CN113593807A - 电磁致动器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种电磁致动器。当线圈(21)通电时，通过在定子(30)与动子(40)之间产生的磁力吸引动子(40)沿轴向移动预定的行程。定子(30)包括：第一定子(31)，其位于动子(40)的行程开始位置所在的一侧；第二定子(32)，其位于动子(40)的行程结束位置所在的另一侧。动子(40)包括：直径朝向第二定子(32)逐渐变小的锥形部(413)；以及小径筒部(412)，其呈笔直形状且沿其整个轴向范围具有恒定外径。小径筒部(412)的外壁的外径等于锥形部(413)的最小直径部分的外径，该部分具有锥形部(413)处的最小直径。

Description

电磁致动器

技术领域

本公开涉及一种电磁致动器，该电磁致动器被配置为通过在定子和动子之间产生的磁力沿轴向吸引和移动动子。

背景技术

之前，已知一种电磁致动器，其具有沿轴向并排布置在线圈和动子之间的两个定子。例如，在JP2015-060953A的电磁致动器中，第一定子位于动子的行程开始位置所在的一侧，而第二定子位于动子的行程结束位置所在的另一侧。动子具有外径逐渐向第二定子减小的锥形部。响应于动子朝着行程结束位置的运动，动子和第一定子之间的间隙的宽度被锥形部改变，使得在动子行程期间用于吸引动子的吸引力基本上被拉平。

然而，在JP2015-060953A的电磁致动器中，动子的锥形部的外径朝着第二定子逐渐减小。因此，当动子处于行程开始位置时，不利的是，动子与第二定子之间的间隙因锥形部而变宽。因此，电磁致动器的启动初始时刻的吸引力减小，并且难以在动子的整个行程长度上获得平坦的吸引特性。

发明内容

本公开的目的是提供一种电磁致动器，其可以限制在电磁致动器启动时吸引力的减小，并且可以在动子的整个行程长度上获得平坦的吸引特性。

为了实现上述目的，提供了一种电磁致动器，其包括线圈、定子和动子。动子构造成当线圈通电时被定子和动子之间产生的磁力沿轴向方向吸引并移动预定行程。定子包括第一定子和第二定子。第一定子位于动子的行程开始位置所在的一侧。第二定子位于动子的行程结束位置所在的另一侧。动子包括锥形部和笔直部。锥形部的直径朝向第二定子逐渐减小。笔直部从锥形部朝向第二定子连续地延伸。沿轴向延伸的笔直部的外壁的外径基本上等于锥形部的最小直径部分(该部分在锥形部处具有最小直径)的外径。在此，笔直部和最小直径部分基本相等的外径是指笔直部的外径和最小直径部分的外径基本相同。即，即使由于例如加工误差引起外径的微小差异，也认为外径彼此基本相等。

利用本公开的电磁致动器，当动子处于行程开始位置时，锥形部靠近第二定子。然而，由于笔直部从锥形部的最小直径部分朝向第二定子连续地延伸，所以动子与第二定子之间的间隙在行程开始位置处不会不利地变宽。因此，可以限制电磁致动器在启动初始阶段的吸引力的减小，并且可以在整个行程长度上获得平坦的吸引特性。

附图说明

本文描述的附图仅用于说明所选实施例，而不是所有可能的实施方式，并且无意于限制本公开的范围。

图1是示出根据本公开的第一实施例的电磁致动器的截面图。

图2是图1的电磁致动器的截面图，其表示动子移动到行程结束位置的状态。

图3是图1中的区域III的放大截面图。

图4是图2中的区域IV的放大截面图。

图5是示出图1和图2所示的电磁致动器的吸引特性的曲线图。

图6是示出比较例的电磁致动器的局部截面图。

图7是示出根据本公开的第二实施例的电磁致动器的截面图。

具体实施方式

(第一实施例)

将参考附图描述本公开的第一实施例。图1和图2所示的电磁致动器11用作车辆内燃机的气门正时调节机构中的线性螺线管。

电磁致动器11的外壳12包括：由磁性材料制成的基座13；以及由磁性材料制成的壳体14；电介质膜(也称为电介质罩)15，该电介质膜15由树脂制成并整体覆盖基座13和壳体14。在壳体14的内部放置有线圈21，通过电介质膜15的一部分将该线圈21固定于外壳12。线圈21整体成形为圆环形，并包括：由树脂制成的线轴211，和绕组配置(绕组的配置)212。

定子30放置在线圈21的内侧，动子40放置在定子30的内侧。当线圈21通电时，定子30和动子40之间产生的磁力吸引动子40沿电磁致动器11的轴向(即，图1所示的轴线Ax的轴向)移动预定行程。

