CN107299845A - 电磁致动器 - Google Patents

Abstract

电磁致动器(101)的线圈(31)产生磁场，该磁场的方向与永磁体(40)的磁场方向相反，借此在定子(32)和永磁体(40)之间产生排斥力。后板(44)可随输出销(60)一起移动。永磁体(40)与后板(44)接合，并且前板(45)与永磁体(40)接合。在由磁性材料制成的输出销(60)的外周面(612)和前板(45)的内周面(452)之间，形成有用作短路限制部以限制永磁体(40)的磁极之间的磁短路的第一间隙(21)。

Description

电磁致动器

技术领域

本公开涉及一种以电磁力驱动输出销的电磁致动器。

背景技术

先前，已知一种电磁致动器，其利用线圈产生的电磁力驱动包含永磁体的可动装置，以驱动输出销。在这种电磁致动器中，永磁体受到磁化，从而其沿轴向彼此相反的两端分别具有不同的极性。输出销的近端部由非磁性材料制成，限制了通过插入到永磁体的孔中的输出销的磁短路。例如，相反地，在一些情形下，输出销的远端部(抵接即接触阀升程调节装置的凸轮轴)则需要具有需要的强度，并由适于热处理的磁性材料制成，例如铁。在DE202006011905U1和DE202012104122U1分别披露的电磁致动器中，非磁性材料制成的近端部和磁性材料制成的远端部连接在一起形成了输出销。

在DE202006011905U1和DE202012104122U1披露的输出销的情形中，部件的数量增加，需要采取将近端部和远端部连接起来的工艺。因此，DE202006011905U1和DE202012104122U1中的电磁致动器在成本上存在不足。此外，将近端部和远端部连接在一起的工艺需要以这种方式执行：确保近端部和远端部之间要求的接合强度以及确保近端部和远端部之间要求的同轴度。因此，DE202006011905U1和DE202012104122U1中的电磁致动器在品质方面也存在不足。

相反地，当输出销完全由非磁性材料制成以减少部件的数量时，则不能确保所要求的强度。因此，这种结构在品质方面也存在不足。

因此，既需要实现限制输出销近端部(永磁体所固定的一端)的磁短路，也需要确保输出销远端部(抵接凸轮轴)所要求的强度。

发明内容

本公开弥补了上述不足。因此，本公开的目的是提供一种电磁致动器，其以简单的结构既实现了限制在输出销近端部的磁短路，也确保了输出销远端部所要求的强度。

根据本公开，提供了一种电磁致动器，其包括输出销、后板、永磁体、前板、定子和线圈。输出销由磁性材料制成，其被构造成可以沿输出销的轴向前后移动。后板由软磁材料制成，并且包括后插入孔，用以接收输出销的近端部。输出销插入穿过后插入孔并由该后插入孔以此方式保持使得输出销的近端面从后插入孔中暴露出来，所述后板可连同输出销一起移动。永磁体成型为板形，其连接到后板的一侧，在该侧放置有输出销的远端部。永磁体受到磁化，从而其沿轴向彼此相反的两端分别具有不同的极性。前板由软磁材料制成，其连接到永磁体的一侧，在该侧放置有输出销的远端部。定子由软磁材料制成，其放置在后板的另一侧，在该侧放置有输出销的近端部。当线圈通电时，线圈产生磁场，其方向与永磁体的磁场方向相反，从而在定子和永磁体之间产生排斥力。短路限制部分放置在输出销的外周面和前板的内周面之间，从而短路限制部分限制永磁体的磁极之间的磁短路。

附图说明

这里仅出于说明的目的描述附图，并不意味着以任何方式限制本公开的范围。

图1是示出了在阀升程调节装置中开始从小升程凸轮转移到大升程凸轮时阀升程调节装置的操作状态的图，该阀升程调节装置中应用了本公开第一实施例的电磁致动器；

图2是示出了在阀升程调节装置中完成从小升程凸轮转移到大升程凸轮时阀升程调节装置的另一操作状态的图，该阀升程调节装置中应用了第一实施例的电磁致动器；

图3是第一实施例的电磁致动器处于断电状态(在该状态下电磁致动器的输出销向后移动)的横截面图；

图4是第一实施例的电磁致动器处于通电状态(在该状态下电磁致动器的输出销向前移动)的横截面图；

图5A是图3所示V部分的局部放大图；

图5B是沿着图5A中的线Vb-Vb的横截面图；

图6是示出了位于根据第一实施例的电磁致动器近端部的磁路的示意图；

图7是一特征图，示出了第一实施例的电磁致动器的冲程和磁吸力之间的关系；

图8A是根据本公开第二实施例的电磁致动器的可动装置的放大视图；

图8B是沿图8A中的线VIIIb-VIIIb的横截面图；

图9A是根据本公开第三实施例的电磁致动器的可动装置的放大视图；

图9B是沿图9A中的线IXb-IXb的横截面图；

图10A是根据本公开第四实施例的电磁致动器的可动装置的放大视图；

图10B是沿图10A中的线Xb-Xb的横截面图；

图11A是根据本公开第五实施例的电磁致动器的可动装置的放大视图；

图11B是沿图11A中的线XIb-XIb的横截面图；

图12A是根据本公开另一实施例的电磁致动器的可动装置的放大视图；

图12B是沿图12A中的线XIIb-XIIb的横截面图；

图13是根据本公开另一实施例的电磁致动器的可动装置的放大视图；

图14是根据本公开另一实施例的电磁致动器的可动装置的放大视图；

图15A是根据本公开另一实施例的电磁致动器的可动装置的放大视图；

图15B是沿图15A中的线XVb-XVb的横截面图；

图16是本公开另一实施例的电磁致动器处于断电状态(在该状态下电磁致动器的输出销向后移动)的横截面图；

图17是本公开另一实施例的电磁致动器处于断电状态(在该状态下电磁致动器的输出销向后移动)的横截面图；和

图18是示出了位于对比例的电磁致动器近端部的磁路的示意图；

具体实施方式

(第一实施例)

将参考附图描述根据本公开第一实施例的电磁致动器。在下面的描述中，与第一实施例相似的结构用相同的附图标记表示，并且为了简化起见，对此不再进行多余的描述。例如，电磁致动器用在阀升程装置中。类似于JP2013-217265A公开的阀升程调节装置，该阀升程调节装置通过其中一个凸轮调节内燃机的进气阀或排气阀的各自的升程量，所述凸轮与滑动件形成为一体，由凸轮轴整体驱动。

将参照图1和2描述本实施例的阀升程调节装置的结构和操作。

如图1和2所示，阀升程调节装置50包括滑动件51、凸轮轴94、进气阀升程(也称作进气阀升程装置)52和电磁致动器101。

滑动件51与凸轮轴94、小升程凸轮58和大升程凸轮59沿旋转方向55一体地旋转。此外，滑动件51一体地形成使得滑动件51可沿凸轮轴94的轴向相对运动。在滑动件51的外周面上形成有接合槽511，使得接合槽511的底部位置(沿图1和2的平面(纸面)的深度方向测量)根据滑动件51的旋转角而变化。

沿凸轮轴94的轴向，小升程凸轮58和大升程凸轮59设置成彼此相邻，并且轴向设置在滑动件51的中心附近。沿旋转方向，小升程凸轮58和大升程凸轮59的每一个都相对于在凸轮58、59的一个圆周侧的参考圆偏心。大升程凸轮59相对于参考圆的偏心量大于小升程凸轮58相对于参考圆的偏心量。

进气阀升程52可与小升程凸轮58和大升程凸轮59中相应的一个接触，并包括接收在气缸盖53中的进气阀91。

电磁致动器101与形成为一体的滑动件51和凸轮轴94接触。电磁致动器101的输出销60直接设置在所述接合槽511上方。

接下来将描述阀升程调节装置50的操作。

如图1和2所示，进气阀升程52依靠与其接触的小升程凸轮58和大升程凸轮59之一的扭矩被向下推动。由此，气缸盖53的进气阀91被打开升程量L1或升程量L2。

在由控制单元(控制装置)命令的时刻，电磁致动器101的输出销60向前移动，从而位于凸轮轴94侧的输出销60的远端部64与接合槽511接合。这时，响应于滑动件51的旋转，在凸轮轴94的轴向上，滑动件51在相对于图1或图2的平面的深度方向上轴向移动。

当滑动件51在相对于图1或图2的平面的深度方向上移动时，发生从小升程凸轮58到大升程凸轮59或者从大升程凸轮59到小升程凸轮58的位置转变。当发生从小升程凸轮58到大升程凸轮59或者从大升程凸轮59到小升程凸轮58的位置转变时，进气阀升程52的升程量被调节至升程量L1和升程量L2中的对应一个。当输出销60的远端部64移动远离接合槽511时，在凸轮轴94的扭矩的作用下输出销60被向后推动。

现在，将参照图3至6描述电磁致动器101的结构。

如图3和4所示，电磁致动器101包括固定至发动机缸盖90的固定装置13和可沿其轴向方向往复移动的可动装置14。

如图5A和6所示，固定装置13和可动装置14与电磁致动器101的中心轴线O共轴，该中心轴线也用作电磁致动器101的输出销60的中心轴线。

固定装置13包括线圈31、定子32和磁轭35。

线圈31包括围绕线轴30的外周面缠绕的绕组。

线轴30装配于定子32的外周面，并由树脂制成。线轴30使线圈31的绕组和定子32之间电绝缘。

与连接器部17成型为一体的树脂模制部16设置在线圈31的一侧上，该侧沿电磁致动器101的输出销60的中心轴线的轴向与可动装置14相反。

当从外部电源经由连接器部17的端子18给线圈31供电时，线圈31能够产生磁场。

定子32由软磁材料制成，其被轴向设置在永磁体40的设置有输出销60的近端部61(更确切地说，是近端面611)的一侧上。定子32的大部分都位于线圈31的径向内侧用作线圈芯。一相反部34形成在定子32的端部处，轴向定位在设置有可动装置14的一侧上。相反部34的外径较大，因此相反部34具有与可动装置14的后板44相对的较大的端面。

磁轭35由软磁材料制成，其被成形为与线圈31和可动装置14基本同轴的管状，并且磁轭35接收线圈31、定子32和树脂模制部分16。磁轭35具有与定子32接触或与定子32相邻的一部分，磁轭35的该部分形成延伸穿过定子32和可动装置14的前板45的磁路。

密封环81安装在树脂模制部分16的外周侧上，用以在树脂模制部分16和磁轭35内周侧之间形成密封，密封环82安装在定子32的相反部34的外周侧，用以在定子32的相反部34和磁轭35的内周侧之间形成密封。

在磁轭35的开口处形成有用于将磁轭35安装到发动机缸盖90上的凸缘部39，该开口轴向位于套筒70侧。

套筒70包括基部71和管部73。

所述基部71插入到发动机缸盖90的安装孔92中。密封环83安装在基部71的外周侧上，用以在基部71和安装孔92的内周侧之间形成密封。油路76轴向延伸穿过基部71，并且围绕管部73沿基部71的圆周方向相继设置，以便围绕可动装置14的一部分引导油，其中该部分被定位于限定在磁轭35的径向内侧上的空间中。

管部73从基部71伸出，使得管部73的远端面74与凸轮轴94相对。插入孔75形成为沿着中心轴线延伸穿过管部73，并且输出销60插入通过管部73的该插入孔75。

如图5A和5B所示，可动装置14包括能够整体移动的永磁体40、后板44、前板45和输出销60。

永磁体40成形为具有沿径向延伸的圆形横截面的圆板形式。永磁体40被磁化，从而永磁体40的沿轴向彼此相反的两端分别具有不同的极性。

永磁体40的一侧(沿轴向位于后板44侧)被磁化形成N极，永磁体40的另一侧(沿轴向位于前板45侧)被磁化形成S极。如果需要，也可以反转N极和S极的位置。此外，永磁体40具有磁体插入孔401，该孔沿着中心轴线O延伸穿过永磁体40，并接收输出销60的近端部61。

后板44由软磁材料制成。后板44连接在永磁体40的设置有输出销60的近端部61的一侧。后板44包括后插入孔441，其接收输出销60的近端部61。

前板45由软磁材料制成。前板45连接在永磁体40的设置有输出销60的远端部64的另一侧。前板45的外周面沿径向与磁轭35的内周面351相对。前板45包括前插入孔451，其接收输出销60的近端部61。

以下，将位于线圈31侧上的后板44端面称为后端面443，将位于套筒70侧上的前板45端面称为前端面457。前端面457与基部71的轴向地定位在线圈31侧上的端面72相对。

此外，轴向定位在永磁体40侧的后板44另一端面称为后接合面445，轴向定位在永磁体40侧的前板45另一端面称为前接合面454。

输出销60由磁性材料制成，其外径使得输出销60能够在套筒70的插入孔75中滑动。此外，输出销60被构造为沿轴向往复运动(即构造为前后移动)，该轴向是从输出销60的远端部64侧到近端部61侧的方向。输出销60的近端部61延伸穿过永磁体40的磁体插入孔401、后板44的后插入孔441和前板45的前插入孔451。输出销60的近端部61的外径是恒定的。输出销60被插入穿过后插入孔441，并由后板44保持。

接下来，将描述电磁致动器101的操作。

电磁致动器101安装到发动机缸盖90的安装孔92，并且相对于阀升程调节装置50的凸轮轴94操作输出销60。以下，将输出销60朝向凸轮轴94沿向前方向(也称作向前移动方向)的运动称为向前运动，将输出销60远离凸轮轴94沿向后方向(也称作向后移动方向)的运动称为向后运动。

如图4所示，当响应于凸轮轴94围绕旋转轴线C的旋转，输出销60与凸轮轴94的小径(小直径)Ra侧相对时，输出销60在通过线圈31通电产生的电磁力的作用下向前移动。这时，输出销60的远端部64与接合槽511接合，响应于滑动件51的转动，阀升程调节装置50将进气阀升程52的升程量调节至升程量L1或升程量L2。

相反地，如图3所示，在输出销60的远端部64与凸轮轴94接触的状态下，当凸轮轴94旋转到凸轮轴94的大径(大直径)Rb侧与输出销60相对时，输出销60在凸轮轴94扭矩的作用下沿向后方向被向后推动。这里，输出销60距其向后移动限位的冲程(距离)为Lu处的位置称为缩回位置。在电磁致动器101的永磁体40的磁力作用下，输出销60从缩回位置向后移动到该向后移动限位。

接下来，将描述线圈31的操作。

在线圈31断电的状态下(即线圈31未与电源通电的状态下)，可动装置14在磁吸力的作用下保持在向后移动限位处，该磁吸力被施加在后板44的后端面443和定子32的相对部端面340之间。所述磁吸力被设置成使得可动装置14能够在磁吸力的作用下被至少从缩回位置磁吸引到向后移动限位，其间的距离对应于缩回冲程Lu。

如图6所示，当可动装置14在永磁体40的磁吸力的作用下保持在向后移动限位处时，形成了如虚线箭头所示的磁路ΦM。

磁通在磁路ΦM中依序流过永磁体40的N极、后板44、定子32、磁轭35、前板45和永磁体40的S极。

在线圈31通电的状态下(即线圈31与电源通电的状态)，线圈31产生磁场，该磁场的方向与永磁体40的磁场方向相反。

如图4所述，例如，产生磁场使得定子32的连接器部17侧形成S极，定子32的相反部34侧形成N极。设定线圈31绕组的缠绕方向和电流流过线圈31绕组的电流流动方向以形成如上所述的磁场。

当线圈31形成磁场时，该磁场的方向与永磁体40的磁场方向相反，后板44的极性与定子32的相反部34的极性变成彼此相同。因此，在后板44的后端面443和定子32的相反部端面340之间产生排斥力，其是一种电磁力。可动装置14在该排斥力的作用下从向后移动限位向前移动。

在如前所述的用于阀升程调节装置的电磁致动器中，输出销由非磁性材料制成以限制通过输出销的磁短路发生，这里所述输出销插入到永磁体的孔中。由于输出销的远端部与阀升程调节装置的凸轮轴接触，需要较高的强度，因此在一些情况下采用适于热处理的磁性材料(例如铁)作为输出销远端部的材料。

因此，根据本实施例，为了确保输出销60的远端部64所要求的强度，输出销60由磁性材料制成，例如高碳铬轴承钢。当高碳铬轴承钢用作输出销60的材料时，可以通过热处理实现更高强度。

在输出销整体由磁性材料制成的情况下，不利之处在于在永磁体的固定部分处产生了磁短路，从而削弱了电磁致动器的操作性能。为了克服上述缺陷，根据本实施例，电磁致动器101具有限制由磁性材料制成的输出销60近端部61处磁短路的特征。以下将详细描述本实施例的特征结构。

在输出销60的外周面612和前板45的内周面452之间形成有用作短路限制部的第一间隙21，用以限制永磁体40的磁极之间的磁短路。

由输出销60的外周面612、前板45的内周面452和一圆环形式的假想的平面Is1限定出所述第一间隙21。

如图6所示，通过输出销60连接在永磁体40的N极和S极之间的磁通的通道(磁路)的横截面被第一间隙21减小。因此，第一间隙21在输出销60处限制了磁极之间的磁短路。假设能够忽略从永磁体40的N极穿过输出销60到永磁体40的S极的磁短路。因此，附图中没有画出磁力线。

此外，在输出销60的外周面612和永磁体40的内周面402之间形成第二间隙22，该间隙是用于限制永磁体40的磁极之间的磁短路的空间。

由输出销60的外周面612、永磁体40的内周面402、后板44的后接合面445和一圆环形式的假想的平面Is1限定出所述第二间隙22。在附图中，第一间隙21和第二间隙22均由单个的连续间隙构成。第一间隙21和第二间隙22被放大以便于容易地理解这些间隙21，22的特征。

此外，第三间隙23形成为在前板45的外周面453和磁轭35的内周面351之间的空间

由前板45的外周面453、磁轭35的内周面351、圆环形式的假想的平面Is2和圆环形式的假想的平面Is3限定出所述第三间隙23。假想的平面Is2形成在第三间隙23的设置有输出销60的近端部61的一侧上，假想的平面Is3形成在第三间隙23的设置有输出销60的远端部64的另一侧上。

沿输出销60的径向测量得到的第一间隙21的最小延伸量(输出销60的外周面612和前板45的内周面452之间的最小距离)被称为第一间隙延伸量G1。沿输出销60的径向测量得到的第二间隙22的最小延伸量(输出销60的外周面612和永磁体40的内周面402之间的最小距离)被称为第二间隙延伸量G2。沿输出销60的径向测量得到的第三间隙23的最小延伸量(前板45的外周面453和磁轭35的内周面351之间的最小距离)被称为第三间隙延伸量G3。在本实施例中，把每个间隙21-23的最小延伸量简称为间隙延伸量21-23。此外，每个间隙21-23在输出销60的圆周方向上均匀地形成，由此是具有一致的间隙延伸量G1-G3的圆环形式，其中所述一致的间隙延伸量G1-G3沿圆周方向围绕着整个中心轴线O是一致的。

将第一间隙延伸量G1、第二间隙延伸量G2和第三间隙延伸量G3设定成满足下列关系式(1)至(3)。通过输出销60、永磁体40、前板45和磁轭35中每对应的一个的径外或内径来调节第一间隙延伸量G1、第二间隙延伸量G2和第三间隙延伸量G3中的每个间隙延伸量，以满足下列关系式(1)至(3)。在下列关系式(1)中，等号(＝)的含义包括“精确等于”和“近似等于”，即在常识的范围内包括一定的容许误差的范围。以下，“＝”、“等于”和“相等地”应当是同样的广义解释。

G1＝G2……关系式(1)

G1>G3……关系式(2)

G2>G3……关系式(3)

前板45的厚度由T1表示，后板44的厚度由T2表示。后板44的厚度是指沿中心轴线O的轴向测量得到的后板44的轴向长度(范围)。前板45的厚度是指沿中心轴线O的轴向测量得到的前板45的轴向长度(范围)。

将后板44的厚度和前板45的厚度设定成满足下列关系式(4)。

T1＞T2……关系式(4)

现在，参照图7并通过与对比例的对比描述该第一实施例的优点。

(1)在图7中，沿着横轴指示的冲程L0是输出销60的向后移动限位，沿着横轴指示的冲程Lmax是向前移动限位。图7中的纵轴表示用于驱动输出销60的磁吸力(或简称为吸力)。当吸力从基准线(表示吸力为零(0))正向增加时，沿向后移动方向驱动输出销60的作用力增加。相反，当吸力从基准线(表示吸力为零(0))负向增加时，沿向前移动方向驱动输出销60的作用力增加。

在线圈31断电的状态下，位于冲程L0位置处的吸力用作保持力，将后板44和定子32保持在一起。位于冲程L0位置处的吸力越大，将后板44和定子32保持在一起的保持力越大。此外，大的吸力意味着后板44和定子32保持在一起而不会由于发动机处的振动和/或可动装置14的重量导致它们彼此分离，从而提高了电磁致动器的驱动操作的稳定性。

在图7中用虚线表示第一对比例的电磁致动器的基准特征Ref1，该电磁致动器包括由非磁性材料制成的输出销。例如，采用奥氏体不锈钢作为非磁性材料。

图18示出了第二对比例的电磁致动器119，其中在由磁性材料制成的输出销69处没有形成短路限制部。

在图7中用点划线表示第二对比例的电磁致动器119的基准特征Ref2。

在第一对比例中，采用非磁性材料作为输出销的材料，从而在输出销处不会发生磁路的磁短路，由此可以忽略磁路ΦMs(参见图18)。因此，第一对比例的基准特征Ref1下冲程L0位置处的吸力(保持力)变得大于第二对比例的基准特征Ref2下冲程L0位置处的吸力(保持力)。

第二对比例的基准特征Ref2是在采用磁性材料作为输出销69材料的情况下的特征。

如图18所示，磁通穿过短路的磁路ΦMs。因此，在第二对比例的基准特征Ref2的情况下，流过磁路ΦM的磁通量减少，从而冲程L0位置处的吸力(保持力)相比于第一对比例的基准特征Ref1的情况减小。

第一实施例的电磁致动器101的特征如图7中的实线所示。第一实施例的输出销60由磁性材料制成，输出销60的外周面612和前板45的内周面452之间形成有第一间隙21。

第一间隙21中断了从输出销60内部向前板45传导磁通的磁路，从而限制了磁短路。因此，流过磁路ΦM的磁通量增加。从而，相比于第二对比例的基准特征Ref2的情况，第一实施例中的后板44和定子32之间的吸力(保持力)增大。而且，第一实施例中的后板44和定子32之间的吸力(保持力)显示出与第一对比例的基准特征Ref1相似的特征。

(2)在输出销60的外周面612和永磁体40的内周面402之间形成第二间隙22。第二间隙22中断了从永磁体40向输出销60内部传导磁通的磁路，从而进一步限制了磁短路。因此，第一实施例中的后板44和定子32之间的吸力(保持力)进一步增大。

(3)将第一间隙延伸量G1、第二间隙延伸量G2和第三间隙延伸量G3设定成满足关系式(2)和(3)。此外，后板44和前板45形成为满足关系式(4)。借助上述结构，能够限制磁轭35和后板44之间的磁短路，而且也能够限制磁轭35和前板45之间的磁短路。

(第二实施例)

除了非磁性部件分别安装在第一间隙和第二间隙处之外，第二实施例类似于第一实施例。

具体地，如图8A和8B所示，在第二实施例的电磁致动器102中，非磁性部件123设置在第一间隙121中，非磁性部件124设置在第二间隙122中。在图8A中，非磁性部件123和非磁性部件124由所述假想平面Is1限定而成，即由所述假想平面Is1划分。所述假想平面Is1指示出非磁性部件123和非磁性部件124之间的边界面。

非磁性部件123和非磁性部件124被成形为管状，并且由诸如奥氏体不锈钢之类的非磁性材料制成。在本实施例中，非磁性部件123和非磁性部件124一体成形为一件式部件。或者，非磁性部件123和非磁性部件124也可以彼此单独成形。非磁性部件123的外周面与前板45的内周面452接触。非磁性部件124的外周面与永磁体40的内周面402接触。非磁性部件123，124的内周面均与输出销60的外周面612接触。借助如上所述的结构，输出销60、永磁体40、前板45和非磁性部件123、124装配在一起。

第二实施例的优点类似于第一实施例。此外，可以通过压配合方法将输出销60的近端部61插入到磁体插入孔401、后插入孔441和前插入孔451。

在如前所述的工艺中，采用焊接方法、压配合方法等方法将后板、前板和输出销接合在一起。然而，在采用焊接方法的情况下，焊接范围相对较小，从而用于保持永磁体40、后板44、前板45和输出销60的保持力也相对较小。此外，在采用压配合方法将输出销插入到孔中的时候，有可能损坏永磁体40和/或前板45。

在第二实施例中，在采用压配合方法将输出销60插入到孔中的时候，压力施加在非磁性部件123、124上，由此减小了施加在永磁体40和/或前板45上的应力。因此，可以限制永磁体40和/或前板45处出现损坏。进一步，当输出销60的近端部61压配合到磁体插入孔401和前插入孔451中时，非磁性部件123、124的内周面装配到输出销60的外周面612。因此，能够提高用于保持永磁体40、前板45和输出销60的保持力。

(第三实施例)

除了非磁性保持体安装在第三间隙中和非磁性保持体分别安装在后板与磁轭之间的位置、以及永磁体与磁轭之间的位置之外，第三实施例类似于第一实施例。

具体地，如图9A和9B所示，在第三实施例的电磁致动器103中，非磁性保持体231安装在前板45的外周面453和磁轭35的内周面351之间。非磁性保持体232安装在永磁体40的外周面403和磁轭35的内周面351之间。非磁性保持体233安装在后板44的外周面442和磁轭35的内周面351之间。

非磁性保持体231-233由诸如奥氏体不锈钢之类的非磁性材料制成。

沿中心轴线O的轴向测量的非磁性保持体231的厚度等于沿中心轴线O的轴向测量的前板45的厚度T1。此外，沿中心轴线O的轴向测量的非磁性保持体232的厚度等于沿中心轴线O的轴向测量的永磁体40的厚度。另外，沿中心轴线O的轴向测量的非磁性保持体233的厚度等于沿中心轴线O的轴向测量的后板44的厚度T2。进一步，非磁性保持体231-233可以一体地成形为一件式本体。

第三实施例的优点类似于第一实施例。此外，非磁性保持体231-233能够改善用于将永磁体40、后板44和前板45保持在一起的保持力，从而能够限制永磁体40、后板44和前板45之间的不对准。

(第四实施例)

除了用作短路限制部的第一间隙和第二间隙之外，第四实施例类似于第一实施例。

具体地，如图10A和10B所示，在第四实施例的电磁致动器104中，在输出销60中形成用作短路限制部的第一凹槽25。

第一凹槽25形成在输出销60的外周面612的预定轴向范围Af内。该预定范围Af是一投影范围，其通过沿径向将前板45的内周面452投影在输出销60的外周面612上而形成。第一凹槽25从输出销60的径向外侧朝向径向内侧径向延伸，并且在圆周方向上围绕整个中心轴线O圆周向延伸。沿径向测量得到的第一凹槽25的最小深度称之为第一凹槽深度D1。

此外，在输出销60的外周面612中形成第二凹槽26。

第二凹槽26形成在输出销60的外周面612的预定轴向范围Am内。该预定范围Am是一投影范围，其通过沿径向将永磁体40的内周面402投影在输出销60的外周面612上而形成。第二凹槽26从输出销60的径向外侧朝向径向内侧延伸，并且在圆周方向上围绕整个中心轴线O圆周向延伸。沿径向测量得到的第二凹槽26的最小深度称之为第二凹槽深度D2。

第一凹槽25和第二凹槽26沿中心轴线O的轴向与输出销60的近端面611间隔开。第一凹槽25和第二凹槽26由圆环形式的假想平面Is4限定，即被该假想平面划分开。或者，可以在预定范围Af的至少一部分中形成该第一凹槽，以及在预定范围Am的至少一部分中形成该第二凹槽。在图10A中，第一凹槽25和第二凹槽26显示为一单个的连续凹槽，所述假想平面Is4是在单个连续凹槽中第一凹槽25和第二凹槽26之间的分界面。此外，在图10A和10B中，第一凹槽25和第二凹槽26被放大以便于容易地理解这些凹槽25、26的特征。

第一凹槽25、第二凹槽26和第三间隙23被形成为满足下列关系式(5)至(7)。

D1＝D2……关系式(5)

D1＞G3……关系式(6)

D2＞G3……关系式(7)

第四实施例的优点类似于第一实施例。第三间隙23可以简称为间隙。

(第五实施例)

除了在第一凹槽和第二凹槽中分别安装非磁性部件之外，第五实施例类似于第四实施例。

具体地，如图11A和11B所示，在第五实施例的电磁致动器105中，非磁性部件125安装在第一凹槽25中，非磁性部件126安装在第二凹槽26中。类似于第二实施例，非磁性部件125、126由诸如奥氏体不锈钢之类的非磁性材料制成。或者，也可以采用树脂或橡胶作为非磁性部件125、126的材料。第五实施例的优点类似于第四实施例。此外，非磁性部件125、126的安装改善了用于将永磁体40、后板44、前板45和输出销60保持在一起的保持力。

(其他实施例)

(i)如图12A和12B所示，第一实施例的构思和第四实施例的构思可以组合到另一实施例的电磁致动器106中。具体地，第一间隙21和第一凹槽25可以形成组合。

在图12A和12B中，为了区分第一间隙21和第二凹槽25，通过前板45的内周面452和一假想的柱面Is5限定出所述第一间隙21。该假想的柱面为围绕着中心轴线O圆周向延伸的柱形表面形式。此外，通过该假想的柱面Is5和输出销60的外周面612限定出所述第一凹槽25。

(ii)如图13所示，在另一实施例的电磁致动器107中，可以将第一间隙延伸量G1设置成大于第二间隙延伸量G2以满足关系式G1＞G2。

此外，如图14所示，在另一实施例的电磁致动器108中，可以将第一间隙延伸量G1设置成小于第二间隙延伸量G2以满足关系式G1＜G2。不考虑第一间隙延伸量G1和第二间隙延伸量G2之间的关系，能够实现类似于第一实施例的优点。同样地，不考虑第一凹槽深度D1和第二凹槽深度D2之间的关系，也能够实现类似于第一实施例的优点。

(iii)如图15A和15B所示，在另一实施例的电磁致动器109中，第一间隙21的径向延伸量和第二间隙22的径向延伸量在圆周方向上可以是不一致的，即在圆周方向上可以改变。如图15A和15B所示，从前板45的内周面452到输出销60的外周面612之间的径向距离可以在圆周方向上改变。从前板45的内周面452到输出销60的外周面612之间的最大距离(最大延伸量)由G4表示。在该结构中，第一间隙延伸量G1小于最大延伸量G4，能够实现类似于第一实施例的优点。

类似地，在圆周方向上，第一凹槽的径向延伸量和第二凹槽的径向延伸量可以不一致，因此，在圆周方向上，可以改变从前板45的内周面452到输出销60的外周面612的径向距离，以及从永磁体40的内周面402到输出销60的外周面612的径向距离。即使这样，也能够实现类似于第四实施例的优点。

(iv)在输出销的外周面和前板的内周面之间形成短路限制部以限制永磁体的磁极之间的磁短路的结构，电磁致动器中除上述结构之外的其它部分的结构应当不限定在如上所述的实施例中。

(v)可以采用包含两组或多组固定装置和可动装置的电磁致动器。

例如，如图16所示，两组电磁致动器(每一组都类似于第一实施例的电磁致动器)可以并排布置并成为一体。在这种情况下，各输出销60分别具有中心轴线O1和中心轴线O2。

此外，输出销可以偏心布置。在这种情况下，类似于第一实施例输出销的输出销可以不与形成在凸轮轴中的接合槽接合，并且除输出销之外还可以设置接合销。该接合销对应于第一实施例的输出销，并与凸轮轴的接合槽接合。

如图17所示，在具有两组或更多组可动装置701、702的电磁致动器110中，每个定子761、762在其中心均包括孔771、772并且形成为柱形形式。

每个输出销721、722均构造为可以在轴向往复运动(即构造为可以前后运动)。每个输出销721、722都包括中心轴线O1、O2。每个输出销721、722向前运动方向的一侧称之为“前侧”，每个输出销721、722向后运动方向的一侧称之为“后侧”。

每个接合销711、712都固定在相应的一个后板731、732上，所述后板保持相应的一个输出销721、722。当相应的输出销721、722向前运动以驱动接合销711、712向前移动时，接合销711、712接合到相应的接合槽中。进一步，当输出销721、722向后运动以驱动接合销711、712向后移动时，接合销711、712与相应的接合槽脱离。

替代如图17所示的结构，每个接合销711、712都可以固定在永磁体741、742或前板751、752上，其中永磁体741、742或前板751、752固定在输出销721、722上。也就是说接合销711、712仅需要固定在可动装置701、702的至少一部分上即可。

这里，结合销711的中心轴线由P1表示，接合销712的中心轴线由P2表示。在这种情况下，每个中心轴线P1、P2都可以设置在不同于相应的输出销721、722的中心轴线O1、O2的位置(更确切地说，每个中心轴线P1、P2都可以设置在相应的中心轴线O1、O2的内侧)。这样，能够减小接合销711、712之间的距离，从而能够使包含两个或更多个可动装置701、702的电磁致动器110的尺寸更加紧凑。

此外，如同第一实施例中，电磁致动器110的每个可动装置701、702均包含第一间隙831、832和第二间隙841、842。

在采用以如上所述的形式构造的电磁致动器110的情况下，每个输出销721、722的近端部781、782都位于接合销711、712所固定的那侧，即位于输出销721、722的前侧。

此外，输出销721、722的远端部791、792固定在与接合销711、712所固定的那侧相反的一侧，即位于输出销721、722的后侧。

在电磁致动器110中，近端部781、782和远端部791、792之间的位置关系不同于第一实施例的电磁致动器101的位置关系。在第一实施例的电磁致动器101中，近端部61设置在输出销60的后侧，远端部64设置在输出销60的前侧。

此外，在电磁致动器110中，后板731，732、永磁体741、742和前板751、752之间的位置关系也不同于第一实施例的位置关系。

后板731、732设置在输出销721、722的前侧，从而输出销721、722的近端面801、802在输出销721、722的前侧所设置的那侧从后板731、732的孔露出。

永磁体741、742设置在后板731、732的一侧，输出销721、722的后侧设置在该侧，永磁体741、742与后板731、732的后端面811、812接合。

前板751、752设置在永磁体741、742的一侧，输出销721、722的后侧设置在该侧，前板751、752与永磁体741、742的后端面821、822接合。

上述电磁致动器能够实现与第一实施例类似的优点。

(vi)在第二和第三实施例中，仅需要将非磁性部件设置在第一间隙、第二间隙或第三间隙的至少一部分中。类似地，在第五实施例中，仅需要将非磁性部件设置在第一凹槽或第二凹槽的至少一部分中。

(vii)第三实施例的非磁性保持体231-233可以设置在第二、第四、第五和上述其他实施例中任一实施例的电磁致动器中。

本公开不应当限制在上述实施例中，可以在本公开的范围内以各种其它的方式实施。

Claims (14)

1.一种电磁致动器，包括：

输出销(60)，其由磁性材料制成，并且被构造为能够沿所述输出销(60)的轴向前后移动；

后板(44)，其由软磁材料制成，并且包括接收所述输出销(60)的近端部(61)的后插入孔(441)，其中所述输出销(60)插入穿过所述后插入孔(441)，并由所述后插入孔(441)以此方式保持以使得所述输出销(60)的近端面(611)从所述后插入孔(441)露出，并且所述后板(44)能够与所述输出销(60)一起移动；

永磁体(40)，其被成形为板状，并且在所述后板(44)的一侧接合至所述后板(44)，其中所述输出销(60)的远端部(64)设置在所述后板(44)的所述一侧，其中所述永磁体(40)被磁化以使得所述永磁体(40)的沿所述轴向彼此相反的两端分别具有不同的极性；

前板(45)，其由软磁材料制成，并且在所述永磁体(40)的一侧接合至所述永磁体(40)，其中所述输出销(60)的所述远端部(64)设置在所述永磁体(40)的所述一侧；

定子(32)，其由软磁材料制成并且设置在所述后板(44)的另一侧，所述输出销(60)的所述近端部(61)设置在所述另一侧；和

线圈(31)，当所述线圈(31)通电时，所述线圈(31)产生磁场，所述磁场的方向与所述永磁体(40)的磁场方向相反，以在所述定子(32)和所述永磁体(40)之间产生排斥力，其中

短路限制部(21，25)设置在所述输出销(60)的外周面(612)和所述前板(45)的内周面(452)之间，以使得所述短路限制部(21，25)限制所述永磁体(40)的磁极之间的磁短路。

2.根据权利要求1所述的电磁致动器，其中所述短路限制部(21)为形成在所述输出销(60)的所述外周面(612)和所述前板(45)的所述内周面(452)之间的第一间隙。

3.根据权利要求2所述的电磁致动器，其中第二间隙(22)形成在所述输出销(60)的所述外周面(612)和所述永磁体(40)的所述内周面(402)之间，以限制所述永磁体(40)的所述磁极之间的所述磁短路。

4.根据权利要求3所述的电磁致动器，其中非磁性部件(123，124)设置在所述第一间隙或所述第二间隙(22)的至少一部分中。

5.根据权利要求3所述的电磁致动器，进一步包括磁轭(35)，其被成形为管状并由软磁材料制成，其中：

所述磁轭(35)具有与所述前板(45)的所述外周面(453)相对的内周面(351)；

所述磁轭(35)形成延伸穿过所述定子(32)和所述前板(45)的磁路；

第三间隙(23)形成在所述前板(45)的所述外周面(453)和所述磁轭(35)的所述内周面(351)之间；以及

沿径向方向测量的所述第一间隙的延伸量(G1)大于沿所述径向方向测量的所述第三间隙(23)的延伸量(G3)。

6.根据权利要求5所述的电磁致动器，其中沿所述径向方向测量的所述第二间隙(22)的延伸量(G2)大于沿所述径向方向测量的所述第三间隙(23)的延伸量(G3)。

7.根据权利要求5所述的电磁致动器，其中非磁性保持体(231-233)设置在：

所述第三间隙(23)的至少一部分中；

所述后板(44)的外周面(442)和所述磁轭(35)的所述内周面(351)之间的位置；或者

所述永磁体(40)的外周面(403)和所述磁轭(35)的所述内周面(351)之间的位置。

8.根据权利要求1所述的电磁致动器，其中所述短路限制部(25)为形成在一投影范围(Af)内的第一凹槽，所述投影范围(Af)通过将所述前板(45)的所述内周面(452)沿径向方向投影在所述输出销(60)的外周面(612)上而形成。

9.根据权利要求8所述的电磁致动器，其中第二凹槽(26)形成在通过将所述永磁体(40)的内周面(402)沿所述径向方向投影在所述输出销(60)的所述外周面(612)上而形成的投影范围(Am)内，以限制所述永磁体(40)的所述磁极之间的所述磁短路。

10.根据权利要求9所述的电磁致动器，其中非磁性部件(125，126)设置在所述第一凹槽或所述第二凹槽(26)的至少一部分中。

11.根据权利要求8所述的电磁致动器，进一步包括磁轭(35)，其被成形为管状并由软磁材料制成，其中：

所述磁轭(35)具有与所述前板(45)的外周面(453)相对的内周面(351)；

所述磁轭(35)形成延伸穿过所述定子(32)和所述前板(45)的磁路；

间隙(23)形成在所述前板(45)的所述外周面(453)和所述磁轭(35)的所述内周面(351)之间；以及

沿所述径向方向测量的所述第一凹槽的深度(D1)大于沿所述径向方向测量的所述间隙(23)的延伸量(G3)。

12.根据权利要求11所述的电磁致动器，其中沿所述径向方向测量的所述第二凹槽(26)的深度(D2)大于沿所述径向方向测量的所述间隙(23)的延伸量(G3)。

13.根据权利要求11所述的电磁致动器，其中非磁性保持体(231-233)设置在：

所述间隙(23)的至少一部分中；

所述后板(44)的外周面(442)和所述磁轭(35)的所述内周面(351)之间的位置；或者

所述永磁体(40)的外周面(403)和所述磁轭(35)的所述内周面(351)之间的位置。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的电磁致动器，其中所述前板(45)的厚度(T1)大于所述后板(44)的厚度(T2)。