CN103443877A - 电磁促动器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁促动器装置，其具有包围静止的磁轭单元的第一磁轭区段(13)且可通过通电激活的线圈单元(14)；和可相对磁轭单元移动导引的、与输出侧的调节对象共同作用且可被驱动用于执行调节运动的衔铁器件(10，12)，该衔铁器件(10，12)通过形成用于由所述激活的线圈单元产生的磁通的气隙(26，28)与所述磁轭单元的第二磁轭区段(15，16)共同作用。

Description

电磁促动器装置

技术领域

本发明涉及一种按主权利要求的前序部分所述的电磁促动器装置。

背景技术

这种装置例如从JP2000170951A中已知并且涉及一种用于实现三通阀的电磁促动器装置，其中，背离一般的且此外假设已知的促动器技术，线圈绕组不包围衔铁(或对应的工作气隙)，而线圈绕组，以“移出的线圈”的形式相对衔铁运动纵向轴线(或对应的气隙)侧向错移并且借助磁轭合适的导磁区段磁通转移至衔铁单元或气隙。

当然按JP2000170951A在非常特殊的技术环境下公开，该技术环境尤其使转用到另外的、一般性的调节任务(或转用到另外的阀门驱动装置)只会非常受限。此外，由现有技术已知的装置也需要不可忽视的结构空间，其中，已知装置的散热另外也不是没有问题的。

发明内容

因此本发明所要解决的技术问题是，创造一种按主权利要求的前序部分所述的电磁促动器装置，其中，可通电的线圈单元包围静止的磁轭单元的第一磁轭区段并且可相对磁轭单元移动导引的、与调节对象共同作用的且可被驱动用于执行调节运动的衔铁器件在形成工作气隙的情况下与磁轭单元的第二磁轭区段共同作用，在更紧凑的，尤其是还更灵活的机械实现方面改进，在此尤其创造线圈单元与工作气隙分离的可能性并创造实现更好的散热或使热量局部分散地产生(并因此更少地集中在一个位置上)的可能性。

该技术问题通过带有主权利要求特征的电磁促动器装置以及带有独立权利要求8和15的特征的电磁促动器装置解决；本发明有利的扩展设计在各从属权利要求中描述，其中，因此与主权利要求类似，从属权利要求同样是独立权利要求15的扩展设计并且与本发明对应地公开。

以按本发明的有利的方式，一方面规定，在衔铁与线圈单元局部分开时(亦即，线圈单元不包围工作气隙)给线圈单元配有至少一个，优选多个工作气隙，这些工作气隙相应地与一个或多个衔铁单元共同作用。因此，由线圈单元产生的磁通可以与按扩展设计要描述的磁通分配相应地用于多个衔铁单元。

因此在本发明的框架内已经可以还通过按本发明类型的电磁促动器装置解决，其中，设置仅一个(至少一个)衔铁单元并且为了实现按本发明的原理，与线圈单元或第一磁轭区段侧向间隔和/或相邻地设置。

同样本发明包括独立权利要求的技术方案，线圈单元设计成多个相互分离地、仍然按磁通相互连接的单独线圈的形式，然后它按本发明进一步优选的结构方案，按所述技术方案能够实现各(尺寸设计更小的并因此可能产生更少热量的)单独线圈的局部分散的布置，然后它们各自的磁通对于共同的衔铁(或对应的工作气隙)聚集地汇合在一起并因此加和。

本发明的所有方面的共同点是，工作气隙(或在本发明的第一方面的框架内设置的至少一个气隙形成于第一磁轭区段的外部，因此也就是说不被(按扩展设计一般是圆柱体或矩形构造的)线圈单元包围，而在前面讨论的意义上侧向移动。

在本发明第一方面的特别优选的结构方案，即，单独的或多个导磁回路在磁轭单元内的构造中，其中，导磁回路的每个延伸经过(支撑共同的线圈的)第一磁轭区段以及与多个衔铁单元对应配设的各气隙，至少一个导磁回路的导磁器件的磁阻与在其内流动的磁通有关地变化。这尤其这样地发生，通过对该导磁器件的有效导磁横截面的适当结构设计，从预先确定的磁通密度起出现饱和，因此从该阈值起提高磁阻。因此，该效果导致磁通从相关的导磁回路转移到另外一个导磁回路中，从而可以触发或影响衔铁运动。

