电磁线性致动器制造技术

一种线性致动器包括：第一固定部分，其包括线性阵列的定子齿，每个齿被电线圈围绕；控制器，其产生一组电流，该组电流被施加至所述第一固定部分的相绕组以便沿着阵列的齿生成一定模式的磁极；第二固定部分，其包括交替的磁极的组；以及可移动的输出部分，其包括沿着输出部分的一段长度延伸的线性阵列的极片，该段长度大于致动器的行程长度并且比固定部分的长度更长，由此在使用中可移动的输出部分的该段长度始终位于第一固定部分与第二固定部分之间，其中位于固定部分之间的极片对在第一固定部分的极与第二固定部分的极之间起作用的磁通进行成形，在使用中控制器被布置成通过使第一固定部分的磁极沿着阵列运动而产生输出部分的线性运动。出部分的线性运动。出部分的线性运动。

【技术实现步骤摘要】
电磁线性致动器


[0001]本专利技术涉及线性致动器，特别地涉及适用于需要沿线的高行程长度的应用的电磁线性致动器。

技术介绍

[0002]线性致动器为一种产生输出构件(通常，细长杆)的沿着直线或曲线的运动的装置。已知各种类型的线性致动器。最早类型的线性致动器中的一种为螺杆驱动器，其中螺纹杆与螺纹体接合，所述螺纹体可以旋转以便使螺纹杆沿着线性路径运动。包含这些类型的线性致动器的装置被广泛地用于汽车千斤顶中，因为可以通过人力来提供固定部件的旋转。在另一类线性致动器中，可以使用缸中的液压压力来沿着线性路径驱动活塞。
[0003]另一种类型的线性致动器为线性马达。这些线性马达以与常规马达类似的方式运行，但是它们具有定子以及在功能上等同于转子的部件，该等同于转子的部件沿线布置而不是围绕轴线缠绕。因此，输出平移运动而非旋转运动。简单的线性马达具有在固定部件上的一组绕组，所述一组绕组产生与安装于活动的细长部件上的一组磁体所产生的磁通模式(flux pattern)相互作用的磁通。通过使磁通模式沿着定子运动，当来自永磁体的磁通模式试图使它们自身与定子所生成的磁通模式对准时，洛伦兹力将使线性构件沿着线性路径运动。
[0004]申请人已经认识到，在移动部件上使用永磁体的已知的线性马达尽管能够产生高精度线性运动，但该线性马达在期望产生具有大的行程长度并且可以生成大的线性力的线性致动器的情况下可能是极其昂贵的。为了产生大的力，沿着移动构件布置的磁体必须能够产生高水平的磁通。考虑到在磁体的成分中包含稀土元素，能够产生高水平的磁通的磁体相对昂贵。而且，因为磁体必须沿着构件的整个长度相间隔，所以这将要求在移动构件上使用大量的磁体以用于大的行程长度。这是相当浪费的，因为实际上在任何给定的时间中只有与定子对准的磁体工作，其余的磁体仅是随着输出部分运动而被承载。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的是提供一种线性致动器，其改善现有技术的线性致动器设计的一些限制。
[0006]根据第一方面，本专利技术提供一种线性致动器组件，其包括：
[0007]第一固定部分，其包括线性阵列的定子齿，每个定子齿被一匝或多匝电线圈围绕，
[0008]控制器，其产生一组电流，该组电流被施加至所述第一固定部分的相绕组以便沿着阵列的齿生成一定模式的磁极，极之间的间距大于所述第一固定部分的相邻齿之间的间距，
[0009]第二固定部分，其包括交替的磁极的组，相邻极之间的间距小于控制器所产生的第一阵列的磁极的间距，以及
[0010]可移动的输出部分，其包括沿着所述输出部分的一段长度延伸的线性阵列的极
片，该段长度大于所述致动器的行程长度并且比固定部分的长度更长，由此在使用中所述可移动的输出部分的该段长度始终位于第一固定部分与第二固定部分之间，其中位于固定部分之间的极片对在所述第一固定部分的极与所述第二固定部分的极之间起作用的磁通进行成形，以及
[0011]其中，在使用中所述控制器被布置成通过使所述第一固定部分的磁极沿着所述阵列运动而引起所述输出部分的线性运动。
[0012]通过本专利技术，控制器在第一定子处产生移动的磁通模式，其与来自第二固定部分的、已经通过所述输出部分的极片成形的类似的移动的磁通模式相互作用。具有成形的磁通模式的极的移动速度将低于第一固定部分的极的运动速度但是位于相同的方向上，这为致动器提供一定程度的传动，从而给予高的力密度。因为可移动的阵列仅包括相对低成本的极片，而不是如现有技术中已知的固定的磁体，因此仅使用沿着输出件相间隔的极片而非磁体可以生产成本有效的线性致动器。
[0013]所述第一固定部分可以限定两个磁极，所述第二固定部分可以限定两个以上的磁极，并且所述极片可以对来自第二磁极的极的磁通进行成形，以便在来自第一固定部分的磁通与来自第二固定部分的磁通相交的区域中生成两个磁极。
[0014]在一种可行的布置中，第二固定部分可以包括由21个磁体生成的21个磁极，并且针对输出部分的沿着其行程的所有位置，输出部分沿着输出部分的位于两个固定部分之间的部分可以承载12个极片，其中第一固定部件生成两个极对，每个极对包括一对北极或一对南极。
