电磁式线性致动器制造技术

电磁式线性致动器包括具有罩套部段(6)和端部件(5)的壳体(1)、设置在壳体(1)中的线圈装置(2)、该线圈装置(2)具有两个围绕共同轴线(A)延伸、并沿相反方向缠绕的、并且彼此沿轴向错开的线圈(19、20)，和在壳体(1)中沿轴线(A)在两个终端位置之间可滑动地支承的衔铁装置(3)，该衔铁装置(3)具有穿过端部件(5)的轴(8)和布置在轴上的、具有轴向磁化的永磁体(10)和两个在端侧布置在该永磁体上的盘形磁通传导件(11)的永磁体装置(9)。背离轴(8)的自由端的第一线圈(19)在其背离轴(8)的自由端的端部上具有内径减小的区域(27)。在第一线圈(19)中在端侧容纳由磁活性材料构成的芯(28)。在衔铁装置(3)的两个终端位置的每一个中，永磁体装置(9)的轴向长度的至少50％被两个线圈(19、20)之一覆盖。

Electromagnetic linear actuator

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电磁式线性致动器本专利技术涉及电磁式线性致动器。更具体地，本专利技术涉及一种电磁式线性致动器，包括具有罩套部段和端部件的壳体、设置在壳体中的线圈装置(其具有两个围绕公共轴线沿相反方向缠绕并且彼此轴向错开的线圈)、和在壳体中沿轴线在两个终端位置之间可滑动地支承的衔铁装置(Ankerordnung；亦可称为“电枢装置”)，其具有穿过端部件的轴和布置在其上的永磁体装置，该永磁体装置具有轴向磁化的永磁体和两个布置在该永磁体端侧上的盘形磁通传导件，其中，在衔铁装置的两个终端位置的每一个中，永磁体装置的轴向长度的至少50％与两个线圈之一重叠。电磁式线性致动器在各种实施形式和使用中是已知的。它们各自的构造形式和个性化造型取决于各自的应用。例如，它们取决于相关应用中存在的可用空间、轴在两个终端位置之间行进所需的调节路程(或者说开关行程)、以及轴必须能够施加在部件上的所需的力。可实现的开关动力学、也就是轴用于从一个末端位置移动到另一个末端位置所花费的时间、对于许多应用来说是非常重要的参数。在此应该考虑的是，在各个方面和功率特征参数之间存在依赖关系。因此，由轴提供的调节力(或开关力)通常与尺寸相关，即较大的线性致动器可以提供较大的调节力。然而，由于需要移动较大的质量，可实现的开关动力学通常受此困扰。此外，开关动力学和开关力彼此相关，因为加速衔铁装置所需的力减小了在衔铁装置的运动阶段中有效的开关力。对应于开头给出的结构类型的电磁式线性致动器特征在于两个稳定的开关状态的可能性，如其适用于根据JP57-198612A和EP1275886A2所述的线性致动器。因此，它们可以设计为所谓的双稳态致动器，其中轴—由于永磁体装置与壳体的相互作用—可以在线圈装置不加载(通电)的情况下保持其两个终端位置的每一个，但是这以相应的方式部分地也适用于相似的构造形式，其具有不同的永磁体装置的实施形式和/或其与线圈装置的适配形式(例如参照US3504315A，US3503022A，US4490815A，CN101908420A，US3202886A和DE2423722A)。除了上面已经讨论的方面之外，在这种双稳态电磁致动器中，作为另一方面，还要考虑在稳定的开关状态下作用在衔铁装置上的力(保持力)；因为较高的保持力通常在衔铁装置的减小的初始加速度方面具有显着的效果，并且因此损害了开关动力学。US4071042A公开了一种所述类型的电磁式线性致动器，其如权利要求1的前序部分所述、作为上述特征的补充、特征在于，永磁体装置布置在轴的端侧。然而，该电磁式线性致动器不是设计成双稳态致动器，而是设计用于液压伺服阀的致动，为此目的而追求的是，衔铁装置从平衡的中间位置开始的偏转与线圈装置的通电成比例。US2004/0100345A1公开了一种设计用于变速器的电磁式线性致动器。