具有减小性能变化的电磁致动器制造技术

一种电磁致动器包括壳体和线轴，所述线轴定位在所述壳体内并且相对于其固定成在其中居中，所述线轴包括由非磁性材料形成的线轴。所述电磁致动器也包括围绕所述线轴缠绕的线圈和包括多个致动器部件的磁路，所述多个致动器部件定位在所述壳体内并且定位在所述线轴上或附近。所述致动器部件包括永磁体，所述永磁体感应通过所述磁路的磁通量流动从而生成磁力，以及电枢，所述电枢响应于磁力和选择性地提供给所述线圈的电流在通过所述线轴形成的开口内选择性地可移动。所述线轴定位所述磁路的部件并使所述磁路的部件以所述中心轴线为中心，并且当所述电枢在通过所述线轴形成的开口内移动时提供用于所述电枢的支承表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有减小性能变化的电磁致动器
本专利技术的实施例大体上涉及电磁致动器，并且更特别地，涉及具有模块化构造的电磁致动器，其提供致动器的容易组装并且允许在其中使用具有宽松尺寸公差的部件，而不影响致动器的性能。
技术介绍
电磁致动器是通常在电力设备中出现的装置，并且提供由内部电磁场提供的工作运动，致动器的运动在这样的电力设备中提供控制或切换功能。电磁致动器通过将自由移动的柱塞或电枢暴露于通过激励静态线圈产生的磁场而提供用于致动的运动。场吸引柱塞或电枢，所述柱塞或电枢转而移动，因此提供所需的致动。可以用电磁致动器来实现不同程度的致动功能，从简单的单周期、单速度动作到致动时间和定位的相当复杂的控制。一种常用的电磁致动器是永磁体致动器，其利用一个或多个永磁体和电能来控制其中的柱塞的定位。永磁体致动器可以配置成使得其柱塞由于永磁体的磁能而保持在行程位置，电能被施加到线圈以将柱塞移动到不同的行程位置。许多电磁致动器共同的一个缺点是与制造和组装致动器关联的成本。也就是说，许多现有的致动器包括需要紧密公差的复杂形状的大量加工部件(例如，板，线轴，永磁体，通量传递环，通量传递板，电枢，间隔件，壳体等)以便在致动器中提供足够的保持力以适当地对准/间隔部件，使得致动器可以起作用而不会遭受减小性能。以这样的紧密公差加工这些部件导致制造成本增加。另外，这些组件的复杂形状会增加组装致动器的难度，导致致动器的组装/生产时间增加。所以，期望提供一种由具有比现有致动器中所需的更宽松公差的部件组装的电磁致动器，这样的部件不影响致动器的保持力和其它性能相关特性。还期望这样的致动器中的部件以简单，较少耗时的方式组装，使得可以减小致动器的组装成本。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，一种电磁致动器包括壳体，所述壳体限定内部容积并且具有轴向延伸通过其中的中心轴线，以及线轴，所述线轴定位在所述壳体的内部容积内并且相对于其固定成以所述轴线为中心，所述线轴包括由非磁性材料形成的线轴。所述电磁致动器也包括围绕所述线轴缠绕的线圈和包括多个致动器部件的磁路，所述多个致动器部件至少部分地定位在所述壳体的内部容积内并且定位在所述线轴上或附近，所述多个致动器部件包括永磁体，所述永磁体感应通过所述磁路的磁通量流动从而生成磁力，以及电枢，所述电枢响应于磁力和选择性地提供给所述线圈的电流在通过所述线轴形成的开口内选择性地可移动。所述线轴定位所述磁路的多个部件并使所述磁路的多个部件以所述中心轴线为中心，并且当所述电枢在通过所述线轴形成的开口内移动时提供用于所述电枢的支承表面。根据本专利技术的另一方面，一种电磁致动器包括壳体，所述壳体限定内部容积并且具有轴向延伸通过其中的中心轴线，以及线轴，所述线轴定位在所述壳体的内部容积内并且相对于其固定成以所述轴线为中心。所述电磁致动器也包括围绕所述线轴缠绕的一个或多个线圈和定位在所述线轴上和附近的磁路，所述磁路还包括顶板，邻近所述顶板定位的管，与所述管相对从所述顶板定位的永磁体，邻近所述永磁体定位在其与所述管相对的一侧的底板，以及从所述顶板轴向地并且超出所述底板延伸的电枢，所述电枢从所述顶板、所述管、所述永磁体和所述底板的每一个径向向内定位。所述顶板、所述管、所述永磁体和所述底板全部以堆叠布置对准，使得由所述永磁体感应的磁通量在轴向方向上流动通过所述磁路。根据本专利技术的又一方面，一种电磁致动器包括壳体，所述壳体限定内部容积并且具有轴向延伸通过其中的中心轴线，以及线轴，所述线轴定位在所述壳体的内部容积内并且相对于其固定成以所述轴线为中心。