DE19928622A1

DE19928622A1 - Longitudinally sheeted yoke body for an electromagnet

Info

Publication number: DE19928622A1
Application number: DE19928622A
Authority: DE
Inventors: Martin Pischinger; Lutz Fischer; Markus Duesmann
Original assignee: FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 1999-06-23
Filing date: 1999-06-23
Publication date: 2000-12-28
Also published as: JP2001015330A; ATE224578T1; EP1063660A1; DE50000513D1; EP1063660B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen geblechten Jochkörper mit E-Querschnitt für einen Elektromagneten, der aus zwei parallelen, miteinander verbundenen Teilkörpern (6, 7) besteht, die jeweils einen U-Querschnitt aufweisen und die jeweils durch eine Mehrzahl U-förmig gebogener ineinander gesteckter Blechstreifen (8) gebildet sind.The invention relates to a laminated yoke body with an E cross section for an electromagnet, which consists of two parallel, interconnected partial bodies (6, 7), each of which has a U cross section and each of which has a plurality of sheet metal strips which are inserted into one another in a U shape. 8) are formed.

Description

Insbesondere zur Betätigung von Gaswechselventilen werden elektromagnetische Aktuatoren verwendet, deren Jochkörper ei nen E-Querschnitt aufweisen. Die zugehörige Spule ist dann als rechteckförmige Ringspule in die beiden parallel verlau fenden Nuten eingelegt, wobei die freien Enden des Jochkör pers die Polfläche des Elektromagneten bilden.In particular for the actuation of gas exchange valves electromagnetic actuators used, the yoke body ei have an E cross-section. The associated coil is then as a rectangular toroid in the two in parallel fenden grooves inserted, the free ends of the yoke body pers form the pole face of the electromagnet.

Da zur Vermeidung von Wirbelströmen derartige Jochkörper aus einer Vielzahl übereinander liegender Kernbleche aufgebaut sind, war es bisher üblich, für einen Jochkörper mit E-Quer schnitt eine Vielzahl E-förmig gestanzter Kernbleche zu einem Paket zusammenzufassen. Der Jochkörper wird hierbei an seinen beiden Enden, d. h. auf der Fläche des vorderen und des hin teren -förmigen Bleches zusammengehalten. Durch die im Be trieb auftretenden Magnetkräfte, die über das Joch übertragen werden, entstehen im Jochkörper selbst Biegemomente. Da die einzelnen E-förmig gestanzten Bleche im wesentlichen nur über randseitige Schweißnähte miteinander verbunden sind, treten im Dauerbetrieb Verschiebungen der einzelnen Bleche relativ zueinander auf, die zu Beschädigungen der Isolierung der ein gelegten Spule und damit zu Masseschlüssen führen können. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend ge schilderten Nachteile zu vermeiden.Since to avoid eddy currents such yoke body a large number of core sheets lying one above the other are, it was previously common for a yoke body with an E-cross cut a large number of E-shaped core sheets into one Summarize package. The yoke body is on his both ends, d. H. on the surface of the front and the back teren-shaped sheet held together. By the in the Be magnetic forces that are transmitted through the yoke bending moments arise in the yoke body itself. Since the individual E-shaped stamped sheets essentially only over edge welds are joined together, occur Relative shifts of the individual sheets in continuous operation to each other, causing damage to the insulation of the one placed coil and thus lead to ground faults. The invention has for its object the above ge to avoid the disadvantages described.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem geblech ten Lochkörper mit E-Querschnitt für einen Elektromagneten, der aus zwei parallelen, miteinander verbundenen Teilkörper besteht, die jeweils einen U-Querschnitt aufweisen und die jeweils durch eine Mehrzahl U-förmig gebogener, ineinander gesteckter Blechstreifen gebildet sind. Die beiden Teilkörper erhalten damit eine in Längsrichtung verlaufende Schalenform mit U-Querschnitt, so daß durch die Parallelanordnug von zwei Teilkörpern der gewünschte Jochkörper mit E-Querschnitt hergestellt werden kann. Die Schalenform des innersten Blechs ergibt zugleich glatte Wandflächen für die Nuten zur Aufnahme der Magnetspulen, die in der innersten Schale optimal geführt sind. Ein weiterer Vorteil der Schalenform besteht darin, daß die im Betrieb auftretenden Biegemomente ideal übertragen werden. Da bei einer Magnetisierung die Magnetlinien immer entlang eines Bleches verlaufen, werden hierdurch ferner die magnetischen Eigenschaften des Elektromagneten optimiert. Die gewünschte Minimierung der Wirbelströme bleibt hierbei erhal ten.This object is achieved with a sheet metal perforated body with E-cross section for an electromagnet, that of two parallel, interconnected partial bodies exists, each have a U-cross section and each by a plurality of U-shaped, one inside the other inserted sheet metal strips are formed. The two partial bodies thus have a shell shape running in the longitudinal direction with U-section, so that by the parallel arrangement of two partial bodies the desired yoke body with E-cross section can be manufactured. The shell shape of the innermost sheet also results in smooth wall surfaces for the grooves for receiving of the magnetic coils, which are optimally guided in the innermost shell are. Another advantage of the bowl shape is that ideally transfer the bending moments that occur during operation become. As with magnetization, the magnetic lines always run along a sheet, thereby the optimized magnetic properties of the electromagnet. The The desired minimization of the eddy currents is maintained ten.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die U- förmig gebogenen Blechstreifen der Teilkörper durch Verkle bung fest miteinander verbunden sind. Alternativ ist es aber auch möglich, die Bleche durch Verlötung, durch Verschweißen an den Stirnseiten oder auch durch einen Formschluß mittels Stanzen fest miteinander zu verbinden.In an embodiment of the invention it is provided that the U- bent metal strips of the partial body by gluing Exercise are firmly connected. Alternatively, it is also possible, the plates by soldering, by welding on the end faces or by means of a positive connection To connect punching together.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden Teilkörper durch ein Gehäuse des Elektromagneten mit einander verbunden sind. Dies kann bei einem entsprechend ge stalteten Gehäuse durch einen reinen Formschluß erfolgen.In one embodiment of the invention it is provided that the with two body parts through a housing of the electromagnet are connected. This can be done with a correspondingly ge designed housing done by a pure form fit.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden Teilkörper durch wenigstens ein U-förmig gebo genes übergreifendes Halteblech miteinander verbunden sind. Durch dieses U-förmig gebogene Halteblech werden die beiden Teilkörper auf dem Außenumfang umfaßt und zusammengehalten, wobei auch hier die Verbindung über Verklebung oder Lötung oder auch Verschweißen möglich ist.In another embodiment of the invention, that the two partial bodies by at least one U-shaped Genes spanning bracket are interconnected. Through this U-shaped bracket, the two Partial body encompassed and held together on the outer circumference, here, too, the connection via gluing or soldering or welding is also possible.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen naher er läutert: Es zeigen:The invention is based on schematic drawings he closer refines: It shows:

Fig. 1 einen Jochkörper nach dem Stand der Technik, Fig. 1 is a yoke body according to the prior art,

Fig. 2 eine erste Ausführungsform für einen Jochkörper gemäß der Erfindung, Fig. 2 shows a first embodiment of a yoke body according to the invention,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform für einen Jochkörper gemäß der Erfindung, Fig. 3 shows a second embodiment of a yoke body according to the invention,

Fig. 4 als Ausführungsbeispiel einen Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils. Fig. 4 as an embodiment of an actuator for actuating a gas exchange valve.

Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, wird nach dem bisherigen Stand der Technik für einen elektromagnetischen Aktuator ein Jochkörper 1 mit E-Querschnitt durch ein Paket aus einer Vielzahl übereinandergelegter, E-förmig gestanzter Einzelble che gebildet. Die vorspringenden freien Enden 3.1, 3.2 und 3.3 des Jochkörpers bilden hierbei die Polflächen. In die beiden parallel zueinander verlaufenden Nuten 4 ist eine hier nur angedeutete Ringspule in Rechteckform eingelegt. Das mittlere Ende 3.2 weist einen Bohrung 11 auf, durch die ein sogenannter Ankerkolben hindurchgeführt werden kann.As can be seen from FIG. 1, according to the prior art for an electromagnetic actuator, a yoke body 1 with an E cross section is formed by a package of a plurality of superimposed, E-shaped punched individual sheets. The projecting free ends 3.1 , 3.2 and 3.3 of the yoke body form the pole faces. In the two grooves 4 running parallel to each other, a ring coil, only indicated here, is inserted in a rectangular shape. The middle end 3.2 has a bore 11 through which a so-called anchor piston can be passed.

Der in Fig. 2 dargestellte Jochkörper in der erfindungsge mäßen Ausführungsform wird im wesentlichen aus zwei paralle len, miteinander verbundenen Teilkörpern 6 und 7 gebildet, die jeweils einen U-Querschnitt aufweisen. Jeder Teilkörper 6, 7 ist durch eine Mehrzahl U-förmig gebogener Blechstreifen 8 gebildet, die paketartig ineinander angeordnet sind. Die einzelnen U-förmig gebogenen Blechstreifen sind durch Verkle bung, Schweißung oder auch durch Lötung fest miteinander ver bunden. Die beiden Teilkörper 6, 7 können ebenfalls zu einem festen Körper durch Verkleben oder Löten miteinander verbun den sein oder aber durch ein Gehäuse formschlüssig zusammen gehalten werden.The yoke body shown in FIG. 2 in the embodiment according to the invention is essentially formed from two parallel, interconnected partial bodies 6 and 7 , each of which has a U-cross section. Each sub-body 6 , 7 is formed by a plurality of sheet metal strips 8 which are bent in a U-shape and which are arranged in a packet-like manner. The individual U-shaped sheet metal strips are connected to each other by gluing, welding or soldering. The two partial bodies 6 , 7 can also be connected to each other to form a solid body by gluing or soldering, or can be held together in a form-fitting manner by a housing.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform entspricht in ih rem Grundaufbau der Ausführungsform gemäß Fig. 2. Bei dieser Ausführungsform sind jedoch die beiden Teilkörper 6 und 7 durch ein U-förmig gebogenes Halteblech 9, das beide Teilkör per umfaßt und daß eine größere Blechstärke aufweisen kann, fest miteinander verbunden. Je nach der verwendeten Blechstärke kann es zweckmäßig sein, auch das Halteblech 9 mehrlagig vorzusehen. Das Halteblech 9 kann, wie die Verbin dung der einzelnen Blechstreifen untereinander, durch Verkle bung über die Gesamtoberfläche verbunden sein.The embodiment shown in FIG. 3 corresponds in its basic structure to the embodiment according to FIG. 2. In this embodiment, however, the two partial bodies 6 and 7 are formed by a U-shaped retaining plate 9 , which comprises both partial bodies and that have a larger sheet thickness can, firmly connected. Depending on the sheet thickness used, it may be appropriate to provide the holding plate 9 in multiple layers. The holding plate 9 can, like the connec tion of the individual metal strips with each other, be connected by gluing over the entire surface.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist die Ver bindung der Einzelbleche 8 ebenso wie die Verbindung der bei den Teilkörper 6 und 7 und die Verbindung mit dem Halteblech 9 über stirnseitig angebrachte Schweißnähte 10 vorgenommen.In the embodiment shown in Fig. 3, the United connection of the individual sheets 8 as well as the connection of the sub-bodies 6 and 7 and the connection to the holding plate 9 is made via welds 10 attached to the front.

Auch bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 2 und 3 ist eben falls die Bohrung 11 zur Führung des Ankerbolzens im mittle ren Teil 3.2 des Jochkörpers 1 vorgesehen. In die Bohrung 11 kann eine Führungshülse fest eingesetzt sein.Also in the embodiments according to FIGS. 2 and 3, if the bore 11 for guiding the anchor bolt in the middle part 3.2 of the yoke body 1 is provided. A guide sleeve can be firmly inserted into the bore 11 .

In Fig. 4 ist als praktisches Ausührungsbeispiel ein elektro magnetischer Aktuator zur Betätigung eines Gaswechselventils dargestellt. Dieser elektromagnetische Aktuator besteht im wesentlichen aus zwei Elektromagneten 13, 14, die jeweils ei nen Jochkörper 15, 16 aufweisen, der entsprechend der anhand von Fig. 2 bzw. Fig. 3 beschriebenen Ausführungsformen ge blecht ist. In den beiden Jochkörpern ist jeweils eine Spule 17, 18 angeordnet, die jeweils mit einer hier nicht näher dargestellten steuerbaren Stromversorgung in Verbindung steht. In den durch die Jochkörper 15, 16 hindurchgeführten Bohrungen 11 ist jeweils eine Führungshülse 19 befestigt.In FIG. 4, an electromagnetic actuator is shown for actuating a gas exchange valve, as a practical Ausührungsbeispiel. This electromagnetic actuator consists essentially of two electromagnets 13, 14, the egg NEN each yoke body 15 having 16 corresponding to the reference to FIG. 2 and FIG. 3 described embodiments ge blecht is. A coil 17 , 18 is arranged in each of the two yoke bodies, each of which is connected to a controllable power supply (not shown here). A guide sleeve 19 is fastened in each of the bores 11 passed through the yoke bodies 15 , 16 .

