DE19841499A1

DE19841499A1 - Spring-loaded actuation solenoid for e.g. vehicle valve, includes armature and core with varied angles of linear taper and thicknesses varying axially to produce maximum terminal closing- and pull-in forces

Info

Publication number: DE19841499A1
Application number: DE1998141499
Authority: DE
Inventors: Johann Weissenbacher
Original assignee: Beru AG
Current assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Priority date: 1998-09-10
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 2000-03-30

Abstract

The gradient of lines generating opposite surfaces of the shaped components (1s, 2s) of armature (1) and core (2) along the axial direction, is not constant.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hubmagneten mit einem Anker, einem Kern, einer axial zwischen dem Anker und dem Kern angeordneten Druckfeder und einer elektrischen Wick lung, die um den Anker und den Kern angeordnet ist, wobei Anker und Kern in axialer Richtung angeformte Formteile aufweisen, die so ausgebildet sind, daß sie beim Anziehen des Magneten ineinandergeschoben werden, und deren jeweils aneinander gegenüberliegenden Flächen eine Erzeugende haben, die längs der axialen Richtung eine Steigung in radialer Richtung aufweist.The invention relates to a solenoid with a Anchor, a core, one axially between the anchor and the Core arranged compression spring and an electrical wick lung, which is arranged around the anchor and the core, wherein Anchor and core molded parts in the axial direction have, which are designed so that when tightening of the magnet are pushed into each other, and their respective have a generatrix on opposite surfaces, which along the axial direction has a radial gradient Direction.

Hubmagneten werden u. a. auf dem Gebiet der Kraftfahr zeugtechnik, beispielsweise für Magnetventile, benutzt. Ihre Grundfunktion besteht darin, daß sie bei einer Spannung, die über einem bestimmten Wert von beispielsweise 9 V liegt, anziehen und bei einer Spannung unter einem zweiten bestimm ten Wert von beispielsweise 6 V wieder abfallen.Solenoids are u. a. in the field of motor vehicles witness technology, used for example for solenoid valves. Your Basic function is that at a voltage that is above a certain value, for example 9 V, tighten and determine at a voltage below a second th value of, for example, 6 V drop again.

Hubmagneten mit dem eingangs genannten Aufbau haben den Nachteil, daß sowohl die Haltekraft im angezogenen Zustand des Ankers als auch die Anziehkraft in Bewegungsrichtung bei maximalem Hub niedrig sind. Weiterhin ist es schwierig, die Druckfeder passend zu dimensionieren, in der Regel ergibt sich eine zu flache Federkennlinie, was bedeutet, daß die magnetische Kraftdifferenz zwischen der Stellung bei maxima lem Hub und der Stellung bei angezogenem Anker zu klein ist.Solenoids with the structure mentioned have the Disadvantage that both the holding force when tightened the anchor as well as the pulling force in the direction of movement maximum stroke are low. Furthermore, it is difficult to To dimension the compression spring appropriately, usually results a too flat spring characteristic, which means that the magnetic force difference between the position at maxima l stroke and the position is too small when the armature is tightened.

Des weiteren hat die Kennlinie der magnetischen Kraft in Richtung der Ankerbewegung ein Maximum, d. h. einen an steigenden und einen absinkenden Ast und ist die Funktion beim Abfallen des Ankers bei niedrigen Betriebsspannungs werten als Folge dieser magnetischen Kraftkennlinie mit Maximum unsicher. Das hat ein Flattern des Hubmagneten und damit des Magnetventils zur Folge.Furthermore has the characteristic of the magnetic force a maximum in the direction of anchor movement, d. H. one rising and falling branch and is the function when the anchor drops out at low operating voltage evaluate as a result of this magnetic force characteristic Maximum uncertain. That has a flapping of the solenoid and thus the solenoid valve.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht demgegenüber darin, den Hubmagneten der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er eine möglichst hohe Anziehkraft bei maximalem Hub zeigt, die Haltekraft im angezogenen Zu stand des Ankers höher und möglichst genau einstellbar ist und die Kraftkennlinie in Bewegungsrichtung des Ankers line ar verläuft.The object underlying the invention is in contrast, in the solenoid of the aforementioned Kind in such a way that it has the highest possible attraction at maximum stroke shows the holding force in the closed position the anchor is higher and can be adjusted as precisely as possible and the force characteristic in the direction of movement of the armature line ar runs.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Steigung der Erzeugenden der jeweils einander gegen überliegenden Flächen der Formteile am Anker und am Kern längs der axialen Richtung nicht konstant ist.According to the invention, this object is achieved by that the slope of the generators against each other overlying surfaces of the molded parts on the anchor and on the core is not constant along the axial direction.

Besonders bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltun gen des erfindungsgemäßen Hubmagneten sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 4.Particularly preferred developments and refinements gene of the solenoid according to the invention are the subject of Claims 2 to 4.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigenThe following are based on the associated drawing particularly preferred embodiments of the invention described in more detail. Show it

Fig. 1 eine Axialschnittansicht eines bekannten Hubmag neten, Fig. 1 is an axial section of a known Hubmag Neten,

Fig. 2 eine Axialschnittansicht eines Ausführungsbei spiels des erfindungsgemäßen Hubmagneten, Fig. 2 is an axial sectional view of an exemplary embodiment of the game according to the invention the lifting magnet,

Fig. 3 eine Axialschnittansicht einer Abwandlungsform des in Fig. 2 dargestellten Hubmagneten, Fig. 3 is an axial sectional view of a modification, the solenoid shown in Fig. 2,

Fig. 4a eine Axialschnittansicht einer Abwandlungsform des in Fig. 2 dargestellten Hubmagneten, und Fig. 4b und 4c das in Fig. 4a von einem Kreis umschlossene Detail in ver größerter Form bei geöffnetem und geschlossenem Anker je weils, FIG. 4a is an axial section of a modification, the solenoid shown in Fig. 2, and Fig. 4b and 4c the enclosed in FIG. 4 by a circle in detail ver größerter form open and closed ties per weils,

Fig. 5 in Teilschnittansichten die Formteile von Anker und Kern bei dem in Fig. 1 dargestellten bekannten Hubmagne ten sowie bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei spiel des erfindungsgemäßen Hubmagneten, Fig. 5, the mold parts of the armature and the core in which th partial cross-sectional views shown in FIG. 1 as well known Hubmagne in the illustrated in Fig. 2 Ausführungsbei play of the solenoid according to the invention,

Fig. 6 die Kennlinien des in Fig. 1 dargestellten be kannten Hubmagneten, wobei die Kraftkomponenten in Bewe gungsrichtung in Abhängigkeit vom Abstand zwischen Anker und Kern bei verschiedenen Betriebsspannungen dargestellt sind,Are shown Fig. 6, the characteristics of the known lifting magnet be shown in Fig. 1, wherein the force components in BEWE supply device depending on the distance between the armature and the core at different operating voltages,

Fig. 7 die Kennlinien bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hubmagneten, Fig. 7 shows the characteristics at the illustrated in Fig. 4 embodiment of the solenoid according to the invention,

Fig. 8 eine Vektordarstellung der magnetischen Kräfte am Anker bei dem bekannten Hubmagneten und Fig. 8 is a vector representation of the magnetic forces on the armature in the known solenoids and

Fig. 9 eine Fig. 8 entsprechende Darstellung bei dem erfindungsgemäßen Hubmagneten. Fig. 9 is a Fig. 8 corresponding representation in the solenoid according to the invention.

In Fig. 1 sowie in Fig. 5 auf der linken Seite ist in Schnittansichten ein bekannter Hubmagnet dargestellt, der im wesentlichen einen Anker 1, einen Kern 2, eine zwischen dem Anker 1 und dem Kern 2 in axialer Richtung angeordnete Druckfeder 3 und eine elektrische Wicklung 4 umfaßt, die in der dargestellten Weise den Anker 1 und den Kern 2 umgibt.In Fig. 1 and in Fig. 5 on the left side, a known lifting magnet is shown in sectional views, which essentially comprises an armature 1 , a core 2 , a compression spring 3 arranged in the axial direction between the armature 1 and the core 2 and an electrical Includes winding 4 , which surrounds the armature 1 and the core 2 in the manner shown.

