[发明专利]螺线管致动器

说明书

发明领域

本发明涉及一种螺线管致动器。

背景

WO2011/058344A1描述了一种螺线管致动器。该螺线管致动器包括可以允许使用较少的安培匝数来提供偏置的永磁体。因此，可以使用可以有助于减少磁泄漏的较小的线圈截面和较短的磁路长度，其反过来可以意味着可以使用更少的安培匝数。

尽管在如上的WO2011/058344A1中所描述的螺线管致动器相对于不带有永磁体的螺线管致动器具有优势，例如提供更大的开启力的潜力，但是还需要作出进一步的改进。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种螺线管致动器。该螺线管致动器包括电枢、极片、电磁线圈、永磁体和弹簧，该电磁线圈被布置为响应于通电而引起电枢在第一位置和第二位置之间沿行进方向行进，该永磁体被定位和取向为将电枢闩锁在至少第一位置处，以及该弹簧被布置为偏置电枢。

该致动器可以被配置成使得根据通过电磁线圈的电流将电枢稳定地定位在第一位置和第二位置之间的多于一个位置处，例如固定在任何位置处。因此，不需要位置传感器就可以实现可变的升程。根据电流可以实现对可变升程的开环控制。

弹簧可以包括具有管腔的圆柱形挠曲件。极片、电枢和电磁线圈可以被设置在管腔内。

弹簧可以包括至少一个基于板的挠曲件，该至少一个基于板的挠曲件包括一个板挠曲件或至少两个板挠曲件的叠层，该一个板挠曲件或至少两个板挠曲件的叠层被布置成使得所述或每个板挠曲件沿所述行进方向被设置且所述或每个相应的板挠曲件的法线被取向为实质上平行于所述行进方向。这可有助于减小螺线管致动器的宽度或直径。该板或每个板可以包括一个或多个狭缝和/或一个或多个孔。该板或每个板可以为圆盘形。至少一个基于板的挠曲件可以包括第一和第二基于板的挠曲件。极片、电枢和电磁线圈可以被设置在第一和第二基于板的挠曲件之间。

至少一个永磁体可以包括至少5个永磁体，该至少5个永磁体被布置在正多边形的边上使得永磁体的磁化向内指向或向外指向。这可有助于提供均匀的径向磁场。

至少一个永磁体可以相对于极片固定。从电枢机械地分离永磁体可以有助于减小电枢结构的质量，从而，允许电枢针对给定的力能够更快地加速。至少一个永磁体可以穿过电枢。至少一个电磁线圈可以相对于极片固定。

致动器可以包括至少两对电磁线圈和设置在电枢中的至少两对永磁体。每对电磁线圈都可以与相应的一对永磁体相关联以便平行地驱动电枢。这可有助于增加由致动器施加的力。

致动器可以包括沿行进方向以叠层的方式布置的至少两个连接的电枢。每个电枢可以支持至少一个相应的磁体，并且该螺线管致动器包括至少两对电磁线圈。对于给定横截面面积的致动器，这可有助于增加力。

每个电枢都可以包括第一和第二相反形状的面。通过使电枢的面成形，例如通过斜切可以减小电枢的质量。对于给定的力，这可有助于增加加速度。电枢可以包括圆锥形或棱锥形部分。电枢可以包括截头圆锥形或截头棱锥形部分。第一面和第二面可以是大致凸面的。极片可以包括至少一个相应的相反形状的面用于安置电枢。

这可有助于最小化电枢和极片之间的间隙。

致动器或致动器组可以包括布置在单环中的单线圈。

永磁体可以主要包括钐钴或钕。

弹簧可以被配置成提供足够的力，以便防止电枢被闩锁在第二位置处。弹簧可以被配置成提供在电枢的行进长度上具有相同方向的力。弹簧可以被配置成提供在电枢的行进长度上实质上恒定的力。弹簧可以被配置成提供在电枢的行进长度上变化的力。力可以以小于2：1的因子变化。如果有两个或多个弹簧，那么该力可以是这些弹簧的净力。弹簧的弹簧常数的幅值可以小于由螺线管致动器提供的磁性弹簧的弹簧刚度的幅值。弹簧的弹簧常数的幅值可以大于由螺线管致动器提供的磁性弹簧的弹簧刚度的幅值。弹簧的弹簧常数的幅值可以具有在由不含有至少一个弹簧的螺线管致动器提供的磁性弹簧的弹簧刚度的幅值的1.5和2.0倍之间的范围中的值。如果有两个或多个弹簧，那么弹簧常数可以是这些弹簧的净弹簧常数。