带磁回退的螺线管微致动器制造技术

本发明专利技术涉及一种磁性微致动器(100)，该磁性微致动器(100)包括控制滑块(30)的轴向运动的线圈(6；61；62)，所述滑块(30)包括至少一个永磁体(2)，所述永磁体与铁磁性或磁化的后心轴(42)结合或对齐并引导具有回转的形式的磁场的场线沿轴向方向(D)穿过滑块(30)在其中往复的线圈(6；61；62)，直至所述后心轴(42)的后端(43)，该后端(43)趋向于通过磁吸引力与位于微致动器(100)的结构(20)的后面(25)附近的至少一个第一铁磁性恢复元件(8)配合，以便在线圈(6；61；62)不通电时使所述滑块(30)回到后行程结束位置。程结束位置。程结束位置。

【技术实现步骤摘要】
带磁回退的螺线管微致动器


[0001]本专利技术涉及一种磁性微致动器，该磁性微致动器包括至少一个结构，所述结构容纳至少一个线圈，所述线圈布置成在通电位置沿轴向方向在第一方向上在所述微致动器所包括的滑块上施加轴向推力，直至对应于所述结构的第一承载面与所述滑块的第一抵接面之间的抵接承载的前行程结束位置，在所述前行程结束位置，所述滑块所包括的前心轴从所述结构的前面伸出，并且当所述线圈不通电时，所述滑块能沿所述轴向方向在与所述第一方向相反的第二方向上运动，并且通过纯磁性方式回到对应于所述结构的第二承载面与所述滑块的第二抵接面之间的抵接承载的后行程结束位置。
[0002]本专利技术还涉及一种包括至少一个这样的微致动器的印刷电路。
[0003]本专利技术还涉及一种包括至少一个这样的微致动器和/或至少一个这样的印刷电路的表。
[0004]本专利技术涉及微机械致动系统领域，特别是钟表领域。

