DE202023104867U1

DE202023104867U1 - Bistable and bidirectionally switchable electromagnet and lockable and/or lockable brake or clutch

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Publication number: DE202023104867U1
Application number: DE202023104867.6U
Authority: DE
Original assignee: ETO Magnetic GmbH
Current assignee: ETO Magnetic GmbH
Priority date: 2023-08-25
Filing date: 2023-08-25
Publication date: 2023-10-10
Anticipated expiration: 2033-08-26
Also published as: WO2025045668A1

Abstract

Bistabiler und bidirektional schaltbarer Elektromagnet (70), umfassend eine Ankereinheit (10) mit zumindest einem Stellelement (12) und mit zumindest einem Ankerelement (14), und umfassend eine Spuleneinheit (16) mit zumindest einer Magnetspule (18) und mit zumindest einem der Magnetspule (18) zugeordneten Magnetkern (20), gekennzeichnet durch zumindest einen Permanentmagneten (22), welcher dazu vorgesehen ist, eine stromlose Haltekraft zu einem Festhalten der Ankereinheit (10) in zumindest einer von zumindest zwei Endlagen (24, 26), insbesondere zumindest durch eine Wechselwirkung mit dem Ankerelement (14) oder dem Magnetkern (20), zu generieren.

Bistable and bidirectionally switchable electromagnet (70), comprising an armature unit (10) with at least one actuating element (12) and with at least one armature element (14), and comprising a coil unit (16) with at least one magnetic coil (18) and with at least one of the Magnetic core (20) assigned to the magnetic coil (18), characterized by at least one permanent magnet (22), which is intended to provide a de-energized holding force to hold the armature unit (10) in at least one of at least two end positions (24, 26), in particular at least through an interaction with the anchor element (14) or the magnetic core (20).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen bistabilen und bidirektional schaltbaren Elektromagneten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine verriegelbare und/oder arretierbare Bremse nach dem Anspruch 25 und eine verriegelbare und/oder arretierbare Kupplung nach dem Anspruch 26.The invention relates to a bistable and bidirectionally switchable electromagnet according to the preamble of claim 1, a lockable and/or lockable brake according to claim 25 and a lockable and/or lockable clutch according to claim 26.

Es ist bereits ein bistabiler und bidirektional schaltbarer Elektromagnet, umfassend eine Ankereinheit mit zumindest einem Stellelement und mit zumindest einem Ankerelement, und umfassend eine Spuleneinheit mit zumindest einer Magnetspule und mit zumindest einem der Magnetspule zugeordneten Magnetkern vorgeschlagen worden.A bistable and bidirectionally switchable electromagnet has already been proposed, comprising an armature unit with at least one actuating element and with at least one armature element, and comprising a coil unit with at least one magnetic coil and with at least one magnetic core assigned to the magnetic coil.

Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit vorteilhaften Eigenschaften hinsichtlich einer Aktuierung von verriegelbaren und/oder arretierbaren Bremsen und/oder Kupplungen bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.The object of the invention is, in particular, to provide a generic device with advantageous properties with regard to the actuation of lockable and/or lockable brakes and/or clutches. The object is achieved according to the invention by the features of the independent claims, while advantageous refinements and developments of the invention can be found in the subclaims.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Erfindung geht aus von einem schaltbaren Elektromagnet, umfassend eine Ankereinheit mit zumindest einem Stellelement und mit zumindest einem Ankerelement, und umfassend eine Spuleneinheit mit zumindest einer Magnetspule und mit zumindest einem der Magnetspule zugeordneten Magnetkern.The invention is based on a switchable electromagnet, comprising an armature unit with at least one actuating element and with at least one armature element, and comprising a coil unit with at least one magnetic coil and with at least one magnetic core assigned to the magnetic coil.

Es wird vorgeschlagen, dass der Elektromagnet zumindest einen Permanentmagneten aufweist, welcher dazu vorgesehen ist, eine stromlose Haltekraft zu einem Festhalten der Ankereinheit in zumindest einer von zumindest zwei Endlagen, insbesondere zumindest durch eine Wechselwirkung mit dem Ankerelement oder dem Magnetkern, zu generieren. Dadurch kann vorteilhaft eine Bistabilität erreicht werden. Vorteilhaft kann eine Einstellung von zwei Vorzugspositionen mit relativ hoher Haltekraft erreicht werden. Vorteilhaft kann dennoch eine elektrische Umschaltbarkeit zumindest zwischen den beiden stabilen Lagen erreicht werden.It is proposed that the electromagnet has at least one permanent magnet, which is intended to generate a de-energized holding force for holding the armature unit in at least one of at least two end positions, in particular at least through an interaction with the armature element or the magnetic core. As a result, bistability can advantageously be achieved. An adjustment of two preferred positions with a relatively high holding force can advantageously be achieved. Nevertheless, electrical switchability can advantageously be achieved at least between the two stable positions.

Unter einem bistabilen Elektromagneten soll insbesondere ein Elektromagnet verstanden werden, dessen schaltbares Element, insbesondere Stellelement, in zwei verschiedene stabile Lagen verbracht werden kann. Vorzugsweise ist in den stabilen Lagen das schaltbare Element des Elektromagneten, insbesondere des Stellelements, lösbar durch die Haltekraft fixiert. Insbesondere ist eine Ankereinheit eines bidirektional schaltbaren Elektromagneten in zwei, vorzugsweise gegenüberliegende / entgegengesetzt ausgerichtete Richtungen elektrisch verstellbar / bewegbar. Die Ankereinheit, insbesondere zumindest das Ankerelement, ist dazu eingerichtet, in einem Aktormagnetfeld des Elektromagneten, beispielsweise einer oder mehrerer Magnetspulen des Elektromagneten, bewegt zu werden. Insbesondere besteht die Ankereinheit zumindest teilweise aus einem ferromagnetischen Material und/oder umfasst einen Permanentmagneten. Das Ankerelement kann beispielsweise wenigstens eine ferromagnetische Scheibe umfassen oder als eine oder mehrere ferromagnetische Scheiben ausgebildet sein. Insbesondere ist das Stellelement als eine Stange ausgebildet. Das Stellelement kann eine Führungsstange für das Ankerelement ausbilden. Insbesondere umfasst das Ankerelement das Stellelement in Umfangsrichtung. Das Stellelement kann aus einem nicht-ferromagnetischen Material, insbesondere einem nichtmagnetischen Material, ausgebildet sein.A bistable electromagnet should in particular be understood to mean an electromagnet whose switchable element, in particular an actuating element, can be placed in two different stable positions. Preferably, in the stable positions, the switchable element of the electromagnet, in particular the actuating element, is releasably fixed by the holding force. In particular, an armature unit of a bidirectionally switchable electromagnet is electrically adjustable/movable in two, preferably opposite/oppositely oriented directions. The armature unit, in particular at least the armature element, is designed to be moved in an actuator magnetic field of the electromagnet, for example one or more magnetic coils of the electromagnet. In particular, the anchor unit consists at least partially of a ferromagnetic material and/or comprises a permanent magnet. The anchor element can, for example, comprise at least one ferromagnetic disk or be designed as one or more ferromagnetic disks. In particular, the adjusting element is designed as a rod. The adjusting element can form a guide rod for the anchor element. In particular, the anchor element includes the adjusting element in the circumferential direction. The actuating element can be made of a non-ferromagnetic material, in particular a non-magnetic material.

Insbesondere ist das Stellelement, insbesondere in eine Richtung parallel zu einer vorgesehenen Stellrichtung von Stellelement und/oder Ankerelement, wesentlich länger, vorzugsweise zumindest dreimal länger, bevorzugt zumindest fünfmal länger und besonders bevorzugt zumindest zehnmal länger, als das Ankerelement. Insbesondere verläuft die Stellrichtung der Aktorvorrichtung parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung des Stellelements und/oder zu einer Axialrichtung des, insbesondere scheibenförmigen, Ankerelements. Insbesondere ist das Ankerelement vollständig innerhalb des Elektromagneten angeordnet. Insbesondere ragt das Stellelement teilweise aus einer Gehäuseeinheit des Elektromagneten heraus. Insbesondere kann das Stellelement zu einer Ausführung einer Betätigungsfunktion, für welche der Elektromagnet vorgesehen ist, eingerichtet sein. Vorzugsweise bildet das Stellelement eine Verriegelungseinheit und/oder eine Arretierungseinheit zumindest teilweise aus oder ist zu einer Betätigung einer externen Verriegelungsvorrichtung und/oder Arretierungsvorrichtung, z.B. einer Bremse oder einer Kupplung, vorgesehen.In particular, the adjusting element, in particular in a direction parallel to an intended adjusting direction of the adjusting element and/or anchor element, is significantly longer, preferably at least three times longer, preferably at least five times longer and particularly preferably at least ten times longer, than the anchor element. In particular, the actuating direction of the actuator device runs parallel to a main extension direction of the actuating element and/or to an axial direction of the, in particular disk-shaped, anchor element. In particular, the anchor element is arranged completely within the electromagnet. In particular, the actuating element partially protrudes from a housing unit of the electromagnet. In particular, the actuating element can be set up to carry out an actuation function for which the electromagnet is intended. Preferably, the actuating element at least partially forms a locking unit and/or a locking unit or is provided for actuating an external locking device and/or locking device, for example a brake or a clutch.

