带有平面线圈和弹簧型特性的扁平线性音圈致动器制造技术

一种用于按照具有载荷特性的载荷进行工作的致动器，包括　　　　一个场组件，包括第一多个磁体，这些磁体被构造成在一个气隙中提供作为所述载荷特性的函数选定的磁通密度分布；和　　　　一个线圈组件。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及线性音圈致动器(linear voice coilactuators)，尤其是涉及这种线性音圈致动器，即利用了一种平面线圈构造，并且提供了一种与载荷特性匹配的力-行程特性(forceversus stroke characteristic)，比如弹簧型特性。
技术介绍
在于2002年12月20日提交的美国临时专利申请No.60/343488中公开了一种带有平面线圈的新颖线性音圈致动器，该美国临时专利申请已经被结合入美国非临时专利申请No.10/327316中，并且被转让给本申请的受让人，在此通过引用结合入本专利技术。在美国临时专利申请No.60/343488中，在各个场子组件(field sub-assembly)中相互邻接的磁体被以这样一种方式固连在场坯件(field blank)，即它们形成具有交替极性的磁极N-S-N或者S-N-S。根据前述美国临时专利申请No.60/343488，在此提供了一种用于各对具有相反极性的磁体22A/22B的额外磁通路径24，其中所述磁体22A、22B由气隙26间隔开，正如在本申请中的图5以及相关申请中看到的那样。传统上，通过对被供送至致动器线圈的电流加以控制，在线性致动器中获得了预期的力-行程特性。由此，需要开环或者闭环控制功能来作为行程位置的一个函数对被供送至线圈的电流进行控制，以便在不同的行程位置处产生预期大小的力。除了致动器本身的设计之外，提供这种控制功能会涉及相当高的成本和复杂度。因此，希望具有这样一种线性致动器，其能够以与过去相比较低的成本和复杂度提供特定的力-行程特性。还希望具有这样一种线性致动器，其中可以减少或者避免需要对致动器线圈电流进行开环或者闭环控制。专利技术概述现有线性致动器中的前述问题和缺点由本专利技术中的致动器来加以解决，这种致动器用于按照具有载荷特性的载荷进行工作，它包括一个场组件，该场组件包括多个磁体，这些磁体被构造成提供作为所述载荷特性的一个函数选定的磁通密度分布。所述多个磁体的构造可以被概括为一种被加工成提供预期磁通密度分布的磁性结构。所述多个磁体可以按顺序排列，从而使得这些磁体中的至少两个具有第一极性的邻接磁体之后跟随着这些磁体中的至少另外一个具有不同于第一极性的第二极性的磁体，并且由所述顺序提供的磁通分布对应于所述载荷特性。在本专利技术中的线性致动器的一个实施例中，具有一种极性的多个第一磁体之后跟随着具有不同极性的多个第二磁体，其中所述第二磁体被沿着线性致动器的运动方向设置在第一场坯件上。设置有一个线圈组件，它包括一个总体呈平面状的线圈，该线圈包括与第二力产生部分间隔开的第一力产生部分，从而使得只要第二力产生部分位于多个第二磁体中的某些磁体上方，那么第一力产生部分也将位于多个第一磁体中的某些磁体上方。尤其是，本专利技术的一个实施例包括多个场子组件，各个场子组件均包括一个场坯件，其中这些场子组件中的第一场子组件包括连续的磁体组。连续磁体组中的每一组均包括多个磁体，这些磁体被设置成具有一个选定的磁性，并且被设置成具有选定的磁通密度分布。这些场子组件中的第一场子组件相对于这些场子组件中的第二场子组件设置，以便在它们之间形成一个间隙。设置有一个线圈组件，其包括至少一个设置于所述间隙内部的一个平面中的线圈，其中所述平面基本上平行于线性线圈致动器的运动方向。在线性致动器的该实施例中，所述多个场子组件的每一个中的场坯件均包括一个总体呈平面状的部分，和在运动方向上沿着该平面部分的边缘延伸的附加部分。