[0015]因此，在可行的示例中的输出部分将需要沿着其长度具有多于12个极片。
[0016]可以使用其它数量的磁极和极片，目的是使极片将来自第二固定部分的磁通的强的、理想的第一谐波耦合至由第一固定部分的绕组和齿所生成的极的匹配模式。
[0017]输出部分的极片可以包括含铁金属的极片，最优选地是钢极片。极片可以由不含铁的载体支撑。例如，极片可以被固定至载体上或埋在所述载体内。与现有技术的线性致动器不同，极片不需要是磁体，因为它们的功能仅仅是在两个固定的部分之间的气隙中对来自第二固定部分的磁通进行成形。
[0018]所述固定部分可以固定于参考框架中，其中可移动的阵列沿着行程长度相对于所述框架平移。固定的参考框架可以相对于地面固定，或者相对于承载线性致动器的车辆的主体固定。例如，固定的参考框架可以相对于其上固定有线性致动器的平台的参考框架来固定。可以提供比如支架或支撑件的固定设备，以用于将固定部分固定于适当位置中，例如用于将固定部分固定至车辆的主体或车辆的其它的固定的部件。固定设备可以包括用于接收比如螺栓的紧固件的开口。固定设备可以包括固定至第一固定部分和/或第二固定部分的基板或者与第一固定部分和/或第二固定部分成一体的基板。
[0019]输出部分可以包括细长的构件，所述细长的构件沿着其长度的主要部分具有恒定的横截面，所述横截面可以在固定部分之间通过。该横截面可以为正方形、矩形或圆形横截面，但是该横截面可以设想为任何的横截面。
[0020]输出构件可以具有至少30cm、或至少1m或更长的长度。理论上，不存在对线性致动器的行程的限制，但是实际上，所述限制将取决于摩擦力，并且如果输出部分竖直地移动，则所述限制将取决于输出部分的重量。因为与磁体相比仅需要低成本的极片，所以可以以
成本有效的方式实现具有大的行程长度的线性致动器。
[0021]第二固定部分可以包括线性阵列的永磁体，每个磁体限定第二固定部分的一个极。磁体可以以交替的北-南模式布置，以便在第二固定部分与输出构件之间的气隙中产生交替的北磁极和南磁极。
[0022]在替代方案中，第二固定部分可以包括线性阵列的电磁体。每个电磁体可以包括齿，围绕所述齿缠绕一段导线从而形成线圈。所述线圈可以被供应有来自控制器的电流，其生成限定第二固定部分的极的固定的、非移动的磁通模式。
[0023]单个控制器可以驱动第一固定部分和第二固定部分的绕组，但是当然地，当一者需要移动的DC场而另一者需要固定的DC场时，可以将不同模式的电流施加至每个固定部分的线圈。
[0024]使用电磁体来生成第二固定部分的极在要使成本最小化的情况下可能是优选的，但是由于欧姆损耗以及潜在地重量的增加而导致线性致动器的电效率的折衷。
[0025]申请人已经认识到，具有第一和第二固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线性致动器，所述线性致动器包括：第一固定部分，其包括线性阵列的定子齿，每个定子齿均被一匝或多匝电线圈围绕，控制器，其生成被施加至所述第一固定部分的相绕组的一组电流，以便沿着所述阵列的齿生成一定模式的磁极，所述极之间的间距大于所述第一固定部分的相邻的齿之间的间距，第二固定部分，其包括交替的磁极的组，所述第二固定部分的相邻极之间的间距小于所述控制器所产生的第一阵列的磁极的间距，以及可移动的输出部分，其包括沿着所述输出部分的一段长度延伸的线性阵列的极片，该段长度大于所述致动器的行程长度并且比固定部分的长度更长，由此在使用中所述可移动的输出部分的该段长度始终位于所述第一固定部分与所述第二固定部分之间，其中位于固定部分之间的极片对在所述第一固定部分的极与所述第二固定部分的极之间起作用的磁通进行成形，以及其中，在使用中所述控制器被布置成通过使所述第一固定部分的磁极沿着阵列移动而引起所述输出部分的线性移动。2.根据权利要求1所述的线性致动器，其中，所述第一固定部分限定两个磁极，所述第二固定部分限定两个以上的磁极，并且所述极片对来自第二磁极的极的磁通进行成形以便在来自所述第一固定部分的磁通与来自所述第二固定部分的磁通相交的区域中生成两个磁极。3.根据权利要求1或2所述的线性致动器，其中，可移动的输出部分的极片包括由不含铁的载体支撑的含铁的金属极片。4.根据前述权利要求中的任一项所述的线性致动器，其中，可移动的输出部分包括细长的构件，所述细长的构件沿着其长度的主要部分具有恒定的横截面。5.根据前述权利要求中的任一项所述的线性致动器，其中，所述第二固定部分包括：线性阵列的永久磁体，每个所述磁体限定所述第二固定部分的一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：TRW有限公司，
类型：发明
国别省市：