Insbesondere ist das Stellelement zumindest parallel zu seiner Haupterstreckungsrichtung linearbeweglich gelagert. Unter einer „Haupterstreckungsrichtung“ eines Objekts soll dabei insbesondere eine Richtung verstanden werden, welche parallel zu einer längsten Kante eines kleinsten geometrischen Quaders verläuft, welcher das Objekt gerade noch vollständig umschließt. Insbesondere weist das stangenartige Stellelement eine Erstreckung parallel zu seiner Haupterstreckungsrichtung auf, welche wenigstens dreimal, vorzugsweise wenigstens fünfmal und bevorzugt wenigstens zehnmal so groß ist wie eine Erstreckung des stangenartigen Stellelements in eine beliebige Richtung senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung des Stellelements. Insbesondere ist das Stellelement innerhalb einer Ausnehmung des Ankerelements fest fixiert. Insbesondere ist das Stellelement innerhalb der Ausnehmung des Ankerelements in Stellrichtung unbeweglich fixiert. Unter „eingerichtet“ oder unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen oder eingerichtet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.In particular, the actuating element is mounted so that it can move linearly at least parallel to its main direction of extension. A “main direction of extension” of an object is intended to mean, in particular, a direction that runs parallel to a longest edge of a smallest geometric cuboid, which just completely encloses the object. In particular, the rod-like adjusting element has an extension parallel to its main extension direction, which is at least three times, preferably at least five times and preferably at least ten times as large such as an extension of the rod-like adjusting element in any direction perpendicular to the main extension direction of the adjusting element. In particular, the adjusting element is firmly fixed within a recess in the anchor element. In particular, the adjusting element is immovably fixed within the recess of the anchor element in the adjusting direction. The term “set up” or “intended” is intended to mean, in particular, specifically programmed, designed and/or equipped. The fact that an object is intended or set up for a specific function should be understood in particular to mean that the object fulfills and/or executes this specific function in at least one application and/or operating state.

Insbesondere ist die Spuleneinheit zumindest zu einer Erzeugung des Aktormagnetfelds des Elektromagneten vorgesehen. Insbesondere weist die Spuleneinheit zumindest zwei Magnetspulen auf, welche jeweils auf unterschiedlichen, insbesondere voneinander wegweisenden, Seiten des Ankerelements angeordnet sind. Insbesondere umfasst die Spuleneinheit zumindest eine Magnetspule, vorzugsweise zumindest zwei Magnetspulen. Bevorzugt ist je eine Magnetspule der Spuleneinheit auf jeder Seite des Ankerelements angeordnet. Bevorzugt ist an jedem Endbereich eines Hubs des Elektromagneten je eine Magnetspule der Spuleneinheit angeordnet. Insbesondere sind die Magnetspulen elektrisch ansteuerbar. Insbesondere erzeugt die elektrische Ansteuerung der Magnetspulen das Aktormagnetfeld. Insbesondere umgreifen die Magnetspulen das Stellelement jeweils vollständig. Insbesondere ist eine der Magnetspulen in Stellrichtung oberhalb des Ankerelements angeordnet, während die andere Magnetspule in Stellrichtung unterhalb des Ankerelements angeordnet ist.In particular, the coil unit is provided at least for generating the actuator magnetic field of the electromagnet. In particular, the coil unit has at least two magnetic coils, which are each arranged on different, in particular mutually facing, sides of the anchor element. In particular, the coil unit comprises at least one magnetic coil, preferably at least two magnetic coils. Preferably, one magnetic coil of the coil unit is arranged on each side of the armature element. A magnetic coil of the coil unit is preferably arranged at each end region of a stroke of the electromagnet. In particular, the magnetic coils can be controlled electrically. In particular, the electrical control of the magnetic coils generates the actuator magnetic field. In particular, the magnetic coils completely surround the actuating element. In particular, one of the magnetic coils is arranged above the armature element in the adjustment direction, while the other magnetic coil is arranged below the anchor element in the adjustment direction.

Der Magnetkern ist vorzugsweise aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet. Beispiele für ferromagnetische Materialien, wie Eisen oder ferromagnetischer Stahl, sind dem Fachmann bekannt. Insbesondere verläuft ein von einer Magnetspule erzeugtes Magnetfeld durch den der Magnetspule zugeordneten Magnetkern. Insbesondere ist der der Magnetspule zugeordnete Magnetkern zur Führung eines von der Magnetspule erzeugten Magnetfelds vorgesehen. Insbesondere ist der Magnetkern zu einem überwiegenden Teil in einem Spuleninneren der Magnetspule, der der Magnetkern zugeordnet ist, angeordnet.The magnetic core is preferably made of a ferromagnetic material. Examples of ferromagnetic materials, such as iron or ferromagnetic steel, are known to those skilled in the art. In particular, a magnetic field generated by a magnetic coil runs through the magnetic core assigned to the magnetic coil. In particular, the magnetic core assigned to the magnetic coil is provided for guiding a magnetic field generated by the magnetic coil. In particular, the magnetic core is predominantly arranged in a coil interior of the magnetic coil to which the magnetic core is assigned.

Insbesondere ist der Permanentmagnet in Stellrichtung und/oder in Axialrichtung des Ankerelements polarisiert. Insbesondere ist der Permanentmagnet scheibenförmig ausgebildet. Insbesondere umgreift der Permanentmagnet einen Abschnitt des Stellelements vollständig. Insbesondere ist der Permanentmagnet zwischen zwei Scheiben, vorzugsweise ferromagnetischen Scheiben, des Ankerelements angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann der Elektromagnet einen oder mehrere Permanentmagneten aufweisen, welche getrennt von der Ankereinheit angeordnet sind. Vorzugsweise ist dieser Permanentmagnet / sind diese Permanentmagneten in den Magnetkern integriert oder an den Magnetkern angebracht. Es ist denkbar, dass der Permanentmagnet des Magnetkerns zusätzlich zu dem Permanentmagneten des Ankerelements vorgesehen ist. Bevorzugt ist im Fall eines Vorhandenseins eines Permanentmagneten in dem Magnetkern das Ankerelement, insbesondere die gesamte Ankereinheit frei von Permanentmagneten ausgebildet. Das Stellelement ist frei von Permanentmagneten ausgebildet.In particular, the permanent magnet is polarized in the adjusting direction and/or in the axial direction of the armature element. In particular, the permanent magnet is disk-shaped. In particular, the permanent magnet completely surrounds a section of the actuating element. In particular, the permanent magnet is arranged between two disks, preferably ferromagnetic disks, of the anchor element. Alternatively or additionally, the electromagnet can have one or more permanent magnets, which are arranged separately from the armature unit. Preferably, this permanent magnet/these permanent magnets are integrated into the magnetic core or attached to the magnetic core. It is conceivable that the permanent magnet of the magnetic core is provided in addition to the permanent magnet of the armature element. If a permanent magnet is present in the magnetic core, the anchor element, in particular the entire anchor unit, is preferably designed to be free of permanent magnets. The actuating element is designed to be free of permanent magnets.

