GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen bistabilen Aktuator sowie ein Schaltventil, insbesondere ein Pneumatikventil, und einen Stoßdämpfer.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Bei elektromagnetischen Aktuatoren für Schaltventile (z.B. für pneumatische Anwendungen wie Luftfedern in Stoßdämpfern) und ähnliche Zwecke wird häufig eine PWM-geregelte Push/Hold Ansteuerung verwendet, um ausreichend hohe Schaltkräfte und kurze Schaltzeiten auf der einen Seite (,,Push“-Betrieb) und entsprechende Leckageanforderungen oder dauerhafte Schließkräfte auf der anderen Seite (Hold) zu realisieren. Diese elektrische Ansteuerung trägt auch der stark nichtlinearen Kraftkennlinie (Kraft(Strom,Hub)) des elektromagnetischen Antriebs Rechnung.

Im Hinblick auf die steigenden Anforderungen an immer geringeren Bauraum, Materialkosten und Energieverbrauch, bis hin zum völlig energieloses Halten der Endpositionen, sind sogenannte bistabile Aktuatoren bekannt, welche die Endlagen (beispielsweise die Positionen "offen" und "geschlossen" eines Schaltventils) völlig stromlos halten können. Derartige bistabile Aktuatoren verwenden hierzu in der Regel Permanentmagnete.

Die existierenden bistabilen Konzepte sind jedoch häufig energetisch ineffizient und fallen deshalb Bauraum- und/oder Materialkosten-intensiv aus. Beispielsweise benötigen sie zwei unabhängige Spulen (räumlich getrennte aktive Kreise) und damit erhöhte Kupfermengen. Manche Aktuatoren benötigen mechanische Federn zur Sicherung der Endlagen nach Abschaltung des Stromes oder zur Schaltunterstützung bei Positionsumkehr, was energetisch ungünstig ist, weil die Federkräfte mit größeren Permanentmagneten kompensiert werden müssen. Antriebssysteme auf Basis von Lorentzkräften wiederum sind für Schaltanwendungen häufig ungeeignet, weil die Kraftkennlinien bei gleicher Baugröße deutlich kleiner sind als bei reluktanzbasierten Antrieben.

Das am Weitesten verbreitete Konzept ist ein bistabiler Magnetkreis mit starkem Permanentmagneten zur Sicherung der einen Endlage. Eine bidirektionale Spule in Verbindung mit einer Rückstellfeder, welche die andere Endlage sichert, ermöglicht dann ein Schalten zwischen den beiden stabilen Positionen. Diese Bauform hat allerdings den Nachteil, dass die Rückstellfeder im geschlossenen Zustand des Magnetkreises gespannt ist. Damit muss der Permanentmagnet im geschlossenen Zustand neben den angestrebten Aktuatorschließkräften auch die (gespannte) Rückstellfeder komplett kompensieren (sogenannte "Spannenergiekompensation"). Dadurch muss dieser deutlich größer dimensioniert werden, als er sein müsste, um (nur) die eigentlich erforderliche Haltekraft bereitzustellen. Da dieser Permanentmagnet aber weiterhin in Reihe im aktiven Magnetkreis eingebunden werden muss, damit er mit dem Spulenstrom beeinflusst (geschwächt oder unterstützt) werden kann, muss aufgrund seiner geringen Permeabilität auch eine erheblich größere notwendige Durchflutung und damit mehr Kupfer eingesetzt werden. Insgesamt ist in dem resultierenden Aktuator somit viel Material erforderlich, um an den beiden Endlagen die gewünschten Haltekräfte zu realisieren.

Alternative Konzepte mit zwei Spulen und einem Magneten haben den offensichtlichen Nachteil den doppelten Bedarf an Kupfer und Platz zu benötigen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der Erfindung ist es einen Aktuator anzugeben, der energie-, bauraum- und kosteneffizienter als bekannte Aktuatoren ist, sowie ein entsprechendes Schaltventil und einen Stoßdämpfer.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Aktuator, ein Schaltventil und einen Stoßdämpfer mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den davon abhängigen Ansprüchen angegeben.

Der erfindungsgemäße Aktuator bzw. Magnetaktuator umfasst einen zwischen einer ersten und einer zweiten Endlage verfahrbaren Magnetanker, in denen der Magnetanker (beispielsweise nach dem Erreichen der jeweiligen Endlage) ohne Bestromung verbleibt. Es handelt sich somit um unbestromt stabile Endlagen bzw. um einen bistabilen Aktuator. Dabei ist der Magnetanker der magnetische Teil eines Stellelements des Aktuators, welches im einfachsten Fall den verfahrbaren bzw. beweglichen Teil des Aktuators bildet und beispielsweise den Magnetanker und ein oder mehrere nicht-magnetische Bauteile, wie beispielsweise einen Stößel oder eine Stellstange, umfasst. Erfindungsgemäß umfasst der Aktuator weiterhin eine feststehende, weichmagnetische, insbesondere ferromagnetische (Magnet-)Flussleitelementanordnung zur Ausbildung eines ersten und eines zweiten Magnetkreises in dem erfindungsgemäßen Aktuator. Beide Magnetkreise durchfließen zugleich den Magnetanker. Der Magnetanker ist somit (an jeder Stelle der Verfahrstrecke, zwischen beiden Endlagen) Teil beider Magnetkreise. Entsprechend werden beide Magnetkreise durch ein Verfahren des Magnetanker verändert.

In der ersten Endlage ist in der Regel der magnetische Flusswiderstand des ersten Magnetkreises minimal bzw. die magnetische Leitfähigkeit maximal (bezogen auf unterschiedliche Positionen des Magnetankers entlang der Verfahrs trecke zwischen beiden Endlagen). Ebenso ist in der zweiten Endlage in der Regel der magnetische Flusswiderstand des zweiten Magnetkreises minimal. Beide Magnetkreise werden gegensinnig durchflossen, das heißt die Umlaufsrichtung der Magnetfeldlinien der beiden Magnetkreise ist (zumindest im unbestromten Fall) gegenläufig. Mit anderen Worten verlaufen (in einem radialen Querschnitt durch den Aktuator entlang der Aktuatorachse) in einem der Magnetkreise die geschlossenen Feldlinien (durch die Flussleitelementanordnung und den Magnetanker) im Uhrzeigersinn und in dem anderen Magnetkreis im Gegenuhrzeigersinn. Dabei weist bevorzugt jeder Magnetkreis zumindest einen Permanentmagnet auf.

