CN116779277A - 电磁执行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁执行器。该电磁执行器包括壳体、线圈、导向套和衔铁，线圈固定在壳体中，导向套具有沿轴向延伸的筒状结构并且固定在线圈的径向内侧，衔铁安装在导向套的径向内侧并且能够由线圈驱动相对于导向套沿轴向移动。其中，导向套由涂覆有隔磁材料的玻纤布制成。本发明的电磁执行器具有改进的结构。

Description

电磁执行器

技术领域

本发明涉及执行器技术领域。具体地，本发明涉及一种改进的电磁执行器。

背景技术

在现代工业中，电磁执行器得到广泛应用。电磁执行器利用例如由螺线管产生的磁场力来对执行机构进行驱动，从而控制机械部件的运动。磁执行器通常包括线圈(螺线管)、衔铁、导向套、推杆和磁轭等部件。这些部件可以安装在壳体中。线圈产生的电磁场驱动衔铁相对于壳体运动，进而推动推杆进出壳体。通过固定在线圈径向内侧的导向套来引导电枢轴向移动。

为了保证电磁执行器提供线性和一致的轴向电磁力，磁轭需要具有精密的形状并且必须同衔铁保持非常高的同轴度。为了保证磁轭所需的精密形状，目前通常对需要保证精密形状的磁轭部分单独进行精车加工，然后再进行装配。为了保证磁轭所需的同轴度，与衔铁同轴度相关的其他磁轭部件也需要再进行精密加工。最后将各个部件通过精密工装组装在一起。或者，也可能需要增加额外的导向和对中零件。

这种电磁执行器中的磁轭零件数量多，需要精密加工的部分也较多，使得电磁执行器的加工制造成本和装配的成本较高。

发明内容

因此，本发明需要解决的技术问题是，提供一种改进的电磁执行器。

上述技术问题通过根据本发明的一种电磁执行器而得到解决。该电磁执行器包括壳体、线圈、导向套和衔铁，线圈固定在壳体中，导向套具有沿轴向延伸的筒状结构并且固定在线圈的径向内侧，衔铁安装在导向套的径向内侧并且能够由线圈驱动相对于导向套沿轴向移动。其中，导向套由涂覆有隔磁材料的玻纤布制成。由于使用玻纤布来制造导向套，导向套的厚度可以控制在非常小的公差范围内，从而形成高度一致性的隔磁介质，具有低成本的优势。

根据本发明的一个优选实施例，导向套的轴向两端可以分别开放，壳体可以包括用于安装导向套和衔铁的内腔，内腔可以包括沿轴向相对的开放端和封闭端，衔铁在沿轴向移动的过程中能够沿轴向抵接在封闭端上。衔铁直接抵接壳体，减少了部件数量。

根据本发明的另一优选实施例，衔铁可以包括形成在朝向封闭端的端面上的一个或多个第一凸起，衔铁能够通过第一凸起抵接封闭端。第一凸起减少了衔铁与壳体的直接接触面积，从而起到了轴向隔磁的作用。

根据本发明的另一优选实施例，壳体可以包括形成在封闭端的朝向衔铁的端面上的一个或多个第二凸起，封闭端能够经由第二凸起抵接衔铁。优选地，第二凸起可以为圆形的凸台或辐射状延伸的筋条。第二凸起起减少了衔铁与壳体的直接接触面积，从而起到了轴向隔磁的作用

根据本发明的另一优选实施例，壳体可以包括形成在封闭端上的一个或多个同轴布置的环形槽，使得在经过封闭端的中心轴线的剖面中，形成有环形槽的区域具有波状或折线状轮廓。优选地，多个环形槽可以在封闭端的相反两侧交替布置。这种结构增加了封闭端上的磁路长度，从而起到磁阻的作用。

根据本发明的另一优选实施例，电磁执行器还可以包括固定在开放端径向内侧的前磁轭以及沿轴向穿过衔铁和前磁轭的推杆，前磁轭能够沿径向支撑推杆。前磁轭可以与导向套配合来充当衔铁两端的滑动轴承，可以降低衔铁运动的迟滞。

根据本发明的另一优选实施例，推杆可以与衔铁松配合，推杆可以包括形成或安装在衔铁的径向外侧的凸缘或卡环，衔铁的朝向开放端的端面能够沿轴向抵接凸缘或卡环来推动推杆。这可以降低衔铁的内孔与前磁轭的内孔的同轴度要求。

根据本发明的另一优选实施例，衔铁可以包括沿轴向延伸的内孔，推杆可以沿轴向穿过内孔，内孔的内径可以在靠近封闭端的区域中呈阶梯状扩大。这使得推杆与衔铁内孔之间的靠近封闭端的支撑点朝向衔铁的中间位置偏移，从而将负载带来的径向力均匀的分布在导向套上，达到增加耐久性的作用。

根据本发明的另一优选实施例，衔铁可以包括形成在朝向前磁轭的端面上的环形凹部，前磁轭可以包括形成在朝向衔铁的端面上的环形凸起。环形凹部与环形凸起配合，可以增加由前磁轭的磁通路形成的电磁力分量，从而实现长行程的线性轴向电磁力。

根据本发明的另一优选实施例，隔磁材料可以具有耐磨特性，从而减少导向套的磨损。

附图说明

以下结合附图进一步描述本发明。图中以相同的附图标记来代表功能相同的元件。其中：

图1示出根据本发明的示例性实施例的电磁执行器的示意图；

图2示出根据本发明的示例性实施例的电磁执行器的衔铁的示意图；和

图3a至图3c分别根据本发明的示例性实施例的电磁执行器的壳体的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图描述根据本发明的电磁执行器的具体实施方式。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的保护范围由权利要求书限定。

根据本发明的实施例，提供了一种电磁执行器。图1示出了电磁执行器的一个示例性实施例。如图1所示，电磁执行器包括壳体1、线圈2、导向套3、衔铁4、推杆5、前磁轭6和后磁轭7。

壳体1由导磁材料制成。壳体1的经过中心轴线的剖面具有大致W形的轮廓。壳体1的中心部分形成大致圆柱形的内腔。内腔的一端为开放端，与开放端11沿轴向相对的另一端为封闭端。在内腔的径向外侧，形成有通过壳体1的内壁与内腔分隔开的环形腔。线圈2固定安装在壳体1的环形腔中，从而围绕内腔布置。可以通过注塑成型工艺来封装环形腔的开放端，同时形成电磁执行器的外壳的其他部分，例如电气接口。

导向套3由涂覆有隔磁材料的玻纤布制成。玻纤布卷绕成沿轴向延伸的圆筒状结构，并且贴合地固定在内腔的内壁上，从而位于线圈2的径向内侧。玻纤布所涂覆的隔磁材料优选地还具有耐磨特性以及低摩擦等特性。衔铁4整体上大致呈圆柱形。衔铁4安装在导向套3的径向内侧并且能够在导向套3的内壁的引导下相对导向套3(及壳体1)沿轴向移动。当线圈2通电时，线圈2产生的电磁场能够作用于衔铁4，驱动衔铁4相对于导向套3沿轴向移动，特别是朝向开放端移动。

导向套3的两端都是开放的，因此衔铁4在沿轴向移动的过程中能够沿轴向抵接在壳体1的内腔的封闭端上。为了在壳体1与衔铁4接触时达到隔磁效果，衔铁4可以包括形成在朝向封闭端的端面上的一个或多个第一凸起42。如图2所示，第一凸起42可以是圆柱形的凸起，多个第一凸起42可以优选地沿周向均匀地间隔布置。这仅是示意性的，第一凸起42也可以具有其他形状。当衔铁4抵接封闭端时，第一凸起42直接抵接在封闭端上，衔铁4通过第一凸起4抵接封闭端。这减少了衔铁4与壳体1之间的接触面积，增加了衔铁4的主体部分与壳体1之间的距离，从而起到隔磁的作用。

类似地，也可以在壳体1的封闭端的朝向衔铁4的端面上形成一个或多个第二凸起11。如图3a所示，第二凸起11可以是位于端面中心的圆形的凸台。如图3b所示，第二凸起11也可以是从端面中心的附近开始沿径向延伸的辐射状筋条，多个筋条可以沿周向均匀地间隔布置。当衔铁4抵接封闭端时，第二凸起11直接抵接在衔铁4上，封闭端通过第二凸起11抵接衔铁4。第二凸起11起到的功能与第一凸起42类似。

此外，也可以在壳体1的封闭端上形成一个或多个同轴布置的环形槽12。如图3c所示，这些沿径向排列的环形槽12使得其所在区域在经过封闭端的中心轴线的剖面中具有波状或折线状轮廓。优选地，多个环形槽12可以在封闭端的相反两侧交替布置。这种结构使得封闭端上的磁路长度增大，从而起到磁阻的作用。优选地，壳体1上的环形槽12可以与衔铁4上的第一凸起42配合来使用。

前磁轭6和后磁轭7具有导磁的作用。前磁轭6固定在内腔的开放端的径向内侧。后磁轭7固定在线圈2的远离开放端的端部处，并且位于内腔的径向外侧。

推杆5基本同轴地安装在衔铁4上。衔铁4形成有沿轴向延伸的内孔41，推杆5沿轴向延伸穿过内孔41。推杆5的朝向开放端的端部进一步延伸穿过前磁轭6并且能够在衔铁4移动期间突出于壳体1之外。衔铁4和前磁轭6共同沿径向支撑推杆5。在这种情况下，前磁轭6和衔铁4分别充当推杆5两端的滑动轴承，从而可以降低衔铁运动的迟滞。

优选地，衔铁4与推杆5可以松配合，使得推杆5可以相对衔铁4进行轻微的径向移动。推杆5可以包括形成或安装在衔铁4的径向外侧的凸缘或卡环8(图1中示意性地示出了卡环8)。凸缘或卡环8在轴向上位于衔铁4的靠近开放端的一侧。衔铁4的朝向开放端的端面能够沿轴向抵接推杆5上的凸缘或卡环8，从而通过凸缘或卡环8来推动推杆5朝向开放端移动。推杆5的突出于壳体1之外的端部能够抵接在其他部件上，由此产生的反向推力作用在推杆5上，使得凸缘或卡环8与衔铁4能够保持抵接在一起，并且当线圈2断电时，作用在衔铁4上的电磁力消失，该反向推力能够推动推杆5和衔铁4朝向封闭端移动。由于衔铁4与推杆5松配合，对于前磁轭6与衔铁4之间的同轴度要求降低。

优选地，衔铁4的内孔41的内径可以在靠近封闭端的区域中呈阶梯状扩大。如图1所示，这使得内孔41分成两个部段，靠近封闭端的部段的内径大于靠近开放端的部段的内径。因此，内径扩大的内孔部分无法直接支撑推杆5。推杆5与衔铁4之间的支撑点或力作用点主要位于内孔41的朝向开放端的一端以及内径突变处(即内径较小的部段的朝向封闭端的一端)。衔铁4与推杆5之间靠近封闭端的力作用点由此朝向衔铁的中间位置偏移。这使得负载带来的径向力可以更均匀地分布在导向套3上，从而增加导向套3的耐久性。

优选地，如图1所示，衔铁4可以包括形成在朝向前磁轭6的端面上的环形凹部43，而前磁轭6可以包括形成在朝向衔铁4的端面上的环形凸起61。环形凹部43与环形凸起61的形状和径向位置大致对应。优选地，环形凹部43和环形凸起61在经过中心轴线的剖面中可以具有大致V形的轮廓。当衔铁4移动到靠近前磁轭6的位置时，环形凹部43可以与环形凸起61配合来增加由前磁轭6的磁通路提供的电磁力分量，从而实现长行程的线性轴向电磁力。