Die stromlose Haltekraft ist insbesondere eine Haltekraft, welche zumindest zwischen dem Magnetkern und dem Ankerelement wirkt und welche insbesondere in einem unbestromten Zustand der Spuleneinheit eine Fixierung des Ankerelements an dem Magnetkern bewirkt. Insbesondere ist die Haltekraft eine Magnetkraft. Insbesondere verläuft in der stabilen Lage, in der die Haltekraft maximal wirkt, ein Magnetkreis des Permanentmagneten durch den Magnetkern und insbesondere durch die ferromagnetischen Scheiben und insbesondere durch den Permanentmagneten. Insbesondere bilden die zwei Endlagen die zwei stabilen Lagen des bistabilen Elektromagneten aus. Insbesondere sind die zwei Endlagen an gegenüberliegenden Enden des Hubs des Elektromagneten angeordnet. Insbesondere wechselwirkt das Magnetfeld des Permanentmagneten mit dem ferromagnetischen Material des Magnetkerns zur Erzeugung der Haltekraft.The de-energized holding force is in particular a holding force which acts at least between the magnetic core and the armature element and which, in particular in a de-energized state of the coil unit, effects a fixation of the armature element on the magnetic core. In particular, the holding force is a magnetic force. In particular, in the stable position in which the holding force has a maximum effect, a magnetic circuit of the permanent magnet runs through the magnetic core and in particular through the ferromagnetic disks and in particular through the permanent magnet. In particular, the two end positions form the two stable positions of the bistable electromagnet. In particular, the two end positions are arranged at opposite ends of the stroke of the electromagnet. In particular, the magnetic field of the permanent magnet interacts with the ferromagnetic material of the magnetic core to generate the holding force.

Ferner wird vorgeschlagen, dass der Permanentmagnet in das Ankerelement integriert ist. Dadurch kann vorteilhaft eine kompakte und/oder einfache Bauweise und/oder eine optimale Kraftverteilung und/oder -wirkung erreicht werden. Insbesondere ist der Permanentmagnet zumindest von zwei, vorzugsweise zumindest von drei Seiten von weiteren Bauteilen des Ankerelements umgeben. Beispielsweise kann der Permanentmagnet auf den, den Magnetkernen der Spuleneinheit zugewandten Seiten von den ferromagnetischen Scheiben bedeckt sein. Dadurch wird vorteilhaft eine Beschädigung des oft spröden Permanentmagnetmaterials durch ein Auftreffen des Ankerelements auf den Magnetkern verhindert. Zusätzlich kann der Permanentmagnet auch in Umfangsrichtung durch weitere Bauteile des Ankerelements bedeckt sein.It is further proposed that the permanent magnet is integrated into the anchor element. As a result, a compact and/or simple design and/or an optimal force distribution and/or effect can advantageously be achieved. In particular, the permanent magnet is surrounded by further components of the anchor element on at least two, preferably at least three, sides. For example, the permanent magnet can be covered by the ferromagnetic disks on the sides facing the magnetic cores of the coil unit. This advantageously prevents damage to the often brittle permanent magnet material caused by the anchor element hitting the magnetic core. In addition, the permanent magnet can also be covered in the circumferential direction by further components of the anchor element.

Wenn das Ankerelement zumindest zwei ferromagnetische Scheibenelemente umfasst, zwischen denen der Permanentmagnet angeordnet ist, kann vorteilhaft ein guter Schutz des Permanentmagneten bei gleichzeitig hoher Haltekraft erreicht werden. Insbesondere bedecken die Scheibenelemente Axialflächen des Permanentmagneten, insbesondere den Magnetkernen zugewandte Flächen des Permanentmagneten vollständig / lückenlos. Insbesondere ist der Permanentmagnet (loch-)scheibenförmig ausgebildet. Insbesondere sind die Scheibenelemente lochscheibenförmig ausgebildet. Insbesondere überlappen die Löcher der lochscheibenförmig ausgebildeten Scheibenelemente und des Permanentmagneten exakt.If the anchor element comprises at least two ferromagnetic disk elements, between which the permanent magnet is arranged, good protection of the permanent can advantageously be achieved magnets can be achieved with a high holding force at the same time. In particular, the disk elements completely/completely cover axial surfaces of the permanent magnet, in particular surfaces of the permanent magnet facing the magnetic cores. In particular, the permanent magnet is designed in the shape of a (perforated) disk. In particular, the disk elements are designed in the shape of perforated disks. In particular, the holes of the perforated disk-shaped disk elements and the permanent magnet overlap exactly.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Ankerelement derart an dem Stellelement fixiert angeordnet ist, dass das Ankerelement jeder Bewegung des Stellelements folgt und umgekehrt. Dadurch kann vorteilhaft eine stabile und robust Bauweise erreicht werden. Vorteilhaft kann eine direkte Wirkung des Aktormagnetfelds auf das Stellelement erreicht werden. Insbesondere ist das Stellelement mit einer Presspassung in das Ankerelement eingepresst. Alternativ ist auch ein Verkleben oder Verschweißen von Ankerelement und Stellelement denkbar.Furthermore, it is proposed that the anchor element is arranged fixed to the actuating element in such a way that the anchor element follows every movement of the actuating element and vice versa. This means that a stable and robust construction can advantageously be achieved. A direct effect of the actuator magnetic field on the actuating element can advantageously be achieved. In particular, the adjusting element is pressed into the anchor element with a press fit. Alternatively, gluing or welding the anchor element and the adjusting element is also conceivable.

Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass der Permanentmagnet oder zumindest ein weiterer Permanentmagnet in den Magnetkern integriert ist. Dadurch kann vorteilhaft eine hohe Haltekraft erreicht werden.Alternatively or additionally, it is proposed that the permanent magnet or at least one further permanent magnet is integrated into the magnetic core. As a result, a high holding force can advantageously be achieved.

Wenn der Permanentmagnet in Schaltrichtung des Stellelements und/oder in Bewegungsrichtung des Permanentmagneten polarisiert ist, kann eine vorteilhafte Kraftverteilung, insbesondere eine vorteilhaft hohe Haltekraft erreicht werden. Insbesondere umfasst der Permanentmagnet zwei unterschiedlich magnetisch polarisierte Scheiben, die axial übereinander angeordnet sind. Insbesondere verläuft die Bewegungsrichtung des scheibenförmigen Permanentmagneten axial. Insbesondere verläuft die Bewegungsrichtung des Permanentmagneten und/oder die Schaltrichtung des Stellelements parallel zu der Haupterstreckungsrichtung des Stellelements.If the permanent magnet is polarized in the switching direction of the actuating element and/or in the movement direction of the permanent magnet, an advantageous force distribution, in particular an advantageously high holding force, can be achieved. In particular, the permanent magnet comprises two differently magnetically polarized disks which are arranged axially one above the other. In particular, the direction of movement of the disk-shaped permanent magnet is axial. In particular, the direction of movement of the permanent magnet and/or the switching direction of the actuating element runs parallel to the main direction of extension of the actuating element.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Spuleneinheit zumindest eine weitere Magnetspule aufweist, welcher zumindest ein weiterer Magnetkern zugeordnet ist. Dadurch kann vorteilhaft eine Bidirektionalität des Elektromagneten erreicht werden. Vorteilhaft kann eine Bistabilität des Elektromagneten erreicht werden. Insbesondere ist die weitere Magnetspule und der weitere Magnetkern auf einer gegenüberliegenden Seite des Hubs des Elektromagneten angeordnet wie der Magnetkern und die Magnetspule. Insbesondere ist der weitere Magnetkern zumindest im Wesentlichen identisch zu dem Magnetkern. Insbesondere ist die weitere Magnetspule zumindest im Wesentlichen identisch zu der Magnetspule. Alternativ ist jedoch auch eine Ausgestaltung mit nur einer Magnetspule und zwei Ankerelementen, welche jeweils unterschiedlich auf das von der einzelnen Magnetspule erzeugte Aktormagnetfeld wirken, denkbar. Zudem ist auch eine Ausgestaltung mit zwei Magnetspulen und zwei Ankerelementen denkbar, bei der jeweils ein Ankerelement mit nur einer der Magnetspulen wechselwirkt.Furthermore, it is proposed that the coil unit has at least one further magnetic coil, to which at least one further magnetic core is assigned. As a result, bidirectionality of the electromagnet can advantageously be achieved. Bistability of the electromagnet can advantageously be achieved. In particular, the further magnetic coil and the further magnetic core are arranged on an opposite side of the stroke of the electromagnet as the magnetic core and the magnetic coil. In particular, the further magnetic core is at least essentially identical to the magnetic core. In particular, the further magnetic coil is at least essentially identical to the magnetic coil. Alternatively, however, an embodiment with only one magnetic coil and two anchor elements, each of which has a different effect on the actuator magnetic field generated by the individual magnetic coil, is also conceivable. In addition, an embodiment with two magnetic coils and two armature elements is also conceivable, in which one armature element interacts with only one of the magnetic coils.

Zudem wird vorgeschlagen, dass die Spuleneinheit derart ausgebildet ist, dass die Ankereinheit, insbesondere das Ankerelement, in einer ersten Endlage der zwei Endlagen an dem Magnetkern berührend anliegt und in einer zweiten Endlage der zwei Endlagen an dem weiteren Magnetkern berührend anliegt. Dadurch kann vorteilhaft eine Bistabilität erreicht werden. Insbesondere wirkt in der ersten Endlage eine erste Haltekraft, während in der zweiten Endlage eine zweite Haltekraft wirkt. Die beiden Haltekräfte sind vorzugsweise etwa identisch, können jedoch aber auch je nach Design der Spuleneinheit, insbesondere der Magnetkerne und/oder des/der Permanentmagneten unterschiedlich groß sein. Beispielsweise ist denkbar, dass Federelemente vorgesehen sind, welche das Ankerelement an einem oder an beiden Magnetkernen abstützen, wodurch vorteilhaft ein Kräfteverlauf beliebig designt werden kann. Alternativ zu einem direkten berührenden Anliegen der Scheibenelemente des Ankerelements oder des Permanentmagneten des Ankerelements an dem jeweiligen Magnetkern kann/können Antiklebelement/e zwischen das Ankerelement und den Magnetkern zwischengeschaltet sein. Das Antiklebelement kann an dem Ankerelement oder an dem jeweiligen Magnetkern angeordnet sein. Antiklebelemente sollen insbesondere ein magnetisches Kleben des Ankerelements an den Magnetkernen verhindern. Derartige Antiklebelemente sind vorzugsweise aus einem nichtmagnetischen Material ausgebildet und stellen insbesondere einen Mindestabstand zwischen Ankerelement und Magnetkern in den Endlagen / stabilen Lagen ein.In addition, it is proposed that the coil unit is designed in such a way that the armature unit, in particular the armature element, rests in contact with the magnetic core in a first end position of the two end positions and rests in contact with the further magnetic core in a second end position of the two end positions. As a result, bistability can advantageously be achieved. In particular, a first holding force acts in the first end position, while a second holding force acts in the second end position. The two holding forces are preferably approximately identical, but can also be of different sizes depending on the design of the coil unit, in particular the magnetic cores and/or the permanent magnet(s). For example, it is conceivable that spring elements are provided which support the anchor element on one or both magnetic cores, whereby a force curve can advantageously be designed as desired. As an alternative to a direct contact of the disk elements of the anchor element or the permanent magnet of the anchor element on the respective magnetic core, anti-adhesive element(s) can be interposed between the anchor element and the magnetic core. The anti-adhesive element can be arranged on the anchor element or on the respective magnetic core. Anti-adhesive elements are intended in particular to prevent the anchor element from magnetically sticking to the magnetic cores. Such anti-adhesive elements are preferably made of a non-magnetic material and in particular set a minimum distance between the anchor element and the magnetic core in the end positions/stable positions.

Überdies wird vorgeschlagen, dass die Magnetspule und/oder die weitere Magnetspule dazu vorgesehen sind, bei Ansteuerung ein Aktormagnetfeld zu erzeugen, welches die stromlose Haltekraft überwinden kann. Dadurch kann vorteilhaft eine bidirektionale Schaltbarkeit des Elektromagneten erreicht werden. Insbesondere sind die Magnetspulen in diesem Fall dazu vorgesehen, Aktormagnetfelder zu erzeugen, welche eine Kraft auf das Ankerelement ausüben, die größer ist als die Haltekraft, und/oder welche das Magnetfeld des Permanentmagneten kompensiert. Insbesondere ist das Aktormagnetfeld zusätzlich zu dem Überwinden der Haltekraft dazu vorgesehen, das Ankerelement zu beschleunigen, so dass es das gegenüberliegende Ende des Hubs erreicht. Furthermore, it is proposed that the magnetic coil and/or the further magnetic coil are intended to generate an actuator magnetic field when activated, which can overcome the de-energized holding force. As a result, bidirectional switchability of the electromagnet can advantageously be achieved. In particular, the magnetic coils in this case are intended to generate actuator magnetic fields which exert a force on the armature element that is greater than the holding force and/or which compensates for the magnetic field of the permanent magnet. In particular, in addition to overcoming the holding force, the actuator magnetic field is intended to accelerate the anchor element so that it reaches the opposite end of the stroke.

Außerdem wird vorgeschlagen, dass der Magnetkern und/oder der weitere Magnetkern eine, insbesondere zentrale, Führungsausnehmung zu einer linearbeweglichen Führung des Stellelements aufweist. Dadurch kann eine vorteilhafte Kompaktheit erreicht werden. Zudem kann vorteilhat eine hohe Linearität der von dem Elektromagneten erzeugten Stellbewegung erreicht werden. Das Stellelement kann eine Zylinderform mit einem runden oder ovalen Querschnitt aufweisen. Alternativ kann das Stellelement auch eine polygonale Form mit einem polygonalen Querschnitt aufweisen. Vorzugsweise ist das Stellelement zumindest über einen Großteil seiner Längserstreckung formgleich. Insbesondere ist die Führungsausnehmung passgenau zu der Form des Stellelements ausgebildet. Insbesondere ist das Stellelement in beiden zentralen Führungsausnehmungen beider Magnetkerne gelagert und geführt.It is also proposed that the magnetic core and/or the further magnetic core has a, in particular central, guide recess for a linearly movable guide of the actuating element. This allows advantageous compactness to be achieved. In addition, a high level of linearity of the actuating movement generated by the electromagnet can advantageously be achieved. The actuating element can have a cylindrical shape with a round or oval cross section. Alternatively, the adjusting element can also have a polygonal shape with a polygonal cross section. Preferably, the adjusting element has the same shape at least over a large part of its longitudinal extent. In particular, the guide recess is designed to precisely fit the shape of the adjusting element. In particular, the actuating element is mounted and guided in both central guide recesses of both magnetic cores.

Wenn der Magnetkern außerdem frei von Ausnehmungen ausgebildet ist, welche zu einer teilweisen oder vollständigen Aufnahme des Ankerelements der Ankereinheit vorgesehen sind, kann vorteilhaft eine hohe Haltekraft ohne ein Verkantungsrisiko erreicht werden.If the magnetic core is also designed to be free of recesses which are intended to partially or completely accommodate the anchor element of the anchor unit, a high holding force can advantageously be achieved without any risk of tilting.

Zusätzlich wird vorgeschlagen, dass der Elektromagnet mit Ausnahme der Ankereinheit eine zu einer Spiegelebene spiegelsymmetrische Ausgestaltung aufweist. Dadurch kann vorteilhaft eine einfache Konstruktion erreicht werden. Zudem kann vorteilhaft eine einfache Montierbarkeit erreicht werden. Des Weiteren kann vorteilhaft eine Komplexität gering gehalten werden, z.B. durch eine Reduktion einer Anzahl an unterschiedlichen Bauteilen. Insbesondere ist der Elektromagnet (ohne Ankereinheit) spiegelsymmetrisch zu einer Spiegelebene, welche den Elektromagneten axial / in Stellrichtung halbiert. Insbesondere ist die Spuleneinheit spiegelsymmetrisch zu der Spiegelebene. Insbesondere ist eine Gehäuseeinheit des Elektromagneten spiegelsymmetrisch zu der Spiegelebene.In addition, it is proposed that the electromagnet, with the exception of the armature unit, has a configuration that is mirror-symmetrical to a mirror plane. As a result, a simple construction can advantageously be achieved. In addition, easy assembly can advantageously be achieved. Furthermore, complexity can advantageously be kept low, for example by reducing the number of different components. In particular, the electromagnet (without an armature unit) is mirror-symmetrical to a mirror plane which bisects the electromagnet axially/in the direction of adjustment. In particular, the coil unit is mirror-symmetrical to the mirror plane. In particular, a housing unit of the electromagnet is mirror-symmetrical to the mirror plane.

Daneben wird vorgeschlagen, dass der Elektromagnet die Gehäuseeinheit aufweist, welche zumindest die Spuleneinheit und zumindest einen Teil der Ankereinheit umhaust. Dadurch kann vorteilhaft ein Schutz vor Beschädigung und/oder Verschmutzung erreicht werden.In addition, it is proposed that the electromagnet has the housing unit, which houses at least the coil unit and at least part of the armature unit. This can advantageously provide protection against damage and/or contamination.

Wenn dabei das Stellelement an genau einer Seite, insbesondere einer Unterseite, der Gehäuseeinheit, vorzugsweise an zumindest zwei Seiten, insbesondere einer Unterseite und einer Oberseite, der Gehäuseeinheit aus der Gehäuseeinheit heraustreten kann, kann eine vorteilhafte Ausgabe einer Aktorfunktion erreicht werden.If the actuating element can emerge from the housing unit on exactly one side, in particular a bottom side, of the housing unit, preferably on at least two sides, in particular a bottom side and a top side, of the housing unit, an advantageous output of an actuator function can be achieved.

Wenn außerdem die Gehäuseeinheit zumindest im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist, kann vorteilhaft eine kompakte Bauweise ermöglicht werden.If, in addition, the housing unit is at least essentially cylindrical, a compact design can advantageously be made possible.

Ferner wird vorgeschlagen, dass der Magnetkern an einem dem Ankerelement zugewandten Ende einen, insbesondere maximalen radialen, Durchmesser aufweist, welcher etwa einem, insbesondere maximalen radialen Durchmesser des Ankerelements entspricht. Dadurch kann vorteilhaft eine hohe Haltekraft erreicht werden. Vorteilhaft kann ein Magnetfluss optimiert werden. Insbesondere ist die dem Ankerelement zugewandte Fläche des Magnetkerns etwa rund. Insbesondere ist die dem Magnetkern zugewandte Fläche des Ankerelements etwa rund.Furthermore, it is proposed that the magnetic core has a, in particular maximum radial, diameter at an end facing the anchor element, which approximately corresponds to a, in particular maximum, radial diameter of the anchor element. As a result, a high holding force can advantageously be achieved. A magnetic flux can advantageously be optimized. In particular, the surface of the magnetic core facing the anchor element is approximately round. In particular, the surface of the anchor element facing the magnetic core is approximately round.

Wenn außerdem der Magnetkern an einem dem Ankerelement zugewandten Ende einen, insbesondere im Vergleich mit allen weiteren Durchmessern von Querschnitten des Magnetkerns entlang dessen Axialrichtung, maximalen radialen Durchmesser aufweist, kann vorteilhaft ein optimaler Magnetfluss erreicht werden. Insbesondere erstreckt sich der Magnetkern auf der dem Ankerelement zugewandten Seite seitlich über die Spulenöffnung der Magnetspule hinaus. Insbesondere erstreckt sich der Magnetkern auf der dem Ankerelement abgewandten Seite nicht seitlich über die Spulenöffnung der Magnetspule hinaus. Insbesondere weist der Magnetkern im Inneren der Magnetspule einen etwa gleichbleibenden Durchmesser und/oder eine etwa gleichbleibende Querschnittsform auf. Zusätzlich kann ein radialer Durchmesser des Magnetkerns an einem dem Ankerelement zugewandten Ende größer sein als ein Außendurchmesser der Magnetspule, der der Magnetkern zugeordnet ist. Dadurch kann vorteilhaft ein Magnetfluss und/oder eine Haltekraft optimiert werden. Insbesondere erstreckt sich der Magnetkern auf der dem Ankerelement zugewandten Seite seitlich über die äußersten Spulenwicklungen der Magnetspule hinaus.If, in addition, the magnetic core has a maximum radial diameter at an end facing the anchor element, in particular in comparison with all other diameters of cross sections of the magnetic core along its axial direction, an optimal magnetic flux can advantageously be achieved. In particular, the magnetic core extends laterally beyond the coil opening of the magnetic coil on the side facing the armature element. In particular, the magnetic core does not extend laterally beyond the coil opening of the magnetic coil on the side facing away from the armature element. In particular, the magnetic core inside the magnetic coil has an approximately constant diameter and/or an approximately constant cross-sectional shape. In addition, a radial diameter of the magnetic core at an end facing the anchor element can be larger than an outer diameter of the magnetic coil to which the magnetic core is assigned. This can advantageously optimize a magnetic flux and/or a holding force. In particular, the magnetic core extends laterally beyond the outermost coil windings of the magnetic coil on the side facing the armature element.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Magnetkern axial beidseitig über die Magnetspule, der der Magnetkern zugeordnet ist, übersteht. Dadurch kann ein Magnetfluss und/oder eine Haltekraft optimiert werden. Insbesondere steht mehr als 10% und weniger als 40% einer axialen Gesamtlänge des Magnetkerns in Stellrichtung gesehen axial über die Magnetspule über. Insbesondere steht der Magnetkern auf jeder Seite etwa gleich weit aus der Magnetspule hervor.Furthermore, it is proposed that the magnetic core protrudes axially on both sides over the magnetic coil to which the magnetic core is assigned. This allows a magnetic flux and/or a holding force to be optimized. In particular, more than 10% and less than 40% of an axial total length of the magnetic core protrudes axially beyond the magnetic coil when viewed in the direction of adjustment. In particular, the magnetic core protrudes approximately equally far from the magnetic coil on each side.

Überdies wird vorgeschlagen, dass ein maximaler radialer Durchmesser der zwei ferromagnetischen Scheibenelemente jeweils größer ist als ein maximaler radialer Durchmesser des zwischen den zwei ferromagnetischen Scheibenelementen angeordneten Permanentmagneten. Dadurch kann der Permanentmagnet vorteilhaft besonders gut gegen Beschädigung geschützt werden. Insbesondere sind alle vorgenannten radialen Durchmesser radial zu der Stellrichtung, insbesondere zu der Haupterstreckungsrichtung des Stellelements, gemessen.Furthermore, it is proposed that a maximum radial diameter of the two ferromagnetic disk elements is each larger than a maximum radial diameter of the one between the two ferromagnetic disk elements arranged permanent magnets. As a result, the permanent magnet can advantageously be protected particularly well against damage. In particular, all of the aforementioned radial diameters are measured radially to the adjusting direction, in particular to the main extension direction of the adjusting element.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Magnetkern einen Anschlagvorsprung aufweist, an welchem das festgehaltene Ankerelement in zumindest einer stabilen Lage des Elektromagneten kontaktierend anliegt. Dadurch kann vorteilhaft ein magnetisches Kleben reduziert werden. Insbesondere liegt der Magnetkern nicht flächig berührend an dem Ankerelement an.Furthermore, it is proposed that the magnetic core has a stop projection on which the retained anchor element rests in contact in at least one stable position of the electromagnet. This can advantageously reduce magnetic sticking. In particular, the magnetic core does not lie flat against the anchor element.

Wenn ein Hub der Ankereinheit mehr als eine axiale Dicke des Ankerelements, vorzugsweise mehr als zwei axiale Dicken des Ankerelements, beträgt, kann vorteilhaft eine hohe Einsatzflexibilität erreicht werden. Die axiale Dicke des Ankerelements ist insbesondere in Stellrichtung, vorzugsweise in Haupterstreckungsrichtung des Stellelements gemessen.If a stroke of the anchor unit is more than one axial thickness of the anchor element, preferably more than two axial thicknesses of the anchor element, a high degree of flexibility in use can advantageously be achieved. The axial thickness of the anchor element is measured in particular in the adjusting direction, preferably in the main extension direction of the adjusting element.

Außerdem wird vorgeschlagen, dass der Elektromagnet eine zumindest zwei Anschlusselemente aufweisende elektrische Anschlusseinheit zum elektrischen Anschluss der Spuleneinheit aufweist, wobei alle Anschlusselemente der elektrischen Anschlusseinheit auf einer identischen Seite einer Gehäuseeinheit des Elektromagneten, insbesondere eines Zylindermantels der Gehäuseeinheit des Elektromagneten, angeordnet sind. Dadurch kann vorteilhaft eine einfache elektrische Kontaktierbarkeit des Elektromagneten erreicht werden. Das Anschlusselement kann beispielsweise jeweils als ein Stecker oder als ein Pin ausgebildet sein. Insbesondere zeigen die Anschlusselemente jeweils in identische Raumrichtungen.It is also proposed that the electromagnet has an electrical connection unit having at least two connection elements for the electrical connection of the coil unit, with all connection elements of the electrical connection unit being arranged on an identical side of a housing unit of the electromagnet, in particular a cylinder jacket of the housing unit of the electromagnet. As a result, simple electrical contactability of the electromagnet can advantageously be achieved. The connection element can, for example, be designed as a plug or as a pin. In particular, the connection elements each point in identical spatial directions.

Zudem wird vorgeschlagen, dass das Stellelement aus einem nicht-ferromagnetischen, vorzugsweise unmagnetischen, Material ausgebildet ist. Dadurch kann vorteilhaft ein optimaler Magnetfeldverlauf erreicht werden. Alternativ könnte jedoch das Stellelement auch aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet sein.It is also proposed that the adjusting element is made of a non-ferromagnetic, preferably non-magnetic, material. This can advantageously achieve an optimal magnetic field profile. Alternatively, however, the actuating element could also be made of a ferromagnetic material.

Ferner wird eine verriegelbare und/oder arretierbare Bremse und/oder eine verriegelbare und/oder arretierbare Kupplung mit einem Elektromagnet vorgeschlagen. Dadurch können vorteilhafte Bremsenausgestaltungen und/oder Kupplungsausgestaltungen umgesetzt werden.Furthermore, a lockable and/or lockable brake and/or a lockable and/or lockable clutch with an electromagnet is proposed. This allows advantageous brake designs and/or clutch designs to be implemented.

Der erfindungsgemäße Elektromagnet, die erfindungsgemäße Bremse und/oder die erfindungsgemäße Kupplung sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann der erfindungsgemäße Elektromagnet, die erfindungsgemäße Bremse und/oder die erfindungsgemäße Kupplung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.The electromagnet according to the invention, the brake according to the invention and/or the clutch according to the invention should not be limited to the application and embodiment described above. In particular, the electromagnet according to the invention, the brake according to the invention and / or the clutch according to the invention can have a number of individual elements, components and units that deviate from the number of individual elements, components and units mentioned here in order to fulfill a function of operation described herein.

Zeichnungendrawings

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages result from the following drawing description. An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawings. The drawings, description and claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will also expediently consider the features individually and combine them into further sensible combinations.

Es zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht eines Elektromagneten und
2 eine perspektivische geschnittene schematische Darstellung des Elektromagneten.

Show it:

1 a schematic sectional view of an electromagnet and
2 a perspective sectional schematic representation of the electromagnet.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the exemplary embodiment

Die 1 und 2 zeigen verschiedene schematische Schnittansichten eines Elektromagneten 70. Der Elektromagnet 70 ist zu einer Verwendung in einer verriegelbaren arretierbaren Bremse 92 (vgl. 1) und/oder zu einer Verwendung in einer verriegelbaren und/oder arretierbaren Kupplung 94 (vgl. 2) vorgesehen. Der Elektromagnet 70 ist als ein bistabiler Elektromagnet 70 ausgebildet. Der bistabile Elektromagnet 70 umfasst zwei stabile Lagen 68. In dem 1 und 2 ist jeweils eine der beiden stabilen Lagen 68 des Elektromagneten 70 dargestellt. Der Elektromagnet 70 ist ein bidirektional schaltbarer Elektromagnet 70. Eine Ankereinheit 10 des Elektromagneten 70 kann durch eine elektrische Schaltung zwischen den zwei stabilen Lagen 68 hin und her bewegt werden.The 1 and 2 show various schematic sectional views of an electromagnet 70. The electromagnet 70 is for use in a lockable, lockable brake 92 (cf. 1 ) and/or for use in a lockable and/or lockable coupling 94 (cf. 2 ) intended. The electromagnet 70 is designed as a bistable electromagnet 70. The bistable electromagnet 70 includes two stable layers 68. In the 1 and 2 one of the two stable positions 68 of the electromagnet 70 is shown. The electromagnet 70 is a bidirectionally switchable electromagnet 70. An armature unit 10 of the electromagnet 70 can be moved back and forth between the two stable positions 68 by an electrical circuit.

Der Elektromagnet 70 weist die Ankereinheit 10 auf. Die Ankereinheit 10 weist ein Stellelement 12 auf. Das Stellelement 12 ist stangenartig ausgebildet. Das Stellelement 12 ist aus einem nicht-ferromagnetischen, vorzugsweise unmagnetischen, Material ausgebildet. Das Stellelement 12 ist zu einer Ausgabe und/oder zu einer Ausführung einer Betätigungsbewegung des Elektromagneten 70 vorgesehen. Das Stellelement 12 weist eine Haupterstreckungsrichtung 86 auf. Die Ankereinheit 10 weist ein Ankerelement 14 auf. Das Ankerelement 14 ist scheibenförmig ausgebildet. Das Ankerelement 14 ist an dem Stellelement 12 fixiert. Das Ankerelement 14 wird mit dem Stellelement 12 mitbewegt und umgekehrt. Das Ankerelement 14 ist derart an dem Stellelement 12 fixiert angeordnet, dass das Ankerelement 14 jeder Bewegung des Stellelements 12 folgt und umgekehrt. Das Ankerelement 14 umschließt das Stellelement 12 an einem Abschnitt des Stellelements 12 vollständig. Die Ankereinheit 10 weist einen Hub 72 auf. Der Hub 72 der Ankereinheit 10 beträgt mehr als eine axiale Dicke 74 des Ankerelements 14. Der Hub 72 der Ankereinheit 10 beträgt mehr als zwei axiale Dicken 74 des Ankerelements 14.The electromagnet 70 has the armature unit 10. The anchor unit 10 has an adjusting element 12. The adjusting element 12 is designed like a rod. The adjusting element 12 is made of a non-ferromagnetic, preferably non-magnetic, material. The actuating element 12 is intended to output and/or execute an actuating movement of the electromagnet 70. The adjusting element 12 has a main extension direction 86. The anchor unit 10 has an anchor element 14. The anchor element 14 is disc-shaped. The anchor element 14 is fixed to the adjusting element 12. The anchor element 14 is moved with the actuating element 12 and vice versa. The anchor element 14 is arranged fixed to the adjusting element 12 in such a way that the anchor element 14 follows every movement of the control element 12 and vice versa. The anchor element 14 completely encloses the adjusting element 12 at a section of the adjusting element 12. The anchor unit 10 has a hub 72. The stroke 72 of the anchor unit 10 is more than one axial thickness 74 of the anchor element 14. The stroke 72 of the anchor unit 10 is more than two axial thicknesses 74 of the anchor element 14.

Der Elektromagnet 70 weist eine Spuleneinheit 16 auf. Die Spuleneinheit 16 weist eine Magnetspule 18 auf. Die Spuleneinheit 16 weist einen Magnetkern 20 auf. Der Magnetkern 20 ist der Magnetspule 18 zugeordnet. Der Magnetkern 20 ist zu einem Großteil in einem Spuleninneren 88 der Magnetspule 18 angeordnet. Der Magnetkern 20 steht axial beidseitig über die Magnetspule 18, der der Magnetkern 20 zugeordnet ist, über. Die Spuleneinheit 16 weist eine weitere Magnetspule 40 auf. Die Spuleneinheit 16 weist einen weiteren Magnetkern 38 auf. Der weitere Magnetkern 38 ist der weiteren Magnetspule 40 zugeordnet. Der weitere Magnetkern 38 ist zu einem Großteil in einem Spuleninneren 90 der weiteren Magnetspule 40 angeordnet. Der weitere Magnetkern 38 steht axial beidseitig über die weitere Magnetspule 40, der der weitere Magnetkern 38 zugeordnet ist, über. Die Magnetkerne 20, 38 sind vollständig voneinander getrennt ausgebildet. Die Magnetkerne 20, 38 sind getrennt von den jeweiligen anderen Magnetspulen 18, 40 ausgebildet.The electromagnet 70 has a coil unit 16. The coil unit 16 has a magnetic coil 18. The coil unit 16 has a magnetic core 20. The magnetic core 20 is assigned to the magnetic coil 18. The magnetic core 20 is largely arranged in a coil interior 88 of the magnetic coil 18. The magnetic core 20 protrudes axially on both sides over the magnetic coil 18, to which the magnetic core 20 is assigned. The coil unit 16 has a further magnetic coil 40. The coil unit 16 has a further magnetic core 38. The further magnetic core 38 is assigned to the further magnetic coil 40. The further magnetic core 38 is largely arranged in a coil interior 90 of the further magnetic coil 40. The further magnetic core 38 projects axially on both sides over the further magnetic coil 40, to which the further magnetic core 38 is assigned. The magnetic cores 20, 38 are designed to be completely separate from one another. The magnetic cores 20, 38 are formed separately from the other respective magnetic coils 18, 40.

Der Magnetkern 20 weist an einem dem Ankerelement 14 zugewandten Ende 54 einen maximalen radialen Durchmesser 56 auf. Der maximale radiale Durchmesser 56 des Magnetkerns 20 entspricht etwa einem maximalen radialen Durchmesser 58 des Ankerelements 14. Der radiale Durchmesser 56 des Magnetkerns 20 an dem, dem Ankerelement 14 zugewandten Ende 54 ist größer als ein Außendurchmesser 60 der Magnetspule 18, der der Magnetkern 20 zugeordnet ist. Der Magnetkern 20 weist eine Führungsausnehmung 42 auf. Die Führungsausnehmung 42 des Magnetkerns 20 ist zentral in dem Magnetkern 20 angeordnet. Die Führungsausnehmung 42 des Magnetkerns 20 ist durch eine Bohrung durch den Magnetkern 20 ausgebildet. Die Führungsausnehmung 42 des Magnetkerns 20 ist zu einer linearbeweglichen Führung des Stellelements 12 vorgesehen. Der weitere Magnetkern 38 weist eine Führungsausnehmung 44 auf. Die Führungsausnehmung 44 des weiteren Magnetkerns 38 ist zentral in dem weiteren Magnetkern 38 angeordnet. Die Führungsausnehmung 44 des weiteren Magnetkerns 38 ist durch eine Bohrung durch den weiteren Magnetkern 38 ausgebildet. Die Führungsausnehmung 42 des weiteren Magnetkerns 38 ist ebenfalls zu einer linearbeweglichen Führung des Stellelements 12 vorgesehen. Der Magnetkern 20 und/oder der weitere Magnetkern 38 sind frei von Ausnehmungen ausgebildet, welche zu einer teilweisen oder vollständigen Aufnahme des Ankerelements 14 der Ankereinheit 10 vorgesehen sind.The magnetic core 20 has a maximum radial diameter 56 at an end 54 facing the anchor element 14. The maximum radial diameter 56 of the magnetic core 20 corresponds approximately to a maximum radial diameter 58 of the anchor element 14. The radial diameter 56 of the magnetic core 20 at the end 54 facing the anchor element 14 is larger than an outer diameter 60 of the magnetic coil 18 to which the magnetic core 20 is assigned is. The magnetic core 20 has a guide recess 42. The guide recess 42 of the magnetic core 20 is centrally arranged in the magnetic core 20. The guide recess 42 of the magnetic core 20 is formed by a hole through the magnetic core 20. The guide recess 42 of the magnetic core 20 is intended to guide the actuating element 12 in a linearly movable manner. The further magnetic core 38 has a guide recess 44. The guide recess 44 of the further magnetic core 38 is arranged centrally in the further magnetic core 38. The guide recess 44 of the further magnetic core 38 is formed by a bore through the further magnetic core 38. The guide recess 42 of the further magnetic core 38 is also intended to guide the actuating element 12 in a linearly movable manner. The magnetic core 20 and/or the further magnetic core 38 are designed to be free of recesses which are intended to partially or completely accommodate the anchor element 14 of the anchor unit 10.

Der Elektromagnet 70 weist eine Gehäuseeinheit 48 auf. Die Gehäuseeinheit 48 ist zumindest im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Die Gehäuseeinheit 48 weist einen Zylindermantel 84 auf. Die Gehäuseeinheit 48 umhaust die Spuleneinheit 16, insbesondere inklusive der Magnetspulen 18, 40 und inklusive der Magnetkerne 20, 38. Die Gehäuseeinheit 48 umhaust zumindest einen Teil der Ankereinheit 10. Die Gehäuseeinheit 48 umhaust das Ankerelement 14. Die Gehäuseeinheit 48 umhaust einen großen Teil des Stellelements 12. Das Stellelement 12 kann an genaue einer Seite 50, insbesondere einer Unterseite, der Gehäuseeinheit 48 aus der Gehäuseeinheit 48 heraustreten. Alternativ ist denkbar, dass das Stellelement 12 an zwei gegenüberliegenden / voneinander wegweisenden Seiten 50, 52 aus der Gehäuseeinheit 48 heraustreten könnte Der Elektromagnet 70 weist eine elektrische Anschlusseinheit 80 auf. Die Anschlusseinheit 80 ist zu einem elektrischen Anschluss der Spuleneinheit 16 vorgesehen. Die elektrische Anschlusseinheit 80 umfasst beispielhaft zwei Anschlusselemente 76, 78. Die Anschlusselemente 76, 78 sind beispielhaft als Pinstecker ausgebildet. Die Anschlusselemente 76, 78 der elektrischen Anschlusseinheit 80 sind auf einer identischen Seite 82 der Gehäuseeinheit 48 des Elektromagneten 70 angeordnet. Die Anschlusselemente 76, 78 der elektrischen Anschlusseinheit 80 sind auf einer identischen Seite 82 des Zylindermantels 84 der Gehäuseeinheit 48 angeordnet.The electromagnet 70 has a housing unit 48. The housing unit 48 is at least essentially cylindrical. The housing unit 48 has a cylinder jacket 84. The housing unit 48 houses the coil unit 16, in particular including the magnetic coils 18, 40 and including the magnetic cores 20, 38. The housing unit 48 houses at least a part of the armature unit 10. The housing unit 48 houses the anchor element 14. The housing unit 48 houses a large part of the Adjusting element 12. The adjusting element 12 can emerge from the housing unit 48 on exactly one side 50, in particular an underside, of the housing unit 48. Alternatively, it is conceivable that the actuating element 12 could emerge from the housing unit 48 on two opposite/facing sides 50, 52. The electromagnet 70 has an electrical connection unit 80. The connection unit 80 is intended for an electrical connection of the coil unit 16. The electrical connection unit 80 includes, for example, two connection elements 76, 78. The connection elements 76, 78 are, for example, designed as pin plugs. The connection elements 76, 78 of the electrical connection unit 80 are arranged on an identical side 82 of the housing unit 48 of the electromagnet 70. The connection elements 76, 78 of the electrical connection unit 80 are arranged on an identical side 82 of the cylinder jacket 84 of the housing unit 48.

Der Elektromagnet 70, insbesondere zumindest die Gehäuseeinheit 48 und/oder die Spuleneinheit 16, ist spiegelsymmetrisch zu einer Spiegelebene 46 ausgestaltet. Die Spiegelebene 46 ist in der 1 skizziert.The electromagnet 70, in particular at least the housing unit 48 and/or the coil unit 16, is designed to be mirror-symmetrical to a mirror plane 46. The mirror plane 46 is in the 1 sketched.

Der Elektromagnet 70 weist einen Permanentmagnet 22, 32 auf. Der Permanentmagnet 22, 32 ist in Schaltrichtung 34 des Stellelements 12 und/oder in Bewegungsrichtung 36 des Permanentmagneten 22 und/oder in eine zu der Haupterstreckungsrichtung 86 des Stellelements 12 parallele Richtung polarisiert. Der Permanentmagnet 22 ist in das Ankerelement 14 integriert. In diesem Fall weist das Ankerelement 14 zwei ferromagnetische Scheibenelemente 28, 30 auf, zwischen denen der Permanentmagnet 22 angeordnet ist. Ein maximaler radialer Durchmesser 62 der zwei ferromagnetischen Scheibenelemente 28, 30 ist jeweils größer als ein maximaler radialer Durchmesser 64 des zwischen den zwei ferromagnetischen Scheibenelementen 28, 30 angeordneten Permanentmagneten 22. Alternativ oder zusätzlich kann der Permanentmagnet 22 oder ein weiterer Permanentmagnet 32 (in der 1 optional gestrichelt dargestellt) in den Magnetkern 20 und/oder den weiteren Magnetkern 38 integriert sein.The electromagnet 70 has a permanent magnet 22, 32. The permanent magnet 22, 32 is polarized in the switching direction 34 of the actuating element 12 and/or in the direction of movement 36 of the permanent magnet 22 and/or in a direction parallel to the main extension direction 86 of the actuating element 12. The permanent magnet 22 is integrated into the anchor element 14. In this case, the anchor element 14 has two ferromagnetic disk elements 28, 30, between which the permanent magnet 22 is arranged. A maximum radial diameter 62 of the two ferromagnetic disk elements 28, 30 is each larger than a maximum radial diameter 64 of the permanent magnet 22 arranged between the two ferromagnetic disk elements 28, 30. Alternatively or additionally, the permanent magnet 22 or another permanent magnet 32 (in the 1 optionally shown in dashed lines) can be integrated into the magnetic core 20 and/or the further magnetic core 38.

