电子控制的螺线管制造技术

一种螺线管组件，包括开关调节器和螺线管，所述螺线管电连接到开关调节器的输出信号连接，螺线管在延伸位置和拉入位置之间可电致动。所述组件包括电连接到开关调节器的输入切换连接与输出信号连接的输出电平开关，以及连接到开关调节器的输出与输出电平开关的输入的定时器。所述定时器在输出电平开关的输出处生成信号，从而在输出信号连接处感测信号之后，使输出电平开关在开关调节器的输入切换连接处生成保持信号。一旦在输入切换连接处接收保持信号，开关调节器就在输出电压连接上产生输出信号以从切换电平切换到保持电平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电子控制的螺线管本申请在2013年5月31日提交为PCT国际专利申请，并要求在2012年5月31日提交的美国专利申请序列号No.13/485,262的优先权，其公开通过引用以整体并入本文。
本申请一般涉及螺线管设计；本申请特别涉及电子控制的螺线管。
技术介绍
螺线管是常用的、用于将电能转换成直线运动的电子致动换能器装置。例如，可使用螺线管作为车辆起动机的一部分，或作为用于在其中一般需要短距离运动的其它机电装置的控制系统的一部分。一般来说，螺线管包括可在两个位置之间移动的可移动部件(诸如活塞)并且(例如通过弹簧)偏移到两个位置中的一个。通过流过线圈的电流致动活塞到第二位置的移动，该移动感应产生抵消弹簧力的力的磁场。在一些应用中，需要具有相对高的拉入力和/或长行程的螺线管。例如，使用在航空类型应用中的螺线管通常需要具有非常强的保持力并且需要有长致动行程。图1示出了这种大力长行程螺线管的一个示例。在该布置中，螺线管10具有螺线管主体12。活塞14部分保留在主体12内并且在延伸和拉入位置之间可移动。通过位于主体12内的弹簧16将活塞14偏移到延伸位置。线圈18也位于主体内并被配置成当线圈18接收到足够幅度以生成磁信号来抵消弹簧16的力的信号(例如通过线圈的电流)时，线圈18接合活塞14，从而将活塞14移动到拉入位置。螺线管10可以具有如连接器20所示的单独接口，通过该接口可将电线连接到线圈18以用于控制螺线管10。这种类型的螺线管通常具有超过14磅(例如15磅)的拉入力并且超过大约1/4英寸的行程(即在致动和非致动位置之间的距离)需要特殊设计考虑。大力和长行程驱使线圈设计成高匝数，这增加了螺线管的重量、体积以及功率损耗。例如，通常该螺线管需要线圈中超过2000的匝数，并可能需要高达100磅的保持力。然而，这些大力需要大电流以生成足够幅度的磁场；同时，需要低运行电流以最小化线圈热量(heath)并减小向螺线管供电的系统所需求的电功率。在一些情况中，该需求可以是大约45W以从螺线管的延伸位置到拉入位置致动螺线管，以及14W(持续的)以将螺线管保持在拉入、致动位置。为了缓和该专用螺线管的高功率需求，减小在保持期间线圈两端的电流，因为螺线管所需的保持力一般低于致动力。图2示出这样的电路的示例。在该布置中，螺线管10包括具有电阻18a的螺线管线圈18，并且其与二极管22并联连接。可从电压连接到接地(供电的)连接在螺线管10和二极管22两端施加电压。附加电阻器24可选择性地与组合的螺线管10和二极管22串联连接，并连接到第二接地(保持)连接。为了致动螺线管，在电压和接地(供电的)连接两端分配高电流，从而最大化螺线管线圈两端的电流并致动螺线管。一旦致动了螺线管10，则外部控制器可切换所用的电路使得在电压和接地(保持)连接两端施加相同电压，从而将电阻器24引入电路并降低通过线圈18的总电流。然而，甚至这些现有螺线管设计也有各种缺点，因为在这些情况中螺线管仍需要有很大数量的匝数并需要大保持力，从而使得螺线管庞大且能源利用率低。出于这些或其它原因，期望有所改进。
技术实现思路
依照以下公开，上述及其它问题解决如下：在第一方面，螺线管组件包括开关调节器，其具有输入功率连接、输入切换连接及输出信号连接。螺线管组件还包括螺线管，其电连接到开关调节器的输出信号连接并且在延伸位置和拉入位置之间可电致动。螺线管组件还包括输出电平开关，其电连接到开关调节器的输入切换连接和输出信号连接。螺线管组件包括定时器，其电连接到开关调节器的输出与输出电平开关的输入。定时器被配置成在感测开关调节器的输出上的信号的预定时间后，在输出电平开关的输出处生成信号，从而使输出电平开关在开关调节器的输入切换连接处生成保持信号。一旦在输入切换连接处接收保持信号，则开关调节器使在输出电压连接上的输出信号从切换电平切换到保持电平。在第二方面，电子控制的螺线管包括螺线管和电路。螺线管包括活塞，其在延伸位置和拉入位置之间可电致动；线圈，其包围活塞的至少一部分；以及弹簧，其将活塞朝向延伸位置偏置。电路连接到线圈并被配置成在线圈上生成致动信号，从而将活塞从延伸位置移动到拉入位置，并且在预定时间段之后，在线圈上生成保持信号，该保持信号具有比从延伸位置到拉入位置致动螺线管所需的幅度更低的幅度。在第三方面，公开螺线管的操作方法。该方法包括在开关调节器处接收具有比致动阈值更高的电流电平的信号；向螺线管提供来自开关调节器的螺线管致动信号，从而使螺线管的活塞从延伸位置到拉入位置致动；并且在传送螺线管致动信号的预定时间之后，触发输出电平开关以向开关调节器发送信号，从而使开关调节器向螺线管提供保持信号；保持信号具有比从延伸位置到拉入位置致动螺线管所需的幅度更低的幅度。