用于货物输送机系统的电磁止动件的制作方法

本发明涉及一种用于停止和/或用于分离在连续操作的货物输送机系统上输送的货物运载器和/或货物的电磁止动件。

背景技术：

连续操作的货物输送机系统例如用于内部链接，特别是将工件从一个处理站运输至下一个处理站。这种货物输送机系统通常具有输送线路，货物运载器和/或货物在该输送线路上运输。为此目的，输送线路连续延伸并且特别通过摩擦而携带放置在其上的货物运载器或货物。为了使货物运载器或货物停止，使用止动件，该止动件将输送的产品保留在输送机上并且根据需要再次释放该产品以便进一步输送。

用于货物输送机系统的止动件通常具有用于此目的的凸轮，该凸轮可以通过驱动器来缩回和伸出。通过伸出凸轮来使该凸轮移动至输送的产品的运输路径中，并且该凸轮保持输送的产品。通过缩回凸轮来再次释放所输送的产品。

凸轮的缩回和伸出经常气动地进行。这具有的缺点是必须设置气压源。

已知其中凸轮通过单稳态提升螺线管伸出的电磁止动件。单稳态提升螺线管的使用具有以下优势：在电压电源故障和/或电子设备有缺陷时，凸轮自动地伸出。由此防止由于有缺陷的止动件而以不期望的方式进一步输送货物。然而，使用单稳态提升螺线管的缺点是需要高电流以便将凸轮保持在缩回位置。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种改进的电磁止动件。

该目的通过根据权利要求1的电磁止动件来实现。本发明的优选实施方式形成从属权利要求的主题。

本发明包括一种电磁止动件，用于停止和/或分离在连续操作的货物输送机系统上输送的货物运载器和/或货物，所述电磁止动件包括：

-双稳态提升螺线管，所述双稳态提升螺线管具有至少一个线圈和至少一个永磁体；

-凸轮，所述凸轮可以借助所述双稳态提升螺线管缩回和伸出；

-一个或多个电能存储器，所述电能存储器特别是电容器；以及

-控制器，所述控制器借助于开关通过所述提升螺线管的所述至少一个线圈使所述一个或多个电能存储器放电，从而使所述凸轮伸出。

通过使用双稳态提升螺线管，更加节能的止动件的操作成为可能。

在本发明的可能的实施方式中，所述双稳态提升螺线管具有两个端部行程位置。优选地，第一端部行程位置对应于凸轮的完全缩回位置；第二端部行程位置对应于凸轮的完全伸出位置。优选地，在完全伸出位置中，凸轮阻挡货物输送机系统的输送线路；优选地，在完全缩回位置中，凸轮释放输送线路。

优选地，设置弹簧系统，所述弹簧系统使双稳态提升螺线管的一个或多个电枢从所述两个端部行程位置沿中心行程位置的方向预负载。弹簧系统增大了提升螺线管的力并且允许节能操作。弹簧系统可以安装在提升螺线管中，或者可以配置为止动件的且在提升螺线管外部的另一元件。

优选地，在无电流的情况下，在两个端部行程位置中存储在止动件中的势能(不包括电能)彼此相差不大于较大值的50％、优选地不大于较大值的25％。在计算势能时不考虑电能，只考虑无电流的情况。因此，势能首先由弹簧和永磁体所存储的势能产生。对于凸轮沿竖直方向移动的情况，在计算存储在止动件中的势能时，优选地还考虑由于重力引起的凸轮的势能。

在可能的实施方式中，提出，双稳态提升螺线管具有不对称特性。特别地，提升螺线管当从凸轮的完全伸出位置向内行进移动时的力和/或加速度可以大于当从完全缩回位置向内行进移动时的力和/或加速度。

在另一可能的实施方式中，提出，其中提升螺线管的磁保持力在止动件的凸轮处于其伸出位置的那个端部行程位置中最高。

优选地，这通过几何特性影响来实现。可替选地或另外地，在上述端部行程位置中的一个端部行程位置中的磁保持力可以为在另一个端部行程位置中的磁保持力的20％至80％、优选地30％至70％。

在优选的实施方式中，止动件在如下位置中具有静止点(restingpoint)，在所述位置中，凸轮在无电流的情况下部分地伸出。优选地，凸轮在静止点处伸出足够远以便使输送机系统中的货物运载器和/或货物可靠地停止。由此大大提高了安全性。

静止点可以通过不对称特性来实现。

优选地，静止点相对于行程距离的中心偏移，特别地，静止点布置在对应于凸轮的完全伸出位置的端部行程位置与行程距离的中心之间。

静止点和行程距离的中心之间的距离优选地大于行程距离的5％、更优选地大于行程距离的10％、更优选地大于行程距离的20％。可替选地或另外地，静止点和对应于凸轮的完全伸出位置的端部行程位置之间的距离可以优选地大于行程距离的2％、更优选地大于行程距离的5％、更优选地大于行程距离的10％。

优选地，静止点通过提升螺线管的静止点设置，特别是通过在无电流状态下稳定的提升螺线管的第三提升位置设置。

在可能的实施方式中，提出，控制器识别止动件的电源电压的中断和/或关闭，并响应于此而使凸轮伸出，优选地通过侧面识别(flankrecognition)来识别电源电压的下降。因此，所述止动件可以以与具有单稳态提升螺线管的止动件完全相同的方式被控制。

可替选地或另外地，所述控制器可以配置成使得所述一个或多个电能存储器(优选为电容器)响应于电源电压的接通而被充电，并且使得能够通过所述控制器识别在电能存储器处达到特定阈值电压，随后所述控制器通过双稳态提升螺线管使得所述一个或多个电能存储器放电，从而使凸轮缩回。

