CN113994075A - 电磁致动组件 - Google Patents

Abstract

线性致动组件包括电磁线圈，该电磁线圈被配置为允许电流沿任一方向通过，从而基于电流及其方向产生磁通量。电磁线圈限定中心轴线、内径以及第一侧和第二侧。第一组磁体以端对端的关系在第一侧附近在电磁线圈的内径处布置。第二组磁体以端对端的关系在电磁线圈的第二侧附近围绕其内径布置。线性致动组件还包括至少一个移位器，该移位器设置在与电磁线圈相对的第一组磁体和第二组磁体附近。响应于磁通量和电流流动的方向，至少一个移位器可锁定在邻近第一组磁体的第一位置和邻近第二组磁体的第二位置之间。

Description

电磁致动组件

本专利申请要求于2019年6月17日提交的美国临时专利申请62/862,406的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种电磁致动组件，用于在使用电动力移动的车辆的动力系组件中进行操作。更具体地，本发明涉及使用轴向固定在定子壳体内的磁体的电磁致动组件。

背景技术

电磁致动组件在各行业广泛使用。电流通过导电线圈输送以产生磁场。根据设计，该磁场作用于移位器，使其在一个方向或两个方向上移动。由于越来越多的设备由电力驱动，因此需要采用简化设计的轻型、紧凑型电磁致动组件。

发明内容

线性致动组件包括电磁线圈，该电磁线圈被配置为允许电流沿任一方向通过，从而基于该电流及其方向产生磁通量。电磁线圈限定中心轴线、内径以及第一侧和第二侧。第一组磁体以端对端的关系布置在电磁线圈的第一侧附近，位于该电磁线圈的内径处。第二组磁体以端对端的关系布置在电磁线圈的第二侧附近，围绕该电磁线圈的内径。线性致动组件还包括至少一个移位器，该移位器在第一组磁体和第二组磁体附近与该电磁线圈相对设置。响应于磁通量和电流流动的方向，至少一个移位器在邻近第一组磁体的第一位置和邻近第二组磁体的第二位置之间是可锁定的。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述将容易了解本发明的优点，同时也能更好理解发明，其中：

图1是线性致动器的一个实施例的局部剖切的横截面侧视图；

图2是磁通线贯穿其中的线性致动器的横截面侧视图；

图3是图2所示实施例的气隙剪切力密度相对于距离变化的图示；

图4是移位器的力相对于其位置变化的图示，这是针对图2所示的线性致动器的定子所关联的移位器；

图5是线性致动器的横截面侧视图，其中电流流过定子线圈以产生所示的延伸穿过定子线圈的磁通线；

图6是图5所示实施例的气隙剪切力密度相对于距离变化的图示；

图7是移位器的力相对于其位置变化的图示，这是针对图5所示的线性致动器的定子所关联的移位器；

图8是移位器的力相对于其位置变化的组合图表的图示，这是针对图5所示的线性致动器的定子所关联的移位器，其中电流显示为在两个方向流动；

图9是线性致动器的一个实施例的透视图；

图10是图9所示实施例的分解透视图；

图11是用于图9所示实施例的定子的局部剖切的横截面透视图；

图12是用于制造图11所示定子的线圈架和磁体的分解透视图；

图13是图12所示线圈架的剖视立体图；

图14A和14B是结合线性致动器的两个离合器的侧视图，其中一个离合器分别处于分离和接合位置；

图15是使用替代的柱塞设计的线性致动组件的横截面侧视图；

图16是车辆传动装置的横截面侧视图，该传动装置结合了使用了线性致动器的离合器；

图17是操作图16所示车辆传动装置中的一个线性致动器所需的力的图示；

图18是仅具有一组磁体的线性致动器的第二实施例的横截面侧视图；和

图19A到19C是线性致动器的横截面侧视图，其移位器分别处于三个位置之一。

具体实施方式

出于该讨论的目的，元件将由附图标记、通常是附图标记数字标识。下面将详细描述图中所示的几个实施例。为简单起见，除非另有说明，否则各种实施例之间的类似元素将相差以百位数。如果一个元件具有从一个实施例到另一个实施例不同的特征，则在为新实施例引入相同元件时将讨论这些差异。

