DE3506359A1

DE3506359A1 - Drehantriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE3506359A1
Application number: DE19853506359
Authority: DE
Inventors: Ichita Gifu Sogabe
Original assignee: Toyota Motor Corp; NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1984-02-24
Filing date: 1985-02-22
Publication date: 1985-09-05
Also published as: US4577832A; JPS60180466A

Description

Drehantriebs vorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Drehantriebsvorrichtung, bei der eine magnetische Kraft zwischen einem Rotor und einem Stator erzeugt wird, um den Rotor hin und her zu bewegen. Eine derartige Vorrichtung wird als kompaktes Drehbetätigungsglied beispielsweise zum Betreiben eines Drehventiles verwandt.

Es ist eine Drehantriebsvorrichtung bekannt, die einen Rotor aus einem magnetischen Material mit langgestreckter Form und entgegengesetzt magnetisierten C-förmigen Endjochen, die rittlings auf dem Rotor angeordnet sind, Permantenmagnete, die mit den Jochen verbunden sind, und eine Spule zum Magnetisieren des Rotors aufweist, so daß die Enden des Rotors entgegengesetzt magnetisiert werden, wie es in der JP-OS 58-148408 dargestellt ist. Diese Drehantriebsvorrichtung dient zum Betreiben einer selbsthaltenden Relaiseinrichtung. Jedes Joch weist zwei Enden auf, die den Enden des Rotors zugewandt sind und die über den entsprechenden Permanentmagneten magnetisiert sind. Die Enden eines Joches sind den Enden des anderen Joches über die jeweiligen Enden des Rotors zugewandt. Aufgrund dieses Aufbaus wird zwischen dem Rotor, dem Joch und dem Permanentmagneten ein magnetisches Fluß erzeugt, der bewirkt, daß der Rotor um einen begrenzten Winkel zwischen den beiden Stellungen gedreht wird, die durch den Abstand zwischen den Enden der Joche festgelegt sind.

Diese bekannte Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß die Joche benötigt werden, um den magnetischen Fluß zu übertragen und eine geschlossene Magnetflußschleife zu bilden, was die Anzahl der Bauteile zum Aufbau der Vorrichtung erhöht und zu einem komplizierten Aufbau führt.

Durch die Erfindung soll eine Drehantriebsvorrichtung mit einfacherem Aufbau geschaffen werden. Die erfindungsgemäße Drehantriebsvorrichtung soll insbesondere ohne ein Joch auskommen und ein großes stationäres Drehmoment im nicht erregten Zustand der Vorrichtung erzielen können.

Dazu umfaßt die erfindungsgemäße Drehantriebsvorrichtung ein axial langgestrecktes Gehäuse, einen Rotor, der um eine Achse des Gehäuses drehbar im Gehäuse angeordnet ist,und einen ersten Stator, der fest im Gehäuse angebracht ist, wobei der Stator zwei in Umfangsrichtung beabstandete Polteile hat. von denen jeder zwei beabstandete Seitenflächen, die im wesentlichen radial verlaufen, und eine innere Umfangsflache aufweist, die die Seitenflächen verbindet. Der Rotor weist zwei radial beabstandete Polteile auf, von denen jeder zwei beabstandete Seitenflächen hat, die im wesentlichen radial von den Innenflächen der Polteile des Stators nach außen verlaufen, so daß eine Drehung des Rotors um einen begrenzten Winkel zwischen einer Stellung, in der wenigstens eine der gegenüberliegenden Seitenfläche der Statorpoltei-Ie und eine der gegenüberliegenden Seitenflächen der Rotorpol'teile miteinander in Eingriff stehen, und einer anderen Stellung möglich ist, in denen wenigstens die andere Seitenfläche der StatorpolteiIe und die andere Seitenfläche der RotorpolteiIe miteinander in Eingriff stehen. Der Rotor oder der Stator ist als Permanentmagnet ausgebildet, wobei die entsprechenden Polteile dieses einen Elementes entgegengesetzt magnetisiert sind. Das jeweils andere Element, nämlich der Stator oder der Rotor, besteht aus einem magnetischen Material. Die Vorrichtung weist weiterhin Spuleneinrichtungen zum Magnetisieren des anderen Elementes auf, so daß die entsprechenden Polteile entgegengesetzt magnetisiert sind, wodurch eine geschlossene magnetische Flußschleife, deren Richtung nach Maßgabe der Richtung eines elektrischen Stromes in der Spuleneinrichtung bestimmt ist.

gebildet wird, um die Drehbewegung des Rotors in die gewünschte Richtung zwischen den beiden Stellungen zu erhalten .

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig.1 eine Längsschnittansicht eines Ausfüh

rungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drehantriebsvorrichtung zum Betreiben eines Strömungsschaltventils,

Fig.2 eine Querschnittsansicht längs der Li

nie 11- 11 in Fig . 1 ,

Fig.3 eine Querschnittsansicht längs der Linie

III-III in Fig.1,

Fig.3' die Schaltverbindung der Spulen mit den

jeweiligen Anschlüssen in Fig.1,

Fig.4 eine perspektivische Ansicht des Rotors

von Fig.1,

Fig.5 die drei Stellungen des Rotors und des

damit verbundenen Ventilelements bei dem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig.6 das Arbeitsmuster zum Bewegen eines Ro

tors zwischen drei Stellungen und zum Anschließen der Spulen, um das benötigte Arbeitsmuster zu erhalten,

Fig.7 in einer schematischen, teilweise ge-

brochenen Ansicht die Statorelemente in Fig.1 im auseinandergenommenen Zustand,

Fig.8 eine Längsschnittansicht eines zweiten

Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drehantriebsvorrichtung,

Fig.8¹ die Schaltverbindung der Spulenenden mit

den Anschlüssen bei dem in Fig.8 dargestellten Ausführungsbeispiel,

Fig.9 eine Querschnittsansicht längs der Linie

IX-IX in Fig.8,

Fig.10 eine Querschnittsansicht längs der Linie

X-X in Fig.8,

Fig.11 die Arbeitsmuster und Anschlüsse der

Spule, um die gewünschten Arbeitsmuster bei dem in Fig.8 dargestellten Ausführungsbeispiel zu erzielen, und

Fig.12 eine perspektivische Ansicht einer abge

wandelten Ausführungsform des Rotors.

In Fig.1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drehantriebsvorrichtung dargestellt, bei dem die erfindungsgemäße Ausbildung bei einem Drehmomentmotor zum Schalten eines Ventils in drei Stufen angewandt ist. Das in Fig.1 dargestellte rohrförmige Gehäuse 1 dient zur Aufnahme der Bauteile des Drehmomentmotors. Ein hülsenförmiges Gehäuse 20 weist an einem Ende einen Teil 20' mit geringerem Durchmesser auf. Das Gehäuse 1 wird auf den Teil 20' mit geringerem Durchmesser aufgesetzt. Wie es später beschrieben wird, ist ein Ventilmechanismus im Gehäuse 20 vorgesehen.

Ein erster Stator 3 aus einem magnetischen material ist im Gehäuse 1 angeordnet. Wie es in Fig.7 dargestellt ist, weist der erste Stator einen Basisteil 3' und zwei diametral gegenüberliegende Polteile 3a und 3b mit bogenförmigem Querschnitt auf, wobei die Polteile 3a und 3b in axialer Richtung in Form eines freitragenden Armes jeweils vom Basisteil 3' aus verlaufen. Eine Spule 2 ist am Stator 3 so angeordnet, daß die Polteile 3a und 3b entgegengesetzt magnetisiert werden.

Ein zweiter Stator 5 aus einem magnetischen Material ist im Inenren des Gehäuses 1 angeordnet. Der zweite Stator 5 weist einen Basisteil 5¹ und zwei Polteile 5a und 5b mit bogenförmigem Querschnitt auf, die in axialer Richtung in Form eines freitragenden Armes jeweils vom Basisteil 5¹ aus verlaufen. Eine Spule 4 ist auf dem zweiten Stator 5 so angeordnet, daß die Teile 5a und 5b entgegengesetzt magnetisiert werden. Wie es in Fig.2 dargestellt ist, ist der Teil 5a oder 5b des zweiten Stators 5 zwischen den Teilen 3a und 3b des ersten Stators 3 in Umfangsrichtung angeordnet.

