CN113593806A

CN113593806A - 电磁致动器

Info

Publication number: CN113593806A
Application number: CN202110465674.9A
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: US20210343462A1; JP2021174965A

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起始位置吸引到行程结束位置。所述定子包括第一定子(31)和第二定子(32)，所述第一定子(31)靠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(32)与在所述行程开始位置处的所述可移动元件相比更靠近在所述行程结束位置处的所述可移动元件。可移动元件包括直径朝向第二定子变小的锥形部分(413)和从可移动元件的靠近第二定子的端面突出的突起(414)。

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

一种已知的电磁致动器包括在线圈和可移动元件之间沿轴向设置的两个定子。例如，在专利文献1的电磁致动器中，与在行程结束位置的可移动元件相比，第一定子更靠近在行程开始位置的可移动元件，而与在行程开始位置的可移动元件相比，第二定子更靠近在行程结束位置的可移动元件。可移动元件包括锥形部分，其随着靠近第二定子而直径变小。当可移动元件朝向行程结束位置移动时，可移动元件和第一定子之间的间隙区域由于锥形部分而改变，使得行程过程中的吸引力被平衡。

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，锥形部分的直径朝向第二定子变小。因此，当可移动元件位于行程开始位置时，可移动元件和第二定子之间的间隙由于锥形部分而变大。因此，在启动初始阶段吸引力减小，并且在整个行程长度上难以保证恒定的吸引力特性。

本公开的目的是提供一种电磁致动器，其被配置成在启动初始阶段限制吸引力的减小，并且在整个行程长度上保证恒定的吸引力特性。

根据本公开的一个方面，一种电磁致动器包括定子和可移动元件。可移动元件被配置成当线圈通电时，通过在定子和可移动元件之间产生的磁力在轴向上以预定行程从行程开始位置吸引到行程结束位置。所述定子包括第一定子和第二定子，所述第一定子靠近在所述行程开始位置处的所述可移动元件，并且第二定子与在所述行程开始位置处的所述可移动元件相比更靠近在所述行程结束位置处的所述可移动元件。可移动元件包括直径朝向第二定子变小的锥形部分和从可移动元件的靠近第二定子的端面突出的突起。

在本公开的电磁致动器中，当可移动元件位于行程开始位置时，锥形部分具有最小直径的一部分靠近第二定子。然而，由于突起从锥形部分向第二定子突出，可移动元件和第二定子之间的间隙小。因此，可以限制在致动器启动初始阶段的吸引力减小，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是根据第一实施例的电磁致动器的剖视图。

图2是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是根据第二实施例的电磁致动器的剖视图。

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的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内部，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与在行程开始位置处的可移动元件40相邻。第二定子32与在行程开始位置的可移动元件相比更靠近在行程结束位置的可移动元件40。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12的前开口121。

可移动元件40包括筒体41、柱塞42和滑块43，其彼此组合从而可以整体移动。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径向内侧。柱塞42的基部固定到筒体41在一个端部的内周面。在这种状态下，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为环形形状。滑块43被固定到筒体41在另一端部的内周面。配置为柱塞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，在盖部件17的中央形成凸台部171，并且柱塞42可滑动地插入凸台部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沿可移动元件40移动的方向设置，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通过在可移动元件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示出了位于行程开始位置的可移动元件40，图2示出了位于行程结束位置的可移动元件40。

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为比图2所示的位置更靠近盖部件17。当停止对线圈21通电时，由于在诸如气门正时调节机构的从动装置中设置的弹簧，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的靠近第一定子31的一端。小径筒部412设置在筒体41的另一端，以在行程结束位置面对第二定子32。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的外径朝向可移动元件40的行程开始位置增大，并且朝向可移动元件40的行程结束位置减小。因此，当可移动元件40朝向行程结束位置移动时，由于锥形部分413，第一定子31和可移动元件40之间的径向间隙(g1)的区域改变。因此，如图5所示，行程过程中的吸引力被平衡。

小径筒部412是沿轴向延伸的直线部分，并且小径筒部412的外表面具有如图3所示的恒定直径。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具有筒形形状。如图4所示，小径筒部412的外径与锥形部分413的最小直径部4130的外径大致相同。由于小径筒部412，在轴向上从行程开始位置到行程结束位置的区域中，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在轴向上的长度(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。

可移动元件40具有如图1所示的设置在筒体41在轴向上的前端表面上的突起414。突起414的截面为三角形。突起414从小径筒部412的轴向端面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的径向上的厚度(t)优选大约在0.05mm到1mm的范围内。另外，突起414在轴向上的突起高度(h)优选地小于或等于可移动元件40的行程长度的一半。

