如可控电磁压缩弹簧的线性音圈致动器制造技术

一种如弹簧一样可操作的线性致动器，它具有场组件（２４），和定位成与场组件相互作用并相对于场组件移动的线圈组件（２２），其中场组件包括具有一条轴线的软磁铁外壳（１１），轴向磁化的圆柱磁铁（１４，１７），和形成交替的沿轴线定位的圆柱磁铁和磁极片的叠体。线圈组件包括具有线圈空腔的线圈底座（１９），和定位在该线圈空腔内的线圈（１３，１６），以及定位在线圈底座上的轴向磁化的永磁铁，因此，轴向磁化的永磁铁（１８）定位成沿磁铁外壳的轴线移动。当线圈组件断电时，在线圈组件和场组件之间产生排斥力，当线圈组件通电时，该排斥力改变。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及线性音圈致动器，特别是涉及如可控电磁压缩弹簧一样操作的线性音圈致动器。
技术介绍
典型的线性音圈致动器1例如在图1所示的半个纵向横截面视图中表示，它包括场组件2和线圈组件3。场组件2包括轴向磁化的圆柱磁铁4，软磁极片5和软磁铁外壳6。线圈组件3包括位于线圈底座7的环形空腔内的线圈8。线圈组件3在断电时没有达到的优选位置。另一方面，在断电后如果线圈必须移动离开场组件，那么必定呈现提供某种排斥力的特点。典型的，该排斥力由机械弹簧提供。因此，排斥力的特性的可预测性取决于并以弹簧机械特性的变化为条件。因此，期望的是使线性音圈致动器具有不以机械弹簧的机械特性的变化为条件的排斥力。
技术实现思路
本专利技术提供一种线性致动器，它可被认为是由致动器内的线圈中的电流控制的电磁压缩弹簧。当利用该致动器特性时，不需要使用机械弹簧来提供排斥力。本专利技术特点在于线性致动器，它包括场组件，和定位成用于与场组件相互作用并相对于场组件移动的线圈组件，其中场组件包括软磁铁外壳，多个轴向磁化的圆柱磁铁，该圆柱磁铁在软磁铁外壳内沿该软磁铁外壳的轴线定位，并通过至少一个软磁极片相互间隔开，其中线圈组件包括具有线圈空腔的线圈底座，和定位在该线圈空腔内的线圈，以及定位在线圈底座上的轴向磁化的永磁铁，因此，轴向磁化的永磁铁定位成沿磁铁外壳的轴线运行。本专利技术的另一个特点在于当线圈组件断电时，在线圈组件和场组件之间产生排斥力，且前述场组件的软磁铁外壳具有相对于软磁极片的悬伸部，该软磁极片影响排斥力的产生量。本专利技术的又一个特点在于当线圈组件断电时，在线圈组件和场组件之间产生排斥力，且其中当线圈组件通电时，排斥力大小可改变，而前述场组件的软磁铁外壳包括相对于软磁极片的悬伸部，该软磁极片影响排斥力的大小。本专利技术的一个实施例的另一个特点在于当线圈组件在一个水平通电时，所提供的上述排斥力具有第一方向，而当线圈组件在一个不同水平通电时，所提供的上述排斥力具有与第一方向相反的第二方向。本专利技术特点还在于线性致动器包括场组件，和定位成用于与场组件相互作用并相对于场组件移动的线圈组件，其中场组件包括软磁铁外壳，形成一叠交替的圆柱磁铁和磁极片的多个轴向磁化的圆柱磁铁和多个软磁极片。该叠体在软磁铁外壳内并沿该软磁铁外壳的轴线定位，因此，其中一个磁铁定位成抵靠软磁铁底座，而其中一个磁极片位于所述叠的一个自由端。线圈组件包括具有线圈空腔的线圈底座，在该线圈空腔内受到支撑的多个线圈，和定位在线圈底座上的轴向磁化的永磁铁，因此，轴向磁化的永磁铁定位成沿磁铁外壳的轴线运行。通过下面对本专利技术的一些优选实施例的详细说明并结合附图说明，将更容易理解本专利技术的这些和其它优点和特点。附图说明图1描述一种典型的线性音圈致动器，表示该致动器一半的纵向横截面视图；图2表示根据本专利技术的线性音圈致动器的改进的一个实例的一半的纵向横截面视图；以及图3表示在不同安培-匝数下本专利技术的致动器的一系列力与行程比较的特性曲线。具体实施例方式本申请的线性音圈致动器提供一种排斥力，从而其可如在线圈中的电流控制的电磁压缩弹簧一样操作。参见图2，它表示例如一半的纵向横截面视图，这是在转让给BEI ELECTRONICS，Inc.，本申请的受让人，的美国专利5345206中公开的设计的改进申请。美国专利5345206在此提出作为本申请的参考。在该改进的设计10中，线圈组件22具有附加的元件与线圈底座19连接的轴向磁化的永磁铁18。线性音圈致动器10图示位于全入位置，因为只要绕组(包括线圈13和16)没有通电，线圈组件22倾向于移离开(向右)场组件24。线圈组件22移动的距离由作为行程的函数的排斥力与系统内的摩擦力之间的关系来确定。