CN101288136A - 包括磁控管并用于致动液压阀或气压阀的电磁致动器 - Google Patents

包括磁控管并用于致动液压阀或气压阀的电磁致动器 Download PDF

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Abstract

本电磁致动器包括固定在一个磁轭(2)上的一个电线圈(1)，第一和第二磁极部分(3，4)，它们连接到磁轭(2)上并各自在一个自由空间(5)的一侧附近延伸，该自由空间内有一个磁芯(6)在移动，该磁芯在对该电线圈(1)供电以及这些磁极部分(3)和(4)处出现的不同磁性的作用下可见行平移活动。本发明电磁致动器包括由磁性材料制成的一个管状部件(7)，该部件至少部分地限定了该自由空间(5)并围绕着该磁芯(6)，从而引导所述磁芯(6)的位移，所述管状部件(7)呈现出与这些磁极部分(3，4)的磁连续性，以此减小该磁芯(6)与这些磁极部分(3，4)之一或二者之间的径向间隙。

Description

包括磁控管并用于致动液压阀或气压阀的电磁致动器
本发明属于电磁体通用技术领域，更具体地说属于电磁致动器技术领域。后者例如是用于致动液压或气压阀。
已知的电磁致动器包括固定在磁轭上的一个电线圈，该磁轭表现出紧固在磁轭上的一个第一磁极部分和一个第二磁极部分，并且这些磁极部分各自延伸到一个自由空间一侧的附近，在该自由空间内有一个移动磁芯，该磁芯在电线圈供电的作用下以及磁极部分呈现的不同磁性的作用下平移。
例如，电磁致动器所用的包括一个不连续的磁路的电磁铁是已知的。装在该磁路中的电线圈当其中流过电流时在磁芯中产生磁通。然后，磁芯对磁通进行引导，使其形成一个北/南磁回路。在磁通的作用下，可移动的磁芯于是向着促进磁通量的最优化循环的方向运动。因此，电磁致动器要借助将其中的磁芯布置为非对称方式，这意味着所述磁芯并非处于使磁通呈对称分布的位置。使得磁通呈对称分布的稳定位置对应于磁芯在磁场的作用下所选取的位置。因此，磁场的出现将引起磁芯的位移并提供一个致动力。
在这个构造原则下，磁路中总会存在中断，这些中断或者以径向游隙的方式来促使磁芯位移，或者用来避免线圈南北磁极之间磁路短路。
磁极之间磁路的非连续性引起运动磁芯对齐的缺陷，从而在径向电磁力的作用下产生有害的摩擦，这种摩擦甚至会使该运动磁芯产生一种被称为“磁粘连”的现象。
为了缓解这类问题，适当的办法是借助复杂、庞大和昂贵的结构，因为电磁致动器必需采用更多构件。
进而，对于包括浸泡在流体回路(例如液体)中的磁芯并要求与外界密封隔离的电动阀，应借助置于自由空间之间的装置，而磁芯和线圈在该自由空间中运动。这些装置构成了对于磁通的良好循环带来不利影响的间隙。由非磁性材料制成的这些间隙促进了前述缺陷的产生。
因此，在制造电磁致动器的过程中有必要设计装置来保证电气部分的密封性，以确保磁芯的引导性和可动性并避免磁路短路。通过使用非磁性材料，这些装置在运动磁芯或磁极部分构成了间隙，特别是径向间隙。磁路短路能通过一种已知的方式造成电磁致动器性能的可感知的降低。
本发明的目的是优化电磁致动器的性能，同时降低与所述致动器结构和致动器构件制造相关的成本。因此，本发明力图简化电磁致动器而又不损害其性能。
本发明的另一个目的是通过简单和廉价的手段确保电磁致动器的电气部分和液压部分之间的密封性。
根据本发明，该电磁致动器包括由磁性材料制成的一个管状部件，该部件至少部分地限定了自由空间并围绕该磁芯包，以便引导所述磁芯的位移，所述管状部件与一个或多个磁极部分呈现一种磁连续性，从而减小该磁芯和一个或多个磁极部分之间的径向间隙。
与常人之见不同，有可能对电磁致动器的性能进行优化、或确实使其提高，该电磁致动器使两个磁极部分磁性短路从而引导运动磁芯的位移并同时将所述磁芯与该一个或多个磁极之间的径向间隙减为对于所述部件的相对齐移所必需的最小的功能游隙。因此，根据本发明，这两个磁极部分的磁结合部并非一种缺陷。
