具有模式可选的磁性电枢的无弹簧电磁致动器制造技术

本发明专利技术是具有模式可选的磁性电枢的无弹簧电磁致动器。标准螺线管本体和线圈被与包含永久磁体，优选钕，的非磁性电枢管组合。磁体被定位于电枢内三个位置中的一个。当被朝向螺线管的止挡件端部偏压时，其可被配置用作推型螺线管。当被朝向螺线管的套环端部偏压时，其可被配置用作拉型螺线管。在任一情况下，都不需要弹簧来将电枢返回到其断电位置。将磁体定位到电枢中间限定出不需要电源将其保持于给定状态的双锁式螺线管。正向线圈脉冲使电枢朝向止挡件端部移动，而负向线圈脉冲使电枢朝向套环端部移动。电枢将保持在其被指引的端部，直到相反极性的另一脉冲到来。

【技术实现步骤摘要】
具有模式可选的磁性电枢的无弹簧电磁致动器本申请要求提交于2012年3月19日的美国临时申请No.61/612,590的权益。
本专利技术涉及电磁螺线管致动器；更特别地，涉及具有容纳在电枢内的磁体的电磁致动器；并且最特别地，涉及具有容纳在非磁性电枢内的永磁体、优选稀土磁体的致动器，其中，磁体短于非磁性电枢，并且其中，磁体可以有选择地定位在电枢的纵向中间处或附近，用于双作用用途，或朝向一个末端或另一个末端偏置在位，以将致动器配置成拉型或推型，而不需要偏置弹簧。
技术介绍
标准的现有技术的电磁致动器，下文称为“螺线管”，典型地包括缠绕在中空的绕线筒上的电线圈。铁磁性极片和电枢安置在绕线筒内或附近，并且当通电时由线圈生成的磁场致使电枢沿线圈轴向地朝向极片移动。电枢和螺线管壳体此时特别配置成用于推型螺线管或拉型螺线管。当螺线管断电时，电枢关于极片的位置由远离极片地驱动电枢的偏置弹簧提供。“推型”螺线管包含柱塞部分，其从电枢(“柱塞”)伸展穿过极片并且终结在螺线管的极片末端外侧的位置处。当线圈通电时，电枢朝向极片移动并且柱塞向螺线管壳体的外部推动。当线圈断电时，偏置弹簧远离极片移动电枢，致使柱塞缩回。另一方面，“拉型”螺线管在极片末端处封闭。在相反末端处的开口允许柱塞部分从螺线管壳体向外伸展。当线圈通电时，电枢朝向极片移动并且柱塞被向螺线管壳体的内部拉动。当线圈断电时，偏置弹簧远离极片移动电枢，由此致使柱塞重新向外伸展。在螺线管领域内，已知的是，采用在电枢内的永磁体来沿一个方向或另一个方向(取决于磁体的极性)偏置电枢，以增强在螺线管中的电枢的拉力并且抵消对偏置弹簧的需要；例如参见美国专利No.3,218,523中的。还已知的是，采用钕作为螺线管电枢中的磁性材料；例如参见美国专利No.6,932,317。在本领域中，需要的是，具有纳入永磁体的电枢的螺线管，所述永磁体优选由稀土材料比如制成钕，其中，磁体可以有选择地定位在电枢的长度内，以在推型螺线管、拉型螺线管或双作用螺线管之间预先选择，由此容易地转换螺线管的功能性。
技术实现思路
简言之，螺线管本体与容纳永磁体的非磁性电枢管相结合，所述永磁体具有短于电枢管的长度的长度。由铁磁性材料形成的极片安置在螺线管本体的两端处。典型地，一个极片(“止挡件”)安置在本体的封闭末端处，另一个极片(“套环”)安置在本体的开通末端，连接至电枢管的柱塞穿过所述开通末端突伸，并且作用在由螺线管控制的设备上。根据希望的螺线管功能的不同，磁体可以沿电枢管的长度定位在多个位置中的任一个中。当磁体的位置朝向螺线管本体的开通末端偏置并且所述磁体的极性布置成在螺线管的线圈通电时远离开通末端移动电枢的时候，螺线管起作用为拉型螺线管。在这种配置中，当螺线管断电时，柱塞通过永磁体对铁磁性套环的磁性吸力而被保持在伸展位置中。当螺线管的线圈通电时，磁场的力和极性致使磁体和电枢管远离套环并且朝向铁磁性止挡件移动，由此缩回柱塞。当螺线管再次断电并且由线圈生成的磁力场消失时，由于永磁体对套环的磁性吸力的缘故，柱塞重新伸展。通过扭转磁体的极性(或扭转流经线圈的电流方向)，并且通过朝向螺线管的封闭末端偏置磁体位置，螺线管可以容易地转换成起作用为推型螺线管。