CN101162639B - 螺线管致动器 - Google Patents

Abstract

一种螺线管致动器，由最少部件组装。该螺线管致动器包括：线圈架，载有励磁线圈；铁芯，延伸穿过线圈架；以及电枢，具有致动器腿和成角度的锚腿。铁芯具有分别在其相对端的第一磁极端和第二磁极端。设置有铰接支撑以枢转地将电枢支撑至铁芯，并且铰接支撑形成为线圈架的整体部分，且设置在铁芯的一轴端以将锚腿放置在靠近第一磁极端，并且同时将致动器腿的一部分放置在靠近第二磁极端。铰接支撑构造为使锚腿直接支撑接触第一磁极端，并且锚腿在工作位置与第一磁极端保持边缘接触。

Description

螺线管致动器

技术领域

本发明涉及一种螺线管致动器，尤其涉及铰接挡板(hinged flapper)型的这种致动器。

背景技术

日本专利公开号No.2001-212297A公开了一种现有技术的铰接挡板型螺线管致动器。该致动器包括：励磁线圈，缠绕在线圈架上；铁芯，延伸经过线圈架；以及电枢，沿线圈的轴向延伸。铁芯轴向地向外突出于线圈或者线圈架，以分别在线圈的相对轴端设置第一磁极端(pole end)和第二磁极端。电枢通常沿线圈的轴向长度延伸，当电枢的一端保持到接近于第一磁极端以及电枢的另一端保持到接近于第二磁极端时，通过铰接弹簧(hinge spring)将电枢枢转地支撑到铁芯上。在对线圈进行激励的情况下，产生磁吸引力，以将电枢的一端吸引向第二磁极端，导致电枢抵抗铰接弹簧的偏压而进行枢转。在该现有技术的螺线管致动器中，磁轭连接至铁芯的第一磁极端，以将电枢磁性地连接到铁芯上，并将铰接弹簧保持在铁芯的侧面上。尽管该螺线管致动器使用了该线圈的全长以给电枢的一端提供较长的冲程，但是除了铁芯、线圈和线圈架之外，还需要磁轭以及铰接弹簧作为分立的部件，最终增加了成本以及组装该螺线管致动器的不方便。

发明内容

在本发明中，已经消除了上述内容的不足之处，本发明提供一种改进的螺线管致动器，该螺线管致动器能够以最少的部件来组装。依据本发明的螺线管致动器包括：线圈架，其周围载有励磁线圈；铁芯，其延伸经过该线圈架；以及电枢，其具有沿线圈架向长度向外延伸的致动器腿(actuator leg)。该线圈适用于连接外部电压源，从而被选择性地激励。该铁芯的相对端轴向向外地突出于线圈，以在其相对端分别设置第一磁极端和第二磁极端。设置有铰接支撑，以将电枢枢转地支撑到该铁芯上，以使电枢在工作位置和非工作位置之间进行枢转。电枢形成为包括锚腿，该锚腿以与致动器腿成夹角的关系从该致动器腿的一端延伸。铰接支撑形成为线圈架的整体部件且设置在铁芯的一个轴端，以将该锚腿放置在接近第一磁极端，且同时将致动器腿的一部分放置在接近第二磁极端。而且，该铰接支撑构造为使锚腿直接支撑接触第一磁极端。由于铰接支撑设置为线圈架的整体部件，因此不需要任何另外的部件就可以将电枢装配到由线圈架、线圈和铁芯组成的螺线管组(solenoid block)上。因此，能够以最少的部件组装该螺线管致动器，以节省成本并提高产量。

根据本发明的一种方案，提供了一种螺线管致动器，其包括：线圈架；励磁线圈，其缠绕在所述线圈架上，用于与外部电压源连接，从而被选择性地激励；铁芯，其构造为延伸穿过所述线圈架以便具有第一磁极端和第二磁极端，所述第一磁极端和第二磁极端在所述励磁线圈的相对轴向端分别向外凸出所述励磁线圈；电枢，其具有致动器腿，所述致动器腿沿着所述励磁线圈的轴向长度从所述励磁线圈向外延伸；铰接支撑，其构造成将所述电枢枢转地支撑至所述铁芯，用于使所述电枢在工作位置和非工作位置之间进行枢转运动；其中：所述电枢形成为包括锚腿，所述锚腿以与所述致动器腿成夹角的关系从所述致动器腿的一端延伸；所述铰接支撑形成为所述线圈架的整体部件且设置在所述铁芯的一个轴向端，以将所述锚腿放置于靠近所述第一磁极端，同时将所述致动器腿的一部分放置于靠近所述第二磁极端，所述铰接支撑构造成使所述锚腿与所述第一磁极端直接支撑接触，并且其中所述锚腿在所述工作位置与所述第一磁极端保持边缘接触。

优选地，第一磁极端构造为具有扁平端面，该扁平端面具有枢转边缘和相对边缘，所述枢转边缘位于比相对边缘更远离致动器腿的位置。在此连接中，铰接支撑构造为使锚腿与扁平端面的枢转边缘进行边缘接触，以在锚腿和扁平端面的枢转边缘之间形成间隙。当电枢处于非工作位置时，该间隙朝向相对边缘比在枢转边缘处宽，以使得锚腿响应于励磁线圈的激励在枢轴边缘的上方枢转，以将电枢移动到工作位置。因此，可以有效地利用产生在第一磁极端和锚腿之间的磁吸引力，以使锚腿在第一磁极端的侧面也枢转，使电枢平稳且有效的枢转运动。优选地，致动器腿与锚腿以小于90度的角度成夹角。

最优选地，铰接支撑构造为具有：槽，容置通过其间的锚腿；一对侧面止挡件，沿锚腿的宽度方向分开，以将锚腿限制在其间；以及端部止挡件，所述端部止挡件与锚腿端部接合，以将锚腿保持(retaining)在所述槽中。通过这种布置，尽管以简单的装配结构，当锚腿或电枢保持到线圈架时，可以使锚腿或电枢仅仅可以进行想要的枢转运动，这保证了可靠的电枢运动。

而且，螺线管致动器可以设置有回复元件，该回复元件设置在致动器腿和线圈架的延伸部之间，以将所述电枢在励磁线圈的去激励下弹性地回复到非工作位置。该回复元件设置在沿励磁线圈或铁芯的轴向、从第二磁极端相对于第一磁极端的部分。

可选择地，所述致动器腿构造为具有弹性，在励磁线圈的激励下，所述致动器腿抵抗该弹性而被吸引至所述第二磁极端。在本实例中，致动器腿自身构成回复元件，从而有助于减少部件的数量。

当结合附图时，从下面对本发明优选实施例的详细描述，本发明的这些和另外其他的有益特征将变得更清楚。

附图说明

图1是依据本发明优选实施例的螺线管致动器的立体图；

图2是上述螺线管致动器的主视图；

图3是上述螺线管致动器的分解立体图；

图4和图5是示出上述螺线管致动器分别处于其非工作和工作位置的剖视图；

图6是示出上述螺线管致动器的一部分的放大图；

图7是示出对比螺线管致动器的相同部分的局部视图；

图8是示出上述螺线管致动器的改型的主视图；以及

图9是示出依据本发明另一实施例的螺线管致动器的主视图。

具体实施方式

现在参考图1至图3，图1至图3示出依据本发明优选实施例的螺线管致动器。该螺线管致动器包括螺线管组或电磁组以及电枢50，该电枢50由所述组驱动以致动连接到该电枢的物体或部件。螺线管组由励磁线圈10和铁芯20组成，该励磁线圈10缠绕在线圈架30上，该铁芯20延伸穿过线圈架30。该励磁线圈10缠绕成长扁平状，并且适用于连接到外部电压源，从而被选择地激励。线圈架30由介电塑性材料模制成为单件，该单件具有围绕励磁线圈10安装的桶状物(barrel)33，一对轴向间隔开的凸缘31和32位于桶状物33的相对端，横挡(ledge)34从一个凸缘31延伸，且延伸部40从另一凸缘32延伸。铁芯20由磁性材料制造以使其相对端分别从励磁线圈10轴向地向外突出，以限定从凸缘31向外的第一磁极端21和从凸缘32向外的第二磁极端22。电枢50由磁性材料制造以包括：致动器腿52，其沿线圈架30的轴向长度伸长；以及锚腿51，其从致动器腿的一端以小于90度的角度弯曲。该致动器腿52适用于连接或接触到由螺线管致动器驱动的物体。

横挡34与相邻的凸缘31协作以限定铰接支撑，该铰接支撑将电枢50支撑到线圈架30，且响应于励磁线圈10的去激励和激励，使电枢50在图4中的非工作位置和图5中的工作位置之间进行枢转。横挡34通过位于凸缘31的一个宽度端处的窄桥(narrowed bridge)35从凸缘31的上端轴向地向外突出，以限定位于横挡34和凸缘31的上端之间的槽36。所述槽36在其宽度端开口，当将电枢50组装到螺线管组时，使锚腿51从侧向进入。凸缘31形成在其具有凸起37的一个宽度端，该凸起37横向地与桥35间隔开，且与桥35协作以作为一对横向间隔的侧面止挡件，以将锚腿51保持在凸起37和桥35之间。窄桥35具有足够弹性，当经过凸起37将锚腿51插入槽36中时，窄桥35使横挡34沿使槽36变宽的方向暂时变形，此后，横挡34返回以将锚腿51放置于侧面止挡件(即凸起37和桥35)之间。如最佳地在图2中示出，侧壁38从横挡34的一个宽度端下垂，并且形成具有角度的端部止挡件39，该端部止挡件39位于横挡34的下方，用于在锚腿51的下端与钩59接合。通过钩59与端部止挡件39的接合，将电枢50保持到线圈架30上且防止电枢50经过槽36向上滑出线圈架。槽36、凸起37和端部止挡件39被制成合适尺寸并且被定位，当锚腿51与第一磁极端21直接接触时，使电枢50支撑到线圈架30上，如图6中所示，在励磁线圈10不产生磁力的情况下，同时使电枢在图4中非工作位置和图5中的工作位置之间枢转。在图4的非工作位置中，在凸缘31的上端和致动器腿52之间制有微小间隙，以允许电枢50朝向图5中工作位置的枢转运动。

当励磁线圈10被激励时，电枢50由圈簧60弹性偏压而朝向图4中的非工作位置，且被驱动以抵抗该偏压而朝向图5中的工作位置枢转。在励磁线圈10的激励下，得到的磁力导致致动器腿52被吸引至第二磁极端22，且伴有电枢50的枢转运动。第二磁极端52以直角向上弯曲，以有效地吸引致动器腿52。圈簧60，作为回复部件的一个示例，插入致动器腿52的自由端和一体地从线圈架30的凸缘32轴向地向外延伸的延伸部40之间，并被装配在该延伸部40上的立柱(stud)41的上方。

如图6所示，铁芯20的第一磁极端21具有扁平端面，该扁平端面在其下端和上端分别具有枢转边缘23和相对边缘24。当电枢50处于图6中的非工作位置时，锚腿51与枢转边缘23保持边缘接触，以在锚腿51和第一磁极端21之间留出间隙G，该间隙G朝向相对边缘24变得比在枢轴边缘23处宽。因此，产生在第一磁极端21和锚腿51之间的磁吸引力用以使电枢50朝向工作位置枢转，与作用在致动器腿52和第二磁极端22之间的磁吸引力成附加关系。这种布置通过与电枢构造相结合的如上所述的电枢的枢转支撑来实现，电枢的构造为：锚腿51以小于90度的角(α)相对于致动器腿52弯曲，并且发现这种构造比在图7中可能的布置有利，在图7的布置中，锚腿51以大于90度的角(α)相对于致动器腿52弯曲，且与第一磁极端的上边缘24边缘接触以至围绕上边缘枢转。在这种情况下，锚腿51和第一磁极端21之间的磁引力与产生于致动器腿52和第二磁极端之间的磁吸引力相反，从而阻止了电枢的枢转运动。

需注意的是，在这种连接中，通过钩59接合到止挡件39来限制电枢50朝向图5中工作位置的运动，以使锚腿51在图5中的工作位置中不与第一磁极端21进行面接触，并且即使由于锚腿51以小于90度的角(α)从致动器腿52弯曲，致动器腿52与铁芯20的轴成平行关系时，锚腿51仍然保持与第一磁极端21的边缘接触。

图8示出上述实施例的改型，其中致动器腿52的末端形成为靠近第二磁极端22的阶梯向下(stepped-down)的构件54，该第二磁极端22从线圈架30直直地延伸出而不是向上弯曲。相同的部件通过与第一实施例中相同的参考标记来标记。该改型有利于提供一种薄形结构。在这种改型中还有：最佳地利用线圈架30以将圈簧60支撑在线圈架30的延长部40上，从而无需任何额外的分离部件就能够组装该圈簧。回复元件(60)设置在以第二磁极端(22)为基准、沿励磁线圈(10)的轴向、与第一磁极端(21)相对的一部分处。

图9示出本发明的另一实施例，该实施例与上述实施例相同，除了致动器腿52被构造为具有弹性，该弹性偏压电枢50，以当励磁线圈去激励时，使电枢保持在非工作位置。使用相同的参考标记来标记相同的部件。在非工作位置中，锚腿51可以被保持与第一磁极端21边缘接触，甚至与第一磁极端21脱离接触。当励磁线圈10被激励时，致动器腿52被吸引向第二磁极端22，同时弹性地变形，并伴随有电枢50的枢转运动。即，在电枢50枢转至钩59与端部止挡件39啮合的点之后，致动器52被吸引向第二磁极端22，同时弹性变形以将电枢移动至工作位置。在响应于线圈的去激励而将作用于致动器腿52的吸引力移除之后，致动器腿52的弹性迫使致动器50回到非工作位置。因此，本发明的螺线管致动器可以不用其中的回复元件及支撑元件，这有助于减小轴向长度。

尽管上面的实施例和改形解释了锚腿51在其工作位置与第一磁极端21保持边缘接触，铰接支撑构造为在锚腿51和第一磁极端21之间提供一些公差，以在严格意义上使锚腿51在非工作位置与第一磁极端保持分离，但是铰接支撑这样构造以在励磁线圈10激励的一瞬间使锚腿51进入边缘接触，确保成功地实现电枢50的后续枢转运动。

Claims (6)

1.一种螺线管致动器，包括：

线圈架(30)；

励磁线圈(10)，其缠绕在所述线圈架上，用于与外部电压源连接，从而被选择性地激励；

铁芯(20)，其构造为延伸穿过所述线圈架以便具有第一磁极端(21)和第二磁极端(22)，所述第一磁极端(21)和第二磁极端(22)在所述励磁线圈的相对轴向端分别向外凸出所述励磁线圈；

电枢(50)，其具有致动器腿(52)，所述致动器腿沿着所述励磁线圈的轴向长度从所述励磁线圈向外延伸；

铰接支撑(31、34)，其构造成将所述电枢枢转地支撑至所述铁芯，用于使所述电枢在工作位置和非工作位置之间进行枢转运动；

其中：

所述电枢形成为包括锚腿(51)，所述锚腿以与所述致动器腿成夹角的关系从所述致动器腿的一端延伸；

所述铰接支撑(31、34)形成为所述线圈架的整体部件且设置在所述铁芯的一个轴向端，以将所述锚腿放置于靠近所述第一磁极端，同时将所述致动器腿的一部分放置于靠近所述第二磁极端，

所述铰接支撑构造成使所述锚腿与所述第一磁极端直接支撑接触，并且

其中所述锚腿(51)在所述工作位置与所述第一磁极端(21)保持边缘接触。

2.如权利要求1所述的螺线管致动器，其中：

所述第一磁极端构造成具有扁平端面，所述扁平端面具有枢转边缘(23)和相对边缘(24)，所述枢转边缘位于比所述相对边缘更远离所述致动器腿的位置。

所述铰接支撑构造成使所述锚腿与所述扁平端面的枢转边缘进行边缘接触，以当所述电枢处于非工作位置时，在所述锚腿和所述扁平端面的枢转边缘之间形成间隙，所述间隙朝向所述相对边缘比在所述枢转边缘处宽，以便在所述励磁线圈的激励下，导致所述锚腿围绕所述枢转边缘进行枢转，以将所述电枢移动至所述工作位置。

3.如权利要求1所述的螺线管致动器，其中：

所述铰接支撑构造成具有槽(36)，所述槽容置通过其中的所述锚腿；一对侧面止挡件(35、37)，沿所述锚腿的宽度方向分开，以在所述侧面止挡件之间限制所述锚腿；以及端部止挡件(39)，其与所述锚腿的端部接合，用于将所述锚腿保持在所述槽中。

4.如权利要求1所述的螺线管致动器，其中：

所述致动器腿与所述锚腿所成的角度小于90度。

5.如权利要求1所述的螺线管致动器，还包括：

回复元件(60)，其设置在所述致动器腿和所述线圈架的延伸部之间，以在所述励磁线圈的去激励下，使所述电枢弹性地回复到所述非工作位置，所述回复元件设置在以所述第二磁极端为基准沿所述励磁线圈的轴向与所述第一磁极端相对的部分处。

6.如权利要求1所述的螺线管致动器，其中：

所述致动器腿构造成具有弹性，在所述励磁线圈的激励下，所述致动器腿抵抗所述弹性而被吸引至所述第二磁极端。

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