所述电磁致动器也包括围绕所述线轴缠绕的一个或多个线圈和包括多个致动器部件的磁路，所述多个致动器部件至少部分地定位在所述壳体的内部容积内并且定位在所述线轴上或附近，所述多个致动器部件包括永磁体，所述永磁体感应通过所述磁路的磁通量流动从而生成磁力，以及电枢，所述电枢响应于由所述永磁体产生的磁通量生成的磁力和选择性地提供给所述一个或多个线圈的电流在通过所述线轴形成的开口内选择性地可移动。所述电磁致动器还包括中心杆，所述中心杆旋入所述电枢的底壁中，使得所述中心杆相对于所述电枢的位置基于所述中心杆旋入所述电枢中的量可变化，所述电枢在通过所述线轴形成的开口内的移动由所述中心杆旋入所述电枢中的量限制。从以下详细描述和附图将显而易见各种其它特征和优点。附图说明附图示出了目前预期用于实施本专利技术的优选实施例。在附图中：图1是根据本专利技术的实施例的电磁致动器的透视图。图2是沿着线2-2截取的图1的电磁致动器的横截面图，示出了处于第一轴向位置的电枢和中心杆。图3是沿着线2-2截取的图1的电磁致动器的横截面图，示出了处于第二轴向位置的电枢和中心杆。具体实施方式参考图1和2，示出了根据本专利技术的实施例的电磁致动器10。形成电磁致动器10的主要部件包括壳体12，顶板14，底板16，管18，线轴20和线圈22，永磁体24，通量传递板26，弹簧28，电枢30，中心杆32，以及可选的间隔件34。如下面将进一步详细描述，这些部件的每一个具体地构造成提供易于加工和组装的电磁致动器10，而没有部件影响致动器的性能相关特性。电磁致动器10的壳体12是具有大致圆柱形状的中空结构并且围绕致动器的轴线36定位，壳体12由容易可加工的非磁性材料形成，如铝合金(例如6061)或聚合物材料。在示例性实施例中，壳体12在下端由下帽或盖38闭合并且在上端由顶板14闭合。在另一实施例中，上盖(未示出)可以在壳体12上一体地形成于其上端上。下盖38可以通过本专利技术所属领域的技术人员熟知的任何合适的方式固定到壳体12，如卡扣配合接合。下盖38可以由与壳体12相同的非磁性材料(例如，6061)或由不同的、合适的非磁性材料形成。在一个实施例中，下盖38和顶板14的直径可以延伸到大于壳体12，其中拉杆40可以用于固定下盖38和顶板14(使得不需要上盖)，拉杆40固定到径向向外延伸通过壳体12的顶部14的唇缘42。在上盖(未示出)设在壳体12上的替代实施例中，可以认识到不需要拉杆40。顶板14由诸如例如C12L14钢的易于加工的软磁材料形成，并且包括形成于其中的杆开口44，其能够接收致动器10的中心杆32。在示例性实施例中，顶板14也包括形成于其中的一个或多个定位孔或特征46，其提供线轴20相对于其对准和定位。在一个实施例中，定位孔或特征46是形成于顶板14中的圆柱形凹陷或孔的形式，但是也可以使用凹槽。如图2中所示，致动器10的线轴20构造为能够使线圈22围绕其缠绕，并且也能够将其它致动器部件相对于其放置在期望的位置(即，部件的引导/对准)。线轴20形成为具有通过线轴20形成圆柱形开口的壁48，从壁48径向向外延伸的多个构造在壁48上成形/形成。尽管线轴20上的这些构造导致具有稍微复杂形状的线轴20，但是线轴20形成为模制部件，使得线轴20的制造变得更容易。在示例性实施例中，线轴20由尼龙材料形成，但是应当认识到具有很低磁导率的其它可模制非磁性材料也可能适合于形成线轴20。线轴20在本文中描述为大体上包括其上的线圈部分50和对准部分52。线轴20的线圈部分50由从其径向向外延伸的壁48上形成的一对凸缘54、56限定，致动器10的线圈22(或多个线圈)围绕壁48缠绕在由凸缘限定的空间中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁致动器，其包括：壳体，所述壳体限定内部容积并且具有轴向延伸通过其中的中心轴线；线轴，所述线轴定位在所述壳体的内部容积内并且相对于其固定成以所述轴线为中心，所述线轴包括由非磁性材料形成的线轴；围绕所述线轴缠绕的线圈；以及包括多个致动器部件的磁路，所述多个致动器部件至少部分地定位在所述壳体的内部容积内并且定位在所述线轴上或附近，所述多个致动器部件包括：永磁体，所述永磁体感应通过所述磁路的磁通量流动从而生成磁力；以及；电枢，所述电枢响应于磁力和选择性地提供给所述线圈的电流在通过所述线轴形成的开口内选择性地可移动；其中所述线轴定位所述磁路的多个部件并使所述磁路的多个部件以所述中心轴线为中心；并且其中当所述电枢在通过所述线轴形成的开口内移动时所述线轴提供用于所述电枢的支承表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.01 US 14/7022801.