在可能的实施方式中，双稳态提升螺线管通过全桥控制，所述全桥特别是mosfet全桥，优选地，所述全桥具有另外的两个开关，通过所述另外的两个开关，第一能量存储器和第二能量存储器可以在第一开关状态下并联连接并且可以在第二开关状态下独立地放电。

在可能的实施方式中，所述控制器具有至少一个第一能量存储器和至少一个第二能量存储器，所述第一能量存储器能够通过提升螺线管的两个线圈串联地放电，并且第二能量存储器能够仅通过提升螺线管的两个线圈中的一个线圈进行放电。

在可能的实施方式中，第二能量存储器能够选择性地通过两个线圈中的一个线圈放电。在这里，特别地，可以根据移动方向通过第一线圈或通过第二线圈进行放电。

可替选地或另外地，第二能量存储器也可以能够选择性地通过提升螺线管的两个线圈串联地放电。在这里，特别地，可以根据移动方向通过两个线圈中的一个线圈进行放电或者通过两个线圈串联地进行放电。

特别地，所述电路可以设计成：为了控制提升螺线管的第一移动方向(特别是使凸轮伸出的方向)，两个能量存储器均通过提升螺线管的两个线圈串联地放电；以及为了控制提升螺线管的第二移动方向(特别是使凸轮缩回的方向)，第一能量存储器通过两个线圈串联地放电，第二能量存储器仅通过所述两个线圈中的一个线圈(特别是通过第一线圈)放电。

更优选地，第二能量存储器的放电比第一能量存储器的放电延时地进行，优选地，第二能量存储器的放电甚至在所述调节过程发生之前开始。

优选地，提升螺线管具有串联连接的两个线圈，并且这两个线圈优选地具有中心抽头。

此外，可以设置至少一个第一能量存储器和至少一个第二能量存储器，沿第一移动方向(特别是使凸轮伸出的方向)，两个能量存储器都通过串联连接的所述两个线圈放电，而在相反的移动方向(特别是使凸轮伸出的方向)上，第一能量存储器首先通过串联连接的所述两个线圈放电，第二能量存储器通过两个线圈的中心抽头延时地放电，优选地，第二能量存储器的放电甚至在所述调节过程发生之前开始。

在可能的实施方式中，所述控制器具有用于所述止动件的位置检测的装置。特别地，所述控制器可以具有微控制器，所述微控制器连接至用于位置检测的所述装置和/或考虑在双稳态提升螺线管的控制中通过用于位置检测的所述装置获取的位置信息。

此外，凸轮可以具有阻尼机构和/或连接至阻尼机构。优选地，阻尼机构使货物以阻尼的方式停止。

在可能的实施方式中，所述止动件具有弹簧系统，该弹簧系统具有第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧在第一端部行程位置中将力沿朝向中心行程位置的方向施加在所述一个或多个电枢上，所述第二弹簧在第二端部行程位置中将力沿朝向中心行程位置的方向施加在所述一个或多个电枢上，其中，在无电流的情况下，所述一个或多个电枢在第一端部行程位置和第二端部行程位置中都以永磁的方式保持对抗弹簧力。弹簧系统可以集成在提升螺线管中，或者可以形成止动件的独立部分。优选地，第一弹簧和第二弹簧具有不同长度的弹簧行程和/或第一弹簧和第二弹簧在相应的端部行程位置中将不同大小的力施加在所述一个或多个电枢上和/或第一弹簧和第二弹簧具有不同大小的弹簧刚度。

优选地，如上面描述的，第二端部行程位置对应于凸轮的完全伸出位置，以及第一端部行程位置对应于凸轮的完全缩回位置。

优选地，第一弹簧的弹簧行程大于第二弹簧的弹簧行程，并且第二弹簧在第二端部行程位置中施加在所述一个或多个电枢上的力大于第一弹簧在第一端部行程位置中施加在所述一个或多个电枢上的力。

可替选地或另外地，第一弹簧的弹簧行程可以大于第二弹簧的弹簧行程，并且第二弹簧在第二端部行程位置中的弹簧刚度可以大于第一弹簧在第一端部行程位置中的弹簧刚度。

在本发明的可能的实施方式中，第一弹簧的弹簧行程为第二弹簧的弹簧行程的2倍至100倍、优选地4倍至20倍。

在本发明的另一可能的实施方式中，第二弹簧在第二端部行程位置中施加在所述一个或多个电枢上的力为第一弹簧在第一端部行程位置中施加在所述一个或多个电枢上的力的1.5倍至100倍、优选地3倍至15倍。

在本发明的另一可能的实施方式中，第二弹簧在第二端部行程位置中的弹簧刚度为在第一弹簧在第一端部行程位置中的弹簧刚度的2倍至1000倍、优选地10倍至500倍、更优选地20倍至100倍。

在另一可能的实施方式中，所述弹簧中的至少一个弹簧(优选地第二弹簧)在行程距离的一部分上，不在电枢和定子之间产生任何力，和/或不与电枢和/或定子接触。优选地，在这种情况下设置保持安全件，所述保持安全件将弹簧固定在行程距离的该部分上的预定位置，并且因此优选地将所述弹簧保持在预负载状态。

在可能的实施方式中，提出，提升螺线管在两个端部行程位置中的一个端部行程位置中的磁保持力小于在另一个端部行程位置中的磁保持力。特别地，提升螺线管在两个端部行程位置中的一个端部行程位置中的磁保持力比在另一个端部行程位置中的磁保持力小至少20％、更优选地小至少30％。