预设或预先确定地影响(在各磁轭分支中的)多个衔铁单元的运动特性的可能性在于，气隙构造不同(分别相对预先确定的、相似的衔铁位置，例如衔铁单元的止挡位置)。在此，按扩展设计尤其优选的是，改变在各磁轭分支中的有效气隙或与期望的运动特性(例如期望的激活的顺序)相应地不同地设计。

影响衔铁器件的各衔铁单元的开关或运动特性的另一个可能性在于，给衔铁单元配有弹簧器件或类似储能器并且例如按扩展设计，克服这种弹簧的复位力地支承或导引一个或多个衔铁单元(其中，按扩展设计又通过例如弹簧力的不同的设计然后可以预先确定地影响对应的衔铁单元的各开关或运动特性)。

按本发明第二方面的电磁促动器装置，据此多个单独线圈(在可能小的结构空间中)适合地与具有工作气隙的第二磁轭区段相邻地布置为，使得工作气隙位于各单独线圈之间，按扩展设计有利地规定，至少一个单独线圈，进一步优选所有的单独线圈平行于衔铁单元的运动方向延伸，以便例如在围绕工作气隙布置单独线圈时，在此可以创造一个特别紧凑的单元，该特别紧凑的单元同样不必对称。

本发明通过所描述的变化性尤其也能够实现优化一个(或在多个单独线圈中，多个)有效的、第一磁轭区段的横截面，以便例如可以(在例如绕组的铜重量方面)优化设置在第一磁轭区段上的线圈单元。

通过按扩展设计适合地提供的适合元件形式的导磁器件(其进一步优选例如可以设计成在制造技术上有利地冲压的板或板叠)可以这样实现分别与各种应用目的(或各种应用位置和该处适用的安装条件)有利地匹配的安装结构:因此例如按扩展设计优选的是，该导磁元件设计成平面的或平坦的元件，其进一步有利地例如设置在器件轴线，即，多个线圈装置和(具有工作气隙的)第二磁轭区段的两侧，以便导磁地连接线圈装置和第二磁轭区段，以便又形成简单且可大批量制造、却又针对空间利用优化的装置(其中，此处尤其也存在结构上的可能性，进行热优化)。

因此有利的是，并且按扩展设计尤其也允许，实现多个线圈单元与第二磁轭区段有关地非对称的布置，其中，例如为了此目的并且在所述的平坦的板形导磁器件的结构方案中，该导磁器件可以是弯折的(或者，在平坦侧的平面内，角的两个边彼此所成的角度例如在90°到180°之间)结构。

在本发明第二方面的进一步优选的实施形式的框架内，在此还可行的是，并且优选的是，例如为本发明第一方面(按主权利要求或独立权利要求15)按扩展设计规定的、在各导磁回路内部的横截面影响和/或磁阻影响相似地提供，同样例如可以以克服弹簧器件适合的复位力的方式支承或导引衔铁器件。

相应地，在本发明第一方面的另一个优选的实施形式的框架内类似地规定，磁轭单元借助适合的板形、进一步优选通过冲压制成的导磁元件，必要时适合地堆叠地实现，以便除了制造优点外还在此减少涡电流。

适用于本发明的并且公开的是，例如借助平面或平坦的导磁器件实现的空间优化的(并且按扩展设计例如弯折的)结构几何形状和尺寸对于各实施形式也可以是相似的，其中例如在导磁器件的端侧合适地设置(分别具有工作气隙的)衔铁单元，而在中间区域内设置共同的线圈单元。

此外，在本发明的优选扩展设计框架内存在，单独线圈在本发明的框架内设有任意的圆周轮廓或横截面，以便因此又利用安装结构上优化的可能性；除了圆柱体的外部轮廓，在此尤其有利的是并且按扩展设计要求，一个或多个单独线圈的横截面设计成矩形。

结果，虽然按本发明的电磁促动器装置优选适合用于实现液压或气动阀的，尤其在汽车领域内的解决方案，但不限于该应用领域。而本发明可以有利地用于几乎任何应用领域，并且合适地配置，其中，结构或空间的灵活性可以与在各导磁回路的内部可灵活形成的磁通导向或磁通走向有关地利用。

附图说明

本发明的其他优点、特点和细节从优选实施例的下列说明中并且根据附图获得；附图中：

图1:是按本发明第一方面和按本发明的第一实施形式的电磁促动器装置的原理图，用于说明功能构件在原理上如何共同作用;