如图1和图2所示，盖部件17具有朝着可移动元件40朝着行程结束位置移动的方向凹陷的凹部172。凹部172形成在盖部件17的内侧拐角上，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的行程结束位置变得比图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在面对第二定子32的端部的内周面上形成弯曲表面311。如图3和图4所示，弯曲表面311从第一定子31的内周面朝向第一定子31的外周面延伸，以扩大第一定子31和可移动元件40之间的间隙(g1)。另外，在与弯曲表面311相反一侧的第一定子31外周面上形成斜面312。由于斜面312，第一定子31的径向厚度(T)朝向第二定子32减小，如图3所示。

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％之间的范围内。更优选地，弯曲表面311的半径(R)是大约0.3mm到3mm之间的范围。

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靠近第二定子32。然而，在外表面上具有直线的小径筒部412在轴向上从锥形部分413的最小直径部4130朝向第二定子32连续地形成。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。另外，由于突起414形成在小径筒部412的端面上并且朝向第二定子32突出，因此间隙(g2)保持相对较小。因此，可以限制在电磁致动器11的启动初始阶段的吸引力减小。

另外，在本实施例中，如图4所示，当突起414的尖端在轴向上位于与第二定子32的前端(边缘)相同的位置时，间隙(g2)变得最小。因此，在可移动元件40从行程开始位置移动到行程结束位置的同时，间隙(g2)的区域几乎恒定。另外，当可移动元件40位于行程结束位置附近时，由于第一定子31的弯曲表面311而使间隙(g1)增大，因此当可移动元件40位于行程结束位置附近时，可以限制吸引力的增加。因此，如图5所示，在第一实施例的电磁致动器11中，可以在整个行程长度上保证恒定的吸引力特性。

这里，下面将描述比较例以确认可移动元件40的突起414对吸引力特性的影响。图6示出了比较例中的电磁致动器51。在电磁致动器51中，弯曲表面311设置在第一定子31的端部，锥形部分413设置在可移动元件40的筒体41上。然而，在锥形部分413和盖部件17之间，第一定子31上不提供在外表面上具有直线的小径筒部或突起。在这种情况下，吸引力在行程过程中被锥形部分413平衡。然而，当可移动元件40位于行程开始位置附近时，锥形部分413和第二定子32之间的间隙(g3)变大。因此，在比较例中，如图5中的虚线所示，致动器启动时的吸引力减小，并且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>

下面将参考图7描述本公开的第二实施例。与第一实施例不同，第二实施例中的电磁致动器111既不包括第一定子31中的弯曲表面，也不包括可移动元件40的筒体41中的小径筒部。然而，与第一实施例类似，在第二实施例的电磁致动器111中，筒体41包括锥形部分413。另外，突起414设置在锥形部分413的前端上，并且朝向第二定子32突出。因此，当可移动元件40位于行程开始位置附近时，第二定子32和可移动元件40之间的间隙小。因此，可以限制在致动器启动时的吸引力减小，并且可以在整个行程长度上保证恒定的吸引力特性。

<其它实施例>

(1)在上述实施例中，如图1和图2所示，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。然而，在其它实施例中，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，并且锥形部分和突起可以设置在可移动元件上。

(2)在上述实施例中，示出了用于气门正时调整机构的电磁致动器11。然而，电磁致动器的使用并不局限于此。在其它实施例中，本公开的电磁致动器可应用于气门正时调节机构以外的各种设备或装置。

(3)此外，本公开不限于上述实施例，并且可以在不脱离本公开的精神的情况下对每个部分的结构或配置进行适当的修改。

Claims

1.一种电磁致动器，包括：

定子(30)；和

可移动元件(40)，其被配置成当线圈(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，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(31)定位成邻近在所述行程开始位置处的所述可移动元件，并且所述第二定子(32)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靠近在所述行程结束位置处的所述可移动元件，并且

所述可移动元件包括锥形部分(413)和突起(414)，所述锥形部分(413)具有的直径朝向所述第二定子变小，所述突起(414)从所述可移动元件的靠近所述第二定子的端面突出。

2.根据权利要求1所述的电磁致动器，还包括：

覆盖外壳(12)的前开口(121)的盖部件(17)，其中

所述盖部件包括凹部(172)，所述凹部(172)朝向所述可移动元件移向所述行程结束位置所沿的方向凹陷，以在所述可移动元件位于所述行程结束位置时允许所述突起进入所述凹部。

3.根据权利要求1或2所述的电磁致动器，其中

所述突起的突起高度(h)小于或等于所述可移动元件的行程长度的一半。

4.根据权利要求1或2所述的电磁致动器，其中

所述突起的厚度(t)在0.05mm和1mm之间的范围内。