参见图1，线性致动组件的一个实施例总体上用10标识。线性致动组件10使用由电流产生的磁场在一个或两个线性方向上物理地轴向移动元件。

线性致动组件10包括围绕总体以14标识的线圈架缠绕的电磁线圈12。电磁线圈12包括围绕线圈架底座20并在两个线圈架侧壁22、24之间缠绕的导线16。在该实施例中，线圈架14由非铁材料制成，例如热塑性塑料。本领域技术人员应当理解，线圈架14以连续环延伸。在所示的实施例中，连续环是圆形的，限定了中心轴线26，如图9至13所示。电磁线圈12限定内径30，该电磁线圈由线圈架底座20和由两个线圈架侧壁22、24限定的线圈第一侧32和线圈第二侧34保持在适当位置。

第一组磁体36邻近电磁线圈12的第一侧32在其内径30处布置。线圈架底座20在第一组磁体36和电磁线圈12的内径之间延伸。以端对端的方式连接的第一组磁体36中的每一个沿着电磁线圈12的一部分延伸，以通过圆弧来完成由电磁环形成的连续环，由此第一组磁体36的总数完成了由电磁线圈12限定的连续环。在所示的实施例中，第一组磁体36中的每一个都延伸通过一个圆弧，该圆弧的总和限定了一个直径基本上等于电磁线圈12的内径的圆。

第二组磁体40邻近电磁线圈12的第二侧34在其内径30处布置。线圈架底座20在第二组磁体40和电磁线圈12的内径之间延伸。以端对端的方式连接的第二组磁体40中的每一个沿着电磁线圈12的一部分延伸，以通过圆弧用来完成由电磁环形成的连续环，由此第二组磁体40的总数完成了由电磁线圈12限定的连续环。在所示的实施例中，第二组磁体40中的每一个都延伸通过一个圆弧，该圆弧的总和限定了一个直径基本上等于电磁线圈12的内径的圆。随后将讨论的电磁线圈12与线圈架14、第一组磁体36、第二组磁体40和环圈54一起统称为定子41。

线性致动组件10包括总体以42标识的移位器。移位器42邻近第一组磁体36和第二组磁体40布置。换句话说，第一组磁体36和磁体第二组40及环圈54设置在电磁线圈12和移位器42之间。移位器42的至少一部分由铁磁材料制成，使得它接收由第一组磁体36和第二组磁体40产生的磁场以及流过电磁线圈12的电流所产生的力。随后将更详细地讨论磁场以及它如何作用于移位器42的描述。移位器42通常具有中空中心(未示出)，其允许某物延伸穿过其中，例如轴、毂等。

所示的移位器42具有平行于中心轴线26从其伸出的柱塞44。移位器42将具有至少一个柱塞44并且预期移位器42将具有多个柱塞44(即使在任何给定图中仅示出一个)。当移位器42具有多个柱塞44时，它们围绕移位器42的移位器边缘46等距间隔开。移位器边缘46将填补由线圈架14形成的连续环。并非整个移位器42都需要是铁磁性的。然而，至少一个移位器套筒50是铁磁性的。移位器套筒50可以是围绕移位器42的连续层，或者它可以是固定地固定到移位器42并围绕其等距间隔开的离散件。在所示实施例中，移位器套筒50是具有圆形横截面的完整圆筒形。

柱塞44具有尖头远端52。本领域技术人员应当理解，柱塞44的远端52可以具有除尖头之外的形状，而无需增加本文阐述公开内容的篇幅。柱塞44固定到移位器42上，使其平行于中心轴线26线性移动。

环圈54在两组磁体36、40之间延伸。环圈54在结构上可以是一体的，或者它可以由形成环圈54的环段组合而构成。在图1所示的实施例中，环圈54在构造上是一体的并且由非铁磁材料制成。在其他实施例中，环圈54可由铁磁材料制成。或者，环圈54可由一个或多个环段制成，其中铁磁环段和非铁磁环段可一起使用以形成环圈54。在图1所示的实施例中，环圈54在线圈架底座20和移位器42之间延伸。横向上，环圈54在第一组磁体36和第二组磁体40之间延伸。

