DE3207912A1 - Magnetischer linearantrieb - Google Patents

Description

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κ. 17671

10.2.1985 Wd/Kc

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Magnetischer Linearantrieb
Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem magnetischen Linearantrieb nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein derartiger bekannter Linearantrieb benötigt einen relativ großen Strom und weist nur eine Kraftrichtung auf (Fro-.portionalmagnet).

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Linearantrieb mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der benötigte Strom relativ klein, die Dynamik sehr hoch ist und daß der Antrieb eine von der Polarität des Eingangssignales abhängige Kraftrichtung aufweist.

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α.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch einen magnetischen Linearantrieb, Figur 2 eine schematische Darstellung desselben.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Der magnetische Linearantrieb weist einen hohlzylinderischen Anker 10 auf, in dessen durchgehende, mittige Längsbohrung 11 eine Schubstange 12 eingeschraubt ist. Diese dient beispielsweise zum Betätigen eines Ventilschiebers und ist längsverstellbar. Der Anker 10 ist in zwei Wälzlagern 13, 1k längsbeweglich .leicht verschiebbar gelagert. Diese sind in Lagerhülsen 15» 16 an den beiden Enden des Linearantriebs angeordnet. Der Anker 10 hat gegenüber den Lagerhülsen 15, 16 eine bestimmte axiale Bewegungsfreiheit. Außerdem weist er nahe seinem dem Wälzlager 1h zugewandten Ende eine relativ tiefe Ringnut 20 auf und etwa in der Mitte eine breite, flache Ringnut 21 geringer Tiefe.

Der Anker 10 bewegt sich innerhalb eines Druckrohres 22, das einerseits mit dem Flansch 18, andererseits mit der Lagerhülse 16 verlötet ist. Dort ist auch eine Verschlußschraube 1? angeordnet. Zwischen Anker und Druckrohr be-

steht ein relativ schmaler Luftspalt s. Auf dem Druckrohr ist nahe seinem dem Wälzlager 13 zugewandten Ende eine Spule 23 angeordnet, die in zwei Leitkörpern 2k, 25 sitzt. Darauf folgt in Richtung zum Wälzlager Ik und durch das Leitstück 25 getrennt ein Permanentmagnet 27» diesem wieder eine der Spule 23 gleichende Spule 28, die in den Leitkörpern 2k, 25 entsprechenden Leitkörpern 29s 30 angeordnet ist. Wenn sich der Anker 10 etwa in Mittelstellung befindet, liegt die Ringnut 20 etwa am Ende des Leitkörpers 30. Auf diesen folgen zwei weitere, ebenfalls auf dem Druckrohr 22 angeordnete, wesentlich kleinere Spulen 32, 33 als die Spulen 23, 28. Sie bilden zusammen mit dem hinter der Ringnut 20 gelegenen rechten Endteil 10' des Ankers ein Lagemeßsystem für denselben. Die Spulen 32, 33 werden durch eine sich am Leitkörper 30 abstützende Blattfeder 36 gegen eine Ringschraube 37 nahe dem Ende des Druckrohrs gedrückt.

Das Druckrohr 22 besteht aus austenitischem Stahl. Um die Forderung nach Druckfestigkeit und kleinen Arbeitsspalten zu erfüllen, befinden sich an diesem im Bereich der Arbeitsspalten vier an seiner Außenfläche ausgebildete Ringnuten k0 bis 43; diese sind ausgefüllt durch eingelötete Ringe kk bis k"J aus ferritischem Werkstoff. Die Arbeitsspalte bzw. die Ringe befinden sich an den Kontaktflächen der Leitkörper 2k und 25, 29» 30 mit dem Druckrohr 22 bzw. den dort angeordneten Ringen kk bis kj.

Auf der einen Seite des Druckrohrs ist ein Gehäuse 50 aufgesetzt, in dem sich die Meß- und Regelelektronik 51 für die Lageregelung befindet. Über einen Stecker 52 werden Versorgungsspannung und Lagesollwert für den Anker zugeführt. Das Gehäuse 50 ist durch einen Verschlußdeckel 53 zugänglich.