Die beiden Elektromagneten 13, 14 sind im Abstand zueinander angeordnet, so daß ihre Polflächen 21.1 und 21.2 jeweils ein ander zugekehrt sind. Im Zwischenraum zwischen den beiden Polflächen 21 der beiden Elektromagneten 13, 14 ist ein plat tenförmiger Anker 22 angeordnet, der mit einem Führungsbolzen 23 fest verbunden ist. Der Führungsbolzen 23 ist in der Füh rungshülse 20 des Elektromagneten 14 geführt. Dem Elektroma gneten 13 ist ein gesonderter Führungsbolzen 24 vorgesehen, der sich mit einem Ende auf dem ankerseitigen Führungsbolzen 23 abstützt und mit seinem anderen Ende über einen Fehlertel ler 25 auf einer Rückstellfeder 26 abgestützt ist.The two electromagnets 13 , 14 are arranged at a distance from one another, so that their pole faces 21.1 and 21.2 each face one another. In the space between the two pole faces 21 of the two electromagnets 13 , 14 , a plat-shaped armature 22 is arranged, which is firmly connected to a guide pin 23 . The guide pin 23 is guided in the guide sleeve 20 of the electromagnet 14 . The Elektroma gneten 13 is a separate guide pin 24 is provided, which is supported at one end on the anchor-side guide pin 23 and with its other end via a Fehlerertel ler 25 is supported on a return spring 26 .

Das freie Ende 27 des mit dem Anker 22 verbundenen Führungs bolzens 23 stützt sich auf einem Stellglied 28, beispielswei se dem Schaft eines Gaswechselventils, dem eine Rückstellfe der 29 zugeordnet ist. Die beiden Rückstellfedern 26 und 28 sind so ausgelegt, daß sich bei stromlos gesetztem Elektroma gneten 13, 14 der Anker 22 in der Mittellage zwischen den beiden Polflächen 21 befindet.The free end 27 of the guide pin 23 connected to the armature 22 is supported on an actuator 28 , for example the shaft of a gas exchange valve, which is assigned a Rückstellfe 29 . The two return springs 26 and 28 are designed so that when de-energized gnets set, electromag 13, 14 of the armature 22 in the central position between the two pole faces 21 is located.

Aus Fig. 4 in Verbindung mit Fig. 2 oder 3 ist zu erkennen, daß ein derartiger längsgeblechter Jochkörper eine wesentlich höhere Biegesteifigkeit aufweist gegenüber den bei der Betä tigung des Aktuators auftretenden mechanischen Kräften, aber auch den Reaktionskräften aus den Magnetkräften. Die beiden Jochkörper 15 und 16 sind jeweils in einem seitlich offenen Gehäuse 13.1 und 14.1 angeordnet, das jedoch jeweils endsei tig, die Stirnseite des Jochkörpers und der Spule umgreifend, geschlossen ist. Die beiden Gehäuseteile 13.1 und 14.1 sind über einen Distanzrahmen 30 miteinander verbunden, auf dem sich die durchlaufenden Längsränder der beiden Jochkörper 15 und 16 durchgehend abstützen. In Verbindung mit der Abstüt zung auf den stirnseitigen Enden des Distanzrahmens 30 ergibt die hohlträgerartige Profilform eine hohe Formstufigkeit.From Fig. 4 in connection with Fig. 2 or 3 it can be seen that such a longitudinally sheeted yoke body has a significantly higher bending stiffness compared to the mechanical forces occurring during actuation of the actuator, but also the reaction forces from the magnetic forces. The two yoke bodies 15 and 16 are each arranged in a laterally open housing 13.1 and 14.1 , which, however, in each case on the end side, encompassing the end face of the yoke body and the coil, is closed. The two housing parts 13.1 and 14.1 are connected to one another via a spacer frame 30 on which the continuous longitudinal edges of the two yoke bodies 15 and 16 are supported continuously. In conjunction with the support on the front ends of the spacer frame 30 , the hollow beam-like profile shape results in a high degree of shape.

Claims

1. Sheet metal yoke body with an E-cross section for an electric magnet, which consists of two parallel, interconnected partial bodies ( 6 , 7 ), each of which has a U cross section and each of which is inserted into one another by a plurality of U-shaped bent sheet metal strips ( 8 ) are formed.

2. Yoke body according to claim 1, characterized in that the U-shaped sheet metal strips ( 8 ) of the partial body ( 6 , 7 ) are connected to one another by gluing or soldering or welding or form-locking technology.

3. Yoke body according to claim 1 or 2, characterized in that the two partial bodies ( 6 , 7 ) are connected by a miteinan to the housing.

4. yoke body according to claim 1 or 2, characterized in that the two partial bodies ( 6 , 7 ) by at least one U-shaped bent overlapping retaining plate 9 are verbun to each other.