Erfindungsgemäß umfasst die (feststehende und weichmagnetische) Flussleitelementanordnung weiterhin einen beiden Magnetkreisen gemeinsamen Flussleitabschnitt, der von beiden Magnetkreisen bzw. von den Flusslinien beider Magnetkreise (zumindest im unbestromten Fall) gemeinsam durchflossen wird und ebenfalls feststehend ist und weichmagnetisches Material umfasst bzw. daraus besteht. Die Flusslinien von beiden gegensinnigen Magnetkreisen verlaufen im gemeinsamen Flussleitabschnitt gleichsinnig, das heißt sie zeigen dort in die gleiche bzw. im Wesentlichen in die gleiche Richtung und/oder sind gleich gerichtet bzw. gleichläufig, und zeigen beispielsweise auf den Magnetanker zu oder von dem Magnetanker weg. Bevorzugt verlaufen die Flusslinien beider Magnetkreise in dem gemeinsamen Flussleitabschnitt parallel oder im Wesentlichen parallel (das heißt abgesehen von beispielsweise den Randbereichen des gemeinsamen Flussleitabschnitts). Entsprechend grenzen die Magnetkreise bzw. die Flusslinien der Magnetkreise (in dem gemeinsamen Flussleitabschnitt) unmittelbar aneinander. Der (feststehende) gemeinsamen Flussleitabschnitt wird auch als feststehendes Joch oder Mittenjoch bezeichnet. Der Magnetanker verfährt im einfachsten Fall geradlinig bzw. linear und axial, das heißt entlang einer Längsachse des Aktuators, die im Folgenden als Aktuatorlängsachse bzw. Aktuatorachse bezeichnet wird. Es handelt sich dann entsprechend um einen Linearaktuator.

Das erfindungsgemäße Vorsehen von zwei Magnetkreisen mit einem gemeinsamen Flussleitabschnitt gestattet es zwei unbestromt stabile Endlagen des Magnetankers zu schaffen, hierbei relativ hohe Haltekräfte zu realisieren, ohne beispielsweise mechanische Federn vorsehen zu müssen. Dies minimiert die für das Schalten des Aktuators notwendigen Kräfte und reduziert somit den notwendigen Bauraum, den Materialaufwand und den Energiebedarf im Betrieb.

Bevorzugt ist (genau bzw. nur) der erste Magnetkreis ein aktiver Magnetkreis und/oder der zweite Magnetkreis ein passiver Magnetkreis. Der erste Magnetkreis umschließt bzw. dessen Flussleitabschnitte der Flussleitelementanordnung umschließen ein (elektro-magnetisch) aktives Element, insbesondere eine Magnetspule, das/die dazu eingerichtet ist, (zumindest) den Magnetfluss in dem ersten, aktiven Magnetkreis, in der Regel durch Bestromung der Magnetspule, zu beeinflussen. Dagegen umschließt der zweite Magnetkreis bzw. dessen Flussleitabschnitte der Flussleitelementanordnung keine Magnetspule und/oder kein elektro-magnetisch aktives bzw. elektro-magnetisch Magnetfluss-erzeugendes Element. Im einfachsten Fall umschließt der passive Magnetkreis einen Hohlraum.

Bevorzugt weist der gesamte Aktuator genau eine Magnetspule auf, die der erste, aktive Magnetkreis umschließt bzw. dessen Flussleitabschnitte der Flussleitelementanordnung.

Dabei wird die Magnetspule (bzw. das aktive Element) von (genau) denjenigen Flussleitabschnitten der feststehenden Flussleitelementanordnung (baulich) umschlossen, die den ersten Magnetkreis schaffen (das heißt im einfachsten Fall von Flusslinien des ersten Magnetkreises durchflossen werden), also beispielsweise auch von dem gemeinsam Flussleitabschnitt.

Die Bestromung der Spule gestattet dann die Steuerung zumindest des Magnetflusses in dem ersten Magnetkreis. Durch die unmittelbare Nachbarschaft beider Magnetkreise an bzw. über den gemeinsamen Flussleitabschnitt wird in der Regel allerdings auch der Magnetfluss des zweite Magnetkreises in zumindest geringerem Ausmaße beeinflusst. Je nach Stromrichtung wird der von dem ersten Permanentmagneten erzeugte Magnetfluss im ersten, aktiven Magnetkreis geschwächt oder gestärkt. Befindet sich der Magnetanker in der ersten Endlage und soll in die zweite Endlage geschaltet werden, so wird der Magnetfluss im ersten Magnetkreis durch die Bestromung der Spule verringert und somit die Haltekraft in der ersten Endlage reduziert, bis die Anziehungskräfte des zweiten Magnetkreises in Richtung der zweiten Endlage überwiegen (negative Haltekraft) und der Magnetanker in die zweite Endlage verfährt. Die Bestromung wird beispielsweise bei Erreichen der zweiten Endlage wieder abgeschaltet. Der Magnetanker verbleibt auch ohne bzw. nach dem Abschalten der Bestromung in der zweiten Endlage, da dort der zweite Magnetkreis geschlossen ist bzw. die magnetische Leitfähigkeit des zweiten Magnetkreises maximiert wird und die anziehende, durch den zweiten Magnetkreis erzeugte Kraft auf den Magnetanker größer ist als die in Richtung der ersten Endlage gerichtete Kraft des geöffneten, ersten Magnetkreises. Somit ergibt sich eine resultierende Haltekraft, die den Magnetanker in der zweiten Endlage hält.

Befindet sich der Magnetanker in der zweiten Endlage und soll in die erste Endlage geschaltet werden, so wird der Magnetfluss und damit die Magnetkraft im ersten Magnetkreis durch die Bestromung der Spule erhöht und gleichzeitig die resultierende Haltekraft in der zweiten Endlage reduziert, bis die Anziehungskräfte des ersten Magnetkreises in Richtung der ersten Endlage überwiegen (negative Haltekraft) und der Magnetanker in die erste Endlage verfährt. Die Bestromung wird beispielsweise bei Erreichen der ersten Endlage wieder abgeschaltet. Der Magnetanker verbleibt auch ohne bzw. nach dem Abschalten der Bestromung in der ersten Endlage, da dort der erste Magnetkreis geschlossen ist bzw. die magnetische Leitfähigkeit des ersten Magnetkreises maximiert wird und die anziehende, durch den ersten Magnetkreis erzeugte Kraft auf den Magnetanker größer ist als die in Richtung der zweiten Endlage gerichtete Kraft des geöffneten, zweiten Magnetkreises. Somit ergibt sich eine resultierende Haltekraft, die den Magnetanker in der ersten Endlage hält.

