本发明专利技术涉及一种旋转电磁致动器，其适合于例如打开和关闭阀。该致动器包括转子（10）、定子（16）和偏压装置（20、100、102、104、106），该偏压装置用于在转子旋转的至少一部分期间向转子施加扭矩。用于转子的多个稳定静止位置（200；316、318；400）由作用在转子上的力限定，并且致动器被控制为使转子从一个稳定静止位置运动到另一个稳定静止位置。由偏压装置施加的扭矩随着转子的旋转位置的变化而变化，使得在主要静止位置和至少第二静止位置处该扭矩足够低而能够选择这些位置，然后超过第二静止位置该扭矩增大。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及旋转电磁致动器。更具体地，本专利技术涉及用于打开和关闭阀的电磁致动器。
技术介绍
国际公开No. W02004/097184 (由本申请人提交)中描述了本专利技术所涉及的电磁致动器构造，该公开的内容以引用方式并入本文中。本专利技术试图提供对该致动器构造的改进。、在图IA和IB中示出了该公开中描述的致动器构造。它们分别示出了前透视图和后透视图。转子10可旋转地安装在壳体12中，以用于绕轴线14旋转。其被包括八个极的定子16围绕。相应的绕组18缠绕各个极。杠杆20通过片簧26被推到凸轮22的凸轮表面24上。凸轮表面24为圆柱形，并且相对于转子的轴线14偏心地安装在转子上。致动器联接到阀杆30。其布置成使得当阀杆30处于其竖直行程的上部末端(即处于阀关闭位置)时片簧26发生最大偏转。图IB中可以看到致动器和阀杆30之间的联接。曲柄销40从转子的后面延伸穿过杠杆42。杠杆42安装成绕轴线44枢转。曲柄销40穿过由杠杆42限定的孔，该孔的壁限定了凸轮表面46。这在曲柄销旋转时跟随曲柄销的运动，将旋转运动经由可枢转的联接件48而转换为阀杆30的基本竖直的振荡,从而提供连控轨道(desmodromic)阀控制。转子和定子之间的被动磁力用来限定用于转子的八个稳定静止位置。在每个静止位置中，转子通过这些被动磁力牢固地保持就位，而不需要输入能量(例如通过定子绕组的电流)。通过对ー个或多个定子绕组施加合适的电流脉冲，转子可以从ー个静止位置旋转到另ー个静止位置。八个绕组(或线圈)一起连接成四对，每ー对由旋转轴线14的相对两侧上的两个绕组构成。每ー对中的绕组可以串联或并联在一起。根据所需要的推动カ的大小，致动器可以控制为激发ー对或两对或所有四对绕组。这基本上可以根据诸如发动机速度、阀刚度、油粘性和温度的因素的范围而变化。随着阀杆移动到其关闭位置，片簧存储能量。然后，当转子借助转子上的弹簧26的作用经由杠杆20和凸轮22而运动离开该主要静止位置吋，这种能量用来加速转子。这可以显著降低沿离开转子静止位置的方向移动转子所需的峰值电流。如上所述，转子的旋转经由图IB所示的联结结构而转换为阀杆的运动。随着阀杆运动回到其关闭位置，片簧用来随着其靠近其座部而控制和降低其速度。这有助于降低发动机的噪声并且增加发动机的使用寿命。同时，动能存储在弹簧中，以用于在阀打开阶段期间再次使用。
技术实现思路
根据本专利技术的ー个方面，电磁致动器包括转子；定子，其中转子布置成用于在定子内旋转；偏压装置，该偏压装置用于在转子的旋转的至少一部分期间向转子施加扭矩，其中用于转子的多个稳定静止位置由作用在转子上的力限定，并且致动器能够被控制成使转子从一个稳定静止位置运动到另ー个稳定静止位置，并且由所述偏压装置施加的扭矩随着所述转子的旋转位置的变化而变化，使得在主要静止位置和至少第二静止位置处该扭矩足够低而能够选择这些位置，然后超过所述第二静止位置该扭矩増大。在根据图IA和IB所示的布置的一些构造中，发现由片簧施加的力所引起的转子离开其主要静止位置的初始加速太大而不能使可靠地从其主要静止位置运动到任ー侧上的下一个紧邻静止位置。本专利技术通过将偏压装置构造成使得其在主要静止位置和至少第二静止位置处施加的扭矩足够低而能够选择这些位置来解决这个问题。