[发明专利]磁性直线驱动器

说明书

本发明涉及一种尤其用于电开关的磁性直线驱动器，它包括一个可供入电流的线圈，在线圈内部可通过沿轴向的电流产生磁流。

由美国专利文件4817494已知一种用于加速抛射体的磁性直线驱动器。

由美国专利文件5719451同样已知一种磁性直线驱动器，它例如应用于液体泵。文件中所述直线驱动器的共同点是，电磁线圈沿线圈轴向加速衔铁。

由英国专利文献GB1068610例如也已知一种此类磁性直线驱动器。它是一种阀用驱动器，在阀中，借助于衔铁的运动可关闭或打开液体通道。

在这篇专利文献中，衔铁具有一永久磁铁，该永久磁铁内部的磁流沿衔铁的运动方向并垂直于轴向定向。

在衔铁的终端位置，衔铁总是移向机械止挡，使永久磁铁的一极与止挡接触，并通过永久磁铁的磁性作用将其保持在此止挡上。

若向线圈供入电流，则电流的磁性作用首先必须克服永久磁铁吸持在止挡上的固定力，这意味着会延迟衔铁的加速。此外，当衔铁朝终端位置方向运动时，它只有在即将到达止挡前才被吸向止挡，因为永久磁铁的极与止挡表面之间的空隙只有在运动结束时才足够小。

相对于此，本发明的目的是创造一种前言所述类型的磁性直线驱动器，它能在结构性费用低和控制费用低的同时实现无延迟地加速衔铁。

按本发明为达到此目的采取的措施是，磁性直线驱动器设有一衔铁，该衔铁只是垂直于轴向运动并有一磁活化部分，它的运动轨迹穿过在贯穿线圈的铁心内部的空隙或在铁心的一个端面旁经过，其中，磁活化部分不磁化或按这样的方式磁化，即，使磁活化部分内部的磁流平行或反向平行于轴向延伸。

若线圈供入电流，则在其内部沿轴向产生一磁流，它在铁心内部延伸并在空隙区域从铁心出来。一个衔铁、例如未铁磁性磁化或铁磁性磁化的衔铁，尤其是一个反向平行于线圈磁流的方向被永久磁化的衔铁，它的磁活化部分朝线圈内部的方向加速。一个其内部磁流平行于线圈磁流定向的磁铁会从线圈内部向外被排斥。可充分利用这一效果来驱动衔铁。

尤其当磁活化部分是铁磁性的或作为永久磁铁沿着反向平行于轴向的方向磁化时，磁性直线驱动器可有利地用作电气开关驱动器，例如用于高压断路开关或真空开关。

在衔铁处于其运动轨迹的终端位置，使得在接通线圈电流时线圈的磁流中只有一很小部分穿过磁活化部分时，则导致衔铁朝线圈中心方向加速，直至线圈磁流的绝大部分穿过磁活化部分。在衔铁运动时，可借助于控制装置切断通过线圈的电流，使衔铁基于其动能和被驱动质量的动能越过线圈继续运动，线圈的磁流不可能通过对磁活化部分的作用来制动衔铁。

由此保证在运动的一开始衔铁最佳地加速。

期望的衔铁加速剖面可例如这样来达到，即，将铁心与磁活化部分运动轨迹之间的空隙设计为沿运动轨迹有不同的宽度。空隙在沿运动轨迹的某个区域内越小，则在该区域内作用在衔铁上的力就越大。

一电开关的驱动杆例如与此衔铁连接，驱动杆本身则驱动一断续器的开关触点。

机械止挡可在操作杆区域内或在直线驱动器本身的区域内实现。

按照本发明的一种有利的设计，磁活化部分被磁化，并且在磁活化部分的至少一个终端位置，该磁活化部分至少部分地处于设在线圈外部的磁轭体区域内，使从磁活化部分流出或进入此磁活化部分的磁流中的至少一部分直接穿过磁轭体面朝磁活化部分的界面。

此界面有利地基本上垂直于轴向定向。

对于磁活化部分被磁化(例如设计为电磁铁)或永久磁化的情况，磁活化部分的磁流有这样一个趋势，即尽可能减小与相邻设置的磁轭体的空隙。

在衔铁运动轨迹的端区内设置至少一个磁轭体，至少在磁活化部分长度的一部分上，磁活化部分的磁流可进入该磁轭体中。

因此，在衔铁上作用了一个力，它力图使磁活化部分与磁轭体之间造成尽可能大的重叠，尽可能使磁活化部分的全部磁流能通过尽可能垂直于轴向设置的界面进入磁轭体。沿衔铁运动轨迹方向的作用力，基本上与磁活化部分与磁轭体重叠的程度无关。

由此实现了一个基本上与衔铁在运动的端区内位置无关的固定力，它将衔铁保持在其终端位置。

这样一种结构可有利地用于磁活化部分或衔铁的两个终端位置。

本发明另一项有利的设计规定，就磁活化部分的运动轨迹而言，第二线圈处于与第一线圈相对的位置，它可供入与第一线圈同向的电流。

通过两个按所述方式组合的线圈可产生比较大的磁流，从而导致衔铁有更大的潜在的加速度。

此外可以规定，第一和第二线圈沿衔铁的运动方向彼此错开。