DE19606836A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Betätigen eines für die Steuerung der Leerlaufdrehzahl verwendeten Ventils - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Steue­ rung von Ventilen in Verbrennungsmotoren und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betätigen eines für die Steuerung der Leerlaufdrehzahl eines Verbren­ nungsmotors verwendeten elektromagnetischen Ventils, das im Ansaugluftkanal angebracht und der Ansaugluftströmung ausgesetzt ist.

Aus der JP 64-2023-A, veröffentlicht am 13. Januar 1989, ist bereits eine derartige Betätigungsvorrichtung be­ kannt.

In der obengenannten JP 64-2023-A wird als Rotor ein drehbarer, zweipolig magnetisierter Permanentmagnet verwendet, der in einem Raum rotiert, der sich in axialer Richtung eines ersten Magnetkreises erstreckt und inner­ halb dieses ersten Magnetkreises ausgebildet ist, so daß der durch den rotierenden Permanentmagneten erzeugte magnetische Widerstand des Magnetkreises verändert wird und auf den rotierenden Permanentmagneten ein Drehmoment wirkt, das bestrebt ist, diesen Permanentmagneten (in einer die beiden schmal ausgebildeten Abschnitte des Raums verbindenden Richtung, d. h. in einer Richtung des durch den Permanentmagneten erzeugten Magnetflusses senkrecht zur axialen Richtung des ersten Magnetkreises) in eine neutrale, stabile Position zurückzustellen.

Wenn in diesem Zustand einer Spule, die in der obenbe­ schriebenen Betätigungsvorrichtung angebracht ist, Lei­ stung zugeführt wird, um in axialer Richtung des ersten Magnetkreises einen Magnetfluß zu er zeugen, der zu dem durch den Permanentmagneten erzeugten Magnetfluß senk­ recht ist, wird der Rotor, d. h. der Permanentmagnet, aus der neutralen, stabilen Position in eine beliebige Win­ kelposition gedreht, die durch die Größe (Stärke) des Magnetflusses (die Größe des der Spule zugeführten elek­ trischen Stroms) bestimmt ist. Folglich kann der Rotor an einer beliebigen, stabilen Winkelposition gehalten wer­ den.

Weiterhin dient in der obenbeschriebenen Betätigungsvor­ richtung ein Magnetjochelement (ein zweites Magnetjoch), das aus einem ferromagnetischen Werkstoff hergestellt und so angebracht ist, daß es einen zweiten Magnetkreis bildet, der Reduzierung des magnetischen Widerstandes des Magnetkreises, der vom rotierenden Permanentmagneten in der neutralen, stabilen Position gebildet wird, um so das Drehmoment zum Rückstellen des Permanentmagneten in die neutrale, stabile Position zu erhöhen.

Folglich wird eine Drehmoment-Veränderungsrate (ein Drehmomentgradient) in bezug auf den Drehwinkel des drehbaren Permanentmagneten vergrößert. Das heißt, daß die Kraft vergrößert wird, die auf den Permanentmagneten wirkt, um ihn in seiner Position zu halten.

Bei der obenbeschriebenen Betätigungsvorrichtung gemäß der JP 64-2023-A bestehen jedoch die folgenden Probleme, die gelöst werden müssen.

In der obigen Betätigungsvorrichtung ist der rotierende, zweipolig magnetisierte Permanentmagnet als Rotor in dem Raum angeordnet, der innerhalb eines Magnetjochelements (eines ersten Magnetjochs) ausgebildet ist, das aus einem ferromagnetischen Werkstoff für die Ausbildung des ersten Magnetkreises hergestellt ist.

Genauer wird ein Magnetfeld, das um den rotierenden Permanentmagneten erzeugt wird, an dessen äußerer Um­ fangsfläche mittels des für die Ausbildung des ersten Magnetkreises verwendeten Elements (des ersten Magnet­ jochs) kurzgeschlossen.

Ein Teil des durch den Permanentmagneten in Richtung des im zweiten Magnetkreis vorhandenen Magnetflusses senk­ recht zum Magnetfluß im ersten Magnetkreis wird ebenfalls in den ersten Magnetkreis abgezweigt, in welchem die Spule vorgesehen ist, so daß der in Richtung des im ersten Magnetkreis vorhandenen Magnetflusses senkrecht zu dem durch den rotierenden Permanentmagneten erzeugten Magnetfluß reduziert (geschwächt) wird. Daher wird die Veränderung des magnetischen Widerstandes des Magnetfelds Rotationsrichtung des Permanentmagneten gering.

Folglich ist die Drehmomentveränderung (der Drehmoment­ gradient) bezüglich des Drehwinkels des Permanentmagneten gering. Weiterhin wird die Kraft abgeschwächt, die auf den Permanentmagneten wirkt, um ihn gegen ein äußeres, störendes Drehmoment in seiner Position zu halten.

Infolgedessen wird die Drehposition des Permanentmagne­ ten, d. h. des Rotors, entsprechend der Größe eines äußeren, störenden Drehmoments in hohem Maß verändert.

Beispielsweise wirkt in einem Fall, in dem die obenbe­ schriebene herkömmliche Betätigungsvorrichtung direkt ein in einen Abschnitt einer Luftansaugleitung eines Verbren­ nungsmotors eingebautes Ventil betätigt, auf den den Rotor bildenden Permanentmagneten eine äußere Kraft wie etwa die Kraft der Ansaugluftströmung (Luftströmungs­ kraft) in Form einer äußeren Störung, so daß die Drehposition des Permanentmagneten verändert wird und folglich der Öffnungswinkel des Ventils verändert wird. Daher tritt eine Schwankung der Motordrehzahl auf.

Es wird angemerkt, daß selbst dann, wenn der zweite Magnetkreis mittels des Magnetjochelements (des zweiten Magnetjochs) gebildet ist, das aus einem ferromagneti­ schen Werkstoff hergestellt ist, die gesamte Umfangsflä­ che des Magnetfelds, welches durch das erste Magnetjoch­ element für die Bildung des ersten Magnetkreises erzeugt wird, kurzgeschlossen wird, so daß eine Veränderung der Drehposition des Permanentmagneten nur sehr unzureichend verhindert werden kann.

Weiterhin kann im ersten Magnetjochelement für die Bil­ dung des ersten Magnetkreises ein Zwischenraum vorgesehen sein, so daß es in dem obengenannten schmalen Raum in zwei- Teile unterteilt ist, wodurch der magnetische Kurz­ schluß um den Permanentmagneten beseitigt wird.

Da jedoch ein erstes Magnetjoch des mittels des Zwischen­ raums in zwei Teile unterteilten ersten Magnetjochele­ ments in den ersten Magnetkreis eingekoppelt ist, bildet der erste Magnetkreis selbst einen magnetisch kurzge­ schlossenen Weg für den Permanentmagneten. Folglich kann auch hiermit die Veränderung der Drehposition nicht ausreichend stark verhindert werden.

Obwohl es möglich ist, das obenbeschriebene Problem durch Vergrößern der magnetomotorischen Kraft der Spule, die zum Drehen des Permanentmagneten erforderlich ist, zu beseitigen, indem der der Spule zugeführte Strom erhöht wird oder indem ein Magnet mit einem Selten-Erd-Element mit einer hohen magnetomotorischen Kraft für den Perma­ nentmagneten verwendet wird, hat die erstgenannte Maß­ nahme einen hohen Leistungsverbrauch zur Folge, während die letztgenannte Maßnahme eine teuere Betätigungsvor­ richtung (Kostenanstieg) zur Folge hat, da der Magnet aus einem Selten-Erd-Element im Vergleich zu einem Ferritma­ gnet sehr teuer ist.

Es wird angemerkt, daß es schwierig ist, den Ferritmagne­ ten in zylindrischer Form herzustellen, da bei der Aus­ bildung des Ferritmagneten in zylindrischer Form oftmals Risse erzeugt werden.

Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Betätigungsvorrichtung und ein Betätigungsverfahren zu schaffen, bei denen die auf ein angetriebenes Element (wie etwa einen Rotor) wirkende Kraft erhöht ist, um das angetriebene Element, auf das eine äußere Störung wirkt, an seiner Position zu halten, ohne den Leistungsverbrauch und/oder die Herstellungskosten der Betätigungsvorrich­ tung zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren, wie sie in den unabhängi­ gen Ansprüchen beansprucht sind. Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gerichtet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut­ lich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Betätigungsvor­ richtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung längs einer Linie I-I in Fig. 2;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Betätigungsvorrich­ tung gemäß der ersten Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung längs der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 ein elektrisches Schaltbild einer Spulentreiber­ schaltung, die an ein Paar von Spulen angeschlos­ sen ist, die in der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Betätigungsvorrichtung angebracht sind;

Fig. 4 einen Kennliniengraphen eines Rückstelldrehmo­ ments in bezug auf den Drehwinkel eines Rotors zur Erläuterung der Funktionsweise der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Betätigungsvorrichtung;

Fig. 5 einen Kennliniengraphen eines Rotor-Drehwinkels in bezug auf das EIN-Schaltverhältnis zur Erläu­ terung der Funktionsweise der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Betätigungsvorrichtung;

Fig. 6 eine Querschnittsansicht der Betätigungsvorrich­ tung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 ein elektrisches Schaltbild eines weiteren Bei­ spiels einer Spulentreiberschaltung, die in der ersten oder in der zweiten bevorzugten Ausfüh­ rungsform verwendet werden kann;

Fig. 8 eine Querschnittsansicht der Betätigungsvorrich­ tung gemäß einer Abwandlung der in den Fig. 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform;

Fig. 9 eine Querschnittsansicht der Betätigungsvorrich­ tung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung längs einer Linie I-I in Fig. 10;

Fig. 10 eine Querschnittsansicht der Betätigungsvorrich­ tung gemäß der dritten Ausführungsform längs ei­ ner Linie II-II in Fig. 9;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht der Betätigungsvorrich­ tung gemäß der dritten Ausführungsform zur Erläu­ terung der beiden kleinen Spaltabschnitte (b₁ und b₂) sowie der Länge in Drehrichtung anhand der Winkel in der Betätigungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform;

Fig. 12 eine Querschnittsansicht der Betätigungsvorrich­ tung gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung;

Fig. 13 eine Querschnittsansicht der Betätigungsvorrich­ tung gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung längs der Linie I-I in Fig. 14;

Fig. 14 eine Querschnittsansicht der Betätigungsvorrich­ tung gemäß der fünften Ausführungsform längs der Linie II-II in Fig. 13;

Fig. 15 eine Querschnittsansicht der Betätigungsvorrich­ tung gemäß einer sechsten bevorzugten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 16 ein weiteres Beispiel eines angetriebenen Ele­ ments in der Betätigungsvorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung;

Fig. 17 eine Querschnittsansicht der Betätigungsvorrich­ tung gemäß einer siebten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung längs einer Linie I-I in Fig. 18;

Fig. 18 eine Querschnittsansicht der Betätigungsvorrich­ tung gemäß der siebten Ausführungsform längs der Linie II-II in Fig. 17;

Fig. 19 eine Querschnittsansicht der Betätigungsvorrich­ tung gemäß der siebten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung zur Erläuterung der beiden kleinen Spaltabschnitte (b₁ und b₂) sowie der Länge in Drehrichtung anhand der Winkel;

Fig. 20 eine Querschnittsansicht der Betätigungsvorrich­ tung gemäß einer achten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung; und

Fig. 21 eine Querschnittsansicht der Betätigungsvorrich­ tung gemäß einer neunten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung.

Erste Ausführungsform

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Betätigungs­ vorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung längs einer Linie I-I von Fig. 2, während Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Betätigungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform längs der Linie II-II von Fig. 1 zeigt.

In den Fig. 1 und 2 umgibt ein allgemein mit A bezeichne­ tes stationäres Element ein allgemein mit B bezeichnetes angetriebenes Element. Das stationäre Element B ist beispielsweise an der Karosserie eines Fahrzeugs befe­ stigt oder angebracht. Das stationäre Element A enthält ein Körper-Magnetjoch 1, das aus einem ferromagnetischen Werkstoff mit einer im Querschnitt im wesentlichen zylin­ drischen Form hergestellt ist und gekrümmte Abschnitte aufweist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, an denen sich Wandabschnitte vertikal erstrecken, ein flaches, plat­ tenähnlich geformtes Stator-Magnetjoch 2, das aus einem ferromagnetischen Werkstoff hergestellt ist und mit den oberen Enden der Wandabschnitte des Körper-Magnetjochs 1 verbunden ist, wobei das Körper-Magnetjoch 1 und das Stator-Magnetjoch 2 einen Magnetjochabschnitt des statio­ nären Elements A mit im allgemeinen zylindrischer Form bilden.

An den offenen Enden der beiden Seiten des zylindrisch geformten Magnetjochabschnitts sind Deckel (die auch Einkapselungen genannt werden) 9 und 10 angebracht, die jeweils aus einem nichtmagnetischen Werkstoff wie etwa Aluminium gebildet sind, wie in Fig. 2 gezeigt ist. In Fig. 1 sind mehrere Schrauben 8 gezeigt, die dazu dienen, die jeweiligen Magnetjoch-Deckelelemente 1, 2, 9 bzw. 10 miteinander zu verbinden.

An einer inneren Umfangsfläche eines zylindrischen Ab­ schnitts des Körper-Magnetjochs 1 sind zwei Permanentma­ gneten 13 und 14 befestigt, die sich in radialer Richtung des zylindrischen Abschnitts erstrecken und jeweils in der Weise magnetisiert sind, daß sie an ihrer äußeren Oberfläche bzw. an ihrer inneren Oberfläche in bezug auf das Körper-Magnetjoch 1 zwei Pole besitzen, wie aus Fig. 1 hervorgeht.

Für die Permanentmagneten 13 und 14 werden Ferritmagneten verwendet.

Jede der inneren Oberflächen der zwei Permanentmagneten 13 und 14 ist bogenförmig ausgebildet, wobei das Zentrum des Bogens mit der axialen Mittellinie des zylindrischen Abschnitts des Körper-Magnetjochs 1 im wesentlichen zusammenfällt und wobei die beiden inneren Oberflächen in bezug auf die axiale Mittellinie des zylindrischen Ab­ schnitts im wesentlichen symmetrisch einander zugewandt sind.