Die Polteile 3a und 3b des ersten Stators 3 haben zwei in Umfangsrichtung beabstandete Seitenflächen 3c, 3d und 3e,3f (Fig.2 und 7), die radial verlaufen und als Halteeinrichtung zum Begrenzen der Drehung des Rotors 6 wirken, wie es später im einzelnen beschrieben wird.

Ein Permanentmagnetrotor 6 ist so angeordnet, daß er sich um eine Längsachse 1-1 in Fig.1 dreht. Wie es in Fig.4 dargestellt ist, ist der Rotor 6 im wesentlichen in Form einer Platte ausgebildet, die zwei beabstandete Flächen 6a und 6b. die parallel zur Längsachse verlaufen, und zwei diametral beabstandete äußere Umfangsflachen 6c und 6d aufweist. Als Folge dieses Aufbaus hat der Rotor 6 in einem Querschnitt senkrecht zur Achse eine langgestreckte Rechteckform, wie sie in Fig.2 dargestellt ist. Der Rotor 6 besteht aus einem

permanentmagnetischen Material und ist so magnetisiert, daß die diametral gegenüberliegenden Bereiche, die auf der Drehachse 1-1 sitzen, entgegengesetzte Pole N und S bilden.

Der Permantenmagnetrotor 6 erstreckt sich radial, so daß der Abstand D zwischen der Achse 1-1 und den äußeren Umfangsflächen 6c und 6d des Rotors 6 größer als der Abstand d (Fig.2) zwischen der Achse 1-1 und der Innenfläche der Teile 3a und 3b des Stators 3 ist, so daß die Drehung des Rotors 6 um einen begrenzten Winkel 2 OC zwischen einer Stellungen der die Seitenflächen 6a und 6b mit den Seitenflächen 3c und 3f in Kontakt stehen, und einer Stellung möglich ist, in der die Seitenflächen 6a und 6b mit den Seitenflächen 3b und 3c in Kontakt stehen.

Der Abstand D ist natürlich kürzer als der Abstand CiC¹ zwischen der Achse 1-1 und der Innenfläche der Teile 5a und 5b des zweiten Stators 5, um eine Blockierung der Winkeldrehung des Rotors 6 zu vermeiden.

Vorzugsweise sind Schichten 11 aus einem nicht magnetischen Material, wie beispielsweise Gummi, an den Seitenflächen des ersten Stators 3 vorgesehen, um für passende Zwischenräume zwischen den Flächen 3c, 3d, 3e und 3f des ersten Stators 3 und den parallelen Flächen 6a und 6b des Permanentrotors 6 zu sorgen, damit ein gewünschtes Drehmoment am Rotor 6 liegt, um diesen bewegungslos zu halten.

Eine Ausgangswelle 7 ist drehbar im Gehäuse 20 über eine buchsenförmige Lagereinrichtung 8 gehalten. Neben der Lagereinrichtung 8 bildet die Ausgangswelle 7 einen Bund 7'. an dem eine Druckscheibe 10 anliegt. Das Lagerelement 8 ist in ein Hülsenelement 9 eingesetzt, das aus einem nicht magnetischen Material besteht und mit dem Gehäuse 20 verbunden ist. Wie es in Fig.3 dargestellt ist, bildet die Ausgangswelle 7

an ihrem vom Rotor 6 abgewandten Ende ein Ventilelement 7a, das in einer Axialbohrung 2Of im Gehäuse 20 angeordnet ist. Das Ventilelement 7a weist eine axiale Öffnung 7c, die zur Bohrung 2Of mündet, und eine erste und eine zweite Schaltöffnung 7b. und 7b₂ auf, die in radialer Richtung verlaufen, so daß sie zur axialen Öffnung 7c an ihren inneren Enden münden. Die äußeren Enden der öffnungen 7b. und 7b₂ münden zur Außenzylinderfläche des Ventilelementes 7a.

