator element 10a defines a longitudinal direction of extension of the actuator element 10a. In an operating state, the actuator element 10a is arranged such that the longitudinal extension direction of the actuator element 10a is aligned parallel to the movement direction 14a and the further movement direction 16a.
  • the actuator element 10a is formed variable in shape.
  • the actuator element 10a consists of a magnetically deformable material.
  • the actuator element 10a consists of a magnetically deformable shape memory material. in the
  • the actuator element 10a consists of a magnetic
  • the magnetic shape memory alloy contains nickel, manganese and gallium.
  • the actuator element 10a consists of a nickel-manganese-gallium alloy.
  • the magnetically deformable material is monocrystalline.
  • the actuator element 10a is formed in the present case as a single crystal.
  • the magnetically deformable material is present in a martensitic phase relevant to the MSM effect in a tetragonal crystal structure.
  • the magnetically deformable material on the lattice constants a, b a and c, wherein - -
  • the magnetically deformable material has a magnetic anisotropy, wherein the c-axis has a higher magnetic permeability than the a-axis and the b-axis, whereby the magnetically deformable material and / or the actuator element 10 a along the, in particular short, c Axis is easier to magnetize.
  • the c-axis rotates in the direction of the field lines of the magnetic field, which in particular leads to a contraction and / or shortening of the actuator element 10a in the direction of the field lines. In the present case, such a magnetic field causes a change in length of the actuator element 10a in the
  • an actuator element 10a Longitudinal direction of the actuator element 10a of at least 3%.
  • an actuator element could also consist of a nickel-manganese-gallium-containing alloy, an iron-palladium alloy and / or an iron-palladium-containing alloy.
  • an actuator element could also be used as foam, as polycrystal and / or as
  • an actuator element could in principle also consist of a magnetostrictive material.
  • the magnetically deformable shape memory material used is a magnetically active material. This material has the property that in response to an applied magnetic field having a defined minimum field strength and a defined direction deformation and / or shape change, in the present case in at least one operating state in particular a
  • the magnetically deformable shape memory material has the property that in response to a mechanical force having a defined minimum thickness and a defined direction takes place, in particular mechanical, deformation and / or shape change. To a deformation and / or - -
  • Form change of the actuator element 10a must be an internal force of the
  • Actuator element 10a in the present case, in particular due to a relatively high hysteresis of a material used, overcome. Also in this case, after a reduction and / or an interruption of the mechanical force and / or a mechanical stress, a movement does not automatically take place back into a basic shape and / or initial shape. The actuator element 10a would thus also in this case, in particular without resetting external stimulus, after the reduction and / or the interruption of the mechanical force and / or the mechanical
  • the actuator element 10a can thus be influenced and in particular deformed, at least by means of a magnetic field and / or a mechanical force.
  • the actuator element 10a is further associated with the actuator 12a.
  • Actuator element 10a has an operative connection with the actuating element 12a.
  • the actuator element 10a is arranged on a side of the actuating element 12a which is opposite the adjusting section of the actuating element 12a.
  • the actuator element 10a and the actuating element 12a are arranged directly one behind the other.
  • the actuator element 10a supports the actuating element 12a movably in the direction of movement 14a and the further direction of movement 16a.
  • the actuator element 10a contacts the actuating element 12a directly.
  • the first axial end of the actuator element 10a defines a movable end of the actuator element 10a.
  • the actuator element 10a is also immobile with the actuating element 12a and in particular rigidly connected, whereby the actuator element 10a can transmit a tensile force on the actuating element 12a.
  • the actuator element 10a contacts the actuator housing 48a directly.
  • the actuator housing 48a In the present case contacted, in particular the first axial end
  • Actuator 48a arranged and defines a stationary end of the actuator element - -
  • the second axial end of the actuator element 10a is fixed to the first housing part 50a, for example by means of a clamping connection and / or a welded connection.
  • Movement direction 16a corresponds in the present case at least 3% of a maximum longitudinal extent of the actuator element 10a. In addition, corresponds to a maximum
  • an actuator element by means of another connection method with an actuator housing and / or with an actuating element, such as by means of an adhesive connection or the like.
  • an actuator element could in principle also be indirectly connected to an actuating element and / or an actuator housing.
  • the actuator element 10a is provided to cause a movement of the actuating element 12a in the direction of movement 14a by means of a contraction in the longitudinal extension direction of the actuator element 10a and in particular a tensile force transmitted thereby to the actuating element 12a.
  • the actuator device comprises a magnetic contraction unit 18a.
  • the contraction unit 18a is disposed within the actuator housing 48a.
  • Contraction unit 18a is arranged in a vicinity of the actuator element 10a.
  • the contraction unit 18a completely surrounds the actuator element 10a.
  • Contraction unit 18a is immovable relative to the actuator element 10a.
  • Contraction unit 18a is actively controllable and has an operative connection with a supply electronics (not shown) of the actuator device.
  • the contraction unit 18a is intended to provide a magnetic field acting on the actuator element 10a.
  • the contraction unit 18a is provided to influence a deformation of the actuator element 10a, in particular by means of the magnetic field. in the , -
  • the contraction unit 18a is provided for by means of the
  • the contraction unit 18a is provided to provide a magnetic field whose field lines 20a are aligned in the region of the actuator element 10a at least substantially parallel to the direction of movement 14a (see also FIG.
  • the contraction unit 18a comprises at least one magnetic element 22a.
  • the contraction unit 18a comprises exactly one magnetic element 22a.
  • the magnetic element 22a is formed as a coil unit.
  • the magnetic element 22a is formed as a single coil.
  • the magnetic element 22a has a coil axis which is aligned parallel to the longitudinal extension direction of the actuator element 10a.
  • the magnetic element 22a has a plurality of turns, in this case in particular between 5 and 25 turns.
  • the magnetic element 22a is designed as an air coil and thus free of a magnetic core.
  • the magnetic element 22a is further formed in the present case as a tape reel (see in particular Figure 3).
  • the magnetic element 22a consists of a single wound sheet. In an operating state in which the magnetic element 22a is energized, generates
  • Magnetic element 22a the magnetic field whose field lines 20a are aligned in the region of the actuator element 10a at least substantially parallel to the direction of movement 14a, whereby the actuator element 10a is contracted (see Figure 2).
  • a contraction unit could comprise a plurality of magnetic elements.
  • a contraction unit could comprise a plurality of magnetic elements.
  • Form magnetic element as a spiral coil or the like. It is also conceivable, a contraction unit and / or at least one magnetic element outside of one
  • the actuator device further comprises an expansion unit 32a.
  • the stretching unit 32a is designed in the present case as a mechanical expansion unit.
  • the expansion unit 32a is passively formed and in particular free of an active control option.
  • the stretching unit 32a is within the
  • the stretching unit 32a is arranged in a vicinity of the actuator element 10a.
  • the stretching unit 32a completely surrounds the actuator element 10a.
  • the stretching unit 32a is between the actuator element 10a and the - -
  • the stretching unit 32a is arranged concentrically to the contraction unit 18a.
  • the stretching unit 32a is provided for stretching the actuator element 10a.
  • the expansion unit 32a is at a bias voltage of the actuator element 10a, in particular before a contraction of the actuator element 10a by the contraction unit 18a, and / or to a provision of the actuator element 10a, in particular temporally after a contraction of the actuator element 10a by the contraction unit 18a, intended.
  • the expansion unit 32a is provided in the present case, an elongation of the actuator element 10a in
  • the stretching unit 32a comprises at least one expansion element 34a.
  • the expansion unit 32a comprises exactly one expansion element 34a.
  • the expansion element 34a is formed as an elastic element.
  • Expansion element 34a is designed as a spring element, in the present case in particular as a spiral spring and / or compression spring.
  • the expansion element 34a has a central axis, which is aligned parallel to the longitudinal extension direction of the actuator element 10a.
  • the expansion element 34a also has an operative connection with the actuating element 12a.
  • a first axial end of the expansion element 34a contacts the actuating element 12a, in particular the positioning section
  • expansion element 34a is between the first axial end of the expansion element 34a opposite, second axial end of the expansion element 34a contacts the actuator housing 48a, in particular the first housing part 50a.
  • the expansion element 34a is between the
  • the expansion element 34a is provided to apply a compressive force to the
  • the expansion element 34a is provided to transmit a pressure force to the actuating element 12a in such a way that the actuating element 12a moves in the further direction of movement 16a, in particular after a contraction of the actuator element 10a by the contraction unit 18a.
  • the expansion element 34a is thus provided to effect, in at least one application state, a movement of the actuating element 12a in the further direction of movement 16a and thereby one, in particular - -
  • Expansion element 34a force applied to the actuating element 12a is less than a force exerted on the actuator element 10a by the contraction unit 18a, so that actuation and / or activity of the contraction unit 18a results in movement of the actuating element 12a in the direction of movement 14a.
  • an expansion unit could also be formed magnetically.
  • an expansion unit could also have several
  • the actuator device in the present case comprises a detection unit 38a.
  • the detection unit 38a is provided to detect at least one operating characteristic correlated with the movement of the actuating element 12a. in the
  • the detection unit 38a is provided to indirectly detect a deformation of the actuator element 10a.
  • the detection unit 38a comprises at least one sensor 56a.
  • the detection unit 38a comprises exactly one sensor 56a.
  • the sensor 56a is arranged in a vicinity of the actuator element 10a.
  • the sensor 56a is disposed inside the actuator housing 48a.
  • the sensor 56a is at least partially formed integrally with the contraction unit 18a.
  • the sensor 56a is identical to the magnetic element 22a in the present case.
  • the sensor 56a is for detecting the
  • the actuation characteristic in the present case is an induced voltage caused by a deformation of the actuator element 10a and / or an effect due to a deformation of the actuator element 10a
  • the detection unit 38a is provided to transmit a signal, in particular detected by the sensor 56a, to an evaluation unit (not shown) of the actuator device.
  • the evaluation unit is provided depending on which of the - -
  • Detection unit 38a signal to detect a movement of the actuating element 12a.
  • a sensor could also be arranged outside of an actuator housing.
  • a detection unit could also comprise a plurality of sensors, whereby in particular an advantageously exact detection of a movement of an actuating element can be achieved.
  • FIGS. 4 to 11 show further exemplary embodiments of the invention.
  • the following descriptions and the drawings are essentially limited to the differences between the embodiments, with respect to the same components, in particular with respect to components with the same reference numerals, in principle also to the drawings and / or the description of the other
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the invention.
  • the letter b is adjusted.
  • the further embodiment of Figure 4 differs from the previous embodiment, at least substantially by a configuration of a contraction unit 18b.
  • the contraction unit 18b comprises for providing a
  • the contraction unit 18b comprises at least one flux concentrator 28b, 30b.
  • the contraction unit 18b comprises two flux concentrators 28b, 30b.
  • the flux concentrators 28b, 30b are made of iron.
  • the flux concentrators 28b, 30b are arranged directly opposite one another with respect to the actuator element 10b.
  • the flux concentrators 28b, 30b are arranged in opposite axial end regions of the actuator element 10b.
  • the flux concentrators 28b, 30b do not form a completely closed magnetic circuit.
  • a first flux concentrator 28b of the flux concentrators 28b, 30b is in one
  • Flux concentrator 28b is between the actuator element 10b and a
  • the first flux concentrator 28b is formed integrally with the actuating element in the present case.
  • the first flux concentrator 28b is immovably connected to the actuator element 10b.
  • a second flux concentrator 30b of the flux concentrators 28b, 30b is in one
  • the second flux concentrator 30b is between the actuator element 10b and a
  • the flux concentrators 28b, 30b are provided to increase a magnetic field of the magnetic element 24b acting on the actuator element 10b. Alternatively, it is conceivable to dispense with at least one of the flux concentrators. In addition, one could
  • Contraction unit also have a different number of flux concentrators, such as at least four, at least six and / or at least eight
  • Flux concentrators In addition, it is conceivable to form flux concentrators made of a material deviating from iron. In addition, it is conceivable to completely dispense with flux concentrators.
  • FIGS. 5 to 6b show a further exemplary embodiment of the invention.
  • the further embodiment of Figures 5 to 6b differs from the previous one
  • Embodiments at least substantially by an embodiment of a contraction unit 18c.
  • the contraction unit 18 c comprises for providing a
  • Magnetic field for contraction of an actuator element consisting of a stacked and joined clamping discs 58c existing magnetic element 26c.
  • the magnetic element 26c comprises, by way of example, three clamping disks 58c.
  • the clamping discs 58c are integrally connected.
  • each of the clamping discs 58c is slotted and executed bent (see Figures 6a and 6b).
  • the magnetic element 26c is thereby formed as an elastic element and has resilient and / or restoring
  • a magnetic element in this case could also have any other number of clamping disks, such as at least five and / or at least eight clamping disks. , -
  • the contraction unit 18c is at least partially formed integrally with an expansion unit 32c.
  • the magnetic element 26c is identical to an expansion element 34c of the expansion unit 32c.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the invention.
  • the embodiment of Figure 7 is followed by the letter d.
  • the further embodiment of Figure 7 differs from the previous embodiments, at least substantially by a configuration of a stretching unit 32d.
  • the expansion unit 32d is designed in the present case as a mechanical expansion unit and comprises two expansion elements 34d, 35d.
  • the expansion elements 34d, 35d are formed separately from each other.
  • the expansion elements 34d, 35d are arranged in a direction perpendicular to a longitudinal extension direction of an actuator element 10d on different sides of the actuator element 10d.
  • the expansion elements 34d, 35d are formed identical to each other.
  • the expansion elements 34d, 35d are formed as elastic elements.
  • the expansion elements 34d, 35d are as
  • Spring elements in the present case in particular as a leaf spring and / or spring plate, formed.
  • the expansion elements 34d, 35d also have an operative connection with the
  • the expansion elements 34d, 35d contact the actuator element 10d, in particular opposite longitudinal sides of the actuator element 10d.
  • the expansion elements 34d, 35d are intended to exert a force on the actuator element 10d and thereby transmit a compressive force to an actuating element (not shown).
  • the expansion elements 34d, 35d are provided to transmit a force to the actuator element 10d such that the actuating element moves in a further movement direction 16d, in particular after a contraction of the actuator element 10d by a contraction unit (not shown).
  • the expansion elements 34d, 35d are thus provided to effect, in at least one application state, an, in particular mechanical, expansion of the actuator element 10d, in particular connected to the actuating element in a manner fixed against movement, and thereby to generate a movement of the actuating element in the further movement direction 16d.
  • FIG. 8 shows a further embodiment of the invention.
  • the embodiment of Figure 8 is followed by the letter e.
  • the further exemplary embodiment of FIG. 8 differs from the previous exemplary embodiments at least essentially by a design of an expansion unit 32e.
  • the stretching unit 32e is formed in this case as a magnetic stretching unit.
  • the stretching unit 32e is passively formed and in particular free of an active driving possibility.
  • the stretching unit 32e is provided to stretch an actuator element 10e.
  • the stretching unit 32e is provided to engage the actuator 10e
  • the expansion unit 32e is provided to influence a deformation of the actuator element 10e, in particular by means of the further magnetic field.
  • the expansion unit 32e is provided to cause an expansion and / or return of the actuator element 10e by means of the further magnetic field and thereby to generate a movement of an actuating element 12e in a further movement direction 16e.
  • the stretching unit 32e is provided to provide a magnetic field, wherein field lines 60e of the
  • Magnetic field in the region of the actuator element 10e at least substantially perpendicular to the further direction of movement 16e and / or to the longitudinal direction of the extension
  • the stretching unit 32e comprises a permanent magnet
  • the expansion element 36e has an operative connection with the actuator element 10e.
  • the expansion element 36e consists of a
  • Permanent magnetic material preferably a hard magnetic material, which in particular has a coercive force of at least 1 kA / m and advantageously at least 50 kA / m.
  • the expansion element 36e is in the present case as
  • an expansion element in this case could also be at least partially
  • neodymium-iron-boron preferably consist at least to a large part and particularly preferably completely of neodymium-iron-boron, a neodymium-iron-boron alloy and / or a samarium-cobalt alloy.
  • the expansion element 36e is provided to exert a force on the actuator element 10e and thereby transmit a compressive force to the actuator 12e.
  • the expansion element 36e is provided to transmit a magnetic force to the actuator element 10e in such a way that the actuating element 12e moves in the further movement direction 16e, in particular in time after one
  • the expansion element 36e is thus provided in at least one
  • FIG. 9 shows a further exemplary embodiment of the invention.
  • Embodiment of Figure 9 is the letter f readjusted. The further
  • Embodiment of Figure 9 shows an example of an actuator according to the previous embodiments.
  • FIG. 9 shows a valve 42f designed by way of example as an inline valve.
  • the valve 42f is designed as a fluid valve, in the present case in particular as a pneumatic valve.
  • the valve 42f is controllable.
  • the valve 42f is designed as a quick-acting valve.
  • the valve 42f comprises an actuator 40f with an actuator device according to the invention. Actuator 40f essentially corresponds to an actuator of the preceding one
  • an actuator housing 48 f is designed as a fluid housing and has an inlet opening 62 f for an introduction of a, in the present case in particular gaseous, fluid flow and an outlet opening 64 f for a discharge of the
  • an actuating element 12f which is in particular fixedly connected to an actuator element 10f, is designed as a valve needle.
  • FIG. 10 shows a further exemplary embodiment of the invention.
  • Embodiment of Figure 10 is the letter g readjusted.
  • Embodiment of Figure 10 shows another example of an actuator according to the previous embodiments.
  • FIG. 10 shows a further embodiment of a valve 42g, which comprises an actuator 40g with an actuator device according to the invention, in a frontal view.
  • a magnetic member 22g of a contraction unit 18g is disposed inside an actuator housing 48g such that the magnetic member 22g contacts an inside of the actuator housing 48g.
  • a power supply of the magnetic element 22g by means of a supply electronics (not shown) of the actuator device takes place directly over the actuator housing 48g, so that an additional
  • Embodiment of Figure 1 1 shows another example of an application of several actuators according to the previous embodiments.
  • Figure 1 1 shows an embodiment of a valve system 44h in a schematic frontal view.
  • the valve system 44h may be used, for example, for use in
  • Sorting in particular rice sorting, be provided.
  • the valve system 44h has a valve block 46h.
  • the valve block 46h has a plurality of identically formed and evenly distributed over the valve block 46h recesses 66h.
  • valve system 44h includes a plurality of valves 42h.
  • the valves 42h substantially correspond to the valves 42f, 42g shown in FIGS. 9 and 10.
  • Each of the valves 42h thus comprises an actuator with an actuator device according to the invention.
  • the valves 42h are designed as pneumatic valves.
  • the valves 42h are designed as inline valves.
  • the valves 42h are arranged in the valve block 46h, in particular in the recesses 66h of the valve block 46h. In the present case, one of the valves 42h is arranged in each of the recesses 66h. - -
  • valves 42h are arranged in the valve block 46h such that immediately adjacent valves 42h have a minimum distance of at most 10 mm and advantageously of at most 7 mm.
  • a valve system 44h can be provided with an advantageously small grid dimension of at most 10 mm, whereby in particular an improved sorting function can be achieved.
  • valve block 46h a merging of
  • Inlet openings and / or supply contacts possible.
  • a central inlet can be created and / or by merging an electrical pole, for example by an embodiment according to FIG. 10, a number of electrical contact points and thus a contacting effort can be significantly reduced.

Landscapes

  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Aktorvorrichtung mit zumindest einem Aktorelement (10a; 10b; 10d; 10e; 10f), welches zumindest teilweise aus einem magnetisch formveränderlichen Material besteht und welches zumindest dazu vorgesehen ist, mittels einer Kontraktion eine Bewegung zumindest eines Betätigungselements (12a; 12e; 12f) in wenigstens eine Bewegungsrichtung (14a) zu bewirken, und mit einer magnetischen Kontraktionseinheit (18a; 18b; 18c; 18g), welche dazu vorgesehen ist, zu einer Kontraktion des Aktorelements (10a; 10b; 10d; 10e; 10f) ein auf das Aktorelement (10a; 10b; 10d; 10e; 10f ) einwirkendes Magnetfeld bereitzustellen. Es wird vorgeschlagen, dass Feldlinien (20a) des Magnetfelds im Bereich des Aktorelements (10a; 10b; 10d; 10e; 10f ) zumindest im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung (14a) ausgerichtet sind.

Description

Aktorvorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer
Aktorvorrichtung
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Aktorvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und von einem Verfahren zum Betrieb einer Aktorvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 20.
Aus der DE 10 2005 038 891 A1 ist eine Aktoreinrichtung, insbesondere für eine
Einspritzvorrichtung der Automobiltechnik, bekannt, welche ein Aktorelement aus einem magnetisch veränderlichen Material sowie eine Magneteinheit zur Beeinflussung des Aktorelements aufweist. In diesem Fall ist das Aktorelement jedoch aus einem Material ausgebildet, bei welchem ein parallel zur Bewegungsrichtung eines Betätigungselements ausgerichtetes Magnetfeld zu einer Dehnung des Aktorelements führt, während ein senkrecht zur Bewegungsrichtung ausgerichtetes Magnetfeld zu einer Kontraktion des Aktorelements führt. Eine derartige Ausgestaltung benötigt jedoch relativ hohe
magnetische Schaltfelder und begrenzt eine maximale mittels des Aktorelements erreichbare Hubbewegung.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Effizienz bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 20 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Aktorvorrichtung mit zumindest einem Aktorelement, welches zumindest teilweise, vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil und besonders . -
bevorzugt vollständig, aus einem magnetisch formveränderlichen Material besteht, und welches zumindest dazu vorgesehen ist, mittels einer Kontraktion eine Bewegung zumindest eines, vorteilhaft genau eines, Betätigungselements in wenigstens eine Bewegungsrichtung zu bewirken, und mit einer magnetischen Kontraktionseinheit, welche dazu vorgesehen ist, zu einer, vorteilhaft wiederholten und magnetisch bewirkten, Kontraktion des Aktorelements ein auf das Aktorelement, insbesondere unmittelbar, einwirkendes Magnetfeld bereitzustellen.
Es wird vorgeschlagen, dass Feldlinien des Magnetfelds, welches insbesondere eine Kontraktion des Aktorelements bewirkt, im Bereich des Aktorelements zumindest im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung ausgerichtet sind. Durch diese
Ausgestaltung kann eine Aktorvorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Effizienz, insbesondere einer Energieeffizienz, einer Leistungseffizienz, einer Bauraumeffizienz, einer Schalteffizienz und/oder einer Kosteneffizienz, bereitgestellt werden. Insbesondere kann dabei ein besonders geringes magnetisches Schaltfeld und gleichzeitig ein vorteilhaft großer Hub erreicht werden. Zudem kann vorteilhaft eine Schaltgeschwindigkeit erhöht werden. Ferner kann eine besonders kompakte
Aktorvorrichtung bereitgestellt werden.
Unter einer„Aktorvorrichtung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Aktors verstanden werden. Vorteilhaft ist die Aktorvorrichtung und/oder der Aktor zumindest zu einer Verwendung in einem Ventil, insbesondere einem Pneumatikventil und bevorzugt einem Inlineventil, und/oder einem Ventilsystem mit einem Ventilblock und mehreren in dem Ventilblock angeordneten Ventilen, insbesondere Pneumatikventilen und bevorzugt Inlineventilen, beispielsweise zur Verwendung in Sortieranlagen, insbesondere Saatgutsortieranlagen und/oder Reissortieranlagen, vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann die Aktorvorrichtung und/oder der Aktor auch zu einer Verwendung in einer Fluidpumpe und/oder einem, insbesondere schnellschaltenden Schalter, wie beispielsweise einem Schutzschalter und/oder einem Umschalter, vorgesehen sein. Insbesondere kann die Aktorvorrichtung dabei auch das Betätigungselement, wie beispielsweise einen Stellkörper, einen
Verschlusskörper, eine Ventilnadel und/oder einen Ventilstößel, und/oder ein, vorteilhaft als Außengehäuse ausgebildetes, Aktorgehäuse, insbesondere zumindest zur Aufnahme des Aktorelements, der Kontraktionseinheit und/oder des Betätigungselements, . .
umfassen. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Unter dem Ausdruck„zu wenigstens einem Großteil" sollen dabei insbesondere zumindest 55 %, vorteilhaft zumindest 65 %, vorzugsweise zumindest 75 %, besonders bevorzugt zumindest 85 % und besonders vorteilhaft zumindest 95 % verstanden werden.
Ferner soll unter einem„Aktorelement" insbesondere ein, insbesondere mit dem
Betätigungselement in Wirkverbindung stehendes, Element verstanden werden, das insbesondere dazu vorgesehen ist, einen externen Stimulus, wie beispielsweise ein elektrisches Signal, ein thermisches Signal, ein mechanisches Signal und/oder vorteilhaft zumindest ein magnetisches Signal, in eine Bewegung umzusetzen. Insbesondere ist das Aktorelement zumindest teilweise formveränderlich ausgebildet und insbesondere dazu vorgesehen, abhängig von dem externen Stimulus eine Form zu verändern.
Vorzugsweise ist dabei ein Volumen des Aktorelements konstant. Im vorliegenden Fall ist das Aktorelement zumindest dazu vorgesehen, ein magnetisches Signal der
Kontraktionseinheit in eine Kontraktionsbewegung umzusetzen und hierdurch
insbesondere eine Bewegung des Betätigungselements in die Bewegungsrichtung zu bewirken, bevorzugt derart, dass sich das Betätigungselement in eine Öffnungsstellung bewegt. Darüber hinaus ist das Aktorelement vorteilhaft länglich ausgebildet und definiert dabei insbesondere eine Längserstreckungsrichtung. Vorzugsweise ist das Aktorelement dabei zu einer Kontraktion in die Längserstreckungsrichtung des Aktorelements vorgesehen. Bevorzugt ist die Längserstreckungsrichtung des Aktorelements zumindest im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung. Besonders vorteilhaft ist das
Aktorelement dazu vorgesehen ist, mittels einer Kontraktion in die
Längserstreckungsrichtung des Aktorelements eine Bewegung des Betätigungselements in die Bewegungsrichtung zu bewirken. Vorteilhaft kontaktiert das Aktorelement, insbesondere ein axiales Ende und/oder eine Stirnseite des Aktorelements, dazu das Betätigungselement mittelbar und/oder vorzugsweise unmittelbar. Ferner ist das
Aktorelement besonders vorteilhaft einstückig ausgebildet. Unter einem„länglich ausgebildeten Objekt" soll insbesondere ein Objekt verstanden werden, wobei ein kleinster, das Objekt gerade noch umschließender, insbesondere gedachter, Quader zumindest eine, insbesondere längste, Kante und/oder Seite aufweist, welche um - -
zumindest 10 %, vorteilhaft um zumindest 25 % und besonders bevorzugt um zumindest 50 % größer als wenigstens eine andere, insbesondere zweitlängste, Kante und/oder Seite des Quaders ist. Unter einer„Längserstreckungsrichtung" eines, insbesondere länglichen, Objekts soll insbesondere eine Richtung einer maximalen Erstreckung des Objekts verstanden werden. Ferner soll unter„zumindest im Wesentlichen parallel" insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene, verstanden werden, wobei die Richtung gegenüber der Bezugsrichtung eine Abweichung insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Unter„einstückig" soll in diesem
Zusammenhang insbesondere zumindest stoffschlüssig verbunden und/oder miteinander ausgebildet verstanden werden. Der Stoffschluss kann beispielsweise durch einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess, einen Schweißprozess, einen Lötprozess und/oder einen anderen Prozess hergestellt werden. Vorteilhaft soll unter einstückig jedoch aus einem Stück und/oder in einem Stück geformt verstanden werden. Des Weiteren soll unter einem„magnetisch formveränderlichen Material" insbesondere ein Material verstanden werden, welches mittels eines, insbesondere äußeren, Magnetfelds beeinflussbar ist und vorteilhaft in zumindest einem Betriebszustand dazu vorgesehen ist, zumindest abhängig von dem Magnetfeld eine Materialeigenschaft und/oder eine Form zu verändern. Ferner soll unter einer„Kontraktionseinheit" insbesondere eine, vorteilhaft das
Aktorelement zumindest teilweise und vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil umgreifende, magnetische Einheit, vorteilhaft Spuleneinheit, insbesondere mit zumindest einem Magnetelement, verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand ein, insbesondere auf das Aktorelement einwirkendes, Magnetfeld bereitzustellen und/oder zu erzeugen und hierdurch insbesondere eine Verformung, insbesondere zumindest eine Kontraktion, des Aktorelements zu beeinflussen und/oder zu bewirken. Darunter, dass ein Objekt ein weiteres Objekt„beeinflusst" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass das weitere Objekt bei einer Abwesenheit und/oder Inaktivität des Objekts einen anderen Zustand, eine andere Form und/oder eine andere Lage aufweist und/oder annimmt als bei einer Anwesenheit und/oder Aktivität des Objekts. Vorzugsweise ist die Kontraktionseinheit dazu
vorgesehen, eine Kontraktion des Aktorelements in die Längserstreckungsrichtung des Aktorelements zu bewirken. Vorteilhaft ist die Kontraktionseinheit dazu vorgesehen, zu . .
einer Kontraktion des Aktorelements in die Längserstreckungsnchtung des Aktorelements ein auf das Aktorelement einwirkendes Magnetfeld bereitzustellen, dessen Feldlinien zumindest im Wesentlichen parallel zur Längserstreckungsnchtung des Aktorelements ausgerichtet sind. Besonders bevorzugt ist die Kontraktionseinheit dazu vorgesehen, insbesondere mittels des Magnetfelds, in zumindest einem Anwendungszustand eine Kontraktion des Aktorelements zu bewirken und hierdurch eine Bewegung des
Betätigungselements in die Bewegungsrichtung, bevorzugt die Öffnungsstellung, zu erzeugen. Darüber hinaus ist die Kontraktionseinheit vorteilhaft zu wenigstens einem Großteil in einem Nahbereich des Aktorelements angeordnet. Unter einem„Nahbereich" soll insbesondere ein räumlicher Bereich verstanden werden, welcher aus Punkten gebildet ist, die weniger als ein Drittel, vorzugsweise weniger als ein Viertel, bevorzugt weniger als ein Sechstel und besonders bevorzugt weniger als ein Zehntel einer minimalen Längserstreckung des Aktorelements von einem Referenzpunkt und/oder einem Referenzbauteil, insbesondere dem Aktorelement, entfernt sind und/oder die jeweils einen Abstand von höchstens 20 mm, vorzugsweise von höchstens 10 mm und besonders bevorzugt von höchstens 5 mm von einem Referenzpunkt und/oder einem Referenzbauteil, insbesondere dem Aktorelement, aufweisen. Ferner soll unter einer „Spuleneinheit" insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Spule und/oder einer Verschaltung mehrerer Spulen verstanden werden. Darüber hinaus soll unter„einem Bereich eines Objekts" insbesondere ein Volumen eines kleinsten gedachten Quaders verstanden werden, welcher das Objekt gerade noch vollständig umschließt.
Vorzugsweise ist das Aktorelement zumindest dazu vorgesehen, eine Zugkraft auf das Betätigungselement zu übertragen, wodurch insbesondere eine vorteilhafte Schaltwirkung erreicht werden kann. Insbesondere ist das Aktorelement dabei zumindest dazu vorgesehen, mittels einer Kontraktion eine Zugbewegung des Betätigungselements in die Bewegungsrichtung zu bewirken. Insbesondere ist das Aktorelement, vorteilhaft ein dem Betätigungselement zugewandtes erstes axiales Ende und/oder eine dem
Betätigungselement zugewandte erste Stirnseite des Aktorelements, dazu mit dem Betätigungselement verbunden, insbesondere mittelbar und/oder unmittelbar und vorzugsweise bewegungsfest. Zudem ist das Aktorelement, vorteilhaft ein dem
Betätigungselement gegenüberliegendes zweites axiales Ende und/oder eine dem Betätigungselement gegenüberliegende zweite Stirnseite des Aktorelements, unbeweglich und/oder fest angeordnet, insbesondere relativ zu dem Aktorgehäuse, und vorteilhaft an - -
dem Aktorgehäuse fixiert. Unter dem Ausdruck„bewegungsfest" soll dabei insbesondere verstanden werden, dass eine Bewegung des Aktorelements zu einer gleichzeitigen und vorteilhaft gleichförmigen Bewegung des Betätigungselements führt. Alternativ oder zusätzlich könnte das Aktorelement jedoch auch dazu vorgesehen sein, eine Druckkraft auf das Betätigungselement zu übertragen.
Das magnetisch formveränderliche Material könnte beispielsweise einem
magnetostriktiven Material entsprechen. Vorteilhaft ist das magnetisch formveränderliche Material jedoch ein magnetisch wirksames und/oder aktives Formgedächtnismaterial, insbesondere ein magnetisches Formgedächtnismaterial, und besonders bevorzugt eine magnetische Formgedächtnislegierung (auch bekannt als MSM-Material = Magnetic Shape Memory). Bevorzugt enthält das magnetisch formveränderliche Material dabei Nickel, Mangan und Gallium. Hierdurch kann insbesondere eine besonders einfache Verformung mit einer vorteilhaft großen Bewegungsstrecke realisiert werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das magnetisch formveränderliche Material einkristallin ausgebildet ist. Hierdurch kann insbesondere eine mechanische Belastbarkeit des Materials erhöht und/oder eine vorteilhaft große Hubwirkung erreicht werden.
Ein besonders geringes magnetisches Schaltfeld und/oder ein vorteilhaft großer Hub kann insbesondere erreicht werden, wenn das magnetisch formveränderliche Material eine tetragonale Kristallstruktur mit den Gitterkonstanten a, b = a und c aufweist, wobei c/a < 1 gilt, und das magnetisch formveränderliche Material eine magnetische Anisotropie aufweist, wobei die magnetische Permeabilität in Richtung der c-Achse höher ist als entlang der a-Achse und der b-Achse. Insbesondere ist das magnetisch
formveränderliche Material dabei entlang der, insbesondere kurzen, c-Achse leichter magnetisierbar. Zudem dreht sich in diesem Fall insbesondere die c-Achse bei Anlegen eines Magnetfelds in Richtung der Feldlinien des Magnetfelds, was insbesondere bei dem durch die Kontraktionseinheit bewirkten Magnetfeld zu einer Kontraktion und/oder Verkürzung des Aktorelements führt.
Vorzugsweise bewirkt das Magnetfeld, insbesondere der Kontraktionseinheit, eine Längenänderung des Aktorelement in der Bewegungsrichtung von mindestens 2 %, vorzugsweise von mindestens 5 % und besonders bevorzugt von mindestens 7 %, wodurch ein besonders vorteilhaftes Schaltverhalten mit klar definierten . .
Betriebsstellungen erreicht werden kann. Insbesondere kann eine Längserstreckung des Aktorelements zwischen einer Grundform und einer, insbesondere kleinstmöglichen, Kontraktionsform in diesem Fall um zumindest 3 %, vorzugsweise um zumindest 5 % und besonders bevorzugt um zumindest 7 % variieren. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Aktorelement starr mit dem
Betätigungselement verbunden ist, insbesondere stoffschlüssig, bevorzugt mittels einer Schweißverbindung und/oder einer Klebeverbindung, oder kraft- und/oder formschlüssig, bevorzugt mittels einer Klemmverbindung. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhafte Verbindung zwischen dem Aktorelement und dem Betätigungselement geschaffen werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die
Kontraktionseinheit zur Bereitstellung des Magnetfelds wenigstens ein, vorteilhaft genau ein, als Luftspule ausgebildetes Magnetelement umfasst. Vorzugsweise umgreift das Magnetelement das Aktorelement dabei zumindest teilweise und vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil. Insbesondere kann die Kontraktionseinheit dabei auch als Luftspule ausgebildet sein. In diesem Zusammenhang soll unter einer„Luftspule" insbesondere ein induktives Bauteil, insbesondere eine Spule, verstanden werden, welche frei von einem magnetischen Kern ist. Hierdurch kann insbesondere eine
Induktivität der Kontraktionseinheit reduziert werden, wodurch insbesondere eine besonders schnellschaltende Aktorvorrichtung bereitgestellt werden kann.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Kontraktionseinheit zur Bereitstellung des
Magnetfelds wenigstens ein, vorteilhaft genau ein, als Bandspule ausgebildetes
Magnetelement umfasst. Vorzugsweise umgreift das Magnetelement das Aktorelement dabei zumindest teilweise und vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil. Insbesondere kann die Kontraktionseinheit dabei auch als Bandspule ausgebildet sein. In diesem Zusammenhang soll unter einer„Bandspule" insbesondere ein induktives Bauteil, insbesondere eine Spule, verstanden werden, welche insbesondere aus zumindest einem elektrischen Leiter, vorzugsweise mit einem länglich ausgebildeten und insbesondere rechteckigen Querschnitt, besteht und insbesondere zumindest eine Windung und vorteilhaft eine Mehrzahl von Windungen aufweist. Besonders bevorzugt besteht die Bandspule dabei zu wenigstens einem Großteil aus einem gewickelten Blech und/oder - -
mehreren gewickelten Blechen. Hierdurch kann insbesondere ein vorteilhaft
gleichförmiges Magnetfeld bereitgestellt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die
Kontraktionseinheit zur Bereitstellung des Magnetfelds wenigstens ein, vorteilhaft genau ein, aus gestapelten und vorzugsweise gefügten Spannscheiben bestehendes
Magnetelement umfasst. Die Spannscheiben können dabei vorteilhaft geschlitzt ausgebildet und besonders vorteilhaft einstückig miteinander verbunden sein.