Weiterhin weisen die inneren Oberflächen der zwei Perma­ nentmagneten 13 und 14 in radialer Richtung des zylindri­ schen Abschnitts des Körper-Magnetjochs 1 einander entge­ gengesetzte Pole auf, wie aus Fig. 1 hervorgeht. Das heißt, die innere Oberfläche eines der zwei Permanentma­ gneten 13 und 14, der sich bei Betrachtung von Fig. 1 links befindet, besitzt einen S-Pol (Südpol), während die äußere Oberfläche dieses Permanentmagneten 13 einen N-Pol (Nordpol) besitzt. Die innere Oberfläche des anderen der beiden Permanentmagneten 13 und 14, der sich bei Betrach­ tung von Fig. 1 rechts befindet, besitzt einen N-Pol, während die äußere Oberfläche dieses Permanentmagneten 14 einen S-Pol besitzt, wie aus Fig. 1 hervorgeht.

An einer inneren Umfangsfläche des Stator-Magnetjochs 2 ist mittels Schrauben 17 ein mit 15 bezeichneter Stator befestigt, wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht.

Der Stator 15 ist ebenfalls aus einem ferromagnetischen Werkstoff hergestellt. Seine innere Umfangsfläche ist im Querschnitt bogenförmig ausgebildet, wobei das Zentrum des Bogens mit der axialen Mittellinie des zylindrischen Abschnitts des Körper-Magnetjochs 1 im wesentlichen zusammenfällt, wie dies auch bei den Permanentmagneten 13 und 14 der Fall ist, wie oben beschrieben worden ist. Weiterhin sind um eine isolierende Haspel 18, die um einen oberen Wandabschnitt des Stators 15 angeordnet ist, zwei Spulen 19 und 20 gewickelt, um in radialer Richtung des Stators 15 einen oder zwei magnetische Flüsse Φ₁ bzw. Φ₂ zu erzeugen. Die Stromversorgung einer der Spulen 19 oder 20 oder beider Spulen 19, 20 wird später genauer erläutert.

Im folgenden wird der Aufbau des angetriebenen Elements B beschrieben.

Das angetriebene Element B enthält ein Rotorwelle 30 sowie ein Paar von Rotor-Magnetjochen 31 und 32, die an der äußeren Umfangsfläche der Rotorwelle 31 befestigt sind, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist.

Die Rotorwelle 30 ist aus rostfreiem Stahl (SUS304) gebildet, der ein nichtmagnetischer Werkstoff ist, wobei ihre beiden Enden in den Deckeln 9 und 10 mittels eines Paars von Lagern 11 bzw. 12 drehbar und axial unterstützt sind, wie aus Fig. 2 hervorgeht.

Die Rotor-Magnetjoche 31 und 32 sind aus ferromagneti­ schen Werkstoffen hergestellt und im Querschnitt entspre­ chend den Permanentmagneten 13 und 14 bogenförmig ge­ formt.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist zwischen den oberen Endflächen (zweite Endfläche und vierte Endfläche) der beiden Rotor- Magnetjoche 31 und 32 in Umfangsrichtung der Rotor-Ma­ gnetjoche 31 bzw. 32 ein erster Spalt (der mit a bezeich­ net ist) ausgebildet, der weit genug ist, um die Rotor- Magnetjoche 31 und 32 magnetisch voneinander zu trennen. An den entsprechenden unteren Endflächen der beiden Rotor-Magnetjoche 31 und 32 ist in den Umfangsrichtungen der Rotor-Magnetjoche 31 bzw. 32 ein weiter Spalt ausge­ bildet.

Genauer ist eine äußere Umfangsfläche (die die zweite Endfläche und die vierte Endfläche umfaßt) der beiden Rotor-Magnetjoche 31 und 32, die sich am ersten Spalt a befindet, der inneren Umfangsfläche des Stators 15 in Bogenform über kleine Spalte b₁und b₂ (zweiter und dritter Spalt) zugewandt, wie in Fig. 1 gezeigt ist.

Weiterhin sind Teile der äußeren Umfangsflächen, die sich an den anderen Enden der beiden Rotor-Magnetjoche 31 und 32 befinden, Teilen der inneren Umfangsflächen in Bogen­ form der beiden Permanentmagneten 13 und 14 über kleine Spalte (vierter Spalt und fünfter Spalt), die mit c₁ bzw. c₂ bezeichnet sind, zugewandt, wie in Fig. 1 gezeigt ist.

Daher wird, wie in Fig. 1 gezeigt ist, ein erster Magnet­ kreis D₁, der als Strichpunktlinie gezeichnet ist, in der Weise gebildet, daß der vom linken Permanentmagneten 13 erzeugte Magnetfluß durch einen inneren Abschnitt des Körper-Magnetjochs 1, danach durch das Stator-Magnetjoch 2, durch den Stator 15 und über den kleinen Spalt b₁ (zweiter Spalt) durch das linke Rotor-Magnetjoch 31 verläuft und anschließend über den kleinen Spalt c₁ (vierter Spalt) in den linken Permanentmagneten 13 zu­ rückkehrt.

Andererseits wird, wie ebenfalls in Fig. 1 gezeigt ist, ein zweiter Magnetkreis D₂, der ebenfalls als Strich­ punktlinie gezeichnet ist, in der Weise gebildet, daß der vom rechten Permanentmagneten 14 erzeugte Magnetfluß über den kleinen Spalt c₂ (fünfter Spalt) durchs das rechte Rotor-Magnetjoch 32, danach über den kleinen Spalt b₂ (dritter Spalt) durch den Stator 15 und durch das Stator- Magnetjoch 2 verläuft und anschließend durch das Körper- Magnetjoch 1 zum rechten Permanentmagneten 14 zurück­ kehrt.

Folglich sind die Richtungen der magnetischen Flüsse der beiden Magnetkreise D₁ und D₂ im Stator 15 einander entgegengesetzt, wie aus Fig. 1 hervorgeht.

Nun wird mit Bezug auf Fig. 3 ein Beispiel einer Spulen­ treiberschaltung 5 beschrieben. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, sind um den Stator 15 auf die isolierende Haspel 18 zwei Spulen 19 und 20 gewickelt.

Eine der beiden Spulen 19 oder 20 ist mit ihrem Wick­ lungsanfangsabschnitt über einen Anschluß 21 mit dem Pluspol "+" einer Gleichspannungsquelle wie etwa einer Batterie Ba verbunden, während die andere der beiden Spulen 19 oder 20 mit ihrem Wicklungsendabschnitt über den Anschluß 21 mit dem Pluspol "+" der Gleichspannungs­ quelle verbunden ist.

Die erstgenannte der Spulen 19 oder 20 ist mit ihrem Wicklungsendabschnitt über Anschlüsse 22 bzw. 23 mit dem Kollektor eines von zwei NPN-Bipolartransistoren 24 und 25 verbunden, während die letztgenannte der beiden Spulen 20 oder 19 mit ihrem Wicklungsanfangsabschnitt über den anderen der Anschlüsse 22 bzw. 23 mit dem Kollektor des weiteren NPN-Bipolartransistors 25 oder 24 verbunden ist. Die Emitter der beiden NPN-Transistoren 24 und 25 sind geerdet. Ein Paar von Überspannungsschutzdioden (Frei­ laufdioden) 26 und 27 sind parallel zu den jeweiligen Spulen 19 bzw. 20 zwischen den Anschluß 21 und einen der Anschlüsse 22 bzw. 23 geschaltet.

Weiterhin wird an die Basis des einen NPN-Transistors 25, dessen Kollektor mit der Spule 20 verbunden ist, ein Schaltverhältnissignal (impulsbreitenmoduliertes Signal) S(D) angelegt, ferner wird dieses Signal an die Basis des anderen NPN-Transistors 24, dessen Kollektor mit der anderen Spule 19 verbunden ist, über einen Invertierer 28 angelegt.

Obwohl in Fig. 3 ein Schaltverhältnissignal-Generator zum Erzeugen und zum Anlegen des Schaltverhältnissignals an jede der Basen der NPN-Transistoren 24 und 25 nicht gezeigt ist, ist die Struktur des Schaltverhältnissignal- Generators wohlbekannt und enthält beispielsweise eine Impulsgenerator und einen Impulsbreitenmodulator. Das Impuls-Schaltverhältnis wird mittels eines Mikrocomputers bestimmt, der eine Steuereinheit für die Steuerung etwa einer Motor-Leerlaufdrehzahl bildet.

Während einer EIN-Zeitdauer Ta des Schaltverhält­ nissignals S(D) (d. h. während einer Zeitdauer Ta hoher Spannung des Schaltverhältnissignals) ist nur der NPN- Transistor 25 leitend, so daß ein Leistungsversor­ gungsstrom von der Batterie Ba in die eine Spule 20 fließt. Andererseits ist während der AUS-Zeitdauer Tb des Schaltverhältnissignals S(D) (d. h. während der Zeitdauer Tb niedriger Spannung (Nullspannung) des Schaltverhält­ nissignals) nur der andere NPN-Transistor 24 leitend, so daß der Leistungsversorgungsstrom von der Batterie Ba in die andere Spule 19 fließt.

Da wie oben beschrieben der Leistungsversorgungsstrom durch die Spulen 19 bzw. 20 in entgegengesetzten Richtun­ gen fließt, werden die einander entgegengesetzten magne­ tischen Flüsse Φ₁ und Φ₂ im Stator 15 erzeugt, wie in Fig. 1 gezeigt ist.

Nun wird die Funktionsweise der Betätigungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung beschrieben.

• (A) Fall, in dem in keine der Spulen 19 und 20 ein Lei­ stungsversorgungsstrom fließt.

Obwohl es schwierig ist, den Verlauf der magnetischen Flüsse genau zu analysieren, weil in Magnetkreisen zahl­ reiche magnetische Streuungen vorhanden sind, wird im folgenden ein Hauptverlauf der magnetischen Flüsse in der Betätigungsvorrichtung beschrieben.

In einem Zustand der Betätigungsvorrichtung, in dem durch keine der Spulen 19 und 20 ein Leistungsversorgungsstrom fließt, sind im ersten und im zweiten Magnetkreis D₁ bzw. D₂ magnetische Flüsse vorhanden, die durch die beiden Permanentmagneten 13 und 14 erzeugt werden und deren Richtungen im Stator 15 einander entgegengesetzt sind, wie in Fig. 1 gezeigt ist.

Nun wird angenommen, daß in diesem Zeitpunkt die Rotor­ welle 30 aus dem in Fig. 1 gezeigten Zustand durch eine äußere Kraft, beispielsweise manuell, in einer ihrer beiden Drehrichtungen gedreht wird. Da Bereiche mit den kleinen Spalten b₁ und b₂ (zweiter und dritter Spalt), die zwischen einander zugewandten Oberflächen der Rotor- Magnetjochen 31 bzw. 32 und des Stators 15 gebildet sind, d. h. Querschnittsbereiche sowohl des ersten als auch des zweiten Magnetkreises D₁ bzw. D₂, voneinander verschieden werden, tritt eine Differenz zwischen den magnetischen Widerständen auf, derart, daß der magnetische Widerstand eines kleineren Querschnittsbereichs größer als derjenige des anderen, größeren Querschnittsbereichs wird.

Die Drehmomente, die die beiden Rotor-Magnetjoche 31 und 32 in der Richtung drehen, in der die magnetischen Wider­ stände der beiden kleinen Spalte b₁ und b₂ (zweiter und dritter Spalt) jeweils reduziert werden (indem die Berei­ che, die den kleinen Spalten b₁ bzw. b₂ zugewandt sind, jeweils erhöht werden) werden in einander entgegengesetz­ ten Richtungen hervorgerufen.

Folglich wirkt auf die Rotorwelle 30 stets ein sogenann­ tes Rückstelldrehmoment, das bestrebt ist, die Rotorwelle 30 in eine neutrale, stabile Position (den in Fig. 1 gezeigten Zustand) zurückzustellen, in der die Bereiche der beiden kleinen Spalte (zweiter und dritter Spalt), die an einander zugewandten Oberflächen zwischen den Rotor-Magnetjochen 31 und 32 und dem Stator 15 gebildet sind, im wesentlichen einander gleich werden.

Weiterhin wird angenommen, daß die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Rotorwelle in irgendeiner ihrer Drehrichtungen gedreht wird. In diesem Zeitpunkt werden die Bereiche der beiden kleinen Spalte c₁ und c₂ (vierter Spalt und fünf­ ter Spalt), die durch einander zugewandte Oberflächen zwischen jedem Rotor-Magnetjoch 31 und 32 und den beiden Permanentmagneten 13 und 14 gebildet sind, relativ zuein­ ander verändert, d. h. einer der Querschnittsbereiche der ersten bzw. zweiten Magnetkreise D₁ bzw. D₂ wird vergrö­ ßert, während der entsprechende andere Querschnittsbe­ reich verkleinert wird. Folglich wird auf die gleiche Weise wie oben eine Differenz zwischen den magnetischen Widerständen erzeugt.

In diesen Positionen der kleinen Spalte c₁ und c₂ wirkt auf die Rotorwelle 30 stets das Rückstelldrehmoment, das bestrebt ist, die Rotorwelle 30 in die neutrale, stabile Position (den in Fig. 1 gezeigten Zustand) zurückzustel­ len, so daß die Bereiche der kleinen Spalte c₁ und c₂ einander gleich werden.

Folglich kann die Rotorwelle 30 in dem Zustand, in dem den Spulen 19 und 20 kein Leistungsversorgungsstrom zugeführt wird, in der neutralen, stabilen Position gehalten werden.

Die neutrale, stabile Position ist durch einen Rotordreh­ winkel θ = 0° gegeben.

Falls die Rotorwelle 30 in irgendeiner Richtung aus dem Null-Drehwinkel (θ = 0°) gedreht (geschwenkt oder in Drehrichtung bewegt) wird, wird das Rückstelldrehmoment für die Rückstellung der Rotorwelle 30 in die neutrale, stabile Position proportional einer Veränderungsrate des magnetischen Widerstandes aufgrund der Drehung der Rotor­ welle 30 erzeugt. Die Größe (Stärke) des Rückstelldrehmo­ ments ergibt eine Größe der Kraft, die die Rotorwelle 30 in ihrer gedrehten Position (ausgedrückt durch einen vorgegebenen Rotorwinkel θ) gegen ein Drehmoment, das aufgrund einer äußeren Störung (Stördrehmoment) erzeugt wird, hält.