Die Arbeitsspalte bzw. Ringe U1 bis hj am Druckrohr bilden die Pole des elektromagnetischen Linearsystems. Sie arbeiten zusammen mit vier am Anker 10 ausgebildeten umlaufenden Kanten 55 bis 58. Damit wird eine von der Signalpolarität der Richtung nach und von der Signalhöhe der Größe nach abhängige Stellkraft auf den Anker 10 ausgeübt. Das Stellsystem arbeitet im Lageregelkreis. Dazu wird das Signal des Lagemeßsystems, d. h. der Spulen 32, 33 mit dem von außen zugeführen Sollwert verglichen, verstärkt und als Stellsignal den Spulen 23» 28 des Magnetsystems zugeführt.

Die Figur 2 zeigt die Flüsse und Kräfte am Magnetsystem. Der gestrichelte Pfeil bedeutet den Permanentfluß des Permanentmagneten 27, der ausgezogene Pfeil den Steuerfluß der Spulen 23, 28. Wirken diese beiden Flüsse in einer Richtung, so ergeben sie eine große Kraft (langer punktierter Pfeil). Wirken sie in entgegengesetzter Richtung (kurzer punktierter Pfeil) so ergeben sie eine verschwindende Kraft. Die Kombination von Permanentmagent und Elektromagneten erfordert einen wesentlich kleineren Strom als bisher notwendig, ergibt aber eine hohe Dynamik. Die druckfeste Trennung von Anker und Magnetsystem durch das Druckrohr 22 mit den durch die Ringe hl bis hf gebildeten Arbeitsspalten, die kleiner als die Rohrwandstärke sind, vermeidet die für elektromagnetische Direktantriebe typische Druckempfindlichkeit. Die auf das Druckrohr aufgeschobenen Spulen 32, 33 des Lagemeßsystems und die Ausbildung des Kerns durch einen Teil des Ankers, nämlich das Ankerteil 10', ist wesentlich kostengünstiger als ein angeflanschtes Lagemeßsystems mit eigener Lagerung und zweitem Druckrohr.

Leerseite

Claims (8)

1. «•17671

   10.2.19β2 Wd/Kc

   ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

   Ansprüche

   Magnetischer Linearantrieb, insbesondere für Ventilschieber, bestehend aus einem Anker und mindestens einer radial außerhalb desselben liegenden Spule, die durch einen zwischen ihnen angeordneten rohrförmigen Körper voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß achsgleich zur Spule (23, 28) und im Bereich des Ankers (10) ein Permanentmagnet (27) angeordnet ist
2. 2. Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Permanentmagnet (27) zwischen zwei achB-gleich zu ihm liegenden Spulen (23, 26) auf dem rohrförmigen Korper (22) angeordnet ist.
3. 3. Linearantrieb nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem rohrförmigen Körper (22) und achsgleich zu den zwei Spulen (23, 28) und dem Permanentmagnet eine dritte Spule (32, 33) angeordnet ist, die zusammen mit einem Teil (10') des Ankers (10) ein Lagemeßsystem für denselben bilden.
4. k. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des rohrförmigen Körpers (22) jeweils am Ende und im Bereich der Arbeitsspalte der Spulen und des Permanentmagneten vier·ringnutformxge Ausnehmungen {ho bis ^3) ausgebildet sind, von denen jede mit einem ferritischen Werkstoff ausgefüllt ist, die zusammen mit vier umlaufenden Kanten (55 bis 58) am Anker die Pole bilden.
5. 5. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der dritten Spule (32, 33) und der ihr benachbarten Spule (28) am Anker (10) eine tiefe Ringnut (20) ausgebildet ist.
6. 6. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (10) beidseitig in Wälzlagern (13» 1^) axial beweglich gelagert ist.
7. 7. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem an diesem angeordnetem Gehäuse (50) die elektrischen Steuerelemente (5Ό für die Spulen der verschiedenen Elektromagnete angeordnet sind.
8. 8. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7₅ dadurch gekennzeichnet, daß der Anker mit einer Schubstange (12) verbunden ist, die ihm gegenüber axial verstellbar