Der Permanentmagnet 22 ist dazu vorgesehen, eine stromlose Haltekraft zu einem Festhalten der Ankereinheit 10 in zumindest einer von zumindest zwei Endlagen 24, 26 zumindest durch eine Wechselwirkung mit dem Ankerelement 14 oder mit dem Magnetkern 20 (je nach Anordnung des Permanentmagneten 22, 32) zu generieren. In den 1 und 2 ist jeweils beispielhaft die Anordnung der Ankereinheit 10 in der ersten Endlage 24 der beiden Endlagen 24, 26 dargestellt. Die Spuleneinheit 16 ist derart ausgebildet, dass die Ankereinheit 10, insbesondere das Ankerelement 14, in der ersten Endlage 24 der zwei Endlagen 24, 26 an dem Magnetkern 20 berührend anliegt. In der zweiten Endlage 26 der zwei Endlagen 24, 26 würde die Ankereinheit 10, insbesondere das Ankerelement 14, an dem weiteren Magnetkern 38 berührend anliegen. Der Magnetkern 20 weist einen Anschlagvorsprung 66 auf. Das in einer stabilen Lage 68 des Elektromagneten 70, insbesondere in der Endlage 24, festgehaltene Ankerelement 14 liegt kontaktierend an dem Anschlagvorsprung 66 an.The permanent magnet 22 is intended to provide a de-energized holding force for holding the armature unit 10 in at least one of at least two end positions 24, 26 at least through an interaction with the armature element 14 or with the magnetic core 20 (depending on the arrangement of the permanent magnet 22, 32). to generate. In the 1 and 2 The arrangement of the anchor unit 10 in the first end position 24 of the two end positions 24, 26 is shown as an example. The coil unit 16 is designed such that the armature unit 10, in particular the armature element 14, rests in contact with the magnetic core 20 in the first end position 24 of the two end positions 24, 26. In the second end position 26 of the two end positions 24, 26, the anchor unit 10, in particular the anchor element 14, would be in contact with the further magnetic core 38. The magnetic core 20 has a stop projection 66. The anchor element 14, which is held in a stable position 68 of the electromagnet 70, in particular in the end position 24, rests in contact with the stop projection 66.

Die Magnetspule 18 und die weitere Magnetspule 40 sind jeweils dazu vorgesehen, bei einer elektrischen Ansteuerung ein Aktormagnetfeld zu erzeugen, welches die stromlose Haltekraft überwinden kann.The magnetic coil 18 and the further magnetic coil 40 are each intended to generate an actuator magnetic field when electrically controlled, which can overcome the de-energized holding force.

BezugszeichenReference symbols

1010: AnkereinheitAnchor unit
1212: StellelementControl element
1414: Ankerelementanchor element
1616: SpuleneinheitCoil unit
1818: MagnetspuleSolenoid coil
2020: MagnetkernMagnetic core
2222: PermanentmagnetPermanent magnet
2424: EndlageEnd position
2626: EndlageEnd position
2828: ScheibenelementDisc element
3030: ScheibenelementDisc element
3232: Weiterer PermanentmagnetAnother permanent magnet
3434: Schaltrichtungswitching direction
3636: BewegungsrichtungDirection of movement
3838: Weiterer MagnetkernAnother magnetic core
4040: Weitere MagnetspuleMore solenoid coil
4242: FührungsausnehmungGuide recess
4444: FührungsausnehmungGuide recess
4646: Spiegelebenemirror plane
4848: GehäuseeinheitHousing unit
5050: SeitePage
5252: SeitePage
5454: EndeEnd
5656: Durchmesserdiameter
5858: Durchmesserdiameter
6060: Außendurchmesserouter diameter
6262: Durchmesserdiameter
6464: Durchmesserdiameter
6666: Anschlagvorsprungstop projection
6868: Stabile LageStable situation
7070: ElektromagnetElectromagnet
7272: HubHub
7474: Dickethickness
7676: AnschlusselementConnection element
7878: AnschlusselementConnection element
8080: Elektrische AnschlusseinheitElectrical connection unit
8282: SeitePage
8484: ZylindermantelCylinder jacket
8686: HaupterstreckungsrichtungMain direction of extension
8888: SpuleninneresCoil interior
9090: SpuleninneresCoil interior
9292: Bremsebrake
9494: Kupplungcoupling

Claims

Bistable and bidirectionally switchable electromagnet (70), comprising an armature unit (10) with at least one actuating element (12) and with at least one armature element (14), and comprising a coil unit (16) with at least one magnetic coil (18) and with at least one of the Magnetic core (20) assigned to the magnetic coil (18), characterized by at least one permanent magnet (22), which is intended to provide a de-energized holding force to hold the armature unit (10) in at least one of at least two end positions (24, 26), in particular at least through an interaction with the anchor element (14) or the magnetic core (20).

Electromagnet (70). Claim 1 , characterized in that the permanent magnet (22) is integrated into the anchor element (14).

Electromagnet (70). Claim 1 or 2 , characterized in that the anchor element (14) comprises at least two ferromagnetic disk elements (28, 30), between which the permanent magnet (22) is arranged.

Electromagnet (70) according to one of the preceding claims, characterized in that the anchor element (14) is arranged fixed to the actuating element (12) in such a way that the anchor element (14) follows every movement of the actuating element (12) and vice versa.

Electromagnet (70) according to one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnet (22) or at least one further permanent magnet (32) is integrated into the magnetic core (20).

Electromagnet (70) according to one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnet (22, 32) is polarized in the switching direction (34) of the actuating element (12) and/or in the movement direction (36) of the permanent magnet (22).

Electromagnet (70) according to one of the preceding claims, characterized in that the coil unit (16) has at least one further magnetic coil (40) to which at least one further magnetic core (38) is assigned.

Electromagnet (70) according to the Claims 1 and 7 , characterized in that the coil unit (16) is designed such that the armature unit (10), in particular the armature element (14), touches the magnetic core (20) in a first end position (24) of the two end positions (24, 26). and lies in contact with the further magnetic core (38) in a second end position (26) of the two end positions (24, 26).

Electromagnet (70) according to one of the Claims 7 or 8th , characterized in that the magnetic coil (18) and/or the further magnetic coil (40) are intended to generate an actuator magnetic field when activated, which can overcome the de-energized holding force.

Electromagnet (70) according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic core (20) has a, in particular central, guide recess (42) for a linearly movable guide of the actuating element (12).

Electromagnet (70). Claim 7 , characterized in that the further magnetic core (38) has a, in particular central, guide recess (44) for a linearly movable guide of the actuating element (12).

Electromagnet (70) according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic core (20) is designed to be free of recesses which are intended to partially or completely accommodate the armature element (14) of the armature unit (10).

Electromagnet (70) according to one of the preceding claims, characterized by a configuration which is mirror-symmetrical to a mirror plane (46), with the exception of the armature unit (10).

Electromagnet (70) according to one of the preceding claims, characterized by a housing unit (48) which houses at least the coil unit (16) and at least part of the armature unit (10).

Electromagnet (70). Claim 14 , characterized in that the adjusting element (12) is on exactly one side (50), in particular a bottom side, of the housing unit (48), preferably on at least two sides (50, 52), in particular a bottom side and a top side, of the housing unit (48 ) can emerge from the housing unit (48).

Electromagnet (70). Claim 14 or 15 , characterized in that the housing unit (48) is at least substantially cylindrical.

Electromagnet (70) according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic core (20) has an, in particular maximum radial, diameter (56) at an end (54) facing the anchor element (14), which is approximately one, in particular maximum radial Diameter (58) of the anchor element (14) corresponds.

Electromagnet (70) according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic core (20) has a maximum radial diameter (56) at an end (54) facing the anchor element (14).

Electromagnet (70) according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic core (20) projects axially on both sides beyond the magnetic coil (18) to which the magnetic core (20) is assigned.

Electromagnet (70). Claim 3 , characterized in that a maximum radial diameter (62) of the two ferromagnetic disk elements (28, 30) is each larger than a maximum radial diameter (64) of the between the two ferromagnetic disk elements elements (28, 30) arranged permanent magnets (22).

Electromagnet (70) according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic core (20) has a stop projection (66) against which the retained anchor element (14) rests in contact in at least one stable position (68) of the electromagnet (70).

Electromagnet (70) according to one of the preceding claims, characterized in that a stroke (72) of the armature unit (10) is more than one axial thickness (74) of the armature element (14), preferably more than two axial thicknesses (74) of the armature element ( 14), is.

Electromagnet (70) according to one of the preceding claims, characterized by an electrical connection unit (80) having at least two connection elements (76, 78) for the electrical connection of the coil unit (16), all connection elements (76, 78) of the electrical connection unit (80) are arranged on an identical side (82) of a housing unit (48) of the electromagnet (70), in particular a cylinder jacket (84) of the housing unit (48) of the electromagnet (70).

Electromagnet (70) according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting element (12) is made of a non-ferromagnetic, preferably non-magnetic, material.

Lockable and/or lockable brake (92) with an electromagnet (70) according to one of the preceding claims.

Lockable and/or lockable coupling (94) with an electromagnet (70) according to one of Claims 1 until 24 .