[发明专利]弹道式单极双稳态致动器

说明书

本发明涉及用于使用极性不变的脉冲电气控制来控制元件在两个稳态位置之间的移动的致动器，其具有：·铁磁可移动块(2)，·相对于可移动块(2)固定的至少一个电气控制的线圈(6，6a，6b)，·相对于所述可移动块(2)固定并且在所述可移动块(2)的两侧的至少两个铁磁磁极(15a，15b)。所述致动器包括吸引所述可移动块(2)以实现两个稳态位置的至少一个永磁体(3a，3b)，在可移动装置的移动期间所述可移动块(2)与所述铁磁磁极(15a，15b)一起限定至少两个可变气隙(11a，11b，12a，12b)，不管可移动块(2)的位置如何，所述永磁体(3a，3b)的磁通量与由所述至少一个线圈(6，6a，6b)产生的磁通量相反。

技术领域

本发明涉及具有两个无电流稳态位置的致动器的领域。

电磁致动器通常以单稳态的方式制造，也就是说，致动器的磁衔铁——在没有被供应能量时——具有单一无电流稳态位置。该稳态位置通常由弹簧的回弹力确定，而到行程上的称为切换位置的另一端位置的转移是通过根据所谓的“单极”电源对磁性线圈或电磁铁的励磁线圈进行激励来实现的，也就是说，其需要仅一个电流的流通方向。这可以使用基本的、经济的且易于访问的电子装置来完成，特别是在汽车电气网络中。

为了将磁衔铁保持在切换位置，必须向磁性线圈连续地供应电流，而不产生任何机械功。这会导致能量损失和致动器的发热。

为了避免该缺点，众所周知的是使用双稳态致动器解决方案，在该解决方案中，在没有能量输入的情况下磁衔铁总是保持在两个端位置之一处——通常使用永磁体——直到通过对磁性线圈进行临时供电将其转移至另一位置；然后在线圈没有被激励的情况下它会保持在那里。能量只需要用来将磁衔铁转移到两个端位置之一，并且能量很大程度上被转化为机械功。然而，这些解决方案需要双极型电源，也就是说，电流的方向根据是希望从第一稳态位置移动到第二稳态位置还是希望从第二稳态位置移动到第一稳态位置而不同。然而，电流的这种双极性需要比在单极性情况下更复杂和昂贵的电气架构，这是因为其通常需要集成若干开关晶体管(根据通常称为“H桥”的组件)，并且这种架构的可用性在汽车电气网络中可以证明是有问题的，特别是在有必要增加功能并且因此增加这种架构的可用性的情况下。

背景技术

在现有技术中，已知申请人的欧洲专利EP1875480，该专利涉及一种电磁致动器，该电磁致动器由移动组件和包括至少一个电励磁线圈和至少一个永磁体的固定铁磁定子组件组成，该电磁致动器在其行程端处具有两个无电流稳态平衡位置，该电磁致动器的特征在于，移动组件具有分布在定子组件两侧的两个不同的铁磁衔铁并且每个铁磁衔铁与所述定子组件形成至少一个磁路，以及特征在于，在行程末端处不保持电流的情况下永磁体能够在稳态平衡位置与移动铁磁部件中的一个和另一个进行磁协作。根据变型，在该已知的解决方案中在电气阶段执行线圈的布置使得由第一线圈产生的磁通量将从第一显著磁路无电流的情况下的磁通量减去，而第二线圈产生的磁通量被加至第二显著磁路无电流的情况下的磁通量。可以使用双极电流来控制致动器。因此致动器是单相的并且承载双极电流。

这样的致动器确实具有两个无电流稳态位置，但是需要反转控制电流的方向以从一个位置切换到另一位置，这意味着要使用实施若干功率晶体管的电子电路。

例如如申请US20020149456或更近的申请DE102014216274中所呈现的，已经提出了使用单极电源工作并实现两个稳态位置的致动器。这些请求特别地解决了在无电流消耗的情况下获得两个稳态位置的一般问题，同时保持简单的单极电源并保持在其线圈中接受任何方向的电流但在行程的每一半中只产生单向力的螺线管型的电致动器。因此，必须以弹道方式控制这些致动器，也就是说，通过施加时间受限的力并通过依靠传递至移动部件的动能以到达相对的稳态位置来控制。

为了实现稳态位置，这些申请提出使用所谓的“卡扣”弹簧(snap spring)形式的机械元件，也就是说，根据它们工作的方向执行特定的正向或负向机械功，或者使用“弹簧定位销(spring plunger)”类型的将球楔入槽中的形式的机械元件。

现有技术的缺点