[发明专利]磁性加载的机电开关

说明书

技术领域

本发明的实施方式通常涉及机电开关及其操作与使用方法。更具体地说，本发明的实施方式涉及能够通过操作机电开关而利用开关装置来控制流体元件、气动元件、电气元件、反射镜元件（mirror element）、以及光学元件的装置以及控制流体元件、气动元件、电气元件、反射镜元件、以及光学元件的方法。

背景技术

电子控制的开关利用一些形式的电磁设计来产生用于特定应用的状态的改变。这些设计通常包括用于电子控制的线圈、有助于关闭或打开控制点的弹簧、以及用于控制点的多种设计。在电气应用中用于开关的控制点通常地包括触点，而具有一些形式的反向制动（plugging）机构的端口孔是用于阀的控制点，并且透镜组件是用于光学开关的控制点。

传统开关的操作通常涉及在芯周围的直接电磁线圈的使用，当将能量增加到线圈或从线圈移除时其打开或关闭阀。某些MEMs（微机电系统）设计利用腔体挤压效应，由此将能量施加到压电材料导致腔体或隔膜的闭合。

目前，弹簧与铰接机构设计通常有助于在阀应用中使用的开关的操作。一些开关具有端口孔，其通过将顺应材料布置在端口孔上方而被密封。不幸的是，这些弹簧与铰接机构将额外的载荷需求布置在此结构上。为克服弹簧与铰接机构的这些需求，需要较高的磁力来操作此开关。

此外，开关经常受到磨损与撕扯。例如，许多阀座都具有圆锥形状的针状体，使得插入圆锥形状的座将会导致密封。在大多数这些设计中，由固有的制造公差而发生的任何未对准都必须通过使用相对较强的弹簧来补偿，以强制地将阀设计推入到完全定位的情形中。未对准还可能致使在阀座处的泄露或者机械结构的结合。

这些情形中的每一种都在电磁体上布置了附加的需求并且增加了制造成本。此外，用于密封的阀材料处于负载状态下，这通过增加的操作而增加了磨损。从成本角度来看，理想的是限制在开关中使用的材料。更具体地说，在开关中使用的导体通常由趋于昂贵的诸如铜或铝的高传导性材料制成。可能有利的是减少使用的材料（至少在尺寸和/或数量方面）、能量与成本，同时保持或增加包括机电开关的开关的性能。

附图说明

为了进一步阐明本发明的优点与特征中的至少一些，将通过参照在附图中示出的其特定的实施方式给予本发明更多特定的描述。应该理解的是这些附图仅描述本发明的示出的实施方式并且因此不认为是对其范围的限定。将通过利用附图以额外的特定性和细节描述与解释本发明。

图1示出了处于自然或非通电状态中的开关的一个实施方式的立体图与侧视图。

图2示出了处于通电状态中的开关的立体图与侧视图；

图2A-图2D示出了具有多个电枢的开关装置的实施方式；

图3示出了在开关的芯与壳体之间的间隙；

图4示出了构造为流体应用的开关的立体图与横截面视图；

图5示出了具有形成在其中的多个端口的芯的立体图；

图6示出了构造为用于光学应用的开关的横截面视图；

图7示出了构造为用于电气应用的开关的横截面视图；

图8示出了使用至少横向转换切换动作的开关的实例；

图9示出了具有至少横向转换的芯的三路开关的实例；

图10A-图10C示出了包括接合到芯的至少一个反射镜元件的开关装置的实施方式；

图11示出了接合到芯的反射镜元件的实施方式。

具体实施方式

本发明的实施方式涉及包括机电开关的开关，其紧凑、可靠、操作快速、能够以低成本制造和/或者显示出长的操作寿命。从成本，能量与尺寸观点来看，至少与传统开关相比，本发明的实施方式减小或最小化了在开关上的结构性需求。例如，减少在电磁开关中的负载需求有助于使用于操作开关中的电磁体的所需的安培匝的数量最小化。有利地，还可以减少开关所需的材料的数量。此外，本发明的实施方式涉及一种开关，其需要非常低的操作能量并且具有减小部件数量。

这里公开的开关或开关装置（包括机电开关）至少可以在流体应用、电气应用、气动应用、反射镜应用和/或光学应用中使用。通常，机电开关由布置在环与柱塞构造中的磁性加载材料形成。然后，附接线圈以提供用于操作开关装置的磁场。