Der passive Magnetkreis macht die Verwendung einer mechanischen Rückstellfeder somit überflüssig, gestattet eine Minimierung des Material- und Bauraumaufwands zum Bereitstellen der gewünschten Haltekräfte in den Endlagen und zur Erzeugung der für das Schalten des Aktuators notwendigen Kräfte. Zudem macht der passive Magnetkreis das Vorsehen einer zweiten Magnetspule überflüssig, womit auch hier Materialkosten, beispielsweise für das Kupfer der Spulenwicklung einer zweiten Spule, eingespart werden.

Der gemeinsame Flussleitabschnitt umschließt (in einem Querschnitt durch die Aktuatorachse) in der Regel den Magnetanker und ist bevorzugt um die Aktuatorachse rotations- oder drehsymmetrisch (mit einer n-zähligen Drehsymmtrie mit n > 1 und ganzzahlig, beispielsweise 2, 3, 4, 6, 8, 12) und/oder als (zylindrischer) Ring ausgebildet, insbesondere als einstückiger bzw. durchgehender (zylindrischer) Ring aus einem homogenen Material und/oder als eigenständiges, separates Bauteil innerhalb der Flussleitelementanordnung. Alternativ kann der gemeinsame Flussleitabschnitt auch mehrstückig ausgebildet sein, beispielsweise aus einer Vielzahl von bevorzugt identischen Ringsegmenten, die bevorzugt unmittelbar aneinander grenzen, gegebenenfalls aber auch beabstandet sein können. Dabei ist die (radiale) Innenseite des Rings bevorzugt eine Zylinderfläche, das heißt Oberflächennormale ist an jeder Stelle zugleich auch ein Radialstrahl der bzw. zur Aktuatorachse. Weiterhin weist der Ring bevorzugt auch ebene axiale Stirnseiten bzw. Stirnflächen und/oder eine (radiale) Außenseite auf, die ebenfalls eine Zylinderfläche ist, so dass der Ring ein zylindrischer bzw. zylinderförmiger Ring ist.

Der gemeinsame Flussleitabschnitt ist bevorzugt radial zwischen dem Magnetanker und einem äußeren Abschnitt der Flussleitelementanordnung, insbesondere einem konzentrischen Rohrabschnitt, angeordnet.

Bevorzugt weist der gemeinsame Flussleitabschnitt zusätzlich zwischen Magnetanker und dem äußeren Abschnitt durchgehend, das heißt über seine gesamte radiale Ausdehnung, eine gleichbleibende axiale Dicke auf und dabei besonders bevorzugt ebene axiale Stirnseiten. Die (axiale) Dicke bzw. die axiale Abmessung des gemeinsamen Flussleitabschnitts ist, beispielsweise in Abhängigkeit der gewünschten Kraftkennlinie, kleiner, gleich oder größer als ein Hub des Magnetankers und liegt beispielsweise im Bereich zwischen 50% und 200% des Hubs und/oder beträgt beispielsweise 50%, 80%, 100%, 120%, 150% oder 200% des Hubs, wobei jeder der genannten Werte auch eine Ober- oder Untergrenze des genannten Wertebereichs darstellen kann. Der Hub des Magnetankers liegt beispielsweise im Bereich zwischen 0,5 mm und 5,0 mm und/oder beträgt beispielsweise 0,5, 0,8, 1,0, 1,5, 2,0, 3,0 oder 5,0 mm, wobei jeder der genannten Werte auch eine Ober- oder Untergrenze des genannten Wertebereichs darstellen kann.

Der gemeinsame Flussleitabschnitt ist bevorzugt von dem Magnetanker (nur) durch einen Radialspalt beabstandet, der mit einem nicht-magnetischen Material gefüllt sein kann. Der gemeinsame Flussleitabschnitt ist entsprechend dem Magnetanker magnetisch unmittelbar benachbart angeordnet, das heißt ohne weitere magnetisch relevante, zwischenliegende Bauteile. Der Radialspalt liegt bevorzugt im Bereich zwischen 0,1 mm und 1,5 mm und/oder beträgt beispielsweise 0,1, 0,2, 0,3, 0,5, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3 oder 1,5 mm, wobei jeder der genannten Werte auch eine Ober- oder Untergrenze des genannten Wertebereichs darstellen kann. Auf seiner Außenseite stößt der gemeinsame Flussleitabschnitt dagegen unmittelbar, das heißt bevorzugt ohne Spalt oder Abstand, bevorzugt über der gesamten radialen bzw. zylindrischen Außenseite an den äußeren (Rohr-)Abschnitt der Flussleitelementanordnung.

Der gemeinsame Flussleitabschnitt wird von beiden Magnetkreisen bevorzugt radial bzw. im Wesentlichen radial (zumindest im unbestromten Fall und abgesehen von beispielsweise den Randbereichen des gemeinsamen Flussleitabschnitts) durchflossen. Der gemeinsame Flussleitabschnitt leitet entsprechend die Flusslinien radial aus dem Magnetanker aus bzw. in den Magnetanker ein und verbindet somit magnetisch den Magnetanker mit dem äußerem (Rohr-)Abschnitt der Flussleitelementanordnung.

Wie bereits erwähnt weist bevorzugt jeder der beiden Magnetkreise zumindest einen (integrierten) Permanentmagneten zur magnetischen Beaufschlagung des jeweiligen Magnetkreises auf. Es ist denkbar, dass diese Permanentmagneten jeweils in der feststehenden Flussleitelementanordnung angeordnet sind.

Bevorzugt sind sie jedoch auf dem Magnetanker angeordnet, so dass allgemein der Magnetanker eine erste und eine zweite Permanentmagnetanordnung, jeweils für den ersten und den zweiten Magnetkreis, aufweist. Eine Permanentmagnetanordnung ist im einfachsten Fall ein zylindrischer Ring oder eine zylindrische Scheibe, insbesondere ein(e) einstückige(r) bzw. durchgehende^) Ring/Scheibe aus einem homogenen Material. Alternativ kann eine Permanentmagnetanordnung auch mehrstückig ausgebildet sein, beispielsweise aus einer Vielzahl von bevorzugt identischen Ring- oder Scheibensegmenten, die bevorzugt unmittelbar aneinander grenzen, gegebenenfalls aber auch voneinander beabstandet sein können. Eine bevorzugt gleichbleibende (axiale) Dicke bzw. die axiale Abmessung der ersten und/oder zweiten Permanentmagnetanordnung liegt beispielsweise im Bereich zwischen 1,0 und 3,0 mm und/oder beträgt beispielsweise 1,0, 1,5, 2,0, 2,5 oder 3,0 mm, wobei jeder der genannten Werte auch eine Ober- oder Untergrenze des genannten Wertebereichs darstellen kann.

Dabei sind erste und zweite Permanentmagnetanordnung jeweils gegenläufig bzw. entgegengesetzt und axial magnetisiert, so dass sich entsprechend gleiche Pole der Permanentmagnetanordnungen (entlang der Aktuatorachse) gegenüberstehen.

Die Permanentmagnetanordnungen sind axial beabstandet, bevorzugt durch ein weichmagnetisches Anker- bzw. Trägerelement. Dieses axial zwischenliegende Ankerelement ist im einfachsten Fall ein zylindrischer Ring oder eine zylindrische Scheibe, insbesondere ein(e) einstücki- ge(r) bzw. durchgehende(r) Ring/Scheibe aus einem homogenen, weichmagnetischen Material. Alternativ kann eine Permanentmagnetanordnung auch mehrstückig ausgebildet sein, beispielsweise aus einer Vielzahl von bevorzugt identischen Ring- oder Scheibensegmenten bestehen, die bevorzugt unmittelbar aneinander grenzen und/oder fest miteinander verbunden sind, gegebenenfalls aber auch voneinander beabstandet sein können.

Die axiale Dicke des Ankerelements ist bevorzugt gleich oder größer als der Hub des Magnetankers und/oder gleich oder größer als die axiale Dicke des gemeinsamen Flussleitabschnitts und liegt beispielsweise im Bereich zwischen 100% und 300% des Hubs und/oder beträgt beispielsweise 100%, 125%, 200% oder 300% des Hubs, wobei jeder der genannten Werte auch eine Ober- oder Untergrenze des genannten Wertebereichs darstellen kann.

Bevorzugt ist die radiale Außenseite des Ankerelements zugleich die radial am weitesten außen liegende Seite des Magnetankers und/oder das Ankerelement bildet das radial am weitesten außen liegende Element des Magnetankers. Die radialen Außenseiten der Permanentmagnetan- ordnungen sind entsprechend bevorzugt in radialer Richtung bündig mit oder weiter innen liegend als die radiale Außenseite des Ankerelements angeordnet. Der Radialspalt des Aktuators bemisst sich vorliegend zwischen dem Ankerelement des Magnetankers und dem gemeinsamen Flussleitabschnitt.

Bevorzugt grenzen die Permanentmagnetanordnungen unmittelbar an das Ankerelement an und sind beispielsweise auf (den beiden) voneinander wegweisenden axialen ebenen Stirnflächen des Ankerelements angeordnet.

Bevorzugt stehen sich das Ankerelement des Magnetankers und der gemeinsame Flussleitabschnitt an jeder Stelle des Verfahrwegs des Magnetankers zumindest teilweise gegenüber. Entsprechend ist bevorzugt die/eine eine zylindrische (radiale) Innenseite des gemeinsamen Flussleitabschnitts entlang des gesamten Hubs des Magnetankers zumindest teilweise dem Ankerelement des gemeinsamen Flussleitabschnitt radial gegenüberliegend angeordnet und/oder nur durch den Radialspalt beabstandet.

Bevorzugt befinden sich Mittenebenen der Permanentmagnetanordnungen (die auf der Aktuatorachse senkrecht stehen) über dem gesamten Hub des Magnetankers, das heißt über der gesamten Verfahr strecke des Aktuators und somit in beiden Endlagen, jeweils ausschließlich auf verschiedenen axialen Seiten einer Mittenebene des gemeinsamen Flussleitabschnitts. Mit anderen Worten befindet sich eine Mittenebene der ersten Permanentmagnetanordnung in beiden Endlagen (das heißt über dem gesamten Hub des Magnetankers bzw. über der gesamten Verfahrstrecke des Aktuators) auf einer ersten Seite einer Mittenebene des gemeinsamen Flussleitabschnitts und eine Mittenebene der zweiten Permanentmagnetanordnung befindet sich in beiden Endlagen auf einer zweiten, von ersten Seite verschiedenen, Seite der Mittenebene des gemeinsamen Flussleitabschnitts. Beim Verfahren des Magnetankers überfahren die Mittenebenen der Permanentmagnetanordnungen die Mittenebene des gemeinsamen Flussleitabschnitts somit an keiner Stelle des Verfahrwegs.

Dies gewährleistet entlang des gesamten Hubs, das heißt an jeder Stelle der Verfahrstrecke, hohe Stellkräfte.

In einer ersten bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Aktuators bilden die (von dem zwischenliegenden Ankerelement abgewandten) axialen Stirnseiten/flächen der Permanentmagnetanordnungen zugleich die axiale Stirnseiten/-flächen des Magnetankers. Das zwischenliegende Ankerelement bildet dabei beispielsweise das einzige weichmagnetische Bauteil des Magnetankers und/oder es sind keine weiteren Bauteile auf der von dem zwischenliegenden Ankerelement abgewandten axialen Stirnseite/fläche der Permanentmagnetanordnungen angeordnet. Bevorzugt besteht der Magnetanker in dieser Variante aus den beiden Permanentmagnetanordnungen und dem zwischenliegenden weichmagnetischen Ankerelement und somit im einfachsten Fall aus genau drei einstückigen Bauteilen.

Diese erste Variante hat den Vorteil, dass der magnetische Fluss der Permanentmagnetanordnungen mit maximialer Effizienz für die jeweiligen Magnetkreise genutzt wird und entsprechend das Volumen und die Stärke der Permanentmagnetanordnungen minimiert werden können.