根据一个示例性实施方案，该管状部件在一个磁极部分的一侧呈现为一种极限装置，构成磁芯运动的止动件。
根据一个示例性实施方案，该管状部件被构形和/或定位为可实现自由空间和电气部分(特别是包括电线圈)之间的密封性。因此，有可能去除任何确定的密封件或密封装置。此外，依照本发明可获得简化的致动器结构。
根据一个示例性实施方案，在两个磁极部分之间构成磁连续性的管状部件至少局部地呈现为一面小厚度的壁，它被选择为使两个磁极之间的磁通泄漏减至最小。
根据本发明，利用磁短路使之有可能优化电磁致动器的性能。由于采用了一个管状和磁性的部件，在这些磁极部分的磁连续性中一个减小的径向间隙的效果极大地弥补了与穿过管状部件而出现的磁路短路相关的缺陷。
通过选择该管状部件的截面尺寸使磁短路得到控制。根据本发明，没有了特别的引导和密封部件也使之有可能增加运动磁芯的截面、进而改善电磁致动器的性能。对已知的电磁致动器仍然不可能获得此等值得注意的性能改善。因此，有可能在本发明的框架内设想减小(特别是电线圈的)庞大的体积，同时保留已知的电磁致动器的性能。
比起采用非磁性材料，管状部件采用磁性材料也是一种更为经济的技术解决方案，因为由此就有可能将两个磁极部分以及分隔它们的管状部件制成一个单一部件。
此外，因为对齐缺陷已不复存在，有可能去除以前为了精确导引磁芯所必需的磁芯上的导引环。
根据一个示例性实施方案，该管状部件呈现为具有恒定的小厚度的壁，例如小于1毫米的十分之几。
根据另一个示例性实施方案，该管状部件在沿其长度的某一部分上横截面减小。作为举例，该管状部件至少部分地作为该第二磁极部分的一个构件，该第二磁极部分的包括了该减小的横截面的一个连接端固定在第一磁极部分上。
根据一个示例性实施方案，该管状部件至少部分地作为这两个磁极部分的构件，这两个磁极部分由展现了减小的横截面的部分所分隔开。例如，该管状部件被加到磁轭上。
该管状部件还可以加到第一磁极部分上和磁轭上。
根据另一个示例性实施方案，例如该管状部件是以焊接、栓接或粘附性结合的方式加到两个磁极部分上。
根据本发明的电磁致动器还显示了机械结构的优势，其中最好免除中间的连接性机械零件和元件，由此而减少了工件之间位移或对齐的缺陷。举如，当需要使两个轴杆的轴承对齐时，这就特别地有益。当这些轴承是从例如两个磁极部分的同一构成工件同时加工而成而不是将不同工件组装在一起时，这种对齐效果而会更好。
本发明还属于或还涉及包括上述电磁致动器的一种液压或气压阀。
在以下参照附图并作为非限制性实例给出的详细说明中将展现出其他的特性和优点，在附图中：
图1为根据本发明的、与阀门相关联的一个电磁致动器的示例性实施方案的截面图；
图2为根据本发明的一个电磁致动器的另一个示例性实施方案的截面图；
图3为根据本发明的、与阀门相关联的一个电磁致动器的另一示例性实施方案的截面图；
图4为根据本发明的一个电磁致动器的另一个示例性实施方案的截面视图。
根据本发明并在图1到图4中展示的电磁致动器包括一个固定在磁轭2上的电线圈1。电磁致动器包括紧固在磁轭2上的一个第一磁极部分3和一个第二磁极部分4。这些磁极部分3和4有利地各自在一个自由空间5的一侧延伸，在该自由空间内置一个磁芯6在移动。后者在对电线圈1供电的作用下并在这些磁极部分3和4出现的不同磁性的作用下以平移的方式可移动。