参考图2，以横截面图显示了流过线性致动组件10时的磁场线图、也称为磁通线图。为了示意性的目的，线性致动组件10是圆形对称组件，其中移位器42的轴向运动(也是轴对称线)在x方向上示出。径向显示为y方向。由于该机器绕其轴线完全对称，所以操作(移位器42的线性运动)不取决于移位器42相对于中心轴线26的任何给定旋转位置。因此，线性致动组件10可以在移位器42旋转时或不旋转时与移位器42一起操作。

以横截面示出的定子41包括由铁磁材料制成的定子盖56，其包围单个电磁线圈12、第一组磁体36和第二组磁体40，第一组磁体36和第二组磁体40由连续矩形横截面的铁类金属(钢/铁)环圈54分隔开。定子盖56是打开的，因为第一组磁体36和第二组磁体40以及环圈54暴露于移位器42。在实际应用中，环圈54固定到线圈架14(为了简单起见未在图2中示出)，线圈架14主要是非铁类材料。

图2中所示的磁场线60已由商用的磁性有限元分析(MFEA)软件包确定。图2中所示的磁场方案是针对电磁线圈12中没有线圈电流的情况，并且移位器42的轴向位置稍微超过“中性”或中心位置到右侧。中心位置这一侧的移位器位置将被称为“开启”侧位置，因为假设移位器移动到中心位置的这一侧将使马达机械负载(通常是离合器机构)“开启”。进一步假设移位器42移动到中心左侧的位置将“关断”负载。注意，图2中所示的定子41的结构被描绘为关于中心x＝0的轴向位置对称。本领域技术人员应当理解，线性致动组件10不需要是对称的，并且在某些应用中，实际上会导致不期望的操作，这是由于线性致动组件10在其应用壳体内的位置周围或附近受到不平衡磁性材料环境。线性致动组件10在下文的讨论将假设为对称构造，这是作为出于解释目的的简化。此外，讨论将假设不存在任何相邻的磁性材料体。

磁场线6 0在闭合路径中聚集或集中，其中大部分线流过第一组磁体36和第二组磁体40、环圈54和移位器42。通常，由于在铁材料内容易产生磁场，这些力线60倾向于在具有大部分铁含量的路径中流动。检查穿过定子41和移位器42之间的气隙的磁场线，可以看出它们中的一些遵循去往第一组磁体36或从第一组磁体36到达移位器42的路径，并且它们中的一些遵循去往第二组磁体40或从第二组磁体40到移位器42的路径。来自第二组磁体40的磁通线占主导地位，因为在所示位置中的移位器42最靠近第二组磁体40。因为在该图中，移位器42朝向右侧，所以右侧有更多的磁场线60，产生了将整个移位器42拉向右侧的净力。图3示出在右侧和左侧都有剪切应力，它可以与沿气隙“倾斜”到右侧和左侧的气隙场线的分布相匹配。然而，对于该特定移位器位置，合力(气隙x方向延伸面上的综合剪切力)显示为向右作用在移位器42上的净力。

如果移位器42从左向右扫过，并且在每个位置重新计算磁场线60，则可以获得由移位器42和磁体组36、40产生的磁场线相对于平移位置变化的“幻灯片放映式变换”。这样的展示将显示当移位器42位于中心或中性位置的左侧时，大部分贯穿气隙磁通线径向向上流动并去往移位器42的位置的左侧。因此，将向移位器4施加向左的力。并且相反地，如图2所示的情况，当移位器42位于中心位置的右侧时，大部分气隙磁通线流是径向向上并向右，因此可预见作用移位器42上的向右的力。MFEA计算的作用在移位器42上的总轴向力相对于轴向位置变化的图表如图4所示，并以磅为单位。可以看出，如果移位器42位于中心右侧，则由于第二组磁体40的作用，移位器被推向右侧，如果位于中心左侧，由于第一组磁体36，则移位器被进一步推向左侧。这被称为线性致动组件10的“锁定”动作。左右推力精确地平衡为零的精确中心位置是不稳定的平衡点，在该点即使是微小的运动也会导致趋向于将移位器42推离中心位置的力。在定子41的两个轴向端部附近示出的另外两个点，其中净平移力也通过零值，是稳定的平衡点，其中微小的运动导致位置恢复力的产生。在实践中，将非铁材料机械止挡放置在移位器轴向运动路径中，以将移位器行进路径的范围限制为大约在最大力产生位置之间的值，该最大力产生位置被称为线性致动组件10的“锁定”点。从图4所示的示例中可以看出，“开启”锁定点大约位于1.5毫米的移位器x位置处，而此平衡结构中的“关断”锁定点位于x＝-1.5毫米处。两个锁定点之间的距离是线性致动组件10的最大行程或“冲程”长度。

带电流的线性驱动组件10中的轴向平移力

考虑与图2中所示的线性致动组件10相同的示例，但在电磁线圈12中增加了稳定的电流。针对这种情况的磁场线60的典型MFEA方案如图5所示。对于图5所示的电磁线圈12的导线部分，假定在绕组横截面中均匀分布的稳定电流被假定为流入页面，远离观察者。在图2的纯锁定力情况下，磁体组36、40的轴向磁化方向无关紧要(只要它们彼此相反)，但在电流沿一个方向或另一个方向通过电磁线圈12而产生的“双”磁激励的情况下，则非常重要。

对于图5所示的情况，第一组磁体36的轴向磁化被规定为向右，在正x方向上，而第二组磁体40的轴向磁化被规定为向左，在负x方向上。单纯因磁体引起的磁力线在它们各自闭合的“流动”路径中的方向或极性将由特定来源的磁体组36、40支配。由电流引起的循环磁力线的极性方向由“右手定则”给出，即如果使右手的拇指指向导线或线圈中电流的方向，手指环绕导线或线圈的横截面，由电流引起的磁力线或磁力线也环绕导线或线圈横截面，并具有与弯曲的手指方向相同的循环方向。在图5中，在远离观看者并进入页面的方向上看，由电磁线圈12中的电流产生的磁通线60将沿顺时针方向流动。

如图5所示，磁力线的净产生或总产生量是由于总共这三个磁源：电磁线圈12中的电流和两组磁体36、40，导致线性致动组件10中存在各个磁激励源相互加强和相加的区域；并且存在激励源相互抵消或相减的区域。由于假设线圈电流是可逆的(正或负)，线性致动组件10内的双源加强和抵消区域，最重要的是磁体组36、40之间的这些区域，可以相对彼此改变或调整。这是线性致动组件10的可控/可逆方向的基础。

由磁体组36、40单独产生的大部分磁通线60的流动导致在移位器42上的净力对于图2中所示的移位器42的位置是向右的。但是对于相同的移位器位置，加上规定了大小和方向的规定的线圈电流，如图5所示，磁通线60的大部分气隙的流动的左/右倾斜已经发生变化。大多数磁通线60现在穿过气隙相对于移位器42向左倾斜。因此，移位器42上的净平移力也向左移动。如果移位器42通过“止挡”在引入线圈电流之前锁定在右手侧的“开启”位置并通过第二组磁体40带来的持续的“锁定”力保持在那里抵靠着“止挡”，如图5所示的线圈电流的引入然后将克服向右的锁定力并产生向左的净动力，引导移位器42向左移动。并且如果移位器42确实移动并随后越过中心或中间位置，则电流可以被移除，因为现在由第一组磁体36带来的向左的定向锁定力将强制剩余的向左移动到中心或中间位置左侧的接近关闭状态锁定位置。

具有与图5所示的情况相同的线圈电流驱动的线性致动组件10内的总磁通线60随移位器42的轴向位置变化的结果在图7中给出，该轴向位置类似于之前单独磁体激励情形所给出的那样。这些方案表明，对于假定的线圈电流水平，移位器42上的合力始终为负，即向左，无论移位器42的位置的假定值如何。这尤其适用于将移位器限定于“开启”和“关闭”锁定点之间的行程长度距离内的情况，即所示示例的正负1.5毫米之间的位置。最后，由于这里考虑的线性致动组件10相对于移位器中心位置对称，图7中给出的关闭锁定方向的电流驱动的结果也适用于反向或锁定开启方向的电流驱动，简单地通过反转移位器位置(即x的符号)和净驱动力而得。图8给出了电流驱动情况和无源情况(零电流驱动)的组合图表。

