EP1729308A1 - Electromagnetic actuator - Google Patents
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- EP1729308A1 EP1729308A1 EP06006520A EP06006520A EP1729308A1 EP 1729308 A1 EP1729308 A1 EP 1729308A1 EP 06006520 A EP06006520 A EP 06006520A EP 06006520 A EP06006520 A EP 06006520A EP 1729308 A1 EP1729308 A1 EP 1729308A1
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- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
- H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
- H01F7/1607—Armatures entering the winding
Definitions
- the present invention relates to an electromagnetic actuator according to the preamble of the main claim.
- a generic electromagnetic actuator typically has a rotationally symmetric magnet frame held in a housing, which forms a guide tube for an anchor element.
- the guide tube is surrounded by a coil arrangement.
- a force acts on the armature, whereby it in the axial direction in the armature guide tube (reference numerals 14, 16, 18 in Fig. 1 of DE 102 35 644 ) is moved.
- FIG. 1 An alternative, known embodiment of a guide tube-armature combination shows the DE 102 18 445 , Again, the armature of a magnet assembly is slidably mounted in a guide tube to form a sliding bearing and to allow fluid flow between the armature and armature guide tube, however, the armature has shell side provided on sliding elements.
- Object of the present invention is therefore to improve a generic electromagnetic actuator with respect to a guide of the armature in the armature guide tube, in particular to optimize the manufacturability of such a device and thus the series suitability and also the device for use with a closed-end armature guide tube in order to make suitable by armature movement resulting fluid flow.
- the armature guide tube closed at one end Not only can be created in this way a suitable for hydraulic or pneumatic valves pressure environment, also show here particularly favorable achieved with the present invention advantages, namely a fluid guide upon movement of the piston in the limited by the inventive web-like projections channels between anchor Shell surface and the armature guide tube.
- the plurality of projections in such a way and circumferentially provided in the inner surface of the armature guide tube so that thereby takes place an axial centering of the armature. Not only does such a geometric-energetic optimization take place, but also the guide is optimized for the currentless state of the coil device.
- shape and profile of a to be selected, to be formed in the guide tube projection as desired are suitable, a relatively large, or alternatively, a minimized bearing surface offering projecting cross-sections conceivable and encompassed by the present invention.
- An essential advantage of the present invention is that, on the basis of a nonspecifically shaped armature guide tube, by suitable finishing during the formation (for example embossing) of the projections according to the invention, an adaptation to the circumferential geometry of a piston to be inserted can take place.
- This causes in an advantageous manner that low-priced mass production parts can be used as a starting material for the armature guide tube, which are adapted only by a further processing step, namely the shaping of the projections in the necessary precise processing to the anchor.
- an anchor 54 which of six projections 56 which radially around the circumference of the tube 50 around are kept centered in a middle position.
- the projections extend over virtually the entire length of the armature guide tube, which also has a closed bottom 58.
- FIGS. 3 to 5 further illustrates in detail the constructive realization as a sleeve-shaped bush:
- Insertsrohrs projections 56 are formed, which also, by way of a fine machining and adaptation to the geometric conditions each to be used anchor element, in their dimensions, in particular their (the air gap between the armature and guide tube and the mobility of the armature determining) height can be adjusted.
- Fig. 6 illustrates a variant of the above-described implementation forms; the closed bottom (reference numeral 58 in FIGS. 1 to 5) is replaced by a subsequently mounted core element 60. With appropriate fluid guidance through the cores, a 2/3-valve is hereby particularly well suited.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Aktuator nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The present invention relates to an electromagnetic actuator according to the preamble of the main claim.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung 102 35 644 der Anmelderin bekannt, wobei zur Illustration des Erfindungshintergrundes beispielhaft auf die Fig. 1 dieser Veröffentlichung verwiesen werden soll.Such a device is known, for example, from the German patent application 102 35 644 of the Applicant, with reference being made to the illustration of the background of the invention by way of example to the Fig. 1 of this publication.
