用于实现线性运动的电磁致动驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电磁驱动装置(1)，该电磁驱动装置(1)用于实现线性运动，该电磁驱动装置(1)包括具有线圈(3)、芯体(4)和电枢(6)的电磁体(2)，所述电枢(6)能够沿所述芯体(4)的对称轴线(5)线性移动，其中在所述芯体(4)和所述电枢(6)之间形成有气隙(7)。为了在高压系统中提供简单、紧凑、高性价比和灵活的电磁驱动装置的应用，以及在优化的延伸速度下在任何给定位置精确定位活塞，所述气隙(7)具有基部(8)和两个分支(9，10)，所述分支(9，10)相对于所述对称轴线(5)对称地延伸，并且所述气隙(7)在纵剖面中基本上形成为截头锥形的剖面，并且所述分支(9，10)相对于所述芯体(4)的所述对称轴线(5)布置形成夹角α。

Electromagnetic actuating device for linear motion

The invention relates to an electromagnetic driving device (1), which is used for linear motion, which includes an electromagnet (2) having a coil (3), a core (4) and an armature (6), which can move linearly along the symmetrical axis of the core (4) (5), wherein the core (4) and the armature (6) are in the core (4). There is a gas gap (7) between them. In order to provide a simple, compact, cost-effective and flexible application of an electromagnetic drive in a high voltage system and an accurate positioning piston at any location at the optimized extension speed, the air gap (7) has a base (8) and two branches (9, 10), and the branch (9, 10) extends symmetrically relative to the symmetrical axis (5). And the air gap (7) is basically shaped into a section of a truncated cone in the longitudinal section, and the branch (9, 10) is arranged to form a angle alpha relative to the symmetrical axis (5) of the core (4).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于实现线性运动的电磁致动驱动装置
本专利技术涉及一种机电换能器，特别是，用于实现线性运动的电磁致动驱动装置。
技术介绍
在其他用途中，电磁驱动装置用于驱动液压滑阀，特别是用于阀的打开和关闭。在这方面，在3-25巴(bar)范围内的低压系统、25-65巴范围内的中压系统和65-200巴范围内的高压系统之间进行区分。在现有技术中，已知作为约10巴范围内的低压系统的液压阀。用于低压系统中的阀门的致动驱动装置比用于高压系统中的致动驱动装置更大更重。从成本角度以及技术角度来看，越来越需要具有较小阀门的新型高压系统驱动装置。与低压系统相比，高压系统具有所用流体具有较低压力、湍流和加速度损失的优点。此外，较小的部件可以用于高压系统，通过该部件可以同样实现成本的优化，同时可以节省空间。但是，在高压系统中致动驱动装置必须能够施加相对于其尺寸的更大的力。用于高压应用的致动驱动装置，其使用例如，具有永磁体的线圈，并且能够实现双向运动；即电线圈将永磁体沿一个方向或相反方向移动，这在现有技术中是已知的。但是，这种驱动装置的尺寸相对较大。现有技术中的较小的驱动装置又不能提供高压系统所需的用于升降轴的力，以具有足够的动力储备以防止潜在的污染物渗入压力介质。如已知的那样，致动驱动装置的电磁体包括通过电流产生磁场的线圈以及铁心和电枢。线圈的导线通常是环形盘绕的。电磁体的芯体由软磁材料组成，最简单的情况是软铁。芯体用于加强和/或放大磁场。电磁体的电枢是铁磁的并且由线圈产生的磁场激励并由芯体放大。形成在电枢和芯体之间的磁场施加的力取决于电枢和芯体之间形成的气隙和/或距离，并基本上对应于双曲线特性；即芯体和电枢之间的距离越小，磁力越强。随着芯体和电枢之间的距离减小，该力基本渐近地增加。