Fig. 4 zeigt einen Kennliniengraphen der Rückstelldrehmo­ mente T in bezug auf den Drehwinkel θ in drei Fällen, die weiter unten beschrieben werden.

Es wird angenommen, daß die Drehung der Rotorwelle 30 im Gegenuhrzeigersinn durch einen negativen Winkel ausge­ drückt wird und daß die Drehung der Rotorwelle 30 im Uhrzeigersinn durch einen positiven Winkel ausgedrückt wird. Die Rückstelldrehmoment-Kennlinie bei einer Drehung der Rotorwelle 30 in dem Zustand, in dem den Spulen 19 und 20 kein Leistungsversorgungsstrom zugeführt wird, ist in Fig. 4 mit I bezeichnet. Es wird angemerkt, daß der Rotordrehwinkel θ die gleiche Richtung wie das Rück­ stelldrehmoment T besitzt, d. h. wenn das Rückstell­ drehmoment positiv ist, nimmt der Drehwinkel θ zu, wäh­ rend bei negativem Rückstelldrehmoment T der Drehwinkel θ abnimmt.

Die Position des Rotordrehwinkels θ = 0°, die mit R₂, bezeichnet ist, ist die neutrale, stabile Position.

Wenn die Veränderungsrate (Gradient) des Rückstelldrehmo­ ments T in bezug auf den Drehwinkel θ der Drehwelle 30 größer wird, d. h. wenn die Veränderungsraten der magne­ tischen Widerstände im ersten bzw. im zweiten Magnetkreis D₁ bzw. D₂ größer werden, wird folglich die Kraft, die die Rotorwelle 30 gegen die äußere Störung in der gedreh­ ten Position θ hält, größer.

Falls daher die magnetischen Flüsse der beiden Permanent­ magneten 13 und 14 im ersten bzw. im zweiten Magnetkreis D₁ bzw. D₂ konzentriert sind, können die magnetischen Energien, die die Permanentmagneten 13 und 14 besitzen, wirksam in Form eines maximalen Rückstelldrehmoments T verwendet werden.

• (B) Fall, in dem durch eine der Spulen 19 oder 20 ein Leistungsversorgungsstrom fließt.

Es wird angenommen, daß das in Fig. 3 gezeigte Schaltver­ hältnissignal S(D) an die NPN-Transistoren 24 und 25 angelegt wird, damit der Leistungsversorgungsstrom durch eine der Spulen 19 oder 20 fließt.

Während der EIN-Zeitdauer Ta des Schaltverhältnissignals S(D) fließt der Leistungsversorgungsstrom nur durch die eine Spule 20. Dies bewirkt im Stator 15 die Erzeugung des neuen Magnetflusses in der in Fig. 1 gezeigten Rich­ tung Φ₂ (die mit der Richtung des Magnetflusses des ersten Magnetkreises D₁, der durch den linken Permanent­ magneten 13 erzeugt wird, übereinstimmt und dem Magnet­ fluß des zweiten Magnetkreises D₂, der durch den rechten Permanentmagneten 14 erzeugt wird, entgegengesetzt ist). Während der AUS-Zeitdauer Tb des Schaltverhältnissignals S(D) fließt der Leistungsversorgungsstrom nur durch die andere Spule 19. Dies bewirkt im Stator 15 die Erzeugung des anderen weiteren Magnetflusses in der in Fig. 1 gezeigten Richtung Φ₁ (die gleich der Richtung des Flus­ ses des zweiten Magnetkreises D₂ ist, der durch den rechten Permanentmagneten 14 erzeugt wird, und zur Rich­ tung des Magnetflusses, der im ersten Magnetkreis D₁ durch den linken Permanentmagneten 13 erzeugt wird, entgegengesetzt ist). Da jedoch in der tatsächlichen Praxis eine Spulentreiberfrequenz, die durch 1/(Ta + Tb) gegeben ist, im Bereich von 100 Hz bis 500 Hz liegt und da die jeweiligen Zeitkonstanten der Spulen 19 und 20 ausreichend größer als die Spulentreiberperiode (Ta + Tb) ist, fließt in die Spulen 19 und 20 ein mittlerer Strom, der entweder einem AUS-Schaltverhältnis (= Tb · 100/(Ta + Tb) %) oder einem EIN-Schaltverhältnis (= Ta · 100/(Ta + Tb) %) entspricht, so daß im Stator 15 ein mittle­ rer Magnetfluß, der dem mittleren Strom entspricht, erzeugt wird.

Wie oben beschrieben, bewirkt der Leistungsversor­ gungsstrom durch die eine Spule 19, daß der Magnetfluß des ersten Magnetkreises D₁ mit dem linken Permanentma­ gneten 13 in Übereinstimmung mit dem durch den Stator 15 erzeugten Magnetfluß in der Richtung Φ₁ abgeschwächt wird und daß der Magnetfluß des Magnetkreises D₂ mit dem rechten Permanentmagneten verstärkt wird. Weiterhin bewirkt der Leistungsversorgungsstrom durch die andere Spule 20, daß der Magnetfluß des zweiten Magnetkreises D₂ mit dem rechten Permanentmagneten abgeschwächt wird und daß der Magnetfluß des ersten Magnetkreises D₁ mit dem linken Permanentmagneten 13 verstärkt wird.

Falls daher das EIN-Schaltverhältnis 50% beträgt (das AUS-Schaltverhältnis beträgt dann ebenfalls 50%) und die Stärken der beiden magnetischen Flüsse Φ₁ und Φ₂ mit einander entgegengesetzten Richtungen im Stator 15 gleich sind, wird ein Gleichgewicht der Stärken der beiden magnetischen Flüsse im ersten Magnetkreis bzw. im zweiten Magnetkreis beibehalten, so daß die Rotorwelle 30 in der neutralen, stabilen Position, d. h. bei dem Null-Drehwin­ kel θ = 0°, der in Fig. 4 durch R₂ bezeichnet ist, gehal­ ten wird.

Wenn jedoch das EIN-Schaltverhältnis 100% beträgt (und folglich das AUS-Schaltverhältnis 0% beträgt), beträgt der durch die eine Spule 19 hervorgerufene Magnetfluß Φ₁ 0%, während der durch die andere Spule 20 hervorgerufene Magnetfluß Φ₂ 100% beträgt.

Während daher der Magnetfluß des ersten Magnetkreises D₁, der durch den Stator 15 verläuft, mittels des weiteren Magnetflusses Φ₂ verstärkt wird, während jener des zwei­ ten Magnetkreises D₂, der durch den Stator 15 verläuft, durch denselben Magnetfluß Φ₂ geschwächt wird, wird das Gleichgewicht zwischen den Stärken der magnetischen Flüsse in den beiden Magnetkreisen D₁ und D₂ gestört, so daß die magnetischen Widerstände des ersten bzw. des zweiten Magnetkreises D₁ bzw. D₂ bei Gleichheit der Bereiche der kleinen Spalte b₁ und b₂ und der kleinen Spalte c₁ und c₂ nicht mehr im Gleichgewicht sind. Somit wird ein positives Drehmoment erzeugt, das bestrebt ist, die magnetischen Widerstände ins Gleichgewicht zu bringen und die Rotorwelle 30 im Uhrzeigersinn zu drehen, wobei dieses positive Drehmoment die Rotorwelle 30 bis zu der Position des Rotordrehwinkels θ = +20° dreht, die in Fig. 4 mit R₃ bezeichnet ist. Mit dem Rückstelldrehmoment T gemäß der in Fig. 4 mit II bezeichneten Kennlinie kann die Rotorwelle 30 in der gedrehten Position, d. h. beim Drehwinkel θ gehalten werden.

Wenn andererseits das EIN-Schaltverhältnis 0% beträgt (und folglich das AUS-Schaltverhältnis 100% beträgt), beträgt der weitere Magnetfluß Φ₁, der durch die eine Spule 19 hervorgerufen wird, 100%, während der weitere Magnetfluß Φ₂, der durch die andere Spule 20 hervorgeru­ fen wird, 0% beträgt. In diesem Zeitpunkt wird das negative Drehmoment erzeugt, das die Rotorwelle 30 im Gegenuhrzeigersinn dreht. Dieses negative Drehmoment bewirkt, daß sich die Rotorwelle 30 bis in die in Fig. 4 mit R₁ bezeichnete Position dreht, d. h. bis zum Rotor­ drehwinkel von θ = -20°. Somit kann das durch die Kennli­ nie III von Fig. 4 gezeigte Rückstelldrehmoment T die Rotorwelle an der dem Drehwinkel θ entsprechenden Drehpo­ sition halten. Das bedeutet, daß die Schaltverhältnis- Steuerung ermöglicht, den Drehwinkel θ auf eine beliebige Position im Bereich von -20° bis +20° einzustellen.

Fig. 5 zeigt eine Kennlinie der Rotordrehwinkelvariablen θ gegenüber dem Einschaltverhältnis. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, kann eine linear veränderliche Kennlinie des Drehwinkels θ erhalten werden. Der Grund hierfür besteht darin, daß die Leistungszufuhr entweder an die Spule 19 oder an die Spule 20 bewirkt, daß die Richtungen der neuen Magnetflüsse, die im Stator 15 erzeugt werden, einander entgegengesetzt sind, so daß einer der magneti­ schen Flüsse im ersten bzw. im zweiten Magnetkreis D₁ bzw. D₂ verstärkt wird, während der andere abgeschwächt wird, so daß der Rotordrehwinkel θ veränderlich gesteuert wird, und daß eine magnetische Sättigung aufgrund eines unzureichenden Querschnittsbereichs des Magnetkreises sowohl im ersten als auch im zweiten Magnetkreis D₁ bzw. D₂ nicht auftritt.

Wie oben beschrieben, besitzt die Betätigungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung die folgenden Vorteile.

• (1) Da die durch die beiden Permanentmagneten 13 und 14 erzeugten magnetischen Flüsse durch den Stator 15 und das Paar von Rotor-Magnetjochen 31 und 32 im ersten bzw. im zweiten Magnetkreis D₁ bzw. D₂ vorhanden sind, wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind andere magne­ tisch kurzgeschlossene Wege, die einen verschwenderi­ schen Verbrauch von magnetischer Energie bilden und wie sie in der obenbeschriebenen herkömmlichen Betä­ tigungsvorrichtung auftreten, nicht vorhanden. Folg­ lich können die magnetischen Energien der beiden Per­ manentmagneten 13 und 14 wirksam genutzt werden. Da­ her kann ohne Erhöhung des Leistungsverbrauchs auf­ grund eines Anstiegs des in das Spulenelement flie­ ßenden Leistungsversorgungsstroms und ohne Kostenan­ stieg aufgrund der Verwendung teuerer Permanentmagne­ ten wie in der obenbeschriebenen herkömmlichen Betä­ tigungsvorrichtung die Kraft, die den Rotor (das an­ getriebene Element B) in seiner durch den Rotordreh­ winkel θ ausgedrückten gedrehten Position gegen die äußere Störung festhält, erhöht werden.
• (2) Da die beiden Spulen 19 und 20 um den Stator 15 gewickelt sind, um neue magnetische Flüsse (Φ₁ und Φ₂) zu erzeugen, wird ein bemerkenswert breiter Ro­ tor-Drehwinkelbereich θ₀ für die Rotorwelle (das an­ getriebene Element B) erzielt.
• (3) Da die Steuerung des Leistungsversorgungsstroms durch eine der beiden Spulen 19 und 20 unter Verwendung des Schaltverhältnissignals S(D) erfolgt, ermöglicht die Veränderung des EIN-Schaltverhältnisses (oder des AUS-Schaltverhältnisses) eine veränderliche Steuerung des Rotordrehwinkels θ.

Daher wird keine durch unzureichende Querschnittsbereiche in den jeweiligen Magnetkreisen (D₁ und D₂) verursachte magnetische Sättigung erzeugt, so daß die lineare Charak­ teristik der räumlichen Veränderung bezüglich des EIN- Schaltverhältnisses (oder des AUS-Schaltverhältnisses) als Veränderungscharakteristik des Rotordrehwinkels θ erhalten werden kann.

Nun werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weitere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. In diesen weiteren Ausführungsformen bezeichnen im allgemei­ nen gleiche Bezugszeichen entsprechende Elemente der ersten Ausführungsform, ferner werden genaue Erläuterun­ gen des Funktionsprinzips der weiteren bevorzugten Aus­ führungsformen im allgemeinen weggelassen.

Zweite Ausführungsform

Fig. 6 zeigt die Querschnittsansicht der Betätigungsvor­ richtung des linearen Betätigungstyps gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Es wird angemerkt, daß die vorliegende Erfindung auf eine lineare Betätigungsvorrichtung anwendbar ist, in der die Antriebsrichtung der Betätigungsvorrichtung eine gerade Linie ist, obwohl die Antriebsrichtung der Betätigungs­ vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform eine Dreh­ richtung ist.

Ein Körper-Magnetjoch 40 ist aus einem ferromagnetischen Werkstoff hergestellt, besitzt eine zylindrische vorm und bildet einen Teil des Magnetkreises.

Deckel (Einkapselungen) 41 und 42, die aus nichtmagneti­ schen Werkstoffen hergestellt sind, sind mit axialen Mittelbohrungen versehen, durch die ein Wellenelement 52 verläuft und die an den beiden Endöffnungen des zylindri­ schen Körper-Magnetjochs 40 angeschraubt sind.

Laufbuchsen (oder sogenannte Gummilaufbuchsen) 43 und 44 sind mit Druck in die axialen Mittelbohrungen der Deckel 41 bzw. 42 eingepaßt.

Die Innendurchmesser des zylindrischen Körper-Magnetjochs 40 sind folgendermaßen: Im Mittelabschnitt des Körper- Magnetjochs 40 ist in axialer Richtung eine Bohrung mit kleinstem Innendurchmesser ausgebildet, während an den jeweiligen Endabschnitten in axialer Richtung des Körper- Magnetjochs 40 Bohrungen mit mittlerem Innendurchmesser ausgebildet sind und an den jeweils am weitesten außen befindlichen Abschnitten des zylindrischen Körper-Magnet­ jochs 40 in axialer Richtung Bohrungen mit größtem Innen­ durchmesser ausgebildet sind, so daß sich eine gestufte Form ergibt.