一种电磁致动器，其包括：壳体，所述壳体限定内部容积并且具有轴向延伸通过其中的中心轴线；线轴，所述线轴定位在所述壳体的内部容积内并且相对于其固定成以所述轴线为中心，所述线轴包括由非磁性材料形成的线轴；围绕所述线轴缠绕的线圈；以及包括多个致动器部件的磁路，所述多个致动器部件至少部分地定位在所述壳体的内部容积内并且定位在所述线轴上或附近，所述多个致动器部件包括：永磁体，所述永磁体感应通过所述磁路的磁通量流动从而生成磁力；以及；电枢，所述电枢响应于磁力和选择性地提供给所述线圈的电流在通过所述线轴形成的开口内选择性地可移动；其中所述线轴定位所述磁路的多个部件并使所述磁路的多个部件以所述中心轴线为中心；并且其中当所述电枢在通过所述线轴形成的开口内移动时所述线轴提供用于所述电枢的支承表面。2.根据权利要求1所述的电磁致动器，其中所述线轴包括：壁，所述壁限定通过所述线轴形成的开口；一对凸缘，所述一对凸缘以间隔开的关系从所述壁径向向外延伸，所述线圈围绕所述壁在所述一对凸缘之间的位置缠绕；以及台阶特征，所述台阶特征邻近所述一对凸缘的中心凸缘定位，所述台阶由与所述壁的剩余部分相比具有增加厚度的所述壁的部段限定。3.根据权利要求2所述的电磁致动器，其中所述多个致动器部件还包括：顶板，所述顶板邻近所述壳体的上端定位在所述壳体的唇缘上；管，所述管邻近所述顶板并且从所述线轴径向向外定位在形成于所述一对凸缘的每一个的端部和所述壳体之间的间隙中；通量传递板，所述通量传递板邻近所述管并且在与所述线圈相对的所述中心凸缘的表面上定位，所述永磁体邻近所述通量传递板定位在其与所述管和所述中心凸缘相对的一侧；以及底板，所述底板邻近所述壳体的下端并且邻近所述永磁体定位在其与所述通量传递板相对的一侧；其中所述顶板、所述管、所述通量传递板、所述永磁体和所述底板以堆叠布置对准，使得磁通量轴向流动通过所述磁路的多个致动器部件。4.根据权利要求1所述的电磁致动器，其还包括中心杆，所述中心杆固定到所述电枢的底壁，使得当所述电枢在通过所述线轴形成的开口内移动时所述中心杆与所述电枢一起移动。5.根据权利要求4所述的电磁致动器，其中所述中心杆旋入所述电枢的底壁中，使得所述中心杆相对于所述电枢的位置基于所述中心杆旋入所述电枢中的量可变化；并且其中所述中心杆包括形成在其上或附接到其上的头部或螺母，并且其中所述电枢在通过所述线轴形成的开口内的移动由所述头部或所述螺母限制，所述头部或螺母的位置基于所述中心杆旋入所述电枢中的距离，或所述螺母旋到所述中心杆上的距离被确定。6.根据权利要求4所述的电磁致动器，其中所述中心杆包括肩部，所述肩部与所述电枢一致并且将所述中心杆的行程移动固定到恒定长度。7.根据权利要求4所述的电磁致动器，其还包括围绕所述中心杆定位的弹簧，所述弹簧也定位在所述电枢内，从而接合所述电枢的底壁。8.根据权利要求7所述的电磁致动器，其还包括间隔件，所述间隔件定位在与所述电枢的底壁相对的所述弹簧的端部上以将所述弹簧保持在所述中心杆上的适当位置。9.根据权利要求3所述的电磁致动器，其还包括紧固部件，所述紧固部件邻近所述底板并围绕其突起定位，所述紧固部件将所述堆叠布置保持在适当位置并且在所述壳体内彼此接触。10.根据权利要求3所述的电磁致动器，其中所述顶板包括形成于其中的开口，所述开口接收形成于所述线轴上的突起，从而使所述线轴与所述顶板对准并且在所述壳体内以使其以所述轴线为中心。11.根据权利要求1所述的电磁致动器，其中所述线轴由尼龙材料或另一非磁性和非导电材料形成。12.一种电磁致动器，其包括：壳体，所述壳体限定内部容积并且具有轴向延伸通过其中的中心轴线；线轴，所述线轴定位在所述壳体的内部容积内并且相对于其固定成以所述轴线为中心；围绕所述线轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·E·维斯巴勒，M·P·卡尔亨，M·A·捷茨，
申请(专利权)人：库珀技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US