Stand der Technik
[0001] Die Erfindung geht aus von einem Drehmagneten, insbesondere für rotatorisch zu betätigende
Dichtelemente in Strömungsventilen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Ein bekannter Drehmagnet dieser Art wird beispielsweise in einem Drehankerrelais
oder Z-Ankerrelais als Antriebsglied für den Schaltkontakt eingesetzt (Philippow,
Band 5, Seite 862, Tafel 4.6, VEB Verlag Technik, Berlin 1980). Die Konturen der Polschuhoberflächen
der beiden Polschuhe und die Außenkonturen der beiden Ankerschenkel haben die Form
von Kreisbogenabschnitten und weisen damit eine konstante Krümmung auf. Ein solcher
Drehmagnet liefert ein ausreichend großes Drehmoment und damit eine ausreichende Verstellkraft
in einem kleinen Drehwinkelbereich. Für Verstellbewegungen über einen größeren Drehwinkelbereich,
z.B. 60°, mit einer großen, vorzugsweise über den gesamten Drehwinkelbereich konstanten
Verstellkraft ist dieser Drehmagnet dagegen weniger geeignet, da bei einem solchen
Drehwinkelbereich sehr große Luftspalte zwischen Anker Joch auftreten und damit der
magnetische Widerstand zur Ausbildung des Magnetfelds sehr hoch ist. Die Magnetkraft
und das daraus resultierende Drehmoment zur Ankerbewegung ist dadurch relativ klein.
Vorteile der Erfindung
[0003] Der erfindungsgemäße Drehmagnet mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber
den Vorteil, daß durch die erfindungsgemäße Konturenausbildung an den Jochpolschuhen
und an den Ankerschenkeln auch bei großen Drehwinkeln sich das Magnetfeld optimal
über den Luftspalt ausbreiten kann. Eine solche Kontur wird in einfacher Weise durch
eine sich stetig ändernde Krümmung der einander zugekehrten Flächen von Polschuhen
und Ankerschenkeln erreicht, wobei die Krümmung mit zunehmenden Drehwinkel zunimmt.
Die am Anker durch Bestromung der Erregerwicklung angreifenden Magnetkräfte stehen
in jedem Punkt der Kontur der Ankerschenkel-Außenflächen senkrecht zu einer an den
Konturpunkt angelegten Tangente. Diese Magnetkräfte weisen jeweils eine durch die
Drehachse des Ankers gehende Kraftkomponente und eine hierzu rechtwinklige, in Drehrichtung
des Ankers weisende Kraftkomponente auf. Während die durch die Drehachse verlaufenden
Kraftkomponenten sich gegenseitig aufheben, bilden die zu diesen Kraftkomponenten
senkrechten Kraftkomponenten mit dem Konturradius des Ankers ein Drehmoment, welches
den Anker aus seiner Endlage herausdreht. Mit zunehmendem Drehwinkel des Ankers verringern
sich zwar die Wirkflächen zwischen Anker und Joch unter jedem Polschuh, doch wird
gleichzeitig die radiale Luftspaltbreite kleiner, so daß insgesamt die Magnetkraft,
die den Anker dreht, über den Gesamtdrehbereich annähernd konstant bleibt. Durch Auswahl
der Krümmung der Konturen kann die Magnetkraft beeinflußt werden.
[0004] Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen
und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Drehmagneten möglich.
[0005] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat die Kontur der Polschuhflächen
und die Kontur der Ankerschenkel-Außenfläche die Form eines Abschnitts einer Spirale.
Eine Spirale ist als Kurve definiert, deren Radiusvektor r eine eindeutige Funktion
des Winkels ϕ ist, wobei der Winkel von ϕ=0 bis ϕ=∞ geht. Bei einer spiralförmigen
Kontur der Ankerschenkel-Außenfläche sind die das Drehmoment erzeugenden Magnetkraftkomponenten
über den Umfang der Ankerschenkel-Außenflächen gleich groß.
[0006] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Kontur der Polschuhflächen
und der Ankerschenkel-Außenflächen einen Abschnitt einer Evolvente auf. Durch die
stärkere Krümmung einer Evolvente gegenüber einer Spirale nehmen die zum Drehmoment
beitragenden Magnetkraftkomponenten an jedem Punkt der Außenflächen über den Umfang
eines Ankerschenkels zu, so daß insgesamt ein größeres Drehmoment erzielt wird.