定子30包括：第一定子31，其位于动子40的行程开始位置所在的一侧；第二定子32，其位于动子40的行程结束位置所在的另一侧。第一定子31通过磁性材料的冷锻而形成为筒状，并在第一定子31的基端被固定于基座13。第二定子32由盖部件17的筒部形成，盖部件17由磁性材料制成，并且盖部件17固定到壳体14，使得盖部件17关闭外壳12的前开口121。

动子40包括：由磁性材料制成的筒体41，其通过烧结工艺烧结而成；柱塞42，其是电磁致动器11的输出轴，和滑块43。筒体41、柱塞42和滑块43被组装到一起，并且因此可以整体移动。筒体41放置在第一和第二定子31、32的内侧，同时在筒体41与第一和第二定子31、32之间插有间隙。在将柱塞42的基部固定于筒体41的远端部的内周的状态下，柱塞42布置在电磁致动器11的轴线Ax上。

滑块43由低摩擦材料制成，并且成形为圆环形状。滑块43固定在筒体41的基端部的内周。兼作柱塞42的止动器的引导件16固定到基座13。滑块43以可滑动的方式固定于引导件16。此外，在盖部件17的中央形成有凸台部171，柱塞42可滑动地插入其中。动子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放置在线圈21的内侧，使得第一定子31和第二定子32在动子40的移动方向上并排布置。当线圈21通电时，通过动子40的筒体41和第一定子31之间产生的磁力以及动子40的筒体41和第二定子32之间产生的磁力吸引动子40，使得动子40从动子40的行程起点向行程终点移动。图1表示动子40的行程开始位置，图2表示动子40的行程结束位置。

行程结束位置不限于图2所示的位置，取决于电磁致动器11的预期应用，其可以比图2所示的位置更靠前方(在盖部件17一侧)。此外，当线圈21停止通电时，动子40通过设置在从动侧装置(例如，气门正时调节机构)中的弹簧部件从结束位置返回开始位置。

如图3和图4所示，在动子40的筒体41的行程开始位置侧形成有大径筒部411(见图4)，在筒体41的行程结束位置侧形成有小径筒部412。此外，大径筒部411和小径筒部412之间形成有锥形部413。锥形部413形成为使得锥形部413的外周面的直径朝向行程开始位置增加，并且朝向行程结束位置减小。然后，当动子40朝着行程结束位置移动时，第一定子31和动子40的筒体41之间的间隙(g1)的宽度被锥形部413改变，使得在行程期间用于吸引动子40的筒体41的吸引力被基本上拉平，即被平坦化(见图5)。

小径筒部412是具有外壁的笔直部，该笔直部沿轴向延伸并且沿其整个轴向范围具有恒定的外径。小径筒部412从锥形部413朝向第二定子32连续地延伸。小径筒部412的外壁表面是筒形表面，其外径等于锥形部413的最小直径部分4130(见图4)的外径，而最小直径部分4130的外径是锥形部413处的最小直径。小径筒部412在从行程开始到结束的轴向范围内使动子40的筒体41和第二定子32之间的间隙(g2)的宽度保持基本恒定。小径筒部412的轴向长度(L)优选等于或小于动子40的行程长度。如果小径筒部412的长度超过行程长度，则可能对锥形部413调节吸引力产生不利影响。

动子40的筒体41具有突起414，该突起414具有三角形的截面并且形成于筒体41的前轴向端面410(即，小径筒部412的端面)处。突起414从小径筒部412的端面410朝向行程结束位置突出，并且沿小径筒部412的整个周向以环形周向延伸。如图3所示，在筒体41的径向上测量的突起414的厚度(t)优选为约0.05mm至1mm。此外，期望突起414的突出高度(h)等于或小于动子140的行程长度的一半。

如图1和图2所示，在突起414的前面，凹部172在盖部件17的内角处朝向行程结束位置凹入。凹部172成形为环形形状，并且具有允许突起414进入凹部172的深度。凹部172被形成为在动子40的行程从图2示例的位置朝向盖部件17延伸的情况下，避免在动子40的行程结束位置处盖部件17与突起414之间发生碰撞。

弯曲表面311在第一定子31的端部形成于第一定子31的内周，该端部位于第二定子32一侧并具有端面310。如图3和图4所示，弯曲表面311从第一定子31的内周向第一定子31的外周延伸，使得第一定子31与动子40的筒体41之间的间隙(g1)通过弯曲表面311增大。此外，在与弯曲表面311径向相反的相反一侧，倾斜表面312形成在第一定子31的外周，使得第一定子31的壁厚(在图3中以附图标记T表示)在放置第二定子32一侧通过倾斜表面312减小。