图2至图4:是按图1的装置通过各个代表磁通的箭头说明的不同工作状态或磁通和开关状态;

图5:是按另一个实施例的本发明第二方面的电磁促动器装置的一个实施形式的立体图;

图6至图8:是在与图5的实施例不同的实施例中导磁元件的设计方案的结构变型。

具体实施方式

图1以简略的纵剖面视图说明用于借助共同的线圈单元14驱动两个衔铁单元10，12的电磁促动器装置，该线圈单元14在两个衔铁单元10，12之间在中央(居中地)设置在磁轭区段13上。更准确地说，如根据图1的简略图示可见，表示为长条形的衔铁单元10或12轴向移动地导引(在附图平面内垂直地在运动和驱动方向上)，其中，衔铁单元10和12与静止的磁轭区段15或16共同地作用，以便实现相应地共同延伸通过线圈单元14的导磁回路，该导磁回路通过导磁连接区段18至24导引。相应地，对于衔铁单元10或12形成有效的气隙26或28。

图2至图4说明作为对线圈单元14通电的反应的、不同的工作状态：因此例如图3用箭头30或32示出在延伸通过各衔铁10或12的导磁回路中的两个磁通走向，其中，这些磁通流动通过与线圈单元14对应的磁轭区段13(“第一磁轭区段”)，如通过箭头34表示。而若如图2中所示通过缩短的气隙28相对另外的分支减小在右边导磁回路(亦即，就衔铁单元12而言)内有效的磁阻，则如在图2中通过箭头36所示，磁通集中到右边区域，其效果是，首先产生衔铁朝静止元件16的方向的驱动作用，然后该气隙相应地闭合(图4的图示)。然而，随后通过该效果和在(例如导磁构件16，20，24或12的)右侧导磁回路中相应的(横截面)尺寸设计，在该导磁回路内出现磁通饱和，效果是，通过由此又增大的磁阻使一部分磁通转移到(对于衔铁单元10而言)左边的导磁回路中。相应地，通过转移的磁通38导致给衔铁单元10施加力，然后该衔铁单元10又关闭气隙30。因此所示的非对称结构(基于图2)说明例如可以如何激发衔铁单元不同的、在此是时间上相继的运动或开关特性。

备选地，这种效果也可以通过适合地设置在衔铁单元上的弹簧器件(具有相应不同的弹簧力)实现，又作为补充或备选，这种效果借助预先确定地设定的并因此相应地达到饱和的、所参与的导磁构件的有效磁通横截面实现。

在图1至图4的实施例中两个衔铁单元10或12机械地直接地位于线圈外周上或与该线圈外周相邻，以便以可能提高线圈效率的方式在两个衔铁上并因此在线圈单元的两侧进行磁力线优化的集束，参见图3。然后，几何形状-机械的不对称，例如通过衔铁与中间线圈的各距离的变化允许在此又调整合适的不同的磁通走向或由此确定的衔铁运动。在本发明第一方面的框架内，本发明的实施形式也规定，该实施形式以附图中未示出的方式给仅一个衔铁单元配有对应的第二磁轭区段，按本发明优选侧向与线圈单元间隔或相邻。该最简单的实施形式也已经实现移出的衔铁，即，在磁通回路分支的框架内提供的并且侧向或相邻布置的衔铁(连同对应的气隙)的本发明原理，以便衔铁运动方向虽然按扩展设计轴向地平行于线圈单元(或对应的第一磁轭区段)的延伸方向进行，但该轴线不再共轴地走向。

下列根据图5至图8并且根据另一个实施例描述本发明第二方面。图5以立体图说明第一变型:在具有可轴向移动的衔铁40以及静止的磁轭区段42的中间装置两侧这样地设置一对单独线圈44或46，使得衔铁40或定子42从单独线圈44，46的两侧包围。(在给线圈通电时产生的)线圈44或46的磁通通过共同的、长条状的板形导磁元件48或50引入衔铁40或定子42，其中，元件48或50附加地保证整个装置(与用于衔铁单元的出口52)机械的连接。

针对在该装置中的磁通导向，又形成两个导磁回路，其中，导磁回路分别延伸通过单独线圈44或46，然后两个导磁回路可以共同地流动通过衔铁-定子装置40，42(因此但在提供一个中间的衔铁-定子装置和两个位于外部的单独线圈中相应于与图3相似的磁通走向)。

