[发明专利]电磁致动器

说明书

技术领域

本发明涉及致动器领域。更准确地说，涉及电磁致动器。

背景技术

已经存在这样的电磁致动器：其中，可移动构件被设计为滑入铁磁框架中。通过在每个框架模块(frame module)中的线圈中引入电流而在框架中建立磁场，这在与可移动构件固定的磁体上产生拉普拉斯力，由此控制其线性位移。

发明内容

本发明旨在通过提出一种致动器为电磁致动器的已知构造提供替代结构，其中，可移动构件被设计为在暴露于磁通时沿着预定的位移轴在铁磁框架内滑动，并且其中该框架是单个环路(loop)的形式，其包括位于可移动构件的所述位移轴上的两个空气隙，从而磁通循环经过框架中的单个环路生成相反方向的两个磁场，每个磁场延伸到与预定位移轴垂直的空气隙中。可移动构件包括永磁体，在预定方向上极化，并且具有轴向尺寸，从而在每个端位置，磁体的该端延伸到一个空气隙中，并且磁体的相反端延伸到另一空气隙中。

由此，根据本发明，致动器能给予框架简单的形状，单个磁体被设计为整个在框架中位移，而不用移动到两个空气隙之外，该两个空气隙由沿着具有单个环路的磁路中的位移轴的回路中的断裂口(break)形成。由于磁通路径的简单和紧凑从而在框架中循环的磁通在到达空气隙前仅损失少量能量，并且由于使用了由来自相同磁通的相反反向的两个磁场所驱动的单个极化磁体，结果是具有最优能效的致动器。

在本发明的优选构造方法中，所述框架包括彼此相对并且在所述可移动构件附近放置的两个U形模块。每个模块包括通过两个横向壁在端处延伸的纵向壁，所述横向壁的端表面位于所述框架的同一纵向端上，每个与另一个相对，由此在两个横向壁之间形成空气隙。这是产生框架的简单方式，该方式使得空气隙被沿着如上所述的位移轴来设置，以围绕永磁体并允许其线性位移，同时确保它恒定地保持在空气隙内。这给出了这样的开放的框架：其中可以容易地安装可移动构件，并且其使得功能构件能被容易地连接到可移动构件。

根据本发明的优选特征，位置传感器与所述框架固定(solid)，以检测所述可移动构件的位移。该检测可被有利地用于由调整框架生成的磁通。所述传感器可被放置在所述可移动构件的一端，在致动器的输出端或者在模块内部。再一次，框架的开放形状意味着传感器可被容易地放置在模块内部的合适位置以测量位移。

根据本发明，通过若干个线圈来生成磁通，所述线圈分别位于所述框架的一个壁周围并且被电驱动，以便每个线圈生成类似的磁通，所述磁通在所述框架中的单个环路中循环。

由此，可以驱动任意数量的线圈而不用改变由电流产生的磁通的路径。磁通可在单个环路中被添加并沿着同一路径集中，这使致动器的效率提高。

根据本发明的优选特征，所述可移动构件的端位置由机械轴向止挡(stop)确定，以在线圈不被电驱动时为所述可移动构件产生稳定的静止位置。由于在磁体被放置于其间的空气隙中建立的磁场在相对的方向上，磁体的一个场的排斥力和磁体的另一个场的吸引力组合，以朝着可移动构件的端并逆着轴向止挡推动可移动磁体。磁体由此被锁定到预定的位置，其中，磁体的端被保持在其各自的空气隙中，从而如果线圈中的电流被反转，磁体容易在相反的方向上位移。

根据本发明的某些特别有利的特征，所述可移动构件可以包括与所述永磁体相距一距离添加到所述可移动构件的磁性部件，从而所述磁性部件在所述框架外部从一端位置延伸到另一端位置，而不管所述可移动构件的位置如何。在一个特定的构造方法中，所述磁性部件具有比空气隙的横向尺寸大的横向尺寸，以为所述可移动构件形成机械轴向止挡。

根据本发明的有利特征，所述致动器包括使所述静止位置不对称并且使一个静止位置优先于另一静止位置的装置。可以提供具有弹簧的机械装置，例如，以使可移动构件返回到其初始位置，或者可以通过诸如上述的磁性部件有利地形成的磁性装置。可以理解，可以将它们进行组合，尤其是为了确保致动器的安全操作。

在将致动器用于内燃机的特定应用的情况下，所述可移动构件被连接到阀杆(valve stem)。有利地，使得如上所述的致动器的优先静止位置对应于阀的闭合位置。在故障电源的情况下，这将避免阀保持开放并避免使活塞撞击阀。

附图说明

在下列附图所示例的以下描述中，本发明的其他特征和优势将变得更明显：

-图1是根据本发明的第一构造方法的电磁致动器的鸟瞰分解图，在铁磁框架的两个模块上安装有四个线圈，支撑笼状物(cage)中的单个磁体的可移动构件能够在所述两个模块之间滑动；