ES2236014T3 - Actuador electromagnetico. - Google Patents

Abstract

Actuador electromagnético, especialmente para la activación de una válvula, con un primer electroimán (10) y, dado el caso, con otros electroimanes, en el que el primer electroimán (10) actúa en una primera zona de actuación (12) con un campo magnético (16) generado por al menos una bobina (14) a través de al menos una primera superficie polar cónica y/o escalonada (18) sobre una superficie de inducido (20) realizada de forma correspondiente de un inducido (22) desplazable, caracterizado porque el primer electroimán (10) actúa en al menos una segunda zona de actuación (24) a través de al menos una segunda superficie polar (26) sobre una superficie de inducido (28) correspondiente.

Description

Actuador electromagnético.

Estado de la técnica

La invención parte de un actuador electromagnético según el preámbulo de la reivindicación 1.

Los actuadores electromagnéticos conocidos para la activación de una válvula poseen, en general, un electroimán, que actúa en una zona de actuación con un campo magnético generado por una bobina a través de al menos una superficie polar sobre una superficie de inducido realizada de forma correspondiente de un inducido desplazable. Cuando el actuador está activado, el inducido es excitado desde una posición de partida con la superficie del inducido en la dirección de la superficie polar y la válvula es abierta o cerrada directamente por el inducido o indirectamente a través de un empujador de inducido, y en concreto la mayoría de las veces en contra de una fuerza de resorte. En una posición final, la superficie del inducido se encuentra sobre la superficie polar.

Para conseguir que el electroimán actúe a través de un recorrido largo sobre el inducido y para posibilitar de esta manera un recorrido de ajuste largo, se conoce realizar la superficie polar y la superficie correspondiente del inducido de una manera cónica y/o escalonada. Con escalones altos o bien con un cono empinado se puede conseguir, a pesar de un recorrido de ajuste largo en la posición de partida o bien desde el comienzo del movimiento de ajuste, un recorrido directo corto entre la superficie polar y la superficie del inducido y de esta manera desde el comienzo una fuerza relativamente grande sobre el inducido. No obstante, se consigue una fuerza menor inmediatamente antes o en la posición final en comparación con una superficie polar alineada en gran medida verticalmente con respecto al movimiento de ajuste.

En un actuador según el documento DE-C-158 04 225 está previsto un segundo electroimán, que actúa con su superficie polar igualmente sobre el inducido.

Ventajas de la invención

La invención parte de un actuador electromagnético, especialmente para la activación de una válvula, con un primer electroimán y, dado el caso, otros electroimanes, en el que el primer electroimán actúa en una primera zona de actuación con un campo magnético, generado por al menos una bobina, a través de al menos una primera superficie polar cónica y/o escalonada sobre una superficie realizada de forma correspondiente de un inducido desplazable.

El electroimán actúa en al menos una segunda zona de actuación a través de al menos una segunda superficie polar sobre una superficie correspondiente del inducido. Se puede conseguir de una manera ventajosa con la primera zona de actuación un recorrido de ajuste largo con una fuerza relativamente grande desde el comienzo del movimiento de ajuste a través de una primera superficie polar con un cono empinado o bien con escalones altos. Además, se puede conseguir con la segunda zona de actuación una fuerza grande en la posición final, especialmente a través de una segunda superficie polar alineada en gran medida perpendicularmente a la dirección del movimiento.

De una manera especialmente ventajosa, la primera superficie polar cónica y/o escalonada está dispuesta al menos en parte, de una manera ventajosa totalmente dentro de la bobina. El espacio de construcción radial o axial dentro de la bobina se puede aprovechar de una manera ventajosa y se puede ahorrar espacio de construcción adicional.

Además, se puede ahorrar espacio de construcción porque la segunda superficie polar está dispuesta en la dirección de movimiento del inducido entre el inducido y la bobina. Para conseguir a través de la segunda superficie polar una fuerza lo más grande posible en la posición final, esta superficie está realizada de una manera ventajosa esencialmente perpendicular a la dirección del movimiento del inducido y de esta manera solamente requiere un espacio de construcción axial reducido. Se puede aprovechar una parte especialmente grande del área de la sección transversal de la bobina como superficie polar y se puede conseguir un actuador pequeño con una fuerza grande. Además, es posible disponer la segunda y una tercera superficie polar radialmente fuera de la bobina, que actúa sobre una superficie correspondiente del inducido.

La zona radialmente interna de la segunda superficie polar se puede aprovechar de una manera ventajosa para guiar con seguridad el inducido en la dirección del movimiento en dos posiciones con una distancia grande.

En una configuración de la invención se propone que un componente, que forma la segunda superficie polar, está configurado en una sola pieza con una guía del inducido. Se puede conseguir un flujo magnético favorable y se pueden ahorrar componentes adicionales, espacio de construcción y gasto de montaje. Además, se puede conseguir en un espacio de construcción pequeño una segunda superficie polar especialmente grande. No obstante, la conducción puede estar formada también por un componente adicional con propiedades de deslizamiento especiales.

La solución según la invención se puede aplicar en diferentes actuadores electromagnéticos que parecen convenientes para el técnico, pero de una manera especialmente ventajosa en actuadores electromagnéticos para la activación de una válvula, que necesita en un espacio de construcción pequeño un recorrido de ajuste largo y una fuerza lo más grande posible en la posición final, por ejemplo en una válvula magnética para un circuito de agua, etc.

Dibujo

Otras ventajas se deducen a partir de la siguiente descripción del dibujo. En el dibujo se representa un ejemplo de realización de la invención. El dibujo, la descripción y las reivindicaciones contienen numerosas características.

En este caso:

La figura 1 muestra un fragmento de un actuador en la sección en una posición de partida.

La figura 2 muestra un actuador según la figura 1 poco antes de una posición final y

La figura 3 muestra un diagrama de la fuerza y el recorrido.

Descripción del ejemplo de realización

La figura 1 muestra un actuador electromagnético para la activación de una válvula no representada en detalle con un primer electroimán 10. El electroimán 10 actúa en una primera zona de actuación 12 con un campo magnético 16 generado por una bobina 14, a través de una primera superficie polar cónica 18 sobre una superficie de inducido 20, realizada de forma correspondiente, de un inducido 22 que se puede desplazar en la dirección 30, 32. El inducido 22 está conectado a través de un empujador de inducido 36 con una corredera de válvula no representada en detalle.

Según la invención, el primer electroimán 10 actúa en una segunda zona de actuación 24 a través de una segunda superficie polar 26 sobre una superficie de inducido 28 correspondiente del inducido 22. La primera superficie polar 18 está dispuesta dentro de la bobina 14 y la segunda superficie polar 26 está dispuesta en la dirección del movimiento 30, 32 del inducido 22 entre el inducido 22 y la bobina 14. El espacio de construcción radial y axial dentro de la bobina 14 es utilizado para la primera superficie polar 18 con un cono empinado y el espacio de construcción en la dirección del movimiento 30, 32 del inducido 22 entre la bobina 14 y el inducido 22 es utilizado para la segunda superficie polar 26, que presenta un cono plano.

La segunda superficie polar 26 se forma por un componente 34, que está fijado en una carcasa polar 38. La carcasa polar 38 está cerrada por una tala 40, sobre la que está fijado un núcleo de bobina 42, que forma la primera superficie polar 18. El inducido 22 está guiado sobre un empujador de inducido 36 en el núcleo de la bobina 42 y directamente en una superficie de guía 50 en el componente 34.

Si se activa el electroimán 10 o bien se alimenta con corriente la bobina 14, u en concreto con una corriente de la bobina que entra sobre el lado de la bobina 44 en el plano del dibujo y sale sobre el lado de la bobina 46 desde el plano del dibujo, entonces se produce un flujo magnético 48. El flujo magnético 48 se extiende a través de la tapa 40, la carcasa polar 38, el componente 34, la superficie de guía 50, el inducido 22, la superficie del inducido 20, un intersticio de aire de trabajo 60, la primera superficie polar 18 y a través del núcleo de la bobina 42 hacia la tapa 40.