图5的原则上的结构虽然既不限于两个单独线圈，也不限于例如所示的对称装置;而例如可以通过元件48，50的几何形状的变型进行距离变化，也可以，如在图6至图8中所阐述，存在相对长条形的元件48，50适合地弯折的结构，或可以多于两个的单独线圈围绕一个(或围绕多个)共同的衔铁-定子装置设置:因此例如图6以俯视图这样地描述元件48或50的变型，现在两个侧边54，56相互弯折一个约135°的角度58地延伸并且在端侧，参见图8，与单独线圈44或46导磁地连接。在图7的图示中假定为已知的、传统类型的对比装置说明由此实现的结构空间或几何形状和尺寸优点:为了产生即，与一对单独线圈44，46相似的磁通特性，必须存在绕组横截面60的单独线圈，如图7中所示，但这可能在受限的结构空间内(与图6，8的结构匹配地)不可行。

具有多个相邻于衔铁-定子装置设置的单独线圈的具有加和或叠加的，例如以在图5或图6和图8中所示的方式的磁通走向的、按本发明的解决方案的另一个优点在于，可能的(在衔铁上的)剪力相比具有仅一个相邻于衔铁单元移出的线圈的解决方案减小(因为就此方面发生相互补偿，参见例如在相似地应用到具有两个位于外部的单独线圈的装置上时的图3的磁通图形)。刚好例如在阀门领域内具有高的寿命要求的产品中，衔铁上的剪力的这种减小有利地影响磨损并因此有利地影响有效使用寿命。

本发明，与所示或另外可能的实施形式无关地能够实现大量实用性的优点:因此，在作为阀门的应用中，例如一个(或多个)衔铁单元的布置在按本发明与一个线圈单元(或多个线圈单元)相邻的结构中，例如相对已知的现有技术提供明显更灵活的可能性，其中，长条形的衔铁单元一般由线圈单元(一般为圆柱体径向地)包围。相应地，工作气隙可以设计得更灵活(并适合于各应用情况)。

附加地按扩展设计有利地规定，与各安装或空间条件匹配地，各线圈(或多个单独线圈)未设有圆柱体的绕组，而设有例如矩形的或另外的线圈横截面。这尤其与导磁元件共同作用地适用，这些导磁元件借助(一般通过冲压制成的)板件实现并且进一步有利地以适合的堆叠结构存在。

因此，对于本发明也可以利用已成为板状的导磁元件的涡电流减小的优点(刚好用于更高的频率)。

Claims (16)

1.一种电磁促动器装置，该电磁促动器装置具有

包围静止的磁轭单元的第一磁轭区段(13)且可通过通电激活的线圈单元(14)；和

相对磁轭单元可移动导引的、与输出侧的调节对象共同作用的且可驱动用于执行调节运动的衔铁器件(10，12)，该衔铁器件(10，12)在形成用于由所述激活的线圈单元产生的磁通的气隙(26，28)的情况下与所述磁轭单元的第二磁轭区段(15，16)共同作用，

其特征在于，与所述线圈单元的外周面相邻地将用于与所述衔铁器件的多个以可彼此分离地移动的方式导引的衔铁单元(10，12)共同作用的所述第二磁轭区段(15，16)构造为，

使得通过形成多个与各衔铁单元对应的且形成于所述第一磁轭区段外部的气隙在所述磁轭单元内部产生多个导磁回路，

其中，所述导磁回路的每个延伸通过所述第一磁轭区段以及延伸经过一个相应的所述气隙，

并且，各所述气隙的由对应衔铁单元的调节位置和/或运动决定的变化引起在另外的衔铁单元的导磁回路内的磁通变化。

2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁轭单元具有导磁器件，所述导磁器件构造为，使得其磁阻，尤其是通过形成预先确定的最大有效磁通横截面而发生变化，尤其是上升到由磁通横截面确定的阈值以上。

3.按权利要求2所述的装置，其特征在于，所述由导磁材料实现的导磁器件形成与所述衔铁单元的数目相对应数目的磁轭分支，所述磁轭分支形成在所述第一磁轭区段上。

4.按权利要求3所述的装置，其特征在于，所述磁轭分支的每个与一个对应的所述衔铁单元一起形成由所述衔铁单元的调节位置影响的气隙。

5.按权利要求1至4之一所述的装置，其特征在于，分别设置用于所述多个衔铁单元的止挡位置的所述气隙具有相互不同的尺寸，尤其是不同的有效气隙距离。

6.按权利要求1至5之一所述的装置，其特征在于，克服弹簧器件的复位力地支承或导引所述衔铁单元的至少一个。

7.按权利要求6所述的装置，其特征在于，作用到多个衔铁单元上的复位力对于至少两个所述衔铁单元设置为不同。

8.一种电磁促动器装置，该电磁促动器装置具有

包围静止的磁轭单元的第一磁轭区段且可通过通电激活的线圈单元(44，46)和可相对磁轭单元移动导引的、与输出侧的调节对象共同作用的并且可被驱动用于执行调节运动的衔铁器件(40)，所述衔铁器件(40)在形成位于所述第一磁轭区段外部的、用于由所述激活的线圈单元产生的磁通的气隙的情况下与所述磁轭单元的第二磁轭区段(42)共同地作用，

其特征在于，所述线圈单元具有多个单独线圈(44，46)，为所述多个单独线圈(44，46)相邻地配设形式为共同的衔铁单元(40)的衔铁器件，使得通过形成多个导磁回路，所述多个导磁回路中的每个延伸通过相关的单独线圈和所述共同的衔铁单元，在给所述线圈单元通电时形成的、所述各单独线圈的磁通在所述第二磁轭区段中加和和/或同向地叠加。

9.按权利要求8所述的装置，其特征在于，所述单独线圈的至少一个具有轴向的长度，所述轴向的长度平行于所述衔铁单元的运动方向走向或相对所述运动方向形成的角度<10°，优选<5°。

10.按权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述多个单独线圈在外周面与所述第二磁轭区段(42)相邻地设置和/或所述单独线圈通过在端侧作用到所述多个单独线圈上的、在一平面内垂直于线圈纵轴线和/或所述衔铁单元的运动方向延伸的导磁器件(48，50)相互连接以及与所述第二磁轭区段导磁地连接。

11.按权利要求10所述的装置，其特征在于，所述导磁器件设计成具有平坦的和/或平的表面的元件和/或所述磁轭单元的区段，其端侧分别导磁地接触各单独线圈的所述第一磁轭区段并且优选在端侧并且相互平行地在多个单独线圈和所述第二磁轭区段之间延伸。

12.按权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述平的导磁器件相对用于所述第二磁轭区段的接触区域形成两个侧边(54，56)，所述两个侧边沿直径对置地延伸或在它们之间界定<180°的角度(58)。

13.按权利要求8至12之一所述的装置，其特征在于，所述单独线圈具有圆柱形的或多边形的，尤其是矩形的、外部和/或横截面轮廓。

14.按权利要求1至13之一所述的装置，其特征在于，所述磁轭单元和/或所述第一磁轭区段和/或所述第二磁轭区段和/或在所述第一和所述第二磁轭区段之间的设计成板元件，尤其是可堆叠的板元件的导磁区段，和/或设计成由多个板元件构成的层装置。

15.一种电磁促动器装置，该电磁促动器装置具有

包围静止的磁轭单元的第一磁轭区段(13)且可通过通电激活的线圈单元(14)；和

可相对磁轭单元移动导引的、与输出侧的调节对象共同作用的、且可被驱动用于执行调节运动的衔铁器件(10;12)，所述衔铁器件(10;12)在形成用于由所述激活的线圈单元产生的磁通的气隙(26，28)的情况下与所述磁轭单元的第二磁轭区段(15，16)共同作用，

其特征在于，与所述线圈单元的外周面相邻地将用于与所述衔铁器件的至少一个可移动导引的衔铁单元(10;12)共同作用的所述第二磁轭区段(15，16)构造为，

使得在形成与所述衔铁单元(10;12)对应的且形成于所述第一磁轭区段(13)外部的气隙的情况下在所述磁轭单元内产生导磁回路，所述导磁回路延伸通过所述第一磁轭区段、与所述第一磁轭区段侧向间隔和/或相邻设置的第二磁轭区段并且延伸经过所述气隙。

16.按权利要求1至15之一所述的电磁促动器装置在液压或气动阀、尤其用于汽车的液压或气动阀上的应用。

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