DD150128A5 - Elektromagnetische vorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Vorrichtung, die beispielsweise zur Betaetigung von Ventilen verwendet werden kann. Innerhalb eines zylindrischen Elements aus magnetischem Material ist ein wendelfoermiges Element angeordnet, das mit einem koaxial in ihm angeordneten Nutenelement mit wendelfoermigen Nuten, in denen Wicklungen angeordnet sind, zusammenwirkt. In den zwischen den Nuten gebildeten Rippen wird wechselweise eine entgegengesetzte magnetische Polaritaet erzeugt. Durch die wendelfoermige Ausfuehrung des wendelfoermigen Elements wird eine Federcharakteristik erreicht, und damit eine progressiv ansteigende Kraftwirkung am Ausgangsglied der Vorrichtung.

Description

Berlin, den 1.8.1980 .57 298/17

Elektromagnetische Vorrichtung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Vorrichtung, die ein erstes ringförmiges Element aufweist und ein zweites innerhalb des ersten Elements, das zwei oder ein Vielfaches von zwei axial unterteilte schraubenförmige Rippen aufweist, die an.seiner Oberfläche ausgebildet und dem ersten Element zugewandt sind. Weiterhin sind Wicklungen vorhanden, die von dem zweiten Element getragen werden und die bei Stromzuführung in den angrenzenden Rippen eine entgegengesetzte magnetische Polarität erzeugen, v/odurch sich das erste Element axial relativ zum zweiten Element bewegt, wodurch die Reluktanz des magnetischen Kreises, der von den zwei Elementen gebildet wird, reduziert wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Eine bekannte Vorrichtung wird in der GB-PS 1 504 873 beschrieben. Fig. 1 und 2 dieser Patentschrift zeigen, daß das zweite Element mit den Rippen des ersten Elements, die durch. Hüten, um die innere Oberfläche des ringförmigen Bauteils gebildet werden, ein Paar schraubenförmiger Rippen bildet. Die zwischen den Rippen liegenden Teile des ersten Elements dienen dazu, die Rippen fest miteinander zu verbinden und einen Rückflußweg für den Magnetfluß zu bilden.

Die anfängliche Kraft zwischen den ersten und dem zweiten Element die z. B₀ dazu benutzt werden kann, ein Ventil zu betreiben, wird von den Luftspalten zwischen den Rippen der Elemente bestimmt« Wenn es für einen gegebenen anfänglichen Luftspalt notwendig ist, die Kraft zu erhöhen, muß der Wert

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des durch, die Wicklungen fließenden Stromes erhöht v/erden, um den Magnetfluß zu erhöhen. Umgekehrt müssen bei einem gegebenen Stromwert die Luftspalte reduziert v/erden« Im letzteren Pail ist es möglich, daß eine gegebene Vorrichtung nicht genügend Bewegung liefern könnte und im ersteren Falle könnte es unmöglich sein? den Stromwert zu erhöhen, weil die Y/icklungen beschädigt werden könnten_e

Ziel der Erfindung

.Ziel der Erfindung ist es_s eine Vorrichtung der genannten Art in einfacher und betriebssicherer Ausführung zur Verfügung zu stellen*

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die sicher im Anzug und einfach in der konstruktiven Ausführung ist«

Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält ein drittes Element aus magnetischem Material mit einer zylindrischen Oberfläche, die dem ersten Element zugewandt ist· Das erste Element enthält ein scliraubenförmiges Element dessen Außenfläche der zylindrischen Fläche des dritten Elements mit einem Zwischenraum zugewandt ist, und eine weitere Fläche, die der Fläche einer Rippe des zweiten Elements zugewandt ist. Das schraubenförmige Element hat die Eigenschaften einer Schraubenfeder, wobei eine Deformierung auftreten kann, wenn die Wicklungen erregt werden, wobei ein progressiver Anstieg der verfügbaren Kraft an einem Ende des Elements auftritt.

An einer Seite des ersten Elements ist eine Platte angeordnet, an der das erste Element befestigt ist* Diese Platte dient als Ausgangsglied der,Vorrichtung.

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Das erste Element kann auch so ausgeführt sein, daß es aus zwei oder mehreren Wendeln "besteht. Dabei ist die Anzahl der Wendeln gleich der Gesamtzahl der Rippen des zweiten Elements« Die freien Enden des ersten Elements sind vorteilhaft miteinander verbunden um sicherzustellen, daß die relativen Abstände zwischen den einzelnen Wendeln des Elements gleich bleiben·

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das zweite Element neben normalen Rippen auch solche auf, die sich radial bis zur zylindrischen inneren Oberfläche des dritten Elements erstrecken·

Vorzugsweise sind die Wendeln des ersten Elements in ihrem Querschnitt von allgemein dreieckiger Form·

Bei der vorgeschlagenen Anordnung tritt an einem Ende des ersten Elements ein progressiver Anstieg der zur Verfügung stehenden Kraft auf, wenn die Wicklungen erregt werden·

Ausführungsbeispiel

Im folgenden werden Beispiele für Vorrichtungen entsprechend der Erfindung näher erläutert* In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Pig· 1: eine Seitenansicht im Schnitt durch einen Teil der Vorrichtung,

Pig» 2: eine Seitenansicht im Schnitt durch einen Teil einer anderen Ausführung der Vorrichtung.

Pig. 1 zeigt ein erstes ringförmiges Element 10 und ein zweites Element 11 von länglicher Form das aus magnetischem

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Material besteht« Das Element 11 weist in diesem Beispiel ein Paar schraubenförmiger Rippen 14, HA auf* Die Rippen 14, HA werden durch ein Paar !Tuten 13 gebildet, die sich auf der äußeren Oberfläche des Elements 11 befinden, wobei die Nuten 13 schraubenförmig sind« Innerhalb der Nuten 13 befinden sich Wicklungen 15« Zweckmäßig werden die Wicklungen dadurch hergestellt, daß ein Draht entlang einer Nut von einem Ende des Elements 11 zum anderen Ende des Elements 11 und zurück zum ersten Ende in der anderen Nut gewickelt wird· Dieses Verfahren kann mehrfach wiederholt werden, so daß die gewünschte Anzahl von Windungen für die Wicklungen erreicht wirde

Y/enn die Wicklungen 15 erregt werden ist die Richtung des Stromflusses in den Wicklungen 15 in jeder Nut entgegengesetzt, so daß die Rippen H, HA entgegengesetzte magnetische Polarität annehmen«, Die Richtung des Stromflusses in den Wicklungen 15 ist durch Punkt und Kreuz in Pig«, 1 gekennzeichnete

Das Element 10 besteht aus einem Paar schraubenförmiger Elemente 16 und 16A₆ Die Elemente 16; 16A sind auf einer Platte 17 montiert, die relativ zum Element 11 in axialer Richtung beweglich ist und das Ausgangsglied der Vorrichtung bildet«,

Die schraubenförmigen Elemente 16; 16A bestehen aus magnetischem Material und besitzen die Eigenschaften einer Schraubenfeder· Die schraubenförmigen Elemente 16; 1 6A sind miteinander verbunden und haben im allgemeinen einen dreieckigen Querschnitt« Eine Oberfläche des Elements 16 ist einer sich radial ausdehnenden Oberfläche der Rippe zugewandt und eine ähnliche Oberfläche des Elements 16A ist einer ähnlichen Oberfläche der Rippe HA zugewandt·.. \!emi die Wicklungen in

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entregtem Zustand sind, ist zwischen den Elementen 16 und 16A und den Rippen 14 und 14A ein Zwischenraum vorhanden, wie in. den Längsschnitten der Zeichnungen zu sehen ist«

Ein drittes Element 18, besteht aus magnetischem Material und ist ringförmig. Seine innere Oberfläche von ebener zylindrischer Form ist den axial äußeren Oberflächen der Elemente 16, 16A zugewandt, wobei sich zwischen ihnen Luftspalte befinden. Die Luftspalte zwischen dem Element 18 und den Elementen 16, 16A sollten so klein wie möglich sein·

die Wicklungen 15 erregt werden, nehmen die Rippen 14, 14A entgegengesetzte magnetische Polarität an und der magnetische Fluß fließt von Rippe 14A über den Axialspalt zwischen den Oberflächen der Rippe 14A und des Elementes 16A über den Radialspalt zwischen dem Element 16A und dem dritten Element 18, entlang des dritten Elements 18, über den Radialspalt zwischen dem dritten Element 18 und dem Element 16 und über den Axialspalt zwischen dem Element 16 und der Rippe 14·

Hierdurch wird eine Axialkraft entwickelt, die durch die Elemente 16; 16A auf die Platte 17 übertragen wird. Wenn die Rückhaltekraft auf die die Platte 17 klein ist, wird im allgemeinen keine Verformung der einzelnen Elemente 16.und 16A erfolgen. Wenn jedoch die Rückhaltekraft auf die Platte 17 größer ist, wird eine progressive Verformung der schraubenförmigen Elemente erfolgen, wobei sich die Luftspalte zwischen den Rippen 14; 14A und Elementen 16; 16A an den freien Enden der letzteren zuerst schließen* Die auf die Platte 17 ausgeübte Kraft wird sich daher progressiv vergrößern bis die Rückhaltekraft überwunden ist« Deshalb ist ein progressives Anwachsen der !traft auf die Platte 17 zu verzeichnen. Deshalb ist bei einer Vorrichtung wie sie hier beschrieben

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ist, eine Kraft erreichbar, die die Platte 17 bewegen will, die größer ist, als die bei einer Vorrichtung gleicher Größe, bei der die Elemente 16 und 16A axial fest miteinander verbunden sind β

Die in Fig. 2 gezeigte Konstruktion besitzt nur ein schraubenförmiges Element 16 und das Element 19 ist mit einer Rippe 14 versehen, die der Form in Fig_e 1 entspricht_e Die zweite Rippe 20 erstreckt sich jedoch bis zu dem Element 18 und steht vorzugsweise mit diesem in Verbindung« Die Arbeitsweise der Einrichtung ist die gleiche v/ie in Fig» 1 beschrieben, außer der Tatsache, daß in diesem Falle nur ein schraubenförmiges Element vorhanden ist»

Wie in Fig_e. 1 gezeigt, können die freien Enden der Elemente 16 und 16a mit dem ringförmigen Element 21 verbunden werden« Das soll sicherstellen, daß der relative Abstand zwischen den Elementen beibehalten wird« Mit einer Anordnung nach Fig«. 2 ist dies nicht möglich« Bei beiden Konstruktionen besitzen die schraubenförmigen Elemente einen dreieckigen Querschnitte Eine Gewichtsreduzierung der Elemente kann durch eine Verkürzung des längeren Teils erreicht werden» Wenn dieses Teil auf diese Weise reduziert wird, ist es wichtig, sicherzustellen, beim Betrieb der Vorrichtung keine magnetische Sättigung des Materials eintritt©

Claims (4)

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   Erfindungsanspruch

   Elektromagnetische Vorrichtung, die ein erstes ringförmiges Element enthält, ein zweites Element, das sich innerhalb des ersten Elements befindet und zwei oder ein Vielfaches von zwei axial unterteilte schraubenförmige Rippen auf v/eist, die sich an seiner Oberfläche befinden und dem ersten Element zugewandt sind, sowie Wicklungen, die von dem zweiten Element getragen werden und die bei Stromzuführung in benachbarten Rippen, eine entgegengesetzte magnetische Polarität erzeugen, wobei sich das erste Element axial relativ zum zweiten Element bewegt, sobald die Wicklungen erregt werden, wodurch die Reluktanz des magnetischen Kreises, der von den zwei Elementen gebildet wird, reduziert wird, gekennzeichnet durch ein drittes ringförmiges Teil (18), welches das erste Element (10) umgibt, wobei das dritte Element (18) aus magnetischem Material mit seiner inneren zylindrischen Oberfläche dem ersten Element (10) zugewandt ist, wobei das erste Element (10) schraubenförmig mit einer der zylindrischen Oberfläche des dritten Elements (18) mit einem Zwischenraum zugewandten Außenfläche und einer den Rippen (14; 14A) des zweiten Elements zugewandten Fläche ausgeführt ist und die Eigenschaften einer Schraubenfeder hat, wobei eine Verformung des schraubenförmigen Elements (10) auftritt,' wenn die Y/icklungen (15) erregt sind, derart daß sich die an einem Ende des Elements (10) verfügbare Kraft progressiv vergrößert.
2. 2. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß sie eine Platte (17) beinhaltet, auf der das erste Element (10) montiert ist, wobei sich eine Platte (17) an einer Seite des ersten Elements (10) befindet und daß diese Platte aas Ausgangsglied der Vorrichtung ist«

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3. 3« Vorrichtung nach Punkt 1. oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß das erste Element (10) ein weiteres Element oder weitere Elemente enthält, wobei die Gesamtzahl der Elemente gleich der Anzahl der der Rippen des zweiten Elements (11) ist*
4. 4* Vorrichtung nach Punkt 3? gekennzeichnet dadurch, daß Mittel zur Verbindung der freien Enden der Elemente (10) vorhanden sind*

   5e Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine der Rippen (20) so ausgeführt ist, daß sie die innere Oberfläche des dritten Elements (18). berührt·

   6β Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das erste Element (10) einen im allgemeinen dreieckigen Querschnitt besitzt»

   Hierzu 1 Seite Zeichnungen