其有两个布置在壳罩形的壳体中的线圈，在它们之间有一个中心的磁通传导件。固定的磁通传导件在端侧插入壳体中，衔铁装置的轴延伸穿过该磁通传导件，在衔铁装置的端侧上布置第一可动的磁通传导件。在固定的磁通传导件和第一可动的磁通传导件之间存在第二可动的磁通传导件，其相对壳体以及衔铁装置都可以移动。根据一个线圈、另一个线圈或两个线圈的通电，衔铁装置占据三个定义的位置中的一个。本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种所述类型的电磁式线性致动器，其特征在于与现有技术相比改进的运行性能。在这种意义上，上述类型的高动态工作的电磁式线性致动器尤其应具有特别高的调节力。根据本专利技术，所述技术问题这样解决，方式为在这种类型的电磁式线性致动器中，背离轴的自由端的第一线圈在其背离轴的自由端的端部上具有内径减小的区域，并且在第一线圈中在端侧容纳由磁活性材料构成的芯。在电磁式线性致动器的按照本专利技术的实施例中可以实现的关键优点是之前未知的(如下面详细描述的)、在定子装置和衔铁装置之间作用的电磁力的理想的特性曲线。作用在衔铁装置上的电磁力的所述曲线—尽管在衔铁装置的第一终端位置中作用在该衔铁装置上的保持力是值得注意的—允许衔铁装置的特别高的初始加速度，其中在衔铁装置的后续的调节路程上作用特别均匀延伸的电磁力，这有利地作用于衔铁装置的进一步的加速以及所提供的开关力。接近调节路程结束时，调节力能够再次显著地升高，这在通常的应用情况中是特别有利的。特别是，在调节路程的大部分中在衔铁装置上施加的电磁力的特别均匀的曲线(或走势)是非常有利的。本专利技术的第一个优选的改进方案的特征在于，在端侧容纳在线圈装置的第一线圈中的芯与第一线圈的内径减小的区域的整个轴向延伸部相重叠。这有利于力曲线，该力曲线导致衔铁装置的特别高的初始加速度。在此特别有利的是，第一线圈的内径减小的区域在径向上这样与永磁体装置交叠，即，永磁体装置的外径大于第一线圈的内径减小的区域的内径。根据本专利技术的另一个优选的改进设计，当第一线圈和第二线圈之间的轴向距离不明显大于缠绕技术上绝对必要的轴向距离时，则力曲线也是特别有利的。理想地，当线圈装置的第一线圈和第二线圈—特别优选地在非磁性活性材料的共同承载套筒上—连续缠绕时，存在于第一线圈和第二线圈之间的轴向距离局限于为了绕组线的无损地弯曲180°所需的尺寸。在实践中，所讨论的距离应至少不超过缠绕技术上绝对必要的尺寸的50％。根据本专利技术的另一个优选改进设计规定，在第一线圈和第二线圈之间不布置磁通传导件。这样的磁通传导件可能会导致不均匀的力曲线并且在电磁式线性致动器的按照本专利技术的设计方案中对其运行性能产生不利的影响。本专利技术的另一个优选的改进方案的特征在于，在衔铁装置的第一终端位置中，其中永磁体装置大于50％地与第一线圈重叠(并且通常轴缩回到端部件中)，在芯和永磁体装置的与之相邻的磁通传导件之间存在轴向间隙。以这种方式，可以对所需的起动力(Losbrechkraft)产生积极的影响，该起动力对于使衔铁装置克服作用的保持力而移出第一终端位置是所需的。以特别简单的方式实现这一点的一种方式在于，轴沿轴向穿过永磁体装置并且一部分从永磁体装置继续突出出来。因此，衔铁装置利用轴的相应突起抵靠在芯上并且永磁体装置的磁通传导件与其保持距离。此外，轴有利地由非磁性活性材料构成，优选地由不锈钢构成。这不仅有利于上述作为衔铁装置的“止挡”的功能，而且还因为可以通过这种方式实现磁感的减小以及与之相关地将磁场集中在永磁体装置的与线圈装置存在相互作用的外周部分是有利的。此外，根据本专利技术的另一个优选的改进方案，如果永磁体装置在衔铁装置的第一终端位置中与第一线圈的重叠小于永磁体装置在衔铁装置的第二终端位置中与第二线圈的重叠，则对力曲线是有利的。