[0007] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Drehachse des Ankers
und die Mittelpunkte der Konturen der Polschuhflächen und der Konturen der Ankerschenkel-Außenflächen
deckungsgleich.
[0008] Wird ein größeres Drehmoment gewünscht, so sind die Mittelpunkte der Konturen der
Polschuhflächen und der jeweils zugeordneten Kontur der Ankerschenkel-Außenflächen
um eine Exzentrizität e gegenüber der Drehachse des Ankers versetzt. Die Konturmittelpunkte
der Kontur jeder Polschuhfläche und der zugeordneten Kontur der Ankerschenkel-Außenfläche
bleiben jedoch kongruent, um die Drehbewegung des Ankers im Joch zu gewährleisten.
Durch die Exzentrizität der Konturmittelpunkte gegenüber der Drehachse wird der Hebelarm
der an der Außenkontur des Ankers angreifenden Magnetkraftkomponenten, die sich rechtwinklig
zu den durch die Drehachse des Ankers gehenden Magnetkraftkomponenten erstrecken,
vergrößert und damit das Drehmoment gesteigert.
[0009] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstreckt der mit der Polschuhfläche
konturengleiche Abschnitt der Außenfläche eines jeden Außenschenkels in der vom Anker
infolge stromloser Erregerwicklung eingenommenen Enddrehlage sich nur über einen Teil
der Polschuhfläche. In Drehrichtung des Ankers gesehen ist dem konturengleichen Abschnitt
ein weiterer, unter der Polschuhfläche liegender, kleinerer Abschnitt der Außenfläche
vorgeordnet, längs dessen der Luftspalt zwischen Außenfläche und Polschuhfläche deutlich
reduziert ist. Vorzugsweise ist dieser weitere Abschnitt sägezahnartig mit zum konturengleichen
Abschnitt weisender, steiler Zahnflanke und mit stetig gekrümmtem Zahnrücken ausgebildet
und steht über den konturengleichen Abschnitt radial vor. Die Krümmung des Zahnrückens
kann dabei konstant oder stetig zunehmend ausgeführt sein. Durch die Verringerung
der Luftspaltbreite in diesem in Drehrichtung gesehenen Endbereich des Polschuhs erhöht
sich hier die partielle Magnetkraft, so daß am Anfang der Drehbewegung des Ankers,
bei dem der Luftspalt zwischen Polschuhfläche und Außenfläche des Ankers am größten
und damit die ein Drehmoment erzeugende Magnetkraft am kleinsten ist, das auf den
Anker wirkende Drehmoment wesentlich vergrößert ist. Nach einer kleineren Drehbewegung
des Ankers dreht sich der sägezahnartige Abschnitt aus dem Polschuh heraus. Da sich
bis dahin aber der Luftspalt über dem mit der Polfläche konturengleichen Abschnitt
der Außenfläche zunehmend verkleinert hat, bleibt das auf den Anker wirkende Drehmoment
weiter ausreichend groß, und es stellen sich die eingangs dieses Abschnitts beschriebenen
Verhältnisse ein.
[0010] Der erfindungsgemäße Drehmagnet wird bevorzugt in Wasserventilen im Kühlwasserkreislauf
einer Brennkraftmaschine eingesetzt, wobei der Anker starr mit einem drehbaren Dichtelement
des Wasserventils gekoppelt ist. Durch die Steuerung des Durchflusses mittels eines
rotatorisch angetriebenen Dichtungselements wird der Strömungswiderstand minimiert,
wobei die Rotationsbewegung des Dichtelements ohne Umsetzung direkt von der Drehbewegung
des Ankers im Drehmagneten abgeleitet ist.
Zeichnung
[0011] Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischer
Darstellung:
- Fig. 1
- eine perspektivische Darstellung eines Drehmagneten,
- Fig. 2 und 3
- jeweils ausschnittweise eine Seitenansicht des Drehmagneten in Fig. 2 und 3 mit zwei
unterschiedlichen Endlagen des Ankers,
- Fig. 4 und 5
- jeweils eine gleiche Darstellung wie in Fig. 2 und Fig. 3 eines gegenüber dem Drehmagneten
in Fig. 1 modifizierten Drehmagneten,
- Fig. 6
- eine Ansicht eines Drehmagneten gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
- Fig. 7
- einen Längsschnitt eines von dem Drehmagneten betätigten Strömungventils,
- Fig. 8 und 9
- jeweils eine gleiche Darstellung wie in Fig. 4 und 5 eines weiteren Ausführungsbeispiels
eines Drehmagneten mit einem gegenüber dem Drehmagneten in Fig. 4 und 5 modifizierten
Anker.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
[0012] Der in Fig. 1 schematisch in perspektivischer Darstellung gezeigte Drehmagnet weist
ein U-förmiges Joch 11 aus ferromagnetischem Material auf, das als sog. Eisenblechpaket
aus einer Vielzahl von gleichen Blechstanzschnitten zusammengesetzt ist. An den Schenkelenden
des U-förmigen Jochs 11 ist ein Paar von gleichen, einander diametral gegenüberliegenden
Polschuhen 12 ausgebildet, die zwischen sich einen drehbar gelagerten Anker 14 aufnehmen.
Auf dem die Schenkel des Jochs 11 verbindenden Jochsteg ist eine Erregerwicklung 13
aufgebracht.
[0013] Der ebenfalls aus Blechstanzschnitten zusammengesetzte, walzenförmige Anker 14 weist
zwei zueinander diametral ausgerichtete Ankerschenkel 141, 142 auf, die identisch
ausgebildet sind. Jeweils ein Ankerschenkel 141 bzw. 142 ist einem der Polschuhe 12
zugeordnet. Die Kontur 15 der Außenflächen 14a der Ankerschenkel 141, 142 und die
Kontur 16 der den Ankerschenkeln 141, 142 unter Belassung jeweils eines Luftspalts
17 gegenüberliegenden Polflächen 121 sind gleich ausgebildet und weisen eine sich
stetig ändernde Krümmung auf, die ausgehend von der Fig. 1 gezeigten Endlage des Ankers
14 (Drehwinkel gleich Null) mit zunehmendem Drehwinkel zunimmt. Dabei ist der Krümmungsmittelpunkt
der Kontur 15 der Außenfläche 14a des Ankerschenkels 141 mit dem Krümmungsmittelpunkt
18 der Kontur 16 der in Fig. 1 oberen Polschuhfläche 121 sowie der Krümmungsmittelpunkt
19 der Kontur 15 der Außenfläche 14a des Ankerschenkels 142 mit dem Krümmungsmittelpunkt
der Kontur 16 der in Fig. 1 und 2 unteren Polschuhfläche 121 jeweils deckungsgleich.
Dies ist erforderlich, damit eine Drehbewegung des Ankers 14 zwischen den Polschuhflächen
121 gewährleistet ist. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 fallen die beiden genannten
Krümmungsmittelpunkte 18, 19 der Konturen 15 der Außenflächen 14a der Ankerschenkel
141, 142 und der Konturen 16 der Polschuhflächen 121 zudem mit der Drehachse 20 des
Ankers 14 zusammen. Wie nur in Fig. 2 angedeutet ist (ohne, daß es auf die dort dargestellten
Konturen 15, 16 zutrifft), können die beiden Krümmungsmittelpunkte 18, 19 auch um
einen Radialabstand, einer sog. Exzentrizität e, gegenüber der Drehachse 20 versetzt
werden. Hierdurch werden die Konturen 16 der Polschuhflächen 121 und die Konturen
15 der Ankerschenkel-Außenflächen 14a nach außen verschoben, und durch die damit bewirkte
Vergrößerung des Hebelarms bei am Anker 14 angreifender, unveränderter Magnetkraft
ein größeres Drehmoment erzielt.