Das Gehäuse 20 weist eine Einlaßöffnung 20a für ein Fluid auf, die zur Bohrung 2Of mündet und eine erste und eine zweite in Umfangsrichtung beabstandete Auslaßöffnung 20b. und 20b2 aufweist, die radial verlaufen, so daß sie zur axialen Öffnung 7c an ihren inneren Enden münden. Als Folge dieses Aufbaus kann das Ventilelement 7a die Strömung nach Maßgabe der Winkelstellung des Ventilelementes 7a steuern. In der Stellung a in Fig.5 steht die erste Schaltöffnung 7b. des Ventilelementes 7a mit der ersten Auslaßöffnung 20b. des Gehäuses 20 in Verbindung, während die zweite Schaltöffnung 7bp von der zweiten Auslaßöffnung 2Ob₂ getrennt ist. In der Stellung b ist das Ventilelement 7a so angeordnet, daß die erste und die zweite Schaltöffnung 7b₁ und 7bp von der ersten und der zweiten Auslaßöffnung 20b. und 2Ob₂ jeweils getrennt sind. In der Stellung c ist das Ventilelement 7a so angeordnet, daß die zweite Schaltöffnung 7b₂ mit der zweiten Auslaßöffnung 20bp in Verbindung steht, während die erste Schaltöffnung 7b. von der ersten Auslaßöffnung 20b. getrennt ist. Da die erste und die zweite Schaltöffnung 7b. und 7b_? verschiedene Durchmesser haben, wird die durch das Ventil hindurchgehende Fluidmenge in drei Stufen, d.h. einer Stufe mit einer großen Fluidmenge, einer Stufe mit einer Fluidmenge gleich Null und einer Stufe mit einer kleinen Fluidmenge entsprechend den Stellungen a,b und c gesteuert.

In Fig.1 ist eine Verschlußkappe 13 mit dem Gehäuse 1 am

vom Ventilelement 7a abgewandten Ende verbunden. Eine Isolier scheibe 14 ist in die Kappe 13 gepaßt, um die hindurchgehenden Zuleitungsdrähte 15 zu schützen. Die Zuleitungsdrähte 15 verlaufen zu den jeweiligen Anschlüssen 1t, 2t, 3t und 4t, die mit den jeweiligen Enden der Spulen 2 und 4 verbunden sind, wie es in Fig.3¹ dargestellt ist.

Im folgenden wird anhand von Fig.5 und 6 die Arbeitsweise des Drehmomentmotors beschrieben, der das mehrstufige Schaltventil betreiben kann. Wenn der Permanentmagnetrotor 6 und die Ausgangswelle 7 so angeordnet sind, wie es in Fig.5a dargestellt ist, so liefert zunächst der Permanentmagnetrotor 6 einen Magnetfluß entlang einer geschlossenen Schleife.die von der Fläche 6a des Rotors 6, der Fläche 3c des Teils 3a des Stators 3, dem Teil 3a, dem Basisteil 3' (Fig.7) des Stators 3, dem Teil 3b des Stators, der Fläche 3f des Teils 3b und der Fläche 6b des Rotors 6 gebildet wird, um diese Bauteile bewegungslos zu halten.

Um von der Stellung von Fig.5a auf die Stellung von Fig.5b überzugehen, werden die Anschlüsse 1t und 2t der ersten Spule 2 (Fig.3) und die Anschlüsse 3t und 4t der zweiten Spule 4 mit der elektrischen Versorgungsquelle jeweils verbunden, wie es in Fig.6 dargestellt ist, so daß die Polteile 3a und 3b und 5a und 5b des ersten und zweiten Stators mit Süd-und NordundNord-und Südpolarität jeweils magnetisiert werden. Das hat zur Folge, daß sich der Drehmagnetrotor 6 im Uhrzeigersinn von der ersten Stellung a zu der zweiten Stellung b dreht,die als Zwischenstellung bezeichnet wird. Der Rotor 6 wird in dieser Zwischenstellung selbst dann gehalten, wenn die Spulen 2 und 4 entregt werden.

