电动致动器制造技术

一种电动致动器，特别是用于微型阀或微型泵的电动致动器，包括：用于产生磁场的磁体配置，以及能够相对于所述磁体配置移动的控制元件。所述控制元件包括能够通电的空心线圈(22)，所述空心线圈(22)配置于所述磁场中并与由非磁性材料制成的线圈承载件(20)牢固地结合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电动致动器，特别是用于微型阀或微型泵的电动致动器。
技术介绍
电磁致动器常用于流体阀技术中。在大多数这种致动器中，由磁性材料制成的电枢借助于由线圈生成的磁场移动。尤其当希望致动器微型化时，对于一方面节省空间、另一方面提供足够的磁力的设计的选择是有限的。这是由于采用较小的线圈使所获得的磁场强度大大降低，或者换言之，最大可能电流被限制的事实。相比之下，电动驱动器中的磁场强度取决于驱动器中采用的永磁体的体积，永磁体的体积的减少比电磁致动器中的线圈尺寸的减少对在驱动器中能得到的磁场强度的影响相对较小。WO 2010/066459A1公开了一种微型阀或微型泵，该微型阀或微型泵具有能够以低电压操作的强有力的电动致动器。这个致动器包括控制元件，该控制元件被安装成可线性移动并且其上印有螺旋导电带。当导电带通电时，磁体配置(magnet arrangement)对具有螺旋导电带的控制元件施加洛伦兹力，由此使控制元件偏离。由于复位过程将通过使电流方向反向得到，因此未设置任何回复元件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种有效的电动致动器，其能够以低成本制造并特别适合于微型应用。此目的通过具有如下特征的电动致动器实现。根据本专利技术的电动致动器的有利和有用的进一步构造在相关联方案中叙述。根据本专利技术的电动致动器，该电动致动器意在特别用于微型阀或微型泵，该电动致动器包括用于产生磁场的磁体配置，以及能够相对于所述磁体配置移动的控制元件。根据本专利技术，所述控制元件包括能够通电的空心线圈，所述空心线圈配置于所述磁场中并与由非磁性材料制成的线圈承载件牢固地结合。本专利技术基于如下基本理念：如果致动器的控制元件包括配置在磁场中并且施加电流的线圈，那么洛伦兹力能够被用作致动器的驱动力用以使控制元件偏离。在本专利技术中，这个概念被以特别有效的方式实践，在该方式中，所用的线圈是牢固地结合于非磁性线圈承载件的空心线圈。已知的，空心线圈是围绕没有软磁芯的非软磁材料(通常，但不一定是空气)缠绕多次的导线或线缆。非磁性的线圈承载件将是不可磁化的，例如可以由塑料材料形成。当相应地构造时，牢固地结合于空心线圈的线圈承载件能够直接用于隔板的操纵，用于密封构件的偏离等。根据本专利技术的电动致动器是非常强有力的。该电动致动器的力量直接取决于流过空心线圈的电流的电流强度、磁场以及空心线圈与磁场之间的距离。由于空心线圈与磁场之间的距离是不变的，因此力将不随着行程的变化而变化。这允许具有较大力传递的大行程的实现，而在传统电磁阀中，得到的力随着行程减少而大幅减小。根据本专利技术的电动致动器的结构仅需要非常小数量的部件，因此允许实现非常小的总体尺寸，使得该致动器能够用于微型阀或微型泵。例如，能够实现宽度仅7-8.5mm、长度仅12-14mm和高度仅22-35mm的阀。根据本专利技术，甚至生产宽度仅4mm的阀也是可行的。还可能在一个致动器中以上下的方式堆叠多个空心线圈和磁体配置，对于给定的功率来说，这甚至允许底面积更窄的尺寸(在阀技术中，总尺寸常常不(如此)相关)。根据本专利技术的包括极少组成部件的结构的进一步的优点包括性价比高的制造和可以忽略的容差问题，特别是与工作行程有关的容差。此外，与简单的电磁致动器相比，根据本专利技术的电动致动器由于在控制元件的端部位置没有金属对与金属的接触，因此在切换过程期间非常安静。根据本专利技术的电动致动器的进一步优点在于其能够用于开关阀和比例阀而无需进行任何设计变化，例如，在电磁驱动器中安装推力锥。由于行程直接与电流强度成比例，因此易于实现比例阀。如下结构配置特别优选：所述空心线圈的第一半部配置在具有第一主方向的第一磁场中，所述空心线圈的第二半部配置在具有与所述第一主方向相反的第二主方向的第二磁场中。在这种构造中，彼此相邻配置的永磁体的不同极性(N极/S极)能够有效地用于把大部分的绕组截面良好地用以产生驱动力。由于大部分电流以相反方向在空心线圈的绕组半部中流过，两种情况下都产生在相同方向上作用的洛伦兹力，由此导致大的总驱动力。特别有利的是使用如下空心线圈，所述空心线圈总体为具有纵向轴线的椭圆形状，优选地是以直线状的中央段连接一对分开的互补半圆形的形状，所述纵向轴线将所述空心线圈分成两个半部，该两个半部被反向取向的磁场横跨。与圆形线圈的情况相比，椭圆形状的空心线圈具有有助于产生力的更大的绕组截面。结果是，能够在控制元件的移动方向上得到更大的力。然而，也可以使用基本上圆形或角形的线圈。根据本专利技术的第一优选实施方式，所述控制元件被安装成能在与所述磁场的主方向垂直的方向上直线移动。根据空心线圈的用于产生力的绕组截面中的电流方向，应当进一步选择直线安装的方向，使得其与洛伦兹力的(主)方向一致。这允许洛伦兹力被最有效地用作驱动力而没有损耗。这种结构特别适合用于开闭单个阀座。根据本专利技术的第二优选实施方式，所述控制元件被安装成能围绕与所述磁场的主方向平行的转动轴旋转运动。这里，洛伦兹力被以最优形式用作旋转运动用的驱动力。这种结构特别适合用于彼此相邻配置的两个阀座的相互开闭。磁体配置优选包括多个永磁体。在具有能垂直于磁场的主方向直线移动的控制元件的优选的第一实施方式中，如果永磁铁以其纵向轴线平行于空心线圈的纵向轴线延伸的方式配置，磁场能够被最有效的利用。在具有被安装成能围绕与磁场的主方向平行的转动轴线旋转运动的控制元件的第二优选实施方式中，以下构造是特别有利的：所述空心线圈的纵向轴线在所述控制元件的第一切换位置平行于所述永磁体的纵向轴线地延伸。由于在本实施方式中空心线圈的纵向轴线的位置根据控制元件的旋转相对于永磁体的纵向轴线变化，在这个配置中，控制元件的切换位置中的一个为“优选位置”，使得产生最大力恰好在该切换位置作用于控制元件的效果。特别是结合以下将进一步讨论的回复元件，该方面将示出其所有优势，该回复元件对控制元件施加预负荷。所述磁体配置的永磁体应该被配置成使得彼此面向的永磁体总是以相反的极彼此面对。根据本专利技术的尤其有利的方面是设置如下回复元件，所述回复元件对所述控制元件施加预负荷并形成所述空心线圈的绕组端部与所述致动器的电连接头之间的导电连接的至少一部分。因而回复元件实现了双重功能，一方面，回复元件使控制元件预负荷至特定切换位置或操作位置，另一方面，回复元件省却了否则将需要的导线连接等的需求。然而，可选择本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动致动器，特别是用于微型阀或微型泵的电动致动器，所述电动致动器包括：用于产生磁场的磁体配置，以及能够相对于所述磁体配置移动的控制元件，所述控制元件包括能够通电的空心线圈(22)，所述空心线圈(22)配置于所述磁场中并与由非磁性材料制成的线圈承载件(20)牢固地结合。

【技术特征摘要】
2013.09.12 DE 102013110029.51.一种电动致动器，特别是用于微型阀或微型泵的电动致动器，所述电
动致动器包括：
用于产生磁场的磁体配置，以及
能够相对于所述磁体配置移动的控制元件，
所述控制元件包括能够通电的空心线圈(22)，所述空心线圈(22)配
置于所述磁场中并与由非磁性材料制成的线圈承载件(20)牢固地结合。
2.根据权利要求1所述的电动致动器，其特征在于：所述空心线圈(22)
的第一半部(22a)配置在具有第一主方向的第一磁场中，所述空心线圈(22)
的第二半部(22b)配置在具有与所述第一主方向相反的第二主方向的第二
磁场中。
3.根据权利要求2所述的电动致动器，其特征在于：所述空心线圈(22)
总体为具有纵向轴线的椭圆形状，优选地是以直线状的中央段连接一对分开
的互补半圆形的形状，所述纵向轴线将所述空心线圈(22)分成两个半部
(22a、22b)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电动致动器，其特征在于：所述控
制元件被安装成能在与所述磁场的主方向垂直的方向(A)上直线移动。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的电动致动器，其特征在于：所述控
制元件被安装成能围绕与所述磁场的主方向平行的转动轴(D)旋转运动。
6.根据权利要求4所述的电动致动器，其特征在于：所述磁体配置包括
纵向轴线平行于所述空心线圈(22)的纵向轴线地延伸的多个永磁体(38、
40、42、44)。
7.根据权利要求5所述的电动致动器，其特征在于：所述磁体配置包括
多个永磁体(38、40、42、44)，在所述控制元件的第一切换位置的所述空
心线圈(22)的纵向轴线平行于所述永磁体(38、40、42、44)的纵向轴线
地延伸。
8.根据权利要求6或7所述的电动致动器，其特征在于：所述永磁体(38、
40、42、44)被配置成使得彼此面向的永磁体总是以相反的极彼此面对。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电动致动器，其特征在于：还包括
回复元件(30、32；52、54)，其对所述控制元件施加预负荷并形成所述空
心线圈(22)的绕组端部(28)与所述致动器的电连接头(34、36)之间的
导电连接的至少一部分。
10.根据权利要求9所述的电动致动器，其特征在于：所述回复元件包括
至少一个片簧(30、32)或螺旋状弹簧(52、54)。
11.根据权利要求7和权利要求9或权利要求10所述的电动致动器，其特
征在于：所述回复元件(52、54)对所述控制元件施加预负荷使所述控制元
件离开所述第一切换位置而朝向第二切换位置。
12.根据前述权利要求中任一项所述的电动致动器，其特征在于：所述
磁体配置和所述控制元件容纳在致动器壳体(18)内，所述致动器壳体(18)
屏蔽所述磁体配置的磁场。
13.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·瑞特，M·富克斯，J·德克斯，R·施罗德，R·沙伊贝，C·哈特曼，
申请(专利权)人：波凯特有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE