[发明专利]力密度改善的电磁致动器及其在电剃刀中的应用

说明书

技术领域

本发明一般地说涉及具有有限行程的包括永久磁体的电磁致动器技术领域。

更具体地说，本发明涉及一种电磁致动器，该电磁致动器包括：至少一个定子单元和磁性部，该定子单元具有相同宽度LP的N个磁极；以及围绕所述磁极的至少一个线圈，其中N≥3，并且磁性部可以沿相对运动的方向在行程C范围内相对于定子单元移动，并且磁性部包括N+1个磁化区，磁化区在垂直于相对运动的方向上方向交替地起磁，所述运动方向对应于定子单元的磁极和磁性部的磁化区对齐的方向。

背景技术

可以从国际专利申请WO2009/119450获知这种类型的致动器。

这种致动器使得能够实现能够在相对于弹簧定位时或者在振荡或者振动机械系统中发生往复运动时使用的电磁装置。

现有技术中已知各种装置，这些装置意图解决其按照所接收的供电电流而施加的力的线性度这一通常问题，并且还意在产生足够用于多种应用的力水平。

属于本申请人的文献EP0592647和EP1005714给出了通过磁场之间的相互作用产生与电流成正比的力的电磁致动器，其中磁场由其所包含的永久磁体和供电线圈产生。

当这些电磁装置与弹性恢复构件相结合地用于振荡系统时，这些电磁装置特别有益，其比例特性和可观的力密度使其能够承受重负载（无论是干负载还是粘性负载）。这种装置包括进行反相运动、削减总运动幅值并且因此确保致动器达到最佳平衡的两个相同的可动部。其特别用于诸如例如电剃刀的刀片的对转式机械构件。

该解决方案的缺点在于，实现满意操作的力密度要求大尺寸的结构。当减小几何尺寸，尤其是减小机构的厚度以实现紧凑构造时，导致出现力密度不足的情况。

本发明要解决的第一个问题是减小体积，从而实现非常紧凑而不降低性能的致动器。

当需要使致动器显著小型化时，现有技术的装置所能取得的效果有限。因此，专利EP0592647和EP1005714的装置呈现非常小的力因数（每安匝的力），这因为有较大的热量释放而使其不适用于小体积的情形。事实上，体积的减小导致留给电线圈的空间减小。因此，产生相同的力需要耗费更多的电能。这样更多的电能将导致非常高的电消耗，因此当系统被加载时，对于同样电池限制了其使用时长，并将导致更高的焦耳耗散。这样将使装置发热太高，从而在诸如电剃刀的便携式应用中给用户造成某些不适，甚至损坏致动器。

上面提到的国际专利申请WO2009/119450提出为了有助于结构简化而取消铁磁磁轭，由此宣称利用这种电磁结构。

在该专利申请WO2009/119450公开的结构中，减小可动的铁磁部分确实能够制造出元件数较少的更简单的构造，但是它也要求更大的磁体体积，最终导致较高的成本，较大的移动质量和总体体积。

本发明试图解决的第二个技术问题是减小所需的磁体体积，仅在实施与上面提到的现有技术的教导相反的解决方案时才有可能实现。

发明内容

本发明的目的在于通过实现与现有技术的装置相比力密度高的电磁致动装置，来克服现有技术的缺陷。

更特别的是，相对于现有技术的装置，本发明能够采用减小体积的高效致动器。

为此，本发明还遵循上述前序部分给出的一般原理，本发明的主要特征在于，所述磁性部还包括与所述磁化区相邻并且用于阻断通过磁化区的磁通量的磁轭，其特征在于，磁性部的行程C小于或者等于定子单元的每个磁极的宽度LP，并且其特征在于，垂直于所述运动方向的所述磁化区的厚度小于所述磁性部的行程C。

在此使用的语义中，术语“行程”指磁性部相对于定子单元占据的两个端部位置之间的最大距离。

现有技术

现有技术中已知美国专利申请US20020055695公开了一种具有定子的致动器，该定子包括分别分布于围绕中心元件布置的电线圈的每侧上的第一组磁极和第二组磁极。定子上位于线圈的每侧上的磁极的数量相同。当对线圈加电时，定子上有相同数量的南极和北极。

在现有技术的解决方案中，电线圈不包围磁极而包围将北极与南极分离开的中心部。

所公开的定子要求特殊设计，如图3a和3b所示，该设计具有一组交替的封装板，这组封装板整体上构成单元图案。这样必然导致定子的生产成本提高。

由磁体构成的可动部件在定子的两个对置磁极之间的间隙中运动，并且没有用于阻断磁通量的磁轭。

作为现有技术的该文献中的图9和10示出是磁化磁极两倍数量的定子磁极（定子的每个“齿”表示磁极）。