生成恒定力的緊湊型直接驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種電磁致動(dòng)器，該類(lèi)型的致動(dòng)器因在其整個(gè)有效行程Y上具有基本恒定的電流而生成力且在不存在電流時(shí)具有減小的力，所述致動(dòng)器由至少一個(gè)定子結(jié)構(gòu)(1)、至少一個(gè)供電線(xiàn)圈(3)以及活動(dòng)構(gòu)件(2)組成，一方面，所述定子結(jié)構(gòu)(1)具有垂直于所述行程Y的方向延伸的中央極(4)，且所述中央極沿行程Y的方向具有寬度YC1，且在其端部被大于或等于活動(dòng)構(gòu)件(2)的行程Y的寬度YC2終止，YC2大于YC1，且另一方面，兩個(gè)側(cè)極(5a、5b)沿行程方向具有寬度YL1且在其端部被大于YL1的寬度YL2終止，側(cè)極(5a、5b)和中央極(4)被分開(kāi)距離YG，相對(duì)于定子結(jié)構(gòu)(1)活動(dòng)的活動(dòng)構(gòu)件(2)包括電樞(11)，該電樞支撐各自的寬度為YA的至少兩個(gè)相鄰薄片永磁體(6、7)，活動(dòng)構(gòu)件(2)和定子結(jié)構(gòu)(1)界定出氣隙E，線(xiàn)圈(3)寬度為YB，其特征在于，側(cè)極(8)的寬度YL2等于(2YL1+2YB+YC1-2YG-YC2)/2且小于中央極(4)的寬度YC2。
【專(zhuān)利說(shuō)明】生成恒定力的緊湊型直接驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及帶有活動(dòng)磁體的非接觸電磁致動(dòng)器的領(lǐng)域，且更特別地，涉及具有在 行程上的恒定的力（force)的電磁致動(dòng)器，即使處于引起磁路飽和的強(qiáng)電流下亦是如此。

【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)有技術(shù)中，已知例如專(zhuān)利文獻(xiàn)US04195277所描述的非接觸致動(dòng)器的技術(shù)。該 致動(dòng)器是基于由單極磁體構(gòu)成的活動(dòng)電樞的使用。該活動(dòng)組件面對(duì)由內(nèi)部具有線(xiàn)圈的"C" 形電路構(gòu)成的定子結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)因磁體移動(dòng)過(guò)程中磁體穿過(guò)線(xiàn)圈而具有磁通量恒定變化的 優(yōu)點(diǎn)。這種每單位移動(dòng)的磁通梯度被稱(chēng)為致動(dòng)器的力因子；在乘以線(xiàn)圈的磁通勢(shì)，允許獲得 由所述致動(dòng)器生成的力。該力因此相對(duì)于恒定的力因子或給定的電流而保持恒定。然而， 所提出的這種結(jié)構(gòu)并不適用于這樣的致動(dòng)器，該致動(dòng)器因在動(dòng)磁體上使用單極且在定子上 使用2個(gè)磁極而具有升高的力因子。
[0003] 因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，存在帶有3定子磁極的結(jié)構(gòu)，尤其是 申請(qǐng)人:的專(zhuān)利 W009016109A1中提出的結(jié)構(gòu)，其得益于在動(dòng)磁體上使用兩個(gè)磁極而提高了力因子。如果希 望制造每單位電功率具有較大的力的致動(dòng)器，除了較大的力因子之外，還需要線(xiàn)圈的較大 的磁通勢(shì)。因此會(huì)形成尺寸較大的線(xiàn)圈。由于在定子上使用三個(gè)磁極，必須增加2倍的線(xiàn) 圈高度，因而該結(jié)構(gòu)具有軸向尺寸極大的缺點(diǎn)。根據(jù)該專(zhuān)利的教示，這種致動(dòng)器的行程因而 小于包括線(xiàn)圈的磁路總高度與磁化部分總高度（2. YA)之差的一半。因此，例如，對(duì)于磁路 的總高度52mm和磁化部分總高度37mm，這種致動(dòng)器僅具有7. 5mm的行程，這允許其在該行 程上獲得恒定力。