Ein ringförmiger Stator 45 ist mit Druck in das Loch mit kleinstem Innendurchmesser im Mittelabschnitt des Körper- Magnetjochs 40 eingepaßt. Die beiden Spulen 19 und 20 sind um entsprechende Isolierhaspeln 46 und 47 gewickelt, die an den Abschnitten mit mittlerem Innendurchmesser des Körper-Magnetjochs 40 mit Druck angebracht sind. Die Spulen 19 und 20 sind mit der Spulentreiberschaltung wie in Fig. 3 gezeigt verbunden. Ein Paar von ringförmigen Permanentmagneten 50 und 51 sind an den jeweiligen Ab­ schnitten mit größtem Innendurchmesser des zylindrischen Körper-Magnetjochs 40 mit Druck angebracht.

Die Steuerung des Leistungsversorgungsstroms an eine oder an beide Spulen 19 und 20 erfolgt auf der Grundlage des Schaltverhältnissignals S(D) der in Fig. 3 gezeigten Spulentreiberschaltung in der gleichen Weise, wie in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben worden ist.

Es wird angemerkt, daß der linke Permanentmagnet 50 in radialer Richtung zweipolig magnetisiert ist, so daß der N-Pol an seiner äußeren Umfangsfläche und der S-Pol an seiner inneren Umfangsfläche ausgebildet ist. Anderer­ seits ist der rechte Permanentmagnet 51 in radialer Richtung zweipolig in der Weise magnetisiert, daß sein S-Pol an seiner äußeren Umfangsfläche und sein N-Pol an seiner inneren Umfangsfläche ausgebildet ist.

Im folgenden wird das angetriebene Element B gemäß der in Fig. 6 gezeigten zweiten Ausführungsform im einzelnen beschrieben.

Ein Paar von linken und rechten ringförmigen Tauchkolben- Magnetjochen 53 und 54 sind an der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Wellenelements (auch lediglich Welle genannt) 52 hintereinander befestigt, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Die beiden Tauchkolben-Magnetjoche 53 und 54 sind aus ferromagnetischen Werkstoffen hergestellt, während das Wellenelement 52 aus einem nichtmagnetischen Werkstoff hergestellt ist.

Ein mit a bezeichneter ringförmiger Spalt (der dem ersten Spalt entspricht) ist zwischen den einander zugewandten inneren Oberflächen der Tauchkolben-Magnetjoche 53 und 54 ausgebildet, so daß die beiden Tauchkolben-Magnetjoche 53 und 54 voneinander magnetisch getrennt sind, was dazu dient, die magnetischen Flüsse zwischen dem linken und dem rechten Tauchkolben-Magnetjoch 53 bzw. 54 voreinander abzuschirmen (zu verzweigen). An den beiden Endabschnit­ ten der Tauchkolben-Magnetjoche 53 und 54 sind ringför­ mige Anschläge 55 und 56 (aus nichtmagnetischen Werkstof­ fen hergestellt) befestigt, die dazu verwendet werden, die Tauchkolben-Magnetjoche 53 und 54 zu halten.

Die äußeren Umfangsflächen, die sich an den einander benachbarten inneren Abschnitten der jeweiligen Tauchkol­ ben-Magnetjoche 53 und 54 befinden (erste und dritte Endfläche), sind der inneren Umfangsfläche (die der ersten und der dritten Endfläche entsprechen) des Stators 45 über vorgegebene kleine Spalte b₁ und b₂ (die dem zweiten und dem dritten Spalt entsprechen) zugewandt. Weiterhin sind die äußeren Umfangsflächen, die sich an den äußeren Abschnitten der jeweiligen Tauchkolben-Ma­ gnetjoche 53 und 54 befinden (fünfte und sechste Endflä­ chen), den inneren Endflächen der beiden Permanentmagne­ ten 50 und 51 über vorgegebene kleine Spalte c₁ und c₂ (die dem vierten und dem fünften Spalt entsprechen) zugewandt.

Die beiden Enden des Wellenelements 52 sind in den Lauf­ buchsen 53 und 54 in der Weise axial unterstützt, daß sie in axialer Richtung des Wellenelements 52 gleiten können.

Der linke Permanentmagnet erzeugt den Magnetfluß in einer durch die mit Pfeilen versehenen Strichpunktlinien be­ zeichneten kreisförmigen Richtung wie folgt: Der Magnet­ fluß wird vom N-Pol des Permanentmagneten 50 erzeugt, verläuft durch das Körper-Magnetjoch 40, durch den Stator 45 und den vorgegebenen Spalt b₁, anschließend durch das linke Tauchkolben-Magnetjoch 53 und den vorgegebenen Spalt c₁ und kehrt schließlich zum linken Permanentmagne­ ten 50 zurück, wodurch der erste Magnetkreis D₁ gebildet wird (siehe die linke Strichpunktlinie von Fig. 6).

Weiterhin verläuft der durch den rechten Permanentmagne­ ten 51 erzeugte Magnetfluß durch den vorgegebenen Spalt c₂, durch das rechte Tauchkolben-Magnetjoch 54, durch den kleinen Spalt b₂, durch den Stator 45 und kehrt schließ­ lich zum rechten Permanentmagneten 51 zurück, um so den zweiten Magnetkreis D₂ zu bilden (siehe die rechte Strichpunktlinie von Fig. 6).

Die Flußrichtungen der beiden magnetischen Flüsse in den Magnetkreisen D₁ und D₂ sind im Stator 45 einander entge­ gengesetzt.

Das Rückstelldrehmoment, das das Wellenelement 52 in seine neutrale, stabile Position zurückstellt (was dem in Fig. 6 gezeigten Zustand entspricht) wirkt stets auf das Wellenelement 52, wobei die neutrale, stabile Position so definiert ist, daß die Bereiche der beiden kleinen Spalte b₁ und b₂, die zwischen den einander zugewandten Oberflä­ chen der jeweiligen Tauchkolben-Magnetjoche 53 und 54 einerseits und dem Stator 45 vorhanden sind (bzw. der kleinen Spalte c₁ und c₂, die an den einander zugewandten Oberflächen der beiden Tauchkolben-Magnetjoche 53 und 54 einerseits und den beiden Permanentmagneten 50 bzw. 51 andererseits vorhanden sind) im wesentlichen einander gleich sind.

Dann bewirkt die Schaltverhältnis-Steuerung durch das Schaltverhältnissignal S(D) für den durch die beiden Spulen 19 und 20 fließenden Leistungsversorgungsstrom, daß im Stator 45 in einer der beiden Richtungen bezüglich des durch den ersten oder den zweiten Magnetkreis D₁ bzw. D₂ fließenden Magnetflusses ein neuer Magnetfluß Φ₁ oder Φ₂ erzeugt wird. Hierbei wird einer der magnetischen Flüsse, der entweder im ersten oder im zweiten Magnet­ kreis D₁ oder D₂ vorhanden ist, durch den weiteren Ma­ gnetfluß verstärkt, während der in der entgegengesetzten Richtung fließende Magnetfluß geschwächt wird.

Folglich sind die Stärken der beiden magnetischen Flüsse im ersten bzw. im zweiten Magnetkreis D₁ bzw. D₂ nicht mehr im Gleichgewicht, ferner werden die magnetischen Widerstände im ersten und im zweiten Magnetkreis D₁ bzw. D₂ ungleich, vorausgesetzt, daß die Bereiche der über die kleinen Spalte b₁ und b₂ (Spaltbereiche) einander zuge­ wandten Oberflächen im wesentlichen gleich sind. Folglich wirkt auf das Antriebselement B eine Vortriebskraft, die es in axialer Richtung in eine Position antreibt, in der die magnetischen Widerstände erneut im Gleichgewicht sind. Diese Vortriebskraft bewirkt, daß das angetriebene Element B in eine vorgegebene Position angetrieben wird, und ermöglicht, daß das angetriebene Element B in der vorgegebenen Position gehalten wird.

Das bedeutet, daß sich die Betätigungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform nur dadurch von der Betäti­ gungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform unter­ scheidet, daß der Antrieb anstatt in Drehrichtung in axialer Richtung erfolgt. Somit können mit der zweiten Ausführungsform die gleichen Vorteile wie mit der ersten Ausführungsform erzielt werden.

Jeder ringförmige Permanentmagnet 50 und 51 kann in Umfangsrichtung in mehrere Permanentmagneten unterteilt sein oder kann in Umfangsrichtung nur teilweise vorhanden sein, um so den entsprechenden Magnetkreis zu bilden. Da in diesem Fall die Herstellung der Permanentmagneten einfach ist, können infolgedessen die Herstellungskosten reduziert werden.

Fig. 7 zeigt ein weiteres Beispiel der Spulentreiber­ schaltung, die auf die um die Isolierhaspeln 46 und 47 gewickelten Spulen (19 und 20) anwendbar ist, die in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform beschrieben worden sind.

Wie in Fig. 7 gezeigt, ist ein Zwischenabgriff jeder Spule 19 und 20 mit einem entsprechenden der Anschlüsse 21a bzw. 21b verbunden, so daß jede Spule 19 bzw. 20 in zwei in Serie gewickelte Spulen 19a und 19b bzw. 20a und 20b unterteilt ist. Der Wicklungsendabschnitt der Spule 19a ist an den Pluspol der Batterie Ba über den Anschluß 21b verbunden, während der Wicklungsanfangsabschnitt der anderen Spule 20b mit dem Pluspol über den Anschluß 21b verbunden ist. Der Wicklungsanfangsabschnitt der Spule 20a ist mit dem Kollektor des NPN-Transistors 24 verbun­ den. Der Wicklungsendabschnitt der Spule 20b ist mit dem NPN-Transistor 25 gemeinsam mit dem Wicklungsanfangsab­ schnitt der Spule 19b verbunden. Der Wicklungsanfangsab­ schnitt der Spule 19a ist mit dem Kollektor des NPN- Transistors 24 verbunden. Die Freilaufdioden 26 und 27 sind über die Anschlüsse 21b und 23 bzw. über die An­ schlüsse 21a und 22 angeschlossen.

In der in Fig. 7 gezeigten alternativen zweiten Ausfüh­ rungsform erzeugen die beiden um die Isolierhaspel 46 gewickelten Spulen 19a und 19b sowie die beiden um die Isolierhaspel 47 gewickelten Spulen 20a und 20b zueinan­ der entgegengesetzte magnetische Flüsse im Stator 45.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die erste und auf die zweite bevorzugte Ausführungsform eingeschränkt.

Beispielsweise werden in der Betätigungsvorrichtung gemäß irgendeiner der ersten oder zweiten Ausführungsformen bei einer Vergrößerung eines der Bereiche der obenbeschriebe­ nen kleinen Spalte c₁ oder c₂ der jeweils andere der beiden Spalte c₂ bzw. c₁ gleichzeitig verkleinert. Es braucht jedoch auch nur einer der Bereiche verkleinert werden. Alternativ wird keiner dieser Bereiche verändert, wie in Fig. 8 gezeigt ist.

Fig. 8 zeigt eine Querschnittsansicht der Betätigungsvor­ richtung gemäß einer Abwandlung der ersten Ausführungs­ form.

Der Unterschied zwischen Fig. 1 und Fig. 8 besteht darin, daß, wie in Fig. 8 gezeigt ist, ein (unterer) schmaler Spalt, dessen Weite im wesentlichen gleich derjenigen des ersten Spalts a ist, in der zum ersten kleinen Spalt a entgegengesetzten Richtung bezüglich der axialen Mittel­ linie der Rotorwelle 30 vorgesehen ist. Der Ausdruck "entgegengesetzt", wie er in der vorliegenden Beschrei­ bung verwendet wird, hat die Bedeutung von (im wesentli­ chen) 180°.

Obwohl um die Isolierhaspel 18 oder um die Isolierhaspeln 46 und 47 zwei Spulen 19 und 20 gewickelt sind, damit sie weitere magnetische Flüsse in einander entgegengesetzten Richtungen erzeugen, kann auch nur eine einzige Spule um die Haspel 18 bzw. die Haspeln 46 und 47 gewickelt sein. In diesem Fall wird der Antriebsbereich des angetriebenen Elements B im Vergleich zum Fall der ersten Ausführungs­ form im wesentlichen halbiert.

Obwohl in der ersten und in der zweiten Ausführungsform der Bereich des kleinen Spalts a dazu dient, die im Stator erzeugten magnetischen Flüsse magnetisch voneinan­ der zu trennen, kann alternativ ein aus einem nichtmagne­ tischen Werkstoff (mit einer vom Spalt verschiedenen Permeabilität) in den kleinen Spalt a eingefügt sein, um so die magnetischen Flüsse in den Rotor-Magnetjochen oder Tauchkolben-Magnetjochen, wie sie in der ersten bzw. in der zweiten Ausführungsform beschrieben worden sind, klar voneinander zu trennen.

Dritte Ausführungsform

Fig. 9 zeigt eine Querschnittsansicht der Betätigungsvor­ richtung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform längs einer Linie I-I in Fig. 10, während Fig. 10 eine Querschnittsansicht der Betätigungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform längs der Linie II-II in Fig. 9 zeigt.

Zunächst wird der Aufbau des Stationärelements A be­ schrieben.

In der dritten Ausführungsform ist der Magnetjochab­ schnitt mit im allgemeinen zylindrischer Form mit einem Paar von oberen bzw. unteren bogenförmigen Körper-Magnet­ jochen 1A bzw. 2A (aus ferromagnetischen Werkstoffen hergestellt), mit einem Paar von linken und rechten Stator-Magnetjochen 3A bzw. 4A sowie mit Verbindungs- Magnetjochen 5, 6, 7 und 8A versehen, die die jeweiligen Enden jedes der Magnetjoche 1A, 2A, 3A und 4A verbinden. Die Deckel 9 und 10 sind an jeweiligen Endöffnungen des zylindrischen Magnetjochabschnitts angebracht.

In den Fig. 9 und 10 sind Schrauben 13A gezeigt, die durch die Deckel 9 bzw. 10 geschoben sind, und dazu dienen, jedes Element mit dem Stationärelement A zu verbinden.

