螺线管致动器制造技术

本发明专利技术描述了一种螺线管致动器。该螺线管致动器包括电枢、极片、电磁线圈、永磁体和弹簧，该电磁线圈被布置为响应于通电而引起电枢在第一位置和第二位置之间沿行进方向行进，该永磁体被定位和取向为当电枢位于第一位置时将电枢闩锁在至少第一位置处，以及该弹簧被布置为偏置电枢。可以操作螺线管致动器以提供部分升程。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2012年6月14日，申请号为201280029507.9，专利技术名称为“螺线管致动器”的申请的分案申请。专利
本专利技术涉及一种螺线管致动器。背景WO2011/058344A1描述了一种螺线管致动器。该螺线管致动器包括可以允许使用较少的安培匝数来提供偏置的永磁体。因此，可以使用可以有助于减少磁泄漏的较小的线圈截面和较短的磁路长度，其反过来可以意味着可以使用更少的安培匝数。尽管在如上的WO2011/058344 A1中所描述的螺线管致动器相对于不带有永磁体的螺线管致动器具有优势，例如提供更大的开启力的潜力，但是还需要作出进一步的改进。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种螺线管致动器。该螺线管致动器包括电枢、极片、电磁线圈、永磁体和弹簧，该电磁线圈被布置为响应于通电而引起电枢在第一位置和第二位置之间沿行进方向行进，该永磁体被定位和取向为将电枢闩锁在至少第一位置处，以及该弹簧被布置为偏置电枢。该致动器可以被配置成使得根据通过电磁线圈的电流将电枢稳定地定位在第一位置和第二位置之间的多于一个位置处，例如固定在任何位置处。因此，不需要位置传感器就可以实现可变的升程。根据电流可以实现对可变升程的开环控制。弹簧可以包括具有管腔的圆柱形挠曲件。极片、电枢和电磁线圈可以被设置在管腔内。弹簧可以包括至少一个基于板的挠曲件，该至少一个基于板的挠曲件包括一个板挠曲件或至少两个板挠曲件的叠层，该一个板挠曲件或至少两个板挠曲件的叠层被布置成使得所述或每个板挠曲件沿所述行进方向被设置且所述或每个相应的板挠曲件的法线被取向为实质上平行于所述行进方向。这可有助于减小螺线管致动器的宽度或直径。该板或每个板可以包括一个或多个狭缝和/或一个或多个孔。该板或每个板可以为圆盘形。至少一个基于板的挠曲件可以包括第一和第二基于板的挠曲件。极片、电枢和电磁线圈可以被设置在第一和第二基于板的挠曲件之间。至少一个永磁体可以包括至少5个永磁体，该至少5个永磁体被布置在正多边形的边上使得永磁体的磁化向内指向或向外指向。这可有助于提供均匀的径向磁场。至少一个永磁体可以相对于极片固定。从电枢机械地分离永磁体可以有助于减小电枢结构的质量，从而，允许电枢针对给定的力能够更快地加速。至少一个永磁体可以穿过电枢。至少一个电磁线圈可以相对于极片固定。致动器可以包括至少两对电磁线圈和设置在电枢中的至少两对永磁体。每对电磁线圈都可以与相应的一对永磁体相关联以便平行地驱动电枢。这可有助于增加由致动器施加的力。致动器可以包括沿行进方向以叠层的方式布置的至少两个连接的电枢。每个电枢可以支持至少一个相应的磁体，并且该螺线管致动器包括至少两对电磁线圈。对于给定横截面面积的致动器，这可有助于增加力。每个电枢都可以包括第一和第二相反形状的面。通过使电枢的面成形，例如通过斜切可以减小电枢的质量。对于给定的力，这可有助于增加加速度。电枢可以包括圆锥形或棱锥形部分。电枢可以包括截头圆锥形或截头棱锥形部分。第一面和第二面可以是大致凸面的。极片可以包括至少一个相应的相反形状的面用于安置电枢。这可有助于最小化电枢和极片之间的间隙。致动器或致动器组可以包括布置在单环中的单线圈。永磁体可以主要包括钐钴或钕。弹簧可以被配置成提供足够的力，以便防止电枢被闩锁在第二位置处。弹簧可以被配置成提供在电枢的行进长度上具有相同方向的力。弹簧可以被配置成提供在电枢的行进长度上实质上恒定的力。弹簧可以被配置成提供在电枢的行进长度上变化的力。力可以以小于2：1的因子变化。如果有两个或多个弹簧，那么该力可以是这些弹簧的净力。弹簧的弹簧常数的幅值可以小于由螺线管致动器提供的磁性弹簧的弹簧刚度的幅值。弹簧的弹簧常数的幅值可以大于由螺线管致动器提供的磁性弹簧的弹簧刚度的幅值。弹簧的弹簧常数的幅值可以具有在由不含有至少一个弹簧的螺线管致动器提供的磁性弹簧的弹簧刚度的幅值的1.5和2.0倍之间的范围中的值。如果有两个或多个弹簧，那么弹簧常数可以是这些弹簧的净弹簧常数。致动器可以还包括管。至少一个电磁线圈可以包括单线圈。单线圈可以被设置在管外，而致动器被设置在管内。因此，致动器可以用作湿式致动器。至少一个永磁体可以被设置在管外。管可以包括具有小于2的初始相对导磁率的材料。管可以包括具有至少为25的初始相对导磁率的材料。管可以包括具有小于2T的饱和通量密度的材料。管可以包括具有小于2T且可选地小于1.5T的饱和通量密度的材料。管可以包括具有在1和2之间的初始相对导磁率的材料。该材料可以是奥氏体不锈钢，如304型、310型、316型或321型。该材料可以是氮强化的奥氏体不锈钢，如Nitronic33或Nitronic50。该材料可以是马氏体不锈钢，如17-4型或Carpenter 465型。该材料可以是双相不锈钢，如Sanvik SAF 2205。管可以具有阶梯式壁。所述的致动器，其包括具有不同的磁特性的多个部分。管可以包括在致动器附近的具有第一和第二不同直径的至少两部分。管可以包括在致动器附近的第一、第二和第三部分。管的第二部分可以被设置在管的第一和第三部分之间，并且具有比第一和第三部分更大的直径，从而形成容纳致动器部件的管道凸出部分。所述的致动器，包括：至少第一部分、第二部分和第三部分，所述第二部分插在所述第一部分和所述第三部分之间，其中所述第一部分和所述第三部分具有相对高值的相对磁导率，并且所述第二部分具有相对低值的相对磁导率。使用阶梯式壁的管可以允许如极片和电枢的多个部件，例如通过将部件投入到管中被容易地组装。该部件搁置在具有不同直径的管的部分之间形成的一个或多个座上。管可以包括具有不同的磁特性的多个部分。管可以包括至少第一、第二、第三、第四和第五部分。第二部分可以插入在第一和第三部分之间，第四部分可以插入在第三和第五部分之间。第二和第四部分可以具有相对低值的相对磁导率，并且第一、第三和第五部分具有相对高值的相对磁导率。因此，可以调整管的特性以最小化磁通量泄漏。具有不同值的相对磁导率的管部分可以由不同材料形成。例如，第一、第三和第五部分可以包括高磁导率的钢管，并且第二和第四部分可以包括低磁导率的钢管或焊接部。具有不同值的相对磁导率的管部分可以通过在不同条件下对管的不同部分进行退火而形成。至少一个弹簧可以包括具有固定刚度的固定弹簧。固定弹簧可选自具有不同弹簧刚度的多个固定弹簧中的一个。因此，在组装时可以校准致动器，并且可以选择和使用具有适当的弹簧刚度的固定弹簧。根据本专利技术的第二方面，提供了一组致动器。每个致动器包括实质上相同的极片、电枢、电磁线圈和永磁体，并且其中，组中的至少一个致动器包括具有不同于组中的另一个致动器的弹簧刚度的固定弹簧。因此，通过检查一组致动器可以识别校准弹簧的使用。