Vorzugsweise umgreift das Magnetelement das Aktorelement dabei zumindest teilweise und vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil. Insbesondere kann die
Kontraktionseinheit dabei auch aus gestapelten und vorzugsweise gefügten
Spannscheiben ausgebildet sein. Hierdurch kann insbesondere ein Magnetelement mit vorteilhaft federnden und/oder rückstellenden Eigenschaften bereitgestellt werden.
Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass die Kontraktionseinheit zur
Bereitstellung des Magnetfelds wenigstens ein, vorteilhaft genau ein, als Spiralspule ausgebildetes Magnetelement und/oder wenigstens ein, vorteilhaft genau ein, als Permanentmagnet ausgebildetes Magnetelement umfasst, welches insbesondere beweglich relativ zu dem Aktorelement gelagert sein kann. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhafte Flexibilität erreicht werden. Zudem kann insbesondere ein vorhandener und/oder benötigter Bauraum optimal ausgenutzt werden. Weist die Kontraktionseinheit eine Induktivität von höchstens 10 mH, vorzugsweise von höchstens 100 μΗ und besonders bevorzugt von höchstens 100 nH, auf, kann insbesondere eine Schaltzeit der Aktorvorrichtung vorteilhaft reduziert werden.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Kontraktionseinheit, zumindest einen Flusskonzentrator aufweist, welcher dazu vorgesehen ist, das auf das Aktorelement einwirkende Magnetfeld, insbesondere der Kontraktionseinheit, zu erhöhen. Hierdurch kann insbesondere ein auf das Aktorelement einwirkendes Magnetfeld erhöht werden, wodurch vorteilhaft eine Induktivität und/oder Impedanz der Kontraktionseinheit reduziert werden kann.
Vorteilhaft ist der Flusskonzentrator in einem axialen Endbereich des Aktorelements, insbesondere einem Nahbereich eines axialen Endes des Aktorelements, angeordnet, wodurch insbesondere eine Wirkweise des Flusskonzentrators optimiert werden kann. . .
Vorteilhaft ist der Flusskonzentrator dabei in einem Nahbereich des ersten axialen Endes des Aktorelements und/oder der ersten Stirnseite des Aktorelements und besonders bevorzugt zumindest teilweise zwischen dem Aktorelement und dem Betätigungselement angeordnet. Besonders vorteilhaft kann die Kontraktionseinheit auch zumindest zwei, insbesondere separate, Flusskonzentratoren aufweisen, welche vorteilhaft in
gegenüberliegenden axialen Endbereichen des Aktorelements angeordnet sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die
Aktorvorrichtung eine Dehnungseinheit aufweist, welche zu einer, insbesondere mittelbaren und/oder unmittelbaren und bevorzugt wiederholten, Dehnung des
Aktorelements, insbesondere in eine einer Kontraktionsbewegung des Aktorelements entgegengesetzte Richtung und vorzugsweise in Längserstreckungsrichtung des
Aktorelements, vorgesehen ist. Unter einer„Dehnungseinheit" soll in diesem
Zusammenhang insbesondere eine, vorteilhaft das Aktorelement zumindest teilweise und vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil umgreifende, mechanische und/oder magnetische Einheit, insbesondere mit zumindest einem Dehnungselement, verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand eine
Verformung, insbesondere zumindest eine Dehnung, des Aktorelements zu beeinflussen und/oder zu bewirken. Insbesondere ist die Dehnungseinheit zu einer Vorspannung und/oder Rückstellung des Aktorelements vorgesehen. Vorzugsweise ist die
Dehnungseinheit dazu vorgesehen, eine Dehnung des Aktorelements in die
Längserstreckungsrichtung des Aktorelements zu bewirken. Besonders bevorzugt ist die Dehnungseinheit dazu vorgesehen, in zumindest einem Anwendungszustand eine Dehnung des Aktorelements und/oder eine Bewegung des Betätigungselements in eine der Bewegungsrichtung entgegengerichtete weitere Bewegungsrichtung, bevorzugt eine Schließstellung, zu bewirken. Vorteilhaft ist die Dehnungseinheit und/oder das
Aktorelement dabei zumindest dazu vorgesehen, eine Druckkraft auf das
Betätigungselement zu übertragen, bevorzugt derart, dass sich das Betätigungselement in die weitere Bewegungsrichtung bewegt und/oder in der Schließstellung gehalten ist. Insbesondere ist eine von der Dehnungseinheit auf das Aktorelement und/oder das Betätigungselement ausgeübte Kraft geringer als eine von der Kontraktionseinheit auf das Aktorelement ausgeübte Kraft, sodass eine Betätigung und/oder eine Aktivität der Kontraktionseinheit zu einer Bewegung des Betätigungselements in die
Bewegungsrichtung führt. Zudem ist die Dehnungseinheit vorteilhaft zu wenigstens einem - -
Großteil in einem Nahbereich des Aktorelements angeordnet. Darüber hinaus kann die Dehnungseinheit bevorzugt zumindest teilweise einstückig mit der Kontraktionseinheit ausgebildet sein. Darunter, dass ein Objekt mit einem weiteren Objekt„zumindest teilweise einstückig ausgebildet" ist soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Objekte zumindest ein gemeinsames Bauteil aufweisen und/oder zumindest ein Bauteil des Objekts und/oder das Objekt einstückig mit zumindest einem Bauteil des weiteren Objekts und/oder dem weiteren Objekt verbunden und/oder ausgebildet ist. Bevorzugt sind jedoch sämtliche Bauteile des Objekts einstückig mit zumindest einem Bauteil des weiteren Objekts ausgebildet. Hierdurch kann insbesondere eine wiederholt und/oder wiederhohlbar schaltende Aktorvorrichtung bereitgestellt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Dehnungseinheit wenigstens ein, vorteilhaft genau ein, als elastisches Element ausgebildetes Dehnungselement, insbesondere ein
Federelement und vorzugsweise eine Druckfeder und/oder eine Spiralfeder, umfasst, welches insbesondere eine Wirkverbindung mit dem Betätigungselement aufweist. Das Dehnungselement könnte dabei beispielsweise mit dem Aktorelement verbunden sein und insbesondere eine direkte Dehnung des Aktorelements bewirken. Besonders bevorzugt ist die Dehnungseinheit in diesem Fall jedoch dazu vorgesehen, in zumindest einem
Anwendungszustand eine Bewegung des Betätigungselements in die weitere
Bewegungsrichtung, bevorzugt die Schließstellung, zu bewirken und hierdurch eine
Dehnung des, insbesondere mit dem Betätigungselement bewegungsfest verbundenen, Aktorelements zu bewirken. Vorteilhaft kontaktiert das Dehnungselement das
Betätigungselement dazu unmittelbar und bewirkt insbesondere eine Bewegung des Betätigungselements in die weitere Bewegungsrichtung, insbesondere die
Schließstellung. Hierdurch kann insbesondere eine besonders schnellschaltende
Aktorvorrichtung bereitgestellt werden. Zudem kann im Fall einer einstückigen Ausbildung der Kontraktionseinheit mit der Dehnungseinheit eine nahezu bauraumneutrale
Aktorvorrichtung erreicht werden.
Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass die Dehnungseinheit wenigstens ein, vorteilhaft genau ein, als Permanentmagnet ausgebildetes Dehnungselement umfasst, welches insbesondere eine Wirkverbindung mit dem Aktorelement aufweist. Insbesondere ist das Dehnungselement in diesem Fall dazu vorgesehen, zu einer Dehnung des - -
Aktorelements ein auf das Aktorelement einwirkendes weiteres Magnetfeld
bereitzustellen, dessen Feldlinien zumindest im Wesentlichen senkrecht zur
Bewegungsrichtung des Betätigungselements und/oder zur Längserstreckungsrichtung des Aktorelements ausgerichtet sind. Besonders bevorzugt ist die Dehnungseinheit in diesem Fall dazu vorgesehen, in zumindest einem Anwendungszustand, mittels des weiteren Magnetfelds, eine Dehnung des Aktorelements zu bewirken und hierdurch eine Bewegung des Betätigungselements in die weitere Bewegungsrichtung, bevorzugt die Schließstellung, zu erzeugen. In diesem Fall ist das Aktorelement somit zumindest dazu vorgesehen, ein magnetisches Signal der Dehnungseinheit in eine Dehnungsbewegung umzusetzen und hierdurch insbesondere eine Bewegung des Betätigungselements in die weitere Bewegungsrichtung zu bewirken, vorzugsweise derart, dass sich das
Betätigungselement in die Schließstellung bewegt. In diesem Zusammenhang soll der Ausdruck„zumindest im Wesentlichen senkrecht" insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung definieren, wobei die Richtung und die
Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene betrachtet, einen Winkel insbesondere zwischen 82° und 98°, vorteilhaft zwischen 85° und 95° und besonders bevorzugt zwischen 88° und 92° einschließen. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft robuste Aktorvorrichtung bereitgestellt werden, wobei eine Standzeit und/oder eine Dauerfestigkeit vorteilhaft erhöht werden können. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die
Aktorvorrichtung eine Detektionseinheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, wenigstens eine mit der Bewegung des Betätigungselements korrelierte Betätigungskenngröße zu detektieren, wodurch insbesondere eine vorteilhafte Detektion und/oder Erfassung eines Schaltvorgangs erreicht werden kann. Die Detektionseinheit könnte zur Detektion der Betätigungskenngröße beispielsweise zumindest einen als Kamera, insbesondere CCD- Kamera, ausgebildeten Sensor, zumindest einen als Beschleunigungssensor
ausgebildeten Sensor und/oder zumindest einen als Magnetfeldsensor ausgebildeten Sensor, wie beispielsweise einen auf dem anisotropen magnetoresistiven Effekt basierenden Sensor, insbesondere einen AMR-Sensor, einen auf dem
Riesenmagnetowiderstandseffekt basierenden Sensor, insbesondere einen GMR-Sensor, und/oder einen Hallsensor, aufweisen. Eine vorteilhaft kostengünstige und/oder bauraumoptimierte Detektion kann jedoch insbesondere erreicht werden, wenn die Detektionseinheit zur Detektion der Betätigungskenngröße zumindest einen als - -
Sensorspule ausgebildeten Sensor aufweist. Unter einer„Betätigungskenngröße" soll insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche insbesondere mit der
Bewegung des Betätigungselements und vorteilhaft einer Verformung des Aktorelements korreliert ist. Vorzugsweise kann die Detektionseinheit und/oder eine weitere Einheit, vorteilhaft der Aktorvorrichtung, wenigstens anhand der Betätigungskenngröße auf eine Bewegung des Betätigungselements schließen und/oder eine Bewegung des
Betätigungselements ermitteln. Vorteilhaft ist die Detektionseinheit dabei dazu
vorgesehen, eine Verformung des Aktorelements, insbesondere direkt und/oder indirekt, zu erfassen. Die Betätigungskenngröße könnte beispielsweise einer Lage, insbesondere, einer relativen und/oder einer absoluten Position, des Betätigungselements entsprechen. Vorzugsweise wird jedoch vorgeschlagen, dass die Betätigungskenngröße eine aufgrund einer Verformung des Aktorelements bewirkte Induktionsspannung und/oder ein aufgrund einer Verformung des Aktorelements bewirkter Induktionsstrom ist, wodurch insbesondere eine vorteilhaft einfache und/oder kostengünstige Detektionseinheit bereitgestellt werden kann.
Ferner betrifft die Erfindung ein Ventilsystem mit einem Ventilblock und mehreren in dem Ventilblock, insbesondere in Ausnehmungen des Ventilblocks, angeordneten und vorteilhaft parallel zueinander ausgerichteten Ventilen, insbesondere Pneumatikventilen und vorzugsweise Inlineventilen, welche jeweils zumindest einen Aktor mit der zuvor genannten Aktorvorrichtung aufweisen, wobei die Ventile, insbesondere benachbarte Ventile, einen minimalen Abstand, insbesondere ein Rastermaß, von höchstens 10 mm, vorzugsweise von höchstens 8,5 mm und besonders bevorzugt von höchstens 7 mm, aufweisen. Hierdurch kann insbesondere eine Effizienz, insbesondere eine
Energieeffizienz, eine Leistungseffizienz, eine Bauraumeffizienz, eine Schalteffizienz und/oder eine Kosteneffizienz, verbessert werden. Insbesondere kann dabei ein besonders geringes magnetisches Schaltfeld und gleichzeitig ein vorteilhaft großer Hub erreicht werden. Zudem kann vorteilhaft eine Schaltgeschwindigkeit erhöht werden.
Ferner kann ein Ventilsystem mit einem vorteilhaft geringen Rastermaß bereitgestellt werden, wodurch insbesondere ein Einsatz in Sortieranlagen ermöglicht und eine verbesserte Sortierfunktion erreicht werden können.
Zudem geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Betrieb einer Aktorvorrichtung, welche zumindest ein Aktorelement aufweist, welches zumindest teilweise, vorzugsweise - -
zu wenigstens einem Großteil und besonders bevorzugt vollständig, aus einem magnetisch formveränderlichen Material besteht, wobei das Aktorelement mittels eines auf das Aktorelement, insbesondere unmittelbar, einwirkenden Magnetfelds kontrahiert wird und mittels der Kontraktion des Aktorelements eine Bewegung zumindest eines, vorteilhaft genau eines, Betätigungselements in wenigstens eine Bewegungsrichtung bewirkt wird.
Es wird vorgeschlagen, dass Feldlinien des Magnetfelds, welches insbesondere eine Kontraktion des Aktorelements bewirkt, im Bereich des Aktorelements zumindest im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung ausgerichtet werden. Hierdurch kann insbesondere eine Effizienz, insbesondere eine Energieeffizienz, eine Leistungseffizienz, eine Bauraumeffizienz, eine Schalteffizienz und/oder eine Kosteneffizienz, verbessert werden. Insbesondere kann dabei ein besonders geringes magnetisches Schaltfeld und gleichzeitig ein vorteilhaft großer Hub erreicht werden. Zudem kann vorteilhaft eine Schaltgeschwindigkeit erhöht werden. Ferner kann eine besonders kompakte
Aktorvorrichtung bereitgestellt werden.
Die Aktorvorrichtung und das Verfahren zum Betrieb der Aktorvorrichtung sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können die Aktorvorrichtung und das Verfahren zum Betrieb der
Aktorvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen: ein Aktor mit einer Aktorvorrichtung in einer schematischen
Seitenansicht, - -
Fig. 2 der Aktor mit der Aktorvorrichtung in einem Betriebszustand,
Fig. 3 ein Aktorelement der Aktorvorrichtung und eine Kontraktionseinheit der
Aktorvorrichtung in einer Detaildarstellung,
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Aktorvorrichtung mit einem
Aktorelement und einer Kontraktionseinheit,
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Aktorvorrichtung mit einer
Kontraktionseinheit, welche ein aus gestapelten Spannscheiben bestehendes Magnetelement umfasst,
Fig. 6a-b eine der Spannscheiben des Magnetelements aus Figur 5,
Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Aktorvorrichtung mit einem
Aktorelement und einer Dehnungseinheit,
Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Aktorvorrichtung mit einem
Aktorelement und einer Dehnungseinheit,
Fig. 9 ein Ventil mit einer weiteren Aktorvorrichtung in einer schematischen
Seitenansicht,
Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Ventils mit einer weiteren
Aktorvorrichtung in einer Frontalansicht und
Fig. 1 1 ein Ventilsystem mit mehreren Aktorvorrichtungen in einer
schematischen Ansicht.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Figuren 1 und 2 zeigen einen beispielhaften Aktor 40a mit einer Aktorvorrichtung in einer schematischen Ansicht.
Die Aktorvorrichtung umfasst ein Aktorgehäuse 48a. Das Aktorgehäuse 48a ist als Außengehäuse ausgebildet. Das Aktorgehäuse 48a ist im vorliegenden Fall beispielhaft zylinderförmig, insbesondere kreiszylinderförmig, ausgebildet. Das Aktorgehäuse 48a ist zumindest im Wesentlichen geschlossen ausgebildet. Das Aktorgehäuse 48a ist als Aufnahmeeinheit ausgebildet und insbesondere dazu vorgesehen, zumindest einen Großteil der für einen Betrieb des Aktors 40a benötigten Bauteile aufzunehmen und/oder zu lagern. - -
Im vorliegenden Fall ist das Aktorgehäuse 48a zumindest zweiteilig ausgebildet. Das Aktorgehäuse 48a weist dabei zumindest zwei, insbesondere getrennte und mittels einer Pressverbindung miteinander verbindbare, Gehäuseteile 50a, 52a auf. Ein erstes
Gehäuseteil 50a der Gehäuseteile 50a, 52a ist dabei als Grundelement ausgebildet. Das erste Gehäuseteil 50a definiert eine erste Deckseite des, insbesondere zylinderförmigen, Aktorgehäuses 48a zu wenigstens einem Großteil. Ein zweites Gehäuseteil 52a der Gehäuseteile 50a, 52a ist als Abdeckelement ausgebildet. Das zweite Gehäuseteil 52a definiert eine zweite Deckseite und eine Mantelfläche des, insbesondere zylinderförmigen, Aktorgehäuses 48a. Zudem definiert das zweite Gehäuseteil 52a die erste Deckseite des, insbesondere zylinderförmigen, Aktorgehäuses 48a zumindest teilweise. Alternativ ist denkbar, ein Aktorgehäuse quaderförmig und/oder würfelförmig auszubilden. Zudem könnte ein Aktorgehäuse auch einstückig ausgebildet sein. Darüber hinaus ist prinzipiell denkbar, auf ein Aktorgehäuse zu verzichten.
Das Aktorgehäuse 48a weist ferner wenigstens eine Durchtrittsöffnung 54a auf. Die Durchtrittsöffnung 54a ist dabei auf einer dem ersten Gehäuseteil 50a
gegenüberliegenden Seite und/oder im Bereich der zweiten Deckseite des, insbesondere zylinderförmigen, Aktorgehäuses 48a angeordnet. Die Durchtrittsöffnung 54a ist in einem zentralen Bereich der zweiten Deckseite des Aktorgehäuses 48a angeordnet.
Darüber hinaus umfasst die Aktorvorrichtung zumindest ein Betätigungselement 12a. Im vorliegenden Fall umfasst die Aktorvorrichtung genau ein Betätigungselement 12a. Das Betätigungselement 12a ist als Stellkörper ausgebildet. Das Betätigungselement 12a ist zumindest teilweise innerhalb des Aktorgehäuses 48a angeordnet. Das
Betätigungselement 12a ist zentral innerhalb des Aktorgehäuses 48a angeordnet. Das Betätigungselement 12a ist der Durchtrittsöffnung 54a zugeordnet. Das
Betätigungselement 12a ist durch die Durchtrittsöffnung 54a zumindest teilweise aus dem Aktorgehäuse 48a hinausgeführt. Ein aus dem Aktorgehäuse 48a hinausgeführter Abschnitt des Betätigungselements 12a definiert einen Stellabschnitt des
Betätigungselements 12a. Das Betätigungselement 12a ist dabei beweglich relativ zu dem Aktorgehäuse 48a gelagert. Das Betätigungselement 12a ist in eine Bewegungsrichtung 14a und in eine der Bewegungsrichtung 14a entgegengesetzte weitere
Bewegungsrichtung 16a beweglich. Die Bewegungsrichtung 14a ist dabei geradlinig von der Durchtrittsöffnung 54a in Richtung des ersten Gehäuseteils 50a gerichtet, während - -
die weitere Bewegungsrichtung 16a geradlinig von dem ersten Gehäuseteil 50a in Richtung der Durchtrittsöffnung 54a gerichtet ist. Alternativ könnte eine Aktorvorrichtung jedoch auch eine andere Anzahl an Betätigungselementen aufweisen, wie beispielsweise zumindest zwei Betätigungselemente. Zudem könnte ein Betätigungselement auch als Verschlusskörper, Ventilnadel oder Ventilstößel oder dergleichen ausgebildet sein.
Des Weiteren weist die Aktorvorrichtung zumindest ein Aktorelement 10a auf. Im vorliegenden Fall umfasst die Aktorvorrichtung genau ein Aktorelement 10a.
Grundsätzlich könnte eine Aktorvorrichtung jedoch auch eine andere Anzahl an
Aktorelementen aufweisen, wie beispielsweise zumindest zwei Aktorelemente und/oder zumindest drei Aktorelemente.
Das Aktorelement 10a ist vollständig innerhalb des Aktorgehäuses 48a angeordnet. Das Aktorelement 10a ist zentral innerhalb des Aktorgehäuses 48a angeordnet. Das
Aktorelement 10a ist einstückig ausgebildet. Das Aktorelement 10a ist als Vollkörper ausgebildet. Das Aktorelement 10a ist zumindest im Wesentlichen streifenförmig und/oder quaderförmig ausgebildet. Das Aktorelement 10a ist länglich ausgebildet und weist eine, insbesondere in den Figuren 1 und 2 vertikal angeordnete, Längserstreckung auf. Die Längserstreckung des Aktorelements 10a definiert dabei eine Längserstreckungsrichtung des Aktorelements 10a. In einem Betriebszustand ist das Aktorelement 10a derart angeordnet, dass die Längserstreckungsrichtung des Aktorelements 10a parallel zu der Bewegungsrichtung 14a und der weiteren Bewegungsrichtung 16a ausgerichtet ist.
Darüber hinaus ist das Aktorelement 10a formveränderlich ausgebildet. Das Aktorelement 10a besteht aus einem magnetisch formveränderlichen Material. Das Aktorelement 10a besteht aus einem magnetisch formveränderlichen Formgedächtnismaterial. Im
vorliegenden Fall besteht das Aktorelement 10a aus einer magnetischen
Formgedächtnislegierung. Die magnetische Formgedächtnislegierung enthält Nickel, Mangan und Gallium. Das Aktorelement 10a besteht aus einer Nickel-Mangan-Gallium Legierung. Das magnetisch formveränderliche Material ist einkristallin ausgebildet. Somit ist das Aktorelement 10a im vorliegenden Fall als Einkristall ausgebildet.
Ferner liegt das magnetisch formveränderliche Material in einer für den MSM-Effekt relevanten martensitischen Phase in einer tetragonalen Kristallstruktur vor. Dabei weist das magnetisch formveränderliche Material die Gitterkonstanten a, b = a und c auf, wobei - -
c/a < 1 gilt. Zudem weist das magnetisch formveränderliche Material eine magnetische Anisotropie auf, wobei die c-Achse eine höhere magnetische Permeabilität als die a- Achse und die b-Achse aufweist, wodurch das magnetisch formveränderliche Material und/oder das Aktorelement 10a entlang der, insbesondere kurzen, c-Achse leichter magnetisierbar ist. Bei Anlegen eines Magnetfelds dreht sich die c-Achse in Richtung der Feldlinien des Magnetfelds, was insbesondere zu einer Kontraktion und/oder Verkürzung des Aktorelements 10a in Richtung der Feldlinien führt. Im vorliegenden Fall bewirkt ein derartiges Magnetfeld eine Längenänderung des Aktorelements 10a in der
Längserstreckungsrichtung des Aktorelements 10a von mindestens 3 %. Alternativ könnte ein Aktorelement jedoch auch aus einer Nickel-Mangan-Gallium-haltigen Legierung, einer Eisen-Palladium-Legierung und/oder einer Eisen-Palladium-haltigen Legierung bestehen. Zudem könnte ein Aktorelement auch als Schaum, als Polykristall und/oder als
Kompositstruktur ausgebildet sein, wobei in letzterem Fall Nickel-, Mangan- und Gallium- Bestandteile in einer Matrix eingebettet sein können. Ferner könnte ein Aktorelement prinzipiell auch aus einem magnetostriktiven Material bestehen.
Bei dem verwendeten magnetisch formveränderlichen Formgedächtnismaterial handelt es sich um ein magnetisch aktives Material. Dieses Material weist die Eigenschaft auf, dass als Reaktion auf ein angelegtes Magnetfeld mit einer definierten minimalen Feldstärke und einer definierten Richtung eine Verformung und/oder Formveränderung, im vorliegenden Fall in zumindest einem Betriebszustand insbesondere eine
Kontraktionsbewegung in Längserstreckungsrichtung des Aktorelements 10a, stattfindet. Nach einer Reduktion und/oder einem Deaktivieren des Magnetfelds findet jedoch nicht automatisch eine Bewegung zurück in die Grundform und/oder Ausgangsform statt. Vielmehr verbleibt das Aktorelement 10a auch nach der Reduktion und/oder dem
Deaktivieren des Magnetfelds in der aktuellen, insbesondere gedehnten und/oder kontrahierten, Form, insbesondere zumindest in einem Zustand, in welchem keine, von einer reinen Schwerkraft und/oder einem Umgebungsdruck verschiedene, externer Stimulus auf das Aktorelement 10a wirkt.
Darüber hinaus weist das magnetisch formveränderliche Formgedächtnismaterial die Eigenschaft auf, dass als Reaktion auf eine mechanische Kraft mit einer definierten minimalen Stärke und einer definierten Richtung eine, insbesondere mechanische, Verformung und/oder Formveränderung stattfindet. Zu einer Verformung und/oder - -
Formveränderung des Aktorelements 10a muss dabei eine innere Kraft des
Aktorelements 10a, im vorliegenden Fall insbesondere bedingt durch eine relativ hohe Hysterese eines verwendeten Werkstoffs, überwunden werden. Auch in diesem Fall findet nach einer Reduktion und/oder einer Unterbrechung der mechanischen Kraft und/oder einer mechanischen Beanspruchung nicht automatisch eine Bewegung zurück in eine Grundform und/oder Ausgangsform statt. Das Aktorelement 10a würde somit auch in diesem Fall, insbesondere ohne rückstellenden externen Stimulus, nach der Reduktion und/oder der Unterbrechung der mechanischen Kraft und/oder der mechanischen
Beanspruchung in der aktuellen Form verbleiben. Im vorliegenden Fall ist das Aktorelement 10a somit zumindest mittels eines Magnetfelds und/oder einer mechanischen Kraft beinflussbar und insbesondere verformbar.
Das Aktorelement 10a ist ferner dem Betätigungselement 12a zugeordnet. Das
Aktorelement 10a weist eine Wirkverbindung mit dem Betätigungselement 12a auf. Das Aktorelement 10a ist dabei auf einer dem Stellabschnitt des Betätigungselements 12a gegenüberliegenden Seite des Betätigungselements 12a angeordnet. Das Aktorelement 10a und das Betätigungselements 12a sind unmittelbar hintereinander angeordnet. Im vorliegenden Fall lagert das Aktorelement 10a das Betätigungselement 12a beweglich in die Bewegungsrichtung 14a und die weitere Bewegungsrichtung 16a.
Dazu kontaktiert das Aktorelement 10a das Betätigungselement 12a unmittelbar. Im vorliegenden Fall kontaktiert ein, insbesondere dem Betätigungselement 12a
zugewandtes, erstes axiales Ende des Aktorelements 10a das Betätigungselement 12a, insbesondere die dem Stellabschnitt gegenüberliegende Seite des Betätigungselements 12a. Das erste axiale Ende des Aktorelements 10a definiert ein bewegliches Ende des Aktorelements 10a. Das Aktorelement 10a ist ferner mit dem Betätigungselement 12a bewegungsfest und insbesondere starr verbunden, wodurch das Aktorelement 10a eine Zugkraft auf das Betätigungselement 12a übertragen kann.
Zudem kontaktiert das Aktorelement 10a das Aktorgehäuse 48a unmittelbar. Im vorliegenden Fall kontaktiert ein, insbesondere dem ersten axialen Ende
gegenüberliegendes, zweites axiales Ende des Aktorelements 10a das erste Gehäuseteil 50a. Das zweite axiale Ende des Aktorelements 10a ist dabei fest relativ zu dem
Aktorgehäuse 48a angeordnet und definiert ein unbewegliches Ende des Aktorelements - -
10a. Im vorliegenden Fall ist das zweite axiale Ende des Aktorelements 10a an dem ersten Gehäuseteil 50a fixiert, beispielsweise mittels einer Klemmverbindung und/oder einer Schweißverbindung.
Eine maximale Bewegungsstrecke des Aktorelements 10a und/oder des
Betätigungselements 12a entlang der Bewegungsrichtung 14a und der weiteren
Bewegungsrichtung 16a entspricht im vorliegenden Fall zumindest 3 % einer maximalen Längserstreckung des Aktorelements 10a. Zudem entspricht eine maximale
Bewegungsstrecke des Aktorelements 10a und/oder des Betätigungselements 12a entlang der Bewegungsrichtung 14a und der weiteren Bewegungsrichtung 16a höchstens 20 % einer maximalen Längserstreckung des Aktorelements 10a. Alternativ ist denkbar, ein Aktorelement mittels einer anderen Verbindungsmethode mit einem Aktorgehäuse und/oder mit einem Betätigungselement zu verbinden, wie beispielsweise mittels einer Klebeverbindung oder dergleichen. Zudem könnte ein Aktorelement prinzipiell auch mittelbar mit einem Betätigungselement und/oder einem Aktorgehäuse verbunden sein. Weiterhin ist denkbar auf eine Verbindung zwischen einem Aktorelement und einem Betätigungselement zu verzichten. In diesem Fall könnte ein Aktorelement ein
Betätigungselement lediglich kontaktieren, beispielsweise zur Übertragung von
Druckkräften.
Im vorliegenden Fall ist das Aktorelement 10a dazu vorgesehen, mittels einer Kontraktion in die Längserstreckungsrichtung des Aktorelements 10a und insbesondere einer hierdurch auf das Betätigungselement 12a übertragenen Zugkraft, eine Bewegung des Betätigungselements 12a in die Bewegungsrichtung 14a zu bewirken.
Dazu umfasst die Aktorvorrichtung eine magnetische Kontraktionseinheit 18a. Die Kontraktionseinheit 18a ist innerhalb des Aktorgehäuses 48a angeordnet. Die
Kontraktionseinheit 18a ist in einem Nahbereich des Aktorelements 10a angeordnet. Die Kontraktionseinheit 18a umgreift das Aktorelement 10a vollständig. Die
Kontraktionseinheit 18a ist unbeweglich relativ zu dem Aktorelement 10a. Die
Kontraktionseinheit 18a ist aktiv ansteuerbar und weist eine Wirkverbindung mit einer Versorgungselektronik (nicht dargestellt) der Aktorvorrichtung auf. Die Kontraktionseinheit 18a ist dazu vorgesehen, ein auf das Aktorelement 10a einwirkendes Magnetfeld bereitzustellen. Die Kontraktionseinheit 18a ist dazu vorgesehen, eine Verformung des Aktorelements 10a, insbesondere mittels des Magnetfelds, zu beeinflussen. Im . -
vorliegenden Fall ist die Kontraktionseinheit 18a dazu vorgesehen, mittels des
Magnetfelds eine Kontraktion des Aktorelements 10a zu bewirken und hierdurch eine Bewegung des Betätigungselements 12a in die Bewegungsrichtung 14a zu erzeugen. Dabei ist die Kontraktionseinheit 18a dazu vorgesehen, ein Magnetfeld bereitzustellen, dessen Feldlinien 20a im Bereich des Aktorelements 10a zumindest im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung 14a ausgerichtet sind (vgl. auch Figur 3).
Dazu umfasst die Kontraktionseinheit 18a zumindest ein Magnetelement 22a. Im vorliegenden Fall umfasst die Kontraktionseinheit 18a genau ein Magnetelement 22a. Das Magnetelement 22a ist als Spuleneinheit ausgebildet. Das Magnetelement 22a ist als einzelne Spule ausgebildet. Das Magnetelement 22a weist eine Spulenachse auf, welche parallel zu der Längserstreckungsrichtung des Aktorelements 10a ausgerichtet ist. Das Magnetelement 22a weist eine Mehrzahl von Windungen, im vorliegenden Fall insbesondere zwischen 5 und 25 Windungen, auf. Das Magnetelement 22a ist als Luftspule ausgebildet und somit frei von einem magnetischen Kern. Das Magnetelement 22a ist im vorliegenden Fall ferner als Bandspule ausgebildet (vgl. insbesondere Figur 3). Das Magnetelement 22a besteht dabei aus einem einzelnen gewickelten Blech. In einem Betriebszustand, in welchem das Magnetelement 22a bestromt wird, erzeugt das
Magnetelement 22a das Magnetfeld, dessen Feldlinien 20a im Bereich des Aktorelements 10a zumindest im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung 14a ausgerichtet sind, wodurch das Aktorelement 10a kontrahiert wird (vgl. Figur 2). Alternativ könnte eine Kontraktionseinheit mehrere Magnetelemente aufweisen. Zudem ist denkbar, ein
Magnetelement als Spiralspule oder dergleichen auszubilden. Ferner ist denkbar, eine Kontraktionseinheit und/oder wenigstens ein Magnetelement außerhalb eines
Aktorgehäuses anzuordnen. Insbesondere zur Realisierung einer wiederholt und/oder wiederhohlbar schaltenden Aktorvorrichtung, umfasst die Aktorvorrichtung ferner eine Dehnungseinheit 32a. Die Dehnungseinheit 32a ist im vorliegenden Fall als mechanische Dehnungseinheit ausgebildet. Die Dehnungseinheit 32a ist passiv ausgebildet und insbesondere frei von einer aktiven Ansteuermöglichkeit. Die Dehnungseinheit 32a ist innerhalb des
Aktorgehäuses 48a angeordnet. Die Dehnungseinheit 32a ist in einem Nahbereich des Aktorelements 10a angeordnet. Die Dehnungseinheit 32a umgreift das Aktorelement 10a vollständig. Die Dehnungseinheit 32a ist zwischen dem Aktorelement 10a und der - -
Kontraktionseinheit 18a angeordnet. Die Dehnungseinheit 32a ist dabei konzentrisch zu der Kontraktionseinheit 18a angeordnet. Die Dehnungseinheit 32a ist zu einer Dehnung des Aktorelements 10a vorgesehen. Im vorliegenden Fall ist die Dehnungseinheit 32a zu einer Vorspannung des Aktorelements 10a, insbesondere zeitlich vor einer Kontraktion des Aktorelements 10a durch die Kontraktionseinheit 18a, und/oder zu einer Rückstellung des Aktorelements 10a, insbesondere zeitlich nach einer Kontraktion des Aktorelements 10a durch die Kontraktionseinheit 18a, vorgesehen. Die Dehnungseinheit 32a ist im vorliegenden Fall dazu vorgesehen, eine Dehnung des Aktorelements 10a in
Längserstreckungsrichtung des Aktorelements 10a zu bewirken. Dazu umfasst die Dehnungseinheit 32a zumindest ein Dehnungselement 34a. Im vorliegenden Fall umfasst die Dehnungseinheit 32a genau ein Dehnungselement 34a. Das Dehnungselement 34a ist als elastisches Element ausgebildet. Das
Dehnungselement 34a ist als Federelement, im vorliegenden Fall insbesondere als Spiralfeder und/oder Druckfeder, ausgebildet. Das Dehnungselement 34a weist eine zentrale Achse auf, welche parallel zu der Längserstreckungsrichtung des Aktorelements 10a ausgerichtet ist.
Das Dehnungselement 34a weist ferner eine Wirkverbindung mit dem Betätigungselement 12a auf. Im vorliegenden Fall kontaktiert ein erstes axiales Ende des Dehnungselements 34a das Betätigungselement 12a, insbesondere die dem Stellabschnitt
gegenüberliegende Seite des Betätigungselements 12a. Ferner kontaktiert ein, insbesondere dem ersten axialen Ende des Dehnungselements 34a gegenüberliegendes, zweites axiales Ende des Dehnungselements 34a das Aktorgehäuse 48a, insbesondere das erste Gehäuseteil 50a. Das Dehnungselement 34a ist dabei zwischen dem
Betätigungselement 12a und dem Aktorgehäuse 48a eingespannt. Das Dehnungselement 34a ist dazu vorgesehen, eine Druckkraft auf das
Betätigungselement 12a zu übertragen. Im vorliegenden Fall ist das Dehnungselement 34a dazu vorgesehen, eine Druckkraft derart auf das Betätigungselement 12a zu übertragen, dass sich das Betätigungselement 12a in die weitere Bewegungsrichtung 16a bewegt, insbesondere zeitlich nach einer Kontraktion des Aktorelements 10a durch die Kontraktionseinheit 18a. Das Dehnungselement 34a ist somit dazu vorgesehen, in zumindest einem Anwendungszustand eine Bewegung des Betätigungselements 12a in die weitere Bewegungsrichtung 16a zu bewirken und hierdurch eine, insbesondere - -
mechanische, Dehnung des, insbesondere mit dem Betätigungselement 12a
bewegungsfest verbundenen, Aktorelements 10a zu bewirken. Eine von dem
Dehnungselement 34a auf das Betätigungselement 12a ausgeübte Kraft ist dabei geringer als eine von der Kontraktionseinheit 18a auf das Aktorelement 10a ausgeübte Kraft, sodass eine Betätigung und/oder eine Aktivität der Kontraktionseinheit 18a zu einer Bewegung des Betätigungselements 12a in die Bewegungsrichtung 14a führt. Alternativ könnte eine Dehnungseinheit jedoch auch magnetisch ausgebildet sein. Zudem ist denkbar, eine mechanisch-magnetische Dehnungseinheit zu verwenden. Ferner ist denkbar, eine Dehnungseinheit und eine Kontraktionseinheit zumindest teilweise einstückig miteinander auszubilden, wodurch insbesondere eine Bauraumeffizienz weiter verbessert werden kann. Zudem könnte eine Dehnungseinheit auch mehrere
Dehnungselemente aufweisen. Darüber hinaus könnte wenigstens ein Dehnungselement auch als beliebiges von einem Federelement abweichendes elastisches Element ausgebildet sein, wie beispielsweise als Silikonelement und/oder Gummielement. Ferner umfasst die Aktorvorrichtung im vorliegenden Fall eine Detektionseinheit 38a. Die Detektionseinheit 38a ist dazu vorgesehen, wenigstens eine mit der Bewegung des Betätigungselements 12a korrelierte Betätigungskenngröße zu detektieren. Im
vorliegenden Fall ist die Detektionseinheit 38a dazu vorgesehen, eine Verformung des Aktorelements 10a indirekt zu erfassen. Dazu umfasst die Detektionseinheit 38a zumindest einen Sensor 56a. Im vorliegenden Fall umfasst die Detektionseinheit 38a genau einen Sensor 56a. Der Sensor 56a ist in einem Nahbereich des Aktorelements 10a angeordnet. Der Sensor 56a ist innerhalb des Aktorgehäuses 48a angeordnet. Der Sensor 56a ist zumindest teilweise einstückig mit der Kontraktionseinheit 18a ausgebildet. Der Sensor 56a ist im vorliegenden Fall mit dem Magnetelement 22a identisch. Der Sensor 56a ist zur Detektion der
Betätigungskenngröße vorgesehen. Die Betätigungskenngröße ist im vorliegenden Fall eine aufgrund einer Verformung des Aktorelements 10a bewirkte Induktionsspannung und/oder ein aufgrund einer Verformung des Aktorelements 10a bewirkter
Induktionsstrom. Die Detektionseinheit 38a ist dazu vorgesehen, ein, insbesondere mittels des Sensors 56a detektiertes, Signal an eine Auswerteeinheit (nicht dargestellt) der Aktorvorrichtung zu übertragen. Die Auswerteeinheit ist dazu vorgesehen, abhängig von dem von der - -
Detektionseinheit 38a bereitgestellten Signal eine Bewegung des Betätigungselements 12a zu ermitteln. Alternativ ist denkbar, auf eine Detektionseinheit und/oder eine
Auswerteeinheit vollständig zu verzichten. Zudem könnte ein Sensor auch außerhalb eines Aktorgehäuses angeordnet werden. Ferner könnte eine Detektionseinheit auch mehrere Sensoren umfassen, wodurch insbesondere eine vorteilhaft exakte Detektion einer Bewegung eines Betätigungselements erreicht werden kann.
In den Figuren 4 bis 1 1 sind weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen
Ausführungsbeispiele, insbesondere der Figuren 1 bis 3, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 3 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der Figuren 4 bis 1 1 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b bis h ersetzt.
Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 ist der Buchstabe b nachgestellt. Das weitere Ausführungsbeispiel der Figur 4 unterscheidet sich von dem vorherigen Ausführungsbeispiel zumindest im Wesentlichen durch eine Ausgestaltung einer Kontraktionseinheit 18b. Im vorliegenden Fall umfasst die Kontraktionseinheit 18b zur Bereitstellung eines
Magnetfelds zur Kontraktion eines Aktorelements 10b ein als Spiralfeder ausgebildetes Magnetelement 24b.
Zudem umfasst die Kontraktionseinheit 18b zumindest einen Flusskonzentrator 28b, 30b. Im vorliegenden Fall umfasst die Kontraktionseinheit 18b zwei Flusskonzentratoren 28b, 30b. Die Flusskonzentratoren 28b, 30b bestehen aus Eisen. Die Flusskonzentratoren 28b, 30b sind bezüglich des Aktorelements 10b unmittelbar gegenüberliegend angeordnet. Die Flusskonzentratoren 28b, 30b sind in gegenüberliegenden axialen Endbereichen des Aktorelements 10b angeordnet. Die Flusskonzentratoren 28b, 30b bilden dabei keinen komplett geschlossenen Magnetkreis aus.
Ein erster Flusskonzentrator 28b der Flusskonzentratoren 28b, 30b ist in einem
Nahbereich eines ersten axialen Endes des Aktorelements 10b angeordnet. Der erste . -
Flusskonzentrator 28b ist dabei zwischen dem Aktorelement 10b und einem
Betätigungselement (nicht dargestellt) angeordnet. Der erste Flusskonzentrator 28b ist im vorliegenden Fall einstückig mit dem Betätigungselement ausgebildet. Zudem ist der erste Flusskonzentrator 28b bewegungsfest mit dem Aktorelement 10b verbunden. Ein zweiter Flusskonzentrator 30b der Flusskonzentratoren 28b, 30b ist in einem
Nahbereich eines zweiten axialen Endes des Aktorelements 10b angeordnet. Der zweite Flusskonzentrator 30b ist dabei zwischen dem Aktorelement 10b und einem
Aktorgehäuse (nicht dargestellt) angeordnet.
Die Flusskonzentratoren 28b, 30b sind dazu vorgesehen, ein auf das Aktorelement 10b einwirkendes Magnetfeld des Magnetelements 24b zu erhöhen. Alternativ ist denkbar, auf zumindest einen der Flusskonzentratoren zu verzichten. Zudem könnte eine
Kontraktionseinheit auch eine andere Anzahl an Flusskonzentratoren aufweisen, wie beispielsweise zumindest vier, zumindest sechs und/oder zumindest acht
Flusskonzentratoren. Zudem ist denkbar, Flusskonzentratoren aus einem von Eisen abweichenden Material auszubilden. Darüber hinaus ist denkbar, auf Flusskonzentratoren vollständig zu verzichten.
In den Figuren 5 bis 6b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Dem Ausführungsbeispiel der Figuren 5 bis 6b ist der Buchstabe c nachgestellt. Das weitere Ausführungsbeispiel der Figuren 5 bis 6b unterscheidet sich von den vorherigen
Ausführungsbeispielen zumindest im Wesentlichen durch eine Ausgestaltung einer Kontraktionseinheit 18c.
Im vorliegenden Fall umfasst die Kontraktionseinheit 18c zur Bereitstellung eines
Magnetfelds zur Kontraktion eines Aktorelements (nicht dargestellt) ein aus gestapelten und gefügten Spannscheiben 58c bestehendes Magnetelement 26c. Das Magnetelement 26c umfasst dabei beispielhaft drei Spannscheiben 58c. Die Spannscheiben 58c sind einstückig miteinander verbunden. Dazu ist jede der Spannscheiben 58c geschlitzt und aufgebogen ausgeführt (vgl. Figuren 6a und 6b). Das Magnetelement 26c ist hierdurch als elastisches Element ausgebildet und weist federnde und/oder rückstellende
Eigenschaften auf. Alternativ könnte ein Magnetelement in diesem Fall jedoch auch eine beliebige andere Anzahl an Spannscheiben aufweisen, wie beispielsweise zumindest fünf und/oder zumindest acht Spannscheiben. . -
Darüber hinaus ist die Kontraktionseinheit 18c in diesem Fall zumindest teilweise einstückig mit einer Dehnungseinheit 32c ausgebildet. Im vorliegenden Fall ist das Magnetelement 26c mit einem Dehnungselement 34c der Dehnungseinheit 32c identisch.
Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dem Ausführungsbeispiel der Figur 7 ist der Buchstabe d nachgestellt. Das weitere Ausführungsbeispiel der Figur 7 unterscheidet sich von den vorherigen Ausführungsbeispielen zumindest im Wesentlichen durch eine Ausgestaltung einer Dehnungseinheit 32d.
Die Dehnungseinheit 32d ist im vorliegenden Fall als mechanische Dehnungseinheit ausgebildet und umfasst zwei Dehnungselemente 34d, 35d. Die Dehnungselemente 34d, 35d sind separat voneinander ausgebildet. Die Dehnungselemente 34d, 35d sind in einer Richtung senkrecht zu einer Längserstreckungsrichtung eines Aktorelements 10d auf unterschiedlichen Seite des Aktorelements 10d angeordnet. Die Dehnungselemente 34d, 35d sind identisch zueinander ausgebildet. Die Dehnungselemente 34d, 35d sind als elastische Elemente ausgebildet. Die Dehnungselemente 34d, 35d sind als
Federelemente, im vorliegenden Fall insbesondere als Blattfeder und/oder Federblech, ausgebildet.
Die Dehnungselemente 34d, 35d weisen ferner eine Wirkverbindung mit dem
Aktorelement 10d auf. Im vorliegenden Fall kontaktieren die Dehnungselemente 34d, 35d das Aktorelement 10d, insbesondere gegenüberliegende Längsseiten des Aktorelements 10d.
Die Dehnungselemente 34d, 35d sind dazu vorgesehen, eine Kraft auf das Aktorelement 10d auszuüben und hierdurch eine Druckkraft auf ein Betätigungselement (nicht dargestellt) zu übertragen. Im vorliegenden Fall sind die Dehnungselemente 34d, 35d dazu vorgesehen, eine Kraft derart auf das Aktorelement 10d zu übertragen, dass sich das Betätigungselement in eine weitere Bewegungsrichtung 16d bewegt, insbesondere zeitlich nach einer Kontraktion des Aktorelements 10d durch eine Kontraktionseinheit (nicht dargestellt). Die Dehnungselemente 34d, 35d sind somit dazu vorgesehen, in zumindest einem Anwendungszustand eine, insbesondere mechanische, Dehnung des, insbesondere mit dem Betätigungselement bewegungsfest verbundenen, Aktorelements 10d zu bewirken und hierdurch eine Bewegung des Betätigungselements in die weitere Bewegungsrichtung 16d zu erzeugen. . -
Figur 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dem Ausführungsbeispiel der Figur 8 ist der Buchstabe e nachgestellt. Das weitere Ausführungsbeispiel der Figur 8 unterscheidet sich von den vorherigen Ausführungsbeispielen zumindest im Wesentlichen durch eine Ausgestaltung einer Dehnungseinheit 32e. Die Dehnungseinheit 32e ist in diesem Fall als magnetische Dehnungseinheit ausgebildet. Die Dehnungseinheit 32e ist passiv ausgebildet und insbesondere frei von einer aktiven Ansteuermöglichkeit. Die Dehnungseinheit 32e ist zu einer Dehnung eines Aktorelements 10e vorgesehen.
