[发明专利]电磁式线性致动器

说明书

电磁式线性致动器包括具有罩套部段(6)和端部件(5)的壳体(1)、设置在壳体(1)中的线圈装置(2)、该线圈装置(2)具有两个围绕共同轴线(A)延伸、并沿相反方向缠绕的、并且彼此沿轴向错开的线圈(19、20)，和在壳体(1)中沿轴线(A)在两个终端位置之间可滑动地支承的衔铁装置(3)，该衔铁装置(3)具有穿过端部件(5)的轴(8)和布置在轴上的、具有轴向磁化的永磁体(10)和两个在端侧布置在该永磁体上的盘形磁通传导件(11)的永磁体装置(9)。背离轴(8)的自由端的第一线圈(19)在其背离轴(8)的自由端的端部上具有内径减小的区域(27)。在第一线圈(19)中在端侧容纳由磁活性材料构成的芯(28)。在衔铁装置(3)的两个终端位置的每一个中，永磁体装置(9)的轴向长度的至少50％被两个线圈(19、20)之一覆盖。

本发明涉及电磁式线性致动器。更具体地，本发明涉及一种电磁式线性致动器，包括具有罩套部段和端部件的壳体、设置在壳体中的线圈装置(其具有两个围绕公共轴线沿相反方向缠绕并且彼此轴向错开的线圈)、和在壳体中沿轴线在两个终端位置之间可滑动地支承的衔铁装置(Ankerordnung；亦可称为“电枢装置”)，其具有穿过端部件的轴和布置在其上的永磁体装置，该永磁体装置具有轴向磁化的永磁体和两个布置在该永磁体端侧上的盘形磁通传导件，其中，在衔铁装置的两个终端位置的每一个中，永磁体装置的轴向长度的至少50％与两个线圈之一重叠。

电磁式线性致动器在各种实施形式和使用中是已知的。它们各自的构造形式和个性化造型取决于各自的应用。例如，它们取决于相关应用中存在的可用空间、轴在两个终端位置之间行进所需的调节路程(或者说开关行程)、以及轴必须能够施加在部件上的所需的力。可实现的开关动力学、也就是轴用于从一个末端位置移动到另一个末端位置所花费的时间、对于许多应用来说是非常重要的参数。在此应该考虑的是，在各个方面和功率特征参数之间存在依赖关系。因此，由轴提供的调节力(或开关力)通常与尺寸相关，即较大的线性致动器可以提供较大的调节力。然而，由于需要移动较大的质量，可实现的开关动力学通常受此困扰。此外，开关动力学和开关力彼此相关，因为加速衔铁装置所需的力减小了在衔铁装置的运动阶段中有效的开关力。

对应于开头给出的结构类型的电磁式线性致动器特征在于两个稳定的开关状态的可能性，如其适用于根据JP57-198612A和EP1275886A2所述的线性致动器。因此，它们可以设计为所谓的双稳态致动器，其中轴—由于永磁体装置与壳体的相互作用—可以在线圈装置不加载(通电)的情况下保持其两个终端位置的每一个，但是这以相应的方式部分地也适用于相似的构造形式，其具有不同的永磁体装置的实施形式和/或其与线圈装置的适配形式(例如参照US 3504315 A，US 3503022 A，US 4490815 A，CN 101908420 A，US 3202886A和DE 2423722 A)。除了上面已经讨论的方面之外，在这种双稳态电磁致动器中，作为另一方面，还要考虑在稳定的开关状态下作用在衔铁装置上的力(保持力)；因为较高的保持力通常在衔铁装置的减小的初始加速度方面具有显着的效果，并且因此损害了开关动力学。

US 4071042A公开了一种所述类型的电磁式线性致动器，其如权利要求1的前序部分所述、作为上述特征的补充、特征在于，永磁体装置布置在轴的端侧。然而，该电磁式线性致动器不是设计成双稳态致动器，而是设计用于液压伺服阀的致动，为此目的而追求的是，衔铁装置从平衡的中间位置开始的偏转与线圈装置的通电成比例。

US 2004/0100345 A1公开了一种设计用于变速器的电磁式线性致动器。其有两个布置在壳罩形的壳体中的线圈，在它们之间有一个中心的磁通传导件。固定的磁通传导件在端侧插入壳体中，衔铁装置的轴延伸穿过该磁通传导件，在衔铁装置的端侧上布置第一可动的磁通传导件。在固定的磁通传导件和第一可动的磁通传导件之间存在第二可动的磁通传导件，其相对壳体以及衔铁装置都可以移动。根据一个线圈、另一个线圈或两个线圈的通电，衔铁装置占据三个定义的位置中的一个。

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种所述类型的电磁式线性致动器，其特征在于与现有技术相比改进的运行性能。在这种意义上，上述类型的高动态工作的电磁式线性致动器尤其应具有特别高的调节力。