[发明专利]用于有固定垂直磁体和线圈的线性致动器的方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求共同待决的、2007年2月12日提交的题为“Method and system for a linear actuator with stationary vertical magnets and coils”的第60/889,413号 美国临时申请的优先权，在这里通过引用全文并入。

技术领域

本发明涉及磁领域，且具体地涉及应用径向磁场和作用在阀的元件上的传 导线圈的直接驱动致动器。

背景技术

致动器传统意义上是机械技术。大多数致动器包含阀、弹簧和移动阀的枢 轴转动元件。机械致动器的一个问题是机械致动器的零件容易磨损。当弹簧弹 力减弱且枢轴转动接头磨损时，阀停止以有效的方式工作。具有较少活动零件 的致动器比传统的机械致动器的耐用性更持久。

最近，形成了对非常小的致动器的需要。例如，通过诸如惯性测量单元、 传感器和电源等基本零件的小型化的快速进步，已经开发出微型飞行器 (MAV)。这些MAV被设计为只有15厘米大小。这么小尺寸的机械致动器十 分不易使用并且不可靠。

美国专利第6,828,890号和第6,876,284号是关于磁致动的阀，虽然并不认 为那里所有的教授内容是这里公开的发明的现有技术，它的教授内容在这里通 过引用并入。同样在现有技术中是可替换的致动器，例如在Pischinger的美国 专利第4,515,343中公开的。

因此，迄今未解决的需求在工业上存在，以解决前述的缺乏和不足。

发明内容

本发明的实施方式提供用于提供线性致动器的系统和方法。从结构上简要 描述，其中，系统的一种实施方式能按如下实现。系统包括顶部磁体和底部磁 体。底部磁体与顶部磁体轴向对齐。顶部磁体和底部磁体具有相反的磁化。垫 圈夹入顶部磁体与底部磁体之间。顶线圈位于顶部磁体里。底线圈位于底部磁 体里。芯子(slug)可滑动地位于顶线圈和底线圈里。致动构件与芯子一体。

本发明也能看作用于提供并利用线性致动器的方法。在这点上，其中，这 种方法的一个实施方式能够用以下步骤概括总结为：底部永磁体与顶部永磁体 轴向对齐，其中顶部磁体和底部磁体具有相反的磁化；将垫圈夹在顶部磁体和 底部磁体之间；将顶线圈定位在顶部磁体里且将底线圈定位在底部磁体里；将 芯子可滑动地、至少部分地定位在顶线圈和底线圈里；以及激励至少一个线圈， 产生造成芯子沿线圈的轴滑动的磁阻力。

在对附图和详细描述的分析基础上，本发明的其他系统、方法、特征和优 点对本领域技术人员将或变得明显。希望所有这样的另外的系统、方法、特征 和优点包括在这个描述里，包括在本发明的范围里并由随附权利要求保护。

附图说明

参考以下附图能更好理解发明的许多方面。图中的部件未按比例绘制，重 点是放在了清楚示出本发明的原理上。此外，在图中，贯穿几幅视图同样的参 考数字表示相应的零件。

图1是依照本发明的第一种示例性实施方式的线性致动器的剖面侧视图；

图2是依照本发明的第二种示例性实施方式的线性致动器的剖面侧视图；

图3是依照本发明的第二种示例性实施方式的、图2的线性致动器的等轴 测透视图；

图4是依照本发明的第三种示例性实施方式的线性致动器的剖面侧视图；

图5是示出一种提供并利用依照本发明的第一种示例性实施方式的、上述 图2所示的线性致动器的方法的流程图。

具体实施方式

图1是依照本发明的第一种示例性实施方式的线性致动器10的剖面侧视 图。线性致动器10是有顶部固定磁体12和底部固定磁体14的永磁体致动器。 顶部磁体12和底部磁体14都具有在其中形成的实质圆柱形的开口。顶线圈16 和底线圈18至少部分地分别被顶部磁体12和底部磁体14环绕。至少一个垫 圈20分离顶部磁体12和底部磁体14以及顶线圈16和底线圈18。芯子22可 滑动地布置在线圈16、18里并连接到细长构件24。细长构件24连接到致动构 件26，例如发动机阀。