如果磁体位置朝向铁磁性止挡件偏置，螺线管起作用为推型螺线管。在这种配置中，当螺线管断电时，柱塞通过来自永磁体对铁磁性止挡件的磁性吸力而被保持在缩回位置中。当螺线管的线圈通电时，磁场的力和极性致使磁体和电枢管远离止挡件并且朝向铁磁性套环移动，由此伸展柱塞。当螺线管再次断电时，由于永磁体对铁磁性止挡件的磁性吸力的缘故，柱塞缩回。在两种配置中，不需要弹簧来使电枢返回至其断电位置。由于朝向磁体的断电位置吸引磁体的磁力大于对相反极片的磁性吸力，因此容纳磁体的电枢管将自动返回至在螺线管的制造或场设定过程中已经预先选择的任意断电位置。第三功能可以如此实现，即通过使永磁体位于电枢管的长度的中间(“中位”)处或附近，从而使得当磁体在中(居中的)位时，不论螺线管的止挡件还是螺线管套环均不控制电枢位置。而是，电枢在两个螺线管末端之间被磁性平衡。至螺线管的线圈的正向脉冲将沿螺线管的第一末端的方向移动电枢，而负向脉冲将朝向第二和相反末端移动电枢。凭借永磁体对极片其中之一的磁性吸力，电枢将保持在其所被导向至的螺线管本体的末端处，直到经过螺线管的线圈形成另一相反极性的脉冲。因此，这种配置起作用为双作用螺线管，其不需要继续的电力而仅需磁性吸力以在脉冲之后将其保持在停用位置。附图说明现在，本专利技术将参照附图以示例方式描述，其中：图1A是示出现有技术“推型”螺线管的示意图；图1B是示出现有技术“拉型”螺线管的示意图；图2是有关螺线管的止挡件和螺线管套环的示意图，其示出根据本专利技术的电枢的三个不同实施方式；图3是与图2中所示相像的示意图，其示出两个实施方式(10b和10c)的停止位置和第三实施方式(10a)的中位；图4是本专利技术一个配置的截面图，其示出从电枢的中点朝向螺线管的止挡件移位的磁体，以及柱塞缩回模式，其中螺线管线圈断电；图5是与示出图4中所示相像的截面图，其示出当线圈通电时离开螺线管的止挡件提升的电枢(推功能)；图6是本专利技术另一配置的截面图，其示出从电枢的中点朝向螺线管套环移位的磁体，以及柱塞伸展模式，其中螺线管的线圈断电；图7是与图6中所示相像的截面图，其示出当线圈通电时被远离螺线管套环拉动的电枢；图8A和8B是本专利技术另一配置的截面图，其示出在双作用螺线管中的磁体的位置；图9A和9B是另外的实施方式截面图，其示出根据本专利技术的特别套环和止挡件的设计及其在力作用线上的影响，其中线圈通电(9A)和断电(9B)；以及图10A-10D是根据本专利技术的使用在电门闩应用中的螺线管的截面图。贯穿多个视图，对应的参考标记标注对应的部分。本文给出的例示目前说明本专利技术的优选实施方式，并且所述例示不得以任何方式被解释为限制本专利技术的范围。具体实施方式图1A和1B示出了两种现有技术的螺线管-一种推型螺线管(图1A)和一种拉型螺线管(图1B)。参考图1A，推型螺线管18a包括壳体19，电磁线圈20，其围绕着电枢10并且设置于壳体内在铁磁性极片套环14和被称为电枢后止挡件12的壳体的截面封闭端部之间。电枢10包括当线圈通电时可与相同轮廓的套环座15接合的截面11。伸出截面11的非磁性推杆柱塞22延伸穿过设置在套环和壳体中的开口17。设置在壳体端壁与压配到电枢10中的销23之间的螺旋弹簧21偏压电枢使其远离极片套环14并且提供驱动力以使电枢移离套环，从而在线圈被断电时使柱塞缩回。因此，如图所示在线圈通电时，柱塞提供从螺线管向外指向(箭头OW)的推力。参考图1B，示出了拉型螺线管18b。螺线管包括壳体19’，电磁线圈20，其围绕着电枢10’并且设置于壳体内在铁磁性极片止挡件14’和壳体的敞开端部之间。电枢10’可包括当线圈通电时可与相同轮廓的套环座15’接合的截面(section)11’。推杆柱塞22’在与电枢的截面11’相反的电枢端部从电枢伸出。柱塞22’延伸穿过设置在壳体中的开口17’。设置于销23和壳体端壁之间的螺旋弹簧21偏压电枢使其远离极片止挡件并且提供驱动力以使电枢移离止挡件，从而在线圈断电时使柱塞伸出。因此，如图所示在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在多个操作模式之间选择性可切换的螺线管中的螺线管电枢，所述螺线管电枢包括：?细长的非铁磁性元件，其具有纵向长度和中心线；和?磁性元件，其具有比所述非铁磁性元件的纵向长度短的长度并且被所述非铁磁性元件支撑，?其中，所述磁体能够沿着所述非铁磁性元件的纵向长度设置在相对于所述非铁磁性元件的多个纵向位置中的任一个，以限定所述螺线管的所述多个操作模式中的任何一个。

【技术特征摘要】
2012.03.19 US 61/612,5901.一种用于在多个操作模式之间选择性可切换的螺线管中的螺线管电枢，所述螺线管电枢被可滑动地设置于壳体中，所述螺线管电枢包括：细长的非铁磁性元件，其具有纵向长度；和磁性元件，其具有比所述非铁磁性元件的纵向长度短的长度，所述磁性元件被所述非铁磁性元件支撑，其中，所述磁性元件沿着所述非铁磁性元件的所述纵向长度可选择性地设置在所述非铁磁性元件内多个纵向位置中的任一个处并且被固定在位，以限定所述螺线管的所述多个操作模式中的任何一个。2.根据权利要求1所述的螺线管电枢，其中，所述磁性元件包含钕。3.根据权利要求1或2所述的螺线管电枢，其中，所述非铁磁性元件是管状的。4.根据权利要求3所述的螺线管电枢，其中，所述磁性元件设置在管状的所述非铁磁性元件内。5.根据权利要求1或2所述的螺线管电枢，其中，所述磁性元件设置在所述非铁磁性元件的所述纵向长度的中心处或附近。6.根据权利要求1或2所述的螺线管电枢，其中，所述磁性元件设置在所述非铁磁性元件的端部附近。7.根据权利要求1所述的螺线管电枢，还包括与所述非铁磁性元件固定接合的柱塞。8.根据权利要求7所述的螺线管电枢，其中，一开口被限定于所述壳体中，并且所述柱塞延伸穿过所述开口。9.根据权利要求1所述的螺线管电枢，其中，所述多个纵向位置包括第一位置和第二位置，所述多个操作模式包括拉模式和推模式，所述第一位置限定所述拉模式，所述第二位置限定所述推模式。10.根据权利要求9所述的螺线管电枢，其中，所述多个纵向位置包括第三位置，所述第三位置位于第一位置和第二位置之间，所述多个操作模式包括中间模式，所述第三位置限定所述中间模式。11.一种在多个操作模式之间选择性可切换的螺线管，包括根据前述权利要求中任一所述的螺线管电枢。12.一种在多个操作模式之间选择性可切换的螺线管，所述螺线管包括：a)电磁线圈；和b)设置在所述电磁线圈内的电枢，所述电枢包括具有纵向长度的非铁磁性元件和由所述非铁磁性元件支撑的磁性元件，其中，所述磁性元件沿着所述非铁磁性元件的所述纵向长度可选择性地设置在所述非铁磁性元件内的多个纵向位置中的任一个处并且被固定在位，以限定所述螺线管的所述多个操作模式中的任何一个。13.根据权利要求12所述的螺线管，还包括：a)界定所述电磁线圈的第一端的铁磁性套环；和b)界定所述电磁线圈的第二端的铁磁性止挡件。14.根据权利要求12或13所述的螺线管，其中，所述磁性元件设置在所述非铁磁性元件的纵向长度的中心处或附近。15.根据权利要求13所述的螺线管，其中，所述磁性元件设置在非铁磁性元件的与所述铁磁性套环相邻的第一端附近。16.根据权利要求13所述的螺线管，其中，所述磁性元件设置在非铁磁性元件的与所述铁磁性止挡件相邻的第二端附近。17.根据权利要求13，15和16中任一所述的螺线管，其中，所述铁磁性止挡件包括面对着所述电枢的第一非平面表面。18.根据权利要求17所述的螺线管，其中，所述电枢包括面对着所述铁磁性止挡件的第二非平面表面。...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·J·小汉切特，D·舍夫勒，
申请(专利权)人：汉切特录入系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：