In der dritten Ausführungsform ist ein einziger Perma­ nentmagnet 14 an der inneren Umfangsfläche des oberen bogenförmigen Körper-Magnetjochs 1 befestigt. Der Perma­ nentmagnet 14 ist in radialer Richtung des zylindrischen Magnetjochabschnitts zweipolig magnetisiert. Für den Permanentmagneten 14 wird ein Ferritmagnet verwendet. Die innere Umfangsfläche des Permanentmagneten 14 ist bogen­ förmig ausgebildet, wobei das Zentrum des Bogens mit der axialen Mittellinie des zylindrischen Magnetjochab­ schnitts im wesentlichen zusammenfällt. Die äußere Um­ fangsfläche des Permanentmagneten 14 ist als N-Pol magne­ tisiert, während die innere Umfangsfläche als S-Pol magnetisiert ist.

Ein linker und ein rechter Stator 15 bzw. 16 sind an der inneren Oberfläche des linken bzw. des rechten Stator- Magnetjochs 3A bzw. 4A angeschraubt und befestigt und vom Permanentmagneten 14 im wesentlichen in rechten Winkeln beabstandet, wie aus Fig. 9 hervorgeht.

Die inneren Umfangsflächen des linken bzw. des rechten Stators 15 bzw. 16, die aus den ferromagnetischen Werk­ stoffen hergestellt sind, sind bogenförmig ausgebildet, wobei ihre jeweiligen Zentren mit der axialen Mittellinie des zylindrischen Magnetjochabschnitts in der gleichen Weise wie im Fall des Zentrums des bogenförmigen Perma­ nentmagneten 14 im wesentlichen zusammenfallen. In der dritten Ausführungsform sind die Spulen 19 und 20 um den linken bzw. den rechten Stator 15 bzw. 16 gewickelt, um so in radialer Richtung der jeweiligen Statoren 15 und 16 über Isolierbeschichtungen (nicht gezeigt, die isolieren­ den Haspeln können jedoch zwischen die entsprechenden Statoren und Spulen eingefügt sein) die neuen magneti­ schen Flüsse zu erzeugen.

Im folgenden wird der Aufbau des angetriebenen Elements B gemäß der dritten Ausführungsform beschrieben. In der gleichen Weise wie in der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform sind die beiden Rotor-Magnetjoche 31 und 32 an der äußeren Umfangsfläche der Rotorwelle 30 befe­ stigt, wobei zwischen den seitlichen Endflächen der Rotor-Magnetjoche 31 und 32 ein kleiner Spalt a vorgese­ hen ist.

Die kleinen Spalte b₁ und b₂ sind zwischen den Rotor- Magnetjochen 31 und 32 und der inneren Umfangsfläche des Permanentmagneten 14 vorgesehen, wie aus Fig. 9 hervor­ geht.

Die kleinen Spalte c₁ und c₂ sind zwischen den inneren Umfangsflächen des linken und des rechten Stators 15 bzw. 16 und den Abschnitten der äußeren Umfangsflächen der Rotor-Magnetjoche 31 und 32 vorgesehen, wie aus Fig. 9 hervorgeht.

Der erste Magnetkreis D₁, der in Fig. 9 als Strichpunkt­ linie gezeichnet ist, verläuft durch den Permanentmagne­ ten 14, durch das obere Magnetjoch 1A, das Verbindungs- Magnetjoch 5, das linke Stator-Magnetjoch 3A, den kleinen Spalt c₁ und das linke Rotor-Magnetjoch 31, um über den Spalt b₁ zum Permanentmagneten 14 zurückzukehren.

Andererseits verläuft der zweite Magnetkreis D₂, der zum ersten Magnetkreis D₁ im wesentlichen symmetrisch ist und in Fig. 9 als Strichpunktlinie gezeichnet ist, vom Perma­ nentmagneten 14 durch das linke obere Magnetjoch 1A, das rechte Verbindungs-Magnetjoch 6, das rechte Stator-Ma­ gnetjoch 4A, das rechte Stator-Magnetjoch 16, den kleinen Spalt c₂, das rechte Rotor-Magnetjoch 32 und durch den kleinen Spalt b₂, um zum Permanentmagneten 14 zurückzu­ kehren.

Daher ist die Richtung des im ersten Magnetkreis D₁ vorhandenen Magnetflusses zu derjenigen des im zweiten Magnetkreis D₂ vorhandenen Magnetflusses im Stator 15 bzw. im Stator 16 entgegengesetzt, wie aus Fig. 9 hervor­ geht.

Die Spulentreiberschaltung für die Spulen 19 und 20, die in Fig. 3 gezeigt ist (für den Fall der ersten Ausfüh­ rungsform), ist an die Spulen 19 und 20 gemäß der dritten Ausführungsform angeschlossen.

Die Funktionsweise der dritten Ausführungsform ist im wesentlichen die gleiche wie in der ersten Ausführungs­ form, sofern durch keine der Spulen 19 und 20 (1) ein Leistungsversorgungsstrom fließt oder sofern in irgend­ eine der Spulen unter Verwendung des Schaltverhält­ nissignals S(D) in Fig. 3 gezeigt der Leistungsversor­ gungsstrom fließt. Es wird angemerkt, daß die in Fig. 7 gezeigte weitere Spulentreiberschaltung auch an die Spulen 19 und 20 gemäß der dritten Ausführungsform ange­ schlossen werden kann. Daher wird eine genaue Erläuterung der dritten Ausführungsform weggelassen.

Die Kennlinien der Rückstelldrehmomente T, die in den Fig. 4 und 5 gezeigt sind, finden auch auf die in den Fig. 9 und 10 gezeigte dritte Ausführungsform Anwendung.

Fig. 11 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung des Verhält­ nisses zwischen den Längen der kleinen Spalte b₁ und b₂ in Drehrichtung sowie des kleinen Spalts a in der dritten Ausführungsform anhand des Drehwinkels der Rotorwelle 30.

Bezugnehmend auf Fig. 11 wird angenommen, daß sich das angetriebene Element B in der neutralen, stabilen Posi­ tion (dem in Fig. 9 gezeigten Zustand) befindet. Ferner wird angenommen, daß der Drehwinkel der Rotorwelle 30 durch θ₀ gegeben ist, der Winkel der bogenförmigen inne­ ren Oberfläche des Permanentmagneten 14 durch θ_m gegeben ist, der Winkel des Spalts a durch θ_s gegeben ist und der Winkel des kleinen Spalts b₂ durch θ_r gegeben ist (θ_r = θ_m/2 - θ_s/2).

Für den Winkel θ_s des kleinen Spalts a ist es wünschens­ wert, daß er im Hinblick auf die Verzweigung des Magnet­ flusses des Permanentmagneten 14 in zwei Flüsse im Be­ reich von 10° bis 20° liegt, wie in Fig. 9 gezeigt ist.

Ferner ist wünschenswert, daß die Differenz zwischen dem Drehwinkel θ_r des kleinen Spalts b₂ und dem halben Dreh­ winkel θ₀ (d. h. θ_r - θ₀)/2) im Bereich von 5° bis 10° liegt, um innerhalb des Drehbereichs von θ₀ der Rotor­ welle 30 eine lineare Drehmomentveränderungskennlinie (siehe Fig. 5) und bezüglich des Schaltverhältnisses (EIN-Schaltverhältnis oder AUS-Schaltverhältnis) eine lineare Drehmomentveränderungskennlinie des Rotordrehwin­ kels θ zu erhalten (siehe Fig. 4).

Die Vorteile der dritten Ausführungsform sind im wesent­ lichen die gleichen wie oben in Verbindung mit der ersten und der zweiten Ausführungsform beschrieben.

Da ferner die Spulen 19 und 20 um den linken Stator 15 bzw. um den rechten Stator 16 gewickelt sind, kann ein weiterer Rotordrehwinkel θ₀ erzielt werden.

Vierte Ausführungsform

Fig. 12 zeigt eine Querschnittsansicht der Betätigungs­ vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Obwohl der Aufbau und die Funktionsweise der in Fig. 12 gezeigten vierten Ausführungsform im wesentlichen mit jenen der dritten Ausführungsform (der ersten Ausfüh­ rungsform) übereinstimmen, sind die Körper-Magnetjoche 1A und 2A flach und plattenförmig ausgebildet, so daß die Verbindungs-Magnetjoche 5, 6, 7 und 8A, die in Fig. 9 gezeigt sind, weggelassen sind. Gleiche Bezugszeichen entsprechen gleichen Elementen der dritten Ausführungs­ form, wobei genaue Erläuterungen des Aufbaus und der Funktionsweise weggelassen werden.

Die gleichen Vorteile wie in der dritten Ausführungsform können auch mit der vierten Ausführungsform erzielt werden.

Fünfte Ausführungsform

Fig. 13 zeigt eine Querschnittsansicht einer Betätigungs­ vorrichtung gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung längs einer Linie I-I in Fig. 14, während Fig. 14 eine Querschnittsansicht der Betätigungsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform längs der Linie II-II in Fig. 13 zeigt.

Wie aus Fig. 13 deutlich hervorgeht, ist das Verhältnis der Längen in Umfangsrichtung zwischen dem oberen Körper- Magnetjoch 1A und dem unteren Körper-Magnetjoch 2A im Vergleich zu den Längen der oberen und unteren Körper- Magnetjoche 1A und 2A gemäß der dritten Ausführungsform der Fig. 9 und 10 verändert, indem die Länge des oberen Körper-Magnetjochs 1A größer als die Länge des unteren Körper-Magnetjochs 2A ist. Die fünfte Ausführungsform lehrt, daß die Positionen des rechten bzw. des linken Stators 15 bzw. 16 in bezug auf die Position des Perma­ nentmagneten 14 nicht wie in Fig. 9 gezeigt um 90° beab­ standet sein müssen (senkrecht, wie in Fig. 9 gezeigt ist).

Daher können auch mit der fünften Ausführungsform die gleichen Vorteile wie in Verbindung mit der dritten Ausführungsform (oder der ersten Ausführungsform) be­ schrieben erzielt werden. Weiterhin ist ein räumlicher Abstand zwischen den beiden Statoren 15 und 16 vergrö­ ßert, so daß der Rotordrehwinkel 66 der Rotorwelle 30 entsprechend der Festsetzung der Abmessungen der jeweili­ gen Elemente, die in den Fig. 13 und 14 gezeigt sind, erweitert ist.

Sechste Ausführungsform

Fig. 15 zeigt die Querschnittsansicht der Betätigungsvor­ richtung gemäß einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ähnlich wie die Betäti­ gungsvorrichtung gemäß der in Fig. 6 gezeigten zweiten Ausführungsform vom linearen Typ ist.

In Fig. 15 sind am stationären Element A ein linkes und ein rechtes zylindrisches Körper-Magnetjoch 40 bzw. 41A (die aus ferromagnetischen Werkstoffen hergestellt sind) ausgebildet und miteinander in axialer Richtung in Ein­ griff, so daß sie ein einziges, zu einer Baueinheit integriertes Körper-Magnetjoch bilden. Ein Zwischenab­ schnitt der integrierten Körper-Magnetjoche 40 und 41A bildet eine Bohrung 42A mit großem Innendurchmesser, in dem dünne Pfade der zwei Magnetkreise D₁ und D₂ ausgebil­ det sind.

Weiterhin sind die Innenseiten der beiden Endabschnitte der integrierten Körper-Magnetjoche 40 und 41A mit Boh­ rungen 44A bzw. 45A mit kleinem Innendurchmesser ausge­ bildet, um auf diese Weise dicke Statoren 46A und 47A zu bilden.

Die beiden Spulen 48 und 49 sind um die beiden Enden der Bohrung 42 mit großem Innendurchmesser gewickelt, außer­ dem ist in den Mittelabschnitt der Bohrung 42 mit großem Durchmesser zwischen die Spulen 48 und 49 ein ringförmi­ ger Permanentmagnet 50 eingefügt. Die innere Umfangsflä­ che des Permanentmagneten 50 ist als S-Pol magnetisiert, während die äußere Umfangsfläche des Permanentmagneten 50 als N-Pol magnetisiert ist.

Der Aufbau des angetriebenen Elements B gemäß der sech­ sten Ausführungsform wird nun beschrieben.

An den beiden Enden eines Tauchkolben-Mittelmagnetjochs 51A, das aus einem nichtmagnetischen Werkstoff herge­ stellt ist, sind ein linkes und ein rechtes Tauchkolben- Magnetjoch 52A bzw. 53A (die aus ferromagnetischen Werk­ stoffen hergestellt sind) zu einer Baueinheit zusammenge­ fügt und aneinander befestigt.

Ein linkes und ein rechtes Tauchkolben-Seitenmagnetjoch 54A bzw. 55A (die aus nichtmagnetischen Werkstoffen hergestellt sind) sind mit den jeweiligen äußeren Enden der beiden Tauchkolben-Magnetjoche 52A bzw. 53A zu einer Baueinheit zusammengefügt und befestigt. Die Tauchkolben- Magnetjoche 52A bzw. 53A, das Tauchkolben-Mittelmagnet­ joch 51A und die Tauchkolben-Seitenmagnetjoche 54A und 55A bilden das zylindrische angetriebene Element B. Die äußeren Umfangsflächen der jeweiligen Tauchkolben-Magnet­ joche 52A und 53A, die sich an den integrierten Abschnit­ ten befinden, sind der inneren Umfangsfläche des Perma­ nentmagneten 50 über die kleinen Spalte b₁ bzw. b₂ zuge­ wandt, wie in Fig. 15 gezeigt ist.

Weiterhin sind die äußeren Umfangsflächen der jeweiligen Tauchkolben-Magnetjoche 52A und 53A, die sich an den äußeren Enden befinden, den inneren Enden der Bohrungen 44A bzw. 45A mit kleinerem Durchmesser, die Innere Ober­ flächen der jeweiligen Statoren 46A bzw. 47A sind, über die kleinen Spalte c₁ bzw. c₂ zugewandt, die in Fig. 15 gezeigt ist.