Die Anordnung aus Anker 1, Kern 2, Feder 3 und elek trischer Wicklung 4 ist von einem Gehäuse umgeben, das aus einer Verschlußkappe 5 und zwei Scheiben 6, 7 aufgebaut ist, von denen die eine 7 den Kern 2 hält, während die andere 8 eine Bohrung aufweist, in der der Anker 1 axial verschiebbar geführt ist. Im Anker 1 ist ein Metallstift 8 angeordnet.The arrangement of armature 1 , core 2 , spring 3 and elec trical winding 4 is surrounded by a housing which is constructed from a closure cap 5 and two disks 6 , 7 , of which one 7 holds the core 2 , while the other 8 has a bore in which the armature 1 is guided axially. A metal pin 8 is arranged in the armature 1 .

Wie es in Fig. 1 und Fig. 5 im einzelnen dargestellt ist, sind in axialer Richtung am Kern 2 und am Anker 1 Form teile 1s, 2s angeformt, beispielsweise angespritzt, durch die eine relativ große Anziehkraft bei großem Hub erreicht werden soll. Diese Formteile 1s, 2s sind so ausgebildet, daß sie beim Anziehen des Hubmagneten ineinander geführt werden. Ihre aneinander gegenüberliegenden Flächen 1a, 2a sind Schrägflächen bezüglich der axialen Richtung, d. h. sind Flächen mit einer Erzeugenden, die in radialer Richtung längs der axialen Richtung eine bestimmte Steigung hat. Diese Erzeugende ist beim Stand der Technik, der in Fig. 1 dargestellt ist, eine Gerade mit konstanter Steigung. Die Formteile 1s, 2s sind an ihren vorderen Enden in radialer Richtung abgekantet.As shown in Fig. 1 and Fig. 5 in detail, are in the axial direction to the core 2 and the armature 1 form parts 1 s, molded 2 s, for example, injection-molded through which a relatively large tightening force is to be achieved at a large stroke . These molded parts 1 s, 2 s are designed so that they are guided into one another when the solenoid is tightened. Their mutually opposite surfaces 1 a, 2 a are inclined surfaces with respect to the axial direction, ie are surfaces with a generatrix which has a certain slope in the radial direction along the axial direction. In the prior art, which is shown in FIG. 1, this generatrix is a straight line with a constant slope. The molded parts 1 s, 2 s are bent at their front ends in the radial direction.

Durch die aufgrund der Form der Formteile auftretenden Spitzen- und Kantenwirkungen ergibt sich eine lokale Ver dichtung der magnetischen Flußlinien, wobei insbesondere an der Ankerspitze eine relativ große Flußlinie auftritt, die eine relativ große magnetische Kraft in Richtung des Aus trittswinkels der Flußlinien aus dem Ankermaterial zur Folge hat. Die Summe der magnetischen Kräfte im Anker bestimmt die Gesamtkraft, die sowohl eine Komponente in der Bewegungs richtung des Ankers, die durch einen Pfeil in Fig. 1 wie dergegeben ist, als auch in einer hierzu senkrechten Rich tung aufweist. Dabei kann durch die Wahl der winkel- oder keilförmigen Formteile 1s und 2s am Anker 1 und am Kern 2 die Aufteilung der Kräfte in diesen beiden Richtungen beein flußt werden.Due to the shape and shape of the tip and edge effects, there is a local sealing of the magnetic flux lines, in particular at the armature tip a relatively large flux line occurs which has a relatively large magnetic force in the direction of the angle of emergence of the flux lines from the armature material Consequence. The sum of the magnetic forces in the armature determines the total force, which has both a component in the direction of movement of the armature, which is indicated by an arrow in FIG. 1, as well as in a direction perpendicular thereto. It can be influenced by the choice of the angular or wedge-shaped parts 1 s and 2 s on the armature 1 and the core 2, the distribution of the forces in these two directions.

Der Winkelgestaltung sind jedoch Grenzen gesetzt, da der Außendurchmesser des Ankers 1 und somit des gesamten Hubmagneten begrenzt ist. Weiterhin müssen im Anfangszu stand, d. h. im stromlosen Zustand die Spitzen von Anker 1 und Kern 2 so nahe wie möglich aneinander angeordnet sein und wird andererseits ein bestimmter Winkel der Formteile 1s, 2s benötigt, um bestimmte Haltekräfte im angezogenen Zustand zu erreichen. Das ist über die Wahl des Winkels der Formteile 1s, 2s nur schwer und bei bestimmten Anforderungen überhaupt nicht erreichbar.However, there are limits to the angular design, since the outer diameter of the armature 1 and thus of the entire lifting magnet is limited. Furthermore, in the initial state, ie in the de-energized state, the tips of armature 1 and core 2 must be arranged as close as possible to one another and, on the other hand, a certain angle of the molded parts 1 s, 2 s is required to achieve certain holding forces in the tightened state. This is difficult with the choice of the angle of the molded parts 1 s, 2 s and cannot be achieved at all with certain requirements.