参考图9和10，以透视图示出定子41的一个实施例。定子41包括钢壳或盖56，其包括I形板62和L形板64。L形板64包括侧板63和盖板65，其设计用于覆盖线圈架14中的电磁线圈12。两个板62、64具有与电磁线圈12的内径30匹配的内径68、69并且由铁磁材料制成。在一个实施例中，铁磁材料是钢。两个板62、64彼此匹配以形成用于定子41的定子壳体56的三个侧面，而使线圈架底座20暴露。两个板62、64形成圆筒体以将线圈架14容纳在其中并且允许移位器42和不属于线性致动组件10的一部分的任何其他机械部件恰好穿过其中延伸。可以看到环圈54暴露于移位器42将被定位的位置。I形板62包括设计成将定子41固定到传动装置壳体70的紧固法兰66，这将在随后讨论。I形板62还包括多个凹槽72，设计用于容纳从L形板64伸出的多个延伸部74。

参考图11，示出了线性致动组件10的替代实施例，其中该定子41与先前实施例的定子41之间的主要区别在于第一组磁体36具有的磁体比第二组磁体40的磁体大。出于几个原因，可在第一组磁体36和第二组磁体40之间设置不同尺寸的磁体。它们具有不同尺寸的一个原因是因为线性致动组件10可能具有这样的默认锁定位置，当没有电流通过电磁线圈12时，该位置将要求柱塞44处于一特定位置。它们具有不同尺寸的第二个原因是这些尺寸被设计为补偿可能由设计上与线性致动组件10相邻的其他部件产生的相邻电磁力。

参考图12和13，线圈架14的放大视图显示为包括第一通道76。第一通道76在其中接收第一组磁体36。第一组磁体36中的每一个都延伸穿过圆弧，使得第一组磁体36将在第一通道76内形成一个圆。在所示的实施例中，第一通道76包括将第一组磁体36中的每一个分开的多个隔板80。线圈架14包括具有隔板84(图13中所示的隔板)的第二通道82。尽管未示出，但是第二通道82还包括将分开第二组磁体40中的每一个磁体的隔板。在一个实施例中，两个线圈架侧壁22、24通过声波焊接到彼此并焊接到环圈54。本领域技术人员应当理解，可以使用本领域已知的任何方法来完成具有环圈54的线圈架14的制造。

参考图14A和14B，其中相同的带撇号的附图标记代表相似的元件，两个线性致动组件10、10'被示出为彼此固定地安装并且固定到由线性致动组件10操作的装置86(线性致动组件图10'操作的装置在这些图中未示出并且仅示出以描绘这些线性致动组件10、10'可以如何被包装在一起且一起工作)。这些图显示了沿电磁线圈30、30'的整个内径延伸的整个移位器42、42'。尽管未示出，但移位器42、42'具有中空中心以允许设备从中穿过。线性致动组件10、10'显示为由定位销90定位。有多个定位销90延伸穿过线性致动组件10、10'；然而，由于横截面图，这些图中仅示出了一个。同样，尽管存在多个绕线性致动组件等距间隔开的柱塞44，但仅显示了一个柱塞44从线性致动组件10延伸。这些图中没有显示用于线性致动组件10'的柱塞。

图14A和14B均示出了最左边的线性致动组件10'处于“开启”状态。在图14A中，最右边的线性致动组件10处于“关闭”状态。在图14B中，最右边的线性致动组件10处于“开启”状态。不管这些线性致动组件10、10'中的每一个处于何种状态，都不能确定电磁线圈12、12'的操作，因为这些线性致动组件10、10'的设计提供了在任一状态下锁定的功能.

装置86是径向离合器的凹座板。它包括多个支柱91(显示了一个)，一个支柱91用于线性致动组件10的一个柱塞44。在图14A中，线性致动组件10处于“关闭”状态；柱塞44缩回并且支柱91与凹座板86的其余部分齐平，从而允许凹座板86旋转。在图14B中，线性致动组件10处于“开启”状态；柱塞44延伸迫使支柱91从凹座板86的外径92伸出，阻止凹座板86相对于紧邻凹座板86的外径92设置的机构/部件旋转.

所描述的电磁致动组件10的一个特别理想的特征是它能够用作轴向力和运动机械，同时使移位器42与轴向相邻的负载机构同步或甚至异步旋转，例如离合器控制行星齿轮系。

参考图15，线性致动组件的第二替代实施例总体上以110表示，其中来自前两个实施例的相同元件由变动100的附图标记表示。在该实施例中，柱塞144被弹簧93加载，弹簧93被压缩在柱塞的尖端152和柱塞支架95之间。螺母97固定到柱塞144的与尖端152相对的端部，并为柱塞144相对于柱塞支架95的轴向运动提供止挡。在操作中，如果柱塞144的尖的远端152未与凹座板86中的开口完美对准，则该线性致动组件110在移位器142和柱塞144之间提供空程运动。即使柱塞144由于其抵靠凹座板86而停止轴向运动，移位器142和柱塞支架95仍轴向运动。一旦凹座板86中的开口可用，弹簧93就迫使柱塞144的尖端152进入凹座板86以移动支柱91(该图中未示出)。

参考图16，两个线性致动组件10、10'显示为在总体上以94显示的传动装置中运行，传动装置包括传动装置外壳70。第二实施例110也用于该传动装置94。线性致动组件10”的第三个版本也被设计到传动装置94中。传动装置94是申请号为16/816,509的美国专利申请的主题，其公开内容特此明确地并入本专利申请中。

参考图17，显示了操作传动装置94中的线性致动组件10所需的力的曲线图。该图将力(y轴)表示为移位器位置(x轴)的函数。力以牛顿为单位，距离以毫米为单位。

线200是一条水平线，代表磁性锁定移位器42所需的力。这个力没有变化。稍后将更详细地讨论这种磁性锁定力。

不连续的线，总体用202表示，代表移动移位器42需要克服的机械阻力。对于最开始的大约0.6毫米，力相对较小且恒定。线202的这部分被示为线段204。一旦移位器42移动了0.6mm，移动移位器42所需的力就会增加。线段206的斜率远大于第一个0.6mm。所需力的增加是因为需要克服作用在凸轮(支柱91)上的离心力以及复位弹簧93(如果存在)的压缩。一旦移位器42达到大约0.8mm，机械阻力增加，但斜率较低。这由线段211表示。在移位器42轴向位移约2.8mm处，所需的机械力下降，如线段213所示。这是由于凸轮的设计轮廓。随着移位器42移动超过大约3.0mm，机械阻力恢复到相对恒定。为了使移位器42在该长度上移动，由线性致动组件10产生的力必须大于由不连续线202沿其所有点表示的机械阻力。第二不连续线215具有与第一不连续线202相似的线段。第二不连续线215从第一不连续线202偏移1.5倍(系数)。这是内置于线性致动组件10中的安全系数。

当操作线性致动组件10时，由此产生的电磁力由第一力线116表示。这些是电流通过电磁线圈12所产生的力。在沿移位器42的运动长度的任何一点，由线性致动组件10产生的电磁力必须大于移位器42的机械阻力。正如图17中的图表所表示的数据所示，就是如此情况。

第一虚线221和第二虚线223分别代表如果移位器42从其理想位置前进或缩回±0.75mm所需的力。当查看图17的图表中表示的数据时可以看出，即使移位器42不在位，由线性致动组件10产生的电磁力也足以克服由移位器42操作产生的最坏情况的机械阻力.

第二力线225代表线性致动组件10的磁性锁定力。更具体地，这是将移位器42锁定就位所需的磁力。当移位器42从其初始位置(0.0mm)移动时，磁力由于磁体36、40的位置而增加。与虚线221、223类似的两条虚线227、231分别代表如果移位器42从其理想位置前进或缩回±0.75mm所需的力。不管移位器42处于其理想位置(线225)还是某个其他位置(线227和231之间)，线性致动组件10的磁力大于由力线200表示的当移位器42几乎移动到一端或另一端时的磁性锁定力需求。(图17表示一个方向的力。未示出沿相反方向移动移位器42的力，因为沿相反方向作用在移位器42上的力要高得多，从而导致移动速度更快，无需跟踪位置或力。)

参考图18，其中与上述那些相同的附图标记变动了200，示出了线性致动器210的第二替代实施例。线性致动组件10和线性致动器210之间的区别在于第二线性致动器210仅具有一组位于电磁线圈212下方居中的磁体236。移位器242仍将基于流过电磁线圈212的电流方向移动。同样地，即使流过电磁线圈212的电流停止，它也将锁定就位。环圈254在第一组磁体236的一侧而第二环254'在其另一侧，因此将第一组磁体236定位在电磁线圈212的两侧232、234之间的中心。

参考图19A至19C，线性致动组件的第三替代实施例以310示出，其中相同的附图标记与第一实施例中的附图标记变动了310。该线性致动组件310具有许多与以上公开的实施例中描述的元件相同的元件。该线性致动组件310包括由非铁磁屏障333隔开的两个电磁线圈312。非铁磁屏障333可以由铝制成。非铁磁屏障333阻止来自每个电磁线圈312的电磁场混合。

该实施例300与先前实施例之间的另一个区别在于两个电磁线圈312共享两组磁体336、340，第一组磁体336在最左边的电磁线圈312下方(基于图19A到19C的取向))并且第二组磁体340在最右边的电磁线圈312下方。还有第三个区别是环圈354包括多个环段335、337。第一环段335是钢，类似于第一实施例中的环圈354。第二环段337是非铁磁性的并且由铝制成。由第二环段337产生的屏障迫使电磁场在定子341下方向下流动。

向下延伸到定子341下方的电磁场由多个移位器342接收。每个移位器342彼此相同并且彼此间隔开。换言之，在每个移位器342之间存在空间339。

该线性致动组件310被设计为锁定在两个以上的位置。它能够锁定的位置数量由以下等式定义：

锁定器数量＝移位器数量-4 等式1

能够在两个以上锁定位置操作的线性致动组件310需要比锁定位置多四个移位器342。图19A至19C示出了在三个不同位置之间移动的线性致动组件310。因此，线性致动组件310包括七个移位器342。

已经以说明性的方式描述了本发明。应当理解，已经使用的术语旨在具有描述性词的性质而不是限制性的。

根据上述教导，本发明的许多修改和变化是可能的。因此，在所附权利要求的范围内，本发明可以以不同于具体描述的方式实施。

Claims (20)

1.一种线性驱动组件，包括：

电磁线圈，被配置为允许电流沿任一方向通过，从而基于电流及其方向产生磁通量，所述电磁线圈限定中心轴线、内径以及第一和第二线圈侧；

第一组磁体，在电磁线圈的第一线圈侧附近、在该电磁线圈的内径处端对端地布置，所述第一组磁体相对于所述电磁线圈固定地安装；

第二组磁体，在电磁线圈的第二线圈侧附近、围绕该电磁线圈的内径端对端地布置，所述第二组磁体相对于所述电磁线圈固定地安装；和

移位器，在第一组磁体和第二组磁体附近与所述电磁线圈相对设置，响应于磁通量和电流流动的方向，所述移位器在邻近第一组磁体的第一位置和邻近第二组磁体的第二位置之间是可锁定的。

2.如权利要求1所述的线性致动组件，包括线圈架，其具有彼此匹配的第一和第二通道，用于分别在其中接收所述第一组和第二组磁体。

3.如权利要求2所述的线性致动组件，其中所述线圈架包括与所述第一和第二通道中的每一个相邻设置的主通道，所述主通道在其中容纳所述电磁线圈。

4.如权利要求3所述的线性致动组件，其中所述线圈架包括非铁磁材料环圈，所述非铁磁材料环圈在邻近所述主通道设置所述第一和第二通道之间以用作迫使所述磁通量在所述移位器中收集和会聚的磁通屏障。