优选地，在第一端部行程位置中的磁保持力小于在第二端部行程位置中的磁保持力。

可替选地或另外地，在两个端部行程位置中的一个端部行程位置中的磁保持力可以为在另一个端部行程位置中的磁保持力的至少20％、优选地至少30％。

在可能的实施方式中，提出，定子和所述一个或多个电枢在两个端部行程位置中的一个端部行程位置中(优选地在第一端部行程位置中)具有几何特性影响，所述几何特性影响特别是工作气隙、特别是成圆锥形延伸的工作气隙而不是在垂直于提升螺线管的轴的平面中延伸的工作气隙。

优选地，定子和所述一个或多个电枢在另一个端部行程位置中(优选地在第二端部行程位置中)具有较弱的几何特性影响或没有几何特性影响。

在可能的实施方式中，提出，磁保持力的大小与相应弹簧施加的力的大小之间最大相差在两个端部行程位置中的较大值的50％。

下面将描述诸如可以在根据本发明的止动件中使用的提升螺线管的一些设计特征。这些特征可以单独实现，也可以组合实现。

在可能的实施方式中，提出，至少一个线圈和至少一个永磁体布置在定子处。

在可能的实施方式中，提出，定子形成围绕所述一个或多个电枢的壳体，优选地，所述电枢在定子的内部布置在导杆上，所述导杆优选地可移动地支撑在定子处。优选地，所述导杆连接至凸轮并且将提升螺线管的力传递至凸轮。

在可能的实施方式中，提出，弹簧系统布置在定子内，其中，第一弹簧优选地布置在第一前部和电枢的第一侧之间，第二弹簧布置在第二前部和电枢的第二侧之间，和/或第一弹簧和第二弹簧构造成包围电枢的导杆的螺旋弹簧。

在可能的实施方式中，提出，定子具有形成壳体的软磁套筒以及软磁的第一前部和软磁的第二前部，电枢可移位地布置在所述壳体中。

在可能的实施方式中，至少一个第一工作气隙可以设置在电枢和第一前部之间，并且至少一个第二工作气隙可以设置在电枢和第二前部之间。

优选地，至少一个永磁体和至少一个第一线圈及至少一个第二线圈布置在定子处，电枢在第一端部行程位置中与套筒和第一前部形成第一磁性部分回路，所述第一磁性部分回路至少围绕所述第一线圈，同时一个或多个所述工作气隙由第二前部打开至最大，并且电枢在第二端部行程位置中与套筒和第二前部形成第二磁性部分回路，所述第二磁性部分回路至少围绕所述第二线圈，同时一个或多个所述工作气隙由第一前部打开至最大。

在可能的实施方式中，提出，所述至少一个永磁体沿轴向方向布置在第一线圈和第二线圈之间，并形成第一磁性部分回路和第二磁性部分回路的相应部分，永磁体布置成使得其在第一端部行程位置和第二端部行程位置中均沿轴向方向与电枢重叠并且优选地围绕电枢，永磁体优选地直接与电枢磁耦合。然而，所述一个或多个永磁体的不同布置也是可能的。

相比之下，在优选的实施方式中，提出，设置至少一个第一永磁体和至少一个第二永磁体，其中，第一线圈和第二线圈沿轴向方向布置在第一永磁体和第二永磁体之间，第一永磁体将套筒和第一前部置于磁电压下，第二永磁体将套筒和第二前部置于磁电压下。由此可以相对于其它设计实施方式减小构造长度。

在可能的实施方式中，提出，第一磁性部分回路包围第一永磁体，第二磁性部分回路包围第二永磁体。

在可能的实施方式中，提出，在第一端部行程位置中电枢使套筒和第一前部磁短路，并且在第二端部行程位置中电枢使套筒和第二前部磁性地短路。

在可能的实施方式中，提出，套筒在两个线圈之间具有磁性回路部分，所述磁性回路部分在第一端部行程位置和第二端部行程位置中均沿轴向方向与电枢重叠并且优选地围绕所述电枢，优选地，所述磁性回路部分在电枢处直接磁耦合。

在可能的实施方式中，提出，第一线圈和第二线圈至少部分地布置在套筒与电枢的移动范围之间，和/或布置在套筒的内槽和/或切口中。

更优选地，提出，第一前部和/或第二前部具有沿径向方向延伸超出第一永磁体或第二永磁体的固定区域。由此大大简化了组装。优选地，所述固定区域通过第一永磁体或第二永磁体磁饱和。

在可能的实施方式中，固定区域是板形的(特别是环状板形的)和/或具有切口。在可能的实施方式中，固定区域朝向外部具有更少的材料并且特别地变得更薄。

在第二独立方面中，本发明包括一种用于止动件的控制器，所述止动件例如在上面的上下文中描述的止动件。特别地，所述控制器具有开关，通过所述开关，能量存储器可以通过提升螺线管的至少一个线圈放电，使得凸轮伸出。优选地，在这里控制器设计成如上面已描述的。

特别地，在可能的实施方式中，所述控制器具有至少一个第一能量存储器和至少一个第二能量存储器，所述第一能量存储器能够通过提升螺线管的两个线圈串联地放电，并且所述第二能量存储器能够仅通过提升螺线管的两个线圈中的一个线圈进行放电。

在可能的实施方式中，第二能量存储器能够选择性地由两个线圈中的一个线圈进行放电。在这里，特别地，可以根据移动方向通过第一线圈或第二线圈进行放电。

可替选地或另外地，第二能量存储器也可以能够选择性地通过提升螺线管的两个线圈放电。在这里，特别地，可以根据移动方向通过两个线圈中的一个线圈进行放电或通过两个线圈串联地进行放电。

特别地，电路可以设计成：为了控制提升螺线管的第一移动方向(特别是使凸轮伸出的方向)，使得两个能量存储器都通过提升螺线管的两个线圈串联地放电；以及为了控制提升螺线管的第二移动方向(特别是使凸轮缩回的方向)，使得第一能量存储器通过两个线圈串联地放电，第二能量存储器仅通过两个线圈中的一个线圈(特别是通过第一线圈)放电。

