[发明专利]机电致动器

说明书

本发明涉及以永磁方式极化的可逆线性螺线管，其具有第一端部行程位置和第二端部行程位置以及至少一个电枢，其特征在于，可逆线性螺线管具有弹簧系统或在这样的弹簧系统下操作：该弹簧系统在两个端部行程位置中的每一者中，将力沿中位行程位置的方向施加在一个或多个电枢上。根据本发明，该弹簧系统和可逆线性螺线管彼此配合，使得一个或多个电枢能够以永磁方式对抗弹簧力而保持在两个端部行程位置中。优选地，该弹簧系统将被配置成，在可能的情况下，通过一个或多个电枢在其端部行程位置中的运动而(弹性地)存储在其中的势能具有相等的幅值。如果外部回复力由于施加而存在，则外部回复力需要相应地考虑到弹簧系统的设计中。

技术领域

本发明涉及电磁致动器领域，例如涉及可逆线性螺线管。

背景技术

可逆线性螺线管通常是已知的并构成现有技术。例如，双稳态的设计用于驱动电气中压开关设备，其中需要用于给磁体供电的电解质电容器。例如，另外的磁场的使用可以在螺线管阀中找到，该螺线管阀应当能够对抗回复力维持状态，而无需任何控制电流。另外，存在大量的另外的应用，尤其是在分类和传送车间中，还有在汽车部门中(尤其是传动引擎、中控锁系统、换挡锁)以及在编织机中。重要的可行使用范围还存在于所谓的热流道工程领域中(致动喷射成型工具的针阀)和机器人焊钳领域中(利用所需要的能够通过弹簧来确保的间隙补偿来跟踪焊条)。

已知的可逆线性螺线管的缺点是其时常小的电效率，该缺点时常排除其代替气动驱动器或液压驱动器(或通过力传递锁定的弹簧蓄能器)的使用。这由于昂贵的电解质电容器而在使用(双稳态的)可逆线性螺线管的中压开关设备中导致了大量成本。在现有技术的其它领域中，尤其是在引擎中的阀(例如在大的燃气引擎中的气阀)中，小的电效率导致了许可频率的不想要的限制或通过发生在线圈中的功率耗损的切换的出现，该线圈将会因较高的切换频率而热损坏。

已知的可逆线性螺线管的另一缺点是其小的动力，这是由于，尤其是利用相对长行程的驱动器(与磁体直径相比长的行程)，仅仅小的初始力时常是可用的并且，另外相对大的公差不可避免。例如，电源开关应当在断电时将短路尽可能快地与主电源断开，或者应当在接通时碰撞电流的或电压的过零；为此需要高的动力以及短的死区时间—仅仅使用常规的可逆线性螺线管，这可能是不够的。

最后，已知的双稳态的可逆线性螺线管的缺点可以在以下事实看到：它们趋向于当电枢在调节过程结束而达到端部行程位置时表现出最高的电枢速度。这导致了用于端部位置阻尼的大的工作量或限制了磁体的使用寿命。

在一些应用中，尤其是在阀和电气开关设备中，可逆线性螺线管应当是单稳态的，可选地代替双稳态的，以便能够无需任何控制电流而采用安全的端部位置。

因此，本发明的根本目的是提高极化的可逆线性螺线管的电效率，尤其是极化的双稳态可逆线性螺线管的电效率。新的磁体还应当能够具有相较于已知的可逆线性螺线管而高的动力以及减小的死区时间。另外，对致动器的一般要求是紧凑的构造。

发明内容

所称的目的通过根据本发明的驱动器来实现。不同的实施方式、另外的改进和应用是本发明进一步的主题。

根据本发明的示例，利用永磁极化的可逆线性螺线管具有弹簧系统，该弹簧系统在两个端部行程位置中将力施加在电枢上，该力沿运动的方向指向中位行程位置(即朝向两个端部行程位置之间的中位)。在这方面，弹簧系统被设计成，在静态的、非激励的情况下，至少一个端部行程位置中的弹簧力在幅值上小于作用在电枢上的总的磁阻力，从而电枢可以对抗在至少一个端部位置中的弹簧力以永磁方式保持静止。