Wenn sich der Rotor 6 in der Zwischenstellung b befindetest ein geschlossener magnetischer Kreis über den Rotor 6 gebildet, so daß sich ein Drehmoment ergibt, um den Rotor 6 in der

Zwischenstellung zu halten, wie es in Fig.5 dargestellt ist. Dieser geschlossene Kreis ist über die Außenfläche 6d des Rotors 6, den Teil 5a des zweiten Stators 5, den Basisteil 5' (Fig.7) des zweiten Stators 5, den Teil 5b des zweiten Stators 5 und die Außenfläche 6c des Rotrs 5 gebildet.

Um den Rotor 6 und die Welle 7 von der Zwischenstellung b zur zweiten Stellung c zu bewegen, werden die Spulen 2 und 4 erregt, wie es in Fig.66 dargestellt ist. Die erste Spule 2 ist, verglichen mit ihrem Anschluß an die elektrische Versorgungsquelle im Falle A, entgegengesetzt geschaltet, während der Anschluß der Spule 4 der gleiche geblieben ist. Das hat zur Folge, daß die Polteile 3a und 3b und 5a und 5b jeweils in Süd- und Nord- und Nord- und Südpolarität magnetisiert werden, so daß der Permanentmagnetrotor 6 sich um einen Winkel oc im Uhrzeigersinn dreht und der Rotor 6 die zweite Stellung c erreicht, in der die Flächen 6a und 6b des Permanentmagnetrotors 6 mit den Flächen 3d und 3e der ersten Teile 3a und 3b des ersten Stators 3 jeweils in Berührung stehen. Wenn sich der Permanentmagnetrotor 6 in der zweiten Stellung c befindet, ist ein geschlossener magnetitscher Kreis über dem Permanentmagnetrotor 6 gebildet, um ein Drehmoment zu erzeugen, das es erlaubt, den Permanentmagnetrotor 6 in dieser Stellung c zu halten. Dieser geschlossene Kreis ist in diesem Fall durch eine Schleife über die Fläche 6a des Rotors 6, die Fläche 3d des Teils 3a des Stators 3, den Basisteil 3' des Stators, den Teil 3b des Stators 3, die Fläche 3e des Teils 3b und die Fläche 6b des Rotors 6 gebildet.

Um den Permanentmagnetrotor 6 entgegen dem Uhrzeigersinn von der zweiten Stellung c zur Zwischenstellung b zu drehen,wie es in Fig.6C dargestellt ist, wird die Verbindung der Anschlüsse 1t und 2t sowie 3t und 4t der ersten und zweiten elektrischen Spule 2 und 4 bezüglich der elektrischen Versorgungsquelle, verglichen mit dem Fall von Fig.6B, umgekehrt.

Vö

so daß die Teile 3a und 3b und 5a und 5b in Nord- und Siidsowie Süd- und Nordpolarität jeweils magnetisiert werden, was dazu führt, daß der Permanentmagnetrotor 6 entgegen dem Uhrzeigersinn um einen Winkel O£ gedreht wird, und somit seine Zwischenstellung b aufgrund des Drehmoments einnimmt, das von dem oben erwähnten geschlossenen magnetischen Kreis erhalten wird.

Um eine weitere Drehung um einen Winkelotzu erreichen und dadurch den Rotor von der Zwischenstellung B in die erste Stellung A zu bewegen, wie es in Fig.6D dargestellt ist, wird nur die Verbindung der zweiten Spule 4 umgekehrt, so daß die Teile 3a und 3d sowie 5a und 5b jeweils in Nord- und Südpolarität und Nord- und Südpolarität magnetisiert werden. Der Permanentmagnetrotor 6 wird entgegen dem Uhrzeigersinn um einen Winkel o(. bis in die Lage gedreht, in der die Flächen 6a und 6b des Rotors 6 an den Flächen 3c und 3f des Teils 3a und 3b des ersten Stators 3 anliegen. Die erste Stellung 3a des Rotors wird aufgrund des Drehmomentes, das entlang der geschlossenen Flußschleife erzeugt wird,wie es bereits erwähnt wurde, selbst dann beibehalten, wenn die Spulen 2 und 4 entregt werden.

Aus dem Obigen ist ersichtlich, daß der Permanentmagnetrotor 6 zwischen der ersten Stellung^er Zwischenstellung und der zweiten Stellung a,b und c nach Maßgabe des Verbindungsmusters mit der elektrischen Versorgungsquelle bewegt und an den gewählten Stellungen aufgrund des Drehmomentes gehalten werden kann, das durch die magnetische Kraft vom Permanentmagnetrotor 6 erhalten wird. Das Ventilelement 7a, das mit dem Permanentmagnetrotor 6 verbunden ist, kann somit zwischen den drei Stellungen entsprechend bewegt werden, um die Richtung des durch das Ventil hindurchgehenden Fluides zu schalten und die hindurchgehende Fluidmenge zu steuern.

Aus dem Obigen ist weiterhin ersichtlich, daß der Permanentmagnetrotor im Querschnitt eine langgestreckte Rechteckform hat, um zwei parallele beabstandete Flächen in Richtung der Achse des Rotors zu liefern, so daß der Abstand d zwischen der Achse l-l zur Innenfläche der Polteile 3a und 3b des Stators 3 kleiner als der Abstand D von der Achse 1-1 zu den Außenflächen 6c und 6d des Permanentmagnetrotors 6 ist. Aufgrund dieses Aufbaus werden Kontaktflächen 3c, 3d ,3e und 3f gebildet, um die Drehung des Permanentmagnetrotors 6 anzuhalten. Diese Flächen liefern feste Anschlagpunkte, um die Drehung des Rotors auf einen Winkel von 2(*zu begrenzen. An jedem der Anschlagpunkte wird selbst dann, wenn die Spulen 2 und 4 entregen, ein geschlossener magnetischer Kreis mit kleinem magnetischem Widerstand durch den Magnetfluß vom Rotor 6 gebildet, wobei dieser Fluß ein Drehmoment in Richtung der Drehung des Permanentmagnetrotors erzeugt, das ausreicht, um den Rotor am Stator zu halten. Der Radius R des Permanentmagnetrotors 6, der größer als der Radius r des inneren Kreises ist, der von den Innenflächen der Teile 3a und 3d des ersten Stators 3 beschrieben wird, erlaubt es, daß das äußere Umfangsende des Permanentmagnetrotors neben dem Innenumfang des Gehäuses 1 angeordnet ist. Es kann somit ein großes Ausgangsdrehmoment ohne Zunahme des Außendurchmessers der Vorrichtung erhalten werden.

Gemäß der Erfindung wird weiterhin kein Joch dazu benutzt, den magnetischen Fluß zu übertragen, wie es bei bekannten Drehantriebsvorrichtungen der Fall ist. In dieser Weise ist die Anzahl der Bauteile verringert und der Aufbau vereinfacht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im wesentlichen rohrförmig, d.h. vom sogenannten Schreibstifttyp, was es ermöglicht, ein großes Drehmoment zum stationären Halten des Rotors während der Nichterregung der Spule unabhängig von der

Vg

kleinen Abmessung der Vorrichtung zu erhalten.

Fig.8 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel zur Verwendung bei einem Ventil, das in zwei Stufen umschalten kann.

Das zweite Ausführungsbeispiel hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie das erste Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß die zweite Antriebsspule 4, der zweite Stator 5, die zweite Schaltöffnung 7b~, die im Ventilteil der Ausgangswelle 7 ausgebildet ist, und die zweite Auslaßöffnung 20b im Gehäuse 20 beim ersten Ausführungsbeispiel fehlen, wie es in den Fig.9 und 10 dargestellt ist.

