电动驱动器制造技术

本发明专利技术涉及一种根据具有软磁框架的汤姆逊线圈的类型的高动力的电磁驱动器，包括：‑第一励磁线圈(30)，其绕组高度大于其长度，也就是说，所述第一励磁线圈是扁平的，‑软磁框架(10)，第一励磁线圈设置在所述软磁框架中并且支撑在所述软磁框架上，并且所述软磁框架根据壶形磁体的类型是开放磁路，所述开放磁路具有外部区域(11)、底部(12)和内部区域(13)，并且所述开放磁路在端侧是敞开的，其中第一励磁线圈至少部分地围绕框架的内部部分(13)，‑至少在其朝向第一励磁线圈(30)的一侧上优选空心柱形地构成的、沿着轴线可运动地支承的鼠笼式转子(40)，所述鼠笼式转子在其冲程起始部位中沉入到框架(10)的端侧的开口中，并且在此至少部分地围绕框架的内部部分(13)，其中框架(10)完全地或者绝大部分地由软磁复合材料或者一个或多个叠片组形成，所述框架具有至少1.5T的饱和通量密度以及至多10

Electric Driver

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电动驱动器
技术介绍
在不同的
中使用烟火设备或者气动设备，因为电磁驱动器在这些领域中是不适用的。作为用于电驱动器的排除标准尤其列举：-应用相关的不足的力和/或每驱动器质量或者驱动器体积的做功能力，-在高动力的电直接驱动器、如所谓的汤姆逊线圈和电磁炮中还有其高的布线耗费和/或过低的效率。这以不同的实例来说明：-冲钉设备，并且在此尤其是手持式冲钉设备，在所述冲钉设备中，例如活塞由于可燃气体混合物或助推装料的燃烧而加速，以便钉入钉，-干扰电弧保护设备，其中烟火地驱动的金属螺栓穿过绝缘板并且引起短路，以便从干扰电弧中提取能量，-短路限流器，在所述短路限流器中，烟火装料破坏金属舌片，使得短路电流从金属舌片的路径转换到并联连接的保险丝或者节流器上。从US6,830,173B2中已知一种具有电动驱动器的冲钉设备。最接近的现有技术是ABB的申请WO2015172824A1。该申请示出基于汤姆逊线圈的执行器，所述执行器具有初级线圈和通量集中器，所述通量集中器围绕初级线圈。通量集中器由软磁或者软铁磁性的材料、例如铁、磁性钢或者如Permadyne的材料构成。
技术实现思路
也就是说，本专利技术的目的在于，找到一种(高动力的)电驱动器，所述电驱动器——与相应的现有技术相比——实现更高的力常数和/或更高的电效率和/或能够做更高的体积特定或者重量特定的功。所述目的通过根据权利要求1所述的驱动器来实现。本专利技术的优选的设计方案是从属权利要求的主题。本专利技术包括电动的驱动器，所述驱动器包括：-第一励磁线圈，-软磁框架，和-沿着轴线可运动地支承的鼠笼式转子。驱动器的特征在于，框架具有至少1.0T的饱和通量密度和/或至多106S/m的有效比电导率，其中优选地，第一励磁线圈和/或框架具有至少一个用于减轻张力的机构。饱和通量密度在此是如下通量密度，其中材料的微分磁导率dB/dH变得等于磁场常数，即其中无量纲的相对磁导率μr由于磁饱和而采用μr＝1的值。特别为高动力的电动驱动器，尤其根据具有软磁框架的汤姆逊线圈的类型构造的电动驱动器。在一个可行的实施方式中，励磁线圈具有如下绕组高度，所述绕组高度大于其长度，也就是说，所述励磁线圈是扁平的。在一个可行的实施方式中，励磁线圈设置在软磁框架中并且支撑在所述软磁框架上。在一个可行的实施方式中，框架是开放磁路，所述开放磁路具有外部区域、底部和内部区域，并且所述开放磁路在端侧敞开，其中第一励磁线圈至少部分地围绕框架的内部部分，并且其中鼠笼式转子在其冲程起始部位中沉入到框架的端侧的开口中并且在此至少部分地围绕框架的内部部分。在一个可行的实施方式中，鼠笼式转子为此至少在其朝向第一励磁线圈的一侧上空心柱形地构成和/或框架根据壶形磁体的类型构造。在一个可行的实施方式中，软磁框架完全地或者绝大部分地由软磁复合材料和/或一个或多个叠片组形成。本专利技术由此尤其包括电动驱动器，尤其高动力的电动驱动器，尤其根据具有软磁框架的汤姆逊线圈的类型构造的电动驱动器，所述电动驱动器包括：-第一励磁线圈，所述第一励磁线圈的绕组高度大于其长度，也就是说，所述第一励磁线圈是扁平的；-软磁框架，第一励磁线圈在所述软磁框架中设置并且所述第一励磁线圈支撑在所述框架上，并且所述框架尤其根据壶形磁体的类型是开放磁路，所述开放磁路具有外部区域、底部和内部区域，并且所述开放磁路在端侧敞开，其中第一励磁线圈至少部分地围绕框架的内部部分；-在至少在其朝向第一励磁线圈的一侧上优选空心柱形地构成的、沿着轴线可运动地支承的鼠笼式转子，所述鼠笼式转子在其冲程起始部位中沉入到框架的端侧的开口中并且在此至少部分地围绕框架的内部部分。在此提出，框架完全地或者绝大部分地由软磁复合材料或者一个或多个叠片组形成，所述框架具有至少1.0T、优选至少1.3T、尤其优选至少1.5T的饱和通量密度，以及至多106S/m的有效比电导率，并且第一励磁线圈和/或框架具有至少一个用于减轻张力的机构，尤其呈围绕部的形式。减轻张力装置至少部分地优选至少吸收在调节过程期间垂直于运动方向在第一励磁线圈上出现的径向力。优选地，在电动驱动器中作用到鼠笼式转子上的洛伦兹力用于做功。在一个可行的实施方式中，在框架的外部区域和内部区域之间的有鼠笼式转子沉入的空间具有柱形外表面的造型，其中所述柱形外表面的纵轴线对应于驱动器的运动方向以及(多个)线圈的绕组轴线。在一个可行的实施方式中，由软磁复合材料构成的框架由多个部分和/或区段组成。所述多个部分和/或区段能够彼此粘接或者被囊封。因此，框架优选由多个部分和/或区段组成，使得至少如下减小张应力的出现：在运行期间避免框架和/或其部分的折断。在一个可行的实施方式中，驱动器的鼠笼式转子完全地或者部分地由非磁性的材料形成，优选由能导电的并且非磁性的材料形成，尤其由可硬化的铝合金形成。在一个可行的实施方式中，鼠笼式转子在底部侧、即在冲程起始部位中在鼠笼式转子(40)的朝向第一励磁线圈(30)的一侧上，具有由良好导电的材料、例如铜构成的环。优选地，环嵌入到鼠笼式转子中并且尤其嵌入到鼠笼式转子的非磁性的材料中和/或与鼠笼式转子材料配合地和/或形状配合地连接。在一个可行的实施方式中，环的比电导率为纯铜的比电导率的至少50％(％IACS)。环例如能够由铜或者铜合金或铝合金或者铜基复合材料构成。在一个可行的实施方式中，环沿着运动方向完全地或者绝大部分地具有至少为I＝sqrt(t*rho/pi*μ)的扩展，其中t是在符合设计的调节过程期间在励磁线圈中的电流的半值宽度，rho是环的比电阻，pi是圆周率，并且μ是磁场常数。在一个可行的实施方式中，鼠笼式转子和/或由鼠笼式转子驱动的活塞完全地或者部分地由可硬化的铝合金形成，所述铝合金更优选地以硬化状态存在。在一个可行的实施方式中，鼠笼式转子和/或由鼠笼式转子驱动的活塞完全地或者部分地由可硬化的铝合金形成，所述铝合金在硬化状态中具有＞25％的纯铜的比电导率的比电导率(％IACS)。在一个可行的实施方式中，电动驱动器至少部分地借助于电容器放电来运行。优选地，为了操作驱动器，至少一个电容器经由第一励磁线圈放电。优选地，电容器放电通过切换一个或多个半导体开关引起，其中半导体开关优选是晶闸管。半导体开关能够通过与其串联连接的饱和电感来保护，以防在运行期间受到损坏，其方式是：将饱和电感安排成，可充分地限制初始的电流上升率dl/dt。驱动器优选具有电容器装置，所述电容器装置具有至少一个电容器。一个或多个电容器优选是一个或多个电解电容器和/或箔电容器和/或薄膜电容器。优选地，电容器装置包括至少一个箔电容器和/或薄膜电容器。电容器装置优选存储在0.1kJ和10kJ之间、更优选大于0.3kJ的能量。电容器装置优选具有在0.1mF和20mF之间的电容和/或在0.1mOhm和100mOhm之间的串联电阻(ElectricalSerialResistance)。在一个可行的实施方式中，电动驱动器能够包括起重磁体或者在这种起重磁体处运行，其中起重磁体的衔铁在调节过程期间借助于绝大部分弹性的撞击将冲量传递到鼠笼式转子上，以便加速该鼠笼式转子，所述衔铁例如能够由框架本身的一部分、例如由底部的一部分形成，并且其中经由第一励磁线圈，电容器放电与弹性撞击同步地执行。在一个可行的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动驱动器，尤其高动力的电动驱动器，尤其根据具有软磁框架的汤姆逊线圈的类型构造的电动驱动器，包括‑第一励磁线圈(30)，‑软磁框架(10)，和‑沿着轴线可运动地支承的鼠笼式转子(40)，其特征在于，所述框架(10)具有至少1.0T的饱和通量密度和/或至多10

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.06 DE 102016014434.3;2016.12.13 DE 10201601.一种电动驱动器，尤其高动力的电动驱动器，尤其根据具有软磁框架的汤姆逊线圈的类型构造的电动驱动器，包括-第一励磁线圈(30)，-软磁框架(10)，和-沿着轴线可运动地支承的鼠笼式转子(40)，其特征在于，所述框架(10)具有至少1.0T的饱和通量密度和/或至多106S/m的有效比电导率。2.根据权利要求1所述的电动驱动器，其中所述第一励磁线圈(30)和/或所述框架(10)具有至少一个用于减轻张力的机构，和/或其中所述励磁线圈(30)具有如下绕组高度，所述绕组高度大于所述励磁线圈的长度，也就是说，所述励磁线圈是扁平的，和/或其中所述励磁线圈(30)设置在所述软磁框架(10)中并且支撑在所述软磁框架上。3.根据上述权利要求中任一项所述的电动驱动器，其中所述框架是开放磁路，所述开放磁路具有外部区域(11)、底部(12)和内部区域(13)，并且所述开放磁路具有端侧的开口，其中所述第一励磁线圈至少部分地围绕所述框架的内部部分(13)，并且其中所述鼠笼式转子(40)在其冲程起始部位中沉入到所述框架(10)的端侧的开口中并且在此至少部分地围绕所述框架的内部部分(13)，其中所述鼠笼式转子优选至少在其朝向所述第一励磁线圈(30)的一侧上空心柱形地构成，和/或其中所述框架优选根据壶形磁体的类型构造。4.根据上述权利要求中任一项所述的电动驱动器，其中所述软磁框架完全地或者绝大部分地由软磁复合材料和/或一个或多个叠片组形成。5.根据上述权利要求中任一项所述的电动驱动器，其特征在于，所述鼠笼式转子(40)沉入到所述框架的外部区域(11)和内部区域(13)之间的空间中，所述空间具有柱形侧表面的造型，其中所述柱形侧表面的纵轴线对应于所述驱动器的运动方向和/或(多个)线圈的绕组轴线。6.根据上述权利要求中任一项所述的电动驱动器，其特征在于，由软磁复合材料构成的所述框架(10)由多个部分和/或区段组成，所述多个部分和/或区段能够彼此粘接或者是囊封的，其中所述框架(10)优选组成为，使得至少如下地减小张应力的出现：在运行期间避免所述框架和/或其部分的折断。7.根据上述权利要求中任一项所述的电动驱动器，其特征在于，所述驱动器的所述鼠笼式转子(40)完全地或者部分地由非磁性材料形成，优选由可硬化的铝合金形成，和/或其中所述鼠笼式转子(40)在底部侧、即在所述冲程起始部位中在所述鼠笼式转子(40)的朝向所述第一励磁线圈(30)的一侧上具有由良好导电的材料、例如铜构成的环，其中所述环优选嵌入到所述鼠笼式转子中并且尤其嵌入到所述非磁性材料中和/或与所述鼠笼式转子材料配合地和/或形状配合地连接。8.根据权利要求7所述的电动驱动器，其特征在于，所述环的比电导率为纯铜的比电导率的至少50％(％IACS)，和/或所述环由纯铜或者铜合金或铝合金或者铜基复合材料构成。9.根据权利要求7或8所述的电动驱动器，其特征在于，所述环沿着运动方向完全地或者绝大部分地具有至少为I＝sqrt(t*rho/pi*μ)的扩展，其中t是在符合设计的调节过程期间在所述励磁线圈中的电流的半值宽度，rho是所述环的比电阻，pi是圆周率，并且μ是磁场常数。10.根据上述权利要求中任一项所述的电动驱动器，其特征在于，所述鼠笼式转子完全地或者部分地由可硬化的铝合金形成，所述铝合金在硬化状态中具有＞25％的纯铜的比电导率的比电导率(％IACS)。11.根据上述权利要求中任一项所述的电动驱动器，其特征在于，所述电动驱动器至少部分地借助于电容器放电来运行。12.根据权利要求11所述的电动驱动器，其特征在于，所述电容器放电通过切换一个或多个半导体开关引起，其中所述半导体开关优选是晶闸管。13.根据权利要求12所述的电动驱动器，其特征在于，所述半导体开关能够通过饱和电感来保护，以防在运行期间的损坏，其方式是：将饱和电感安排成，充分地限制初始的电流上升率dl/dt。14.根据权利要求10至12中任一项所述的电动驱动器，其特征在于，所述电动驱动器包括起重磁体或者在这种起重磁体处运行，其中所述起重磁体的衔铁优选在调节过程期间借助于绝大部分弹性的撞击将冲量传递到所述鼠笼式转子(40)上，以便加速所述鼠笼式转子，所述衔铁优选能够由框架(10)的一部分、例如由底部(12)形成，并且其中优选经由所述第一励磁线圈(30)的电容器放电与弹性撞击同步地执行。15.根据上述权利要求中任一项所述的电动驱动器，其特征在于，在调节过程期间施加到所述励磁线圈(30)上的最大电压至多为600V，优选至多为500V，更优选至多为450V，或者在调节过程期间施加到所述励磁线圈(30)上的最大电压在1kV和2kV之间。16.根据上述权利要求中任一项所述的电动驱动器，其特征在于，至少所述框架(10)的绝大部分具有小于10^5S/m、优选小于10^4S/m的有效比电导率。17.根据上述权利要求中任一项所述的电动驱动器，其特征在于，所述框架(10)的材料完全地或者绝大部分地具有>1.5T、优选>1.75T、更优选>1.9T的饱和通量密度。18.根据上述权利要求中任一项所述的电动驱动器，其特征在于，所述第一励磁线圈通(30)设计成减小表层效应的影响，其方式为：替代实心的单个导体，绕组按照绞合线的类型由多个彼此绝缘的单独导体形成和/或使用扁平线。19.根据上述权利要求中任一项所述的电动驱动器，其特征在于，所述第一励磁线圈(30)具有至少30％、优选至少40％、更优选至少50％、更优选至少60％的铜填充度。20.根据上述权利要求中任一项所述的电动驱动器，其特征在于，所述第一励磁线圈是囊封的，并且通过纤维增强抵抗在调节过程期间作用的(洛伦兹)力附加地减少张力，和/或其特征在于，减少张力在线圈的具有纤维增强的复合材料的柱形围绕部中径向地在所述框架(11)的外部区域之内进行。21.根据上述权利要求中任一项所述的电动驱动器，其特征在于，减少张力装置以围绕部的形式构成，并且优选位于至少部分地在环周上环绕所述驱动器的围绕部中，其中优选使用由具有大于700MPa、优选大于1400MPa的抗张强度的材料和/或纤维复合材料和/或马氏体时效钢构成的围绕部，和/或其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔诺·梅克伦伯格，蒂洛·迪特里希，
申请(专利权)人：喜利得股份公司，
类型：发明
国别省市：列支敦士登,LI