CN106471590B - 稳健克服极片和导磁套的不对齐的螺线管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺线管。所述螺线管包括线圈、线筒、导磁套、电枢和极片，所述线圈、线筒、导磁套、电枢和极片设置为使得所述螺线管稳健克服极片和导磁套的不对齐。该结构有助于将极片或导磁套集成到液压回路中。

Description

稳健克服极片和导磁套的不对齐的螺线管

技术领域

本发明的实施方式大体上涉及电磁螺线管。

背景技术

在某些情况下，需要对电磁螺线管中线圈产生的磁场进行并激(shunt)。已知的电磁螺线管通过在邻近导磁套的极片的外表面中设置径向槽以实现该目的。当线圈通电时，径向槽区域中的磁场将饱和并起到气隙的作用。

现有电磁螺线管是在极片的中空圆柱形端部设置径向槽。由于电枢在导磁套中向极片移动，它被引导为装配到圆柱形端部的中空内部中。然而，该结构要求导磁套和极片精确对齐，从而防止电枢和极片的内部发生接触。已知接触会增加摩擦，并可能妨碍螺线管的适当功能。防止接触所要求的精确对齐使生产速度变慢，并且如果未正确保持对齐，可能会增加废品率。

因此，需要对电磁铁和极片之间的不对齐更不敏感的电磁螺线管。

发明内容

本发明提供了电磁螺线管的实施方式。在一种实施方式中，电磁螺线管包括：线圈，所述线圈通电时产生磁力；以及线筒，所述线筒具有管状中心部分和端部凸缘，所述端部凸缘之间缠绕有所述线圈。管状导磁套至少部分地设置在所述线筒的所述中心部分内，电枢共轴设置在所述导磁套的内部，并且所述电枢支撑为在所述线圈未通电时的第一位置和所述线圈通电时的第二位置之间轴向移动。极片至少部分设置在所述线筒的内部，所述极片邻接所述导磁套的第一端。所述导磁套具有周向槽，该周向槽形成于邻近所述第一端的外表面中。

下面描述本发明的其他实施方式。

附图说明

参考附图中描述的本发明的说明性实施方式，可以理解上面简要概括，并在下面详细描述的本发明的实施方式。但是，应该注意，附图只是描述了本发明的典型实施方式，不应理解为限制本发明的范围，因为本发明可允许其他同样有效的实施方式。

图1描述了根据本发明的一种实施方式的螺线管。

图2描述了根据本发明的一种实施方式的螺线管。

为了帮助理解，使用相同的附图标记指代附图中共有的相同特征。附图不是按比例绘制的，为了清楚起见可能被简化。可以预计的是，一种实施方式中的元件和特征可以有益地合并到其他实施方式中，对此不再进一步详述。

具体实施方式

图1描述了根据本发明的一种实施方式的螺线管100。螺线管100包括磁线圈102，该磁线圈102围绕端部凸缘108之间的线筒104的管状中心部分106螺旋缠绕。线圈102设置为当通电时，由于螺线管100的磁场，在电枢118中产生磁力。

具有外表面114和内表面113的磁性管状导磁套110与线筒104同轴对齐，并至少部分地设置在中心部分106的空心内。周向槽112形成在邻近导磁套110一端的外表面114中。槽112的轮廓选择为沿径向并激磁通量。内表面113和外表面114之间的壁厚116在槽112处局部减小。当所述线圈通电时，壁厚减小的区域将会饱和，并在磁场中起到气隙的作用。在本发明中，“饱和”被用于描述材料中的这种状况：磁场的增加将不会产生材料中的磁通量的增加。在这种情况下，与导磁套110的具有未改变的壁厚116的部分相比，周向槽112的区域在更低的磁场时就达到饱和。

中空管状电枢118共轴设置在导磁套110的内部。如图1所示，电枢118支撑为至少在线圈102未通电时的第一位置和线圈102通电时的第二位置之间在导磁套110内轴向移动。电枢118由磁性材料形成，并可以包括至少在外周表面上的非磁性涂层(例如，镍)。电枢118的尺寸形成为以最小间隙装配在导磁套110中，从而使螺线管100的磁效率最大化。

在图1所示的实施方式中，螺线管100包括邻接导磁套110一端的极片120。极片120的平坦径向表面134靠近并且邻接在导磁套110的平坦径向表面136上。极片120的部分122至少部分地延伸到导磁套110的内部。轴向孔126至少部分地延伸穿过极片120。在一些实施方式中，孔126与导磁套110和电枢118轴向对齐，但是在其他实施方式中，孔126不与导磁套110或电枢118轴向对齐。

无磁的电枢止挡件124连接于靠近导磁套110的端部的极片120，举例来说，这是通过将电枢止挡件124的部分压装到孔126中实现的。电枢118的轴向移动通过电枢止挡件124限制于第一方向(朝着极片120)，其中电枢止挡件124防止电枢118和极片120接触(有时称为“闩锁”)。

销128设置在极片120的孔126内，并且销128支撑为在电枢止挡件124的开放内部和孔126的至少一部分中轴向移动。销128的一端邻接电枢118的一端，因此所述电枢从第一位置(对应于断电线圈状态)到第二位置(对应于通电线圈状态)的移动使销128移动相应的量。

围绕邻近线筒108和极片120的外部的螺线管100设置的外壳138固定螺线管100的零件，并限制线筒108、导磁套110和极片120之间的移动。

发明人注意到，一些已知的螺线管包括在极片的管状部分中延伸到导磁套中的咬边(undercut)。导磁套与极片的管状部分轴向对齐，导磁套和管状部分互相接触。在至少一种情况下，电枢延伸穿过导磁套，并容纳在极片的管状部分的内部。由于设计因素，希望在电枢和导磁套的内壁及极片管状部分的内壁之间维持最小间隙。需要付出很大努力来维持导磁套和极片的轴向对齐，从而允许电枢在导磁套内部和极片内部之间不受阻碍地移动。电枢和极片的管状部分的内壁之间的摩擦降低了螺线管的效率和反应时间。

一些已知的螺线管加大极片的管状部分的直径以补偿制造误差。这导致电枢和内壁之间的间隙增大，以允许自由轴向移动。但是，增大的间隙降低了螺线管的磁效率，负面影响性能。

发明人观察到，通过在导磁套110上设置周向槽112，可以获得诸多优点。因此导磁套110为管状形式，与已知的导磁套相比，能够以更经济的方式形成具有紧密公差的内部通道。相比之下，一些已知的导磁套的内部通道为更加难以保持紧密公差的盲孔或埋头孔。

在本发明中，由于电枢118没有从导磁套110延伸为容纳在极片120中，因此不需要导磁套110和极片112精确对齐。在本发明的螺线管中，电枢118的轴线130不需要与销128的轴线132对齐，从而响应于电枢110的线性移动而使销128前进。电枢110可以对齐，以在导磁套110内自由轴向移动。销128定位在极片120中以自由轴向移动，且不受导磁套110的位置的影响。

该设计的优点是减少或消除了由于电枢110的侧面负荷产生的摩擦和磁滞。在一些已知的螺线管中，由于电枢延伸到极片中，电枢和极片之间的任何不对齐都将引起电枢和极片之间的接触，从而导致多余的摩擦和磁滞。

如图1所示，附加优点是极片120可以与筒口(nozzle)140一体形成。在本说明书中，除非另有说明，“一体”的意思是由一片连续的材料形成。由于极片120的平坦径向表面134和导磁套110的平坦径向表面136邻接在一起，避免了导磁套110和极片120的精确对齐，因此导磁套110或极片120可以通过特征(例如，筒口140)集成到液压回路中。与已知的螺线管相比，这可以有益地减少零件的数量，并降低螺线管的制造成本。

图1中的筒口140包括卷轴(spool)142，该卷轴142至少部分设置在通道144内。卷轴142的一端——例如，通过压入配合——与销128的一端连接，并且支撑为与销128一起轴向移动。弹性件146设置在筒口140中，当电枢118位于第二位置时(对应于线圈102的通电状态)，弹性件146被卷轴142相反的端部压缩。当线圈102断电时，电枢118被返回到延伸结构的压缩的弹性件146推压到第一位置上。

当螺线管100的线圈102处于断电状态时，电枢118和销128位于缩回位置。图1所示实施方式有时被称为“正常低(normally low)”螺线管。

在图2所示实施方式中，螺线管200包括磁线圈202，该磁线圈202围绕端部凸缘208之间的线筒204的管状中心部分206螺旋缠绕。

螺线管200包括具有外表面214和内表面213的磁性管状导磁套210，该磁性管状导磁套210与线筒204同轴对齐，并至少部分地设置在中心部分206的空心内。导磁套210具有形成在一端的第一内部通道211，以及从导磁套210的另一端形成并进入第一通道211中的较小内部通道215。周向槽212形成在邻近导磁套210一端的外表面214中。槽212的轮廓选择为沿径向并激磁通量。内表面213和外表面214之间的壁厚216在槽212处局部减小。当线圈通电时，壁厚减小的区域将会饱和，并在磁场中起到气隙的作用。

中空管状电枢218同轴设置在导磁套210的第一内部通道211中。如图2所示，电枢218支撑为至少在线圈202未通电时的第一位置和线圈202通电时的第二位置之间在导磁套210内轴向移动。电枢218的成分和电枢118类似。电枢128的尺寸形成为以最小间隙装配在导磁套210中，从而使螺线管200的磁效率最大化。

在图2所示的实施方式中，螺线管200包括与导磁套210的一端邻接的中空管状极片220。极片220的平坦径向表面234邻近导磁套210的平坦径向表面236。极片220的部分222至少部分延伸到导磁套210的内部。轴向孔226延伸穿过极片220。在一些实施方式中，孔226与导磁套210和电枢218轴向对齐，但是在其他实施方式中，孔226不与导磁套210或电枢218轴向对齐。

围绕邻近线圈208和极片220的外部的螺线管200设置的外壳238固定螺线管200的零件，并限制线筒208、导磁套210和极片220之间的移动。

无磁的第一电枢止挡件224连接于导磁套110的端部，举例来说，这是通过将电枢止挡件224的一部分压装到内部通道213中实现的。电枢218的轴向移动通过电枢止挡件224限制于第一方向(远离极片220)。

电枢218的轴向移动通过与电枢218连接的无磁的第二电枢止挡件225限制于第二方向(朝着极片220)，举例来说，这是通过将电枢止挡件225上的突起压装到电枢218的开放中心部分中实现的。第二电枢止挡件225防止电枢218“闩锁”到极片220上。

弹性件248(例如压缩弹簧)设置在轴向孔226中，弹性件248的一端邻接固定于螺线管200的插头250上，另一端邻接电枢止挡件225上。弹性件248产生力，该力沿着远离极片222的方向推压电枢218，并将其推压到与断电线圈202对应的第一位置上。当线圈202通电时，线圈产生的磁力足以克服弹性件248的力，电枢沿着极片222的方向(对应于第二位置)被拉动。

图2所示实施方式的优点和图1所示实施方式的优点类似。例如，电枢保持在导磁套210内部，从而避免精确对齐极片220的轴线和导磁套210的轴线的需要。

实施方式还利于导磁套210与液压回路的一部分(即筒口240)的集成。如图所示，筒口包括至少部分设置在通道244内的卷轴242。卷轴242的一端邻接电枢218的一端，从而电枢218从第二位置到第一位置的移动使卷轴242移动相应的量。弹性件246设置在筒口240中，并且在电枢218位于第一位置(对应于线圈102的断电状态)时被卷轴242的相反端压缩。当线圈202通电时，电枢218通过线圈的磁力及恢复延伸状态的弹性件246被推压到第二位置上。

当螺线管200的线圈202处于断电状态时，电枢218位于延伸位置。图2所示实施方式有时被称为“正常高”(normally high)螺线管。

因此，本发明提供了一种稳健克服极片和导磁套的不对齐的螺线管。通过促进装配并因此减少装配时间，本发明的螺线管可以有利地降低制造成本。实施方式还设置为将极片或导磁套集成到液压回路中，通过最小化零件数量进一步降低制造成本。

Claims (16)

1.一种电磁螺线管，该电磁螺线管包括：

线圈，所述线圈用于在通电时产生磁力；

线筒，所述线筒具有管状中心部分和端部凸缘，所述线圈缠绕在所述端部凸缘之间；

管状导磁套，所述管状导磁套至少部分地设置在所述线筒的所述中心部分内，所述管状导磁套具有第一平坦径向表面；

电枢，所述电枢共轴设置在所述管状导磁套的内部，并且所述电枢支撑为在所述管状导磁套中在所述线圈未通电时的第一位置和所述线圈通电时的第二位置之间轴向移动；以及

极片，所述极片至少部分地设置在所述线筒的内部，所述极片具有第二平坦径向表面，所述第二平坦径向表面大致平行于并邻接于所述管状导磁套的所述第一平坦径向表面；以及

非磁电枢止挡件，所述非磁电枢止挡件连接于所述极片的所述第二平坦径向表面，所述非磁电枢止挡件设置在所述电枢和所述极片之间，所述非磁电枢止挡件设置为防止所述电枢与所述极片接触，

其中，所述管状导磁套具有周向槽，该周向槽形成于邻近所述管状导磁套的一端的外周表面中。

2.根据权利要求1所述的螺线管，所述螺线管还包括销，所述销支撑为在所述极片的轴向孔中轴向移动。

3.根据权利要求2所述的螺线管，其中，所述销的第一端邻接所述电枢的第一端，从而所述电枢从所述第一位置到所述第二位置的移动使所述销以相应的量移动。

4.根据权利要求2所述的螺线管，其中，所述轴向孔与所述管状导磁套同轴。

5.根据权利要求2所述的螺线管，所述螺线管还包括与所述极片一体形成的筒口。

6.根据权利要求5所述的螺线管，所述螺线管还包括卷轴，所述卷轴至少部分地设置在所述筒口内，并且所述卷轴支撑为轴向移动。

7.根据权利要求6所述的螺线管，其中，所述卷轴的第一端连接于所述销的第二端，从而所述销的移动引起所述卷轴的移动。

8.根据权利要求7所述的螺线管，所述螺线管还包括弹性件，所述弹性件设置在所述筒口中，所述弹性件在所述线圈通电时压缩并且在所述线圈未通电时伸展。

9.根据权利要求8所述的螺线管，其中，伸展的所述弹性件沿着对应于所述电枢的所述第一位置的方向推压所述卷轴。

10.一种电磁螺线管，该电磁螺线管包括：

线圈，所述线圈用于在通电时产生磁力；

线筒，所述线筒具有管状中心部分和端部凸缘，所述线圈缠绕在所述端部凸缘之间；

管状导磁套，所述管状导磁套至少部分地设置在所述线筒的所述中心部分内，其中，

所述管状导磁套具有第一平坦径向表面，并且

所述管状导磁套具有周向槽，该周向槽形成于邻近所述管状导磁套的第一端的外周表面中；

电枢，所述电枢共轴设置在所述管状导磁套的内部，并且所述电枢支撑为在所述管状导磁套中在所述线圈未通电时的第一位置和所述线圈通电时的第二位置之间轴向移动；

极片，所述极片至少部分地设置在所述线筒的内部，所述极片具有第二平坦径向表面，所述第二平坦径向表面大致平行并邻接所述管状导磁套的所述第一平坦径向表面；

第一非磁电枢止挡件，所述第一非磁电枢止挡件连接于所述极片的所述第二平坦径向表面，所述第一非磁电枢止挡件设置在所述电枢和所述极片之间，所述第一非磁电枢止挡件设置为防止所述电枢与所述极片接触；以及

第一弹性件，所述第一弹性件设置在所述极片的轴向孔中，其中所述第一弹性件的第一端固定而克服轴向移动，并且所述第一弹性件的第二端设置为与所述电枢相互作用，

其中，所述电枢从所述第一位置到所述第二位置的移动使所述第一弹性件的所述第二端移动相应的量。

11.根据权利要求10所述的螺线管，所述螺线管还包括与所述管状导磁套一体形成的筒口。

12.根据权利要求11所述的螺线管，所述螺线管还包括卷轴，所述卷轴至少部分地设置在所述筒口中的孔中，并且所述卷轴支撑为轴向移动。

13.根据权利要求12所述的螺线管，其中，所述筒口中的所述孔与所述管状导磁套同轴。

14.根据权利要求12所述的螺线管，其中，所述卷轴的第一端邻接所述电枢的第一端，从而所述电枢从所述第二位置到所述第一位置的移动使所述卷轴以相应的量移动。

15.根据权利要求12所述的螺线管，所述螺线管还包括第二弹性件，所述第二弹性件设置在所述筒口中，所述第二弹性件设置为在所述线圈未通电时处于压缩状态并且在所述线圈通电时处于伸展状态。

16.根据权利要求14所述的螺线管，其中，处于所述压缩状态的所述第二弹性件沿着对应于所述电枢的所述第二位置的方向推压所述卷轴。