CN113593805A

CN113593805A - 电磁致动器

Info

Publication number: CN113593805A
Application number: CN202110465663.0A
Authority: CN
Inventors: 天野均
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2021-04-28
Publication date: 2021-11-02
Also published as: JP2021174962A; US20210343463A1

Abstract

在电磁致动器(11)中，当线圈(21)通电时，通过在定子(30)和可移动元件之间产生的磁力，可移动元件(40)在轴向(Ax)上以预定行程从行程开始位置吸引到行程结束位置。该定子包括设置为更靠近行程开始位置的第一定子(31)和设置为更靠近行程结束位置的第二定子(32)。可移动元件包括锥形部分(413)，以便在可移动元件向行程结束位置移动时减小第一定子和可移动元件之间的间隙(g1)。第一定子包括弯曲表面(311、313、314)，该弯曲表面具有凸形，以便扩大第一定子面对第二定子的开口端(310)和可移动元件之间的间隙(g3)。

Description

电磁致动器

技术领域

本公开涉及一种电磁致动器，其中通过在定子和可移动元件之间产生的磁力在轴向上吸引可移动元件。

背景技术

已知的电磁致动器包括两个定子，其在线圈和可移动元件之间沿轴向成行布置。例如，在专利文献1中的电磁致动器中，第一定子设置为更靠近可移动元件的行程开始位置，而第二定子设置为更靠近可移动元件的行程结束位置。所述可移动元件包括锥形部分，其直径随着靠近第二定子变小。当可移动元件向行程结束位置移动时，可移动元件与第一定子之间的间隙区域由于锥形部分而发生变化，并且在行程过程中的吸引力相等。

现有技术文献

专利文献

[专利文献1]JP 2015-060953 A

发明内容

然而，在专利文献1的电磁致动器中，当可移动元件变得接近第二定子时，第一定子和可移动元件之间的间隙由于锥形部分而变小。因此，曾经均衡的吸引力在行程结束位置附近增加，并且在整个行程长度上难以确保恒定的吸引力特性。

本公开的目的是提供一种电磁致动器，用于限制行程结束位置附近的吸引力的增加，并且在整个行程长度上确保恒定的吸引力特性。

为了解决上述问题，在根据本公开的电磁致动器中，当线圈通电时，通过在定子和可移动元件之间产生的磁力，可移动元件在轴向上以预定的行程从行程开始位置被吸引到行程结束位置。所述定子包括第一定子和第二定子，所述第一定子设置为更靠近所述可移动元件的行程开始位置，所述第二定子设置为更靠近所述可移动元件的行程结束位置。可移动元件包括锥形部分，以便在可移动元件向行程结束位置移动时减小第一定子和可移动元件之间的间隙。第一定子包括弯曲表面，以便扩大第一定子的面对第二定子的开口端和可移动元件之间的间隙。

在本公开的电磁致动器中，当可移动元件变得接近第二定子时，第一定子和可移动元件之间的间隙由于锥形部分而变小。然而，在行程结束位置附近，第一定子和可移动元件之间的间隙由于第一定子的弯曲表面而扩大。因此，可以限制行程结束位置附近的吸引力的增加，并且可以在整个行程长度上保证恒定的吸引力特性。

附图说明

图1是根据本公开第一实施例的电磁致动器的剖视图。

图2是将可移动元件移动到行程结束位置后的电磁致动器的剖视图。

图3是示出图1中的区域III的放大图。

图4是示出图2中的区域IV的放大图。

图5是示出电磁致动器的吸引力特性的图。

图6是比较例中的电磁致动器的一部分的剖视图。

图7是根据本公开第二实施例的电磁致动器的剖视图。

图8A是示出根据本公开另一实施例的第一定子的一部分的剖视图。

图8B是示出根据本公开另一实施例的第一定子的一部分的剖视图。

具体实施方式

<第一实施例>

下面将参考附图描述本公开的第一实施例。如图1和图2所示的电磁致动器11用作用于车辆内燃机气门正时调节机构的线性电磁阀。

电磁致动器11的外壳12包括基座13、壳体14和绝缘膜15。基座13和壳体14由磁性材料制成。绝缘膜15由树脂制成，并且完全覆盖基座13和壳体14。线圈21设置在壳体14内侧，并且通过绝缘膜15的一部分固定到外壳12。线圈21包括由树脂制成的线轴211和绕组组件212。整个线圈21具有环形形状。

定子30设置在线圈21径向内侧，可移动元件40设置在定子30径向内侧。当线圈21通电时，通过在定子30和可移动元件40之间产生的磁力，可移动元件40在电磁致动器11的轴向上以预定的行程从行程开始位置吸引到行程结束位置。上述轴向对应于图1中轴线Ax延伸的方向。

定子30包括第一定子31和第二定子32。第一定子31被设置为更靠近可移动元件40的行程开始位置。第二定子32被设置为更靠近可移动元件40的行程结束位置。换句话说，第一定子31和第二定子32同轴设置，使得当线圈21通电时，可移动元件40从面对第一定子31的位置向第二定子32移动。第一定子31和第二定子32设置在线圈21径向内侧，以便使电磁致动器11小型化。第一定子31由磁性材料制成，并且通过冷锻工艺形成为筒形。第一定子31的基端部固定到基座13。第二定子32形成在由磁性材料制成的盖部件17的筒形部分中。盖部件17固定到壳体14，以覆盖外壳体12的前开口121。

在可移动元件40中，筒体41、柱塞42和滑块43组合以便能够整体地移动。筒体41由磁性材料制成并且通过烧结工艺形成。柱塞42是电磁致动器11的输出轴。筒体41通过间隙设置在第一定子31和第二定子32内部。柱塞42的基部固定到筒体41端部的内壁表面。在这种情况下，柱塞42位于电磁致动器11的轴线Ax上。

滑块43由低摩擦材料制成并且具有环形形状。滑块43固定到筒体41基端部的内壁表面。构造为柱塞42的止动器的引导件16固定到基座13。滑块43可滑动地装配到引导件16。另外，凸台部171形成在盖部件17的中央。柱塞42可滑动地插入到凸台部171中。也就是说，可移动元件40的移动由引导件16和盖部件17引导。

第一定子31和第二定子32沿吸引可移动元件40的方向成行布置，并且设置在线圈21径向内侧。当线圈21通电时，可移动元件40被在可移动元件40和第一定子31之间产生的磁力以及在可移动元件40和第二定子32之间产生的磁力从行程开始位置吸引到行程结束位置。图1示出可移动元件40处于行程开始位置，图2示出可移动元件40处于行程结束位置。

行程结束位置不限于图2所示的位置。根据电磁致动器11的用途，行程结束位置可以设置在图2所示位置的前方，即可以设置为更靠近盖部件17。当停止向线圈21通电时，由于设置在从动装置(如气门正时调节机构)中的弹簧，可移动元件40从行程结束位置返回到行程开始位置。

如图3和图4所示，可移动元件40的筒体41包括参考图4的大径筒部411、小径筒部412和锥形部分413。大径筒部411设置在筒体41相对于锥形部分413朝向行程开始位置的一端。小径筒部412设置在筒体41相对于锥形部分413朝向行程结束位置的另一端。锥形部分413设置在大径筒部411和小径筒部412之间。锥形部分413形成为使外周表面的直径朝向可移动元件40的行程开始位置变大，并且朝向可移动元件40的行程结束位置变小。因此，当可移动元件40朝向行程结束位置移动时，第一定子31和可移动元件40之间径向间隙(g1)的区域由于锥形部分413而改变。因此，如图5所示，行程过程中的吸引力得到平衡。

小径筒部412在轴向上具有恒定直径，并且小径筒部412的外壁表面具有如图3所示的直线。小径筒部412从锥形部分413朝向第二定子32连续地形成。小径筒部412的外周表面是筒形表面。小径筒部412的外径与锥形部分413的最小直径边缘4130的外径大致相同，如图4所示。由于小径筒部412，在从行程开始位置到行程结束位置的轴向方向区域中，可移动元件40和第二定子32之间的径向间隙(g2)的区域大致恒定。小径筒部412的轴向长度(L)优选为可移动元件40的行程长度或更小。如果小径筒部412的长度超过行程长度，则锥形部分413对吸引力的控制可能受到不利影响。

在可移动元件40中，在筒体41沿轴向的前端上设置有突起414。突起414的截面具有三角形形状。突起414从筒体41的端面410向行程结束位置突出，并且在小径筒部412的整个周向上环形地形成。如图3所示，突起414在筒体41径向上的厚度(t)优选为大约0.05mm到1mm。另外，突起414在轴向上的突起高度(h)优选为可移动元件40的行程长度的一半或更小。

如图1和图2所示，凹部172形成在盖部件17凹入处的内侧，并且与突起414相对。凹部172形成为环形并且具有使突起414能够进入的深度。因此，当可移动元件40的行程结束位置比图2所示的位置更靠近盖部件17时，可以限制盖部件17与突起414的碰撞。

在第一定子31中，在面向第二定子32的开口端310上环形地形成凸形的弯曲表面311。如图3和图4所示，弯曲表面311设置在从形成为管状的第一定子31的开口端310到第一定子31的内周表面的区域上。因此，当可移动元件40变得更接近行程结束位置时，第一定子31和可移动元件40之间的径向间隙(g3)由于弯曲表面311而扩大。另外，在第一定子31的与弯曲表面311相反的一侧的外周表面上形成斜面312。由于斜面312，如图3所示，第一定子31在径向上的厚度(T)朝向第二定子32减小。

在图3中，弯曲表面311的半径(R)优选在0.2mm到第一定子31的厚度(T)的90％的范围内。更优选地，弯曲表面311的半径(R)为约0.3mm到3mm。

在如上所述构造的电磁致动器11中，如图3所示，当可移动元件40位于行程开始位置时，锥形部分413的最小直径边缘4130靠近第二定子32。然而，小径筒部412从锥形部分413朝向第二定子32连续地形成。另外，突起414从筒体41的端面410向盖部件17突出。因此，当可移动元件40位于行程开始位置附近时，可移动元件40和第二定子32之间的径向间隙(g2)没有增大。也就是说，筒体41和第二定子32之间的间隙(g2)保持相对较小，并且可以限制电磁致动器11在起动初始阶段的吸引力减小。

如图4所示，随着可移动元件40变得接近行程结束位置，可移动元件40与第一定子31之间的径向间隙(g1)因锥形部分413而变小。然而，紧接在可移动元件40到达行程结束位置之前，可移动元件40和第一定子31之间的间隙(g3)由于弯曲表面311而被扩大。因此，施加于可移动元件40的吸引力减小。因此，如图5所示，可以限制行程结束位置附近吸引力的增加，并且可以在整个行程长度上保证恒定的吸引力特性。

图6示出了比较例中的电磁致动器51。在比较例的电磁致动器51中，可移动元件40的筒体41包括小径筒部412、锥形部分413和突起414。但是，第一定子31上没有设置弯曲表面。因此，在行程过程中，吸引力由锥形部分413平衡。然而，径向间隙(g4)在行程结束位置附近由于锥形部分413而变小，并且如图5中的虚线所示吸引力增大。因此，在整个行程长度上不能保证恒定的吸引力特性。

<第二实施例>

下面参照图7描述本公开的第二实施例。第二实施例中的电磁致动器111不同于第一实施例中的电磁致动器11，使得可移动元件40不包括小径筒部或突起。然而，与第一实施例类似，在第二实施例中的电磁致动器111中，可移动元件40包括锥形部分413，第一定子31包括弯曲表面311。因此，可以通过扩大第一定子31和可移动元件40之间的间隙来限制行程结束位置附近吸引力的增加，并且可以在整个行程长度上保证恒定的吸引力特性。

<其他实施例>

(1)在上述实施例中，弯曲表面311设置在第一定子31上，并且形成具有半径(R)的圆柱体的四分之一。然而，在其他实施例中，可以适当地改变弯曲表面的形状。图8A所示的弯曲表面313设置在第一定子31上，并且对应于椭圆体的四分之一，该椭圆体的主轴沿第一定子31的轴向延伸。图8B所示的弯曲表面314设置在第一定子31上，并且对应于椭圆体的四分之一，该椭圆体的主轴沿第一定子31的径向延伸。

(2)在上述实施例中，定子30设置在线圈21径向内侧，并且可移动元件40设置在定子30径向内侧。然而，在其他实施例中，定子可以设置在线圈径向外侧，可移动元件可以设置在定子径向外侧，并且可以在第一定子的外周表面上形成弯曲表面。

(3)在上述实施例中，示出了用于气门正时调节机构的电磁致动器11。然而，电磁致动器的使用没有限制。在其他实施例中，本公开的电磁致动器可应用于气门正时调节机构之外的各种设备或装置。

(4)本公开不限于上述实施例，并且可以在不脱离本公开精神的情况下，对每个部分的结构或配置进行适当地修改。

Claims

1.一种电磁致动器，包括：

定子(30)；和

可移动元件(40)，当线圈(21)通电时，通过在所述定子和所述可移动元件之间产生的磁力，所述可移动元件沿轴向(Ax)以预定行程从行程开始位置吸引到行程结束位置，其中

所述定子包括第一定子(31)和第二定子(32)，所述第一定子定位成邻近在所述行程开始位置处的所述可移动元件，所述第二定子定位成与在所述行程开始位置处的所述可移动元件相比更邻近在所述行程结束位置处的所述可移动元件，

所述可移动元件包括锥形部分(413)，以随着所述可移动元件移向所述行程结束位置而减小在所述第一定子和所述可移动元件之间的间隙(g1)，以及

所述第一定子包括弯曲表面(311、313、314)，所述弯曲表面具有凸形，以扩大所述第一定子的面对所述第二定子的开口端(310)和所述可移动元件之间的间隙(g3)。

2.根据权利要求1所述的电磁致动器，其中

所述弯曲表面在具有筒形形式的所述第一定子的所述开口端上环形地形成。

3.根据权利要求1或2所述的电磁致动器，其中

所述第一定子和所述第二定子设置在所述线圈的径向内侧。

4.根据权利要求1或2所述的电磁致动器，其中

所述弯曲表面的半径(R)在0.2mm到所述第一定子的径向厚度(T)的90％的范围内。