[0004] 還已知 申請(qǐng)人:的專(zhuān)利EP00607354B1，其通過(guò)在定子部分中使用容納部來(lái)解決整體 尺寸（大）的缺點(diǎn)，線(xiàn)圈被插入在該容納部中。該結(jié)構(gòu)的軸向體積因而大大縮小，這是因?yàn)?其等于三個(gè)定子磁極相加的高度，其中，中央極與側(cè)極之間的距離增加了兩倍。中央極與側(cè) 極之間的距離這次被縮減為氣隙E的一半，氣隙對(duì)應(yīng)于磁體厚度與磁體和定子表面之間的 機(jī)械間隙之和。根據(jù)該專(zhuān)利的教示，中央極應(yīng)具有的高度（Y。）等于行程加上距離E。側(cè)極 的寬度（YJ大于中央極的寬度。因此，當(dāng)高度為52mm時(shí)，該專(zhuān)利的教示引導(dǎo)我們得到最大 行程為14mm的致動(dòng)器，這與專(zhuān)利W009016109A1相比獲得了較大改進(jìn)。作為直接的抵償，結(jié) 果是中央極與側(cè)極之間過(guò)于靠近，因而容易造成定子磁極之間的磁通泄漏。為了減少磁極 之間的泄漏磁通，本領(lǐng)域技術(shù)人員因而考慮將磁極倒角，這同樣在專(zhuān)利EP00607354B1中被 描述。
[0005] 此致動(dòng)器例如應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車(chē)的用途，人們最重視其整個(gè)行程上的力恒定的特征以 及力與電流的比例。因而在希望調(diào)節(jié)閥的定位，以用于調(diào)整流體的流量（例如排氣氣體在 循環(huán)的閥）或調(diào)節(jié)踏板定位以用于致動(dòng)踏板且將信息傳輸至駕駛員。體積問(wèn)題在這些狹窄 的環(huán)境中凸顯出來(lái)，因?yàn)槠渲兴?jié)省的每毫米對(duì)于允許安裝致動(dòng)器都十分珍貴。
[0006] 盡管上述致動(dòng)器具有的優(yōu)點(diǎn)在于為緊湊型致動(dòng)器的尺寸提出規(guī)則，以此在額定狀 態(tài)下在所述行程產(chǎn)生恒定的力，然而，它具有缺點(diǎn)在于不能適應(yīng)具有較大行程的緊湊型制 動(dòng)器帶來(lái)的問(wèn)題，從而使之適于在其整個(gè)行程上生成恒定的力，特別是在提高的飽和狀態(tài) 下是這樣。
[0007] 在現(xiàn)有技術(shù)中，還已知美國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)US2008/22090描述了一種線(xiàn)形致動(dòng)器，其包 括圍繞電樞鐵芯的管狀永磁體，當(dāng)與電樞連接設(shè)置的同心線(xiàn)圈被勵(lì)磁時(shí)，所述永磁體用于 在管狀定子中進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)。
[0008] 定子具有向線(xiàn)圈內(nèi)部沿徑向延伸的部分，且在各線(xiàn)圈下方一個(gè)朝向另一個(gè)，從而 在線(xiàn)圈和電樞之間界定間隙。
[0009] 環(huán)件具有基本沿徑向磁化的結(jié)構(gòu)且線(xiàn)圈被設(shè)計(jì)成用于單相功率輸入。兩對(duì)隔開(kāi)的 冠狀件被設(shè)置在磁芯上，其中，環(huán)件的外部軸向長(zhǎng)度為其具有的環(huán)件的軸向長(zhǎng)度的一半。 [0010] 該方案的缺點(diǎn)在于體積過(guò)大且具有力不足的特點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明旨在提供一種帶有動(dòng)磁體的致動(dòng)器，該致動(dòng)器能在較小的空間內(nèi)提供最大 行程，在該最大行程上，由致動(dòng)器生成的力保持恒定，即使在由于與現(xiàn)有技術(shù)教示相反的兩 個(gè)尺寸規(guī)則的聯(lián)合作用而造成的最大電功率下也是如此。