In einer zweiten bevorzugten Variante ist auf der von dem zwischenliegenden Ankerelement abgewandten axialen Stirnseite/-fläche von erster und/oder zweiter Permanentmagnetanordnung ein weichmagnetisches, bevorzugt scheiben- oder ringförmiges weiteres Element bzw. Abschirmelement angeordnet. Das Abschirmelement deckt bevorzugt die gesamte axiale Stirnseite der jeweiligen Permanentmagnetanordnung ab oder wenigstens 90%, 70% oder 50% dieser Fläche und ist bevorzugt einstückig ausgebildet. Das Abschirmelement schirmt zwar gegebenenfalls den von der jeweiligen Permanentmagnetanordnung erzeugten Magnetfluss etwas ab und reduziert somit (etwa im unbestromten Fall) den Magnetfluss in dem jeweiligen Magnetkreis. Allerdings wird dadurch auch die Permanentmagnetanordnung selbst gegenüber äußeren Magnetflüssen abgeschirmt, insbesondere gegenüber dem von einer Spule des Aktuators (siehe hierzu auch weiter unten) erzeugten Magnetfluss, so dass im Ergebnis an der Permanentmagnetanordnung selbst, geringere lokale Flussdichten aufbeten und mit Vorteil eine irreversible Entmagnetisierung der Permanentmagnetanordnung vermieden werden kann. Dies gestattet es dann in der zweiten Variante (im Vergleich mit der ersten Variante bzw. der Variante ohne Abschirmelement) eine geringere und kostengünstigere Entmagnetisierungs- bzw. Temperaturklasse für die Permanentmagnetanordnung zu wählen.

Bevorzugt ist ein derartiges Abschirmelement genau (nur) für die erste Permanentmagnetanordnung bzw. in dem aktiven Magnetkreis vorgesehen. Dagegen bildet die axiale Stirnseite/-fläche der zweiten Permanentmagnetanordnung zugleich die axiale Stirnseite/-fläche des Magnetankers und liegt entsprechend ohne Abschirmelement frei. Diese Variante trägt der Tatsache Rechnung, dass die Spule an der zweiten Permanentmagnetanordnung (des passiven Magnetkreises) einen geringeren Magnetfluss erzeugt als an der ersten Permanentmagnetanordnung (des aktiven Magnetkreises). Diese Variante minimiert das Gewicht und den Bauteil- Aufwand des Magnetankers und bietet zugleich einen guten bzw. ausreichenden Schutz vor irreversibler Entmagnetisierung.

Eine bevorzugt gleichbleibende (axiale) Dicke des Abschirmelements ist bevorzugt kleiner oder gleich als eine axiale Dicke der jeweiligen Permanentmagnetanordnung und liegt beispielsweise im Bereich zwischen 50% und 100% der Dicke der jeweiligen Permanentmagnetanordnung und/oder beträgt beispielsweise 50%, 70%, 80%, 90% oder 100% der Dicke der jeweiligen Permanentmagnetanordnung, wobei jeder der genannten Werte auch eine Ober- oder Untergrenze des genannten Wertebereichs darstellen kann. Entsprechend liegt die Dicke des Abschirmelements beispielsweise im Bereich zwischen 0,5 und 1,5 mm und/oder beträgt beispielsweise 1,5, 1,0 oder 1,5 mm, wobei jeder der genannten Werte auch eine Ober- oder Untergrenze des genannten Wertebereichs darstellen kann.

Im einfachsten Fall deckt das Abschirmelement die jeweilige (beispielsweise erste) Permanentmagnetanordnung vollflächig ab, das heißt die gesamte Stirnfläche der Permanentmagnetanordnung. Alternativ kann das Abschirmelement (durchgehende) Aussparungen enthalten oder auch aus mehreren (nicht zusammenhängenden) Bauelementen, insbesondere zylindrischen Ringen, bestehen, wobei das Abschirmelement (oder dessen Bauelemente) zumindest den inneren Rand und den äußeren Rand der Permanentmagnetanordnung (in axialer Richtung) überlappen. Damit werden die bezüglich irreversibler Entmagnetisierung besonders gefährdeten radialen Randbereiche der Permanentmagnetanordnung (am Innen- und Außendurchmesser) geschützt und zugleich die bewegliche Masse minimiert.

In der zweiten Variante sind bevorzugt das Abschirmelement und das Ankerelement baulich und/oder magnetisch unmittelbar oder mittelbar - über (genau oder zumindest) ein (von der Permanentmagnetanordnung verschiedenes) Verbindungselement - miteinander verbunden und/oder aneinander befestigt. Das heißt das Abschirmelement und das Ankerelement grenzen unmittelbar aneinander oder grenzen an eines oder mehrere weichmagnetische oder nichtmagnetische Bauteile und sind miteinander fest und/oder magnetisch verbunden. Beispielsweise ist ein zusätzliches (einstückiges, Zylinder- bzw. ringförmiges) Verbindungselement aus einem weichmagnetischen Material vorgesehen, an welches das Ankerelement und das Abschirmelement (flächig) unmittelbar angrenzt bzw. anstößt, so dass der Magnetfluss zwischen Abschirmelement und Ankerelement begünstigt wird und/oder der magnetische Widerstand zwischen Abschirmelement und Ankerelement verringert wird. Zusätzlich oder alternativ können Befestigungsmittel an oder in dem Ankerelement, dem Verbindungselement und/oder dem Abschirmelement vorgesehen sein. Vorzugsweise ist das Verbindungselement ein Ringbauteil, das die gleiche Dicke wie die Permanentmagnetanordnung aufweist und beispielsweise an der Innenseite der Permanentmagnetanordnung angeordnet ist. Dadurch wird die Permanentmagnetanordnung sozusagen in weichmagnetischem Material "vergraben" und der von einer Spule erzeugte (schadhafte) Magnetfluss kann teilweise um die Permanentmagnetanordnung herum geleitet, die Permanentmagnetanordnung dadurch abgeschirmt und eine irreversible Entmagnetisierung vermieden werden.

Als Material für die weichmagnetischen Elemente des Aktuators (Ankerelement, Abschirmelement, Verbindungselement, etc.) werden bevorzugt ferromagnetische eisen- und/oder eisen- oxidbasierte Legierungen und Materialien, wie beispielsweise Stähle oder Ferrite verwendet.

In der ersten Variante (das heißt in der Variante ohne Abschirmelement bzw. mit freiliegender Stirnseite der Permanentmagnetanordnung) wird als Material für die Permanentmagnetanordnung beispielsweise "N40SH" (NdFeB Magneten mit 40 MGOe Energie und der Temperatur- bzw. Entmagnetisierungsklasse „SH“ (150°C)) verwendet oder Materialien mit der Temperaturklasse „UH“ (180°C), „EH“ (200°C) oder „AH“ (220°C). Derartige Materialien können auch in der zweiten Variante (das heißt in der Variante mit Abschirmelement) verwendet werden. Bevorzugt werden bei Vorhandensein eines Abschirmelements jedoch Materialien mit Temperatur- bzw. Entmagnetisierungsklasse "H" (120°C oder weniger) verwendet.

In dem Aktuator stehen eine Vielzahl von Ausgestaltungsparametern zur Verfügung, um die Haltekräfte an den Endlagen gesondert einzustellen. In der Regel besteht auch Bedarf an unterschiedlich starken Haltekräften in den Endlagen, beispielsweise für eine offene und eine geschlossene Position eines Schaltventils, da in der geschlossenen Position beispielsweise noch Leckage -Anforderungen erfüllt werden müssen. Bevorzugt weist der Aktuator in der ersten Endlage eine höhere Haltekraft als in der zweiten Endlage auf. Dazu steht dem gemeinsamen Flussleitabschnitt in der ersten Endlage in radialer Richtung bevorzugt die erste Permanentmagnetanordnung zumindest teilweise gegenüber und in der zweiten Endlage ausschließlich das zwischenliegende Ankerelement.

Es ist vorteilhaft in der ersten Endlage des Aktuators eine höhere Haltekraft vorzusehen, da der Magnetfluss im ersten Magnetkreis durch die Magnetspule des Aktuators mit geringeren Strömen bzw. Stromdurchflutungen beeinflusst werden kann.

Bevorzugt sind die ersten und zweiten axialen Stirnseiten des Magnetankers jeweils als erste und zweite ebene Stirnflächen ausgebildet und/oder die Flussleitelementanordnung weist einen Flussleitabschnitt in Form eines ersten Jochs mit einer ebenen Stirnfläche auf, die in der ersten Endlage von der ersten Stirnfläche des Magnetankers durch einen ersten Axialspalt beabstandet ist, und/oder einen Flussleitabschnitt in Form eines zweiten Jochs mit einer ebenen Stirnfläche, die in der zweiten Endlage von der zweiten Stirnfläche des Magnetankers durch einen zweiten Axialspalt beabstandet ist. Dabei ist das erste und das zweite Joch jeweils Teil des ersten bzw. des zweiten Magnetkreises und erstes und zweites Joch führen die Flusslinien axial aus dem Magnetanker ab bzw. zu dem Magnetanker hin.

Ein Joch deckt bevorzugt jeweils die gesamte axiale Stirnseite des Magnetankers oder der jeweiligen Permanentmagnetanordnung ab oder wenigstens 90%, 70% oder 50% der Fläche der axialen Stirnseite des Magnetankers oder der jeweiligen Permanentmagnetanordnung. Die Axialspalte in den jeweiligen Endlagen des verschiebbaren Magnetankers sind möglichst klein. Sie liegen bevorzugt jeweils unter 1,5 mm und/oder betragen beispielsweise weniger als 0,5, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3 oder 1,5 mm. Dabei sind erster und zweiter Axialspalt verschieden oder gleich groß. Weiterhin ist der Aktuator bevorzugt um die Aktuatorachse rotations- oder drehsymmetrisch (mit einer n-zähligen Drehsymmtrie mit n > 1 und ganzzahlig, beispielsweise 2, 3, 4, 6, 8, 12) ausgebildet.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Schaltventil, bevorzugt ein Pneumatikventil, mit einem wie oben beschriebenen Aktuator. Das Schaltventil ist bevorzugt geschlossen, wenn sich der Magnetanker des Aktuators in der ersten Endlage befindet, und geöffnet, wenn sich der Magnetanker des Aktuators in der zweiten Endlage befindet. Dies stellt eine hohe Haltekraft in der geschlossenen Ventilposition sicher, so dass beispielsweise auch Leckageanforderungen erfüllt werden können. Bevorzugt ist das Schaltventil als Sitzventil und/oder als 2/2-Ventil ausgebildet.

Die Erfindung umfasst weiterhin einen Stoßdämpfer mit genau oder zumindest einem erfindungsgemäßen Schaltventil, das bevorzugt in dem Stoßdämpfer eine Luftkammer öffnet und schließt bzw. zuschaltet, wobei die Luftkammer bevorzugt ein Zusatzvolumen für eine Luftfeder bzw. ein Luftfedervolumen des Stoßdämpfers schafft.

Zusammenfassend entwickelt die vorliegende Erfindung das bistabile elektromagnetische Aktuatorkonzept mit Druckfederrückstellung/-sicherung weiter und ersetzt dazu die energetisch ungünstige Rückstellfeder mit einem zweiten, rein passiven Magnetkreis. Dadurch kann der aktive bidirektionale Antrieb hinsichtlich Bauraum und Materialaufwand erheblich reduziert werden (insbesondere die Kupfermenge und das Permanentmagnetvolumen), da die energetisch ungünstige Rückstellfeder nicht länger in der magnetisch geschlossenen bzw. vorliegend ersten Endlage zusätzlich kompensiert werden muss („Spannenergiekompensation“). Die Rückstellkraft des passiven Magnetkreises ist im Vergleich zu der Rückstellkraft einer mechanischen Feder in der ersten Endlage viel kleiner, da die Rückstellkräfte des passiven Magnetkreises bei einer Verschiebung des Magnetankers in Richtung der ersten Endlage abnehmen, während die Rückstellkräfte einer mechanischen Feder bei einer Verschiebung des Magnetankers in Richtung der entsprechenden (magnetisch geschlossenen) Endlage zunehmen. Die zur Schaffung der beiden Magnetkreise verwendeten zwei Permanentmagnete werden in der vorliegenden Erfindung im Magnetanker verbaut, um so ein bidirektional polarisiertes Element bzw. einen bidirektional polarisierten Magnetanker zu schaffen, wodurch der für den Magnetanker notwendige Bauraum materialtechnisch optimal ausgenutzt werden kann. Aus der erfindungsgemäßen Kombination von aktivem und passivem Magnetkreis mit jeweils einem Permanentmagneten im Magnetanker resultiert aufgrund des (gegenüber bekannten bistabilen Konzepten) eingesparten Materials auch ein erheblich kleinerer Aktuator. Der Aktuator wird darüberhinaus auch erheblich günstiger, da die Antriebsbauteile konstruktiv einfacher gestaltet werden können (einfache Magnetringe/-scheiben bzw. eine größere Anzahl werkzeugfallender Teile). Dennoch erfüllt der erfindungsgemäße, baulich kleinere Antrieb die gleichen Anforderungen und erzielt beispielsweise die gleichen Haltekräfte.

Zudem können beide Magnetkreise (erster Magnetkreis bzw. aktiver Schaltmagnetkreis einerseits und zweiter Magnetkreis bzw. magnetisch passiver "Rückhaltekreis" andererseits) weitgehend unabhängig voneinander ausgelegt werden und damit beispielsweise die Haltekräfte in den Endlagen an die jeweilige Anwendung gezielt angepasst werden. Ein wichtiger Designparameter ist hierbei die Stärke der Permanentmagneten im Magnetanker, welche maßgeblich die Haltekräfte in den Endanschlägen bzw. Endlagen bestimmt. Auch die axiale Position des gemeinsamen Flussleitabschnitts bzw. des Mittenjochs (mittleres Magnetfluss-Rückschlusselement) verschiebt die Kraftverhältnisse in erstem und zweitem Magnetkreis stark.

Allgemein können in polarisierten bzw. magnetisierten, elektromagnetischen Systemen, wie dem vorliegenden Aktuator mit integrierten Permanentmagnetanordnungen, das mit der Spule elektrisch erzeugte Magnetfeld bzw. der Magnetfluss je nach Ausrichtung und Lage der Permanentmagnetanordnung im Magnetkreis zu starken entmagnetisierenden (der eingeprägten Magnetisierungsrichtung der Permanentmagnetanordnung entgegen gerichteten) Magnetfeldern bzw. Flussdichten an der Stelle der Permanentmagnetanordnung führen. Diese können die magnetische Polarisation J der Permanentmagneten in der Permanentmagnetanordnung abhängig von seiner Temperatur und von der Stärke des aufgebrachten, äußeren Magnetflusses irreversibel schädigen (irreversible bzw. spontane Entmagnetisierung). Dadurch wird der Aktuator teilweise unwirksam und schlimmstenfalls unbrauchbar. Der kritische Funktionswert, bei dem diese sogenannte "spontane" bzw. irreversible Entmagnetisierung auftritt, ist bekanntermaßen die Koer- zitivfeldstärke der Polarisation, die stark von der Temperatur abhängig ist. Um die Permanentmagnetanordnung vor einer derartigen Entmagnetisierung zu schützen, muss der Aktuator so ausgelegt werden, dass das Permanentmagnet-Material kein solch starkes entmagnetisierendes Feld erfährt, was wiederum vom für die Permanentmagnetanordnung verwendeten Material abhängt. Ist dies im Ventil nicht möglich oder nicht vorgesehen (beispielsweise in der oben genannten ersten Variante; ohne Abschirmelement), müssen Permanentmagneten mit speziell widerstandsfähiger Materialmischung hinsichtlich der Koerzitivfeldstärke der Polarisation verwendet werden. Derartige spezielle Materialmischungen sind jedoch mit hohen Kosten verbunden.

Gekennzeichnet sind diese Materialklassen in der Regel durch spezielle Buchstabenkennungen hinter der Energieklassifizierung der Permanentmagneten. Diese Bezeichnungen werden häufig auch als „Temperaturklasse“ bezeichnet, weil sie beschreiben, bis zu welcher Temperatur ein typischer Permanentmagnet (passiv) eingesetzt werden kann, ohne spontane Entmagnetisierung zu erfahren. Dabei werden aber keine zusätzlichen entmagnetisierenden Felder berücksichtigt, so dass diese „Temperaturklasse“ nur als Indiz gesehen werden kann.

Wie erwähnt sind in der oben genannten ersten Variante (ohne Abschirmelement bzw. mit freiliegender Stirnfläche der Permanentmagnetanordnung) die Permanentmagneten hohen entmagnetisierenden Feldern ausgesetzt, die auch aufgrund der typischerweise hohen Einsatztemperaturen der Aktuatoren (etwa in Ventilen und Stoßdämpfern) bis zu 120°C das Risiko einer spontanen Entmagnetisierung bergen. Ohne Verwendung eines Abschirmelements, das heißt für die erste Variante, werden daher bevorzugt mindestens "N40SH"-Magneten (NdFeB Magneten mit 40 MGOe Energie und der Temperatur/Entmagnetisierungsklasse „SH“) verwendet, um zumindest bei Raumtemperatur bestimmungsgemäß zu funktionieren. Auch diese schon gehobene Materialkategorie (bis etwa 150°C) reicht gegebenenfalls jedoch nicht aus, um die Magneten bei 120°C zu schützen. Bei derart hohen Temperaturen und maximaler Bestromung der Spule (1000 Amperewindungen) kann es in der Permanentmagnetanordnung des aktiven Magnetkreises zu erheblicher (fast vollständiger) irreversibler Entmagnetisierung kommen. Daher werden bevorzugt zumindest in der ersten Variante (ohne Abschirmelement) noch höhere Temperaturklassen für die Permanentmagnete wie „UH“ (180°C), „EH“ (200°C) oder „AH“ (220°C) verwendet.

In der zweiten Variante werden die Permanentmagneten mit Hilfe des Abschirmelements und gegebenenfalls des Verbindungselements konstruktiv vor Entmagnetisierung geschützt. Dies gestattet es, ein günstigeres Material mit einer geringeren Temperaturklasse für die Permanentmagnetanordnung zu verwenden, da ein Teil des aufgeprägten, von der Spule erzeugten Magnetflusses um den Magneten herumgeführt wird und so die Wirkung der entmagnetisierenden Felder abgeschwächt ist. Das Abschirmelement ist, wie erwähnt ein weich- oder ferromagnetisches Element in Form eines Rings oder einer Platte (z.B. eine gestanzte Eisenplatte, insbesondere werkzeugfallend), das zumindest vor der Permanentmagnetanordnung des aktiven Magnetkreises angebracht ist. Bevorzugt ist ein wie oben beschriebenes Verbindungselement zwischen Ankerelement und Abschirmelement vorgesehen. Bei diesem Aufbau wird bevorzugt die kostengünstigere Temperaturklasse "H" verwendet.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen sind lediglich schematische Darstellungen und die Erfindung ist nicht auf die speziellen, dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.

Figuren 1A und 1B zeigen schematische, radiale Querschnitte durch ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Aktuators,

Figuren 2A und 2B zeigen schematische, radiale Querschnitte durch ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Aktuators, und

Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schaltventils.

FIGURENBESCHREIBUNG

In den Figuren 1A und 1B ist ausgehend von der Aktuatorachse 20 eine radiale Querschnittsansicht durch ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Aktuators 10 dargestellt. Der Aktuator 10 umfasst ein entlang der Aktuatorachse 20 linear verfahrbares Stellglied umfassend einen Stößel 30 und einen Magnetanker 40. Der Magnetanker 40 besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem ersten ringförmigen Permanentmagneten 41 und einem zweiten scheibenförmigen Permanentmagneten 42, die jeweils eine axiale und gegenläufige Magnetisierung aufweisen, so dass sich ein bidirektional magnetisiertes Bauelement ergibt. Der Magnetanker 40 umfasst zudem ein zwischenliegendes Anker- bzw. Trägerelement 43 aus einem weichmagnetischen Material.

Der Aktuator 10 umfasst weiterhin eine feststehende Flussleitelementanordnung 50 mit einem ersten Joch 51, einem zweiten Joch 52, einem äußeren Rohrabschnitt 53 sowie einem Mitten- joch 54, die sämtlich aus weichmagnetischem Material bestehen. Dabei ist das Mittenjoch 54 ein Ringbauteil.

Dadurch wird (im unbestromten Fall) ein erster Magnetkreis 81 geschaffen, dessen Flusslinien durch den ersten Permanentmagneten 41, das erste Joch 51, den äußeren Rohrabschnitt 53, das Mittenjoch 54 und das Ankerelement 43 verlaufen. Ebenso wird ein zweiter Magnetkreis 82 geschaffen, dessen Flusslinien durch den zweiten Permanentmagneten 42, das zweite Joch 52, den äußeren Rohrabschnitt 53, das Mittenjoch 54 und das Ankerelement 43 verlaufen.

Weiterhin umfasst der Aktuator 10 eine Magnetspule 60, die von dem ersten Magnetkreis 81 umschlossen wird, der als aktiver Magnetkreis bezeichnet wird.

In Figur 1A befindet sich der Magnetanker 40 in der erste Endlage, so dass die von dem ersten Permanentmagneten 41 gebildete axiale Stirnfläche des Magnetankers 40 durch einen ersten Axialspalt 71 von dem ersten Joch 51 beabstandet ist. Entsprechend ist der erste Magnetkreis geschlossen bzw. dessen magnetische Leitfähigkeit maximiert, was durch den Rundpfeil im ersten Magnetkreis 81 angedeutet ist.

In Figur 1B befindet sich der Magnetanker 40 in der zweite Endlage, so dass die von dem zweiten Permanentmagneten 42 gebildete axiale Stirnfläche des Magnetankers 40 durch einen zweiten Axialspalt 72 von dem zweiten Joch 52 beabstandet ist. Entsprechend ist der zweite Magnetkreis geschlossen bzw. dessen magnetische Leitfähigkeit maximiert, was durch den Rundpfeil im zweiten Magnetkreis 82 angedeutet ist.

Durch eine kurzzeitige Bestromung der Spule 60 kann dann der Magnetanker 40 zwischen der ersten und zweiten Endlage verfahren werden. Die Bestromung ist beispielsweise ein Strompuls mit 10 Ampere (was bei 100 Spulen Windungen einer Gesamtbestromung von 1000 Ampere Windungen entspricht) mit einer Dauer zwischen 300 und 800 Millisekunden. Zum Schalten von der ersten in die zweite Endlage wird die Spule 60 derart bestromt, dass der Magnetfluss in dem ersten Magnetkreis geschwächt wird, so dass die Haltekraft in der ersten Endlage überwunden wird und der Magnetanker in die zweite Endlage verfährt. Umgekehrt wird beim Schalten zwischen der zweiten Endlage und der ersten Endlage die Spule 60 umgekehrt bestromt, so dass der erste Magnetkreis unterstützt wird, bis die Haltekraft in der zweiten Endlage überwunden wird und der Magnetanker in die erste Endlage verfährt. In den Figuren 2A und 2B ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Aktuators 10 dargestellt. Dieses unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel durch das Vorsehen eines zusätzlichen Abschirmelements 44 im Magnetanker 40 auf der von dem Ankerelement 43 abgewandten Stirnfläche des ersten Permanentmagneten 41. Das ringförmige Abschirmelement 44 deckt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die gesamte axiale Stirnfläche des ersten Permanentmagneten 41 ab. Zusätzlich befindet sich auf der radialen Innenseite des ersten Permanentmagneten 41 ein optionales weichmagnetisches Element (Verbindungselement 45), welches das Abschirmelement 44 mit dem Ankerelement 43 magnetisch verbindet. Durch das Abschirmelement 44 gegebenenfalls in Verbindung mit dem weichmagnetischen Verbindungselement 45 wird der erste Permanentmagnet 41 sozusagen in weichmagnetischem Material "vergraben" und dadurch insbesondere gegenüber dem Magnetfeld der Spule 60 abgeschirmt, so dass an dem ersten Permanentmagneten 41 im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel nur geringere lokale magnetische Feldstärken auftreten. Entsprechend ist dieses Ausführungsbeispiel weniger kritisch gegenüber einer irreversiblen Entmagnetisierung des Permanentmagneten 41 und gestattet daher die Verwendung von Permanentmagneten, die weniger stabil gegenüber einer irreversiblen Entmagnetisierung sind, das heißt Permanentmagneten mit einer niedrigeren Temperatur- und/oder Entmagnetisierungsklasse.

In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Abschirmelement 44 auch auf der von dem Ankerelement 43 abgewandten Stirnseite des zweiten Permanentmagneten 42 vorgesehen.

In Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines pneumatischen Schaltventils 100 dargestellt. Dieses umfasst den Aktuator 10, auf dessen Stößel 20 ein Ventilkörper 101 fest montiert ist. In der ersten Endlage des Aktuators 10 schließt der Ventilkörper 101 einen Ventilsitz 102 des Ventils 100. In dem in Figur 3 dargestellten Zustand befindet sich der Aktuator 10 in der zweiten Endlage, in der das Schaltventil geöffnet ist.

BEZUGSZEICHENLISTE

10 Aktuator

20 Aktuatorachse

30 Stößel

40 Magnetanker

41 erster Permanentmagnet

42 zweiter Permanentmagnet

43 Ankerelement, Trägerelement

44 Abschirmelement

45 V erbindungselement

50 feststehende Flussleitelementanordnung

51 erstes Joch

52 zweites Joch

53 äußerer Rohrabschnitt

54 Mittenjoch

60 Magnetspule

71 erster Axialspalt

72 zweiter Axialspalt

81 erster Magnetkreis

82 zweiter Magnetkreis

100 Schaltventil

101 Ventilkörper

102 Ventilsitz