技术实现思路
考虑到这一点，本专利技术基于提供开头引用类型的电磁驱动装置以实现线性运动，特别是提升运动的任务，其能够实现简单、紧凑、成本有效划算且灵活地用于高压系统，以及活塞在任何给定位置以最佳延伸速度同时精确定位。该任务通过根据权利要求1的电磁驱动装置来解决。本专利技术的其他有利的示例实施方式在从属权利要求中阐述。根据本专利技术的用于实现线性运动的电磁驱动装置，其包括：具有线圈、芯体和电枢的电磁体，所述电枢能够沿所述芯体的对称轴线线性移动，其中，在所述芯体和所述电枢之间形成有气隙。此外，所述气隙具有基部和两个分支，所述分支相对于所述对称轴线对称地延伸，所述气隙在纵剖面中基本上形成为截头锥形横剖面，并且所述分支相对于所述芯体的所述对称轴线布置为形成夹角α。本专利技术的优点在于增加了气隙的区域，并且因此在电枢和芯体之间产生了较强的力。该区域的基本上旋转对称的形式还使得由于形状引起的横向力的减小。尽管由于制造公差而可能存在芯体和/或电枢区域的不规则性，并且因此横向力仅部分中和，但这种横向力远低于非对称区域。分支相对于对称轴线的角度α在30°-70°之间，优选在35°-65°之间，特别是在45°-60°之间。在强磁力方面，最佳结果可以在60°获得。所述电磁驱动装置优选为具有布置在所述线圈和所述芯体之间的中空圆柱形且可磁化的或铁磁的杆，所述杆形成为壳体的一部分，所述电磁体设置在所述壳体中。所述杆一方面用作线圈、芯体和电枢的定位装置。另一方面，由于所述杆是可磁化的，所以它用作线圈内形成的磁场的旁路。作为壳体一部分的杆的整体设计对生产同样有利，因为不需要额外和复杂的制造工艺来将杆焊接或接合到壳体。优选地，所述芯体延伸越过所述杆到所述壳体的外边缘并且作为盖封闭所述壳体的上侧。这有利地使得电磁驱动装置由此具有紧凑的结构。另外，向外延伸的芯体用作磁场的引导。因此，磁场可以明确地形成并适用于应用。所述芯体优选为形成为在杆的外侧具有测量气隙。因为杆是可磁化的，所以磁场的一部分通过测量气隙传导，其磁通量密度基本上与芯体和电枢之间的气隙的空间尺寸成比例或类似。这因此创建了不在线圈内的参考点，特别是在芯体和电枢之间。在进一步优选的实施方式中，所述电磁驱动装置包括在所述测量气隙中布置有磁场传感器，以用于测量磁通密度，所述磁场传感器特别是霍尔传感器。由于其在测量气隙中的巧妙布置，这使得磁场传感器具有能够测量与来自芯体和电枢之间的气隙的成比例的磁通量密度的优点。通过分别测量磁场或其通量密度，可以得出关于作用在电枢上的力的结果，同样可以计算和调节。优选地，所述电磁驱动装置包括连接到所述壳体的底侧的基部闭合元件，或者分别闭合所述底侧。所述电枢可在所述基部闭合元件和所述芯体之间的空间中线性地移动。此外，考虑到适当的设计，该元件可以像芯体一样用作导向件，或者像盖对心元件一样用作磁场的去耦合装置(decouplingmeans)。在进一步优选的实施方式中，所述空间充满阻尼流体，例如，油。因此，由于磁拉力和/或诸如弹簧之类的返回元件引起的电枢的加速衰减、减小和/或减速。优选地，所述芯体包括沿着所述对称轴线延伸的通道，在该通道中安置有和/或可以安置有电枢轴。因此，这能够在电枢和电磁驱动装置的外侧之间建立连接。所述通道的对称布置均匀地分配负载在芯体的剩余材料上。优选地，在所述芯体的上侧布置有对中盖元件，以额外支撑所述电枢轴，并且确保所述电枢轴以完全线性的方式移动。在进一步优选的实施方式中，电枢轴一端固定于所述电枢，其中，电枢轴延伸越过芯体的上侧，并且在另一端具有球形轴承元件。固定电枢轴可以很容易地确保它不能从电磁驱动装置中拔出。否则，任何阻尼流体都可能通过芯体的通道从电磁驱动装置泄漏出去。球形轴承元件用作接收元件(例如，插座构件)的稳定的头部元件，并且因此可以沿着对称轴线(，例如，在阀门上)实现相等的力。此外，在所述电枢中布置有用于设定所述电枢轴的提升范围的升程调节工具。本专利技术的这种进一步扩展的优点在于，电枢轴不需要为了不同的应用而改变，而是可以通过升降调节装置来调节。优选地，在所述芯体的通道中布置有轴滑动轴承，以便分别抵消由于电枢和/或芯体的锥形状而产生的横向力或磁剪切力，并且防止电枢在移动时倾斜或弯曲。同样验证有利的是，所述电枢具有平行于所述对称轴线延伸的通道，其可以分别通过闭合工具来闭合，所述闭合工具特别是固定螺钉。特别是当电枢内有阻尼流体时，阻尼作用可以通过打开和关闭的通道进行调节。越多的通道开放，阻尼流体能够越快地在电枢下侧的空间与电枢上侧的空间之间流动，反之亦然。当所有通道关闭时，电枢的阻尼最强。优选地，在所述气隙的所述基部中布置有间隔元件，所述间隔元件特别是间隔板，所述间隔元件决定所述芯体和所述电枢之间的最小距离。由于磁力随着气隙的减小而双曲线增加，作用在所述电枢上的最大力受到间隔元件等自然障碍的限制。在进一步优选的实施方式中，在电枢槽中布置有滑动轴承，所述滑动轴承特别是烧结轴承，其中，所述电枢槽形成在所述电枢靠近所述芯体的外侧边缘处。这些滑动轴承有助于抵消由于芯体和/或电枢的圆锥形状而产生的横向力，并确保电枢的线性运动。在其他实施方式中，本专利技术的电磁驱动装置优选地具有以下特征和尺寸：所述杆为较薄的和/或以使得杆被给定的磁场非常快速地渗透的方式易于磁化的。这由此限制了由于杆的旁路效应而不可避免地在气隙中形成力的损失。为了尽可能最大程度地抵消可能的横向力及其影响，优选地，提升轴或电枢轴分别具有至少5mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁驱动装置(1)，该电磁驱动装置(1)用于实现线性运动，该电磁驱动装置(1)包括电磁体(2)，所述电磁体(2)具有线圈(3)、芯体(4)和电枢(6)，所述电枢(6)能够沿所述芯体(4)的对称轴线(5)线性移动，其中在所述芯体(4)和所述电枢(6)之间形成有气隙(7)，其特征在于，所述气隙(7)具有基部(8)和两个分支(9，10)，所述分支(9，10)相对于所述对称轴线(5)对称地延伸，并且所述气隙(7)在纵剖面中基本上形成为截头锥形的剖面，并且所述分支(9，10)相对于所述芯体(4)的所述对称轴线(5)布置为形成夹角α。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.29 DE 102015116464.71.一种电磁驱动装置(1)，该电磁驱动装置(1)用于实现线性运动，该电磁驱动装置(1)包括电磁体(2)，所述电磁体(2)具有线圈(3)、芯体(4)和电枢(6)，所述电枢(6)能够沿所述芯体(4)的对称轴线(5)线性移动，其中在所述芯体(4)和所述电枢(6)之间形成有气隙(7)，其特征在于，所述气隙(7)具有基部(8)和两个分支(9，10)，所述分支(9，10)相对于所述对称轴线(5)对称地延伸，并且所述气隙(7)在纵剖面中基本上形成为截头锥形的剖面，并且所述分支(9，10)相对于所述芯体(4)的所述对称轴线(5)布置为形成夹角α。2.根据权利要求1所述的电磁驱动装置(1)，其特征在于，中空圆柱形且可磁化的杆(11)布置在所述线圈(3)和所述芯体(4)之间，所述杆(11)形成为壳体(12)的一部分，所述电磁体(2)设置在所述壳体(2)中。3.根据权利要求2所述的电磁驱动装置(1)，其特征在于，所述芯体(4)延伸越过所述杆(11)到所述壳体(12)的外边缘并且作为盖封闭所述壳体(12)的上侧。4.根据权利要求2所述的电磁驱动装置(1)，其特征在于，所述芯体在所述杆(11)的外侧具有测量气隙(13)。5.根据权利要求4所述的电磁驱动装置(1)，其特征在于，在所述测量气隙(13)中布置有磁场传感器(14)，以用于测量磁通密度，所述磁场传感器(14)特别是霍尔传感器。6.根据权利要求2-5中的任意一项所述的电磁驱动装置(1)，其特征在于，基部闭合元件(15)连接到所述壳体(12)的底侧，其中，所述电枢(6)能够在所述基部闭合元件(15)和所述芯体(4)之间的空间...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·戈尔，S·莱曼，S·林多尔非尔，
申请(专利权)人：沃依特专利有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE