DE112016006658T5

DE112016006658T5 - Elektromagnetischer Aktor und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE112016006658T5
Application number: DE112016006658.9T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Tesen; Hitoshi YOSHIZUMI
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-05-16
Filing date: 2016-05-16
Publication date: 2018-12-20
Anticipated expiration: 2036-05-17
Also published as: DE112016006658B4; JPWO2017199286A1; WO2017199286A1; CN109155179B; US20200328018A1; CN109155179A; JP6370523B2

Abstract

Ein elektromagnetischer Aktor 1 umfasst Teilkerne (5a1 und 5a2), Teilkerne (5b1 und 5b2), eine erste Spuleneinheit (3A), eine zweite Spuleneinheit (3B), eine erste bewegbare Einheit (11a), eine zweite bewegbare Einheit (11b) und ein Gehäuse (2). Das Gehäuse (2) enthält ein magnetisches Material und umgibt die erste Spuleneinheit (3A) und die zweite Spuleneinheit (3B) integriert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Aktor mit mehreren linear bewegbaren Einheiten, und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen elektromagnetischen Aktors.
STAND DER TECHNIK
Eine typische herkömmliche Vorrichtung mit mehreren linear bewegbaren Einheiten ist eine Solenoid-Vorrichtung, die zum Beispiel in Patentliteratur 1 offenbart ist. Diese Solenoid-Vorrichtung enthält eine erste elektromagnetische Spule, eine zweite elektromagnetische Spule, einen ersten Stößel, einen zweiten Stößel, einen ersten Fixierkern, einen zweiten Fixierkern, ein erstes Kopplungsjoch, ein zweites Kopplungsjoch, ein Kernverbindungsjoch und eine zweite Kopplungseinheit.
Die erste und die zweite elektromagnetische Spule leiten Elektrizität und erzeugen dadurch Magnetflüsse.
Der erste und der zweite Stößel sind linear bewegbare Einheiten. Der erste Stößel wird als Reaktion auf elektrische Leitung an die erste elektromagnetische Spule linear bewegt, und der zweite Stößel wird als Reaktion auf elektrische Leitung an die zweite elektromagnetische Spule linear bewegt.
Der erste Fixierkern ist an einer dem ersten Stößel zugewandten Position in der Bewegungsrichtung des ersten Stößels angeordnet. Der zweite Fixierkern ist an einer dem zweiten Stößel zugewandten Position in der Bewegungsrichtung des zweiten Stößels angeordnet.
Das erste Kopplungsjoch koppelt den ersten Stößel an den zweiten Stößel.
Das zweite Kopplungsjoch ist zwischen der ersten elektromagnetischen Spule und der zweiten elektromagnetischen Spule angeordnet, und koppelt den ersten Stößel an den zweiten Fixierkern.
Ein Ende der zweiten Kopplungseinheit ist an das Ende des ersten Kopplungsjochs angrenzend an den zweiten Stößel gekoppelt, und das andere Ende der zweiten Kopplungseinheit ist an das Ende des zweiten Kopplungsjochs angrenzend an den zweiten Fixierkern gekoppelt. Somit ist die zweite elektromagnetische Spule durch das erste Kopplungsjoch, das zweite Kopplungsjoch und die zweite Kopplungseinheit umgeben.
Das Kernverbindungsjoch ist an den ersten Fixierkern und an das Ende des zweiten Kopplungsjochs angrenzend an den ersten Stößel gekoppelt. Somit ist die erste elektromagnetische Spule durch das Kernverbindungsjoch und das zweite Kopplungsjoch umgeben.
Eine Aussparung ist zwischen dem Ende des Kernverbindungsjochs angrenzend an den ersten Fixierkern und den Abschnitt des zweiten Kopplungsjochs, der mit dem zweiten Fixierkern verbunden ist, vorgesehen. Die Aussparung beschränkt den Fluss des Magnetflusses zwischen diesen.
LITERATURSTELLENLISTE
PATENTLITERATUR
[PLT 1] Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2014-103219
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Die elektromagnetische Kraft, die den Stößel antreibt, nimmt zu wenn der Umfang eines Magnetkreises, in welchem der durch elektrische Leitung in der Spule erzeugte Magnetfluss fließt, abnimmt, und wenn der Querschnittbereich einer Komponente, durch welche der Magnetfluss durchgeht, zunimmt.
Die in Patentliteratur 1 offenbarte Solenoid-Vorrichtung enthält einen Magnetkreis, wo der Magnetfluss durch das erste und das zweite Kopplungsjoch durchgeht.
Leider sind in der Solenoid-Vorrichtung, die in Patentliteratur 1 offenbart ist, die erste elektromagnetische Spule und die zweite elektromagnetische Spule jeweils getrennt durch die Jochs umgeben, und die Aussparung ist zwischen dem zweiten Kopplungsjoch, das die zweite elektromagnetische Spule umgibt, und dem Kernverbindungsjoch, das die erste elektromagnetische Spule umgibt, vorgesehen.