Ferner sind die Tauchkolben-Seitenmagnetjoche 54A und 55A in axialer Richtung mittels der Laufbuchsen 56 und 57, die an den äußeren Enden der Bohrungen 44A und 45A mit kleinerem Innendurchmesser befestigt sind, gleitend unterstützt, wie ebenfalls in Fig. 15 gezeigt ist.

Der Magnetfluß, der durch den Permanentmagneten 50 er­ zeugt wird, wird in die zwei magnetischen Flüsse aufge­ zweigt, die in die aufgezweigten Magnetkreise, d. h. im ersten Magnetkreis D₁ und im zweiten Magnetkreis D₂ vorhanden sind.

Der erste Magnetkreis D₁ verläuft durch den aufgezweigten magnetischen Pfad 43A, den linken Stator 46A, den kleinen Spalt c₁, das linke Tauchkolben-Magnetjoch 52A und den kleinen Spalt b₁, um schließlich zum Permanentmagneten 50 zurückzukehren, wie in Fig. 15 durch die Strichpunktlinie gezeigt ist.

Der zweite Magnetkreis D₂ verläuft durch den aufgezweig­ ten magnetischen Pfad 43A, den rechten Stator 47A, den kleinen Spalt c₂, das rechte Tauchkolben-Magnetjoch 53A sowie durch den kleinen Spalt b₂, um zum Permanentmagne­ ten 50 zurückzukehren, wie in Fig. 15 durch die Strich­ punktlinie gezeigt ist.

Folglich wirkt auf das angetriebene Element B stets das Rückstelldrehmoment (die Rückstellkraft), die das ange­ triebene Element B in seine neutrale, stabile Position zurückstellt. Die neutrale, stabile Position ist wie oben beschrieben diejenige Position, bei der die Bereiche der beiden kleinen Spalte b₁ und b₂, die zwischen den einan­ der zugewandten Oberflächen der jeweiligen Tauchkolben- Magnetjoche 52A und 53A einerseits und dem Permanentma­ gneten 50 andererseits ausgebildet sind, im wesentlichen einander gleich sind (bei der die Bereiche der kleinen Spalte c₁ und c₂, die zwischen den jeweiligen Statoren 46A und 47A einerseits und den jeweiligen Tauchkolben- Magnetjochen 52A und 53A gebildet sind, im wesentlichen einander gleich sind).

Die Schaltverhältnis-Steuerung für den Leistungsversor­ gungsstrom in eine oder in beide Spulen 48 und 49 bewirkt die Steuerung der Stärken der neuen magnetischen Flüsse, die von einer oder von beiden Spulen 48 und 49 erzeugt werden, die den Richtungen der magnetischen Flüsse im ersten bzw. im zweiten Magnetkreis D₁ bzw. D₂ entgegenge­ setzt sind, so daß das angetriebene Element B in der Weise angetrieben werden kann, daß es sich geradlinig in axialer Richtung bewegt und in der verschobenen Position gehalten werden kann.

Die Vorteile der sechsten Ausführungsform sind im wesent­ lichen die gleichen wie in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform beschrieben.

Fig. 16 zeigt ein weiteres Beispiel des angetriebenen Elements B, das anstelle des in Fig. 15 gezeigten ange­ triebenen Elements B verwendet werden kann.

Das angetriebene Element B kann gemäß diesem Beispiel ein Wellenelement 61, das aus einem nichtmagnetischen Werk­ stoff hergestellt ist, sowie ein linkes und ein rechtes Tauchkolben-Magnetjoch 62 bzw. 63 enthalten, die an einer äußeren Umfangsfläche des Wellenelements befestigt sind.

Siebte Ausführungsform

Fig. 17 zeigt eine Querschnittsansicht der Betätigungs­ vorrichtung gemäß einer siebten bevorzugten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung längs der Linie I-I von Fig. 18, während Fig. 18 eine Querschnittsansicht der Betätigungsvorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform längs der Linie II-II in Fig. 17 zeigt.

Zunächst wird der Aufbau des stationären Elements A gemäß der siebten Ausführungsform beschrieben.

Der zylindrische Magnetjochabschnitt ist aus einem oberen und einem unteren bogenförmigen Körper-Magnetjoch 1A bzw. 2A, die aus ferromagnetischen Werkstoffen hergestellt sind, aus einem linken und einem rechten Stator-Magnet­ joch 13706 00070 552 001000280000000200012000285911359500040 0002019606836 00004 13587 3A bzw. 4A sowie aus Verbindungs-Magnetjochen 5, 6, 7 und 8A gebildet, die die Enden der jeweiligen Magnetjo­ che 1A, 2A, 3A und 4A auf die gleiche Weise wie in Ver­ bindung mit der dritten Ausführungsform beschrieben verbinden.

In der siebten Ausführungsform ist der in Fig. 17 mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnete Permanentmagnet an der inneren Umfangsfläche des oberen bogenförmigen Körper- Magnetjochs 1A befestigt. Der Permanentmagnet 14 ist auf die gleiche Weise wie der Permanentmagnet 14 gemäß der dritten Ausführungsform zweipolig magnetisiert.

Weiterhin ist an der inneren Umfangsfläche des unteren bogenförmigen Körper-Magnetjochs 2A an einer in bezug auf die axiale Mittellinie des zylindrischen Magnetjochab­ schnitts (des Rotor-Magnetjochs 30) symmetrischen Posi­ tion ein weiterer Stator befestigt, der in Fig. 17 mit dem Bezugszeichen 18B bezeichnet ist und im wesentlichen die gleiche Form wie der Permanentmagnet 14 besitzt.

Die beiden Statoren 15 und 16 (die aus ferromagnetischen Werkstoffen hergestellt sind) sind mittels Schrauben 17a und 17b an den inneren Oberflächen des linken bzw. des rechten Stator-Magnetjochs 3A bzw. 4A befestigt. Die inneren Oberflächen der beiden Statoren 15 und 16 sind bogenförmig ausgebildet, wobei die Zentren des jeweiligen Bogens mit der axialen Mittellinie des zylindrischen Magnetjochabschnitts im wesentlichen zusammenfallen, wie dies auch für den Permanentmagneten 14 gilt.

Um die äußeren Umfangsflächen der Statoren 15 bzw. 16 sind in der gleichen Weise wie in Verbindung mit der dritten Ausführungsform beschrieben (siehe Fig. 9) Spulen 19 bzw. 20 gewickelt. Die beiden Spulen 19 und 20 dienen dazu, in den Statoren 15 und 16 in radialer Richtung die weiteren Magnetflüsse zu erzeugen.

Das angetriebene Element B gemäß der siebten Ausführungs­ form enthält die Rotorwelle 30 sowie die beiden Rotor- Magnetjoche 31 und 32. Die beiden Rotor-Magnetjoche 31 und 32 sind im wesentlichen halbkreisförmig ausgebildet und aus ferromagnetischen Werkstoffen hergestellt.

Wie in Fig. 17 gezeigt, sind zwischen den oberen und unteren äußeren Oberflächen der jeweiligen Magnetjoche 31 und 32 sowie zwischen den unteren, inneren Oberflächen der jeweiligen Magnetjoche 31 bzw. 32 kleine Spalte a₁ bzw. a₂ ausgebildet, wovon jeder weit genug ist, um die auf diese kleinen Spalte a₁ und a₂ auftreffenden magneti­ schen Flüsse magnetisch voneinander zu trennen.

Die äußeren Umfangsflächen der beiden Rotor-Magnetjoche 31 und 32, die an den kleinen Spalt a₁ angrenzen, sind der inneren Umfangsfläche des bogenförmigen Permanentma­ gneten 14 über die kleinen Spalte b₁ bzw. b₂ zugewandt.

Weiterhin sind die äußeren Umfangsflächen der beiden Rotor-Magnetjoche 31 und 32, die an den kleinen Spalt a₂ angrenzen, der inneren Umfangsfläche des anderen Stators 18B über die kleinen Spalte c₁ bzw. c₂ zugewandt. Ferner sind die äußeren Umfangsflächen, die sich an Zwischenab­ schnitten des linken bzw. des rechten Stator-Magnetjochs 31 bzw. 32 befinden, den inneren Oberflächen der bogen­ förmigen Statoren 15 und 16 über kleine Spalte d₁ bzw. d₂ zugewandt.

Folglich wird der durch den Permanentmagneten 14 erzeugte Magnetfluß innerhalb des oberen Körper-Magnetjochs 1A in zwei magnetische Flüsse aufgezweigt, wovon einer durch das linke Verbindungs-Magnetjoch 5, das linke Stator- Magnetjoch 3A, den linken Stator 15, den kleinen Spalt d₁ sowie das linke Rotor-Magnetjoch 31 verläuft, um über den kleinen Spalt b₁ zum Permanentmagneten 14 zurückzukehren, um den ersten Magnetkreis D₁ zu bilden, während der andere verzweigte Magnetfluß durch das rechte Verbin­ dungs-Magnetjoch 6, das rechte Stator-Magnetjoch 4A, den rechten Stator 16 sowie den kleinen Spalt d₂ verläuft und zum Permanentmagneten 14 über den kleinen Spalt b₂ zu­ rückkehrt, um auf diese Weise den zweiten Magnetkreis D₂ zu bilden, der in Fig. 17 mit Strichpunktlinien gezeich­ net ist.

Es wird angemerkt, daß in der siebten Ausführungsform ferner ein dritter und ein vierter Magnetkreis D₃ bzw. D₄ gebildet sind.

Der durch den Permanentmagneten 14 erzeugte Magnetfluß wird in zwei weitere magnetische Flüsse im oberen Körper- Magnetjoch 1A aufgezweigt, wovon einer durch das linke Verbindungs-Magnetjoch 5, das linke Stator-Magnetjoch 3A, das linke untere Verbindungs-Magnetjoch 7, den anderen Stator 18B, den kleinen Spalt c₁, das linke Rotor-Magnet­ joch 31 und den kleinen Spalt d₁ verläuft, um zum Perma­ nentmagneten 14 zurückzukehren, um den dritten Magnet­ kreis D₃ zu bilden, und wovon der andere Magnetfluß durch das rechte Verbindungs-Magnetjoch 6, das rechte Stator- Magnetjoch 4A, das rechte, untere Verbindungs-Magnetjoch 8A, den anderen Stator 18B, den kleinen Spalt c₂, das rechte Rotor-Magnetjoch 32 und den kleinen Spalt b₂ verläuft, um zum Permanentmagneten 14 zurückzukehren, um den vierten Magnetkreis D₄ zu bilden, wie in Fig. 17 durch die Strichpunktlinien gezeigt ist.

Die in den Fig. 3 oder 7 gezeigte Spulentreiberschaltung gemäß der ersten Ausführungsform ist auch auf die Spulen 19 und 20 gemäß der siebten Ausführungsform anwendbar.

Die Leistungsversorgung an eine der Spulen 19 durch das Schaltverhältnissignal S(D) bewirkt die Erzeugung des weiteren Magnetflusses Φ₁ in der Richtung, die mit derje­ nigen des dritten Magnetkreises D₃ übereinstimmt, die jedoch zu derjenigen des ersten Magnetkreises D₁ entge­ gengesetzt ist, während die Leistungsversorgung der anderen Spule 20 durch das Schaltverhältnissignal S(D) die Erzeugung des weiteren Magnetflusses Φ₂ in der Rich­ tung bewirkt, die gleich derjenigen des vierten Magnet­ kreises D₄ ist, jedoch derjenigen des zweiten Magnetkrei­ ses D₂ entgegengesetzt ist.

Die Funktionsweise der Betätigungsvorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform ist im wesentlichen gleich derje­ nigen der obenbeschriebenen ersten Ausführungsform. Daher werden an dieser stelle genaue Erläuterungen weggelassen.

Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß in der siebten Ausführungsform der Leistungsversorgungsstrom, der in die beiden Spulen 19 und 20 fließt, die Erzeugung der neuen magnetische Flüsse Φ₁ bzw. Φ₂ in den jeweiligen Statoren 15 und 16 bewirkt, die (hinsichtlich ihrer Richtungen) den magnetischen Flüssen durch den ersten bzw. den zwei­ ten Magnetkreis D₁ bzw. D₂ entgegengesetzt sind und die gleiche Richtung wie die magnetischen Flüsse durch den dritten bzw. den vierten Magnetkreis D₃ bzw. D₄ besitzen.

Die neuen magnetischen Flüsse Φ₁ und Φ₂ schwächen jene im ersten bzw. im zweiten Magnetkreis D₁ bzw. D₂ ab und verstärken jene im dritten bzw. im vierten Magnetkreis D₃ bzw. D₄.

Wenn daher das Schaltverhältnissignal S(D) 50% des EIN- Schaltverhältnisses beträgt (das AUS-Schaltverhältnis beträgt folglich ebenfalls 50%) und die Stärken der beiden magnetischen Flüsse im ersten und im zweiten Magnetkreis D₁ bzw. D₂ und jene im dritten und im vierten Magnetkreis D₃ bzw. D₄ in den gleichen Zuständen gehalten werden, wird die Rotorwelle 30 in der neutralen, stabilen Position mit dem Rotordrehwinkel θ = 0° gehalten, wie in Fig. 4 durch R₂ bezeichnet ist.

Die Fälle, in denen das Schaltverhältnissignal S(D) für das EiN-Schaltverhältnis 100% beträgt bzw. für das EIN- Schaltverhältnis 0% beträgt, stimmen im wesentlichen mit den Fällen gemäß der ersten Ausführungsform überein.

Die Vorteile der siebten Ausführungsform sind im wesent­ lichen die gleichen wie oben in Verbindung mit der zwei­ ten Ausführungsform und in Verbindung mit der dritten Ausführungsform beschrieben, mit der Ausnahme, daß der dritte und der vierte Magnetkreis D₃ bzw. D₄ gebildet werden.

Fig. 19 zeigt das Verhältnis der Längen in Antriebsrich­ tung der kleinen Spalte b₁, b₂ sowie a₁ für die siebte Ausführungsform. Es wird angemerkt, daß, da das Verhält­ nis der in Fig. 19 gezeigten Längen das gleiche wie dasjenige der in Fig. 11 in Verbindung mit der dritten Ausführungsform beschriebenen Längen ist, genaue Erläute­ rungen hiervon an dieser Stelle weggelassen werden.

Achte Ausführungsform

Fig. 20 zeigt eine Querschnittsansicht der Betätigungs­ vorrichtung gemäß einer achten bevorzugten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung.