Die Arbeitsweise des zweiten Ausführungsbeispiels wird im folgenden anhand von Fig. 11 beschrieben. Wenn sich der Permanentrotor 6 in der in Fig.11A¹ dargestellten Stellung befindet, ist ein geschlossener magnetischer Kreis über den Permanentmagnetrotor 6 gebildet, um ein Drehmoment zum Halten des Rotors 6 in der ersten Stellung a zu erzeugen. Dieser geschlossene Kreis ist längs einer Schleife der Fläche öa des Permanentmagnetrotors 6, der Fläche 3c des Teils 3a des Stators 3, des Teils 3a des Stators 3, des Basisteils 3^r (Fig.7) des Stators 3, des Teils 3b des Stators 3, der Fläche 3f des Teils 3b und der Fläche 6b des Permanentmagnetrotors 6 gebilder.

Um in Fig.11a¹ den Rotor von der ersten Stellung a zur zweiten Stellung b zu bewegen, werden die Anschlüsse der Spule 2 in der in Fig.11 dargestellten Weise mit der elektrischen Versorgungsquelle verbunden,so daß die Teile 3a und 3d jeweils in Süd- und Nordpolarität magnetisiert werden. Als Folge davon dreht sich der Permanentmagnetrotor 6 im Uhrzeigersinn in die zweite Stellung b. Selbst wenn die Spule entregt wird, wird der Permanentmagnetrotor 6 in der zweiten Stellung b

VS

in Fig.11A' gehalten .

Wenn sich der Permanentmagnetrotor 6 in der zweiten Stellung b in Fig.11 A¹ befindet, ist ein geschlossener magnetischer Kreis über den Permanentmagnetrotor 6 gebildet, der ein Drehmoment zum Halten des Rotors in der zweiten Stellung b erzeugt. Dieser geschlossene magnetische Kreis ist durch eine Schleife gebildet, die vom Permanentmagnetrotor 6 über die Fläche 3d des Teils 3a des Stators 3, den Teil 3a des Stators 3, den Basisteil 3¹ des Stators 3, den Teil 3b des Stators 3, die Fläche 3e des Teils 3b und die Fläche 6b des Rotors 6 verläuft.

Um den Permanentmagnetrotor 6 von der zweiten Stellung b in die erste Stellung a zu bewegen, wie es in Fig.11B¹ dargestellt ist, wird die Verbindung der Spule 2 mit der elektrischen VersorgungsquelIe,verglichen mit dem Fall von Fig.11A¹ umgekehrt, so daß die Teile 3« und 3b in Nord- und Südpoiaritat jeweils polarisiert werden, was dazu führt, daß sich der Permanentmagnetrotor 6 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht und in der in Fig.11B¹ dargestellten Stellung anhält. Ähnlich wie es oben beschrieben wurde, wird längs des geschlossenen Kreises über den Permanentmagnetrotor 6 ein Drehmoment erzeugt

Aus dem Obigen ist ersichtlich, daß der Permanentmagnetrotor wahlweise zwischen der ersten und der zweiten Stellung A und B in Fig.9 hin und her bewegt werden kann. In dieser Weise wird ein zweistufiges Umschalten des Ventilelementes 7a erzielt, das mit der Welle 7 verbunden ist.

Der Drehmagnetrotor kann eine andere Form haben als sie anhand von Fig.4 beschrieben wurde. Wie es in Fig.12 dargestellt ist, kann der Rotor beispielsweise einen zylindrischen Teil 6f und zwei diametral gegenüberliegende Vorsprünge aufweisen, die von parallelen Seitenflächen 6a¹ und 6b'

und 6a" und 6b" begrenzt sind. Dieser Rotor arbeitet in ähnlicher Weise wie der in Fig.4 dargestellte Rotor. Weiterhin können die Seitenflächen 3c bis 3e, 6a und 6b, 6a' und 6b¹ und 6a" und 6b" in vorteilhafter Weise als ebene Flächen ausgebildet sein. Es können jedoch auch andere Formen verwandt werden, die ein Anliegen und Anhalten dieser Bauteile aneinander erlauben.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen war der Rotor ein Permanentmagnet, während der Stator aus einem magnetischen Material bestand und über eine Antriebseinrichtung, wie beispielsweise eine Spule, betätigt wurde. Diese Bauteile sind jedoch auch austauschbar. D.h., daß ein Permanentmagnet als ortsfestes Element verwandt werden kann, während das Magnetisierungselement, das von einer Antriebseinrichtung, wie beispielsweise einer Spule, betrieben wird, als Rotorelement verwandt werden kann.