5.如权利要求4所述的线性致动组件，其中所述线圈架包括与所述非铁磁材料环圈相邻设置的铁磁材料环段。

6.如权利要求3所述的线性致动组件，其中所述线圈架包括设置在所述第一和第二通道之间并邻近所述主通道的铁磁材料环圈。

7.如权利要求6所述的线性致动组件，包括由铁磁材料制成的第一和第二侧板，其在线圈架两侧固定地安装到所述线圈架。

8.如权利要求7所述的线性致动组件，其中所述第二(可以是第一)侧板包括从所述第二(第一)侧板垂直延伸出的覆盖线圈凸缘。

9.如权利要求1所述的线性致动组件，其中所述移位器是圆柱形的。

10.如权利要求8所述的线性致动组件，其中所述移位器由铁磁材料制成。

11.根据权利要求9所述的线性致动组件，包括多个由铁磁材料制成的移位器，所述移位器以与所述电磁线圈间隔开的关系沿所述电磁线圈的所述内径等距隔开。

12.如权利要求1所述的线性致动组件，其中所述第一组磁体中的每一个在尺寸上大于所述第二组磁体中的每一个。

13.一种电磁致动组件，包括：

定子壳体，限定出中心轴线、定子内径和定子外径；

第一定子磁体，在定子壳体的所述定子内径处设置在所述定子壳体内并且在所述定子壳体中延伸直至线圈内径；

第二定子磁体，在定子壳体的所述定子内径处设置在所述定子壳体内并且与所述第一定子磁体间隔开，所述第二定子磁体在所述定子壳体中延伸直至所述线圈内径；

中心环圈，设置在所述定子壳体内的所述定子内径处，所述中心环圈设置在所述第一和第二定子磁体之间；

在所述线圈内径和所述定子外径之间在所述定子壳体内缠绕的导线线圈，所述导线线圈连接到电源以在两个方向接收电流；和

移位器，延伸穿过所述定子内径内的所述电磁致动组件一部分并与所述中心轴线同轴，使得所述移位器可基于流过所述导线线圈的电流方向沿所述中心轴线双向轴向移动。

14.如权利要求13所述的电磁致动组件，其中所述定子外壳限定用于磁场的磁通路径。

15.如权利要求14所述的电磁致动组件，其中所述中心环圈在所述定子壳体中延伸直至所述线圈内径。

16.一种线性驱动组件，包括：

电磁线圈，被配置为允许电流沿任一方向通过，从而基于电流及其方向产生磁通量，所述电磁线圈限定中心轴线、内径以及第一和第二线圈侧；

一组磁体，在所述电磁线圈的所述第一线圈侧附近、在所述电磁线圈的所述内径处端对端地设置，所述第一组磁体相对于所述电磁线圈固定地安装；和

移位器，在该组磁体附近与所述电磁线圈相对设置，响应于磁通量和电流流动的方向，所述移位器在设置在该组磁体的一侧上的第一位置和设置在该组磁体的第二侧上的第二位置之间是可锁定的。

17.如权利要求16所述的线性致动组件，包括线圈架，其具有磁体通道，用于在其中容纳该组磁体。

18.如权利要求17所述的线性致动组件，其中所述线圈架包括设置在所述磁体通道附近的主通道，所述主通道在其中容纳所述电磁线圈。

19.如权利要求18所述的线性致动组件，其中所述线圈架包括设置在所述磁体通道两侧之间的第一和第二非铁磁材料环圈，以用作迫使所述磁通量在所述移位器中收集和会聚的磁通屏障。

20.一种线性驱动组件，包括：

第一电磁线圈，被配置为允许电流沿任一方向通过，从而基于电流及其方向产生磁通量，所述电磁线圈限定中心轴线、内径以及第一和第二线圈侧；

与所述第一电磁线圈相邻设置的第二电磁线圈，被配置为允许电流沿任一方向通过，从而基于电流及其方向产生磁通量，所述第二电磁线圈与所述第一电磁线圈同轴并具有内径、以及第一和第二线圈侧；

第一组磁体，在第一电磁线圈的第一线圈侧附近、在该第一电磁线圈的内径处端对端地布置，所述第一组磁体相对于所述第一电磁线圈固定地安装；

第二组磁体，在第二电磁线圈的第二线圈侧附近、围绕该第二电磁线圈的内径端对端地布置，所述第二组磁体相对于所述第二电磁线圈固定地安装；和

彼此相邻设置的多个移位器，在第一组磁体和第二组磁体附近与所述第一和第二电磁线圈相对设置，响应于磁通量和电流流动的方向，每个所述移位器在邻近第一组磁体的第一位置和邻近第二组磁体的第二位置之间是可锁定的，以为所述多个移位器创建多个位置。

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