根据本发明，该电磁致动器还包括由磁性材料制成的一个管状部件7。该管状部件7至少部分地限定了自由空间5，并围绕着磁芯6，该磁芯(例如)呈现一个圆形截面。管状部件7使之有可能得引导磁芯6的位移。此外，管状部件7呈现出一个或多个磁极部分3和4之间的磁连续性，使之有可能使磁芯6和一个或多个磁极部分3和4之间的径向间隙减为最小，这是由于消除了它们之间对齐的任何缺陷。因此，在根据本发明的电磁致动器中，不存在作为磁极部分3和4与磁芯6之间的引导界面的任何非磁性中间部件。该管状部件7有利地由与磁极部分3和4相同的磁性材料构成，故此现在使之有可能仅形成一个单独的部件，省略掉对创建连接和密封手段的需求，而它们在两者的材料不同时是比不可缺的。
根据图1或图3的一个示例性实施方案，磁芯6具有外缘凹槽6a，其中装有多个引导环或挡块6b，用来增加在管状部件7中所述磁芯6的位移和对准度。
图1和图3的电磁致动器还包括一个推动件8，它穿过位于磁芯6的一个轴向端和与磁芯相对的第二磁极部分4或与第二磁极部分4形成磁连续性的一个增加的构件的一个轴端之间的自由空间5之内的轴向间隙。因此，该间隙对应于自由空间5的一部分，这在图中可以看到。有利的是，管状部件7包括一个终端7a，构成用于磁芯6的止动件。
在图1和图3的示例性实施方案中，是由一个(例如液压的)阀门9构成该第二磁极部分4的一部分，它部分地限定了自由空间5。
管状部件7被构形和/或定位为可以实现自由空间5和电磁致动器的电气部分，特别是电线圈1，之间的密封。根据本发明，管状部件7实现了两个磁极部分3和4之间磁连续性，并且至少局部地呈现为一个小厚度的壁，以便将磁通泄漏减至最小。因此由可能将两个磁极部分3和4之间将被称作磁“短路”的影响减至最小。
根据图1和图3的示例性实施方案，管状部件7呈现为一个恒定的和小厚度的壁，例如小于1毫米的十分之几。作为举例，管状部件7的厚度介于35/100毫米和55/100毫米之间。
根据例如在图2或图4中示出的另一个示例性实施方案，管状部件7在沿其长度的某一部分呈现一个减小的横截面7b。根据一个横截面来推算，减小的横截面应理解成是指更小的厚度。在图2的例子中，管状部件7是第二磁极部分4的一个构件，该第二磁极部分的连接端7c包括减小的横截面7b。该连接端进一步紧固在第一磁极部分3上。
磁芯6和一个弹簧10一起固定在管状部件7上，该弹簧协助将磁芯保持到位。磁芯6的位移也会驱动紧固在所述磁芯6上的一个杆11产生位移。这个杆11就是用来致动(例如)液压或气压阀9。
根据例如在图4给出的示例性实施方案，管状部件7是两个磁极部分3和4的一个构件，两个磁极部分由呈现出减小的横截面7b的一个部分分隔开。于是，两个磁极部分3和4就形成了管状部件7的一个单一的构件。后者的末端7a使之有可能构成运动磁芯6的一个停止件。对例如液压或气压阀进行致动的杆11还穿过与第二磁极部分4保持磁场连续性的一个互补磁极部分4a。该互补磁极部分4a有利地使之有可能轴向地限定自由空间5并因此限定与之相关的轴向间隙。
该管状部件7经过或穿过磁轭2并且，若经过恰当地固定，可加在磁轭2上，例如借助于采用焊接、栓接、卷曲或任何其他装配手段。
根据图2的示例性实施方案，该管状部件7通过一道焊缝18增加并固定到磁极部分3上。
在图4的示例性实施方案中，该管状部件7是直接添加到磁轭2上。
在图1和图3的示例性实施方案中，该管状部件7是通过任何已知的手段添加和固定到两个磁极部分3和4上，特别是通过一道焊缝和/或通过栓接的方式。还可以提供固定端12。
本发明还涉及液压或气压阀9，如图1和图3所示，并由根据本发明的电磁致动器所致动。这些阀门表现与第二磁极部分4保持磁连续的一个阀体，如图1所示，或者是所述第二磁极部分4的一个直接构件阀体，如图3所示。阀门9具有入口13和出口14孔以及一个弹性恢复装置15，该装置作用于一个由磁芯6致动的叶片件(shutter member)16。人们所知的液压或气压阀9在此不做更详细的描述。它们有利地与密封件1 7相关，以允许在管路上的一个密封连接(未示出)。
根据本发明的一个电磁致动器的管状部件7还具有提高磁芯6相对于磁极部分3和4的引导和位移精度的优点。