[0014] Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 - 3 ist die sich stetig ändernde Krümmung der Kontur
15 der Außenflächen 14a der Ankerschenkel 141, 142 und der Kontur 16 der Polschuhflächen
121 der Polschuhe 12 dadurch realisiert, daß sie als gleiche Abschnitte einer Spirale
ausgeführt sind. In Fig. 2 und Fig. 3 ist dargestellt, wie die durch das Magnetfeld
erzeugten Magnetkräfte am Anker 14 durch die Spiralkontur beeinflußt werden. Wird
jede in den einzelnen Konturpunkten am Anker 14 angreifende Magnetkraft 21, die immer
rechtwinklig auf einer im Konturpunkt angelegten Tangente steht, in ihrer Komponenten
22 und 23 aufgeteilt und zwar in eine durch die Drehachse 20 gehende Komponente 22
und eine dazu senkrecht stehende Komponente 22, die sog. Normale, so erkennt man,
daß jede Magnetkraftkomponente 23 mit dem Konturradius des Ankers 14 ein Drehmoment
erzeugt, während die Magnetkraftkomponenten 22, die durch die Drehachse 20 gehen,
sich gegenseitig aufheben.
[0015] In der Darstellung der Fig. 2 befindet sich der Anker 14 noch in seiner Endlage,
in welcher er bei nicht bestromter Erregerwicklung 13 durch eine hier nur schematisch
dargestellte Rückstellfeder 10 gehalten bzw. in diese zurückgestellt wird. Durch Bestromen
der Erregerwicklung 13 greifen die vorstehend beschriebenen Magnetkräfte am Anker
14 an und drehen diesen in Fig. 2 und 3 entgegen Uhrzeigersinn. In Fig. 3 ist der
Anker 14 in seiner maximalen Auslenkung durch das Magnetfeld dargestellt. Bei der
Drehung des Ankers 14 werden die Wirkflächen zwischen den Ankerschenkeln 141 und 142
und den zugeordneten Polschuhen 12 zwar stetig verringert, doch verringert sich auch
die radiale Breite der Luftspalte 17 zwischen den Polschuhflächen 121 und den Ankerschenkeln
141, 142, so daß der magnetische Widerstand abnimmt. Dadurch wird der Abnahme der
Magnetkraft durch die Verringerung der Wirkflächen zwischen Anker 14 und Polschuhen
12 entgegengewirkt, so daß die am Anker 14 über den Drehbereich angreifende Magnetkraft
im wesentlichen konstant bleibt. Will man bei unveränderter Magnetkraft ein größeres
Drehmoment am Anker 14 abnehmen, so sind - wie bereits vorstehend beschrieben - die
Krümmungsmittelpunkte 18, 19 der Konturen 15 der Außenflächen 14a der Ankerschenkel
141, 142 und der diesen jeweils zugeordneten Konturen 16 der Polschuhflächen 121 gegenüber
der Drehachse 20 radial zu versetzen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.
[0016] Der in Fig. 4 und 5 dargestellte Drehmagnet ist gegenüber dem zuvor beschriebenen
Drehmagneten gemäß Fig. 1 - 3 insofern modifiziert, als die Konturen 16 der Polschuhflächen
121 und die Konturen 15 der Außenflächen 14a der Ankerschenkel 141, 142 jeweils als
gleiche Abschnitte einer Evolvente ausgebildet sind. Wie der Darstellung der am Ankerumfang
angreifenden Magnetkräfte in Fig. 4 und 5 zu entnehmen ist, sind durch die größere
Krümmungsänderung in der Evolvente gegenüber der Spirale die zum Drehmoment am Anker
14 beitragenden Magnetkraftkomponenten 23 größer und nehmen an jedem Ankerschenkel
141 in Drehrichtung 24 zu. Damit wird bei der Konturenausbildung als Evolvente gegenüber
der Konturenausbildung als Spirale bei gleichem Radius des Ankers 14 ein größeres
Drehmoment erzeugt.
[0017] Bei dem in Fig. 6 dargestellten, weiteren Ausführungsbeispiel eines Drehmagneten
sind am Joch 11 zwei Polschuhpaare mit jeweils zwei diametral einander gegenüberliegenden
Polschuhen 12' vorhanden, wobei die Polschuhe 12' um gleiche Winkel gegeneinander
versetzt angeordnet sind. Entsprechend weist der Anker 14' eine gleiche Anzahl von
diametralen Ankerschenkeln 141', 142' auf, die um den gleichen Umfangswinkel zueinander
versetzt sind wie die Polschuhe 12'. Jeweils ein Ankerschenkel 141' bzw. 142' ist
einem der Polschuhe 12' zugeordnet und weist in der durch die Rückstellfeder festgelegten
Grundstellung, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, eine Wirkfläche auf, die gleich
der Polschuhfläche 121' des zugeordneten Polschuhs 12' ist. Auf die die Polschuhe
12' verbindenden Schenkel des Jochs 11' sind insgesamt vier Erregerwicklungen 13'
aufgewickelt, die so bestromt werden, daß im Joch 11' ein durch die in Fig. 6 dargestellten
Pfeile symbolisierter Magnetfluß entsteht. Die Wirkungsweise des Drehmagneten gemäß
Fig. 6 stimmt mit der Wirkungsweise der zuvor beschriebenen Drehmagneten überein,
so daß hierauf Bezug genommen wird. Die Konturen 15 der Außenfläche 14a der Ankerschenkel
141', 142' und die Konturen 16 der Polschuhflächen 121 der Polschuhe 12' sind wiederum
als Abschnitt einer Spirale oder einer Evolvente ausgebildet.
[0018] Der in Fig. 8 und 9 dargestellte Drehmagnet ist gegenüber dem zu Fig. 4 und 5 beschriebenen
Drehmagneten lediglich hinsichtlich der Ausbildung des Ankers 14 modifiziert. Die
Außenfläche 14a der Ankerschenkel 141, 142 weist einen größeren Abschnitt 14a', der
konturengleich mit der Polschuhfläche 121 der Polschuhe 12 ist und einen in Drehrichtung
diesem konturengleichen Abschnitt 14a' vorgeordneten, kleineren weiteren Abschnitt
14a" auf. Anders als bei dem Ausführungsbeispiel des Drehmagneten in Fig. 4 und 5,
bei dem die gesamte Außenfläche 14a konturengleich mit der Polschuhfläche 121 ist
und in der Fig. 4 dargestellten Enddrehlage des Ankers 14 (stromlose Erregerwicklung)
sich über die volle Polschuhfläche 121 erstreckt, erstreckt sich bei dem Drehmagneten
gemäß Fig. 8 und 9 in der in Fig. 8 dargestellten Enddrehlage (stromlose Erregerwicklung)
der konturengleiche Abschnitt 14a' der Außenfläche 14a über den größten Teil der Polschuhfläche
121, während der weitere Abschnitt 14a" von dem verbleibenden, in Drehrichtung des
Ankers 14 vorderen Bereich der Polschuhfläche 121 überdeckt ist. Der weitere Abschnitt
14a" der Außenfläche 14a ist sägezahnartig mit zum konturengleichen Abschnitt 14a'
weisender, steiler Zahnflanke 32 und mit stetig gekrümmtem Zahnrücken 33 ausgebildet
und steht über den konturengleichen Abschnitt 14a' radial vor, so daß im Bereich des
sägezahnartigen Abschnitts 14a" der Luftspalt 17' wesentlich kleiner ist als der Luftspalt
17 über dem konturengleichen Abschnitt 14a' der Außenfläche 14a. Wird die Erregerwicklung
13 (Fig. 1) bestromt, so werden wie zu Fig. 2 und 3 beschrieben im Bereich des konturengleichen
Abschnitts 14a' die Magnetkräfte 21 mit den Komponenten 22 und 23 erzeugt, während
in dem weiteren, sägezahnartigen Abschnitt 14a" aufgrund des dort wesentlich kleineren
Luftspalts 17' größere Magnetkräfte 21' mit den Komponenten 22' und 23' auftreten.
Wie in der Darstellung in Fig. 8 zu sehen ist, ist die das Drehmoment erzeugende Kraftkomponente
23" im Bereich des weiteren Abschnitt 14a" wesentlich größer als die Kraftkomponente
23 in dem konturengleichen Abschnitt 14a'. Damit wird zu Beginn der Drehbewegung des
Ankers 14 ein sehr viel größeres Drehmoment erzeugt, das bis ca. 70% größer ist als
das Drehmoment am Anfang der Drehbewegung bei dem Drehmagneten in Fig. 4 und 5.
[0019] Nach einer kurzen Drehbewegung dreht sich jeder sägezahnartige Abschnitt 14a" aus
dem Bereich des zugeordneten Polschuhs 12 heraus, und es ergeben sich im wesentlichen
die gleichen Verhältnisse, wie sie zu Fig. 2 und 3 bzw. zu Fig. 4 und 5 beschrieben
worden sind. In Fig. 9 ist der Drehmagnet bei Erreichen seiner anderen Enddrehlage
(bestromte Erregerwicklung 13) dargestellt. Auch hier entsprechen die Kräfteverhältnisse
denen, wie sie zu Fig. 3 und 4 beschrieben sind.
[0020] In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 und 9 ist die Kontur 15 des konturengleichen
Abschnitts 14a' sowie die Kontur 16 der Polschuhfläche 121 wie bei dem Ausführungsbeispiel
des Drehmagneten in Fig. 4 und 5 als Evolvente ausgeführt. Sie kann aber wie in dem
Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und 3 auch als Abschnitt einer Spirale ausgeführt werden.
Die Kontur des gekrümmten Zahnrückens 33 kann ebenfalls unterschiedlich ausgeführt
werden, z. B. mit einer konstanten Krümmung oder mit einer stetig zunehmenden Krümmung.
[0021] Um den Drehmagneten an jeweils erforderlichen Bedingungen anzupassen, können auch
mehrere solcher sägezahnartiger Abschnitte 14a" mit entsprechender Abstufung an jedem
Ankerschenkel 141, 142 vorgesehen werden.
[0022] Die vorstehend beschriebenen Drehmagneten werden bevorzugt zur Betätigung von Wasserventilen
im Kühlwasserkreislauf einer Brennkraftmaschine eingesetzt. Bei einem solchen in Fig.
7 im Schnitt schematisiert dargestellten Wasserventil 26 als Ausführungsbeispiel für
ein allgemeines Strömungsventil hat sich gezeigt, daß der Strömungswiderstand, den
das Ventil dem Wasserdurchfluß entgegensetzt, wesentlich geringer ist, wenn das Dichtelement
zum Öffnen und Schließen des Ventils nicht eine - wie bisher üblich - translatorische,
sondern eine rotatorische Bewegung ausführt. Daher ist in dem Ventilkörper 26 eine
zylindrische Ventilkammer 27 ausgebildet, die mit einem Zuflußstutzen 28 und einem
Ablaufstutzen 29 in Verbindung steht. Durch die Ventilkammer 27 läuft eine drehend
gelagerte Welle 31 koaxial hindurch, auf der ein Dichtelement 30 drehfest angeordnet
ist. Das Dichtelement 30 ist gegenüber der Zylinderinnenwand der Ventilkammer 27 mit
Dichtlippen 301 abgedichtet. Die Welle 31 ist drehfest mit dem Anker 14 des Drehmagneten,
wie er in Fig. 1 - 6 dargestellt ist, verbunden. Durch entsprechende Bestromung der
Erregerwicklung 13 kann das Dichtelement 30 aus seiner Ventilschließstellung in eine
das Ventil öffnende Offenstellung überführt werden, wie sie in Fig. 7 strichliniert
eingezeichnet ist.
1. Drehmagnet, insbesondere für rotatorisch zu betätigende Dichtelemente in Strömungsventilen,
mit einem Joch (11) aus ferromagnetischem Material, mit mindestens einer vom Joch
(11) aufgenommenen Erregerwicklung (13), mit mindestens einem Paar von am Joch (11)
ausgebildeten, einander diametral gegenüberliegenden Polschuhen (12), deren einander
zugekehrte Polschuhoberflächen (121) eine gleiche, gekrümmte Kontur (16) aufweisen,
und mit einem zwischen den Polschuhen (12) drehbar angeordneten Anker (14), der mindestens
ein Paar von zueinander diametral ausgerichteten Ankerschenkeln (141, 142) aufweist,
deren Außenflächen (14a) eine zumindest abschnittweise gleiche Kontur (15) wie die
Polschuhflächen (121) aufweisen und jeweils mit einem der Polschuhflächen (121) einen
Luftspalt (17) begrenzen, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung der Konturen (15, 16) von Polschuhflächen (121) und zugeordneten
Ankerschenkel-Außenflächen (14a), daß mit zunehmendem Drehwinkel des Ankers (14) sich
die radiale Luftspaltbreite der Luftspalte (17) zwischen den Polschuhen (12) und den
Ankerschenkeln (141, 142) reduziert.
2. Drehmagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konturen (15, 16) der Polschuhflächen (121) und der Ankerschenkel-Außenflächen
(14a) eine sich stetig ändernde Krümmung aufweisen, die über den Drehwinkelbereich
des Ankers (14) zunimmt.
3. Drehmagnet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur (15, 16) von Polschuhflächen (121) und Ankerschenkel-Außenflächen (14a)
jeweils ein Abschnitt einer Spirale ist.
4. Drehmagnet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur (15, 16) von Polschuhflächen (121) und Ankerschenkel-Außenflächen (14a)
jeweils ein Abschnitt einer Evolvente ist.
5. Drehmagnet nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Konturmittelpunkte (17, 18) der Konturen (15, 16) jeder Polschuhfläche (121)
und der zugeordneten Ankerschenkel-Außenfläche (14a) kongruent sind.
6. Drehmagnet nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (20) des Ankers (14) und die kongruenten Konturmittelpunkte (17, 18)
der Konturen (15, 16) der Polschuhflächen (121) und Ankerschenkel-Außenflächen (14a)
deckungsgleich sind.
7. Drehmagnet nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kongruenten Konturmittelpunkte (17, 18) der Konturen (15, 16) jeder Polschuhfläche
(121) und der zugeordneten Ankerschenkel-Außenflächen (14a) eine Exzentrizität (e)
gegenüber der Drehachse (20) des Ankers (14) aufweisen.
8. Drehmagnet nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Anker (14) eine Rückstellfeder (10) angreift, die bei stromloser Erregerwicklung
(13) den Anker (14) in einer Enddrehlage hält und diesen nach Auslenkung in die Endlage
zurückführt.
9. Drehmagnet nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhflächen (121) und Ankerschenkel-Außenflächen (14a) annähernd flächengleich
ausgebildet sind.
10. Drehmagnet nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Joch (11') mindestens zwei Polschuhpaare mit jeweils diametral einander gegenüberliegenden
Polschuhen (12') vorhanden sind und daß der Anker (14') eine gleiche Anzahl von diametralen
Ankerschenkeln (141', 142') aufweist, die um einen gleichen Winkel zueinander versetzt
sind wie die Polschuhe (12').
11. Drehmagnet nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Polschuhfläche (121) konturengleiche Abschnitt der Außenfläche (14a)
eines jeden Außenschenkel (141, 142) bei der mit stromloser Erregerwicklung (13) vom
Anker (14) eingenommenen Enddrehlage sich über die volle Polschuhfläche (121) erstreckt.
12. Drehmagnet nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Polschuhfläche (121) konturengleiche Abschnitt (14a') der Außenfläche
(14a) eines jeden Außenschenkels (141, 142) bei der mit stromloser Erregerwicklung
(13) vom Anker (14) eingenommenen Enddrehlage sich über den größeren Teil der Polschuhfläche
(121) erstreckt und daß in Drehrichtung des Ankers (14) dem konturengleichen Abschnitt
(14a') mindestens ein weiterer Abschnitt (14a") der Außenfläche (14) vorgeordnet ist,
in dem der Luftspalt (17') zwischen Außenfläche (14a) und Polschuhfläche (121) reduziert
ist.
13. Drehmagnet nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Abschnitt (14a") der Außenfläche (14a) sägezahnartig mit zum konturengleichen
Abschnitt (14a') weisender, steiler Zahnflanke (32) und mit stetig gekrümmtem Zahnrücken
(33) über den konturengleichen Abschnitt (14a') radial vorsteht.
14. Drehmagnet nach einem der Ansprüche 1 - 13, gekennzeichnet durch seine Verwendung in einem Wasserventil (25) im Kühlwasserkreislauf einer Brennkraftmaschine,
indem der Anker (14) starr mit einem drehbaren Dichtelement (30) des Wasserventils
(25) gekoppelt ist.