更优选地，第二能量存储器的放电比第一能量存储器的放电延时地进行，优选地，第二能量存储器的放电甚至在调节过程发生之前开始。

本发明还包括货物输送机系统，所述货物输送机系统具有用于输送货物和/或货物运载器的连续操作的货物输送线路，所述货物输送机系统具有如上所述的用于停止和/或分离货物和/或货物运载器的一个或多个止动件。

附图说明

现在将参考实施方式和附图更详细地描述本发明。

附图示出了：

图1a：根据本发明的货物输送机系统的实施方式；

图1b：根据本发明的电磁止动件的实施方式；

图2：根据本发明所使用的提升螺线管的实施方式的剖视图；

图3：用于控制根据本发明所使用的双稳态提升螺线管的控制器的第一实施方式；以及

图4：用于控制根据本发明所使用的双稳态提升螺线管的控制器的第二实施方式。

具体实施方式

在图1a中示意性地示出了根据本发明的连续操作的货物输送机系统的实施方式。该货物输送机系统具有输送线路1(特别是输送带)，输送线路1通过未示出的驱动器连续地移动。其上布置有货物3的货物运载器2以摩擦接合的方式设置在所述输送线路1上。货物承载器由输送带携带并且因此由于货物运载器2和输送线路1之间的摩擦而被输送。

根据本发明的止动件4用于停止和/或分离货物运载器2或货物3。止动件4为此具有凸轮6，该凸轮6可以缩回和伸出并且因此可以行进至货物运载器的行进路径中以及可以从该行进路径上移除。

在完全伸出的位置中，凸轮6位于货物运载器的行进路径中并因此使货物运载器停止。凸轮可以通过缩回而从行进路径上移除，从而释放货物运载器。此外，凸轮可以具有阻尼机构或者可以通过阻尼机构布置在止动件的壳体5处。优选地，阻尼器配置成使得其使货物运载器2的移动以阻尼的方式停止。

凸轮6可移动地布置在电磁止动件的壳体5处，并且根据本发明可以借助于双稳态提升螺线管缩回和伸出。

图1b中示出了电磁止动件的一实施方式。该电磁止动件具有壳体5，壳体5具有引导部7，凸轮6可移位地支撑在引导部7处。设置提升螺线管10以使凸轮6缩回和伸出。提升螺线管10的壳体通过螺钉13固定至止动件的壳体5。提升螺线管10的轴50连接至凸轮6以便使凸轮6缩回和伸出。

此外，在壳体5中设置有控制提升螺线管10的控制器8。所述控制器8具有一个或多个电能存储器9，在该实施方式中电能存储器9为电容器。此外，设置开关11(在该实施方式中为半导体开关)，开关11可以经由提升螺线管的至少一个线圈使得所述一个或多个电能存储器9放电，从而使凸轮伸出。

优选地，所述控制器识别止动件的电源电压的中断和/或关闭，并响应于此而使凸轮伸出，优选地，通过侧面识别来识别电源电压的下降。此外，所述控制器可以配置成使得所述一个或多个电能存储器响应于电源电压的接通而被充电并且使得通过所述控制器识别在电能存储器处达到特定阈值电压，随后所述控制器使所述一个或多个电能存储器经由双稳态提升螺线管放电，从而使凸轮缩回。

除了所述至少一个线圈之外，提升螺线管还具有至少一个永磁体并且该提升螺线管是双稳态的。特别地，只要提升螺线管保持无电流，提升螺线管就以永磁的方式保持在第一端部行程位置(对应于完全缩回的凸轮)和第二端部行程位置(其中凸轮完全伸出)中。优选地，所述提升螺线管具有弹簧系统，该弹簧系统在两个端部行程位置中使提升螺线管沿朝向中心行程位置的方向预负载。

在该实施方式中，还设置有检测凸轮6的位置的传感器12。传感器12的数据可以通过控制器8评估。

在图1b中的实施方式中，凸轮6在壳体5的切口7中被引导。然而，在替选的实施方式中，凸轮6也可以以不同的方式可移动地布置在壳体4处，并且例如可以是可移动地在壳体的侧壁处布置和/或被引导。

特别地，本发明意义上的缩回不需要将凸轮缩回至壳体的切口中。而是，当凸轮可以从伸出位置移回至其释放输送路径的位置时，已经存在缩回。

在该实施方式中，止动件在如下位置中具有静止点，在所述位置中，在无电流的情况下凸轮部分地伸出。这特别地通过在第一端部行程位置和第二端部行程位置之间设置提升螺线管的另一稳定的行程位置来实现。优选地，凸轮在静止点处伸出足够远，以便在输送机系统中使货物运载器和/或货物可靠地停止。特别地，凸轮可以伸出超过其中心位置并且优选地可以伸出至其行程距离的至少70％。

优选地，凸轮的移动方向不垂直于输送线路的移动方向，而是相对于输送线路的移动方向倾斜。在这里，根据本发明所使用的提升螺线管可以如此快地缩回，使得由于凸轮的倾斜的移动方向，提升螺线管在第一次从工件运载器或工件释放之后不再与工件运载器或工件接触，因为凸轮在输送线路的移动方向上的速度大于输送线路的速度。