Ein weiterer Nachteil des in Fig. 1 dargestellten Hub magneten besteht darin, daß seine magnetische Kraftkennlinie ein Maximum aufweist und somit am Ende des Anziehvorgangs die Kraftwerte absinken. Der Grund dafür besteht darin, daß die Spitzeneffekte abnehmen, da immer weniger Magnetfluß durch die Spitzen geht und sich die magnetischen Flußlinien durch die Schrägflächen der Formteile 1s und 2s am Anker 1 und am Kern 2 zunehmend schließen. Diese Schrägflächen be stimmen die Austrittswinkel der Flußlinien und somit auch die Aufteilung der magnetischen Kräfte in den beiden zuein ander senkrecht stehenden Richtungen. Die nützliche, in Bewegungsrichtung des Ankers 1 verlaufende Komponente wird zunehmend kleiner und die Haltekraft sinkt ab.Another disadvantage of the lifting magnet shown in Fig. 1 is that its magnetic force characteristic has a maximum and thus the force values decrease at the end of the tightening process. The reason for this is that the peak effects decrease, since less and less magnetic flux passes through the tips and the magnetic flux lines increasingly close at armature 1 and core 2 through the inclined surfaces of the molded parts 1 s and 2 s. These inclined surfaces determine the exit angle of the flux lines and thus also the distribution of the magnetic forces in the two mutually perpendicular directions. The useful component running in the direction of movement of the armature 1 becomes increasingly smaller and the holding force drops.

In Fig. 2 und Fig. 5 auf der rechten Seite sowie in Fig. 3 sind in Axialschnittansichten zwei Ausführungsbei spiele des erfindungsgemäßen Hubmagneten dargestellt. Diese Ausführungsbeispiele haben einen Aufbau mit konstantem An keraußendurchmesser ohne Fase.In Fig. 2 and Fig. 5 on the right side and in Fig. 3, two Ausführungsbei games of the solenoid according to the invention are shown in axial sectional views. These exemplary embodiments have a structure with a constant outer diameter without chamfer.

Wie es in der Zeichnung dargestellt ist, sind bei die sen Ausführungsbeispielen die Schrägflächen an den Formtei len 1s, 2s am Anker 1 und am Kern 2 nicht in Form von gera den Schrägflächen mit konstanter Neigung ausgebildet, deren Erzeugende bezüglich der Axialrichtung, d. h. in Bewegungs richtung des Ankers 1 eine Gerade ist, sondern sind diese Schrägflächen zweiteilig ausgebildet, wobei jeder Teil 1b, 1c, 2b, 2c eine andere Steigung in radialer Richtung bezüg lich der axialen Richtung hat. As shown in the drawing, in these exemplary embodiments, the inclined surfaces on the molded parts 1 s, 2 s on the armature 1 and the core 2 are not in the form of straight inclined surfaces with a constant inclination, the generatrix of which with respect to the axial direction, ie is a straight line in the direction of movement of the armature 1 , but these inclined surfaces are formed in two parts, each part 1 b, 1 c, 2 b, 2 c having a different gradient in the radial direction bezüg Lich the axial direction.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei spiel beginnt die Schrägfläche am Formteil 1s am Anker 1 mit einem Teil 1b mit geringerer Neigung, an den sich ein Teil 1c mit stärkerer Neigung gegenüber der axialen Richtung anschließt. Die dazu komplementäre Fläche am Formteil 2s des Kerns 2 beginnt dementsprechend mit einem Teil 2c mit stär kerer Neigung, an den sich ein Teil 2b mit schwächerer Nei gung bezüglich der axialen Richtung anschließt. Beide Flä chen 1b, 1c und 2b, 2c sind weiterhin so komplementär, daß beim Anziehen des Hubmagneten beide Teile ineinander gefügt werden.In the game Ausführungsbei shown in the drawing, the inclined surface begins on the molded part 1 s on the armature 1 with a part 1 b with a lower inclination, to which a part 1 c with a greater inclination relative to the axial direction follows. The complementary surface on the molded part 2 s of the core 2 accordingly begins with a part 2 c with a stronger inclination, which is followed by a part 2 b with a weaker inclination with respect to the axial direction. Both surfaces 1 b, 1 c and 2 b, 2 c are so complementary that when the solenoid is tightened, both parts are joined together.

