CN1586032B - 带有锁闩部件的线性音圈致动器 - Google Patents
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Abstract
一种具有锁闩部件的线性音圈致动器，该致动器具有线圈组件、场组件、和定位在线圈组件中的磁性结构、以及限制磁性结构相对于场组件的位置的止挡件。该线圈组件具有线圈基部和定位在线圈基部中的腔内的线圈。该场组件优选为具有轴向磁化的柱形磁体、软磁极件、和软磁性壳体。优选的是，该磁性结构是与该磁体的磁化轴线同轴定位的磁性板，并且该磁性板的厚度和直径可选择，以便当该线圈不通电时设定该磁性板与磁体之间的锁闭力。
Description
相关申请
依据35U.S.C 119(e)条款，本申请要求2001年9月14日提交的序列号为No.60/332,410的美国临时申请的优先权。
技术领域
本发明总体上涉及线性致动器，尤其涉及一种带有锁闩部件的线性音圈致动器。
背景技术
典型的线性音圈致动器的示例在图1中的半截面图中示出，其由场组件10和线圈组件20组成。该场组件10由轴向磁化柱形磁体12、软磁极件14、和软磁性壳体16构成。该线圈组件20由线圈22构成，该线圈位于线圈基部24的圆形腔23内。当断电时，该线圈组件20没有优选位置可移动。当该系统的操作需要这种位置时，必须设置某种形式的锁闩部件。
发明内容
本申请的线性音圈致动器提供了这种锁闩部件，并且包括线圈组件、场组件、和定位在线圈组件中的磁性结构。该线圈组件具有线圈基部和定位在线圈基部中的腔内的线圈。该场组件优选为具有轴向磁化的柱形磁体、软磁极件、和软磁性壳体，该软磁性壳体具有限定腔的侧面。线圈组件的线圈定位在该磁性壳体的侧面的内表面与软磁极件和磁体之间的间隙中。优选的是，该磁性结构是与该磁体的磁化轴线同轴定位的磁性板，并且该磁性板的厚度和直径可选择，以便当该线圈不通电时设定该磁性板与磁体之间的锁闭力。优选的是，当线圈组件的线圈不通电时，止挡件限制磁性结构相对于场组件的位置。
因此，本发明的一目的在于提供一种具有锁闩部件的线性致动器。
本发明的另一目的在于提供一种线性致动器，其中锁闩部件由定位在致动器的线圈组件中的磁性结构来提供。
本发明的再一目的在于提供一种线性致动器，其中锁闩部件由定位在线圈组件中的磁性板来提供，可选择该磁性板的厚度或直径，以便当该线圈不通电时，限定该致动器的线圈组件与场组件之间的锁闭力。
具体来说，本发明提出了一种线性音圈致动器，其包括：场组件，该场组件包括位于该场组件内并具有磁化轴线的磁体；和定位成沿该磁体的该磁化轴线移动的线圈组件，该线圈组件包括线圈和与该磁体的该磁化轴线同轴地定位的磁性结构，以便当该线圈不通电时，该线圈组件被吸引朝向连接到该场组件内的磁体的软磁极件。
本发明还提出了一种线性音圈致动器，其包括：
场组件，其包括
轴向磁化的柱形磁体；和
沿该柱形磁体的该磁化轴线定位在该柱形磁体的一个端部上的软磁极件；
具有圆形腔的软磁性壳体，其中该柱形磁体的与该软磁极件相对的一端定位在该软磁性壳体上位于该圆形腔内，以便在该柱形磁体与该软磁性壳体之间限定圆形间隙，该软磁性壳体与该柱形磁体的该磁化轴线同轴；
线圈组件，该线圈组件的至少一部分定位在该圆形间隙内，以便沿该磁体的该磁化轴线移动，该线圈组件包括：
具有圆形腔的线圈基部；
定位该圆形腔内的线圈；以及
具有直径和厚度的磁性板，其中，该磁性板朝向该场组件被吸引，以便当该线圈组件在圆形间隙中处于预定位置并且不通电时通过锁闭力来锁闩该致动器；以及
定位成限定该线圈组件的该预定位置的止挡件。
参照附图并结合以下的详细描述，可更好地理解本发明的这些和其它的特征和优点。
附图说明
图1是通常的线性音圈致动器的半截面图；
图2示出了本发明的优选实施例；
图3示出了图2所示的处于全入位置的致动器的磁场；
图4示出了锁闭力作为用于图2所示的处于全入位置的致动器的板直径的函数的曲线；
图5示出了启动力作为用于图2所示的处于全入位置的致动器的板直径的函数的曲线；以及
图6示出了具有本发明的致动器的一个实施例的特征的一组力与行程的关系的曲线。
具体实施方式
参照图2，在处于全入(fully-in)位置的线性音圈致动器中示出了本发明的优选实施例，该致动器带有包括装接到线圈基部24上的磁性结构的线圈组件20，该磁性结构优选为磁性板26。(在图2中，与图1所示的致动器相似的结构用相同的附图标记来表示)。优选的是，磁性板26是圆形的，以便其由直径和厚度来限定。
因为存在图2所示的磁性板26，所以只要线圈22不断电，则线圈组件20朝向场组件10被吸引并保持在此处。线圈22的位置由相应位于线圈组件20和场组件10之间的(未示出的)止挡件来确定。
在图2所示的本发明的实施例中，场组件10的软磁性壳体16具有这样的侧面，这些侧面限定出位于该软磁性壳体16的侧面的内表面与软磁极件14和磁体12之间的间隙。如图2所示清晰所示，磁体12的一端定位软磁性壳体16上，并且软磁极件14定位在磁体12的相对端上。在所示的实施例中，磁体12的长度是软磁极件14的长度的数倍，并且线圈22的长度大致等于软磁极件14和行程的组合长度。