附图说明图1是现有技术螺线管的侧剖面图；图2是现有技术螺线管控制电路的示意图；图3是根据示例实施例的包括电子控制的螺线管的螺线管组件的示意框图；图4是根据示例实施例的电子控制的螺线管的侧剖面图；以及图5是根据示例实施例的包括电子控制的螺线管的组件示意图。具体实施方式参考附图，将详细描述本专利技术的各种实施例，其中贯穿数个视图，相同参考标号代表相同部件和组件。参考各种实施例不限制本专利技术的范围，其仅由所附权利要求的范围限制。此外，在本说明书中陈述的任何示例不旨在限制而是仅陈述针对请求保护专利技术的许多可能实施例中的一些。在此描述的公开的各种实施例的逻辑操作实施为：(1)一系列计算机实施步骤、操作，或在计算机内可编程电路上运行的例程，和/或(2)一系列计算机实施步骤、操作，或在目录系统、数据库或编译器内的可编程电路上运行的例程。一般来说，本公开涉及电子控制的螺线管、螺线管组件及其操作方法。按照在此公开的原理，在维持稳定状态功率消耗并且维持大保持力的同时，螺线管布置使用与螺线管集成的电子器件以最大化拉入力。现参阅图3，根据本公开的示例实施例示出螺线管组件100的示意框图。在所示实施例中，螺线管组件100包括电连接到功率源104的开关调节器102。开关调节器102具有多个连接，包括可连接到功率源104的输入功率连接106以及在通信上连接到螺线管110的输出信号连接108。在所示实施例中，螺线管110电连接到输出信号连接108，使得将开关调节器102的输出信号施加到螺线管的线圈，如下面结合图4所进一步讨论的。一般来说以及如下进一步详细讨论的，螺线管110在延伸位置(即当不激活时)和拉入位置(当被激活时)之间可电致动。如下进一步讨论的，构造螺线管使得短持续时间、大电流的信号电平可致动螺线管，而相对低电流保持信号电平可用于将螺线管维持在拉入位置。例如，在一些情况中，致动信号电平可向螺线管提供大约18V，5A的信号，而保持信号电平可提供大约3V，0.5-1.0A的信号。因此，虽然致动信号可能需要约45W，但是保持信号在示出的实施例中可能仅需要5W的持续汲取功率。根据其它替代实施例，其它信号电平同样是可以的。功率源104可以是多种类型功率源中的任意一种；一般来说，功率源104向螺线管组件100提供大电流信号。在各种实施例中，功率源104可在18-32V或更高的范围内提供，同时经由开关调节器102向螺线管110传输高达或超过约5A的电流；提供给螺线管11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺线管组件，包括：开关调节器，其具有输入功率连接、输入切换连接以及输出信号连接；螺线管，其电连接到所述开关调节器的所述输出信号连接，所述螺线管在延伸位置和拉入位置之间可电致动；输出电平开关，其电连接到所述开关调节器的所述输入切换连接和所述输出信号连接；定时器，其电连接到所述开关调节器的输出与所述输出电平开关的输入，所述定时器被配置成感测在所述开关调节器的所述输出上的信号的预定时间之后，在所述输出电平开关的输出处生成信号，从而使所述输出电平开关在所述开关调节器的所述输入切换连接处生成保持信号；其中，一旦在所述输入切换连接处接收所述保持信号，所述开关调节器就在所述输出电压连接上产生输出信号以从切换电平切换到保持电平。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.31 US 13/485,2621.一种螺线管组件，包括：开关调节器，其具有输入功率连接、输入切换连接以及输出信号连接；螺线管，其电连接到所述开关调节器的所述输出信号连接，所述螺线管在延伸位置和拉入位置之间可电致动，其中在所述延伸位置和所述拉入位置之间距离为至少1/4英寸并且所述螺线管的拉入力超过14磅；输出电平开关，其电连接到所述开关调节器的所述输入切换连接和所述输出信号连接；定时器，其电连接到所述开关调节器的输出与所述输出电平开关的输入，所述定时器被配置成感测在所述开关调节器的所述输出上的信号的预定时间之后，在所述输出电平开关的输出处生成信号，从而使所述输出电平开关在所述开关调节器的所述输入切换连接处生成保持信号；其中，一旦在所述输入切换连接处接收所述保持信号，所述开关调节器就在所述输出信号连接上产生输出信号以从切换电平切换到保持电平，其中所述切换电平在具有至少18V的第一电压值和第一电流值的第一信号值处并且所述保持电平在具有第二电压值和第二电流值的第二信号值处，并且其中所述第一电压值高于所述第二电压值并且所述第一电流值高于所述第二电流值；其中所述第二信号值具有足以将所述螺线管保持在所述拉入位置但是低于从所述延伸位置到所述拉入位置致动所述螺线管所需的幅度的幅度。2.如权利要求1所述的螺线管组件，还包括电连接到所述开关调节器的所述输入功率连接的功率源。3.如权利要求2所述的螺线管组件，其中所述功率源具有至少8V的电压。4.如权利要求1所述的螺线管组件，其中所述切换电平超过从所述延伸位置到所述拉入位置致动所述螺线管所需的电压。5.如权利要求4所述的螺线管组件，其中所述保持电平超过将所述螺线管维持在所述拉入位置所需的电压，并比从所述延伸位置到所述拉入位置致动所述螺线管所需的电压更低。6.如权利要求1所述的螺线管组件，其中所述预定时间大于或等于75毫秒。7.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·卡伊兹科夫，A·阿沃提斯严，S·伊萨亚恩，O·小乔道，
申请(专利权)人：伊顿公司，
类型：发明
国别省市：美国;US