在下面将参考图2至图4更详细地示出诸如可以在本发明的构架内使用的双稳态提升螺线管的一个实施方式和用于控制根据本发明所使用的提升螺线管的控制器的两个实施方式。

图2示出了双稳态提升螺线管的一实施方式，其中，本发明的多个方面组合实施。然而，根据结合参考该实施方式描述的各个方面的特征也可以根据本发明而各自使用自身。

根据本发明的双稳态提升螺线管具有定子和电枢40，电枢40可相对于定子轴向地移位。定子和电枢由软磁材料构成。

在该实施方式中，定子包括形成壳体的一个软磁套筒15和两个软磁的前部20和30，电枢40可移位地布置在该壳体中。该实施方式中的两个前部分别具有布置在套筒15中的区域，该区域特别是基本上圆柱形的区域。

在该实施方式中，电枢40由轴50支撑，轴50通过在定子的前部20和前部30处的轴承60可轴向移位地被支撑。因此，轴50通过电枢40的移动而移动。在该实施方式中，轴50具有第二侧，该第二侧具有连接区域55，通过该连接区域55，轴50连接至凸轮。该提升螺线管的工作气隙位于电枢40与前部20之间以及电枢40与前部30之间。

在第二端部行程位置中，轴50的具有连接区域55的第二侧完全伸出，使得凸轮也完全伸出。在第一端部行程位置中，轴50的具有连接到凸轮的连接区域55的第二侧完全缩回，并且轴反而在相对设置的第一侧上完全伸出。凸轮在第一端部行程位置中完全缩回。

该实施方式中的提升螺线管具有孔22(特别是螺纹孔)，通过该孔22将提升螺线管安装至止动件的壳体。

在本发明的构架内同样可以设想定子、电枢和轴的替选设计配置。

在图2中以剖视图示出了提升螺线管的内部设计。该双稳态提升螺线管具有弹簧系统，该弹簧系统具有第一弹簧f1和第二弹簧f2，第一弹簧f1在第一端部行程位置中将力沿朝向中心行程位置的方向施加在电枢40上，第二弹簧f2在图2中所示的第二端部行程位置中将力沿朝向中心行程位置的方向施加在电枢40上。

在该实施方式中，两个弹簧在由定子形成的壳体内分别布置在前部20或前部30中的一者与电枢40之间。在该实施方式中，这两个弹簧是围绕轴50的螺旋弹簧。在相应的端部位置中占据相应弹簧的至少一部分的环形槽42和43设置在电枢40中。相应的环形槽也可以设置在前部20和前部30中。

此外，设置至少一个永磁体pm1和pm2，在线圈无电流的状态下，所述至少一个永磁体pm1和pm2使电枢40在相应的端部行程位置中保持对抗相应弹簧的力。在该实施方式中，设置与相应的端部行程位置相关联的两个永磁体pm1和pm2。也可以仅使用一个永磁体来替代两个永磁体。

此外，设置两个线圈l1和l2，并且在向这两个线圈l1和l2施加电流时，电枢可以从一个端部行程位置行进至另一个端部行程位置。在该实施方式中，两个线圈l1和l2设置成其绕组分别在区域17中独立地引出壳体。可替选地，线圈也可以在壳体内串联连接，并且优选地可以具有中心抽头。

根据本发明的第一方面，使用不同的弹簧f1和f2。在该实施方式中，一方面，该第一弹簧和第二弹簧具有不同长度的弹簧行程。特别地，第一弹簧f1的弹簧行程大于第二弹簧f2的弹簧行程。此外，在相应的端部行程位置中，这两个弹簧在电枢上施加不同大小的力。特别地，第一弹簧f1在第一端部行程位置中(在第一端部行程位置中电枢40与第一前部20邻接)对电枢40施加的力小于第二弹簧f2在图2中所示的第二端部行程位置中(在第二端部行程位置中电枢40与第二前部30邻接)对电枢40施加的力。此外，本实施方式中的第一弹簧f1的弹簧刚度小于第二弹簧f2的弹簧刚度。

此外，由于弹簧行程较小，因此第二弹簧仅在行程距离的一部分上对电枢40施加力。优选地，设置未在图2中示出的保持安全件，该保持安全件将第二弹簧f2固定在行程距离的该部分上的预定位置，在所述预定位置，该第二弹簧f2不在电枢和定子之间产生任何力并保持在预负载状态。这提高了提升螺线管的使用寿命。

在该具体的实施方式中，提升螺线管具有15mm的行程距离。第一弹簧具有对应于行程距离的弹簧行程。相比之下，第二弹簧f2仅具有2mm的弹簧行程。第一弹簧在第一端部行程位置中对电枢施加大约50n的力并且具有大约3.5n/mm的弹簧刚度。第二弹簧在第二端部行程位置中对电枢施加大约350n的力并且具有大约170n/mm的弹簧刚度。两个弹簧都在达到其最大弹簧行程时被预负载。

在该实施方式中通过不同的弹簧f1和f2可以实现许多优势。强弹簧f2在从第二端部行程位置朝向中心行程位置的方向上的移动中提供电枢的高的加速度。相反，具有长弹簧行程的第一弹簧f1允许行程距离的相应的长实现方式。

根据本发明的另一方面，在无电流的情况下，提升螺线管具有不对称布置的静止点。该静止点表示在无电流情况下双稳态提升螺线管的第三稳定行程位置，该第三稳定行程位置布置在第一端部行程位置和第二端部行程位置之间。在该静止点上由弹簧和永磁体在电枢40上施加的相反的力是不对称的，即该静止点相对于行程距离的中心偏移布置。

这具有的优势是，可以仅利用非常少的能量将提升螺线管带入很大程度上伸出或缩回的位置，因为提升螺线管从距离静止点更远的端部行程位置行进至静止点。这种可以仅利用很少的能量行进的不对称静止点代表了许多应用中的重要的安全功能。

