本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的磁致動器裝置、根據(jù)權(quán)利要求17所述的磁致動器以及根據(jù)權(quán)利要求18和19所述的方法。

背景技術(shù)：

1、從de10235644b4中已經(jīng)提出了一種磁致動器裝置，該磁致動器裝置具有至少一個一體式磁芯和至少一個芯管，該芯管沿著其軸向方向至少基本上磁性分離。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的尤其是提供一種在適用于氫氣應(yīng)用方面具有有利特性的通用裝置。根據(jù)本發(fā)明，該目的是通過權(quán)利要求1、17、18和19的特征來實現(xiàn)的，而本發(fā)明的有利的設(shè)計方案和改進(jìn)方案可以從從屬權(quán)利要求中獲得。

2、本發(fā)明涉及一種磁致動器裝置，尤其是氫氣密封式磁致動器裝置，其具有至少一個尤其是一體式的磁芯和至少一個芯管，該芯管沿著其軸向方向至少基本上磁性分離。

3、提出的是，為了實現(xiàn)氫氣密封性，尤其是小于10-4mbar?l/s、優(yōu)選小于10-5mbar?l/s以及優(yōu)選小于10-6mbar?l/s的泄漏率，磁芯構(gòu)成為沿軸向方向至少在一側(cè)完全封閉，并且芯管與磁芯一體式構(gòu)成。由此，可以有利地實現(xiàn)氫氣應(yīng)用的良好適用性，例如在燃料電池和/或電解裝置的領(lǐng)域中。有利地，可以實現(xiàn)高密封性，從而尤其可以防止氫氣從芯管內(nèi)部逸出。有利地，可以避免泄漏，尤其是對于已知的最小氣體分子h2分子也是如此。有利地，可以完全省去密封點，例如釬焊點或焊接點。有利地，可以將由于空隙等引起的不密封性的風(fēng)險保持得低。尤其地，可以有利地實現(xiàn)高密封性，對于h2分子也是如此，而在這種情況下不會顯著影響磁致動器裝置的功能性或功能參數(shù)。尤其地，氫氣密封式磁致動器裝置具有小于10-4mbar?l/s、優(yōu)選小于10-5mbar?l/s以及優(yōu)選小于10-6mbar?l/s的泄漏率?！按胖聞悠餮b置”應(yīng)尤其理解為磁致動器的尤其是功能可靠的組成部分，尤其是構(gòu)造部件和/或功能部件?！按胖聞悠鳌睉?yīng)尤其理解為優(yōu)選地基于磁阻原理的、通過平移移動做機(jī)械功的致動器，例如電磁閥或磁性開關(guān)。尤其地，在此方面，磁致動器應(yīng)理解為這樣的裝置，該裝置設(shè)置成將電功率借助磁場轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率。

4、“芯管”應(yīng)尤其理解為磁致動器的構(gòu)件，其由磁通量傳導(dǎo)的(磁通量聚束的)、尤其是(軟)磁性的、優(yōu)選鐵磁性的材料構(gòu)成的構(gòu)件，該構(gòu)件優(yōu)選地至少大部分地構(gòu)成磁致動器的磁芯，和/或該構(gòu)件至少部分地、優(yōu)選至少大部分地布置在磁致動器的磁線圈的線圈內(nèi)部中。尤其地，磁性材料構(gòu)成為磁材料。尤其地，芯管至少大部分地由磁性鋼構(gòu)成。尤其地，芯管與磁致動器的至少一個磁線圈一起構(gòu)成電感。尤其地，芯管至少部分地和/或至少在一側(cè)構(gòu)成為管狀。尤其地，芯管設(shè)置成至少部分地收納磁致動器的磁電樞。尤其地，芯管設(shè)置成至少部分地構(gòu)成用于磁致動器的磁電樞的位移空間。尤其地，用于磁電樞的位移空間由芯管的管狀部分形成。尤其地，芯管的縱向方向平行于芯管的管狀部分的管軸線、尤其是旋轉(zhuǎn)對稱軸線伸展。尤其地，芯管的縱向方向在安裝于磁致動器中的狀態(tài)下平行于磁致動器的磁線圈的線圈軸線伸展?！霸O(shè)置”應(yīng)尤其理解為特別編程、設(shè)計和/或配備。將一物體設(shè)置成特定功能尤其應(yīng)理解為，該物體在至少一個應(yīng)用狀態(tài)和/或操作狀態(tài)下執(zhí)行和/或?qū)嵤┰撎囟üδ堋?/p>

5、芯管的“磁性分離”應(yīng)尤其理解為，芯管的兩個(由相同的磁性材料構(gòu)成的)子區(qū)域如此彼此分離，使得防止在芯管的第一子區(qū)域中伸展的所有磁場線中的至少大部分直接轉(zhuǎn)入到芯管的第二子區(qū)域中。芯管的“磁性分離”應(yīng)尤其理解為芯管的磁通量傳導(dǎo)性的中斷。尤其地，磁性分離設(shè)置成中斷沿著芯管的軸向方向通過芯管的磁通量。尤其地，磁性分離設(shè)置成如此繞引磁線圈的磁場的磁場線，使得磁性分離的區(qū)域中的磁場線從芯管被引出。尤其地，磁性分離布置在芯管的區(qū)域中，該區(qū)域在磁致動器的安裝狀態(tài)下布置在磁線圈的線圈內(nèi)部中。尤其地，磁性分離布置在芯管的區(qū)域中，該區(qū)域在磁致動器的安裝狀態(tài)下構(gòu)成用于磁電樞的位移空間。尤其地，芯管的軸向方向平行于芯管的縱向方向伸展。尤其地，芯管的軸向方向平行于芯管的主延伸方向伸展。在這里，物體的“主延伸方向”應(yīng)尤其理解為這樣的方向，該方向平行于恰好完全包圍物體的最小幾何長方體的最長邊。“完全封閉”應(yīng)尤其理解為沿軸向方向沒有穿孔或通孔。尤其地，磁芯在封閉側(cè)沒有穿透磁芯的另外的元件或構(gòu)件，例如閥挺桿等。尤其地，整個芯管與磁芯一體式構(gòu)成。尤其地，芯管沒有單獨的、例如與芯管以材料配合方式連接的分離元件，這些分離元件將芯管分離成兩個或多個不彼此連接的部分。術(shù)語“一體式”應(yīng)尤其也理解為單件式(一件成型或由單個坯件、塊體和/或鑄件成型)。

6、此外，提出的是，一體式芯管的磁性分離至少部分地通過芯管的分離區(qū)域中的芯管的芯管壁的材料的退磁來實現(xiàn)，該退磁尤其是通過芯管壁的材料的熱微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變、例如借助感應(yīng)或激光退火而產(chǎn)生的。由此，可以有利地在保持高氣密性的情況下和在保持芯管的高穩(wěn)定性的情況下實現(xiàn)有效的磁性分離。尤其地，在這種情況下，芯管可以在分離區(qū)域中具有不變的壁厚，尤其是與分離區(qū)域的外部至少基本上相同的壁厚。

7、此外，提出的是，芯管的分離區(qū)域中的芯管的一體式芯管壁的材料具有導(dǎo)磁不良的結(jié)構(gòu)，尤其是金屬結(jié)構(gòu)，例如馬氏體結(jié)構(gòu)，并且芯管的分離區(qū)域外的芯管的一體式芯管壁的材料具有導(dǎo)磁良好的結(jié)構(gòu)，尤其是金屬結(jié)構(gòu)，例如鐵素體結(jié)構(gòu)。由此，可以有利地在保持高氣密性的情況下以及尤其是也在保持芯管的高穩(wěn)定性的情況下實現(xiàn)有效的磁性分離。尤其地，芯管最初完全由具有導(dǎo)磁良好的結(jié)構(gòu)、尤其是金屬結(jié)構(gòu)、例如鐵素體結(jié)構(gòu)的材料制成，并且繼制造之后如此處理，使得分離區(qū)域中的材料經(jīng)歷向?qū)Т挪涣嫉慕Y(jié)尤其是金屬結(jié)構(gòu)、例如馬氏體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。尤其地，具有導(dǎo)磁不良的結(jié)構(gòu)的材料在分離區(qū)域中在芯管的整個壁厚上延伸。