在图3中，弯曲表面311的曲率半径(R)优选为等于或大于0.2mm，并且优选等于或小于第一定子31的壁厚(T)的90％。更优选地，弯曲表面311的曲率半径(R)约为0.3mm至3mm。

在以上述方式构造的电磁致动器11中，如图3所示，当动子40处于行程开始位置时，锥形部413朝向第二定子32靠近，即延伸。但是，由于形成为笔直形状的小径筒部412在锥形部413的最小直径部分4130的第二定子32侧连续成形，所以，动子40的筒体41和第二定子32之间的间隙(g2)在行程开始位置处或附近不会变宽。因此，能够使筒体41与第二定子32之间的间隙(g2)相对狭窄，并且能够限制电磁致动器11的启动初期的吸引力降低。

另外，在本实施例中，由于突起414从小径筒部412的端面410朝向盖部件17进一步突出，因此能够在动子40的对应位置使间隙(g2)最窄，在该位置处，突起414的远端位置与第二定子32的开口端边缘321的位置在轴向上重合，并且，该间隙(g2)从动子40的行程开始位置到行程结束位置能够保持基本恒定(见图4)。然后，在动子40的行程结束位置处或附近，第一定子31的弯曲表面311扩大了间隙(g1)并限制吸引力的增加。因此，如图5所示，利用第一实施例的电磁致动器11，可以在行程的整个长度上获得平坦的吸引特性。

现在，将参照比较例描述动子40的笔直部(小径筒部412)对吸引特性的影响。图6示出了比较例的电磁致动器51。该电磁致动器51在第一定子31的前端具有弯曲表面311，且动子40的筒体41具有锥形部413。但是，在锥形部413的盖部件17侧未设置笔直部和突起。因此，尽管在行程中间吸引力由锥形部413基本拉平，但是锥形部413的最小直径部分4130与第二定子32的开口端边缘321之间的间隙(g3)在行程开始位置处或附近变宽。因此，在比较例的情况下，如图5中的虚线所示，电磁致动器启动时的吸引力减小，并且在整个行程长度上不能获得平坦的吸引特性。

(第二实施例)

接下来，将参照图7描述本公开的第二实施例。第二实施例的电磁致动器111与第一实施例的不同之处在于，在第一定子31上未形成弯曲表面311，在动子40的筒体41上未形成突起414。然而，在第二实施例的电磁致动器111中，与第一实施例一样，锥形部413形成在筒体41处，并且小径筒部412形成在筒体41的锥形部413的最小直径部分4130的第二定子32一侧。因此，第二定子32和动子40的筒体41之间的间隙在行程开始位置处或附近变窄。因此，限制了电磁致动器111启动时的吸引力的减小，并且可以在整个行程长度上获得平坦的吸引特性。

(其他实施例)

(1)在上述实施例中，如图1和2所示，定子30位于线圈21的内侧，而动子40位于定子30的内侧。可替代地，在另一实施例中，定子可以放置在线圈的外侧，也可以将动子放置在定子的外侧，并可以在动子上形成锥形部和笔直部。

(2)在上述实施例中，说明了在气门正时调节机构中使用的电磁致动器11、111。然而，电磁致动器11的应用不受特别限制。在另一个实施例中，本公开的电磁致动器可以应用于除气门正时调节机构之外的其他类型的装置或机器。

(3)此外，本公开不限于上述每个实施例，并且在不脱离本公开的精神的情况下，可以适当地改变和实施每个部分的形状和构造。

Claims (2)

1.一种电磁致动器，包括：

线圈(21)；

定子(30)；和

动子(40)，其被配置为当所述线圈(21)通电时通过在所述定子(30)和所述动子(40)之间产生的磁力被吸引并沿轴向(Ax)移动预定行程，其中：

所述定子(30)包括：

第一定子(31)，其定位于所述动子(40)的行程开始位置所在的一侧；和

第二定子(32)，其定位于所述动子(40)的行程结束位置所在的另一侧；

所述动子(40)包括：

锥形部(413)，其具有朝向所述第二定子(32)逐渐减小的直径；和

笔直部(412)，其从所述锥形部(413)朝向所述第二定子(32)连续地延伸；和

沿所述轴向延伸的所述笔直部(412)的外壁具有的外径基本上等于所述锥形部(413)的最小直径部分(4130)的外径，所述最小直径部分具有所述锥形部(413)处的最小直径。

2.根据权利要求1所述的电磁致动器，其中，沿所述轴向(Ax)测量的所述笔直部(412)的长度等于或小于所述动子(40)的行程长度。

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