双稳态磁性致动器制造技术

本发明专利技术涉及具有带有并联工作气隙的极化磁路的双稳态磁性致动器，其中扁平永磁体被集成在U形软铁轭的外支腿之间，该扁平永磁体承载软铁中心支腿并且将永磁创建的磁通量施加到支撑在中心支腿上的摇摆电枢，其中可独立控制/致动的励磁绕组/线圈在每个外支腿上向摇摆电枢提供回旋脉冲，以便使其从一个永磁性自持回旋位置旋转到另一个位置。在由所述磁路的励磁绕组创建的电磁磁通量与永磁创建的磁通量方向相反的所有情况下，通过在摇摆电枢上闭合的磁路永磁创建的磁通量被换向到具有未被电磁激励的励磁绕组的另一个并联磁路，从而使摇摆电枢回旋。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有极化并联回路的双稳态磁性致动器，其中扁平永磁体被集成在U形软铁轭的外支腿之间，该扁平永磁体承载软铁中心支腿并且将永磁创建的(permanent-magnetically created)磁通量施加到支撑在中心支腿上的摇摆电枢，其中可独立控制的励磁绕组在每个外支腿上向摇摆电枢提供回旋脉冲，以便使其从一个永磁性自锁回旋位置旋转到另一个位置。在现有技术中，技术说明书DE202004012292U1描述了相似种类的磁性致动器。
技术介绍
在去激励的状态中，双稳态的双极磁性致动器可以采取两个稳定的回旋位置。所述致动器常常包括由软铁组件构成从而引导磁通量的两个磁路的并联连接、一个或若干个 电磁励磁绕组以及至少一个永磁体，所述永磁体在一个或若干个气隙上产生作用于两个磁路中的磁铁电枢，能够在两个稳定位置中无力地锁住磁铁电枢。磁铁电枢的回旋实质上是由励磁绕组所产生的通量与穿过软磁并联回路的永久磁通量之间的交互作用所决定的。根据前面提到的DE202004012292，现有技术知道扁平设计的防摩擦的摇摆电枢，其被安装在中心支腿上以致动内燃发动机的加载换向阀(charge changing valve)。集成在中心支腿中的永磁体在不需要电流的情况下产生将摇摆电枢保持在两个回旋位置之一中的保持力。通过以变化的极性交替激励两个励磁绕组，摇摆电枢交替回旋，这样一来，由于添加了在开放电枢气隙上的永磁创建的(permanent-magnetically created) 二次通量和在所有情况下在开放电枢气隙上的单向电磁通量，分配给被激励的励磁绕组的摇摆电枢的各个翼被吸引。该回旋是逆着通过在闭合电枢气隙上建立的静态并联回路产生的永磁通量的支持力发生的，并且在此之前一直将摇摆电枢锁定在其位置中。用于具有可逆励磁绕组或两个独立可控励磁绕组的电磁驱动系统的许多已知磁性致动器是建立在根据例如 DE6751327、DE1938723U1、DE4314715A1、DE69603026T2、EP0197391B2所描述的原理上的。并联回路中的励磁绕组总是被激励至摇摆电枢将要回旋到的侧面，其中电磁通量被对等地引导到永磁创建的二次通量。然而在每种情况下，必须克服永磁创建的通量施加在被吸引的电枢翼上的保持力，这需要相当高的作用力。此外，例如从DE3323481A1可知具有单网孔磁路和配备有永磁体的可旋转H形电枢牵引设备的极化双稳态继电器，其中H形电枢牵引设备通过励磁绕组的磁场可回旋到其两个转换位置。为了转换继电器，通过在每种情况下应用电压脉冲来反转磁场的极性，从而H形电枢牵引设备回旋到相应的另一个转换位置。但是，此时也在将在其上回旋的H形电枢牵引设备上产生电磁通量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高能效的双稳态磁性致动器，其具有简单低重量和低体积设计以及高转换功率密度，特别适合于高转换能力的双稳态继电器。根据本专利技术，上述问题通过权利要求I的特征来解决。有利的进一步实施例由从属权利要求给出。特别地，在有利的进一步实施例中，希望基于同一种磁路结构也产生非对称的回旋力。根据本专利技术的磁性致动器可以使摇摆电枢从一个回旋位置特别高能效地回旋到另一个位置，这对于必须满足涉及安装空间、致动能量和致动力的严格的外部一般条件的磁性电枢来说是特别有利的。相比已知的致动器，其中主动的磁阻力且因此回旋力是通过单向叠加由永磁体和励磁绕组引起的并且在主动接通的励磁绕组所在的并联回路的开放电枢气隙上建立的磁通量产生的，根据本专利技术，永磁通量可以通过与永磁通量相反的电磁通量从在电枢翼上闭合的并联回路移置到另一个并联回路。为此，直流电压脉冲被施加到位于具有闭合电枢气隙的并联回路中的励磁绕组上，从而电磁通量抵消永磁通量，使得永磁通量换向(commutate)到具有开放电枢气隙的并联回路。最终的永磁力作用由开放电枢气隙上的永磁二次通量的附加部分和换向的永磁通量部分组成，该最终的永磁力作用导致摇摆电枢转换到其他稳定转换位置。应该注意，对于在每种情况中都闭合的电枢气隙来说，两个并联磁路中的每一个 都有利地具有非常低的磁阻，因为基于其高矫顽性和高剩磁，位于中心支腿中的永磁体被设计得极其扁平，从而导致非常低的磁阻。具有两个外支腿的U形轭被制成一体，与具有组合式U形轭的已知结构相比，其额外减少了磁阻。滚动摩擦使得摇摆电枢轴承在金属表面非常有效地工作。附图说明将通过实施例的示例更详细地解释本专利技术。在附图中，实施例由下列附图示出图I至图3是根据本专利技术的磁性致动器的操作模式；图4是磁性致动器的分解图；图5是磁性电枢的透视图；以及图6和图7是转换力的非对称发生的型式。具体实施例方式在图I至图3中示意性示出磁性致动器的操作模式。该致动器具有作为承载部件的U形软铁轭1，其中可独立控制的励磁绕组4、5被设置在轭I的外支腿(leg)2、3上。极其扁平但强固的永磁体6支撑软铁中心支腿7。因此形成E形磁芯。稍微弯成V形的摇摆电枢8被支撑在中心支腿7上。E形磁芯与起始于中心支腿7的摇摆电枢8一起成为电枢气隙(air gap)的并联回路/回路。摇摆电枢8在一端承载用于例如双极继电器的接触系统的致动构件9。在图I和图2所示的摇摆电枢8的位置中，永磁通量10经过永磁体6、软铁中心支腿7、摇摆电枢8的左翼、左软铁中心支腿2、轭I并返回到永磁体6而形成于左并联回路中。永磁保持力作用于摇摆电枢8的左翼。在右并联回路上，永磁创建的二次通量11流动从而减少电枢6的右翼和左外支腿3之间的气隙12，亦即吸引摇摆电枢6的右翼。然而，永磁创建的二次通量11比磁性致动器左侧上的永磁创建的磁通量11更弱，这是由于开放气隙12向着摇摆电枢8导致的,基于气隙12的高磁阻形成了相对较低的永磁创建的二次通量11。根据图2，如果现在将功率脉冲施加到左励磁绕组4，经由左并联回路中的励磁电流在短时间内生成电磁通量13。如图2箭头所示，对于励磁绕组4的相应缠绕方向和功率脉冲的极性，电磁通量13与左并联回路中的永磁通量10相反。永磁创建的磁通量10被从左并联回路移置到右并联回路。磁通量10换向(commutate)到右并联回路并且对摇摆电枢8的右翼施加磁吸引力，从而顺时针方向旋转摇摆电枢8。在图3中示出摇摆电枢8的第二稳定位置。现在右并联回路中的永磁创建的磁通量10将摇摆电枢8固定在第二回旋位置。同样，在左并联回路中，在开放电枢气隙12上形成永磁创建的二次通量。通过脉冲激励励磁绕组5以等同方式发生逆时针回旋。在图4中以分解图示出双稳态转换继电器的磁性致动器。具有两个轭支腿2、3的U形软铁轭I由软铁片一体冲压并弯曲而成。永磁体6被设置在轭的中心部分，其进而承载软铁中心支腿7。轭支腿2、3配备有由绝缘体本体14承载的励磁绕组4、5。励磁绕组4、5被适当缠绕在绝缘体14中，该绝缘体14在一个操作中在至少一个薄膜铰链上折叠，其中抽出内线末端。励磁绕组4、5的四个末端被焊接到三个绕组连接部15，其中两个内绕组末端一般引导至中心连接部。这样一来两个励磁绕组4、5是可独立控制的，且在相反方向上被励磁电流通过。摇摆电枢8是安装在中心支腿7的刀口/刀缘。这样的电枢轴承的摩擦力 非常低，只需要少量转换功率。极薄但强固的永磁体6的磁力足够保持所有四个铁磁组件1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：J·加斯曼，S·施尼特尔，M·赫尔曼，
申请(专利权)人：约翰逊电动德累斯顿有限公司，
类型：
国别省市：