8、此外，提出的是，芯管的磁性分離至少部分地通過芯管的分離區(qū)域中的芯管的芯管壁的壁厚的漸縮部來實現(xiàn)。由此，可以有利地在保持高氣密性的情況下實現(xiàn)有效的磁性分離。有利地，可以避免由于在焊接或釬焊時可能會產(chǎn)生的空隙等或由于彈性體密封件的表面粗糙度等引起的泄漏。尤其地，磁性分離沒有彈性體、焊接點或釬焊點。尤其地，分離區(qū)域中的芯管壁的壁厚如此漸縮，使得磁場線在磁致動器的正常操作中自動完全或至少幾乎完全從芯管的材料中被引出。壁厚的“漸縮”應(yīng)尤其理解為壁厚的顯著減小?！皾u縮”應(yīng)尤其理解為芯管壁的變窄/變薄。分離區(qū)域中的材料除了漸縮之外還可以經(jīng)歷向?qū)Т挪涣嫉慕Y(jié)構(gòu)、例如馬氏體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變或者沒有結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變(即仍然具有導(dǎo)磁良好的結(jié)構(gòu)，例如鐵素體結(jié)構(gòu))。

9、當(dāng)分離區(qū)域中的芯管壁至少漸縮到分離區(qū)域外的芯管壁的平均壁厚的三分之一、優(yōu)選至少五分之一時，可以有利地在實現(xiàn)高氣密性、尤其是氫氣密封性的同時實現(xiàn)良好的磁性分離。尤其地，在分離區(qū)域外以及尤其是距一體式磁芯一定距離處的芯管壁的壁厚是至少基本上恒定的。

10、在這里，當(dāng)分離區(qū)域中的芯管壁的尤其是漸縮的壁厚小于0.5mm、優(yōu)選小于0.4mm、有利地小于0.3mm、優(yōu)選小于0.2mm以及特別優(yōu)選大于0.1mm時，可以有利地在實現(xiàn)高氣密性、尤其是氫氣密封性的同時實現(xiàn)良好的磁性分離。此外，可以有利地確保芯管的足夠穩(wěn)定性，例如抗彎曲性。

11、此外，提出的是，芯管的外徑在尤其是漸縮的分離區(qū)域中、尤其是相對于分離區(qū)域外的芯管的平均外徑減小，和/或芯管的內(nèi)徑在尤其是漸縮的分離區(qū)域中、尤其是相對于分離區(qū)域外的芯管的平均內(nèi)徑增大。由此，可以有利地實現(xiàn)簡單的構(gòu)造。例如，分離區(qū)域中的漸縮部可以通過在芯管的外周和/或芯管的內(nèi)周上旋入凹槽來產(chǎn)生。尤其地，分離區(qū)域中的漸縮部均勻地(作為均勻的凹槽，即例如作為等深和等寬的凹槽)和/或旋轉(zhuǎn)對稱地構(gòu)成。尤其地，芯管在外壁上具有形成分離區(qū)域的繞轉(zhuǎn)式凹槽。替代地或附加地，芯管在內(nèi)壁上具有形成分離區(qū)域的繞轉(zhuǎn)式凹槽。在這里，芯管的外壁的法向量尤其是在芯管的徑向方向上。在這里，芯管的內(nèi)壁的法向量尤其是與芯管的徑向方向相反。

12、此外，提出的是，分離區(qū)域中的漸縮的壁厚至少在漸縮部的整個軸向延伸部的大部分上至少基本上恒定。由此，可以實現(xiàn)有利的磁場曲線。有利地，可以實現(xiàn)精確和/或局部精確的磁性分離。此外，可以有利地實現(xiàn)簡單的構(gòu)造?！按蟛糠帧睉?yīng)尤其理解為51％、優(yōu)選66％、優(yōu)選75％以及特別優(yōu)選90％。尤其地，芯管的壁表面至少在分離區(qū)域的大部分中構(gòu)成為平坦的和/或平行于芯管的軸向方向伸展。軸向延伸部構(gòu)成為物體沿物體的軸向方向的延伸部。

13、此外，提出的是，由分離區(qū)域中的漸縮部產(chǎn)生的空間、尤其是由分離區(qū)域中的漸縮部產(chǎn)生的凹槽構(gòu)成為沒有材料填充，尤其是沒有釬焊劑等。由此，可以有利地實現(xiàn)簡單的構(gòu)造。

14、當(dāng)漸縮部至少在磁芯側(cè)具有磁場導(dǎo)向輪廓和/或當(dāng)漸縮部至少在芯管側(cè)具有另一磁場導(dǎo)向輪廓時，還可以實現(xiàn)磁場的特別有利的曲線、尤其是芯管的特別良好的磁性分離。尤其地，磁場導(dǎo)向輪廓構(gòu)成芯管的錐形幾何形狀，以影響和/或設(shè)計具有芯管的磁致動器的力-位移特性曲線。有利地，可以通過選擇磁場導(dǎo)向輪廓的形狀來確定具有芯管的磁致動器的力-位移特性曲線。尤其地，磁場導(dǎo)向輪廓布置在漸縮部/凹槽的側(cè)向邊界處，該側(cè)向邊界至少基本上沿平行于縱向方向伸展的方向界定漸縮部/凹槽。磁場導(dǎo)向輪廓可以構(gòu)成為邊緣、角度和/或半徑的序列。尤其地，磁場導(dǎo)向輪廓包括至少兩個不同的半徑。尤其地，磁場導(dǎo)向輪廓包括至少兩個邊緣。然而，也可以設(shè)想的是，磁場導(dǎo)向輪廓僅具有一個邊緣和兩個表面或者僅具有一個半徑和兩個表面等。尤其地，磁場導(dǎo)向輪廓如此構(gòu)成，使得可以進(jìn)行磁場從磁芯到磁電樞的特別良好的和/或特別無損的過渡。尤其地，在計算和/或模擬步驟中確定磁場導(dǎo)向輪廓的形狀。尤其地，磁場導(dǎo)向輪廓可以依賴于磁致動器的相應(yīng)期望的力-位移特性曲線而具有不同的形狀。尤其地，磁場導(dǎo)向輪廓旋轉(zhuǎn)對稱地構(gòu)成。尤其地，磁場導(dǎo)向輪廓被旋入到芯管中。尤其地，漸縮部/凹槽的與具有磁場導(dǎo)向輪廓的側(cè)向邊界相對的側(cè)向邊界可以沒有另一磁場導(dǎo)向輪廓，或者也可以具有相同形狀或不同形狀的磁場導(dǎo)向輪廓。

15、此外，提出的是，磁場導(dǎo)向輪廓沿軸向方向觀察時完全在從軸向方向開始的徑向區(qū)域內(nèi)伸展，在磁致動器裝置的磁芯和磁電樞之間在正常操作中可產(chǎn)生的最大磁阻間隙也位于該徑向區(qū)域中，和/或另一磁場導(dǎo)向輪廓沿軸向方向觀察時完全在從軸向方向開始的徑向區(qū)域外伸展，在磁致動器裝置的磁芯和磁電樞之間在正常操作中可產(chǎn)生的最大磁阻間隙也位于該徑向區(qū)域中。由此，可以實現(xiàn)磁場的特別有利的曲線，尤其是芯管的特別良好的磁性分離。

16、此外，提出的是，完全包括漸縮部的分離區(qū)域具有沿軸向方向的總延伸部，該總延伸部為磁芯沿軸向方向的總延伸部的至多25％、優(yōu)選至多15％、磁致動器裝置的磁電樞沿軸向方向的總延伸部的至多25％、優(yōu)選至多15％、和/或磁致動器裝置的磁線圈沿軸向方向的總延伸部的至多25％、優(yōu)選至多15％。由此，可以有利地實現(xiàn)簡單的構(gòu)造。有利地，可以實現(xiàn)良好的穩(wěn)定性。此外，可以有利地實現(xiàn)精確的和/或局部精確的磁性分離。尤其地，分離區(qū)域中的漸縮部的總延伸部是平行于芯管的軸向方向來測量的。

17、此外，提出的是，磁致動器裝置具有磁性防粘元件，該磁性防粘元件沿軸向方向完全布置在分離區(qū)域外，尤其是完全布置在從軸向方向開始的徑向區(qū)域外，該徑向區(qū)域沿軸向方向的延伸部由漸縮部沿軸向方向的延伸部界定。由此，可以實現(xiàn)有利的磁場導(dǎo)向和/或磁電樞移動。尤其地，防粘元件由非磁性材料構(gòu)成。尤其地，防粘元件構(gòu)成為盤形。尤其地，防粘元件布置和/或緊固、尤其是粘合在磁芯的面向芯管的一側(cè)上。尤其地，防粘元件設(shè)置成防止磁電樞(磁性)粘附到磁芯，尤其是由于磁芯的剩余磁化。有利地，可以由此實現(xiàn)磁致動器裝置的高動態(tài)性。防粘元件尤其設(shè)置成確保磁芯和磁電樞之間的最小距離。磁電樞尤其至少大部分由磁性材料、例如鐵構(gòu)成。

18、此外，提出的是，芯管在其內(nèi)側(cè)和/或其外側(cè)上至少分段地設(shè)置有氫擴(kuò)散抑制涂層。由此，可以有利地實現(xiàn)氫氣應(yīng)用的良好適用性，例如在燃料電池和/或電解裝置的領(lǐng)域中。有利地，可以實現(xiàn)高密封性，從而可以尤其防止氫氣從芯管內(nèi)部逸出。有利地，可以避免泄漏，尤其是對于已知的最小氣體分子h2分子也是如此。尤其地，涂層設(shè)置成極為有效地保護(hù)鐵或鋼免受氫氣(h2)的滲透。例如，涂層可以由尤其適合和/或設(shè)置用于氫擴(kuò)散抑制的max相材料構(gòu)成。例如，涂層構(gòu)成為由(氧化)鈦、鋁和氮(ti2ain)制的max相層。尤其地，氫擴(kuò)散抑制涂層設(shè)置成將尤其是在分離區(qū)域中的通過芯管的氫擴(kuò)散減少至少系數(shù)2、優(yōu)選至少系數(shù)4、優(yōu)選至少系數(shù)10以及特別優(yōu)選至少系數(shù)25，尤其是與無涂層和其他相同的分離區(qū)域相比。尤其地，芯管的內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)的大部分或芯管的整個內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)可以設(shè)置有氫擴(kuò)散抑制涂層。然而，優(yōu)選地，分離區(qū)域的至少大部分、優(yōu)選至少整個分離區(qū)域、特別優(yōu)選至少整個漸縮部在內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)上設(shè)置有氫擴(kuò)散抑制涂層。

19、此外，提出了一種用于氫氣應(yīng)用、尤其是用于燃料電池和/或電解裝置應(yīng)用的磁致動器。有利地，可以實現(xiàn)高密封性。

20、此外，提出了一種用于制造磁致動器裝置的方法，其中，磁芯和芯管制成為一體式構(gòu)件，尤其是從一體式塊中被切掉，并且其中，芯管的磁性分離是通過芯管的芯管壁的壁厚的構(gòu)成不填充的分離區(qū)域的漸縮部來實現(xiàn)的。由此，可以有利地實現(xiàn)具有特別高的氫氣密封性的簡單構(gòu)造。

21、此外，提出了一種用于制造磁致動器裝置的方法，其中，磁芯和芯管制成為一體式構(gòu)件，尤其是從一體式塊中被切掉，并且其中，一體式芯管的磁性分離是通過芯管的分離區(qū)域中的芯管的芯管壁的材料的退磁來實現(xiàn)的。由此，可以有利地實現(xiàn)具有特別高的氫氣密封性和具有特別高的芯管穩(wěn)定性的簡單構(gòu)造。

22、此外，提出的是，芯管壁的材料的退磁是通過分離區(qū)域的感應(yīng)加熱或通過分離區(qū)域的激光退火而產(chǎn)生的。由此，可以有利地提供一種簡單和/或成本高效和/或快速的制造方法。

23、在本文中，根據(jù)本發(fā)明的磁致動器裝置、根據(jù)本發(fā)明的磁致動器和/或根據(jù)本發(fā)明的方法不應(yīng)限于上文所述的應(yīng)用和實施方式。尤其地，根據(jù)本發(fā)明的磁致動器裝置、根據(jù)本發(fā)明的磁致動器和/或根據(jù)本發(fā)明的方法可以具有與本文提到的各個元件、構(gòu)件和單元的數(shù)量不同的數(shù)量以執(zhí)行本文所述的功能方式。