因此，例如在衔铁装置的第一终端位置中，永磁体装置可以被第一线圈轴向重叠55％至85％，但是在衔铁装置的第二终端位置中被第二线圈更大程度地、以介于65％和100％之间的份额沿轴向重叠。特别优选的范围是永磁体装置在衔铁装置的第一终端位置中被第一线圈轴向重叠65％至75％，并且在衔铁装置的第二终端位置中被第二线圈轴向重叠75％至90％。又一优选的改进设计的特征在于，壳体的端部件设计为组装和导向块。在这个意义上，壳体的端部件既具有这样的结构特征(例如法兰、旋入螺纹、安装延伸部等)，它们用于将线性致动器附接到具有待致动元件的构造结构(例如，在使用线性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁式线性致动器，包括：‑具有罩套部段(6)和端部件(5)的壳体(1)，‑设置在壳体(1)中的线圈装置(2)，该线圈装置(2)具有两个围绕共同轴线(A)延伸、并沿相反方向缠绕的、并且彼此沿轴向错开的线圈(19、20)，和‑在壳体(1)中沿轴线(A)在两个终端位置之间可滑动地支承的衔铁装置(3)，该衔铁装置(3)具有穿过端部件(5)的轴(8)和布置在该轴(8)上的永磁体装置(9)，该永磁体装置(9)具有轴向磁化的永磁体(10)和两个布置在该永磁体(10)端侧上的盘形磁通传导件(11)，其中，所述永磁体装置(9)布置在所述轴(8)的端侧上，并且在所述衔铁装置(3)的两个终端位置的每一个中，所述永磁体装置(9)的轴向长度的至少50％与所述两个线圈(19、20)之一重叠，其特征在于，‑背离轴(8)的自由端的第一线圈(19)在其背离轴(8)的自由端的端部上具有内径减小的区域(27)，‑在第一线圈(19)中在端侧容纳由磁活性材料构成的芯(28)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.15 DE 102017103090.51.一种电磁式线性致动器，包括：-具有罩套部段(6)和端部件(5)的壳体(1)，-设置在壳体(1)中的线圈装置(2)，该线圈装置(2)具有两个围绕共同轴线(A)延伸、并沿相反方向缠绕的、并且彼此沿轴向错开的线圈(19、20)，和-在壳体(1)中沿轴线(A)在两个终端位置之间可滑动地支承的衔铁装置(3)，该衔铁装置(3)具有穿过端部件(5)的轴(8)和布置在该轴(8)上的永磁体装置(9)，该永磁体装置(9)具有轴向磁化的永磁体(10)和两个布置在该永磁体(10)端侧上的盘形磁通传导件(11)，其中，所述永磁体装置(9)布置在所述轴(8)的端侧上，并且在所述衔铁装置(3)的两个终端位置的每一个中，所述永磁体装置(9)的轴向长度的至少50％与所述两个线圈(19、20)之一重叠，其特征在于，-背离轴(8)的自由端的第一线圈(19)在其背离轴(8)的自由端的端部上具有内径减小的区域(27)，-在第一线圈(19)中在端侧容纳由磁活性材料构成的芯(28)。2.按照权利要求1所述的线性致动器，其特征在于，所述芯(28)与第一线圈(19)的内径减小的区域(27)的整个轴向延伸部重叠。3.按照权利要求1或2所述的线性致动器，其特征在于，第一线圈(19)的内径减小的区域(27)在径向上与永磁体装置(9)交叠。4.按照权利要求1至3中任一项所述的线性致动器，其特征在于，第一线圈(19)和第二线圈(20)之间的轴向距离不明显大于缠绕技术上绝对必要的轴向距离。5.按照权利要求1至4中任一项所述的线性致动器，其特征在于，在第一线圈(19)和第二线圈(20)之间不布置磁通传导件。6.按照权利要求1至5中任一项所述的线性致动器，其特征在于，所述两个线圈(19、20)容纳在由非磁性活性材料制成的共同的承载套筒(21)上。7.按照权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：F拉哈纳尔，
申请(专利权)人：科莱克特集团公司，
类型：发明
国别省市：斯洛文尼亚,SI