In der achten Ausführungsform von Fig. 20 sind das obere und das untere Körper-Magnetjoch 1A bzw. 2A flach und plattenförmig ausgebildet, so daß sie sich von der sieb­ ten Ausführungsform unterscheiden, wobei die jeweiligen Verbindungs-Magnetjoche 5, 6, 7 und 8A in der vorliegen­ den achten Ausführungsform weggelassen sind.

Die Funktionsweisen und die Vorteile der achten Ausfüh­ rungsform sind im wesentlichen die gleichen wie jene der siebten Ausführungsform.

Neunte Ausführungsform

Fig. 21 zeigt eine Querschnittsansicht der Betätigungs­ vorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Es wird angemerkt, daß, die in Fig. 21 gezeigt, in der Betätigungsvorrichtung gemäß der neunten Ausführungsform der Stator 18B, der in der siebten Ausführungsform vorge­ sehen ist, in der neunten Ausführungsform durch einen neuen Permanentmagneten 29 ersetzt ist. Der Magnetpol an der inneren Umfangsfläche des neuen Permanentmagneten 29 besitzt eine andere Polarität als derjenige des Perma­ nentmagneten 14 an der oberen Position, wie aus Fig. 21 hervorgeht.

Der durch den neuen (unteren) Permanentmagneten 29 er­ zeugte Magnetfluß hat einen weiteren fünften sowie einen weiteren sechsten Magnetkreis D₅ bzw. D₆ zur Folge. Der fünfte Magnetkreis D₅ verläuft vom neuen Permanentmagne­ ten 29 durch den kleinen Spalt c₁, das linke Rotor-Ma­ gnetjoch 31, den kleinen Spalt d₁, den linken Stator 15, das linke Stator-Magnetjoch 3A, das untere Verbindungs- Magnetjoch 7 und durch das untere Körper-Magnetjoch 2A, um zum neuen Permanentmagneten 29 zurückzukehren, wie durch die Strichpunktlinie in Fig. 21 gezeigt ist.

Andererseits verläuft der sechste Magnetkreis D₆ vom neuen Permanentmagneten 29 durch den kleinen Spalt c₂, das rechte Rotor-Magnetjoch 32, den rechten Stator 16, das rechte Stator-Magnetjoch 4A und das untere Verbin­ dungs-Magnetjoch 8A, um zum neuen Permanentmagneten 29 zurückzukehren.

Daher kann in der neunten Ausführungsform aufgrund der Bildung des neuen fünften und des neuen sechsten Magnet­ kreises D₅ bzw. D₆ die Veränderungsrate des magnetischen Widerstandes in jedem kleinen Spalt d₁ und d₂ größer werden, wodurch die Kraft zum Halten des angetriebenen Elements B an der durch θ bezeichneten gedrehten Position gegen die äußere Störung (äußeres Drehmoment), eine sogenannte Haltekraft, weiter erhöht werden kann.

Die Alternativen der siebten, der achten und der neunten Ausführungsformen sind im wesentlichen die gleichen wie in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform beschrie­ ben.

Es wird angemerkt, daß die Rotorwelle 30 oder das Wel­ lenelement 52, 54A oder 61 mit dem Ventil verbunden ist, das z. B. in der Ansaugluftleitung eines Verbrennungsmo­ tors angebracht ist und der eine äußere Störung darstel­ lenden Ansaugluftströmung ausgesetzt ist, dazu verwendet wird, die Motor-Leerlaufdrehzahl zu steuern. Es wird ferner angemerkt, daß die Stärke des durch den Magnet­ kreis fließenden Magnetflusses zur elektromotorischen Kraft proportional und zum magnetischen Widerstand umge­ kehrt proportional ist. Schließlich wird darauf hingewie­ sen, daß das für die Steuerung der Motor-Leerlaufdrehzahl verwendete Ventil aus den Patenten US 5,365,903, erteilt am 22. November 1994, und US 5,375,574, erteilt am 27. Dezember 1994 (beide Veröffentlichungen sind hier durch Literaturhinweis eingefügt) bekannt sind.

Claims (26)

1. Betätigungsvorrichtung, die ein stationäres Element (A) und ein angetriebenes Element (B) enthält, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (13, 1, 2, 15, 31) zum Bilden eines ersten Magnetkreises (D₁), der im stationären Element (A) und in einem Teil des angetriebenen Elements (B) verläuft,
eine Einrichtung (14, 32, 15, 2, 1) zum Bilden eines zweiten Magnetkreises (D₂), der im stationären Element (A) und in einem weiteren Teil des angetriebenen Elements (B) verläuft,
wobei der im ersten Magnetkreis (D₁) vorhandene Magnetfluß von dem im zweiten Magnetkreis (D₂) vorhande­ nen Magnetfluß im angetriebenen Element (B) getrennt ist, die Stärke des im zweiten Magnetkreis (D₂) vorhandenen Magnetflusses im wesentlichen gleich der Stärke des im ersten Magnetkreis (D₁) vorhandenen Magnetflusses ist und die Richtung des im zweiten Magnetkreis (D₂) vorhandenen Magnetflusses zu derjenigen des im ersten Magnetkreis (D₁) vorhandenen Magnetflusses entgegengesetzt ist, so daß das angetriebene Element (B) an einer Position gehal­ ten wird, an der die Stärken der im ersten bzw. im zwei­ ten Magnetkreis (D₁, D₂) vorhandenen Magnetflüsse im wesentlichen im Gleichgewicht sind, und
eine Einrichtung (18, 19, 20) zum Erzeugen wenig­ stens eines weiteren Magnetflusses (Φ₁, Φ₂), dessen Richtung derart ist, daß irgendeiner der im ersten und im zweiten Magnetkreis (D₁, D₂) vorhandenen Magnetflüsse verstärkt wird und der jeweils andere der im ersten und im zweiten Magnetkreis (D₁, D₂) vorhandenen Magnetflüsse abgeschwächt wird, so daß das angetriebene Element (B) in eine weitere Position verschoben wird, in der die Stärken der im ersten und im zweiten Magnetkreis (D₁, D₂) vorhan­ denen Magnetflüsse erneut im Gleichgewicht sind.

2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das stationäre Element (A) ein zylindrisches Magnetjoch (1, 2) enthält, das aus einem ferromagneti­ schen Werkstoff hergestellt ist, und das angetriebene Element (B) im zylindrischen Magnetjoch (1, 2) angeordnet ist und eine Rotorwelle (30), die aus einem nichtmagneti­ schen Werkstoff hergestellt ist, enthält, und
die Einrichtung zum Bilden des ersten Magnetkreises (D₁) einen Permanentmagneten (13), der aus einem an einer inneren Umfangsfläche des zylindrischen Magnetjochs (1, 2) befestigten Ferritmagneten hergestellt ist und eine innere magnetisierte Umfangsfläche und eine äußere magnetisierte Umfangsfläche aufweist, ein erstes Rotor-Magnetjoch (31), das an der Rotorwelle (30) befestigt ist und der inneren Umfangsfläche des ersten Permanentmagneten (13) über einen vorgegebenen Spalt (c₁) zugewandt ist, sowie einen Stator (15) enthält, der an der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Magnetjochs (1, 2) befestigt ist und einer äußeren Umfangsfläche des ersten Rotor-Magnetjochs (31) über einen vorgegebenen Spalt (b₁) zugewandt ist.

3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bilden des zweiten Magnet­ kreises (D₂) versehen ist mit einem zweiten Permanentma­ gneten (14), der aus einem Ferritmagneten hergestellt ist, an der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Magnetjochs (1, 2) an einer zum ersten Permanentmagneten (13) in bezug auf die axiale Mittellinie der Rotorwelle (30) symmetrischen Position befestigt ist und an seiner inneren Umfangsfläche einen Magnetpol aufweist, der vom Magnetpol an der inneren Umfangsfläche des ersten Perma­ nentmagneten (13) verschieden ist, einem zweiten Rotor- Magnetjoch (32), das an der äußeren Umfangsfläche der Rotorwelle (30) befestigt ist, wobei zwischen der dem zweiten Rotor-Magnetjoch (32) zugewandten Endfläche des ersten Rotor-Magnetjochs (31) und der dem ersten Rotor- Magnetjoch (31) zugewandten Endfläche des zweiten Rotor- Magnetjoches (32). ein vorgegebener Spalt (a) vorhanden ist, dem Stator (15) sowie dem zylindrische Magnetjoch (1, 2).

4. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für die Erzeugung wenigstens eines weiteren Magnetflusses eine Einrichtung mit elek­ tromagnetischen Spulen (18, 19, 20) enthält, die um den Stator (15) gewickelt sind, um den weiteren Magnetfluß (Φ₁, Φ₂) zu erzeugen, dessen Stärke von einem Schaltver­ hältnis eines Schaltverhältnissignals (S(D)) abhängt, das von einer Schaltverhältnissignal-Erzeugungseinrichtung erzeugt wird.

5. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die elektromagnetische Spuleneinrichtung eine erste und eine zweite Spule (19, 20) enthält,
die erste Spule (19) einen weiteren Magnetfluß (Φ₁) erzeugt,. dessen Richtung mit derjenigen des im zweiten Magnetkreis (D₂) vorhandenen Magnetflusses über­ einstimmt, jedoch zu derjenigen des im ersten Magnetkreis (D₁) vorhandenen Magnetflusses entgegengesetzt ist, und
die zweite Spule (20) einen weiteren Magnetfluß (Φ₂) erzeugt, dessen Richtung, mit derjenigen des im ersten Magnetkreis (D₁) vorhandenen Magnetflusses über­ einstimmt, jedoch zu derjenigen des im zweiten Magnet­ kreis (D₂) vorhandenen Magnetflusses entgegengesetzt ist.

6. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das stationäre Element (A) ein zylindrisches Körper-Magnetjoch (40) enthält, das aus einem ferromagne­ tischen Werkstoff hergestellt ist, und das angetriebene Element (B) im zylindrischen Körper-Magnetjoch. (40) angeordnet ist und ein zylindrisches Wellenelement (52) enthält, das seinerseits aus einem nichtmagnetischen Werkstoff hergestellt ist und am zylindrischen Körper- Magnetjoch (40) gleitend unterstützt ist, und
die Einrichtung zum Bilden des ersten Magnetkrei­ ses (D₁) enthält: einen ersten ringförmigen Permanentma­ gneten (50), der aus einem Ferritmagneten hergestellt ist, an der inneren Umfangsfläche des Körper-Magnetjochs (40) an einer ersten Position des Körper-Magnetjochs (40) befestigt ist und eine innere magnetisierte Umfangsfläche sowie eine äußere Umfangsfläche aufweist, das zylindri­ sche Körper-Magnetjoch (40), einen Stator (45), der an der inneren Umfangsfläche des Körper-Magnetjochs (40) an einer zweiten Position des Körper-Magnetjochs (40) befe­ stigt ist, und einen ringförmigen Tauchkolben (53), der aus einem ferromagnetischen Werkstoff hergestellt ist, am Wellenelement (52) befestigt ist und der inneren Umfangs­ fläche des ersten Permanentmagneten (50) über einen vorgegebenen Spalt (c₁) zugewandt ist.

7. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch­ gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bilden des zweiten Magnet­ kreises (D₂) enthält: einen zweiten ringförmigen Perma­ nentmagneten (51), der aus einem Ferritmagneten herge­ stellt ist, an der inneren Umfangsfläche des Körper- Magnetjochs (40) an einer dritten Position des Körper- Magnetjochs (40) befestigt ist und eine innere, magneti­ sierte Umfangsfläche mit einem Pol, der von demjenigen der inneren, magnetisierten Umfangsfläche des ersten Permanentmagneten (50) verschieden ist, und eine äußere, magnetisierte Umfangsfläche besitzt, das zylindrische Körper-Magnetjoch (40), den Stator (45) sowie einen zweiten ringförmigen Tauchkolben (54), der aus einem ferromagnetischen Werkstoff hergestellt ist, an der äußeren Umfangsfläche des Wellenelements (30) befestigt ist und einer Endfläche des ersten ringförmigen Tauchkol­ bens (53) über einen vorgegebenen Spalt (a) zugewandt ist und dem zweiten Permanentmagneten (51) über einen vorge­ gebenen Spalt (c₂) zugewandt ist.

8. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen eines weiteren Magnetflusses (Φ₁, Φ₂) eine elektromagnetische Spulenein­ richtung (19, 20, 46, 47) enthält, die sich an Positionen des zylindrischen Körper-Magnetjochs (40) befindet, die zwischen dem Stator (45) und dem ersten bzw. dem zweiten Permanentmagneten (50, 51) liegen.

9. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die elektromagnetische Spuleneinrichtung eine erste Spule (19) und eine zweite Spule (20) enthält,
die erste Spule (19) an der Position des Körper- Magnetjochs (40) zwischen der ersten Position, an der der erste Permanentmagnet (50) befestigt ist, und der zweiten Position, an der der Stator (45) befestigt ist, gewickelt ist, und
die zweite Spule (20) an der Position des Körper- Magnetjochs (40) zwischen der zweiten Position, an der der Stator (45) befestigt ist, und der dritten Position, an der der zweite Permanentmagnet (51) befestigt ist, gewickelt ist.

10. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bilden des ersten und des zweiten Magnetkreises (D₁, D₂) enthält: eine Magnetfluß- Erzeugungseinrichtung (14) zum Erzeugen des Magnetflus­ ses, der sowohl im ersten als auch im zweiten Magnetkreis (D₁, D₂) vorhanden ist, und eine Magnetfluß-Verzweigungs­ einrichtung (1A), die den von der Magnetfluß-Erzeugungs­ einrichtung (14) erzeugten Magnetfluß in zwei Magnet­ flüsse aufzweigt, die im ersten bzw. im zweiten Magnet­ kreis (D₁, D₂) vorhanden sind, derart, daß die Richtung des im ersten Magnetkreis (D₁) vorhandenen Magnetflusses zu derjenigen des im zweiten Magnetkreis (D₂) vorhandenen Magnetflusses entgegengesetzt ist.

11. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
das stationäre Element (A) ein oberes und ein unteres Körper-Magnetjoch (1A, 2A) enthält, die aus ferromagnetischen Werkstoffen hergestellt sind, und das angetriebene Element (B) eine Rotorwelle (30) enthält, die aus einem nichtmagnetischen Werkstoff hergestellt ist,
die Magnetfluß-Erzeugungseinrichtung einen bogen­ förmigen Permanentmagneten (14) enthält, der an einer inneren Umfangsfläche des oberen Körper-Magnetjochs (1A) befestigt ist, und die Magnetfluß-Verzweigungseinrichtung das obere Körper-Magnetjoch (1A) enthält, und
die Einrichtung zum Bilden des ersten Magnetkrei­ ses (D₁) den Permanentmagneten (14), das obere zylindri­ sche Magnetjoch (1A), ein erstes Verbindungs-Magnetjoch (5), das die beiden Enden des oberen bzw. des unteren Körper-Magnetjochs (1A, 2A) verbindet, ein erstes Stator- Magnetjoch (3A), das mit einem Endabschnitt des ersten Verbindungs-Magnetjochs (5) verbunden ist, einen ersten Stator (15), einen vorgegebenen Spalt (c₁), ein erstes Rotor-Magnetjoch (31), das dem ersten Stator (15) über den vorgegebenen Spalt (c₁) zugewandt und an der äußeren Umfangsfläche der Rotorwelle (30) befestigt ist, sowie einen vorgegebenen Spalt (b₁) zwischen dem Permanentma­ gneten (14) und dem ersten Rotor-Magnetjoch (31) enthält.

12. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bilden des zweiten Magnet­ kreises (D₂) enthält: den Permanentmagneten (14), das obere zylindrische Körper-Magnetjoch (1A), in zweites Verbindungs-Magnetjoch (6), das mit dem anderen Ende des oberen zylindrischen Körper-Magnetjochs (1A) verbunden ist, ein zweites Stator-Magnetjoch (4A), einen zweiten Stator (16), der sich an einer zum ersten Stator (15) in bezug auf die axiale Mittellinie der Rotorwelle (30) symmetrischen Position des stationären Elements (A) befindet, einen vorgegebenen Spalt (c₂), ein zweites Rotor-Magnetjoch (32), das an der äußeren Umfangsfläche der Rotorwelle (30) befestigt ist, sowie einen vorgegebe­ nen Spalt (b₂) zwischen dem zweiten Rotor-Magnetjoch (32) und dem Permanentmagneten (14).

13. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen wenigstens eines weiteren Magnetflusses (Φ₁, Φ₂) eine elektromagnetische Spuleneinrichtung (19, 20) enthält, die um den ersten bzw. den zweiten Stator (15, 16) gewickelt ist, um einen weiteren Magnetfluß (Φ₁) zu erzeugen, dessen Richtung zu derjenigen des im ersten Magnetkreis (D₁) vorhandenen Magnetflusses entgegengesetzt ist, und um einen weiteren Magnetfluß (Φ₂) zu erzeugen, dessen Richtung zu derjeni­ gen des im zweiten Magnetkreis (D₂) vorhandenen Magnet­ flusses entgegengesetzt ist.

14. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 13, gekenn­ zeichnet durch eine Einrichtung zum Bilden eines dritten Magnet­ kreises (D₃) im stationären Element (A) und im angetrie­ benen (B), wobei die Richtung des im dritten Magnetkreis (D₃) vorhandenen Magnetflusses die gleiche wie diejenige des im ersten Magnetkreis (D₁) vorhandenen Magnetflusses ist, so daß der im ersten Magnetkreis (D₁) vorhandene Magnetfluß verstärkt wird, und eine Einrichtung zum Bilden eines vierten Magnetkreises (D₄) im stationären Element (A) und im angetriebenen Element (B), wobei die Richtung des im vierten Magnetkreis (D₄) vorhandenen Magnetflusses die gleiche wie diejenige des im zweiten Magnetkreis (D₂) vorhandenen Magnetflusses ist, so daß der im zweiten Magnetkreis (D₂) vorhandene Magnetfluß verstärkt wird.

15. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bilden des dritten und des vierten Magnetkreises (D₃, D₄) einen gemeinsamen Stator (18B) enthält, der an der inneren Umfangsfläche des unteren Körper-Magnetjochs (2A) befestigt ist, und den äußeren Umfangsflächen des ersten und des zweiten Rotor- Magnetjochs (31, 32) übel jeweilige vorgegebene Spalte (c₁, c₂) zugewandt ist.

16. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 14, gekenn­ zeichnet durch
eine Einrichtung zum Bilden eines fünften Magnet­ kreises (D₅), wobei die Richtung des im fünften Magnet­ kreis (D₅) vorhandenen Magnetflusses zu derjenigen des im ersten Magnetkreis (D₁) vorhandenen Magnetflusses im ersten Stator (15) entgegengesetzt ist, um den im ersten Magnetkreis (D₁) vorhandenen Magnetfluß abzuschwächen und
eine Einrichtung zum Bilden eines sechsten Ma­ gnetkreises (D₆), wobei die Richtung des im sechsten Ma­ gnetkreis (D₆) vorhandenen Magnetflusses zu derjenigen des im zweiten Magnetkreis (D₂) vorhandenen Magnetflusses im zweiten Stator (16) entgegengesetzt ist, um den im zweiten Magnetkreis (D₂) vorhandenen Magnetfluß abzu­ schwächen.

17. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
die Richtung des im fünften Magnetkreis (D₅) vorhandenen Magnetflusses die gleiche wie diejenige des im dritten Magnetkreis (D₃) vorhandenen Magnetflusses ist,
die Richtung des im sechsten Magnetkreis (D₆) vorhandenen Magnetflusses die gleiche wie diejenige des im vierten Magnetkreis (D₄) vorhandenen Magnetflusses ist und
die Einrichtungen für die Erzeugung des fünften und des sechsten Magnetkreises (D₅, D₆) einen zweiten Permanentmagneten (29) enthalten, der an der inneren Umfangsfläche des unteren Körper-Magnetjochs (2A) an einer zum ersten Permanentmagneten (14) in bezug auf die axiale Mittellinie des Wellenelements (30) symmetrischen Position des stationären Elements (A) befestigt ist und den äußeren Umfangsflächen des ersten und des zweiten Rotor-Magnetjochs (31, 32) über vorgegebene Spalte (c₁, c₂) zugewandt ist.

18. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das angetriebene Element (B) mit einem Ventil betätigungsverbunden ist, das in einen Abschnitt einer Ansaugluftleitung eines Verbrennungsmotors eingebaut ist.

19. Betätigungsvorrichtung, die ein stationäres Element (A) und ein angetriebenes Element (B) enthält, das aus einem nichtmagnetischen Werkstoff hergestellt ist und im stationären Element (A) in der Weise angeordnet ist, daß es längs des stationären Elements (A) verschieb­ bar ist, gekennzeichnet durch
ein erstes festes Element und ein zweites festes Element, die aus magnetischen Werkstoffen hergestellt sind und über einen ersten Spalt (a) voneinander beab­ standet sind, so daß sie durch den ersten Spalt (a) magnetisch voneinander getrennt sind, und sich in Ver­ schiebungsrichtung des angetriebenen Elements (B) er­ strecken,
wenigstens einen Stator, der aus einem magneti­ schen Werkstoff hergestellt ist und sich im stationären Element (A) erstreckt, so daß eine erste Endfläche des­ selben einer zweiten Endfläche des ersten festen Ele­ ments, die an den ersten Spalt (a) angrenzt, zugewandt ist, wobei dazwischen ein zweiter Spalt (b₁) vorhanden ist, und eine dritte Endfläche des Stators einer vierten Endfläche des zweiten festen Elements in der Nähe des ersten Spalts (a) zugewandt ist, wobei dazwischen ein dritter Spalt (b₂) vorhanden ist,
wenigstens einen Permanentmagneten, der sich in einer zum Stator im wesentlichen senkrechten Richtung im stationären Element (A) in der Weise erstreckt, daß er einer fünften Endfläche des ersten festen Elements zuge­ wandt ist, wobei ein der fünften Endfläche zugewandter Magnetpol des ersten festen Elements von dem auf der fünften Endfläche vorhandenen Magnetpol verschieden ist, und daß er einer sechsten Endfläche des zweiten festen Elements zugewandt ist, wobei der der sechsten Endfläche zugewandte Magnetpol vom Magnetpol der sechsten Endfläche verschieden ist,
wobei die erste Endfläche des Stators, die zweite Endfläche des ersten festen Elements, die fünfte Endflä­ che des ersten festen Elements, der Permanentmagnet und das stationäre Element (A) einen ersten Magnetkreis (D₁) bilden und die dritte Endfläche des Stators, der Stator, das stationäre Element (A), der Permanentmagnet, die sechste Endfläche des zweiten festen Elements und die vierte Endfläche des zweiten festen Elements einen zwei­ ten Magnetkreis (D₂) bilden, wobei die Richtungen der im ersten bzw. im zweiten Magnetkreis (D₁, D₂) vorhandenen Magnetflüsse im Stator voneinander verschieden sind und die magnetomotorischen Kräfte des ersten und des zweiten Magnetkreises (D₁, D₂) einander gleich sind, so daß das angetriebene Element (B) nicht verschoben wird.

20. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 19, gekenn­ zeichnet durch eine elektromagnetische Spuleneinrichtung, die einen weiteren Magnetfluß erzeugt, dessen Richtung mit der Richtung irgendeines der Magnetflüsse übereinstimmt, die im ersten oder im zweiten Magnetkreis (D₁, D₂) er­ zeugt wird, so daß das angetriebene Element (B) in einer Richtung verschoben wird, die durch die magnetomotorische Kraft bestimmt ist, welche durch die elektromagnetische Spuleneinrichtung erzeugt wird.

21. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das angetriebene Element (B) eine Rotorwelle enthält, das erste und das zweite feste Element sich an der Umfangsfläche der Rotorwelle bogenförmig erstrecken, der Rotor eine konvexe Querschnittsform besitzt, der Permanentmagnet zwei Permanentmagneten umfaßt, die einan­ der über den vierten und den fünften Spalt (c₁, c₂), das erste und das zweite feste Element und die Rotorwelle zugewandt sind, und die elektromagnetische Spuleneinrich­ tung elektromagnetische Spulen enthält, die um den Stator in zueinander entgegengesetzten Richtungen gewickelt sind.

22. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Spuleneinrichtung so beschaffen und konstruiert ist, daß sie ein Umschalten der Richtung des weiteren im Stator erzeugten Magnetflus­ ses in Normalrichtung oder in entgegengesetzter Richtung sowie eine Steuerung einer entweder in Normalrichtung oder in entgegengesetzter Richtung des weiteren Magnet­ flusses erzeugten magnetomotorischen Kraft ermöglicht.

23. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Spuleneinrichtung zwei Spulen enthält, wovon jede um den Stator gewickelt und mit einer zur Betätigungsvorrichtung externen Schaltverhält­ nissignal-Erzeugungsvorrichtung verbunden ist, wobei die Schaltverhältnissignal-Erzeugungsvorrichtung ein Schalt­ verhältnissignal S(D) erzeugt und an jede der Spulen ausgibt, so daß irgendeine der beiden Spulen das Schalt­ verhältnissignal während einer AUS-Schaltzeitdauer emp­ fängt und den weiteren Magnetfluß in der gleichen Rich­ tung wie diejenige des im ersten oder im zweiten Magnet­ kreis (D₁, D₂) vorhandenen Magnetflusses erzeugt und die andere der beiden Spulen das Schaltverhältnissignal während einer EIN-Schaltzeitdauer empfängt und den weite­ ren Magnetfluß in der gleichen Richtung wie diejenige des im anderen des ersten und des zweiten Magnetkreises (D₁, D₂) vorhandenen Magnetflusses erzeugt.

24. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und die fünfte Endfläche des ersten festen Elements und die vierte und die sechste Endfläche des zweiten festen Elements jeweils bogenförmig und konzentrisch zur Rotorwelle ausgebildet sind.

25. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und die fünfte Endfläche des ersten festen Elements und die vierte und die sechste Endfläche des zweiten festen Elements jeweils eine geradlinige Form besitzen.

26. Verfahren zum Betätigen eines angetriebenen Elements (B), um es an eine bestimmte Position zu ver­ schieben, wobei das angetriebene Element (B) in einem stationären Element (A) angeordnet und mit einem Ventil betätigungsverbunden ist, das in eine Ansaugluftleitung eines Verbrennungsmotors eingebaut und einer als äußere Störung wirkenden Ansaugluftströmung ausgesetzt ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Bilden eines ersten Magnetkreises (D₁) im statio­ nären Element (A) und in einem Teil des angetriebenen Elements (B),
Bilden eines zweiten Magnetkreises (D₂) im sta­ tionären Element (A) und in einem weiteren Teil des angetriebenen Elements (B),
wobei der im ersten Magnetkreis (D₁) vorhandene Magnetfluß von dem im zweiten Magnetkreis (D₂) vorhande­ nen Magnetfluß im angetriebenen Element (B) getrennt ist, die Stärke des im zweiten Magnetkreis (D₂) vorhandenen Magnetflusses im wesentlichen gleich derjenigen des im ersten Magnetkreis (D₁) vorhandenen Magnetflusses ist und die Richtung des im zweiten Magnetkreis (D₂) vorhandenen Magnetflusses zu derjenigen des im ersten Magnetkreis (D₁) vorhandenen Magnetflusses entgegengesetzt ist, so daß das angetriebene Element (B) an einer Position gehal­ ten wird, an der die Stärken der im ersten bzw. im zwei­ ten Magnetkreis (D₁, D₂) vorhandenen Magnetflüsse im Gleichgewicht sind, und
Erzeugen wenigstens eines weiteren Magnetflusses (Φ₁, Φ₂), dessen Richtung derart ist, daß der entweder im ersten oder im zweiten Magnetkreis (D₁, D₂) vorhandene Magnetfluß verstärkt wird und der im anderen der ersten und zweiten Magnetkreise (D₂; D₁) vorhandene Magnetfluß geschwächt wird, so daß das angetriebene Elements (B) an eine weitere Position verschoben wird, an der die Stärken der im ersten und im zweiten Magnetkreis (D₁, D₂) vorhan­ denen Magnetflüsse erneut im Gleichgewicht sind.