[0012] 更特別地，本發(fā)明涉及帶有三個(gè)定子磁極的致動(dòng)器，其活動(dòng)電樞由以磁化的鐵磁 材料制成的兩個(gè)磁極構(gòu)成，沿其行程方向的體積基本等于行程長(zhǎng)度的三倍。在該類(lèi)型的結(jié) 構(gòu)中，本領(lǐng)域技術(shù)人員試圖使磁極中的磁通路徑的截面最大化，從而推遲飽和的出現(xiàn)，這是 因?yàn)轱柡腿菀滓鸫艠O之間的泄漏。還是如此，本領(lǐng)域技術(shù)人員試圖通過(guò)使磁極倒角來(lái)解 決該缺點(diǎn)。
[0013] 為此，根據(jù)最廣義的用途，本發(fā)明涉及一種電磁致動(dòng)器，該類(lèi)型的電磁致動(dòng)器因 在其整個(gè)有效行程Y上保持基本恒定的電流而生成力，所述致動(dòng)器由至少一個(gè)定子結(jié)構(gòu)、 至少一個(gè)供電線(xiàn)圈以及活動(dòng)構(gòu)件組成，一方面，所述定子結(jié)構(gòu)具有垂直于所述行程Y的方 向延伸的中央極，且該中央極沿行程方向具有寬度γ α，且在其端部被大于或等于活動(dòng)構(gòu)件 的行程Υ的寬度終止，大于Υα，且另一方面，兩側(cè)極沿行程方向具有寬度Y u且在 其端部被大于Yu的寬度終止，側(cè)極和中央極被分開(kāi)距離Ye，相對(duì)于定子結(jié)構(gòu)活動(dòng)的活 動(dòng)構(gòu)件（2)包括電樞，該電樞支撐各自的寬度為￥&的至少兩個(gè)相鄰的薄片永磁體，活動(dòng)構(gòu) 件⑵和定子結(jié)構(gòu)界定出氣隙E，（寬度為&的）線(xiàn)圈，其特征在于，側(cè)極的寬度等于 (2Y u+2YB+Ya-2Ye-Ye2) /2且小于中央極的寬度Ye2，且特征在于，所述薄片永磁體彼此接鄰。
[0014] 更特別地，其涉及一種電磁致動(dòng)器，該類(lèi)型的電磁致動(dòng)器因在其整個(gè)有效行程Y 上保持基本恒定的電流而生成力，且當(dāng)缺乏所述電流時(shí)，力減小，所述致動(dòng)器由至少一個(gè)定 子結(jié)構(gòu)、至少一個(gè)供電線(xiàn)圈以及活動(dòng)構(gòu)件組成，所述定子結(jié)構(gòu)由軟的磁性材料制成，且一方 面，其具有垂直于所述行程Y的方向延伸的中央極，且該中央極具有沿行程方向的寬度Υ α， 且在其端部被大于或等于活動(dòng)構(gòu)件的行程Υ的寬度Υα終止，Υα大于Υα，且另一方面，兩個(gè) 側(cè)極沿行程方向具有寬度Y u且在其端部被大于Yu的寬度終止，側(cè)極和中央極被分開(kāi)距 離Ye，相對(duì)于定子結(jié)構(gòu)活動(dòng)的活動(dòng)構(gòu)件包括電樞，該電樞支撐各自的寬度為Y A的至少兩相 鄰的薄片永磁體，活動(dòng)構(gòu)件和定子結(jié)構(gòu)界定出氣隙E，寬度為YB的線(xiàn)圈，其特征在于，側(cè)極的 寬度L等于（2Y u+2YB+Ya-2Ye-Ye2)/2且小于中央極的寬度Y C2。
[0015] 因此，當(dāng)活動(dòng)電樞的兩個(gè)磁極的磁轉(zhuǎn)變區(qū)，離開(kāi)中央極的全部截面區(qū)的相對(duì)的位 置，由此基本開(kāi)始致動(dòng)器的最后四分之一段行程且回到與中央極極靴對(duì)應(yīng)的部分的對(duì)面， 磁極上端又同時(shí)回到側(cè)極的全部截面區(qū)的相對(duì)的位置。在縮小的體積中，我們?cè)噲D例如實(shí) 現(xiàn)15mm的行程，中央極，例如Y。= 17. 2mm，兩個(gè)側(cè)極，例如= 15. 4mm且兩個(gè)磁體總寬度 例如為2. YA = 37mm，其中，體積尺寸為52mm，從而獲得高度比現(xiàn)有技術(shù)的教示減小的線(xiàn)圈。
[0016] 優(yōu)選地，線(xiàn)圈寬度￥8等于磁體的寬度YA。
[0017] 該附加特征，因線(xiàn)圈的磁通勢(shì)損失而允許在行程開(kāi)始（即磁體的磁通與線(xiàn)圈的磁 通處于相對(duì)的位置）補(bǔ)償致動(dòng)器的力損失。實(shí)際上，由于存在面對(duì)磁體的端部的側(cè)極的全 截面Y u，由致動(dòng)器在行程末端（即磁體磁通和線(xiàn)圈的磁通處于累加的位置）生成的力水平 比現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式得到的水平更高。
[0018] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，活動(dòng)構(gòu)件與定子結(jié)構(gòu)之間的距離界定機(jī)械間隙j，且側(cè)極具 有可變的厚度，該厚度被視為與行程Y的方向垂直，且在其最薄部分定義的所述厚度，約為 機(jī)械間隙j的大小。
[0019] 特別地，在其最厚部分定義的側(cè)極厚度，最大等于被視為垂直于行程Y的方向的 薄磁體的厚度l a。
[0020] 在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，薄磁體具有的磁化作用的方向大體垂直于行程Y的方 向。
[0021] 在一特別的實(shí)施方式中，薄磁體具有的磁化作用的方向在薄磁體的中心部分中垂 直于行程Y的方向，且在其端部發(fā)生轉(zhuǎn)變。
[0022] 在一可選的實(shí)施方式中，電樞支撐四個(gè)相鄰的磁體，從而提高力的恒定性。
[0023] 致動(dòng)器的行程可視為線(xiàn)形或圓形，由本發(fā)明描述的教示并無(wú)不同。
[0024] 當(dāng)行程為線(xiàn)形，優(yōu)選地，定子結(jié)構(gòu)和活動(dòng)構(gòu)件可以圍繞與行程Y的方向的共線(xiàn)的 軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。
[0025] 即便本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的描述是圍繞（對(duì)稱(chēng)）軸旋轉(zhuǎn)的致動(dòng)器，也完全可能設(shè)計(jì)一種可 選擇的實(shí)施方式，其中，定子結(jié)構(gòu)和活動(dòng)構(gòu)件在垂直于行程Y的方向的方向上突出，從而允 許使用例如金屬板組件來(lái)實(shí)現(xiàn)定子結(jié)構(gòu)。
[0026] 最后，在一可選擇的實(shí)施方式中，側(cè)極可以具有不同的寬度Yu。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027] 在閱讀參考附圖的非限制性實(shí)施示例后，本發(fā)明將獲得更好的理解，其中：
[0028] -圖1示出根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式的致動(dòng)器的剖面示意圖，其界定出主要的幾何參 數(shù)。
[0029] -圖2示出根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式的致動(dòng)器的剖面示意圖，其界定出主要的尺寸。
[0030] -圖3示出根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式的致動(dòng)器的剖面示意圖，其中，所述活動(dòng)構(gòu)件處于 這樣的行程的位置，該位置允許更好地顯示本發(fā)明的尺寸規(guī)則之一。
[0031] -圖4示出根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式的致動(dòng)器的剖面示意圖，其中，所述活動(dòng)構(gòu)件處于 行程末端。
[0032] -圖5示出根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式的致動(dòng)器的剖面詳圖。
[0033] -圖6示出力對(duì)位置和功率的變化的示意曲線(xiàn)。
[0034] -圖7示出根據(jù)第二實(shí)施方式的致動(dòng)器的剖面示意圖。
[0035] -圖8示出根據(jù)角形實(shí)施方式的致動(dòng)器的剖面示意圖。
[0036] -圖9示出根據(jù)另一線(xiàn)形實(shí)施方式的致動(dòng)器的剖面示意圖。
[0037] -圖10示出根據(jù)周向?qū)嵤┓绞降闹聞?dòng)器的剖面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0038] 圖1和圖2示意性示出根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施方式的致動(dòng)器。
[0039] 該致動(dòng)器呈圍繞軸線(xiàn)（10)軸對(duì)稱(chēng)的幾何形狀且包括定子結(jié)構(gòu)（1)，該定子結(jié)構(gòu)由 軸向?qū)挾葹棣?α的中央極（4)以及寬度為Yu的兩個(gè)側(cè)極（5a、5b)構(gòu)成。在中央極⑷和側(cè) 極（5a、5b)之間設(shè)有兩個(gè)軸向?qū)挾葹閅 B的供電線(xiàn)圈（3a、3b)。該寬度YB考慮了用于支撐 所述線(xiàn)圈（3a、3b)的可能的線(xiàn)圈體。中央極（4)在垂直于軸線(xiàn)（10)的方向上延伸且被軸 向延伸部分（9)終止，該軸向延伸部分的寬度大于中央極（4)的底部且在中央極（4)的兩 側(cè)延伸，界定出端部寬度Y C2。
[0040] 優(yōu)選地，側(cè)極（5a、5b)在此是相同的，但可能不對(duì)稱(chēng)，從而能獲得一個(gè)比另一個(gè)更 寬的側(cè)極。其具有沿中央極（4)方向延伸的軸向延伸部分（8)，界定出端部寬度\ 2。
[0041] 側(cè)極（5a、5b)和中央極（4)以軟鐵磁材料制成，且彼此被由軟鐵磁材料制成的磁 軛（12)彼此連接。
[0042] 側(cè)極（5a、5b)與中央極⑷間隔開(kāi)距離Ye。
[0043] 致動(dòng)器也具有活動(dòng)構(gòu)件（2)，該活動(dòng)構(gòu)件由具有相等寬度YA的兩個(gè)相鄰磁體（6、 7)構(gòu)成。該活動(dòng)構(gòu)件（2)在行程Y上移動(dòng)。優(yōu)選地，其以徑向交替方式被磁化（流出和流 回的磁通），從而使產(chǎn)生的磁通朝向磁極的方向。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的技術(shù)條件，也可以設(shè) 計(jì)其它不同于徑向的磁化方式，尤其是為了局部地提高力水平。
[0044] 磁體出、7)呈薄管狀。其直接相鄰，在兩個(gè)連續(xù)的磁體出、7)的前表面之間既無(wú) 空氣間隙也無(wú)鐵隙。
[0045] 薄磁體（6、7)在薄磁體（6、7)的中心區(qū)上垂直于行程Y的方向而磁化。磁化可以 呈半徑方向或直徑方向。
[0046] 該磁化作用的方向并不必須保持恒定。其取向?yàn)檠刂稍诖呕瘏^(qū)的末端附近變化 的方向。磁化區(qū)末端，是指沿活動(dòng)構(gòu)件的磁化區(qū)的兩側(cè)在小于磁化區(qū)總長(zhǎng)度的5%上延伸的 環(huán)形段。在這兩段中，磁化作用的方向在垂直于活動(dòng)構(gòu)件的移動(dòng)方向的朝向轉(zhuǎn)向相對(duì)于活 動(dòng)構(gòu)件的移動(dòng)方向構(gòu)成小于90°的角的方向之間逐漸變化。
[0047] 磁體陽(yáng)、7)由電樞（11)支承，理想地，所述電樞由軟鐵磁材料制成，從而能關(guān)閉磁 通量。
[0048] 根據(jù)流經(jīng)供電線(xiàn)圈（3a、3b)的電流，活動(dòng)構(gòu)件因此相對(duì)于定子結(jié)構(gòu)（1)沿由軸線(xiàn) (10)界定的方向移動(dòng)，并界定出由徑向距離限定的氣隙（E)--即垂直于軸線(xiàn)（10)--將 電樞（11)與定子結(jié)構(gòu)⑴分開(kāi)且由磁體（6、7)和定子結(jié)構(gòu)⑴之間的徑向距離界定出機(jī) 械間隙（j)。理想地，氣隙（E)和機(jī)械間隙（j)在致動(dòng)器的行程（Y)上保持恒定。根據(jù)線(xiàn)圈 (3a、3b)內(nèi)的電流方向，在延伸部分（8、9)處產(chǎn)生的北極或南極，因此試圖與磁體（6、7)的 相應(yīng)的南極和北極對(duì)齊。
[0049] 更特別地，可將側(cè)極的高度定義為軸向?qū)挾龋?br> [0050] YL2 = (2YL1+2YB+Ycl-2YG-Y C2)/2
[0051] 側(cè)極的所述寬度小于中央極4的寬度Ye2，寬度和Ye2在磁軛的面對(duì)活動(dòng)構(gòu) 件的中央周向上被測(cè)得。
[0052] 寬度對(duì)應(yīng)于前端部與第一凹口之間的第一磁極區(qū)的高度，該高度在面對(duì)活動(dòng) 構(gòu)件的內(nèi)環(huán)形表面處被測(cè)得。
[0053] 寬度Υ?對(duì)應(yīng)于中間磁極區(qū)或極靴的高度，該高度在面對(duì)活動(dòng)構(gòu)件的內(nèi)環(huán)形表面 處被測(cè)得。
[0054] 有利地，磁體（6、7)的寬度￥4等于線(xiàn)圈（3a、3b)的寬度ΥΒ。這兩個(gè)特征使在行程 第二部分上的環(huán)路能夠不飽和，如圖3所示。在該圖3上，示出接近行程的3/4的活動(dòng)構(gòu)件 (2)。將兩個(gè)相對(duì)的極性分開(kāi)的轉(zhuǎn)變區(qū)（16)脫離中央極的寬度為^勺截面的相對(duì)面，而此 時(shí)磁體￠)的端部（14)成為側(cè)極5a的寬度為Y u的截面的對(duì)面。這種幾何配置基本能賦 予致動(dòng)器在行程結(jié)束時(shí)保持恒定力的出眾特征，甚至當(dāng)在線(xiàn)圈（3a、3b)中的電流升高時(shí)， 大部分磁通量因而不再需要通過(guò)延伸部分（8)，由此避免磁勢(shì)的損失。
[0055] 中央極Ye2約為行程Y的大小。
[0056] 當(dāng)活動(dòng)構(gòu)件（2)遍歷行程Y，磁體（6)的軸向端（14)處于與側(cè)極端部（13)軸向?qū)?齊的位置，如圖4所示。
[0057] 圖5是側(cè)極（5b)的詳細(xì)圖，其示出延伸部分⑶的軸向端處的最小厚度（Epl)以 及延伸部分（8)的底部的最大厚度（Ep2)。優(yōu)選地，厚度Epl約為機(jī)械間隙j的大小而厚度 Ep2約為磁體（7)的徑向厚度EpA的大小。根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器具有通常細(xì)的極靴。引起 局部飽和的磁極能通過(guò)重建用于磁通量經(jīng)由氣隙通過(guò)的優(yōu)勢(shì)路徑來(lái)避免主要磁通量的減 弱。
[0058] 中央極⑷和側(cè)極（5a、5b)的極靴的剖面減小，目的是不僅減小磁極之間的泄漏 通量，而且將該泄漏通量大大縮小為幾乎等于零的值，此時(shí)向致動(dòng)器提供最大電功率。
[0059] 在較小的電功率下，有效通量不足以在行程末端引起磁環(huán)路的整體飽和，由此允 許在整個(gè)行程上生成恒定的力。
[0060] 當(dāng)向致動(dòng)器提供最大電功率時(shí)，齒狀物的局部飽和的結(jié)果導(dǎo)致急劇減小泄漏量， 這從而令本領(lǐng)域技術(shù)人員意外地允許使磁環(huán)路尤其在行程末端不飽和。實(shí)際上，其結(jié)果導(dǎo) 致降低了磁環(huán)路的軟鐵磁材料的工作點(diǎn)，這實(shí)現(xiàn)了具有相對(duì)較高的磁滲透率的環(huán)境。在該 更滲透的環(huán)境中循環(huán)的有效磁通量因而獲得提高。
[0061] 圖6示出測(cè)得的力對(duì)位置的曲線(xiàn)。行程的開(kāi)端位于曲線(xiàn)左側(cè)，而行程的末端位于 曲線(xiàn)右側(cè)。該圖6的價(jià)值在于突出行程末端的力和行程開(kāi)始的力基本處于相同的水平，或 者處于低功率（Low)，或者處于高功率（high)，即分別具有較小或較大的電流。當(dāng)功率大大 高于致動(dòng)器能夠連續(xù)支持而不因溫度太高而劣化的功率時(shí)，該功率被視為較大。標(biāo)記為（〇) 的曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)于無(wú)電流的力。該力在由示出的"position [mm] "的窗口定義的整個(gè)有效曲線(xiàn) 上基本為零。
[0062] 在行程末端，磁體的端部位于上方側(cè)極的全部剖面的相對(duì)處，從而能受益于磁環(huán) 路的不飽和效應(yīng)，這保證隨位置變化的力的線(xiàn)形特征且更特別地，允許在行程開(kāi)始和行程 末端獲得相等的力。
[0063] 圖7示出一可選的實(shí)施方式，其具有圖1的致動(dòng)器的所有組件，并在兩個(gè)磁體（6、 7)附近增加了兩個(gè)補(bǔ)充磁體（15、17)。這種增加能針對(duì)既定電流生成補(bǔ)充的力因子，而不 會(huì)改變構(gòu)成本發(fā)明的上述優(yōu)點(diǎn)，且允許為環(huán)路不飽和，即便體積整體被增大亦是如此。
[0064] 圖8示出另一可選的實(shí)施方式，其旨在實(shí)現(xiàn)帶有角形行程的致動(dòng)器。在左側(cè)部分， 示出致動(dòng)器的四分之三底視圖，在右側(cè)，示出該同一致動(dòng)器的分解圖，從而能更好地觀(guān)察承 載兩個(gè)薄磁體（6、7)的活動(dòng)構(gòu)件（2)，活動(dòng)構(gòu)件（2)相對(duì)于定子結(jié)構(gòu)（1)旋轉(zhuǎn)，在此，圍繞中 央極（4)的線(xiàn)圈（3)被設(shè)置在該定子結(jié)構(gòu)上。與本發(fā)明的任何其它實(shí)施方式相同，兩個(gè)側(cè)極 (5a、5b)具有相同的幾何關(guān)系，從而能在行程上保持恒定力法則，甚至在較大的功率下亦是 如此。
[0065] 圖9示出一可選的實(shí)施方式，其中，定子結(jié)構(gòu)（1)，在側(cè)極（5a、5b)處具有突起 (18a、18b),所述突起在與延伸部分（8)相反的方向上延長(zhǎng)側(cè)極（5a、5b)。這些突起使得能 夠考慮到活動(dòng)機(jī)構(gòu)（2)相對(duì)于定子結(jié)構(gòu)（1)的定位公差，這通過(guò)使行程Y沿行程方向在一 端或另一端變換而實(shí)現(xiàn)。
[0066] 圖10示出一可選的實(shí)施方式，其示出帶有周向幾何形狀的致動(dòng)器，其中，依然存 在與其它實(shí)施方式的以上描述相同的元件，尤其是承載磁體（6、7)的活動(dòng)構(gòu)件（2)以及承 載線(xiàn)圈⑶的定子結(jié)構(gòu)⑴且由中央極⑷和兩個(gè)延長(zhǎng)的側(cè)極（5a、5b)構(gòu)成。
[〇〇67] 根據(jù)該幾何形狀，定子結(jié)構(gòu)不完全包圍活動(dòng)構(gòu)件（2)，而是僅在其管狀表面的一部 分延伸，從而構(gòu)成在活動(dòng)構(gòu)件的管狀表面的約三分之一上延伸的"溝槽"。
【權(quán)利要求】
1. 一種如下類(lèi)型的電磁致動(dòng)器：所述致動(dòng)器因在所述致動(dòng)器的整個(gè)有效行程Y上保持 基本恒定的電流而生成力，所述致動(dòng)器由至少一個(gè)定子結(jié)構(gòu)（1)、至少一個(gè)供電線(xiàn)圈（3)、 以及活動(dòng)構(gòu)件（2)組成，一方面，所述定子結(jié)構(gòu)（1)具有垂直于所述行程Υ的方向延伸的中 央極（4)，所述中央極（4)在所述行程的方向上具有寬度￥。 1并且在所述中央極（4)的端部 處終止為具有大于或等于活動(dòng)構(gòu)件（2)的所述行程Υ的寬度，并且，大于Υα，且另一 方面，所述定子結(jié)構(gòu)（1)具有兩個(gè)側(cè)極（58、513)，所述兩個(gè)側(cè)極（53、513)在所述行程的方向 上具有寬度':并且在所述側(cè)極（5a、5b)的端部處終止為具有大于Y u的寬度\2,所述側(cè)極 (5a、5b)和所述中央極（4)被分開(kāi)距離Ye，能夠相對(duì)于定子結(jié)構(gòu)（1)活動(dòng)的活動(dòng)構(gòu)件（2)包 括電樞（11)，該電樞支撐各自的寬度為Y A的至少兩個(gè)相鄰的薄永磁體（6、7)，活動(dòng)構(gòu)件（2) 和定子結(jié)構(gòu)（1)界定出氣隙E，線(xiàn)圈（3)的寬度為&，其特征在于，所述側(cè)極（8)的寬度 等于（2Y u+2YB+Ya-2Ye-YC2)/2且小于所述中央極（4)的寬度Y C2，并且，所述薄永磁體（6、7) 是相鄰的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其特征在于，在所述行程Y的方向上，所述線(xiàn)圈（3) 的寬度YB等于所述磁體（6、7)寬度Y A。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述活動(dòng)構(gòu)件（2)與所述定子結(jié) 構(gòu)（1)之間的距離限定機(jī)械間隙（j)，且所述側(cè)極（5a、5b)具有可變的厚度，該厚度被認(rèn)為 與所述行程Y的方向相垂直，且在所述側(cè)極（5a、5b)的最薄部分（EP1)中限定的所述厚度 約為機(jī)械間隙（j)的大小。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述側(cè)極（5a、5b)的被認(rèn)為是垂直于所 述行程Y的方向且在所述側(cè)極（5a、5b)的最薄部分（EP2)中所限定的厚度最多等于所述薄 磁體的厚度（EpA)。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述薄磁體出、7)的磁 化作用的方向大體垂直于所述行程Y的方向。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述薄磁體出、7)的磁 化作用的方向在所述薄磁體出、7)的中央?yún)^(qū)域中垂直于所述行程Y的方向，且所述薄磁體 (6、7)在所述薄磁體出、7)的端部處與所述方向構(gòu)成非恒定的角度。
7. 根據(jù)前項(xiàng)權(quán)利要求所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述電樞（11)支撐四個(gè)相鄰的磁體 (6、7、15、17)。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述行程Y為圓形。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述行程為線(xiàn)形且所述 定子結(jié)構(gòu)（1)和所述活動(dòng)構(gòu)件（2)在垂直于所述行程Y的方向的方向上突出。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述行程為線(xiàn)形且所 述定子結(jié)構(gòu)（1)和所述活動(dòng)構(gòu)件（2)圍繞與所述行程Y的方向共線(xiàn)的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。
11. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述側(cè)極具有不同的寬 度 YL1。
12. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述側(cè)極（5a、5b)具有 軸向突起（18a、18b)，所述軸向突起（18a、18b)取向?yàn)榕c所述側(cè)極（5a、5b)的延伸部分的方 向相反。
【文檔編號(hào)】H02K41/03GK104115383SQ201380009247
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2013年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月15日
【發(fā)明者】哈維爾·里奧斯-克薩達(dá), 紀(jì)堯姆·盧塞爾, 米夏埃爾·德?tīng)柊蜖? 申請(qǐng)人:移動(dòng)磁體技術(shù)公司