CN112201538A - 具有自调节式控制的机电致动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机电致动器，它包括控制线圈(5)、磁芯(2)和能在工作状态与休止状态之间移动的活动衔铁(3)，该活动衔铁通过弹性复位装置(9)恢复到该休止状态。当活动衔铁传导由被供电的线圈产生的磁场时，该活动衔铁被磁芯吸引。活动衔铁(3)附近的部分漏磁通穿过霍尔效应传感器(101)，该霍尔效应传感器驱动与控制线圈(5)串联的开关(102)，以便当漏磁通超过高阈值时断开控制线圈(5)的供电，并且当漏磁通小于低阈值时再次向控制线圈(5)供电。因此，通过优选恰好足以使机电致动器保持在工作状态的平均值，来调节控制线圈(5)的供电电压的平均值。

Description

具有自调节式控制的机电致动器

技术领域

本发明涉及具有控制线圈的机电致动器，特别是用在机动车辆中的机电致动器，以便实现各种控制或安全功能。

背景技术

控制线圈机电致动器包括：控制线圈，其由旨在通过电压源或电流源提供额定控制电压的电导体的绕组组成；具有磁芯的固定衔铁，所述磁芯被置于控制线圈的轴向通道中，并且旨在传导由经过所述控制线圈的导体的电流产生的磁场；以及活动衔铁，其用于与固定衔铁一起形成闭合磁路。

根据第一种可能性，活动衔铁包括这样的部件，该部件旨在机械地耦合至旨在移位的外部元件。在这种情况下，活动衔铁可以平移或旋转地移动，并且致动器用于产生机械位移、例如电磁阀密封件的位移。

根据第二种可能性，活动衔铁包括这样的部件，该部件带有电触点，以构成机电继电器。在该第二种可能性中，活动衔铁通常可以旋转地移动，活动衔铁的第一端通过固定铰链与固定衔铁铰接。

在两种情况下，活动衔铁包括活动衔铁中间段，该活动衔铁中间段面对磁芯的一端定位并且由当向控制线圈供应电能时可被磁芯吸引的材料构成。弹性复位装置作用在活动衔铁上，以使其恢复休止状态。

当控制线圈未被供应电能时，活动衔铁处于休止状态，在该状态中活动衔铁中间段与磁芯分离。活动衔铁通过弹性复位装置保持在休止状态。当以足够的励磁电压向控制线圈提供电能时，该励磁电压至少称为“激活电压”的电压，则活动衔铁中间段被磁芯吸引，活动衔铁逆弹性复位装置发生移动并进入工作位置，在该位置中活动衔铁的中间段接近或接触磁芯。

在其休止状态和工作状态之间的位移中，在致动器旨在产生机械位移的情况下活动衔铁产生外部元件的位移，在机械继电器的情况下活动衔铁产生电触头导电状态的改变。

特别地，在机电继电器的情况下，固定在活动衔铁的中间段上的接触段的自由端以合适的工作力经由接触垫抵靠固定的工作触点。该工作力用于避免机电继电器的激活期间的可能的反弹，用于避免在振动的作用下可能出现的过早电力释放，并且用于确保形成低的接触电阻。

在机动车辆的应用领域中，需要机电制动器即使当车辆的车载网络在约为8伏的较低电压时也能可靠地切换到其工作状态。这意味着激活电压必须小于8伏。

在机动车辆的运行期间，为了实现其控制或安全功能，安装在该车辆中的机电致动器通常处于工作状态，使得控制线圈需要被供电，通常电压小于车载网络的电压。在这种状态下，控制线圈是电阻元件，其具有电阻R并且接收车辆的车载网络电压U。这样的结果是，根据公式P＝U²/R，控制线圈消耗了取决于电压U的功率P。因此，当机电致动器处于其工作状态时，控制线圈所消耗的功率随车载网络的电压的平方变化，使得高于激活电压的车载网络电压会导致显著的过剩能耗。此外，当环境温度低时，控制线圈的等效电阻R趋于减小，这进一步增加了机电致动器消耗的功率。

然而，对机动车辆中的能量经济性一直存在需求，并且日益迫切需要避免或减少机动车辆中机电致动器附近使用的电子部件的发热。

根据本发明，假设安装在机动车辆中的机电致动器构成了不可忽略的能量损失来源和周围电子部件不可忽略的热源，从而减少机电致动器的电消耗并减少由此引起的不可避免的发热非常重要。

因此，需要一种机电致动器，其在工作状态下且在车载网络电压采用常规值时，消耗很少的能量，该常规值就其本身而言通常远高于激活电压，对于额定电池电压为12伏的车辆，约为13.5伏至15伏。

为了减少机电致动器的消耗，已经提出了通过基于诸如驱动场效应晶体管的微控制器之类的电子组件进行的脉宽调制(PWM)电源来调节其控制电压，从而为控制线圈供应略高于激活电压的平均电压。然而，该解决方案过于昂贵，因为每个机电致动器都需要由脉宽调制电源单独供电，并且微控制器和场效应晶体管类型的电子组件相对昂贵。此外，脉宽调制电源在改变输入电压后的反应速度比机电致动器、例如机电继电器的开关速度慢。这导致不可靠性，因为脉宽调制电源对输入电压改变的响应延迟可能导致由所述脉宽调制电源供电的机电致动器的过早切换。

文献EP 0172712描述了一种具有活塞的致动器，该活塞在配有固定磁衔铁的控制线圈内纵向移位。为控制线圈供电以便在活塞移位期间保持磁通恒定。为此，控制线圈与续流二极管结合在一起，并通过由磁通传感器驱动的晶体管供电，该磁通传感器设置在固定衔铁的附加气隙内。由此产生了便宜的控制电路，这使得可以向控制线圈提供调制电压。然而，附加气隙实质上增加了磁路的磁阻，使得有必要向控制线圈提供额外的电能，这与减少汽车应用中的致动器消耗的能量的需求相冲突。

此外，同一文献EP 0172712描述了一个实施例，其包括电位计和用于改变和调节由磁通传感器检测到的磁通的附加线圈。然而，该解决方案是昂贵的并且需要恒定的电源电压，而机动车的车载电压不具备此条件。

文献US 4,608,620描述了一种机电继电器，其中，调磁器被置于磁路的工作气隙附近的固定位置，并且磁场传感器被置于磁路的一端和调磁器的一端之间。因此，磁场传感器被放置在穿过磁路的主磁场的旁路中。当控制线圈通电且磁路未闭合时，传感器检测到的磁场较高。当控制线圈被供电且磁路闭合时，由传感器检测到的磁场几乎为零。此外，当电源的电压降低时，检测到的磁场也减小。这使得需要复杂的电子监控设备。另外，调磁器降低了磁路的效率，并且在活动衔铁上产生了吸引力，该吸引力是不利的，因为它与位移垂直。

文献GB 2 259 188描述了一种电磁阀，其中，控制线圈由电路供电，这取决于由抵靠固定衔铁的横向分支并且距离活动衔铁一定距离放置的磁场传感器传递的信号。与磁场传感器相关的电路使得可以在磁路闭合之后减少控制线圈的供电，以便减少所消耗的电能。如该文献中所示的，磁场传感器的位置无法使其具有信噪比，从而无法在外部磁场干扰的环境中，例如在汽车应用中，对控制线圈进行可靠的供电控制。

发明内容

本发明提出的一个问题是开发一种价格便宜的装置，用于显著减少机电致动器中产生的能量损失，该机电致动器可以使用可变电压的DC(直流)电源来驱动，特别是例如集成在机动车辆中的机电致动器，同时确保机电致动器具有良好的操作可靠性。

特别地，本发明旨在用可靠且便宜的方式控制机电致动器的致动控制线圈的电力供应，而不降低磁路的有效性，并且避免汽车应用的外部磁场引起扰动或故障的风险。

为了实现上述以及其他目的，本发明提供了一种机电致动器，其包括：

-磁路，该磁路具有固定衔铁，该固定衔铁能在第一端和第二端之间传导主磁通，该磁路还具有活动衔铁，该活动衔铁能在工作状态和休止状态之间以相对于固定衔铁的移动来位移，该活动磁铁通过复位装置恢复到所述休止状态，该活动衔铁能传导大部分所述主磁通，漏磁通在所述磁路周围的空间穿过；

-控制线圈，该控制线圈被布置成当其被供应DC电源时产生磁通，该磁通包括由磁路的固定衔铁传导的所述主磁通，并且包括穿过磁路周围的空间的所述漏磁通。

-磁场传感器，该磁场传感器放置成经受由控制线圈产生的所述磁通，

-所述磁场传感器构造成产生具有第一信号值和第二信号值的输出信号，如果检测到的磁场变得大于第一磁场阈值，则输出信号切换到其第一信号值，如果检测到的磁场变得小于第二磁场阈值，则输出信号切换到其第二信号值，其中所述第一磁场阈值大于所述第二磁场阈值；

-控制开关，该控制开关与所述DC电源和所述控制线圈串联连接，并由来自磁场传感器的信号驱动，以在所述检测到的磁场大于第一磁场阈值时处于断开状态，并且当所述检测到的磁场小于第二磁场阈值时处于导通状态；

-续流二极管，该续流二极管并联连接在控制线圈上，

-从而该当组件连接到所述DC电源时，磁场传感器和控制开关向控制线圈供应斩波和调制的电压，

其中：

-磁场传感器被放置在磁路周围的空间中，以使漏磁通穿过它，

-所述磁场传感器相对于磁路被放置在一位置，在该位置中当活动衔铁在其工作状态附近移动时漏磁场变化很大。

通过这种布置，磁场传感器和控制开关通过两者的组合构成了一种特别经济和可靠的接口，它同时能确保有效调节控制线圈的平均控制电压，从而使其独立于DC电源电压，例如汽车车载网络的电压。这是因为磁场传感器和控制开关都可以是便宜的电子部件。

此外，磁场传感器由于处在漏磁通中，既不改变磁路的结构，也不改变磁路的效率，从而减少了供应控制线圈所需的能量。

磁通传感器位置的特定选择使得可以确保对通过磁路的磁通的变化检测具有良好的灵敏度，尽管该检测在小于主磁通的漏磁通中进行。这使得机电致动器具有良好的运行可靠性。

根据第一实施例，磁场传感器被放置在活动衔铁周围的空间中，优选相对于活动衔铁与固定衔铁的第一端相对。

磁场传感器的这种位置为磁通提供了良好的检测灵敏度，并有助于机电致动器的制造，同时避免了组装和可能调节时的任何麻烦。

在机电致动器的情况下，第二实施例也是有利的，其中：

-所述固定衔铁包括接合在所述控制线圈的轴向通道中的磁芯，所述磁芯具有形成固定衔铁的所述第一端的第一端，并且具有第二端，

-固定衔铁包括返回磁路，该返回磁路磁性地连接到磁芯的第二端，并且被配置成传导磁芯的第二端和活动衔铁之间的主磁场。

在这种情况下，磁场传感器可以放置在磁芯的第二端附近的固定衔铁的周围空间中。磁场传感器的此位置提供了良好的磁通检测灵敏度。

优选地，第一和第二磁场阈值选择成，使得当组件连接到DC电源时，它的电压超过激活电压，在该激活电压下活动衔铁移动到其工作状态，向控制线圈供应斩波电压(chopped voltage)，该斩波电压的平均值略大于所述激活电压。

这样，有效地减少了在工作状态下的操作步骤期间机电致动器的消耗，同时确保操作的可靠性，即一定程度地切换到工作状态并保持该工作状态，只要DC电源电压仍然大于使机电致动器返回到休止状态的激活电压。

根据一个有利的实施例，机电致动器还包括用于调节作用在磁场传感器上的漏磁通的元件。例如，该用于调节作用在磁场传感器上的漏磁通的元件可以包括由能传导磁场的材料制成的部件，所述部件被放置在磁场传感器附近的可调节位置中，从而改变通过磁场传感器的部分漏磁通。

这样，可以在机电致动器处于工作状态的步骤期间调节控制线圈的平均供电电压值，特别是为了补偿磁场传感器的开关阈值的可能变化。

为了防止调节漏磁通的元件降低磁路的有效性和/或在移动衔铁上引起寄生机械应力，优选将其放置在距磁路的任何工作气隙一定距离的位置。

优选地，根据本发明的机电致动器还包括相对于磁场传感器布置在磁路对面的磁屏蔽元件。这样避免了可能改变磁场阈值和控制线圈电源电压平均值的外部干扰。

应注意，构成磁通调节元件的部件本身可以实现磁屏蔽的功能。

在实际应用中，在机动车辆中使用机电致动器的情况下，可以将第一磁场阈值选择为约10mT的值，并可以将第二磁场阈值选择为约8mT的值。

在经济方面，磁场传感器可以有利地以数字霍尔效应传感器的形式实现，因为这种部件是可靠且便宜的。

在这种情况下，控制开关可以有利地是双极晶体管，它的基极接收数字霍尔效应传感器的输出信号，并且它的发射极-集电极电路与控制线圈串联连接。这是因为这样的控制开关是可靠且便宜的。

根据第一应用，根据本发明的机电致动器可以包括这样的活动衔铁，即，它的部件被配置为机械地耦合到旨在由机电致动器移位的外部元件。

根据其中机电致动器构成机电继电器的第二应用，活动衔铁可包括活动衔铁磁部段，所述磁部段具有第一端，该第一端通过固定式铰链与固定衔铁的第二端铰接，以允许活动衔铁在工作状态和休止状态之间旋转，所述活动衔铁通过所述复位装置回复到所述休止位置，所述磁部段具有第二端，该第二端面对固定衔铁的第一端，以便当控制线圈被供电时被所述固定衔铁的第一端吸引，所述活动衔铁具有接触梁，该接触梁延伸到一接触自由端，当该活动衔铁处于工作状态时，该接触自由端能抵靠固定的工作触点。

附图说明

本发明的其他主题、特征和优点将从参考附图提供的特定实施例的以下描述中显现，其中：

图1是沿着控制线圈的轴线的剖视侧视图，示出了根据本发明的一个实施例的机电继电器形式的机电致动器，其处于休止状态；

图2是电路图，示出根据本发明的一个实施例的控制线圈的电源接口的电子组件，以及这些组件在直流电压电源与控制线圈之间的连接；

图3是时序图，示出本发明对由控制线圈消耗的功率的影响；

图4是时序图，示出电流、电压和磁场在图2的电源接口的各个点处随时间的变化；

图5是沿着控制线圈的轴线的剖视侧视图，示出了根据具有线性位移的活动衔铁的实施例，处于休止状态的机电致动器中的磁通；

图6是沿着控制线圈的轴线的剖视侧视图，示出了图5的机电致动器在工作状态下的磁通；

图7是沿着控制线圈的轴线的剖视侧视图，示出了根据一个实施例的工作状态下机电致动器的磁通，该实施例具有带有线性位移的活动衔铁，并且设置有用于调节磁场阈值的元件，所述调节元件处于弱作用位置；

图8是沿着控制线圈的轴线的剖视侧视图，示出了图7的机电致动器在工作状态的磁通，磁场阈值调节元件处于强作用位置；和

图9是沿着控制线圈的轴线的剖面侧视图，示出了围绕磁路的漏磁通中磁场传感器的位置和方向的几种选择。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例的机电继电器的结构。

图1所示的机电继电器包括固定衔铁1—它的一部分为磁芯2的形式、活动衔铁3、固定工作触点4、控制线圈5和接触梁6，该接触梁形成活动衔铁3的直至接触自由端7的远侧部段。固定衔铁1和活动衔铁3一起形成了机电继电器的磁路。

控制线圈5包括线圈架51，其固定到固定衔铁1并包含柱形轴向通道52，该轴向通道沿着纵向轴线I-I延伸并且磁芯2接合在该轴向通道中。线圈绕组53由围绕线圈架51缠绕的电导体组成，它旨在与外部额定控制电压源(图中未示出)连接。

固定衔铁1的第一端21或磁芯2的自由端从控制线圈5的轴向通道52的第一端突出，并构成能够作用在活动衔铁3上的磁极。磁芯2的第二端22从控制线圈5的轴向通道52的第二端突出，并且连接到返回磁路1a，该返回磁路从磁芯2的第二端22向活动衔铁3传导磁通。

返回磁路1a包括固定衔铁1的横向分支1b和固定衔铁1的纵向分支1c。横向分支1b从磁芯2的第二端22沿径向延伸一定距离，并且连接到固定衔铁纵向分支1c，该纵向分支平行于纵向轴线I-I延伸直至固定衔铁第二端1d，活动衔铁3的第一端31抵靠该第二端。

从其第一端31开始，活动衔铁3包括磁部段32，该磁部段平行于固定衔铁1的横向分支1b、面向固定衔铁1的第一端21、并且构造成当磁芯传导由已经被供电的控制线圈5产生的磁场时被该磁芯2吸引。磁部段32整体呈杆形，并具有面对磁芯2布置的第二端33。

固定衔铁1包括能够传导由控制线圈5在磁芯2中产生的磁通的铁磁材料。在其磁部段32中，活动衔铁3本身包括铁磁材料，因此至少部分地闭合在磁芯2中产生的磁通。

接触梁6延续了活动衔铁3的磁部段32，并从活动衔铁3的第一端31延伸超出活动衔铁3的磁部段32一定距离直至到达接触自由端7，该接触自由端面向本身固定在线圈架51上的固定工作触点4。

在所示的实施例中，接触梁6包括由青铜/铍合金制成的扁平带状的弹簧片61，它具有良好弹性和良好导电性能的优点。弹簧片61的两个主面之一通过固定装置固定在活动衔铁3的磁部段32上。在图1所示的实施例中，固定装置包括磁部段32的突出部35，该突出部通过力配合接合在弹簧片61的槽缝62中。

在磁部段32的所述第二端33之外，弹簧片61以弧形部段64从接触自由端7继续一段距离，该弧形部段之后是纵向部段65，该纵向部段总体上平行于固定衔铁1的纵向分支1c，形成机电继电器的电源电路的端子之一的公共连接器8通过插置固定在该纵向部段上。通过这种布置，弹簧片61构成了活动衔铁3的弹性复位装置9。

因为其第一端31支撑在固定衔铁1的第二端1d上，并且由于其被弹性复位装置9保持，所以活动衔铁3的第一端31通过由固定衔铁1的第二端1d构成的铰链式装置铰接，并且能由此在图1所示的休止状态和一工作状态之间枢转，在该工作状态中，活动衔铁3已经枢转并与活动衔铁1的第一端21接触。弹性复位装置9确保活动衔铁3返回其休止状态。铰链式装置还确保了固定衔铁1和活动衔铁3之间的磁通的传导。

接触梁6的接触自由端7设置有由具有良好耐磨性的导电材料制成的接触垫71。同样，固定工作触点4由具有良好耐磨性的导电材料制成的固定垫41形成。固定垫41固定到工作连接器10上，该工作连接器构成机电继电器的电源电路的第二连接端子。

在所示的实施例中，休止止动件11限制接触自由端7沿远离固定工作触点4的方向的位移。

在图1所示的休止状态中，控制线圈5未被供电，未在磁芯2中产生任何磁场。因此，活动衔铁3不被磁芯2吸引，它通过弹性复位装置9的作用保持与磁芯2隔开一定距离并且抵靠在休止止动件11上。这导致存在操作气隙200，亦即其存在或尺寸对于机电致动器的操作是必需的气隙。

在工作状态中，控制线圈5被供应额定控制电压，并在磁芯2中产生足以克服由弹性复位装置9施加的恢复作用而吸引活动衔铁3的磁场，直到活动衔铁3与固定衔铁1的第一端21接触，从而使磁路1、3闭合。在该位置，接触自由端7的接触垫71抵靠在固定工作触点4的固定垫41上，导致位于接触自由端7与固定装置35、62之间的弹簧片61的相邻部段弯曲或屈曲。

通过这种方式，在工作状态下，接触自由端7的接触垫71通过作用力抵靠固定工作触点4的固定垫41，该作用力基本上由弹簧片61的刚度特性并且由弹簧片61的相邻部段的长度和弯曲量确定。

根据本发明，控制线圈5由直流电源通过接口100供电，该接口无论来自直流电源的输入电压如何变化都可确保其平均电源电压的调节。

接口100包括磁场传感器101—有利地为数字霍尔效应传感器类型、和开关102。在图1所示的实施例中，数字霍尔效应传感器101布置在活动衔铁3的周围空间中，与活动衔铁3和磁芯2之间的工作气隙200隔开一定距离，相较于活动衔铁3与磁芯2相反，以接受通过该区域的漏磁通。数字霍尔效应传感器101驱动开关102，该开关与控制线圈5串联连接。数字霍尔效应传感器101的类型是当通过它的磁通超过第一磁场阈值时在输出端Vout上产生零电压，并且当通过它的磁通小于第二磁场阈值时在输出端Vout上产生最大电压。

图2示出了接口电路100的示例。接口电路100的输入端子103和104分别连接到诸如机动车辆的车载网络的DC电压电源的正极端子Vcc和负极端子GND，其中插置有外部开关T2、例如双极晶体管，它不构成接口100一部分。接口100的输出端子105和106连接到控制线圈5的端子。

在图2所示的接口电路100中，数字霍尔效应传感器101在正极输入端子103和负极输入端子104之间被供电，所述端子之间插置电阻Rs。数字霍尔效应传感器101的输出Vout通过电阻R连接到正极端子103，并且连接到开关式双极晶体管T1的基极，该晶体管的发射极连接到负极端子104，并且该晶体管的集电极连接到控制线圈5的一个端子。续流二极管D反并联到控制线圈5的端子。

现在考虑图5和图6，其分别示出了根据本发明的一个实施例的机电致动器在休止状态和工作状态下通过数字霍尔效应传感器101的漏磁通。在该实施例中，数字霍尔效应传感器101布置在与图1的实施例中相同的位置。在图5中，从休止状态开始，首先向控制线圈5弱供电，然后增加供电，以进入图6所示的工作状态。因此，在图5中，穿过数字霍尔效应传感器101的漏磁通几乎不存在或保持较低，并且数字霍尔效应传感器101在其输出端Vout上产生高电压，该高电压使开关晶体管T1饱和，以便允许控制线圈5被供电并使机电致动器进入工作状态。

在图6所示的工作状态下，具有较高值的漏磁通穿过数字霍尔效应传感器101。数字霍尔效应传感器101当泄漏磁通超过第一磁通阈值时在其输出端Vout上产生变为0并且使开关晶体管T1断开的电压，当泄漏磁通降至第二磁通阈值以下时在其输出端上产生使开关晶体管T1饱和的较高电压Vout，所述第二磁通阈值本身小于第一磁通阈值。

其结果是，当由数字霍尔效应传感器101检测到的磁场超过第一磁场阈值S1(图4)时，开关晶体管T1断开向控制线圈5的供电，并且当由数字霍尔效应传感器101检测到的磁场降到第二磁场阈值S2(图4)以下时，晶体管T1再次向控制线圈5供电。第一磁场阈值S1和第二磁场阈值S2共同确定在工作序列期间施加到控制线圈5的控制电压的平均值。这产生对通过霍尔效应传感器101的漏磁场的平均值的调节，并且同时产生对控制线圈5产生的主磁场的平均值的调节。

通过正确地选择第一磁场阈值S1和第二磁场阈值S2，可以在工作步骤中将控制线圈5产生的主磁场调节到合适的值。有利地，该磁场可以选择为略大于使机电致动器切换到工作状态的磁场。

此外，选择彼此相对接近的第一和第二磁场阈值可能是有利的，以避免机电致动器过早切换到休止状态的风险。

图3示出了当DC电压电源的电压Vcc变化时，机电致动器的控制线圈5在工作状态下消耗的功率P的限制。可以看出，由虚线曲线示出的、控制线圈5所消耗的功率当电源的电压Vcc小于调节极限电压VR—在本例中约为9伏—时随着该电压变化，但当电压Vcc超过调节极限电压VR时保持恒定值PM，从而避免了过多的能量消耗，同时使机电致动器保持在正常的工作状态。

图4彼此对应地示出了图2的调节接口的运行的时序图。图A示出了DC电压电源的电压Vcc的可能变化，其中序列A1具有机动车车载网络的常规电压、例如13伏，序列A2具有较高的电压，序列A3具有较低的电压，序列A4具有逐渐降低的电压。图B示出了外部控制信号，例如由晶体管T2产生的负极端子104处的电压，其通过负电压阶跃示出了外部控制使机电致动器切换到工作状态的瞬间。图C示出了由数字霍尔效应传感器101检测到的磁场的波形。图D示出了机电致动器的休止或工作状态。图E示出了数字霍尔效应传感器101的输出信号Vout的波形。图F示出了向控制线圈5供电的晶体管T1的导通状态。图G示出了流过控制线圈5的电流的波形。图H示出了在控制线圈5中流动的电流的平均值的变化。图I示出了在控制线圈5的端子处的电压的波形。

特别地，可以考虑图C，其示出了由数字霍尔效应传感器101检测到的磁场的变化，该变化发生在第一磁场阈值S1和第二磁场阈值S2之间。在具有电源平均电压Vcc的第一序列A1期间，磁场的变化相对较慢，而在具有较高的电源电压Vcc的第二序列A2期间，磁场的变化相对较快，在具有较低电压Vcc的第三序列A3期间，磁场的变化甚至更慢。

还可以考虑图G，其示出了流过控制线圈5并且具有与图C磁场相同的波形的电流。电流的下降沿对应于晶体管T1断开和续流二极管D导通的时间段。无论电源电压Vcc的值如何，该序列具有基本恒定的持续时间。相反，电流的上升沿的快速程度取决于电源电压Vcc。

这些图示出了根据本发明的接口在驱动进入工作状态期间产生控制线圈5的调制和调节电源的方式。

现在考虑图7和图8，它们示出了通过调节元件110获得的效果，该调节元件例如为板，该板由能传导磁场的材料制成并且被与活动衔铁3相反地置于霍尔效应传感器101附近。在图7中，当调节元件110距离霍尔效应传感器101相对较远时，漏磁通不受调节元件110的影响，并且以低通量值穿过霍尔效应传感器101。相反，如图8所示，当调节元件110靠近霍尔效应传感器101时，通量线被调节元件110偏离，这导致穿过霍尔效应传感器101的漏磁通更大。因此可以理解，调节元件110使得可以改变第一磁场阈值S1，并且因此改变在工作步骤期间施加到控制线圈5的电压的平均值。

现在将考虑图9，其示出了在图5和6的实施例中的磁路周围的漏磁通中磁场传感器的位置和方向的几种选择。

位置101是在图1、图5和图6的实施例中选择的位置。在这种情况下，磁场传感器101位于活动衔铁3的附近，相对于活动衔铁3与磁芯2相对。位置1010相对于磁路1、3是相反的，即，处在固定衔铁1周围的空间中并且在磁芯2的第二端22附近。位置1011在固定衔铁1周围的空间中并且在纵向分支1c的中间部分附近，类似于文献GB 2 259 188中所述的位置。位置1012在位置1011附近，但方向垂直于磁场传感器。位置1013在固定衔铁1与活动衔铁3之间的接合气隙周围的空间中。位置1014与位置1013相似，但方向垂直于磁场传感器。

对具有图9所述结构的机电继电器进行测试，方法是测量由置于上述各个位置的霍尔效应磁场传感器检测到的磁场，以及改变施加到控制线圈5上的电压，从机电继电器处于休止位置(rest)时的低压开始，然后是使活动衔铁运动到电接触位置(Tr)中的电压，接着是增大的电压序列，通过所述电压序列通过活动衔铁3和固定衔铁1之间的接触使磁路保持闭合(Mag1、Mag2、Mag3、Mag4)。

下表给出了随着用于产生活动衔铁3的各个连续(相继)位置的线圈电压(单位为伏)而变化的磁场的测量值(单位为高斯)的结果：

		101	1010	1011	1012	1013	1014
								位置	线圈电压	霍尔101	霍尔1010	霍尔1011	霍尔1012	霍尔1013	霍尔1014
Rest	4	2	38	20	5	13	30
								Tr	4.15	20	48	20	8	15	24
Mag1	4.3	44	70	24	10	19	15
								Mag2	6	65	96	25	13	28	36
Mag3	8	80	124	25	16	32	43
								Mag4	10	105	168	25	19	35	46

上述结果表明，位置101和1010明显优于其他位置1011、1012、1013和1014，因为当活动衔铁3在其工作状态附近移动时，即在位置Tr和Mag1附近移动时，其中的磁场变化很大(超过30％)。这就是选择将磁场传感器放置在位置101附近位置或位置1010附近位置的原因。如果在组装机电继电器时，有必要允许接近磁芯2的第二端22，则可以优选接近位置101的位置。

本发明不限于已经明确描述的实施例，而是涵盖包括以下权利要求范围内包含的各种变体和概括。

Claims (15)

1.一种机电致动器，它包括：

-磁路(1、3)，该磁路具有固定衔铁(1)并且具有活动衔铁(3)，所述固定衔铁能在第一端(21)和第二端(1c)之间传导主磁通，所述活动衔铁接合在所述固定衔铁(1)的第一端(21)和第二端(1c)之间，所述活动衔铁(3)能在工作状态和休止状态之间相对于固定衔铁(1)发生移动，所述活动衔铁通过复位装置(9)恢复到所述休止状态，所述磁路(1、3)能传导所述主磁通的大部分，漏磁通穿过所述磁路(1、3)周围的空间，

-控制线圈(5)，该控制线圈被布置成当它被DC电源供电时产生一磁通，该磁通包括由所述磁路(1、3)传导的所述主磁通，并且包括穿过所述磁路(1、3)周围的空间的所述漏磁通，

-磁场传感器(101)，该磁场传感器被放置成感受由控制线圈(5)产生的所述磁通，

-所述磁场传感器(101)被构造成产生具有第一信号值和第二信号值的输出信号，如果检测到的磁场大于第一磁场阈值(S1)，则输出信号切换到其第一信号值，如果检测到的磁场小于第二磁场阈值(S2)，则输出信号切换到其第二信号值，所述第一磁场阈值(S1)大于所述第二磁场阈值(S2)，

-控制开关(T1)，该控制开关被串联连接在所述DC电源和所述控制线圈(5)之间，并且由来自所述磁场传感器(101)的信号驱动，以在所述检测到的磁场时大于第一磁场阈值(S1)时处于断开状态，并且在所述检测到的磁场小于第二磁场阈值(S2)时处于导通状态，

-续流二极管(D)，该续流二极管并联连接在控制线圈(5)上，

-从而当该组件被连接到所述DC电源时，所述磁场传感器(101)和所述控制开关(T1)向所述控制线圈(5)供应斩波且调制的电压，

其中：

-所述磁场传感器(101)被放置在所述磁路(1、3)周围的空间中，以使漏磁通穿过该磁场传感器；

-相对于所述磁路(1、3)，所述磁场传感器(101)被置于这样的位置，在该位置中，当活动衔铁(3)在其工作状态附近移动时，所述漏磁场变化很大。

2.根据权利要求1所述的机电致动器，其中，所述磁场传感器(101)被放置在所述活动衔铁(3)周围的空间中。

3.根据权利要求1所述的机电致动器，其中，所述磁场传感器(101)被放置在所述活动衔铁(3)周围的空间中，并且相对于所述活动衔铁(3)与所述固定衔铁(1)的第一端(21)相对。

4.根据权利要求1所述的机电致动器，其中：

-所述固定衔铁(1)包括磁芯(2)，该磁芯接合在控制线圈(5)的轴向通道中，并且具有一形成了固定衔铁(1)的所述第一端(21)的第一端和一第二端(22)，

-所述固定衔铁(1)包括返回磁路(1a)，该返回磁路磁性地连接到所述磁芯(2)的第二端(22)，并且配置为传导所述磁芯(2)第二端(22)和所述活动衔铁(3)之间的所述主磁场，

-所述磁场传感器(101)被放置在固定衔铁(1)周围的空间中并且邻近所述磁芯(2)的第二端(22)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的机电致动器，其中，选择所述第一和第二磁场阈值(S1、S2)，使得当所述组件被连接到所述DC电源时，它的电压超过使活动衔铁(3)进入工作状态的激活电压，所述控制线圈(5)被供应斩波电压，该斩波电压的平均值略大于所述激活电压。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的机电致动器，其中，它包括用于调节作用在所述磁场传感器(101)上的漏磁通的元件(110)。

7.根据权利要求6所述的机电致动器，其中，用于调节作用在磁场传感器(101)上的漏磁通的所述元件(110)包括由能传导磁场的材料制成的部件，该部件被放置在磁场传感器(101)附近的可调节位置，以便改变穿过磁场传感器(101)的部分漏磁通。

8.根据权利要求7所述的机电致动器，其中，所述漏磁通调节元件(110)与所述磁路(1、3)的任何操作气隙(200)相距一定距离。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的机电致动器，其中，它包括磁屏蔽元件，该磁屏蔽元件被相对于所述磁场传感器(101)与所述磁路(1、3)相对地布置。

10.根据从属于权利要求7或8的权利要求9所述的机电致动器，其中，所述屏蔽元件由所述漏磁通调节元件(110)构成。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的机电致动器，其中，所述第一磁场阈值(S1)选择成约10mT的值，以及其中，所述第二磁场阈值(S2)选择成约8mT的值。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的机电致动器，其中，所述磁场传感器(101)是数字霍尔效应传感器。

13.根据权利要求12所述的机电致动器，其中，控制开关(T1)是双极型晶体管，它的基极接收所述数字霍尔效应传感器(101)的输出信号，它的发射极-集电极电路与控制线圈(5)串联连接。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的机电致动器，其中，所述活动衔铁(3)包括这样的部分，该部分被配置为机械地耦合至外部元件，所述外部元件旨在通过所述机电致动器移位。

15.根据权利要求1至13中任一项所述的机电致动器，其中，所述活动衔铁(3)包括活动衔铁磁部段(32)，所述磁部段(32)具有第一端(31)，该第一端通过固定式铰链铰接在固定衔铁第二端(1d)上，以允许活动衔铁(3)在工作状态和休止状态之间旋转，该活动衔铁通过所述复位装置(9)恢复至所述休止状态，所述磁部段(32)具有第二端(33)，该第二端面对固定衔铁(1)的第一端(21)布置，以便在控制线圈(5)被供电时被所述固定衔铁第一端(21)吸引，所述活动衔铁(3)具有接触梁(6)，该接触梁延伸到接触自由端(7)，该接触自由端能当活动衔铁(3)处于工作状态时抵靠固定的工作触点(4)，该机电致动器随之构成机电继电器。

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