在该实施方式中，非对称静止点主要通过根据本发明的第一方面的不同弹簧来实现，特别是通过不同长度的弹簧行程和/或不同大小的力和/或通过第一弹簧和第二弹簧的不同大小的弹簧刚度来实现。特别地，由于第二弹簧具有比第一弹簧更小的弹簧行程，因此静止点布置得比靠近第一端部行程位置更靠近第二端部行程位置。由于第二弹簧具有比第一弹簧大得多的弹簧刚度，因此静止点主要通过第二弹簧的弹簧行程的长度来确定，并且因此在该实施方式中，该静止点远离第二端部行程位置约2mm。在该实施方式中，作用在电枢上的磁力仅对静止点的精确位置起次要作用。

由于不必为此目的而克服第二弹簧f2的(高的)恢复力，因此可以仅利用很少的能量消耗从第一端部行程位置到达静止点。尽管如此，当到达静止点时，驱动力已经在很大程度上得到了扩展。

根据本发明的另一方面，提升螺线管构造成使得永磁保持力(通常也称为“粘附力(adheringforce)”)在第一端部行程位置和第二端部行程位置具有不同的大小。在这里，特别地，提升螺线管构造成使得在第一端部行程位置中的永磁保持力小于在第二端部行程位置中的永磁保持力更小。在该实施方式中，在电枢的面向第一前部20的第一前侧45与第一前部20的内侧25之间提供几何特性影响。在第一端部行程位置中关闭的第一工作气隙位于这两个表面25和45之间。几何特性影响意味着表面25和表面45不在垂直于提升螺线管的轴向移动方向的平面中延伸，而是相对于该平面具有轮廓。在该实施方式中，上述表面具有锥形轮廓，该锥形轮廓在该实施方式中具有使得永磁保持力减小大约50％的角度。

相反，在相对设置的如下侧上没有提供几何特性影响，在该侧上电枢40的第二前侧47和第二前部30的内侧35相对地设置在第二工作气隙上。在这里，工作气隙所在的两个表面在垂直于提升螺线管的轴向移动方向的平面中延伸。

优选地，选择在第一端部行程位置和第二端部行程位置中的不同大小的永磁保持力，使得在考虑作用在提升螺线管上的外力时，永磁保持力和相应的相反弹簧力之间的相应差值在两个端部行程位置中基本上相等和/或优选地至少处于相同的数量级。这种差值确保了防止提升螺线管分别在两个端部行程位置中的不期望的释放(例如由于振动)。在该实施方式中，在第一端部行程位置中的磁保持力为约225n；在第一端部行程位置中的磁保持力为约450n。

根据本发明的另一方面，双稳态提升螺线管适于使得在该提升螺线管的两个端部行程位置中存储的相应势能的值彼此相差不大于较大值的50％，即，使得两个值中的较小值为较大值的至少50％。优选地，在两个端部行程位置中的势能在此基本上相同。对于势能的计算，不考虑电能并且观察无电流的情况。在最简单的情况下，所述势能因此由弹簧和永磁体存储的势能产生。

特别优选地，在双稳态提升螺线管的具体用途的构架内作用于双稳态提升螺线管上的外力，也在确定势能的构架中被考虑。例如，如果提升螺线管对抗重力来提升元件，则该外力可以是重力。可替选地或另外地，该外力可以是外部弹簧力的情况，例如当提升螺线管用于移动弹簧承载(spring-loaded)的元件时。

提升螺线管的特别节能的操作是由于在两个端部行程位置中相似大小的势能引起的。在该实施方式中，相似大小的势能是特别获得的，因为具有较大力和/或弹簧刚度的弹簧具有较小的弹簧行程。

在图2中所示的双稳态提升螺线管的实施方式中，本发明的第二方面独立于上述方面而实现，特别是独立于不同弹簧的实施方式而实现，并且实际上通过定子和电枢的设计实施方式以及通过永磁体和线圈的布置而实现。

该实施方式中的定子由一起形成壳体的软磁套筒15以及两个前部20和30形成，软磁电枢40可移位地设置在该壳体内部。在提升螺线管的总长度上，套筒15在第一前部20和第二前部30之间延伸。在电枢40的第一侧和第一前部20之间形成第一工作气隙，并且在电枢40的第二侧和第二前部30之间形成第二工作气隙。

根据第二方面，设置两个永磁体pm1和pm2以使电枢40在相应端部行程位置中保持对抗弹簧系统的力。这两个永磁体pm1和pm2各自分别布置在软磁套筒15与相应的前部20、30之间，从而这两个永磁体pm1和pm2将前部20、30置于磁电压下。为此目的，pm1和pm2可以例如由相应的一个或多个径向极化的硬磁环(优选地为ndfeb)形成。可替选地，pm1和pm2可以由径向地或直径地极化的硬磁环的段形成。电枢40在相应端部行程位置中通过用作护铁(backiron)的磁性回路部分18分别使套筒15与相应的前部20或30磁短路，使得相应的永磁体在相应端部行程位置中将保持力施加在电枢40上。这两个端部行程位置具有与其相关联的相应的线圈l1和l2，在对线圈l1和l2施加电流时，电枢从相应的端部行程位置释放，或者电流方向相反时，电枢可以对抗相应弹簧的力而被拉入其端部行程位置中。

通过套筒、电枢、相应的前部和相应的永磁体形成在第一端部行程位置或第二端部行程位置中的磁性部分回路围绕相应的线圈l1和l2，使得沿一电流方向施加至线圈的电流对抗相应永磁体的磁保持力而作用，并且因此提供电枢从相应的端部行程位置的偏转。一旦克服了永磁体的保持力，则相应的弹簧实质上有助于电枢的移动。

