[发明专利]电磁驱动器

说明书

发明背景

本发明涉及一种适于液压阀应用的螺线管驱动器以及包括这种驱动器的阀结 构。

流体动力系统经常依靠螺线管驱动的阀来控制流体流动。能够尽可能快地将 流体从一路切换至另一路以使花费在中间位置的时间减至最小，由此最小化通过阀 的压力降造成的能量损失常常是有利的。

常常将这类阀构造成单向作用螺线管，藉此例如滑阀或提升阀的铁磁滑动部 件被吸引至螺线管的端面，回路磁通沿垂直于螺线管轴线的方向进入铁磁部件，以 使流入磁路的磁通在移动部件上产生净轴向力，该力使移动部件从一个位置移动至 另一位置。一般来说，螺线管无法产生相反指向的力，因此该力是通过弹簧或其它 液压元件来提供的。这类阀经常具有沿驱动方向40毫秒数量级的过渡时间。

液压/气动泵和马达在本文中称为“流体作业机”。新的这类机器正在出现， 其中作业腔的连通不是通过例如配流盘的机械装置提供的，而是通过由数字计算机 控制的螺线管驱动阀提供。这种技术使这一机器移运分立单元中的流体，并因此申 请人所描述的这种机器被称为“Digital Displacement(TM)”。这些泵的操作者 希望直接通过在1800-2800rpm范围内运转的工业柴油机的轴来驱动它们。为了获 得这些速度，连通阀每秒必须驱动多次。驱动时间应当保持在5毫秒以下以准确连 通。

根据现有技术的螺线管阀无法获得这种驱动速度。一般存在恢复力以将衔铁 保持在最初位置，该最初位置是如果线圈未激活的默认位置。在衔铁移动前，必须 对线圈充电，由于线圈的高电感，这花费许多毫秒——这被称为线圈的等待时间。 力逐渐在衔铁上建立，直到它超过该恢复力并造成衔铁向第二位置的加速度为止。 由于线圈很长的时间常数，随着力逐渐建立，该最初加速度很低。这些效果造成长 的阀过渡时间。

由于衔铁处于运动状态的周期很长，且线圈的等待时间很长，因此关于阀达 到其驱动位置的确切时间存在很多不确定因素。

发明概述

本发明解决上述问题并使螺线管阀快至足以确保往复流体体积在柴油机的速 度下精确连通。另外，它具有在阀需要被快速驱动或实际上作为在流体阀领域外的 快速直接螺线管驱动器的任何更宽的应用场合。

本发明提供根据权利要求1的电磁驱动器。该驱动器包括：磁芯；可在所述 磁芯的间隙中移动的铁磁部件(“衔铁”)；将所述部件吸引至所述间隙的一侧(“锁 闭间隙”)的磁铁；用来将磁通汇聚在所述间隙的一侧的磁通汇聚器；用于在所述 间隙内产生磁通的螺线管，所述螺线管的磁路由所述磁芯的一部分、所述间隙的一 部分以及铁磁部件和磁芯之间的进一步间隙(“径向间隙”)界定；以及退磁器， 所述退磁器的磁路由所述磁芯的另一部分、所述间隙的另一部分以及所述进一步间 隙界定，所述退磁器被设置成至少将磁铁退磁到一个程度，即由螺线管产生的磁通 从所述磁通汇聚器转移至所述进一步间隙并且所述可移动部件在螺线管的磁力作 用下可移离磁铁的程度。

在一具体实施例中，退磁器包括具有比所述螺线管的等待时间更低的等待时 间的线圈。

驱动器可包括电子驱动器电路，该电子驱动器电路被设置成向螺线管和线圈 提供电压脉冲以使每个螺线管和线圈在每个磁路的重叠部分产生相同方向的磁通。 另外，可设置数字控制器以将信号发送至驱动电路，以在要求驱动器工作的时间之 前对螺线管充能，并在螺线管之后对线圈充能。或者，可设置数字控制器以将信号 发送至驱动电路，以在要求驱动器工作的时间之前对螺线管充能，然后仅响应对启 动驱动器的判决来对线圈充能。

磁通汇聚器沿朝向螺线管的方向包括磁铁的或相邻的铁磁元件的锥体。

驱动器可以是功能上沿轴对称的。或者驱动器可以是功能上沿平面对称的并 包括至少两个磁芯和两个磁铁，在平面的每侧具有一个。

本发明还提供流体作业机的阀结构，该结构包括连接于前述驱动器的可移动 铁磁部件的阀部分。

最后，本发明提供包括这种阀结构的流体作业机，流体从该流体作业机的一 个或多个作业腔流入或流出或者流入和流出在一定程度上通过阀驱动受到控制。数 字控制器可与机器的转轴同步。

附图简述

下面仅以示例方式结合附图对本发明的具体实施例进行说明，在附图中：

图1是根据本发明的驱动器的示意图；