当所述多个场子组件中的第一和第二场子组件被设置成形成间隙时，第一和第二场子组件上的对应附加部分相互邻接，并且形成一条用于第一场子组件中的磁体、垂直于运动方向的磁通路径。通过将所述气隙中的磁通密度分布构造成对应于预期的载荷特性，比如，通过使用多个能够产生不同平均磁通密度的磁体，其中线圈显露于这些磁通密度中，可以减少或者避免对用于控制供送至致动器线圈的电流大小和时机的控制功能的任何需求。本专利技术还包括一种用于构造线性致动器的方法，所述线性致动器具有一个场组件和一个线圈组件，用于在存在有载荷时进行工作，具有在行程上不断发生变化的载荷特性，包括下述步骤沿着所述线性致动器的运动方向成形所述场组件的磁体结构，以便对应于载荷特性在行程上的变化分布磁通密度；和将所述线圈组件中的线圈构造成响应于所分布的磁通密度。这些构思可以被用于一种带有平面线圈的扁平线性音圈致动器中，来制成一种带有特定力-行程特性，比如弹簧常数为K的弹簧的力-行程特性的紧凑、低成本致动器。因此，本专利技术的目的在于提供一种致动器，其中场组件的磁体结构对应于所需的载荷特性提供分布在该致动器行程上的磁通密度。本专利技术的另外一个目的在于提供一种采用了总体呈平面状的线圈和多个特定大小的磁体的线性致动器，其中所述磁体按顺序和一种极性图案(pattern of polarities)排列，以便对应于所需的载荷特性提供磁通密度在行程上的分布。本专利技术的再一个目的在于提供一种线性致动器，其提供了一种对应于所需载荷特性的力-行程特性，比如一种弹簧特性，同时减少对任何线圈电流控制机构的需求。本专利技术还有一个目的在于提供一种用于构造线性致动器的方法，从而使得致动器中的场组件的磁体结构提供一种所述气隙中的磁通密度在行程上的分布，其对应于一种所需的载荷特性。通过考虑下面的详细描述和附图，本专利技术的这些和气体目的、特征以及优点将较好地得以理解。附图简述附图说明图1是一个根据本专利技术的线性音圈致动器实施例的简化透视图。图2A是本专利技术一实施例中的两个场组件的简化透视图。图2B和2C简化地示出了本专利技术一实施例中的线圈子组件内的线圈和场子组件内的磁体的可能方位。图3简化地示出了本专利技术一实施例中的线圈子组件。图4是图1中所示线性音圈致动器的分解视图。图5是图1中所示线性致动器沿着图2A中所示线5-5的简化剖视图。图6示意性地绘制了用于图2A中所示本专利技术实施例的力-行程特性。优选实施例在图1中被图示为线性音圈致动器10的本专利技术实施例包括两个场子组件12、14和一个线圈组件16。图2A提供了子组件12和14的视图，而图3提供了线圈组件16的更为完整视图。图1中所示的实施例类似于在前述美国临时专利申请No.60/343488中描述的致动器，但是至少在下述方面存在区别在前述美国临时专利申请No.60/343488中，在各个场子组件中相互邻接的磁体被以这样一种方式固连在场坯件，即它们形成具有交替极性的磁极N-S-N或者S-N-S。相反，根据图1和2A中所示的实施例，在各个场子组件中，存在有至少两个相互间隔开并且与另外一组具有相反极性的磁体间隔开的具有相同极性的磁体，它们形成了具有交替极性的磁极。在图2A中提供了这种结构的一个示例。图2A中所示结构可以沿着运动方向19重复。所述模式的这种重复可以用于增大致动器的力。例如，如果使用两套四个磁体取代一套四个磁体，那么由致动器产生的力将变为两倍。在这种情况下，将需要两个线圈。图4示出了本专利技术中的单线圈方案。图5描绘了所述致动器沿着图2A中的线5-5的剖视图(为了简化起见所述致动器中的线圈未示出)。需要注意的是，这种方案提供了另外一条用于源自于各对具有相反极性的磁体的磁通量的路径24，其中所述各对磁体由气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【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：