在图2中，所示的线圈组件20的线圈22定位成沿磁体12的磁化轴线同轴地移动。优选的是，磁性板26定位成与磁体12的磁化轴线同轴。在图2所示的致动器的全入位置时，可以看到磁性板26与软磁极件14间隔开一小间隙。在图2所示的实施例中，该间隙由(未示出的)止挡件来设定。
图2所示的致动器的磁场在全入位置中由图3示出。对于给定位置和磁性板26的厚度(在这种情况下为0.050”)，该致动器的锁闭力是磁性板直径的函数。图4示出了对于致动器的全入位置的曲线，其表示锁闭力和磁性板26的直径之间的关系，其中假定板厚度 为0.050”。从图4所示的曲线中可以看出，所需的锁闭力的大小可以通过选择相应直径的磁性板26来选定。例如，通过选择直径为1.3”的板，可以获得0.5磅的锁闭力。作为另一示例，直径0.4”的板可提供稍微小于0.1磅的锁闭力。
当线圈22通电时，线圈组件沿指定的方向移动：即离开场组件。对于初始(全入)位置，致动器的启动力也是软磁性板26的直径的函数，如图5所示。可以将该曲线看作是在没有该板26(板直径等于零)的情况下由致动器产生的力与依据图4的致动器的锁闭力之间的差别。因此，例如对于1.5”的板直径，该启动力大约为5.03磅。
图6示出了具有本发明的致动器的一个实施例的特征的一组力与行程的关系的曲线。每一曲线对应于该软磁性板26的特定几何形状，其包括没有锁闩板以及更具体的是板直径为0.0”(没有板)、1.1”、1.2”、1.3”、1.4”、1.5”。例如，对于1.5”的板直径，可以看出，在0”的行程位置，致动器的力大约为3.8磅，而没有板时力大约为5.9磅。
应当注意以下两个方面：
1)在图6中示出了的所有曲线代表仅一个运动方向，即离开场组件的方向；
2)通过使用固定直径的软磁性板26并改变其厚度，可获得相同的锁闭力。
尽管在以上的详细描述中参照优选实施例描述了本发明，但是本领域的普通技术人员应当理解，本发明不限于所示的实施例，并且在不脱离由后附的权利要求限定的本发明的范围内的情况下，可进行许多附加和变型。因此，本发明仅由后附的权利要求及其等效形式来限定。
Claims (14)
1.一种线性音圈致动器，其包括：
场组件，该场组件包括位于该场组件内并具有磁化轴线的磁体；和
定位成沿该磁体的该磁化轴线移动的线圈组件，该线圈组件包括
线圈；和
与该磁体的该磁化轴线同轴地定位的磁性结构，以便当该线圈不通电时，该线圈组件被吸引朝向连接到该场组件内的磁体的软磁极件。
2.如权利要求1所述的致动器，其特征在于：该磁体是柱形磁体。
3.如权利要求1所述的致动器，其特征在于：该场组件包括
轴向磁化的磁体；
具有腔的软磁性壳体，其中，该磁体沿该磁体的该磁化轴线具有第一端和第二端，并且该磁体的第一端定位在该壳体上位于该腔中，以及该磁极件定位在该磁体的第二端上。
4.如权利要求3所述的致动器，其特征在于：该磁体和磁极件定位在该壳体的腔内，以便限定该腔的侧面与该磁体和磁极件之间的间隙；并且该线圈定位在该间隙中。
5.如权利要求4所述的致动器，其特征在于：该磁体、磁极件、腔、和线圈具有柱形形状。
6.如权利要求1、2、3、4、或5所述的致动器，其特征在于：该磁性结构是由磁性材料构造成的板。
7.如权利要求6所述的致动器，其特征在于：其还包括止挡件，该止挡件定位成以便当线圈不通电时限定该磁性结构相对于该磁体的位置。
8.如权利要求7所述的致动器，其特征在于：该板为盘状。
9.如权利要求8所述的致动器，其特征在于：该板具有直径和厚度，调整该直径和厚度中的至少一个以便控制在该板和该磁体之间的锁闭力。
10.如权利要求8所述的致动器，其特征在于：该板具有直径和厚度，调整该直径和厚度中的至少一个，以便当线圈处于预定位置并且不通电时控制锁闭力。
11.如权利要求10所述的致动器，其特征在于：该预定位置由该止挡件来限定。
12.一种线性音圈致动器，其包括：
场组件，其包括
轴向磁化的柱形磁体；和
沿该柱形磁体的该磁化轴线定位在该柱形磁体的一个端部上的软磁极件；
具有圆形腔的软磁性壳体，其中该柱形磁体的与该软磁极件相对的一端定位在该软磁性壳体上位于该圆形腔内，以便在该柱形磁体与该软磁性壳体之间限定圆形间隙，该软磁性壳体与该柱形磁体的该磁化轴线同轴；
线圈组件，该线圈组件的至少一部分定位在该圆形间隙内，以便沿该磁体的该磁化轴线移动，该线圈组件包括：
具有圆形腔的线圈基部；
定位该圆形腔内的线圈；以及
具有直径和厚度的磁性板，其中，该磁性板朝向该场组件被吸引，以便当该线圈组件在圆形间隙中处于预定位置并且不通电时通过锁闭力来锁闩该致动器；以及
定位成限定该线圈组件的该预定位置的止挡件。
13.如权利要求12所述的线性致动器，其特征在于：该磁性板的厚度调整成以便设定该致动器的该锁闭力。
14.如权利要求12所述的线性致动器，其特征在于：该磁性板的直径调整成以便设定该致动器的该锁闭力。
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