La primera superficie polar 18 y la superficie del inducido 20 correspondiente poseen en la posición de partida, en virtud del cono empinado, una distancia directa relativamente pequeña, con lo que desde el comienzo del movimiento de ajuste actúa una fuerza relativamente grande sobre el inducido 22. Se posibilita un recorrido de ajuste largo. En la figura 3 se representa un diagrama de la fuerza y el recorrido, en el que se representa una curva característica de la fuerza y el recorrido 52 aislada de la primera zona de actuación 12. Sobre la abscisa se representa el recorrido s y sobre la ordenada se representa la fuerza F.

Si se eleva el flujo magnético y se produce una satura con en la superficie de guía 50, entonces se forma un flujo magnético 58 adicional desde el componente 34 a través de la segunda superficie polar 26, pasando sobre un segundo intersticio de aire 62 y a través de la superficie del inducido 28 hacia el inducido 22 (figura 2). La segunda superficie polar 26 y la superficie del inducido 28 correspondiente poseen en cada caso un cono plano o bien están realizadas esencialmente perpendiculares a la dirección del movimiento 30, 32 del inducido 22. El electroimán 10 solamente actúa a través de la segunda superficie polar 26 poco antes de la posición final sobre la superficie del inducido 28 correspondiente, pero con una fuerza relativamente grande, como se representa con una curva característica de la fuerza y el recorrido 54 aislada para la segunda zona de actuación 24 en la figura 3.

Por medio de la combinación según la invención de las dos zonas de actuación 12, 24 se consigue una curva característica de la fuerza y el recorrido 56 con una fuerza relativamente grande en la posición de partida y con una fuerza grande en la posición final.

Signos de referencia

10

Electroimán

12

Zona de actuación

14

Bobina

16

Campo magnético

18

Superficie polar

20

Superficie del inducido

22

Inducido

24

Zona de actuación

26

Superficie polar

28

Superficie del inducido

30

Dirección

32

Dirección

34

Componente

36

Empujador del inducido

38

Carcasa polar

40

Tapa

42

Núcleo de la bobina

44

Lado de la bobina

46

Lado de la bobina

48

Flujo magnético

50

Superficie de guía

52

Curva característica de la fuerza y el recorrido

54

Curva característica de la fuerza y el recorrido

56

Curva característica de la fuerza y el recorrido

58

Flujo magnético

60

Intersticio de aire de trabajo

62

Intersticio de aire de trabajo

F

Fuerza

s

Recorrido

Claims (6)

1. Actuador electromagnético, especialmente para la activación de una válvula, con un primer electroimán (10) y, dado el caso, con otros electroimanes, en el que el primer electroimán (10) actúa en una primera zona de actuación (12) con un campo magnético (16) generado por al menos una bobina (14) a través de al menos una primera superficie polar cónica y/o escalonada (18) sobre una superficie de inducido (20) realizada de forma correspondiente de un inducido (22) desplazable, caracterizado porque el primer electroimán (10) actúa en al menos una segunda zona de actuación (24) a través de al menos una segunda superficie polar (26) sobre una superficie de inducido (28) correspondiente.

2. Actuador electromagnético según la reivindicación 1, caracterizado porque la segunda superficie polar (26) está alineada esencialmente perpendicular a la dirección del movimiento (30, 32) del inducido (22).

3. Actuador electromagnético según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la primera superficie polar cónica y/o escalonada (18) está dispuesta al menos parcialmente dentro de la bobina
(14).

4. Actuador electromagnético según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la segunda superficie polar (26) está dispuesta en la dirección del movimiento (30, 32) del inducido (22) entre el inducido (22) y la bobina (14).

5. Actuador electromagnético según la reivindicación 4, caracterizado porque el inducido (22) está guiado en la dirección del movimiento (30, 32) en la zona radialmente interna de la segunda superficie polar (26) a través de una guía.

6. Actuador electromagnético según la reivindicación 5, caracterizado porque un segundo componente (34), que forma la segunda superficie polar (26), está configurado en una sola pieza con la guía del inducido (22).