Somit kann ein Magnetkreis, welcher das Kernverbindungsjoch und das zweite Kopplungsjoch enthält und einen kurzen Pfad für den Magnetfluss aufweist, nicht ausgeführt werden, und deswegen kann die Magneteffizienz nicht gesteigert werden.
Zum Beispiel fließt der Magnetfluss, der durch elektrische Leitung in lediglich der ersten elektromagnetischen Spule erzeugt wird, durch das erste Kopplungsjoch zu dem ersten Stößel. Von dem Magnetfluss wird eine Flusskomponente, die zu dem die erste elektromagnetische Spule umgebenden Kernverbindungsjoch fließt, durch Luft in der Aussparung, die als ein Magnetwiderstand dient, davon abgehalten zu dem zweiten Kopplungsjoch angrenzend an die zweite elektromagnetische Spule zu fließen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, welche gemacht worden ist um das oben erwähnte Problem zu lösen, ist einen elektrischen Aktor, der zum Steigern der Magneteffizienz imstande ist, und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen elektromagnetischen Aktors, bereitzustellen.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Ein elektromagnetischer Aktor bzw. Aktuator gemäß der vorliegenden Erfindung enthält: mehrere Kerne; mehrere Kerneinheiten; mehrere bewegbare Einheiten; und ein Gehäuse. Die mehreren Kerne enthalten jeweils ein magnetisches Material. Die mehreren Spuleneinheiten sind um die Außenumfänge der entsprechenden Kerne herum vorgesehen. Die mehreren bewegbaren Einheiten bewegen sich durch Schubkraft bzw. Axialschub, die bzw. der durch elektrische Leitung an die entsprechenden Spuleneinheiten erzeugt wird, in die axialen Richtungen der entsprechenden Kerne. Das Gehäuse enthält ein magnetisches Material und umgibt die mehreren Spuleneinheiten integriert.
VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung umgibt das Gehäuse, das ein magnetisches Material enthält, die mehreren Spuleneinheiten integriert. Somit kann auch ein Abschnitt des Gehäuses, welcher um den Außenumfang von einer nicht erregten Spuleneinheit herum ist, für einen Flusspfad genutzt werden, durch welchen ein durch elektrische Leitung an einen Teil der Spuleneinheiten erzeugter Magnetfluss durchgeht. Als eine Folge hiervon nimmt der Querschnittbereich des Flusspfads zu, und somit kann die Magneteffizienz gesteigert werden.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht eines elektromagnetischen Aktors gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnitt-Pfeil-Ansicht, die entlang Linie A-A in 1 des elektromagnetischen Aktors gemäß Ausführungsform 1 genommen ist.
3 ist eine Querschnitt-Pfeil-Ansicht, die entlang Linie B-B in 2 des elektromagnetischen Aktors gemäß Ausführungsform 1 genommen ist.
4 ist eine Querschnittansicht eines herkömmlichen elektromagnetischen Aktors.
5 ist eine Querschnittansicht, die Magnetkreise in dem elektromagnetischen Aktor gemäß Ausführungsform 1 darstellt.
6 ist eine Querschnittansicht eines elektromagnetischen Aktors gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine Draufsicht von einem Material eines Gehäuses in Ausführungsform 2.
8 ist eine Draufsicht des Gehäuses in Ausführungsform 2.
9 ist eine Querschnittansicht des Hauptteils eines elektromagnetischen Aktors, die ein Verfahren zur Herstellung des elektromagnetischen Aktors gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt.
10 ist eine Draufsicht des elektromagnetischen Aktors in der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Um die vorliegende Erfindung detaillierter zu erläutern, werden nachstehend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden.
Ausführungsform 1
1 ist eine Draufsicht eines elektromagnetischen Aktors 1 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine Querschnitt-Pfeil-Ansicht, die entlang Linie A-A in 1 des elektromagnetischen Aktors 1 genommen ist. 3 ist eine Querschnitt-Pfeil-Ansicht, die entlang Linie B-B in 2 des elektromagnetischen Aktors 1 genommen ist.
Der elektromagnetische Aktor 1 enthält ein Gehäuse 2, das eine erste Spuleneinheit 3A und eine zweite Spuleneinheit 3B aufnimmt, wie durch gestrichelte Linien in 1 gezeichnet. Das Gehäuse 2, die erste Spuleneinheit 3A und die zweite Spuleneinheit 3B sind durch Harzformung bzw. -formgebung mit einem Harz 4 integriert.
Das Gehäuse 2 ist ein Kasten bzw. Behältnis mit einem magnetischen Material und umgibt die erste Spuleneinheit 3A und die zweite Spuleneinheit 3B integriert, wie in 3 dargestellt.