因此，应提供任一前挡块(未图示)，或者系统本身应限制其运动。对于给定位置的该致动器10的排斥力受若干变量的影响磁铁18的厚度，其内径和外径，软磁铁外壳11的悬伸部20相对于软磁极17的外伸量，以及通常受致动器的几何外形和软磁铁材料和硬磁铁材料的特性影响，该致动器的磁路是由该软磁铁材料和硬磁铁材料形成的。当线圈通电时，只要线圈13和16中的电流和轴向磁化的永磁铁12和15产生的磁场的相互作用所产生的力小于或等于附加的永磁铁18产生的排斥力，线圈组件22将保持在全出位置。一旦该力大于排斥力，线圈组件移动进入场组件。作为上述图表的图示，图3表示在不同安培匝数下本专利技术的致动器10的一系列力与行程比较的特性曲线。由图3可知，当致动器10的线圈组件22没有通电(0A-T)时，在行程位置0mm的力具有值13，而在行程位置1mm的力降低到10.2。类似的，当线圈组件22通电到80A-T时，在行程位置0mm的力为6.51，而在行程位置1mm的力降低到3.65。这样，致动器10象压缩弹簧一样起作用，该力在线圈组件22的运行结束时最大，在运行的起点最小。对于施加在线圈组件22上的较高值的安培匝数，例如160A-T或175A-T，可以看到致动器10作用以便提供一个力，该力使线圈组件在相反方向移动。从图3可知，本专利技术的致动器的一个应用是可用在阀中。当线圈没有通电时，阀关闭(例如在1mm行程位置)，致动器施加10.2N的力，以便保持阀关闭。在线圈中提供一定量的电流(例如一定量的安培匝数)，以克服排斥力(由于永磁铁18在致动器内出现)，从而打开阀。例如，对于图3的致动器，在整个行程中(从1mm位置到0mm位置)施加的用于保持阀打开的最小安培匝数为160。概括地说，本专利技术提供一种致动器，它被认为是由线圈中的电流控制的电磁压缩弹簧。当应用该致动器特性时，不需要利用机械弹簧。这里采用的术语和表述是为了说明而非限制，希望使用这种术语和表述包括图示和说明大特点的等效范围或其部分，应认识到不同的改变应可能包含在本专利技术的权利要求书限定的范围内。权利要求1.一种如弹簧的可控线性致动器，它包括场组件；定位成用于与场组件相互作用并相对于场组件移动的线圈组件；其中场组件包括软磁铁外壳；多个轴向磁化的圆柱磁铁，该圆柱磁铁在软磁铁外壳内沿该软磁铁外壳的轴线定位，并通过至少一个软磁极片相互间隔开；和其中线圈组件包括具有线圈空腔的线圈底座，和定位在该线圈空腔内的线圈；以及定位在线圈底座上的轴向磁化的永磁铁，从而轴向磁化的永磁铁定位成沿软磁铁外壳的轴线移动。2.如权利要求1所述的线性致动器，其特征在于，当线圈组件断电时，在线圈组件和场组件之间产生排斥力，且场组件的软磁铁外壳还包括相对于软磁极片的悬伸部，该软磁极片影响产生的排斥力。3.如权利要求1所述的线性致动器，其特征在于，当线圈组件断电时，在线圈组件和场组件之间产生排斥力，且其中当线圈组件通电时，排斥力改变，而其中场组件的软磁铁外壳包括相对于软磁极片的悬伸部，该软磁极片影响产生的排斥力和改变的排斥力。4.如权利要求3所述的线性致动器，其特征在于，当线圈组件在一个水平通电时，改变的排斥力具有第一方向，而当线圈组件在一个不同水平通电时，改变的排斥力具有与第一方向相反的第二方向。5.一种如弹簧的可控线性致动器，它包括场组件；定位成用于与场组件相互作用并相对于场组件移动的线圈组件；其中场组件包括具有底座的软磁铁外壳；多个轴向磁化的圆柱磁铁；和相对于圆柱磁铁定位以形成一叠交替的圆柱磁铁和软磁极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种如弹簧的可控线性致动器，它包括：场组件；定位成用于与场组件相互作用并相对于场组件移动的线圈组件；其中场组件包括：软磁铁外壳；多个轴向磁化的圆柱磁铁，该圆柱磁铁在软磁铁外壳内沿该软磁铁外壳的轴线定位 ，并通过至少一个软磁极片相互间隔开；和其中线圈组件包括具有线圈空腔的线圈底座，和定位在该线圈空腔内的线圈；以及定位在线圈底座上的轴向磁化的永磁铁，从而轴向磁化的永磁铁定位成沿软磁铁外壳的轴线移动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M戈德金，
申请(专利权)人：BEI传感器及系统有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]