技术介绍

[0005]常规螺线管致动器通常不适于微机械，尤其是钟表结构。事实上，它们必须满足致动和复位约束，以及特别是钟表应用所需的非常小的尺寸。
[0006]复位弹簧的使用不利于微致动器的整体尺寸，并且随着时间的推移无法保证最佳抵抗力。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是开发一种能够施加受控的机械制动力的微致动器，特别是用于微机械且具体而言用于钟表应用。
[0008]一个特别令人感兴趣的应用涉及制动，在微机械学中，特别是在钟表学中，制动需要极短的反应时间以及极短的休止位置复位时间。
[0009]因此，这涉及改进常规的螺线管致动器以满足致动和复位时间约束，以及特别是钟表应用所需的非常小的尺寸。
[0010]为此，本专利技术涉及根据权利要求1所述的磁性微致动器。
[0011]本专利技术还涉及一种包括至少一个这样的微致动器的印刷电路。
[0012]本专利技术还涉及一种包括至少一个这样的微致动器和/或至少一个这样的印刷电路的表。
附图说明
[0013]在参考附图阅读以下详细说明后，本专利技术的其它特征和优点将变得显而易见，在附图中：
[0014]‑
图1示意性地并以透视图示出了根据本专利技术的微致动器，该微致动器包括块状结构，该块状结构这里非限制性地由前壳体和后壳体组成，该块状结构包围形成定子的线圈，
滑块能在线圈中运动，滑块包括永磁体和心轴，该微致动器还包括第一铁磁性恢复元件，这里采用软铁磁性环的具体形式，该第一铁磁性恢复元件在与前壳体相对的一侧附接到后壳体的后部，前壳体包括滑块可从中伸出的开口；
[0015]‑
图2示意性地并以分解透视图示出了图1的微致动器；
[0016]‑
图3示意性地并以沿着穿过图1的轴线AA的平面P的剖视图示出了第一变型中的图1的微致动器，在第一变型中，滑块包括非磁性或软铁磁性的前心轴和后心轴，并且处于被致动位置；
[0017]‑
图4以与图3类似的方式示出了第二变型，其中，滑块包括与永磁体成一体的心轴，并且处于退回位置；
[0018]‑
图5是用于图3的微致动器的磁场的通过有限元模拟的场图；永磁体的场线被引导通过滑块的前心轴和后心轴；通电线圈沿正Z方向驱动包括前心轴、后心轴和磁体的滑块；当线圈中的电流被切断时，铁磁性恢复元件、特别是软铁磁性环产生反方向的力，该力作用在滑块上并使其回到其初始位置；运动路径用虚线表示；
[0019]‑
图6针对图3的微致动器图示了当滑块在AA方向上沿着Z轴运动时作用在滑块上的力随运动D的变化，纵坐标表示力，横坐标表示运动D；实线表示线圈在电流通过时所施加的正向力的变化；虚线表示铁磁性恢复元件施加的复位力的变化；
[0020]‑
图7是针对图3的微致动器和图6所示的力分布一方面用虚线示出滑块在AA方向上沿着Z轴的运动随横坐标显示的时间t的变化并且另一方面用实线示出滑块的速度随时间t的变化的图；
[0021]‑
图8是针对图3的微致动器和图6所示的力分布一方面用虚线示出滑块在AA方向上沿着Z轴的运动随横坐标显示的时间t的变化并且另一方面用实线示出力随时间t的变化的另一幅图；
[0022]‑
图9以类似于图5的方式示出由与心轴成一体的永久超环面磁体产生的磁场的通过有限元模拟的场图，心轴在其端部处包括永磁延伸部；这种有限元模拟只涉及滑块，而不包括线圈或后铁磁性环；
[0023]‑
图10示意性地、局部地并以穿过滑块的轴线的截面图示出了由两个线圈包围的滑块，根据它们的电源，所述线圈可以在滑块周围建立相反方向或相同方向的磁场；
[0024]‑
图11示意性地、局部地并以穿过滑块的轴线的截面图示出了处于瞬时供电情形的滑块，仅在滑块的一侧布置有两个线圈，这两个线圈产生了具有额外的效应且方向相同的磁场；
[0025]‑
图12以与图3类似的方式示意性地、局部地并以穿过滑块的轴线的截面图示出了包括第二铁磁性恢复元件的微致动器，该第二铁磁性恢复元件位于该结构的与第一铁磁性恢复元件相对的前部中并且布置成与前心轴的前端配合以便其复位；
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图13以与图12类似的方式示出了具有基本对称结构的微致动器，该微致动器包括在滑块所支承的永磁体的每一侧的线圈；
[0027]‑
图14是根据本专利技术的微致动器的后部的细节，其中，第一铁磁性恢复元件是实心元件；
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图15是根据本专利技术的微致动器的后部的细节，其中，第一铁磁性恢复元件包括直径不同且大致共面的两个铁磁性环；
[0029]‑
图16示意性地并以透视图示出了根据本专利技术的微致动器的透视图，该微致动器包括并列布置的结构，每个结构都容纳滑块和相关联的一个或多个线圈，在所述结构的布置中，各个滑块的伸出对应于矩阵编码；
[0030]‑
图17是示出了微机构、特别是表的框图，该微机构包括根据本专利技术的第一微致动器，该第一微致动器形成印刷电路的一部分，并且其滑块布置成致动另一机构如钟表机芯的部件，该微机构还包括根据本专利技术的第二微致动器，该第二微致动器的滑块布置成通过从该微机构的壳体伸出来刺激使用者的表皮。
具体实施方式
[0031]本专利技术描述了一种线性螺线管电磁微致动器或柱塞式微致动器，其使用磁性元件来使衔铁(也称为柱塞芯，在此称为滑块)退回。目的是生产具有尽可能少的部件并且没有机械弹簧元件的微型机械制动元件。
[0032]螺线管致动器在通用机械工程领域中是众所周知的，特别是用于机构的控制。大多数包括滑块的复位弹簧，这限制了它们的性能，特别是在工作周期的持续时间方面。它们难以小型化，并且不用于个人设备。
[0033]目的是开发一种能够施加受控的机械制动力的微致动器，特别是用于微机械以及特别是钟表应用。
[0034]一种特别令人感兴趣的应用涉及制动，在微机械学中，特别是在钟表学中，制动需要极短的反应时间以及极短的休止位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性微致动器(100)，该磁性微致动器(100)包括至少一个结构(20)，所述结构(20)容纳至少一个线圈(6；61；62)，所述线圈(6；61；62)布置成在通电位置沿轴向方向(D)在第一方向上在所述微致动器(100)所包括的滑块(30)上施加轴向推力，直至对应于所述结构(20)的第一承载面(21)与所述滑块(30)的第一抵接面(31)之间的抵接承载的前行程结束位置，在所述前行程结束位置，所述滑块(30)所包括的前心轴(41)从所述结构(20)的前面(24)伸出，并且当所述线圈(6；61；62)不通电时，所述滑块(30)能沿所述轴向方向(D)在与所述第一方向相反的第二方向上运动，并且通过纯磁性方式回到对应于所述结构(20)的第二承载面(22)与所述滑块(30)的第二抵接面(32)之间的抵接承载的后行程结束位置，其特征在于，所述滑块(30)包括至少一个永磁体(2)，该永磁体(2)与同所述前心轴(41)对齐的后心轴(42)结合，或由所述后心轴(42)的至少一部分构成，所述至少一个永磁体(2)产生具有围绕所述轴向方向(D)回转的形式的磁场，所述后心轴(42)是铁磁性的或磁化的并且布置成引导具有回转的形式的所述磁场的场线基本上沿所述轴向方向(D)穿过所述滑块(30)在其中往复的所述至少一个线圈(6；61；62)，直到所述后心轴(42)的后端(43)，所述后端(43)趋向于通过磁吸引力与位于所述结构(20)的与所述前面(24)相对的后面(25)附近的至少一个第一铁磁性恢复元件(8)配合，以便在所述线圈(6；61；62)不通电时使所述滑块(30)回到其所述后行程结束位置。2.根据权利要求1所述的微致动器(100)，其特征在于，所述至少一个永磁体(2)插入在所述前心轴(41)与同所述前心轴(41)对齐的后心轴(42)之间。3.根据权利要求1或2所述的微致动器(100)，其特征在于，所述至少一个永磁体(2)与所述前心轴(41)和/或所述后心轴(42)成一体。4.根据权利要求1至3中任一项所述的微致动器(100)，其特征在于，所述至少一个永磁体(2)包括所述滑块(30)的所述第一抵接面(31)和/或所述滑块(30)的所述第二抵接面(32)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的微致动器(100)，其特征在于，所述至少一个永磁体(2)相对于所述前心轴(41)和/或所述后心轴(42)沿径向突出出来，并形成支承所述滑块(30)的所述第一抵接面(31)和/或所述第二抵接面(32)的凸缘。6.根据权利要求1至5中任一项所述的微致动器(100)，其特征在于，至少一个第一铁磁性恢复元件(8)具有围绕所述轴向方向(D)回转的形状，并且布置成在所述后心轴(42)返回至后行程结束位置期间包围而不接触所述后心轴(42)。7.根据权利要求1至5中任一项所述的微致动器(100)，其特征在于，至少一个第一铁磁性恢复元件(8)具有围绕所述轴向方向(D)回转的形状，并且包括前抵接面，该前抵接面布置成在所述后心轴(42)返回至后行程结束位置期间与所述后心轴(42)以抵接承载方式配合。8.根据权利要求1至7中任一项所述的微致动器(100)，其特征在于，至少一个所述永磁体(2)与所述前心轴(41)结合，或构成所述前心轴(41)的至少一部分，所述至少一个永磁体(2)产生具有围绕所述轴向方向(D)回转的形式的磁场，该前心轴(41)是铁磁性的或磁化的，并且布置成将具有回转的形式的所述磁场的场线基本上沿所述轴向方向(D)引导直到所述前心轴(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：斯沃奇集团研究和开发有限公司，
类型：发明
国别省市：