Ein gattungsgemäßer elektromagnetischer Aktuator weist typischerweise ein in einem Gehäuse gehaltenes, rotationssymmetrisches Magnetgestell auf, welches ein Führungsrohr für ein Ankerelement ausbildet. Das Führungsrohr ist von einer Spulenanordnung umgeben.A generic electromagnetic actuator typically has a rotationally symmetric magnet frame held in a housing, which forms a guide tube for an anchor element. The guide tube is surrounded by a coil arrangement.
Als Reaktion auf eine Ansteuerung der Spulenanordnung mit einem elektrischen Signal wirkt eine Kraft auf den Anker, wodurch dieser in axialer Richtung im Ankerführungsrohr (Bezugszeichen 14, 16, 18 in Fig. 1 der
Bei der Realisierung derartiger Vorrichtungen, welche in zahlreichen Varianten vorliegen und für eine Vielzahl von Einsatzzwecken benutzt werden, kommt es auf die zwischen der Anker-Mantelfläche und der (typischerweise hohlzylindrischen) Innenfläche des Führungsrohres kritisch an: Hinreichend Spiel sorgt für gute Bewegungs- und Gleiteigenschaften des Ankers im Ankerführungsrohr, gleichzeitig ist für günstige elektromagnetische Eigenschaften ein möglichst kleiner Luftspalt erforderlich, insbesondere, als zur Minimierung von Querkräften es besonders auf eine Zentrizität des Ankers relativ zum Führungsrohr ankommt. Dies führt dazu, dass traditionell beachtlicher herstellungstechnischer Aufwand betrieben wird, um beide Komponenten in der beschriebenen Weise günstig aneinander anzupassen.In the realization of such devices, which are available in numerous variants and are used for a variety of applications, it depends on the between the armature circumferential surface and the (typically hollow cylindrical) inner surface of the guide tube: Sufficient clearance provides good movement and sliding properties of the armature in the armature guide tube, at the same time the smallest possible air gap is required for favorable electromagnetic properties, in particular, as to minimize transverse forces it is particularly important for a centricity of the armature relative to the guide tube. As a result, traditionally considerable production engineering effort is required in order to adapt both components to one another favorably in the manner described.
Wenn zudem, wie es auch bei der exemplarisch in Fig. 1 der
Eine alternative, bekannte Ausführungsform einer Führungsrohr-Anker-Kombination zeigt die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen gattungsgemäßen elektromagnetischen Aktuator im Hinblick auf eine Führung des Ankers im Ankerführungsrohr zu verbessern, dabei insbesondere die Herstellbarkeit einer solchen Vorrichtung und mithin die Serientauglichkeit zu optimieren und zusätzlich die Vorrichtung auch für eine Verwendung mit einem einends geschlossenen Ankerführungsrohr bei damit durch Ankerbewegung entstehender Fluidströmung geeignet zu machen.Object of the present invention is therefore to improve a generic electromagnetic actuator with respect to a guide of the armature in the armature guide tube, in particular to optimize the manufacturability of such a device and thus the series suitability and also the device for use with a closed-end armature guide tube in order to make suitable by armature movement resulting fluid flow.
Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs sowie die Verwendung nach dem unabhängigen Anspruch 10 gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.The object is achieved by the device having the features of the main claim and the use according to the independent claim 10; advantageous developments of the invention are described in the subclaims.
So ist es besonders bevorzugt, das Ankerführungsrohr einends geschlossen auszugestalten; nicht nur lässt sich auf diese Weise eine etwa für Hydraulik- oder Pneumatikventile geeignete Druckumgebung schaffen, auch zeigen sich hier besonders günstig die mit der vorliegenden Erfindung erreichten Vorteile, nämlich eine Fluidführung bei Bewegung des Kolbens in den durch die erfindungsgemäßen stegartigen Vorsprüngen begrenzten Kanälen zwischen Anker-Mantelfläche und dem Ankerführungsrohr.Thus, it is particularly preferred to design the armature guide tube closed at one end; Not only can be created in this way a suitable for hydraulic or pneumatic valves pressure environment, also show here particularly favorable achieved with the present invention advantages, namely a fluid guide upon movement of the piston in the limited by the inventive web-like projections channels between anchor Shell surface and the armature guide tube.
Besonders bevorzugt ist es zudem, die Mehrzahl von Vorsprüngen so auszubilden und umfangsseitig in der Innenfläche des Ankerführungsrohres so vorzusehen, dass dadurch eine axiale Mittenzentrierung des Ankers erfolgt. Nicht nur findet so eine geometrisch-energetische Optimierung statt, auch ist die Führung für den unbestromten Zustand der Spuleneinrichtung optimiert.It is also particularly preferred, the plurality of projections in such a way and circumferentially provided in the inner surface of the armature guide tube so that thereby takes place an axial centering of the armature. Not only does such a geometric-energetic optimization take place, but also the guide is optimized for the currentless state of the coil device.
Während es einerseits bevorzugt ist, die günstig stegartig ausgebildeten Vorsprünge sich axial über i.w. die gesamte Länge des Führungsrohrs erstrecken zu lassen, sind alternative Ausführungsformen denkbar, welche lediglich einen Teilbereich in axialer Länge überdecken, oder aber eine unterbrochene Linie ausbilden, d.h. eine lineare Folge von einzelnen Vorsprüngen darstellen. Günstig ist es jedoch, dass in jedem Fall zumindest ein Teilabschnitt der Vorsprünge mit einem Teilabschnitt des Ankers zusammenwirken kann.While it is preferred, on the one hand, to extend the projections that are favorably web-shaped axially over the entire length of the guide tube, alternative embodiments are conceivable which cover only a partial region in the axial length or an interrupted one Form a line, ie represent a linear sequence of individual protrusions. It is favorable, however, that in any case at least a portion of the projections can cooperate with a portion of the armature.
Auch ist, je nach Strömungsverhältnissen und Einsatzgebiet bzw. zulässiger Luftspaltweite, Form und Profil eines zu wählenden, im Führungsrohr zu bildenden Vorsprungs beliebig; hier sind jeweils geeignete, eine relativ große, oder alternativ, eine minimierte Auflagefläche anbietende Vorsprungsquerschnitte denkbar und von der vorliegenden Erfindung mit umfasst.Also, depending on the flow conditions and field of use or permissible air gap width, shape and profile of a to be selected, to be formed in the guide tube projection as desired; Here are suitable, a relatively large, or alternatively, a minimized bearing surface offering projecting cross-sections conceivable and encompassed by the present invention.
Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass, auf der Basis eines unspezifisch geformten Ankerführungsrohrs, durch geeignete Feinbearbeitung beim Einbilden (z.B. Einprägen) der erfindungsgemäßen Vorsprünge eine Anpassung an die Umfangsgeometrie eines einzusetzenden Kolbens erfolgen kann. Dies bewirkt in vorteilhafter Weise, dass preisgünstige Großserienteile als Ausgangsmaterial für das Ankerführungsrohr herangezogen werden können, welche lediglich durch einen weiteren Bearbeitungsschritt, nämlich das Formen der Vorsprünge, in der notwendigen genauen Bearbeitung an den Anker anzupassen sind.An essential advantage of the present invention is that, on the basis of a nonspecifically shaped armature guide tube, by suitable finishing during the formation (for example embossing) of the projections according to the invention, an adaptation to the circumferential geometry of a piston to be inserted can take place. This causes in an advantageous manner that low-priced mass production parts can be used as a starting material for the armature guide tube, which are adapted only by a further processing step, namely the shaping of the projections in the necessary precise processing to the anchor.
Im Ergebnis wird durch die vorliegende Erfindung in überraschend einfacher und eleganter Weise eine Lösung für das Problem einer präzisen und zuverlässigen Führung eines Ankers in einem Ankerführungsrohr für elektromagnetische Aktuatoren mit kontrollierten Luftspaltbedingungen und günstigen Eigenschaften für Fluidströmungen im Ankerführungsrohr kombiniert.As a result, a solution to the problem of precise and reliable guidance of an armature in an armature guide tube for electromagnetic actuators with controlled air-gap conditions and favorable properties for fluid flows in the armature guide tube is combined by the present invention in a surprisingly simple and elegant manner.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in
- Fig. 1:
- einen schematischen Längsschnitt durch ein einseitig verschlossenes Ankerführungsrohr gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit schematisch gezeigtem Anker;
- Fig. 2:
- eine Querschnittsansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1;
- Fig. 3:
- eine Perspektivansicht auf ein Ankerführungsrohr gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- Fig. 4:
- einen Längsschnitt durch das Ankerführungsrohr der Fig. 3;
- Fig. 5:
- eine Perspektivansicht einer durch den Längsschnitt erhaltenen Hälfte des Ankerführungsrohres der Fig. 3, 4 und
- Fig. 6:
- ein weiteres Ausführungsbeispiel mit offenem, beidends durch Kerne verschlossenem Führungsrohr.
- Fig. 1:
- a schematic longitudinal section through an unilaterally closed armature guide tube according to a first preferred embodiment of the present invention with schematically shown anchor;
- Fig. 2:
- a cross-sectional view of the device of FIG. 1;
- 3:
- a perspective view of an armature guide tube according to another embodiment of the invention;
- 4:
- a longitudinal section through the armature guide tube of Fig. 3;
- Fig. 5:
- a perspective view of a obtained by the longitudinal section half of the armature guide tube of Figs. 3, 4 and
- Fig. 6:
- a further embodiment with open, closed at both ends by cores guide tube.
Hinsichtlich der konstruktiven Realisierung der Peripherie für die vorliegende Erfindung, nämlich die Herstellung einer elektromagnetischen Stellvorrichtung mit einem in einem Gehäuse gehaltenen Kern mit ansetzendem Ankerführungsrohr sowie das Ankerführungsrohr umgebender Spulenanordnung wird z.B. auf die gattungsbildende
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 bis 5 verdeutlicht weiter im Detail die konstruktive Realisierung als hülsenförmige Büchse: Durch seitliches Einpressen bzw. Einprägen werden die axial in Längsrichtung des Ankersführungsrohrs verlaufenden Vorsprünge 56 gebildet, die zudem, im Wege einer Feinbearbeitung und Anpassung an die geometrischen Verhältnisse eines jeweils einzusetzenden Ankerelements, in ihren Dimensionen, insbesondere ihrer (den Luftspalt zwischen Anker und Führungsrohr sowie die Beweglichkeit des Ankers bestimmenden) Höhe eingestellt werden können.The embodiment of FIGS. 3 to 5 further illustrates in detail the constructive realization as a sleeve-shaped bush: By lateral pressing or impressing the axially extending in the longitudinal direction of the
Die Fig. 6 verdeutlicht eine Variante der vorbeschriebenen Realisierungsformen; der geschlossene Boden (Bezugsziffer 58 in Fig. 1 bis 5) ist durch ein nachträglich montiertes Kernelement 60 ersetzt. Bei entsprechender Fluidführung durch die Kerne ist hiermit etwa besonders geeignet ein 2/3-Ventil realisierbar.Fig. 6 illustrates a variant of the above-described implementation forms; the closed bottom (
Claims (10)
dadurch gekennzeichnet, dass
das Ankerführungsrohr zum Realisieren eines Gleitlagers für den Anker innenseitig eine Mehrzahl von um den Umfang des Ankerführungsrohrs herum angeordneten, einstückig aus dem Material des Ankerführungsrohres herausgeformten Vorsprüngen (56) aufweist.Electromagnetic actuator with an armature (54) slidingly mounted in a preferably hollow-cylindrical armature guide tube (50) and movable by means of an electrical coil device,
characterized in that
the armature guide tube for realizing a sliding bearing for the armature inside has a plurality of protrusions (56) integrally formed around the circumference of the armature guide tube and formed integrally from the material of the armature guide tube.
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