Die Ausführungsbeispiele von Fig. 2 und 3 unterscheiden sich dadurch, daß bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausfüh rungsbeispiel die Spitzen von Anker 1, d. h. von seinem Form teil 1s und vom Kern 2, d. h. seinem Formteil 2s auf gleicher Höhe liegen, während sich bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel die vorderen Endabschnitte überlappen.The exemplary embodiments of FIGS . 2 and 3 differ in that, in the embodiment shown in FIG. 2, the tips of armature 1 , ie of its molded part 1 s and of the core 2 , ie its molded part 2 s, are at the same height, while in the embodiment shown in Fig. 3, the front end portions overlap.

Die Spitzen der Formteile 1s, 2s können jedoch auch in der Höhe versetzt angeordnet sein.However, the tips of the molded parts 1 s, 2 s can also be arranged offset in height.

Die einander gegenüberliegenden Flächen der Formteile 1s, 2s beim Anker 1 und am Kern 2 können nicht nur aus zwei Flächenabschnitten 1b, 1c; 2b, 2c, sondern aus mehreren Flä chenabschnitten aufgebaut sein, so daß ihre Erzeugende ein Polygonzug ist. Es ist gleichfalls möglich, daß die Erzeu gende dieser Flächen eine stetige Kurve mit längs der axia len Richtung verschiedener Neigung ist.The opposing surfaces of the molded parts 1 s, 2 s for the anchor 1 and the core 2 can not only consist of two surface sections 1 b, 1 c; 2 b, 2 c, but be constructed from several surface sections so that their generatrix is a polygon. It is also possible that the generator of these surfaces is a continuous curve with different inclinations along the axial direction.

Bei einer Ausbildung mit zwei Teilflächen 1b, 1c bzw. 2b, 2c verschiedener Steigung wird durch die erste Schräg fläche 1b, 2b die Anforderung erfüllt, daß die Spitzen der Formteile 1s, 2s so nahe wie möglich im stromlosen Zustand aneinanderliegen, und wird durch die zweite Schrägfläche 1c, 2c erreicht, daß die magnetischen Kräfte im angezogenen Zustand durch die geringere Neigung dieser Flächen, d. h. durch den flacheren Winkel mehr in Richtung der Bewegung des Ankers 1 gedrängt werden. Das ermöglicht eine wesentliche Erhöhung der Haltekraft, bishin zu deren Verdoppelung.In a design with two partial surfaces 1 b, 1 c or 2 b, 2 c different slope, the first inclined surface 1 b, 2 b meets the requirement that the tips of the molded parts 1 s, 2 s as close as possible in the currentless state to each other, and is achieved by the second inclined surface 1 c, 2 c that the magnetic forces in the tightened state are pushed more in the direction of the movement of the armature 1 by the lower inclination of these surfaces, ie by the flatter angle. This enables a substantial increase in the holding force, up to doubling it.

example

Es wurde ein Winkel von 10° 30', der bei einem bekann ten Hubmagneten vorgesehen war, durch Winkel von 6° und 25° jeweils ersetzt, unter denen die beiden Teile 1b, 1c, 2b, 2c der Schrägflächen bei dem erfindungsgemäßen Hubmagneten zur Axialrichtung verliefen. Durch diese Ausbildung konnte die Haltekraft bei einer Betriebsspannung von 9 V von ca. 5 N auf 9,7 N erhöht werden.There was an angle of 10 ° 30 ', which was provided for a known solenoid th, replaced by angles of 6 ° and 25 °, under which the two parts 1 b, 1 c, 2 b, 2 c of the inclined surfaces at the Lifting magnets according to the invention ran to the axial direction. This design allowed the holding force to be increased from approx. 5 N to 9.7 N at an operating voltage of 9 V.

