CN111786507B - 具有开关磁阻电动机的直接驱动致动器 - Google Patents

Abstract

一种具有开关磁阻电动机和柱塞组件的直接驱动致动器。所述开关磁阻电动机具有定子和转子。所述定子具有多个定子磁极和多个定子绕组。每个所述定子绕组卷绕相应的一个所述定子磁极。所述转子能围绕一轴线旋转并且具有多个转子磁极。所述柱塞组件具有柱塞和至少一个弹簧。所述柱塞被同轴地接纳在所述转子中并且能沿着所述轴线在轴向方向上移动。所述至少一个弹簧被设置在包括所述柱塞的力传递路径中，并且被配置为允许所述柱塞沿着所述轴线在相反的轴向方向上移动。所述柱塞组件由所述转子驱动。

Description

具有开关磁阻电动机的直接驱动致动器

本申请是申请日为2016年3月21日、申请号为201610160496.0、发明名称为“具有开关磁阻电动机的直接驱动致动器”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及一种具有开关磁阻电动机的直接驱动致动器。

背景技术

该部分提供与本公开相关的未必是现有技术的背景信息。

致动器在机动车辆中普遍存在，并且通常采用旋转动力源来使致动器的输出构件平移。虽然这种致动器适合于其预期目的，但是本领域中仍然存在对于紧凑且相对便宜并且还能够产生相对高的轴向力的致动器的需要。

发明内容

该部分提供本公开的大致概要，并非本公开全部范围或本公开所有特征的全面公开。

在一种形式中，本教导提供一种具有开关磁阻电动机和柱塞组件的致动器。所述开关磁阻电动机具有定子和转子。所述定子具有多个定子磁极和多个定子绕组。每个所述定子绕组卷绕相应的一个所述定子磁极。所述转子能围绕一轴线旋转并且具有多个转子磁极。所述柱塞组件具有柱塞和至少一个弹簧。所述柱塞被同轴地接纳在所述转子中并且能沿着所述轴线在轴向方向上移动。所述至少一个弹簧被设置在包括所述柱塞的力传递路径中，并且被配置为允许所述柱塞沿着所述轴线在相反的轴向方向上移动。所述柱塞组件由所述转子驱动。

进一步的应用领域通过在此提供的说明将变得显而易见。在该概要中的说明和特定示例仅用于例示的目的，并非旨在限制本公开的范围。

附图说明

在此描述的附图仅用于所选实施例而非所有可能的实施方式的例示目的，并且不旨在限制本公开的范围。

图1是根据本公开的教导构造的第一致动器的纵向剖视图；

图2是沿图1中的线2-2截取的剖视图；以及

图3是根据本公开的教导构造的第二致动器的纵向剖视图。

在附图的数个视图中相应的附图标记始终指示相应的部分。

具体实施方式

现在将参照附图更充分地描述示例实施例。

参照图1和图2，根据本公开的教导构造的致动器总体上由附图标记10指示。致动器10可包括开关磁阻电动机12和柱塞组件14。

开关磁阻电动机12可包括外壳20、定子22、转子24和控制器26。外壳20可限定配置为容纳定子22、转子24和柱塞组件14的电动机腔30和配置为容纳控制器26的控制器腔32。定子22被固定地联接到外壳20，并且包括多个定子磁极34和多个定子绕组36。定子磁极34可由诸如铁的铁磁性材料形成。定子磁极34可围绕转子24的旋转轴线40周向间隔开，并且可大体平行于旋转轴线40延伸。每个定子绕组36可卷绕相应的一个定子磁极34。定子绕组36可被成对地电联接，成对电联接的定子绕组彼此隔旋转轴线40正相对。转子24可由诸如铁的铁磁性材料形成，并且可限定中心部50和多个转子磁极54，中心部50可限定转子膛孔52。转子磁极54可彼此周向间隔开，并且可从中心部50径向向外延伸。在所提供的示例中，转子24被配置为沿着旋转轴线40在轴向方向上能移动，并且因此转子24的长度长于定子磁极34。控制器26被配置为基于转子24的旋转位置控制通过成对的定子绕组36的功率流。控制器26的配置和操作是常规的，因此，无需在此对其进行详细描述。

具体地参照图1，转子24可选择性地包括磁体60，该磁体60可被固定地安装到转子24的一部分，例如转子磁极54a之一中。磁体60可发射磁场，该磁场可吸引转子磁极54a与邻近的一个定子磁极34a对准。在所提供的特定示例中，磁体60被成形为圆柱体，并且被接纳在转子磁极54a中垂直于旋转轴线40延伸的孔62中。磁体60可被以任何所需的方式固定到转子24，例如通过环氧树脂粘合剂。磁体60与邻近的一个定子磁极34的磁耦合可产生保持力，该保持力的大小可足以在开关磁阻电动机12不运转时阻止转子24相对于定子22的旋转。

柱塞组件14可由转子24驱动，并且可包括螺旋起重器70、柱塞72和至少一个弹簧。螺旋起重器70可被接纳在转子膛孔52中，并且可被不能旋转地联接到转子24。在所提供的特定示例中，螺旋起重器70被固定地且不能旋转地联接到转子24，从而转子24和螺旋起重器70均能沿着旋转轴线40平移，但是将理解，替代地，螺旋起重器70可被不能旋转地但轴向能滑动地安装到转子24，从而转子24相对于定子22的轴向平移将不是必要的。螺旋起重器70可包括螺纹段76，该螺纹段76可与形成在外壳20中的螺纹孔78螺纹接合。

螺旋起重器70和柱塞72中的一个可以被能滑动地接纳在螺旋起重器70和柱塞72中的另一个中，从而柱塞72被同轴地接纳在转子24中的转子膛孔52中并且能够沿着旋转轴线40相对于外壳20移动。在所提供的特定示例中，螺旋起重器70限定沿着旋转轴线40延伸并且能滑动地接纳柱塞72的柱塞腔80。螺旋起重器70的与螺纹段76相反的端部可被支撑以围绕旋转轴线40旋转。例如，外壳20与螺旋起重器70之间的或转子24与螺旋起重器70之间的轴承或者衬套(未示出)可被用于支撑螺旋起重器70的与螺纹段76相反的端部。轴承或衬套84可被用于相对于螺旋起重器70的远端88支撑柱塞72的远端86。轴承或衬套84可被配置为允许柱塞72沿着旋转轴线40相对于螺旋起重器70和/或外壳20滑动运动。

至少一个弹簧可被设置在外壳20和柱塞72之间的力传递路径中并且被配置为允许柱塞72沿着旋转轴线40在两个方向(即，朝向和远离螺旋起重器70)上的一定程度的轴向移动。在所提供的特定示例中，至少一个弹簧包括第一压缩弹簧90和第二压缩弹簧92，第一压缩弹簧90被轴向设置在柱塞72与螺旋起重器70的邻近螺纹段76的部分之间，第二压缩弹簧92被轴向设置在柱塞72与靠近柱塞72的远端86定位的诸如轴承或衬套84的固定结构之间。第一压缩弹簧90和第二压缩弹簧92可被配置为以任何所需的方式在柱塞72上施加轴向指向的力，但是在所提供的特定示例中，柱塞72包括主体部分96和环形弹簧凸缘98，第一压缩弹簧90和第二压缩弹簧92被同轴安装在主体部分96上，第一压缩弹簧90和第二压缩弹簧92(在弹簧凸缘98的相反的轴向侧上)邻抵接靠环形弹簧凸缘98。

在操作时，转子24围绕旋转轴线40的旋转导致螺旋起重器70相应旋转。由于螺旋起重器70的螺纹段76与外壳20螺纹接合，所以螺旋起重器70的旋转还将导致螺旋起重器70(以及转子24)沿着旋转轴线40相应平移。在柱塞72不能随螺旋起重器70平移的情况下，第一压缩弹簧90和第二压缩弹簧92中的一个可偏移，从而允许螺旋起重器70与柱塞72之间的相对轴向移动。例如，如果螺旋起重器70在柱塞72已经接触到不可移动的结构(未示出)时向图1中的左侧平移，则第一压缩弹簧90可在弹簧凸缘98与螺旋起重器70之间偏移(即，压缩)，从而允许螺旋起重器70朝向柱塞72轴向移动。类似地，如果螺旋起重器70在柱塞72被联接到不可移动的结构(未示出)时向图1中的右侧平移，则第二压缩弹簧92可在轴承或衬套84与弹簧凸缘98之间偏移(即，压缩)，从而允许螺旋起重器70远离柱塞72轴向移动。

虽然致动器10已经被描述为具有螺纹联接到外壳20的螺旋起重器70，但是应当理解，致动器可以被稍微不同地构造。在图3中，根据本公开的教导构造的另一致动器总体上由附图标记10’指示。致动器10’可包括开关磁阻电动机12’和柱塞组件14’。

开关磁阻电动机12’可包括外壳20’、定子22、转子24’和控制器26。除了外壳20’可限定可被设置在电动机腔30中的一对轴承支座100之外，外壳20’可大体类似于上面所描述的外壳20(图1)。除了转子24’可被安装在接纳在轴承支座100上的一对轴承102a、102b上(从而转子24’不能沿着旋转轴线40在轴向方向上移动)并且转子膛孔52’可具有大体圆柱形部分106和可与大体圆柱形部分106相交的开槽部分108之外，转子24’可大体类似于上面所描述的转子24(图1)。可选地，磁体(未具体示出)可在所需的位置安装到转子24’，并且可被配置为产生可阻止转子24’相对于定子22旋转的保持力。

柱塞组件14’可包括柱塞72’和至少一个弹簧。在所提供的示例中，该至少一个弹簧由单个压缩弹簧90’组成，该单个压缩弹簧90’具有多个螺旋线圈110和形成在单个压缩弹簧90’的相反的轴向端部上的柄部(tang)112a、112b。柄部112a、112b可从螺旋线圈110径向向外延伸。单个压缩弹簧90’可被同轴地接纳到转子24’中，从而螺旋线圈110被接纳在转子膛孔52’的大体圆柱形部分106中并且柄部112a、112b被接纳到开槽部分108中。因此，应当理解，将柄部112a、112b接纳在开槽部分108中会将单个压缩弹簧90’联接到转子24’以共同旋转。柱塞72’可具有柱塞主体96’和弹簧凸缘98’。柱塞主体96’可被接纳在单个压缩弹簧90’的螺旋线圈110中并且可被不能旋转但轴向能移动地联接到外壳20’。弹簧凸缘98’可限定可被拧入螺旋线圈110中的螺旋螺纹结构(threadform)120。

在操作时，转子24’围绕旋转轴线40的旋转导致单个压缩弹簧90’相应旋转。由于弹簧凸缘98’的螺旋螺纹结构120与螺旋线圈110螺纹接合，所以螺旋线圈110的旋转还将导致柱塞72’沿着旋转轴线40相应平移。在柱塞72’不能随着转子24’和螺旋线圈110旋转而平移的情况下，单个压缩弹簧90’的一部分可偏移，从而允许柱塞72’和转子24’之间的相对轴向移动。例如，如果转子24’将沿第一旋转方向旋转(这通常将导致柱塞72’向图3中的左侧平移)并且柱塞72’与防止柱塞72’朝向图3中的左侧的进一步移动的不可移动的结构(未示出)接触，则来自单个压缩弹簧90’的在柄部112a与螺旋螺纹结构120之间的部分130的螺旋线圈110可被卷绕到转子膛孔52’的大体圆柱形部分106内的空间中并且可被压缩在轴承102b与螺纹结构120之间，从而在柱塞72’不能向图3中的左侧移动时允许转子24’和单个压缩弹簧90’沿着第一旋转方向旋转运动。类似地，如果转子24’将沿着与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转(这通常将导致柱塞72’向图3中的右侧平移)并且柱塞72’被联接到防止柱塞72’向图3中的右侧移动的不可移动的结构(未示出)，则来自单个压缩弹簧90’的在柄部112b与螺旋螺纹结构120之间的的部分132的螺旋线圈110可被卷绕到转子膛孔52’的大体圆柱形部分106中的空间中并且可被压缩在轴承102a与螺纹结构102之间，从而在柱塞72’不能向图3中的右侧移动时允许转子24和单个压缩弹簧90’沿着第二旋转方向旋转运动。

出于例示和说明的目的提供了上述实施例的说明。其并非旨在穷举或者限制本公开。特定实施例的单独的部件或特征通常并不限于该特定的实施例，而是，在适用的场合可互换并且可被用在选定的实施例中，即使没有具体示出或描述。单独的部件或特征还可以多种方式变化。这种变化不被认为脱离本公开，并且，所有这种更改都旨在被包括在本公开的范围内。

Claims (12)

1.一种致动器，包括：

外壳；

固定联接到所述外壳的定子；

转子，被接纳在所述定子中以围绕一轴线旋转；

联接到所述转子以随所述转子旋转的弹簧，所述弹簧具有由螺旋卷绕线形成的多个螺旋卷绕线圈；

接纳在所述弹簧中的柱塞，所述柱塞具有弹簧凸缘，所述弹簧凸缘具有螺纹地接合到所述弹簧的螺旋卷绕线的螺纹结构，所述柱塞相对于所述外壳不能旋转，但能沿着所述轴线相对于所述外壳轴向移动。

2.根据权利要求1所述的致动器，其中所述定子和所述转子构成开关磁阻电动机，其中所述定子具有多个定子磁极和多个定子绕组，每个所述定子绕组卷绕相应的一个所述定子磁极，并且其中所述转子具有多个转子磁极。

3.根据权利要求2所述的致动器，进一步包括联接到所述转子的磁体，所述磁体被定向为朝向所述定子，从而所述磁体与所述定子磁极中的一个的对准产生阻止所述转子相对于所述定子的旋转的保持力。

4.根据权利要求3所述的致动器，其中所述磁体被安装在转子磁极中。

5.根据权利要求1所述的致动器，其中所述弹簧被接纳在所述转子中。

6.根据权利要求5所述的致动器，其中所述弹簧具有能滑动地接纳在形成于所述转子中的通道中的一对柄部。

7.根据权利要求1所述的致动器，进一步包括一对轴承，每个所述轴承支撑所述转子的相应端部以相对于所述外壳旋转。

8.一种致动器，包括：

外壳；

联接到所述外壳的电动机，所述电动机具有能绕一轴线旋转的输出构件；

接纳在所述输出构件中的柱塞，所述柱塞被不能旋转地联接到所述外壳；以及

用于将所述输出构件的旋转运动转换成所述柱塞的轴向运动的装置；

其中用于将所述输出构件的旋转运动转换成所述柱塞的轴向运动的所述装置被径向设置在所述输出构件和所述柱塞之间；其中用于将所述输出构件的旋转运动转换成所述柱塞的轴向运动的所述装置包括弹簧，所述弹簧联接到所述输出构件以随所述输出构件旋转，所述柱塞被同轴地接纳在所述弹簧中。

9.根据权利要求8所述的致动器，其中所述电动机为具有定子和转子的开关磁阻电动机，其中所述定子具有多个定子磁极和多个定子绕组，每个所述定子绕组卷绕相应的一个所述定子磁极，并且其中所述转子具有多个转子磁极。

10.根据权利要求9所述的致动器，进一步包括联接到所述转子的磁体，所述磁体被定向为朝向所述定子，从而所述磁体与所述定子磁极中的一个的对准产生阻止所述转子相对于所述定子的旋转的保持力。

11.根据权利要求10所述的致动器，其中所述磁体被安装在转子磁极中。

12.根据权利要求8所述的致动器，所述弹簧具有能滑动地接纳在形成于所述输出构件中的通道中的一对柄部。

Images