可以使用至少一个可调节的弹簧，例如，以施加闭合力。这可以在喷射器中使用以将闭合力施加到针或枢轴上。可以预加载固定弹簧。至少一个弹簧可以包括具有第一和第二连接点或连接区域和第三又一连接点或连接区域的单个弹簧。电枢可以连接到弹簧的第三连接点或连接区域。因此，该单个弹簧可以表现得像两个弹簧一样。至少一个弹簧可以包括包含第一和第二弹簧的至少两个分离的弹簧。电枢可以连接到第一和第二弹簧上。电枢与第一和第二弹簧可以被配置成使得电枢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作螺线管致动器的方法，所述螺线管致动器包括电枢、极片、电磁线圈，所述电磁线圈被布置为响应于通电而引起所述电枢从第一位置朝向第二位置沿行进方向行进，所述方法包括控制工具：将具有分布曲线和持续时间的接通驱动波形施加到所述电磁线圈，以便引起所述电枢从所述第一位置到所述电枢实质上静止的一位置的行进；并且调整所述控制工具的阻抗以便匹配所述电磁线圈以减小所述电枢停止行进时的反弹。

【技术特征摘要】
2011.06.14 GB 1109975.1;2011.11.30 GB 1120638.0;201.一种操作螺线管致动器的方法，所述螺线管致动器包括电枢、极片、电磁线圈，所述电磁线圈被布置为响应于通电而引起所述电枢从第一位置朝向第二位置沿行进方向行进，所述方法包括控制工具：将具有分布曲线和持续时间的接通驱动波形施加到所述电磁线圈，以便引起所述电枢从所述第一位置到所述电枢实质上静止的一位置的行进；并且调整所述控制工具的阻抗以便匹配所述电磁线圈以减小所述电枢停止行进时的反弹。2.根据权利要求1所述的方法，包括：提供升压波形以便引起所述电枢达到保持位置且随后提供恒定的低阻抗电压以便对于每次注射保持所述电枢稳定在所期望的保持位置。3.根据权利要求1所述的方法，包括：使用PWM电源维持电压。4.根据权利要求1所述的方法，包括：施加双升压脉冲来使所述电枢能够在所述第二位置处或在所述第一位置和所述第二位置之间的一位置处达到稳定位置。5.根据权利要求1所述的方法，包括：获得来自所述电磁线圈的反电动势或电流的测量结果；并且使用所述测量结果调整所述驱动波形。6.根据权利要求1所述的方法，其中朝向所述接通驱动波形的末尾的电流被调整以使得所述电枢上的力在所述接通驱动波形的末尾保持平衡。7.根据权利要求1所述的方法，包括：将具有分布曲线和持续时间的保持驱动波形施加到所述电磁线圈，以便将所述电枢保持在所述位置处，并且驱动电流通过所述电磁线圈。8.根据权利要求1所述的方法，包括：将具有分布曲线和持续时间的断开驱动波形施加到所述电磁线圈，以便使所述电枢朝向所述第一位置移动。9.根据权利要求4所述的方法，其中所述或每个断开驱动波形包括与所述接通驱动波形极性相反的偏置分布曲线部分。10.根据权利要求1所述的方法，包括：将防反弹驱动波形施加到所述电磁线圈，以便对向所述第一位置返回的所述电枢进行减速。11.根据权利要求1所述的方法，包括：产生用于第一循环的驱动波形；获得来自所述第一循环的测量结果；基于测量结果，产生用于之后的第二循环的驱动波形。12.根据权利要求1所述的方法，包括：提供预定的驱动波形；以及基于先前传送的驱动波形调整...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·达姆斯，詹姆斯·埃维特，马太·斯淘克，
申请(专利权)人：森泰克有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB