CN106464078A - 具有非磁性前轴承的螺线管 - Google Patents

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Abstract

提供了一种螺线管致动器，所述螺线管致动器具有电枢组件，该电枢组件具有由非磁性或轻微磁性材料组成的分开连接的分流器侧轴承。分流器侧轴承的材料防止了在径向方向上传输通过电枢组件的下部轴承区域的大量磁通量。

Description

具有非磁性前轴承的螺线管
技术领域
本发明涉及螺线管致动器。
背景技术
大多数螺线管致动器具有铁磁性外壳。所述外壳环绕线圈，线圈通常缠绕在聚合物线圈架中。在线圈内的是的芯组件或芯。电枢(或电枢组件)在芯(或芯组件)内滑动。随着电流流经线圈，电枢通过通量传输而运动。通量环路由从外壳到芯、到电枢以及通过芯回到外壳的通量传输实现。电枢平移由通过电枢从芯的上部部分(有时被称为通量返回部或通量管)到芯的下部部分(分流器端部或分流器)的通量传输来实现。由于这个原因，在上部部分与下部部分之间存在芯的薄部分(通常被称为通量扼流圈)以减少从上部芯直接传输到下部芯的通量的数量。
尽管通量旨在通过电枢从上部芯行进到下部芯，但是希望该通量路径在芯的下部部分(分流器端部)中更多地为轴向定向而不是径向定向。在组件的这部分中的径向通量传输导致电枢的磁性侧向载荷更高，因此摩擦力更高。希望电枢被设计成降低芯内的电枢的侧向载荷的相对量。
为了引导电枢通过芯并使电枢错位最小化，希望使轴承长度最大化。利用连续的钢电枢，随着轴承长度增加，轴承的下部部分更加深入地进入分流器中，使得侧向载荷更高。即使当钢电枢或芯轴承表面被以某种方式镀覆或涂覆时，侧向载荷仍保持高。希望将下部轴承与电枢的磁性部分解耦合。
发明内容
为表明以上所指出的以及其他的愿望，提出了本发明的一种披露。在优选的实施例中，本发明赋予了一种具有电枢组件的螺线管致动器的自由度，所述电枢组件包括基底磁性材料部分，其中分开的分流器侧轴承部分被附接到基底磁性材料部分上。分流器侧轴承由非磁性或轻微磁性的材料组成以防止相当数量的通量在径向方向上传输通过电枢组件的下部轴承区域。非磁性或者半磁性材料可以以许多方式(包括但不限于压配合、附接到中间销、烧结、胶粘、模制、铜焊等)被接合到电枢组件的基底磁性材料部分上。在涂覆电枢的情况下，分流器侧轴承可以与基底电枢材料一起或分开被涂覆或镀覆。
通过下文提供的详细描述，本发明的其他领域的应用将变得显而易见。应当理解的是，尽管详细描述和特定实例展示了本发明的优选实施例，但这些只是出于解释说明目的，而并非旨在限制本发明的范围。
附图说明
通过详细描述和附图将更全面地理解本发明，其中：
图1是根据本发明所述的正常的低控制压力螺线管致动器的剖视图；以及
图2是根据本发明所述的在可选的优选实施例螺线管致动器中的电枢组件的剖视图。
图3是根据本发明所述的可选的优选实施例电枢组件的剖视图。
图4是根据本发明所述的另一个可选的优选实施例电枢组件的剖视图。
图5是现有技术的电枢组件的示意图。
图6是电枢组件中的径向侧力的图形显示。
具体实施方式
优选实施例的以下描述在本质上仅仅是示例性的，而绝非旨在限制本发明、其应用或用途。
参照图1，提供了根据本发明所述的螺线管致动器7。螺线管致动器7具有铁磁性罐或外壳10。外壳包括下部壳体12。下部壳体具有接合到端盖16的基本上垂直的部分14。端盖16具有中心开口18。下部壳体12被压配合进入上部壳体20中。被定位在外壳10内的是线圈26。线圈26通常由非磁性材料(例如铜)制成。线圈26缠绕在聚合物线圈架28的外径上。由线圈26环绕的是芯30。芯30具有提供通量返回部的上部部分，该上部部分在本文被称为通量管32。芯30具有被称为分流器34的另一个部分。将通量管32与分流器34分开的是通过芯的变窄而产生的通量扼流圈36。芯30与外壳10磁性连接。在图1中，通量管32和分流器34是一体的，然而在其他实施例(未示出)中，通量扼流圈36可以通过通量管32和分流器34的轴向间隙分离而提供。
可滑动地安装在芯30中的是电枢组件40。电枢由至少两个分开的部件制成，所述至少两个分开的部件由不同类型的材料制成。第一部件为由基底磁性材料制成的基底。在所示的实例中，基底材料为低碳钢。基底材料42具有通过其轴向延伸的轴向孔44以允许液压油在电枢40的两侧上。在其极限缩进位置中的电枢组件40邻接设置在壳体20中的磁性止动件46。电枢组件40还具有与通量扼流圈36相邻或者在下文被称为分流器侧轴承50的接合轴承。分流器侧轴承50由具有比磁性碳钢材料的磁导率小至少50％的明显小的磁导率的材料制成。分流器侧轴承50可以由聚合材料、铜、铝、不锈钢、锌、陶瓷材料和/或合金或它们的复合物制成。分流器侧轴承50可以通过以下方法中的一种或多种被附接到基底电枢材料42上，所述方法包括：过盈配合、烧结、粘结、模塑、铜焊和/或粘合。在许多应用中，分流器侧轴承将被附接到基底磁性材料42的轴向面上。分流器侧轴承50不必覆盖电枢组件40的整个面，但是优选的是在分流器侧轴承附近具有至少350微米的径向宽度或厚度以及200微米的轴向长度。与电枢40连接的是传送构件60。分流器侧轴承50可以首先接合到传送构件60且然后通过与电枢的基底材料42固定地连接的传送构件60连接(到基底电枢材料)。螺线管致动器7还具有止动件62以限制电枢的行进。与分流器侧轴承50直接相邻，基底材料42具有直径减小的轴向楔形段64以进一步确保分流器侧轴承50的接触。直径减小的轴向楔形段64使径向通量传输最小化并且使电枢的这部分的轴向通量传输最大化。(注意：在图1中，为清楚起见放大了部分64的径向宽度。)上述特征允许定制力与电流与螺线管致动器的轴向位置特征。
在操作中，在其典型的静止位置中的螺线管7通过未示出的偏置弹簧或者通过由未示出的设备提供的抵靠在传送构件60上的弹簧偏置力使得电枢组件40与止动件46邻接。当线圈26被激励，磁通量行进通过外壳到达通量管芯进入电枢组件40，通过基底材料的面66流出，并且然后进入分流器34中。这引起电枢上的向下力使得电枢向下滑动，如图1所示向前推进传送构件60。在分流器侧轴承50上的横向力实质上被消除。
任选地，如果需要，分流器侧轴承50和基底电枢材料42的外侧周边可以涂覆有轻微涂层的镍或其他非磁性合金以便于电枢在芯30内的滑动运动。
参照图2，根据本发明所述的可选的优选实施例电枢被设置有带有压配合分流器侧轴承150的基底材料142。分流器侧轴承150可以由针对分流器侧轴承50所述的各种材料制成。
图3示出了根据本发明的电枢组件，其中，分流器侧轴承250具有内芯，该内芯与轴向孔244压配合以与基底磁性材料242相附接。类似于分流器侧轴承50，分流器侧轴承250支承了基底磁性材料242的大部分轴向面。
图4示出了电枢组件，其中，基底磁性材料具有集成的后轴承。分流器侧非磁性材料轴承30具有本质上与基底磁性材料的直径相等的直径。
图6示出了图1的分流器侧轴承50承受的径向力相对于图5的分流器侧轴承承受的较高径向力的下降，参见线27。(注：为简明起见，图5的分离器侧轴承的尺寸被夸大。)
尽管本发明在图1-4中仅仅被示作为螺线管马达或致动器组件，它可以与各种销、线轴或其它部件相组合，以实现任何数量的螺线管驱动的机械或阀功能。
本发明的描述在本质上仅仅是示例性的，因而，不脱离本发明主旨的各种变化意于包含在本发明的范围之内。这种变化不能被视为脱离本发明的精神和范围。

Claims (12)

1.一种螺线管致动器，其包括：
外壳；
位于所述外壳内的线圈；
包括通量返回部和分流器的芯，所述通量返回部和所述分流器由通量扼流圈轴向地分开，所述芯与所述外壳磁性地连接且由所述线圈环绕；以及
可滑动地安装在所述芯内的电枢组件，所述电枢组件具有磁性材料基底和结合至所述基底磁性材料的分开的分流器侧轴承，所述轴承由具有与所述基底磁性材料相比低于至少50％的磁导率的材料制成。
2.如前述或以下权利要求中任一项或多项所述的螺线管致动器，其中，所述分流器侧轴承具有至少300微米的径向宽度以及至少200微米的轴向长度。
3.如前述或以下权利要求中任一项或多项所述的螺线管致动器，其中，所述电枢分流器侧轴承材料由选自聚合物材料、铜、铝、不锈钢、锌、陶瓷材料和合金或它们的复合物的材料组制成。
4.如前述或以下权利要求中任一项或多项所述的螺线管致动器，其中，所述分流器侧轴承通过以下方法中的一种或多种结合至所述电枢基底材料，所述方法包括过盈配合、烧结、粘结、模塑、铜焊和粘合。
5.如前述或以下权利要求中任一项或多项所述的螺线管致动器，其中，所述电枢被涂覆。
6.如前述或以下权利要求中任一项或多项所述的螺线管致动器，其中，由所述电枢来移动传送构件。
7.如前述或以下权利要求中任一项或多项所述的螺线管致动器，其中，所述传送构件固定至所述电枢，且其中，所述分流器侧轴承固定至所述传送构件。
8.如前述或以下权利要求中任一项或多项所述的螺线管致动器，其中，所述电枢分流器侧轴承被涂覆。
9.如前述或以下权利要求中任一项或多项所述的螺线管致动器，其中，邻近于所述分流器侧轴承的所述电枢基底材料具有减小直径的轴向楔形段。
10.一种螺线管致动器，其包括：
外壳；
位于所述外壳内的线圈；
包括通量管和分流器的芯，所述通量管和所述分流器由通量扼流圈轴向地分开，所述芯与所述外壳磁性地连接且由所述线圈环绕；以及
可滑动地安装在所述芯内的电枢组件，所述电枢组件具有磁性材料基底和结合至所述基底磁性材料的分开的分流器侧轴承，所述分流器侧轴承具有至少350微米的径向宽度以及至少200微米的轴向长度，所述分流器侧轴承压配合在所述电磁材料基底上，所述分流器侧轴承由具有与所述基底磁性材料相比低于至少50％的磁导率的材料制成。
11.一种螺线管致动器，其包括：
外壳，其包括压配合至上部壳体中的下部壳体；
位于所述外壳内的线圈；
包括通量管和分流器的芯，所述通量管和所述分流器由积分通量扼流圈轴向地分开，所述芯与所述外壳磁性地连接且由所述线圈环绕；以及
可滑动地安装在所述芯内的电枢组件，所述电枢组件具有磁性材料基底和结合至所述基底磁性材料的分开的分流器侧轴承，所述分流器侧轴承具有至少350微米的径向宽度以及至少200微米的轴向长度，所述分流器侧轴承由非磁性材料制成，且其中，直接地邻近于所述分流器侧轴承的所述基底磁性材料具有减小直径的轴向楔形段。
12.如前述或以下权利要求中任一项或多项所述的螺线管致动器，其中，所述分流器侧轴承覆盖所述基底材料的轴向面的主要部分。
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