Claims (12)

1.一种电磁致动器，包括固定在磁轭(2)上的电线圈(1)，第一磁极部分(3)和第二磁极部分(4)，这些磁极部分紧固在磁轭(2)上并各自在自由空间(5)的一侧附近延伸，该自由空间内有磁芯(6)在移动，该磁芯在对该电线圈(1)供电以及这些磁极部分(3)和(4)处出现的不同磁极性的作用下可见行平移活动，其特征在于，它包括由磁性材料制成的管状部件(7)，该部件至少部分地限定了该自由空间(5)并围绕着该磁芯(6)，从而引导所述磁芯(6)的位移，所述管状部件(7)呈现出与这些磁极部分(3，4)之一或二者的磁连续性，以此减小该磁芯(6)与这些磁极部分(3，4)之一或二者之间的径向间隙。
2.根据权利要求1所述的电磁致动器，其特征在于，该管状部件(7)在磁极部分的一侧包括末端(7a)，该末构端成该磁芯(6)的止动件。
3.根据权利要求1或2所述的电磁致动器，其特征在于，该管状部件(7)被构形和/或定位为可以实现该自由空间(5)与特别包括该电线圈(1)的电气部分之间的密封性。
4.根据权利要求3所述的电磁致动器，其特征在于，在这两个磁极部分(3)和(4)之间实现了磁连续性的该管状部件(7)至少局部地呈现为小厚度的壁，该厚度被选择为使这两个磁极部分之间的磁通泄漏减至最小。
5.根据权利要求4所述的电磁致动器，其特征在于，该管状部件(7)呈现为恒定的小厚度的壁，例如小于1毫米的十分之几。
6.根据权利要求4所述的电磁致动器，其特征在于，该管状部件(7)在沿其长度的某一部分上具有减小的横截面(7b)。
7.根据权利要求6所述的电磁致动器，其特征在于，该管状部件(7)至少部分地是该第二磁极部分(4)的构件，并且它的包括了该减小的横截面(7b)的一个连接端被固定在该第一磁极部分(3)上。
8.根据权利要求6所述的电磁致动器，其特征在于，该管状部件(7)是这两个磁极部分(3)和(4)的构件，这两个磁极部分由呈现该减小的横截面(7b)的该部分分隔开。
9.根据权利要求8所述的电磁致动器，其特征在于，该管状部件(7)被加到该磁轭(2)上。
10.根据权利要求7所述的电磁致动器，其特征在于，该管状部件(7)被加到该第一磁极部分(3)和该磁轭(2)上。
11.根据权利要求5所述的电磁致动器，其特征在于，该管状部件(7)被加到该磁极部分(3)和(4)二者之上。
12.一种液压或气压阀(9)，包括根据权利要求1到11中任意一项的电磁致动器。
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