Die Dehnungseinheit 32e ist dazu vorgesehen, ein auf das Aktorelement 10e
einwirkendes weiteres Magnetfeld bereitzustellen. Die Dehnungseinheit 32e ist dazu vorgesehen, eine Verformung des Aktorelements 10e, insbesondere mittels des weiteren Magnetfelds, zu beeinflussen. Im vorliegenden Fall ist die Dehnungseinheit 32e dazu vorgesehen, mittels des weiteren Magnetfelds eine Dehnung und/oder Rückstellung des Aktorelements 10e zu bewirken und hierdurch eine Bewegung eines Betätigungselements 12e in eine weitere Bewegungsrichtung 16e zu erzeugen. Dabei ist die Dehnungseinheit 32e dazu vorgesehen, ein Magnetfeld bereitzustellen, wobei Feldlinien 60e des
Magnetfelds im Bereich des Aktorelements 10e zumindest im Wesentlichen senkrecht zur weiteren Bewegungsrichtung 16e und/oder zur Längserstreckungsrichtung des
Aktorelements 10e ausgerichtet sind. Dazu umfasst die Dehnungseinheit 32e ein als Permanentmagnet ausgebildetes
Dehnungselement 36e. Das Dehnungselement 36e weist eine Wirkverbindung mit dem Aktorelement 10e auf. Das Dehnungselement 36e besteht dabei aus einem
Permanentmagnetwerkstoff, vorzugsweise einem hartmagnetischen Werkstoff, welcher insbesondere eine Koerzitivfeldstärke von zumindest 1 kA/m und vorteilhaft zumindest 50 kA/m aufweist. Das Dehnungselement 36e ist im vorliegenden Fall als
Seltenerdmagnet ausgebildet und besteht insbesondere aus Samarium-Cobalt. Alternativ könnte ein Dehnungselement in diesem Fall jedoch auch zumindest teilweise,
vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil und besonders bevorzugt vollständig aus Neodym-Eisen-Bor, einer Neodym-Eisen-Bor-Legierung und/oder einer Samarium-Cobalt- Legierung bestehen. - -
Das Dehnungselement 36e ist dazu vorgesehen, eine Kraft auf das Aktorelement 10e auszuüben und hierdurch eine Druckkraft auf das Betätigungselement 12e zu übertragen. Im vorliegenden Fall ist das Dehnungselement 36e dazu vorgesehen, eine magnetische Kraft derart auf das Aktorelement 10e zu übertragen, dass sich das Betätigungselement 12e in die weitere Bewegungsrichtung 16e bewegt, insbesondere zeitlich nach einer
Kontraktion des Aktorelements 10e durch eine Kontraktionseinheit (nicht dargestellt). Das Dehnungselement 36e ist somit dazu vorgesehen, in zumindest einem
Anwendungszustand eine, insbesondere magnetische, Dehnung des, insbesondere mit dem Betätigungselement 12e bewegungsfest verbundenen, Aktorelements 10e zu bewirken und hierdurch eine Bewegung des Betätigungselements 12e in die weitere Bewegungsrichtung 16e zu erzeugen.
In Figur 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Dem
Ausführungsbeispiel der Figur 9 ist der Buchstabe f nachgestellt. Das weitere
Ausführungsbeispiel der Figur 9 zeigt ein Anwendungsbeispiel eines Aktors entsprechend der vorherigen Ausführungsbeispiele.
Figur 9 zeigt ein beispielhaft als Inlineventil ausgebildetes Ventil 42f. Das Ventil 42f ist als Fluidventil, im vorliegenden Fall insbesondere als Pneumatikventil, ausgebildet. Das Ventil 42f ist steuerbar ausgebildet. Das Ventil 42f ist dabei als Schnellschaltventil ausgebildet. Das Ventil 42f umfasst einen Aktor 40f mit einer erfindungsgemäßen Aktorvorrichtung. Der Aktor 40f entspricht dabei im Wesentlichen einem Aktor der vorhergehenden
Ausführungsbeispiele.
In diesem Fall ist ein Aktorgehäuse 48f jedoch als Fluidgehäuse ausgebildet und weist eine Einlassöffnung 62f zu einer Einleitung eines, im vorliegenden Fall insbesondere gasförmigen, Fluidstroms und eine Auslassöffnung 64f zu einer Ausleitung des
Fluidstroms auf.
Zudem ist ein insbesondere mit einem Aktorelement 10f bewegungsfest verbundenes, Betätigungselement 12f als Ventilnadel ausgebildet.
In Figur 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Dem
Ausführungsbeispiel der Figur 10 ist der Buchstabe g nachgestellt. Das weitere - -
Ausführungsbeispiel der Figur 10 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel eines Aktors entsprechend der vorherigen Ausführungsbeispiele.
Figur 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiels eines Ventils 42g, welches einen Aktor 40g mit einer erfindungsgemäßen Aktorvorrichtung umfasst, in einer Frontalansicht. In diesem Fall ist ein Magnetelement 22g einer Kontraktionseinheit 18g derart innerhalb eines Aktorgehäuses 48g angeordnet, dass das Magnetelement 22g eine Innenseite des Aktorgehäuses 48g kontaktiert. Dabei erfolgt eine Stromversorgung des Magnetelements 22g mittels einer Versorgungselektronik (nicht dargestellt) der Aktorvorrichtung unmittelbar über das Aktorgehäuse 48g, sodass auf einen zusätzlichen
Versorgungskontakt verzichtet und ein Kontaktierungsaufwand vorteilhaft reduziert werden kann.
In Figur 1 1 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Dem
Ausführungsbeispiel der Figur 1 1 ist der Buchstabe h nachgestellt. Das weitere
Ausführungsbeispiel der Figur 1 1 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel mehrerer Aktoren entsprechend der vorherigen Ausführungsbeispiele.
Figur 1 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Ventilsystems 44h in einer schematischen Frontalansicht. Das Ventilsystem 44h kann beispielsweise zur Verwendung in
Sortieranlagen, insbesondere Reissortieranlagen, vorgesehen sein.
Das Ventilsystem 44h weist einen Ventilblock 46h auf. Der Ventilblock 46h weist eine Vielzahl von identisch ausgebildeten und gleichmäßig über den Ventilblock 46h verteilten Ausnehmungen 66h auf.
Zudem umfasst das Ventilsystem 44h eine Vielzahl von Ventilen 42h. Die Ventile 42h entsprechen im Wesentlichen den in den Figuren 9 und 10 dargestellten Ventilen 42f, 42g. Jedes der Ventile 42h umfasst somit einen Aktor mit einer erfindungsgemäßen Aktorvorrichtung. Die Ventile 42h sind als Pneumatikventile ausgebildet. Die Ventile 42h sind als Inlineventile ausgebildet. Die Ventile 42h sind dabei in dem Ventilblock 46h, insbesondere in den Ausnehmungen 66h des Ventilblocks 46h, angeordnet. Im vorliegenden Fall ist in jeder der Ausnehmungen 66h eines der Ventile 42h angeordnet. - -
Die Ventile 42h sind dabei derart in dem Ventilblock 46h angeordnet, dass unmittelbar benachbarte Ventile 42h einen minimalen Abstand von höchstens 10 mm und vorteilhaft von höchstens 7 mm aufweisen. Hierdurch kann ein Ventilsystem 44h mit einem vorteilhaft geringen Rastermaß von höchstens 10 mm bereitgestellt werden, wodurch insbesondere eine verbesserte Sortierfunktion erreicht werden kann.
Zudem ist durch die Gestaltung des Ventilblocks 46h ein Zusammenführen von
Einlassöffnungen und/oder Versorgungskontakten möglich. So kann beispielsweise ein zentraler Zulauf geschaffen werden und/oder durch Zusammenführen eines elektrischen Pols, beispielsweise durch eine Ausgestaltung gemäß Figur 10, eine Anzahl an elektrischen Kontaktstellen und somit ein Kontaktierungsaufwand deutlich reduziert werden.

Claims

Ansprüche
1 . Aktorvorrichtung mit zumindest einem Aktorelement (10a; 10b; 10d; 10e; 10f), welches zumindest teilweise aus einem magnetisch formveränderlichen Material besteht und welches zumindest dazu vorgesehen ist, mittels einer Kontraktion eine Bewegung zumindest eines Betätigungselements (12a; 12e; 12f) in wenigstens eine Bewegungsrichtung (14a) zu bewirken, und mit einer magnetischen Kontraktionseinheit (18a; 18b; 18c; 18g), welche dazu vorgesehen ist, zu einer Kontraktion des Aktorelements (10a; 10b; 10d; 10e; 10f ) ein auf das Aktorelement (10a; 10b; 10d; 10e; 10f ) einwirkendes Magnetfeld bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass Feldlinien (20a) des Magnetfelds im Bereich des Aktorelements (10a; 10b; 10d; 10e; 10f ) zumindest im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung (14a) ausgerichtet sind.
2. Aktorvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Aktorelement (10a; 10b; 10d; 10e; 10f ) zumindest dazu vorgesehen ist, eine Zugkraft auf das Betätigungselement (12a; 12e; 12f) zu übertragen.
3. Aktorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetisch formveränderliche Material eine magnetische
Formgedächtnislegierung ist, insbesondere eine magnetische
Formgedächtnislegierung, die Nickel, Mangan und Gallium enthält.
4. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das magnetisch formveränderliche Material einkristallin ausgebildet ist.
5. Aktorvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetisch formveränderliche Material eine tetragonale Kristallstruktur mit den Gitterkonstanten a, b = a und c aufweist, wobei c/a < 1 gilt, und das magnetisch formveränderliche Material eine magnetische Anisotropie aufweist, wobei die magnetische Permeabilität in Richtung der c-Achse höher ist als entlang der a- Achse und der b-Achse.
6. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Magnetfeld eine Längenänderung des Aktorelements (10a; 10b; 10d; 10e; 10f ) in der Bewegungsrichtung (14a) von mindestens 2 % bewirkt.
7. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch das Betätigungselement (12a; 12e; 12f), mit welchem das Aktorelement (10a; 10b; 10d; 10e; 10f) starr verbunden ist.
8. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Kontraktionseinheit (18a; 18b; 18c; 18g) zur
Bereitstellung des Magnetfelds wenigstens ein als Luftspule ausgebildetes Magnetelement (22a; 24b; 26c; 22g) umfasst.
9. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Kontraktionseinheit (18a; 18g) zur Bereitstellung des Magnetfelds wenigstens ein als Bandspule ausgebildetes Magnetelement (22a; 22g) umfasst.
10. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Kontraktionseinheit (18c) zur Bereitstellung des Magnetfelds wenigstens ein aus gestapelten Spannscheiben (58c) bestehendes Magnetelement (24c) umfasst. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontraktionseinheit (18b) zumindest einen
Flusskonzentrator (28b, 30b) aufweist, welcher dazu vorgesehen ist, das auf das Aktorelement (10b) einwirkende Magnetfeld zu erhöhen. 12 Aktorvorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Flusskonzentrator (28b, 30b) in einem axialen Endbereich des Aktorelements (10b) angeordnet ist. 13 Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Dehnungseinheit (32a; 32c; 32d; 32e), welche zu einer Dehnung des Aktorelements (10a; 10b; 10d; 10e; 10f ) vorgesehen ist.
14 Aktorvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die
Dehnungseinheit (32a; 32c; 32d) wenigstens ein als elastisches Element ausgebildetes Dehnungselement (34a; 34c; 34d, 35d), insbesondere ein
Federelement, umfasst. 15 Aktorvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungseinheit (32e) wenigstens ein als Permanentmagnet ausgebildetes Dehnungselement (36e) umfasst. 16 Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Detektionseinheit (38a), welche dazu vorgesehen ist, wenigstens eine mit der Bewegung des Betätigungselements (12a; 12e; 12f) korrelierte Betätigungskenngröße zu detektieren, wobei die Betätigungskenngröße eine aufgrund einer Verformung des Aktorelements (10a; 10b; 10d; 10e; 10f ) bewirkte Induktionsspannung und/oder ein aufgrund einer Verformung des Aktorelements (10a; 10b; 10d; 10e; 10f ) bewirkter Induktionsstrom ist. 17 Aktor (40a; 40f; 40g) mit zumindest einer Aktorvorrichtung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche.
18. Ventil (42f; 42g; 42h), insbesondere Pneumatikventil, mit zumindest einem Aktor (40f ; 40g) nach Anspruch 17.
19. Ventilsystem (44h) mit einem Ventilblock (46h) und mehreren in dem Ventilblock (46h) angeordneten Ventilen (42h) nach Anspruch 18, wobei die Ventile (42h) einen minimalen Abstand, insbesondere ein Rastermaß, von höchstens 10 mm, bevorzugt von höchstens 7 mm, aufweisen.
20. Verfahren zum Betrieb einer Aktorvorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 16, welche zumindest ein Aktorelement (10a; 10b; 10d; 10e; 10f ) aufweist, welches zumindest teilweise aus einem magnetisch
formveränderlichen Material besteht, wobei das Aktorelement (10a; 10b; 10d; 10e; 10f) mittels eines auf das Aktorelement (10a; 10b; 10d; 10e; 10f) einwirkenden Magnetfelds kontrahiert wird und mittels der Kontraktion des Aktorelements (10a; 10b; 10d; 10e; 10f ) eine Bewegung zumindest eines Betätigungselements (12a; 12e; 12f) in wenigstens eine Bewegungsrichtung (14a) bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Feldlinien (20a) des Magnetfelds im Bereich des Aktorelements (10a; 10b; 10d; 10e; 10f ) zumindest im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung (14a) ausgerichtet werden.
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