线圈l1和l2沿提升螺线管的轴向方向布置在两个永磁体pm1和pm2之间。套筒15具有中间磁性回路部分18，该中间部分磁性回路18布置在两个线圈l1和l2之间，使得该中间磁性回路部分18在第一端部行程位置和第二端部行程位置中均与电枢40磁耦合。在轴向方向上，各个线圈l1和l2在两侧与套筒15的磁性回路部分18邻接，此时各个永磁体pm1和pm2进一步向外地沿轴线方向分别布置为挨着所述线圈l1和l2。本实施方式中的磁性回路部分18由套筒15的内壁的向内突出的隆起部分形成，而线圈l1和l2、或永磁体f1和f2布置在套筒15的内周边处的凹槽或切口中。

在该实施方式中，永磁体pm1和pm2各自布置在套筒15与分别突出进入套筒中的相应前部20或30的一部分之间。相比之下，线圈l1和l2至少部分地布置为挨着电枢40的移动区域。

相比其它结构设计，通过使用轴向向外布置的永磁体pm1和pm2，可以减小提升螺线管的结构长度。

在该实施方式中，提升螺线管绕轴50旋转对称地构造。

根据本发明的另一方面，定子的软磁前部20和软磁前部30各自分别具有固定区域21或固定区域31，软磁前部20和软磁前部30分别通过固定区域21和固定区域31连接至套筒15。从构造方面来看，这具有很大的优势，因为由此可以在上述前部与连接区域19中的套筒之间实现简单且稳定的连接。

然而，由于固定区域21或固定区域31各自分别沿径向方向在第一永磁体pm1或第二永磁体pm2上延伸，因此在套筒和相应前部之间建立了实际上不期望的短路。因此，固定区域优选构造成使得其通过相应的永磁体完全磁饱和。优选地，从固定部分上的套筒流过的磁通量最大为在相应的端部行程位置中从电枢上的套筒流动至相应前部的磁通量的50％、优选地最大为其20％。

固定区域21或31分别是板形的、特别是环状板形的。此外，固定区域可以具有切口，以便减小固定区域中的软磁材料。在可能的实施方式中，固定区域31可以朝向外部具有更少的材料，例如，在于其朝向外部变薄，从而在该区域中实现尽可能均匀的饱和。

在该实施方式中，第一方面和第二方面组合实施，即，提升螺线管具有根据第二方面的设计设置和根据第一方面的不同弹簧。上述的其它方面也组合实施。

然而，根据本发明的提升螺线管的上述方面中的每一个方面也可以独立于其它方面实施。因此，关于各个方面描述的特征在每种情况下也独立于关于其它方面描述的特征而形成本发明。此外，仅其中一些方面还可以彼此组合，本发明包括上述方面的所有组合。

特别地，根据第二方面的设计设置还可以与相同的弹簧和/或相同的磁保持力一起使用。

此外，具有不同弹簧和/或不同磁保持力和/或不对称静止点的实施方式可以用于保持磁体的不同设计实施方式中。

例如，代替两个向外设置的永磁体pm1和pm2，可以使用单个永磁体，该永磁体布置在磁性回路部分18的区域中并且在两个端部行程位置中将套筒15和电枢40置于磁电压下。

此外，还可以设想定子的不同设计实施方式，例如具有两个单独的软磁部分，电枢的至少一部分例如以电枢板的形式布置在该两个单独的软磁部分之间。进一步可替选地或另外地，还可以设想具有向外设置的电枢板和/或具有布置在电枢处的永磁体的实施方式。

在图3和图4中示出了用于控制在本发明的构架内的双稳态提升螺线管的控制器的可能的实施方式。因此，这些实施方式可以用于控制具有至少两个线圈l1和l2的任何期望类型的双稳态提升螺线管。特别优选地，所述控制器与双稳态提升螺线管一起使用，其中，在无电流的情况下电枢永磁地保持在第一行程位置和第二行程位置中，在以第一电流方向对第一线圈l1和/或对第二线圈l2施加电流时，提升螺线管从第一端部行程位置释放，在以第二电流方向对第二线圈l2和/或对第一线圈l1施加电流时，提升螺线管从第二端部行程位置释放。

特别优选地，提升螺线管具有弹簧系统，该弹簧系统具有第一弹簧和第二弹簧，其中，第一弹簧在第一端部行程位置中将力沿朝向中心行程位置的方向施加在电枢上，并且第二弹簧在第二端部行程位置中将力沿朝向中心行程位置的方向施加在电枢上。通过以第二电流方向对至少第一线圈l1施加电流，可以对抗第一弹簧的弹簧力将提升螺线管拉入至第一端部行程位置，并且通过以第二电流方向对至少第二线圈l2施加电流，可以将电枢拉入至第二端部行程位置。

定子和电枢可以在相应的端部行程位置中形成磁性部分回路，所述磁性部分回路分别围绕相应的线圈l1或l2，使得以第一电流方向对相应线圈施加电流减弱了永磁保持力。

特别优选地，所述控制器可以用于控制如上所述的根据本发明的提升螺线管，并且特别优选地用于控制其中实施上述方面中的一个或多个方面的提升螺线管。优选地，根据本发明的上述提升螺线管还如刚刚描述的那样工作。

对于控制器的两个实施方式来说共同的是，通过一个或多个能量存储器c1、c2对线圈l1和l2施加电流，该一个或多个能量存储器c1、c2通过线圈l1和l2经由开关s1至s4放电。在该实施方式中，能量存储器是电容器、特别是电解电容器。为此目的，在该实施方式中使用由开关s1至s4形成的全桥，以便能够自由地选择线圈放电所发生的方向。

对于这两种实施方式来说还共同的是，至少一个第一能量存储器c1可以通过串联连接的线圈l1和l2放电。相比之下，至少一个第二能量存储器c2可以仅通过两个线圈中的一个线圈l1或l2进行放电。为此目的，第二能量存储器c2可以连接至两个线圈l1和l2之间的中心抽头。通过全桥确定两个线圈l1或l2中的哪一个发生相应的放电，该全桥通过第一线圈l1或通过第二线圈l2用于控制第一能量存储器c1的放电方向以及用于控制第二能量存储器c2的放电。