Wenn der Hubmagnet aus Platzgründen lang und schmal sein muß, ist der Außendurchmesser von Anker 1 und Kern 2 relativ klein. In einem solchen Fall wäre die Fläche 1c, 2c bei einem großen Winkel von z. B. 25° so klein, daß der An teil der magnetischen Kräfte in Bewegungsrichtung des Ankers zu gering wäre. In diesem Fall kann der zweite Winkel auf 21° 15' reduziert werden und kann eine zusätzliche Halte kraft aus dem zweiten Luftspalt zwischen Anker 1 und der einen Gehäusescheibe 6 erzielt werden.If the lifting magnet has to be long and narrow for reasons of space, the outer diameter of armature 1 and core 2 is relatively small. In such a case, the area would be 1 c, 2 c at a large angle of z. B. 25 ° so small that the part of the magnetic forces in the direction of movement of the armature would be too low. In this case, the second angle can be reduced to 21 ° 15 'and an additional holding force can be achieved from the second air gap between armature 1 and the one housing disc 6 .

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Hub magneten mit angefastem Anker. Fig. 4a zeigt eine Gesamt ansicht des Hubmagneten, während die Fig. 4b, 4c das durch einen Kreis umgebenden Detail in Fig. 4a im vergrößerten Zustand bei geöffnetem Anker und bei geschlossenem Anker jeweils zeigen. Fig. 4 shows another embodiment of the lifting magnet with chamfered armature. FIG. 4a shows an overall view of the lifting magnet, while the Fig. 4b, 4c, the surrounding by a circle detail in Fig. 4a in the enlarged state Show opened and closed anchor anchors respectively.

Die Fase bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungs beispiel wird kurz vor dem vollständig angezogenen Zustand wirksam, da der Effektivluftspalt zwischen dem Anker 1 und der Scheibe 6 konstant ist und die Spaltflächen parallel sind, so daß es keine magnetische Kraftkomponenten in Bewe gungsrichtung des Ankers 1 (Pfeilrichtung) gibt, solange der Ankerdurchmesser konstant ist.The chamfer in the embodiment shown in Fig. 4 is effective shortly before the fully tightened state, since the effective air gap between the armature 1 and the disc 6 is constant and the gap surfaces are parallel, so that there are no magnetic force components in the direction of movement of the armature 1 (arrow direction) gives as long as the armature diameter is constant.

Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Fase in den Luftspalt eintritt, werden erhebliche magnetische Kraftkomponenten in Bewegungsrichtung des Ankers 1 durch die geänderten Aus trittswinkel der Magnetflußlinien erzeugt. Durch die Fase, die bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Abmessung von 2° × 4,6 mm hat, läßt sich die Haltekraft genau einstellen. Es müssen nur noch die üblichen Winkel und Lage- und Montagetoleranzen berücksichtigt werden. Bei An forderungen, bei denen eine Verringerung der Haltekraft notwendig ist, kann eine Fase in Gegenrichtung, z. B. -2° × 4,6 mm vorgesehen sein. Das bedeutet einen sich schräg aus breitenden Luftspalt im angezogenen Zustand und eine Brems wirkung durch magnetische Kraftanteile in eine Richtung ent gegengesetzt der durch einen Pfeil in Fig. 4 dargestellten Bewegungsrichtung des Ankers 1.At the time when the chamfer enters the air gap, considerable magnetic force components in the direction of movement of the armature 1 are generated by the changed angle of incidence of the magnetic flux lines. The chamfer, which in the embodiment shown in FIG. 4 has a dimension of 2 ° × 4.6 mm, allows the holding force to be set precisely. Only the usual angles and position and assembly tolerances have to be taken into account. For requirements where a reduction in the holding force is necessary, a chamfer in the opposite direction, e.g. B. -2 ° × 4.6 mm may be provided. That means an obliquely widening air gap in the tightened state and a braking effect by magnetic force components in one direction ent opposite the direction of movement of the armature 1 represented by an arrow in FIG. 4.

Fig. 6 zeigt die Kennlinien bei dem in Fig. 1 darge stellten bekannten Hubmagneten. Fig. 6 shows the characteristics in the Darge presented in Fig. 1 known solenoids.