Weiterhin versteht es sich, daß die erfindungsgemäße Ausbildung allgemein als Stellglied neben seiner Verwendung als Ventil verwandt werden kann, wie es beschrieben wurde.

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Claims

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun. PAT E N TA N WA LT E ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE 3 /Li ND.TYT-4693-DE NIPPONDENSO CO.,LTD , Kariya-shi, Japan Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi,JP Drehantriebs vorrichtung PATENTANSPRÜCHE

1. Drehantriebsvorrichtung,

gekennzeichnet durch
axial langgestrecktes Gehäuse,

einen Rotor, der im Gehäuse um eine Achse des Gehäuses drehbar angeordnet ist,

einen ersten Stator, der fest im Gehäuse angebracht ist, wobei der Stator zwei in Umfangsrichtung beabstandete Polteile aufweist, von denen jeder von zwei beabstandeten Seitenflächen, die im wesentlichen radial verlaufen, und einer inneren Umfangsflache begrenzt ist, die die Seitenflächen verbindet, der Rotor zwei radial beabstandete Polteile aufweist, von denen jeder von zwei beabstandeten Seitenflächen begrenzt ist, die im wesentlichen radial von den Innenflächen der Polteile des Stators nach außen verlaufen, so daß eine Drehung des Rotors um einen beqrenzten Winkel zwischen einer Stellung, in der wenigstens ein

Paar von gegenüberliegenden Seitenflächen der Statorpoltei Ie und der Rotorpolteile miteinander in Eingriff stehen, und einer anderen Stellung möglich ist, in der wenigstens ein anderes Paar der gegenüberliegenden Flächen der Statorpolteile und der Rotorpolteile miteinander in Eingriff stehen, und entweder der Rotor oder der Stator als Permanentmagnet ausgebildet ist, dessen entsprechende Polteile entgegengesetzt magnetisiert sind, während das jeweils andere Element, nämlich der Stator oder der Rotor, aus einem magnetischen Material besteht, und eine Spuleneinrichtung zum Magnetisieren des anderen Elementes derart, daß die entsprechenden Polteile entgegengesetzt magnetisiert sind, wodurch eine geschlossene Magnetflußschleife gebildet wird, deren Richtung nach Maßgabe der Richtung des in der Spuleneinrichtung fließenden elektrischen Stromes bestimmt ist, um eine Drehbewegung des Rotors in die gewünschte Richtung zwischen den genannten Stellungen zu erzielen.

2. Drehantriebs vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Rotor der Permanentmagnet ist.

3. Drehantriebs vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

dünne Schichten aus einem nichtmagnetischen Material, die zwischen den Paaren von gegenüberliegenden Seitenflächen der StatorpolteiIe und der Rotorpolteile angeordnet sind.

4. Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Schichten fest mit den entsprechenden Seitenflächen der Statorpolteile verbunden sind.

5. Drehantriebsvorrichtunq nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Gehäuse eine im wesentlichen kreiszylindrische Form hat.

6. Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Achse des kreiszylindrischen Gehäuses der Drehachse des Rotors entspricht.

7. Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch

einen zweiten Stator aus einem magnetischen Material, der fest im Gehäuse angeordnet ist, wobei der zweite Stator zwei in Umfangsrichtung beabstandete Polteile aufweist, die zwischen den Polteilen des ersten Stators angeordnet sind, die Polteile des zweiten Stators von Innenflächen begrenzt sind, die radial außen vom Rotor verlaufen, so daß sich der Rotor zwischen den Stellungen drehen kann, und eine zweite Spuleneinrichtung zum Magnetisieren des zweiten Stators derart, daß seine Polteile entgegengesetzt magnetisiert sind, so daß der Rotor zusätzlich zu den Stellungen eine weitere Zwischenstellung einnehmen kann, die sich zwischen den beiden Stellungen befindet und an der die RotorpolteiIe jeweils so angeordnet sind, daß sie in einer Linie zu den entsprechenden Polteilen des zweiten Stators ausgerichtet sind.