在图3所示的实施方式中，能量存储器c2与两个线圈之间的中心抽头恒定接触。如果由此放电通过全桥实现，则第一能量存储器通过两个线圈l1和l2串联地放电，同时第二能量存储器c2通过两个线圈中的一个线圈l1或l2进行放电。

相比之下，在图4所示的实施方式中，第二能量存储器c2以可切换的方式连接至两个线圈l1和l2之间的中心抽头，并且实际上经由开关s6连接。相比之下，第二能量存储器c2可以经由另一开关s5并联连接至第一能量存储器c1。

图4中的电路可以在第一操作模式中通过两个线圈l1和l2使能量存储器c1和c2串联地放电。相比之下，在第二操作模式中，仅第一能量存储器经由线圈l1和l2串联地放电，并且相比之下，第二能量存储器c2通过两个线圈中的一个线圈l1或l2进行放电。在第二操作模式中，第二能量存储器c2优选以时间延迟连接至全桥，即，在全桥已经在第一能量存储器和两个线圈之间建立连接并且已经关闭了c1的放电电路之后，第二能量存储器c2仅连接至两个线圈之间的中心抽头。然而，第二能量存储器c2优选地在调节移动尚未开始的如此早的时间进行连接。

通过中心抽头对第二能量存储器c2放电的结果是其仅通过两个线圈中的一个线圈l1或l2进行放电。一方面，该线圈可获得更多能量。产生的另一优势是通过另一线圈的电流受到限制，并且由此避免了过度补偿。

优选地，该电路配置成使得，第一操作模式用于沿第一方向移动提升螺线管，第二操作模式用于沿第二方向移动提升螺线管。特别地，第一操作模式(其中两个能量存储器c1和c2并联连接并且两者都通过串联连接的线圈l1和l2进行放电)可以用于从第一端部行程位置到第二端部行程位置的移动，即用于使凸轮伸出。相比之下，第二操作模式(其中第二能量存储器c2通过两个线圈l1和l2中的一个线圈与能量存储器c1并联放电，优选地相对于第一能量存储器c1的放电具有时间延迟)优选地用于从第二端部行程位置到第一端部行程位置的移动，即用于使凸轮缩回。当提升螺线管具有不对称特性和/或不同的弹簧时，这种对两个移动方向的不同控制是特别有优势的。

优选地，全桥的开关以及用于在第一操作模式和第二操作模式之间切换的开关各自配置成半导体开关(特别是以mosfet的形式)。

这在图4中示出。对于控制器，提供相应的控制输入a1至a4和b1至b2，通过这些控制输入，对于参考连接器a1’、a3’、b1’和b2’应用电压差以控制相应的开关。

此外，在图4的实施方式中，并联连接相应的两个第一能量存储器c1和c3以及并联连接相应的两个第二能量存储器c2和c4。

在图3所示的实施方式中，通过电阻器r1和r2进行能量存储器c1和c2的充电，能量存储器c1和c2通过电阻器r1和r2连接至电压电源+v。如果电压电源因此接通，则能量存储器通过相应的电阻器充电。

然而，能量存储器的(特别是具有恒定充电电流的)电子调节地充电优选地在第一实施方式和第二实施方式中均进行。

可替选地或另外地，能量存储器充电的充电电流可以是可调节的。例如，所述控制器可以具有充电电流的大小不同的多个操作模式，优选地控制器在各个操作模式之间是可切换的。两个调节过程之间所需的死区时间(deadtime)基本上由充电电流决定。在高充电电流下，两个调节过程之间所需的时间缩短。相反，低充电电流延长这一时间。由于不同的操作模式，例如当两个调节过程之间允许更长的时间时，可以利用具有较小功率的能量供应来操作提升螺线管而不会使其过载。

例如，不同的充电电流可以通过不同的电阻器或通过相应的电子控制器实现、优选地通过开关调节器(例如升压转换器或降压转换器)来实现。

根据本发明的另一方面的提升螺线管也独立于如上所述的控制器的具体实施方式被控制，使得在切断电源电压时，提升螺线管从第一端部行程位置移动至第二端部行程位置。相比之下，在连接电源电压时，提升螺线管从第二端部行程位置移回至第一端部行程位置。

优选地，执行电源电压的监控。例如，可以通过侧面识别来识别电源电压的下降。如果电源电压下降，则能量存储器通过提升螺线管的一个或多个线圈放电，以便使提升螺线管从第一端部行程位置移动至第二端部行程位置。

优选地，在接通电源电压之后，首先对电能存储器进行充电，控制器识别在电能存储器处达到特定阈值电压并且随后通过提升螺线管的一个或多个线圈使电能存储器放电，使得提升螺线管从第二端部行程位置移动至第一端部部行程位置。

这种实施方式具有的优势在于，根据本发明的提升螺线管可以毫无问题地用于替代单稳态提升螺线管和/或单稳态气动阀和/或单稳态气动驱动器。

如上所述，如果提升螺线管具有相对于中心行程位置偏移的静止点，则这种操作变得特别可靠。即使当在提升螺线管行进至第一端部行程位置的切换过程之后电源电压直接以不期望的方式缺失时，或者当能量存储器出现其它问题时，仍然可以行进至静止点，因为为此目的只需要很少的能量。然而，在该静止点处，提升螺线管已经很大程度地朝向第二端部行程位置行进。

由此大大提高了在使用双稳态提升螺线管来使凸轮缩回和伸出时的安全性。