这些静止位置可以充分地保持由转子和定子之间作用的被动磁力限定的凹部，尽管偏压装置在转子回转的相关部分上施加有扭矩(如果有的话)。在本专利技术的实施例中，偏置装置为机械偏压装置，包括例如回弾性元件。优选地，其包括偏置凸轮，该偏置凸轮限定了偏置凸轮表面；以及偏置凸轮从动件，其中偏置凸轮从动件和偏置凸轮表面被推压在一起，并且偏置凸轮和偏置凸轮从动件中的ー个能够与转子一起旋转或者通过转子进行旋转。偏置凸轮表面的轮廓可以形成为使得在主要静止位置和第二静止位置之间偏置凸轮从动件的基本上没有运动。从而，在该运动期间，由偏压装置施加给转子的偏压カ相对于主要静止位置基本上不变。此外，偏压装置被构造为使得在该运动期间基本上没有由偏压装置施加给转子的加速扭矩。该装置施加的カ在转子旋转的这个部分期间可以指向转子的旋转轴线，以最小化任何相关的扭矩。偏置凸轮表面的其余部分的轮廓可以按照要求形成，使得偏压装置在转子旋转的适当部分期间提供期望的扭矩。当致动器用来操作阀时，能够获得与转子的离开其主要静止位置的旋转部分相对应的稳定静止位置可能是尤其有利的。对于与阀关闭位置相对应的主要静止位置，以及转子的与阀完全打开位置相对应的180°旋转，中间稳定静止位置表示阀的部分打开。致动器可以被控制成在主要静止位置和这些中间静止位置中的一个或多个之间摆动。当致动器用来打开和关闭内燃机的进气门或排气门时，该中间摆动可以以较低的燃料消耗提供怠速、巡航或其它操作模式。本专利技术可以用来确保所有所需的中间稳定静止位置都可以获得以进行选择。主要静止位置和第二静止位置可以是转子的相邻的稳定静止位置(B卩，可以没有由通过定子施加在转子上的被动磁力限定的居间静止位置)。在一些构造中，在主要静止位置和第二静止位置之间可以具有ー个或多个另外的静止位置。主要和第二静止位置可以由仅仅作用在转子上的磁力(优选地由于转子和定子之间的相互作用)限定，而在这些位置的任ー个(或优选地在它们之间)中基本上没有通过偏压构造施加给转子的扭矩。致动器可以被控制成通过朝向另ー个静止位置施加由电流流过至少ー个定子绕组所引起的适合脉冲而使转子从ー个静止位置运动到该另ー个静止位置。这种作用能够充分地重复，并且是可靠的，使得仅仅需要沿一个旋转方向施加脉冲，并且该脉冲可以仅仅包括具有预定幅值的单个脉冲，从而最小化能量消耗。在其它的实施例中，偏置凸轮从动件的位移在主要静止位置和第三静止位置之间基本上恒定，处于主要静止位置到第二静止位置的旋转相对侧上。优选地，第三静止位置为沿离开主要静止位置的这个相反旋转方向的下一个相邻静止位置。在本专利技术的优选实施例中，由偏压装置施加在转子上的力随着转子的旋转位置的变化而变化，使得该カ在主要静止位置和辅助静止位置处以及在主要静止位置和辅助静止位置之间为其最小值或接近其最小值。已经确定的是，在某些致动器应用中，有利的是在主要和第二静止位置处没有施加(或仅仅施加较小的)偏压，仅仅在转子的回转超过第二静止位置的部分范围内施加増大的偏压力。 优选这种构造的致动器的ー个具体应用是用来控制汽车发动机的气门。对于这种发动机的大部分使用寿命，其在低和中rpm范围内操作。已经发现的是，在这些操作模式期间可能不需要在转子上施加显著的偏压力。对于偏压装置而言仍然有利的是在发动机以较高rpm操作时提供能量存储和加速功能。然而，在低和中发动机速度范围内，不需要这种额外的扭矩就可以可靠地实现准确的气门正吋。在偏压装置中存储目标量的能量有可能需要相当大的力，尤其是在仅仅能够获得用于机械能量存储元件位移的小空间的情况下。这种对相当大的カ的要求意味着有可能由偏压装置在转子上施加相当大的摩擦并且还可能导致机械能量存储元件的使用寿命较短。因此，有利的是，由偏压装置施加的力在主要静止位置和辅助静止位置处以及在主要静止位置和辅助静止位置之间为其最小值或基本上为其最小值，在超过第二静止位置时カ增大。这显著降低了在低和中rpm操作期间产生的摩擦的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.18 GB 0920152.6;2010.02.16 GB 1002604.51.一种电磁致动器,其包括 转子； 定子，其中所述转子布置成用于在所述定子内旋转； 偏压装置，所述偏压装置用于在所述转子的旋转的至少一部分期间向所述转子施加扭矩， 其中用于所述转子的多个稳定静止位置由作用在所述转子上的力限定，并且所述致动器能够被控制成使所述转子从ー个稳定静止位置运动到另ー个稳定静止位置，并且 由所述偏压装置施加的扭矩随着所述转子的旋转位置的变化而变化，使得在主要静止位置和至少第二静止位置处该扭矩足够低而能够选择这些位置，然后超过所述第二静止位置该扭矩増大。2.根据权利要求I所述的致动器，其中由所述偏压装置施加的扭矩在所述主要静止位置和第二静止位置处基本上等于零。3.根据权利要求I或权利要求2所述的致动器，其中所述第二静止位置与所述主要静止位置相邻。4.根据前述权利要求中任一项所述的致动器，其中所述偏压装置为机械偏压装置。5.6.根据前述权利要求中任一项所述的致动器，其中所述偏压装置包括 偏置凸轮，所述偏置凸轮限定了偏置凸轮表面；以及 偏置凸轮从动件，其中所述偏置凸轮从动件和偏置凸轮表面被推压在一起，并且所述偏置凸轮和所述偏置凸轮从动件中的一个能够与所述转子一起旋转或者通过所述转子进行旋转。7.根据权利要求6所述的致动器，其中所述偏置凸轮表面的轮廓形成为使得在所述主要静止位置和所述第二静止位置之间所述偏置凸轮从动件的位移基本保持不变。8.根据前述权利要求中任一项所述的致动器，其中所述主要静止位置和所述第二静止位置仅仅由作用在所述转子上的磁力限定。9.根据前述权利要求中任一项所述的致动器，其中由所述偏压装置施加在所述转子上的力随着所述转子的旋转位置的变化而变化，使得该カ在所述主要静止位置和所述第二静止位置处以及在所述主要静止位置和所述第二静止位置之间为其最小值或基本上为其最小值。10.根据权利要求9所述的致动器，其中所述偏压装置被构造为在所述转子的行程的超过所述第二静止位置的部分期间存储能量，然后利用存储的能量沿相同的方向加速所述转子以返回到其主要静止位置。11.根据前述权利要求中任一项所述的致动器，其中所述转子经由联结结构联接有推动器。12.根据权利要求11所述的致动器，其中所述联结结构布置成使得当所述转子处于其主要静止位置时所述推动器处于第一推动器位置中，并且当所述转子处于其第二静止位置时所述推动器基本上处于其从所述第一推动器位置的最大位移处。13.根据权利要求11或权利要求12所述的致动器，其中所述联结结构布置成使得在所述转子旋转超过所述第二静止位置期间所述推动器返回到所述第一推动器位置。14.根据从属于权利要求12的权利要求13所述的致动器，其中所述联结结构布置成使得在所述转子到达其行程的所述偏压装置存储能量的部分之前，在所述转子旋转超过所述第二静止位置期间所述推动器返回到所述第一推动器位置。15.根据前述权利要求中任一项所述的致动器，其中在通过沿着与所述第二静止位置相反的方向旋转所述转子所到达的位置处限定用于所述转子的第三静止位置，并且由所述偏压装置施加的扭矩在所述第二静止位置和所述第三静止位置处基本上相等。16.根据权利要求1-9中任一项所述的致动器，其中所述偏置凸轮从动件和偏置凸轮表面被偏压元件推压在一起，所述偏压元件布置成在所述转子的行程的朝向所述主要静止位置的部分期间存储能量，以及在所述转子的行程的离开所述主要静止位置的部分期间加速所述转子。17.根据前述权利要求中任一项所述的致动器，其中所述主要静止位置对应...
【专利技术属性】
技术研发人员：W·威奇南斯基，
申请(专利权)人：卡姆肯石油有限公司，
类型：发明
国别省市：
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