根据本发明的电磁执行器通过具有涂覆材料的玻纤布来制造导向套，可以方便且精确地控制导向套的厚度，从而形成具有较高一致性的隔磁介质。导向套的结构简单，并且通过壳体与衔铁之间的简单配合来实现隔磁功能。通过简单的方式来安装推杆，降低了装配难度，并且改善了导向套的受力分布，增加了导向套的耐久性。这使得电磁执行器的加工成本显著降低。

虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应当理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。

附图标记表

1 壳体

11 第二凸起

12 环形槽

2 线圈

3 导向套

4 衔铁

41 内孔

42 第一凸起

43 环形凹部

5 推杆

6 前磁轭

61 环形凸起

7 后磁轭

8 卡环

Claims (10)

1.一种电磁执行器，包括壳体(1)、线圈(2)、导向套(3)和衔铁(4)，所述线圈(2)固定在所述壳体(1)中，所述导向套(3)具有沿轴向延伸的筒状结构并且固定在所述线圈(2)的径向内侧，所述衔铁(4)安装在所述导向套(3)的径向内侧并且能够由所述线圈(2)驱动相对于所述导向套(3)沿轴向移动，

其特征在于，

所述导向套(3)由涂覆有隔磁材料的玻纤布制成。

2.根据权利要求1所述的电磁执行器，其特征在于，所述导向套(3)的轴向两端分别开放，所述壳体(1)包括用于安装所述导向套(3)和所述衔铁(4)的内腔，所述内腔包括沿轴向相对的开放端和封闭端，所述衔铁(4)在沿轴向移动的过程中能够沿轴向抵接在所述封闭端上。

3.根据权利要求2所述的电磁执行器，其特征在于，所述衔铁(4)包括形成在朝向到所述闭端的端面上的一个或多个第一凸起(42)，所述衔铁(4)能够通过所述第一凸起(42)抵接所述封闭端。

4.根据权利要求2所述的电磁执行器，其特征在于，所述壳体(1)包括形成在所述封闭端的朝向所述衔铁(4)的端面上的一个或多个第二凸起(11)，所述封闭端能够经由所述第二凸起(11)抵接所述衔铁(4)。

5.根据权利要求2所述的电磁执行器，其特征在于，所述壳体(1)包括形成在所述封闭端上的一个或多个同轴布置的环形槽(12)，使得在经过所述封闭端的中心轴线的剖面中，形成有所述环形槽(12)的区域具有波状或折线状轮廓。

6.根据权利要求2所述的电磁执行器，其特征在于，所述电磁执行器还包括固定在所述开放端径向内侧的前磁轭(6)以及沿轴向穿过所述衔铁(4)和所述前磁轭(6)的推杆(5)，所述前磁轭(6)能够沿径向支撑所述推杆(5)。

7.根据权利要求6所述的电磁执行器，其特征在于，所述推杆(5)与所述衔铁(4)松配合，所述推杆(5)包括形成或安装在所述衔铁(4)的径向外侧的凸缘或卡环(8)，所述衔铁(4)的朝向所述开放端的端面能够沿轴向抵接所述凸缘或卡环(8)来推动所述推杆(5)。

8.根据权利要求7所述的电磁执行器，其特征在于，所述衔铁(4)包括沿轴向延伸的内孔(41)，所述推杆(5)沿轴向穿过所述内孔(41)，所述内孔(41)的内径在靠近所述封闭端的区域中呈阶梯状扩大。

9.根据权利要求6所述的电磁执行器，其特征在于，所述衔铁(4)包括形成在朝向所述前磁轭(6)的端面上的环形凹部(43)，所述前磁轭(6)包括形成在朝向所述衔铁(4)的端面上的环形凸起(61)。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的电磁执行器，其特征在于，所述隔磁材料具有耐磨特性。