In Fig. 6 ist die Summe der magnetischen Kraftkomponen ten in Ankerbewegungsrichtung in Abhängigkeit vom jeweiligen Abstand zwischen dem Anker 1 und dem Kern 2 dargestellt. Der maximale Abstand, d. h. der Hub beträgt beispielsweise 13 mm, der minimale Abstand liegt im angezogenen Zustand bei 0 mm. Es sind in Fig. 6 zwei Kennlinien der magnetischen Kraft bei einer Betriebsspannung von 9 V und bei einer Betriebsspannung von 6 V dargestellt. Die Federkennlinie muß so verlaufen, daß der Hubmagnet bei 9 V zuverlässig anzieht, was gewährleistet ist, und unter 6 V zuverlässig abfällt, was nicht immer, d. h. nur bei einer sehr niedrigen Betriebsspannung, gewährleistet ist, bei der das Maximum der magnetischen Kraft unter die Federkennlinie sinkt.In Fig. 6, the sum of the magnetic force components th in the armature movement direction is shown depending on the respective distance between the armature 1 and the core 2 . The maximum distance, ie the stroke is for example 13 mm, the minimum distance is 0 mm when tightened. There are shown in Fig. 6, two characteristic lines of magnetic force at an operating voltage of 9 V and at an operating voltage of 6 V. The spring characteristic must be such that the solenoid reliably attracts at 9 V, which is guaranteed, and drops reliably below 6 V, which is not always guaranteed, ie only at a very low operating voltage, at which the maximum of the magnetic force falls below that Spring characteristic curve drops.

Aus Fig. 6 ergibt sich, daß die Kraftkennlinie nicht linear verläuft und ein Maximum hat, daß beim Loslassen des Hubmagneten eine Flattergefahr besteht, daß die Kraft beim maximalem Hub und die Haltekräfte niedrig sind, die Feder kennlinie flach verläuft, was auf eine Lange schmale Feder zurückzuführen ist, und die Federvorspannung bei 13 mm nied rig ist, beispielsweise bei 2 N liegt.From Fig. 6 it follows that the force characteristic is not linear and has a maximum that when the solenoid is released there is a risk of fluttering, that the force at the maximum stroke and the holding forces are low, the spring characteristic is flat, which is narrow for a long time Spring is due, and the spring preload is at 13 mm low rig, for example at 2 N.

Fig. 7 zeigt demgegenüber die Kennlinie der magneti schen Kraft bei dem in Fig. 4 dargestellten Aufbau des Aus führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Hubmagneten wiederum jeweils bei einer Betriebsspannung von 9 V und von 6 V. Fig. 7 shows the characteristic of the magnetic force's rule in the structure shown in Fig. 4 from the exemplary embodiment of the solenoid according to the invention again in each case at an operating voltage of 9 V and 6 V.

Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß der Hubmagnet zuver lässig bei 9 V anzieht und zuverlässig bei 6 V abfällt.From Fig. 7 it can be seen that the solenoid attracts reliably at 9 V and drops reliably at 6 V.

Aus Fig. 7 ergibt sich weiterhin eine zuverlässige Funktion des Anziehens und Loslassens, eine höhere Anzieh kraft beim maximalen Hub, eine Kennlinie der Kraft ohne Maximum, was die Federauswahl erleichtert, die Möglichkeit einer hohen Federvorspannung von beispielsweise 4 N bei 13 mm und die Möglichkeit einstellbarer Haltekräfte durch die entsprechende Ankergeometrie.From Fig. 7 there is also a reliable function of tightening and releasing, a higher tightening force at the maximum stroke, a characteristic of the force without a maximum, which facilitates the spring selection, the possibility of a high spring preload of, for example, 4 N at 13 mm and the possibility adjustable holding forces through the appropriate anchor geometry.

Zu den Kennlinien (6 V; 9 V) aus Fig. 7 ist noch anzumer ken, daß ein idealer geschlossener Zustand mit Abstand Null zwischen Anker und Kern nicht wünschenswert, aber aus Grün den der Winkeltoleranzen von Anker und Kern auch nicht mög lich ist.To the characteristics (6 V; 9 V) from FIG. 7 it is still to be noted that an ideal closed state with a zero distance between the armature and core is not desirable, but for reasons of green the angular tolerances of armature and core is also not possible.

Der Arbeitsbereich der Magnetkraft-Kennlinien soll deshalb bei einem effektiven Abstand von 0,05 bis 0,3 mm zwischen Kern und Anker beginnen. Dieser ergibt sich entwe der aus Isttoleranzlagen der Winkel des Ankers und Kerns, oder er wird durch Beschichtung des Kerns im Anschlagbereich oder durch andere Maßnahmen beabsichtigt voreingestellt.The working area of the magnetic force characteristics should therefore with an effective distance of 0.05 to 0.3 mm start between core and anchor. This results either from the actual tolerance positions the angle of the armature and core, or it is made by coating the core in the stop area or intentionally preset through other measures.

Fig. 8 zeigt die Vektordarstellung der magnetischen Kräfte am Anker im angezogenen Zustand bei der Ausbildung nach Fig. 1 in einem Computermodell. Aus Fig. 8 ergibt sich, daß die Komponenten der magnetischen Kräfte in Bewegungs richtung des Ankers zu niedrig sind. FIG. 8 shows the vector representation of the magnetic forces on the armature in the tightened state in the embodiment according to FIG. 1 in a computer model. From Fig. 8 it follows that the components of the magnetic forces in the direction of movement of the armature are too low.

Fig. 9 zeigt das Vektordiagramm bei dem Aufbau des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4 in dem gleichen Zustand anhand gleichfalls eines Computermodells. Das Ergebnis an hand von Fig. 9 ist, daß die Komponenten der magnetischen Kräfte in Bewegungsrichtung des Ankers wesentlich höher sind. FIG. 9 shows the vector diagram in the construction of the exemplary embodiment according to FIG. 4 in the same state using a computer model as well. The result with reference to Fig. 9 is that the components of the magnetic forces in the direction of movement of the armature are much higher.

Neben der hohen Anziehkraft bei großem Hub, der hohen Haltekraft, dem zuverlässigen Anziehen und Loslassen bei Betriebsspannungen von 9 V und 6 V, den magnetischen Kraft kennlinien ohne lokale oder globale Maxima, was eine sichere Funktion ohne Flattern des Ankers gewährleistet, der Mög lichkeit, eine günstige Federkennlinie mit ausreichender Steigung zu wählen, und der hohen möglichen Federvorspan nung, beispielsweise von 4 N bei 13 mm, hat die erfindungs gemäße Ausbildung den weiteren Vorteil, daß mit der erfin dungsgemäßen Form von Anker und Kern bei unveränderter Be triebsspannung, Wicklungswiderstand, Betriebsstrom und Mate rialeigenschaften der Bauraum bei gleichem Kraftbedarf mini miert werden kann.In addition to the high attraction with a large stroke, the high Holding power, reliable tightening and releasing Operating voltages of 9 V and 6 V, the magnetic force characteristics without local or global maxima, which is a safe Function guaranteed without fluttering of the anchor, the poss a favorable spring characteristic with sufficient To choose slope, and the high possible spring preload tion, for example of 4 N at 13 mm, has the Invention appropriate training the further advantage that with the inventions form of anchor and core according to the invention with unchanged loading drive voltage, winding resistance, operating current and mate rial properties of the installation space with the same power requirement mini can be lubricated.

Claims

1st solenoid with

1. an anchor,
2. a core,
3. an axially between the armature and the core angeord Neten compression spring and
4. an electrical winding which is arranged around the armature and the core,
5. wherein the armature and core have molded parts formed in the axial direction, which are designed such that they are pushed into one another when the lifting magnet is tightened, and the respective opposite surfaces of which have a generating end that has an incline in the radial direction along the axial direction, characterized in that the slope of the generatrices of the mutually opposite surfaces of the molded parts ( 1 s, 2 s) of armature ( 1 ) and core ( 2 ) is not constant along the axial direction.

2. Lifting magnet according to claim 1, characterized in that the generatrix of the mutually opposite surfaces of the molded parts ( 1 s, 2 s) of armature ( 1 ) and core ( 2 ) are continuous curves.

3. Lifting magnet according to claim 1, characterized in that the generatrix of the mutually opposite surfaces of the molded parts ( 1 s, 2 s) of armature ( 1 ) and core ( 2 ) are each polygon.

4. solenoid according to claim 3, characterized in that the polygons are formed in two parts.