Die erste und die zweite Spuleneinheit 3A und 3B sind Spulenanordnungen, die Seite an Seite in dem Gehäuse 2 vorgesehen sind. Die erste Spuleneinheit 3A enthält eine Spule 6a-2, die durch Wickeln eines Drahts auf einen Spulenkörper 6a-1 ausgebildet und dann mit einer Elektrode 17a verbunden wird, die in 3 dargestellt ist. Ähnlich enthält die zweite Spuleneinheit 3B eine Spule 6b-2, die durch Wickeln eines Drahts auf einen Spulenkörper 6b-1 ausgebildet und dann mit einer anderen Elektrode 17b verbunden wird, die in 3 dargestellt ist.
Wie in 2 dargestellt, sind Bereichs- bzw. Teilkerne 5a1 und 5a2 Seite an Seite entlang einer Achse a vorgesehen. Der Teilkern 5a1 ist an dem Innenumfang des Spulenkörpers 6a-1 vorgesehen, wohingegen der Teilkern 5a2 angrenzend an eine erste bewegbare Einheit 11a vorgesehen ist. Eine Hülse 7a ist ein Ringelement, das an einem Abschnitt montiert ist, wo der Teilkern 5a1 und der Teilkern 5a2 einander zugewandt sind, und hält die Teilkerne 5a1.
Ähnlich sind der Teilkern 5b1 und der Teilkern 5b2 Seite an Seite entlang einer Achse b vorgesehen. Eine Hülse 7b hält die Teilkerne 5b1 und 5b2.
Die Teilkerne 5a1 und 5b1 sind mit einem Boden versehene zylindrische Elemente, jeweils mit einem magnetischen Material. Der Teilkern 5a1 weist ein Loch bzw. eine Bohrung entlang der Achse a auf, und das Loch ist zu dem Teilkern 5a2 hin offen. Der Teilkern 5b1 weist ein Loch bzw. eine Bohrung entlang der Achse b auf, und das Loch ist zu dem Teilkern 5b2 hin offen.
Die Teilkerne 5a2 und 5b2 sind Elemente, die jeweils ein magnetischen Material enthalten und einen zylindrischen Abschnitt und einen Flansch, der sich radial nach außen von einem Ende des zylindrischen Abschnitts erstreckt, aufweisen. Der zylindrische Abschnitt des Teilkerns 5a2 weist ein Durchgangsloch bzw. eine Durchgangsbohrung entlang der Achse a auf und ist mit dem Flansch an einem an die erste bewegbare Einheit 11a angrenzenden Ende versehen. Der zylindrische Abschnitt des Teilkerns 5b2 weist auch ein Durchgangsloch bzw. eine Durchgangsbohrung entlang der Achse b auf, und ist mit dem Flansch an einem an die zweite bewegbare Einheit 11b angrenzenden Ende versehen.
Wie in 2 dargestellt, enthält die erste bewegbare Einheit 11a einen Permanentmagneten 8a, eine Platte 9a und eine Platte 10a, und bewegt sich wechselseitig zwischen dem Teilkern 5a2 und einer Einhausung 14 in die Richtung der Achse a.
Ähnlich enthält die zweite bewegbare Einheit 11b einen Permanentmagneten 8b, eine Platte 9b und eine Platte 10b, und bewegt sich wechselseitig zwischen dem Teilkern 5b2 und der Einhausung 14 in der Richtung der Achse b.
Der Permanentmagnet 8a, der eine Scheibenform aufweist, enthält einen Abschnitt, der zu dem Nordpol magnetisiert ist, angrenzend an den Teilkern 5a2, einen Abschnitt, der zu dem Südpol magnetisiert ist, entfernt von dem Teilkern 5a2, und ein Durchgangsloch bzw. eine Durchgangsbohrung in der Mitte. Ähnlich enthält der Permanentmagnet 8b, der eine Scheibenform aufweist, einen Abschnitt, der zu dem Nordpol magnetisiert ist, angrenzend an den Teilkern 5b2, einen Abschnitt, der zu dem Südpol magnetisiert ist, entfernt von dem Teilkern 5b2, und ein Durchgangsloch bzw. eine Durchgangsbohrung in der Mitte. In der ersten bewegbaren Einheit 11a wird der Permanentmagnet 8a zwischen der Platte 9a und der Platte 10a gehalten. Die Platte 9a ist an der Fläche des Permanentmagneten 8a angrenzend an den Teilkern 5a2 fixiert. Die Platte 10a ist an der Fläche des Permanentmagneten 8a entfernt von dem Teilkern 5a2 fixiert. Ähnlich wird der Permanentmagnet 8b zwischen der Platte 9b und der Platte 10b gehalten. Es sollte angemerkt werden, dass sich die Richtungen der Magnetpole von den Permanentmagneten 8a und 8b von jenen, die oben beschrieben werden, unterscheiden können, abhängig von Zwecken des elektromagnetischen Aktors.
Die Platte 9a und die Platte 9b enthalten jeweils ein magnetisches Material und weisen einen zylindrischen Abschnitt und einen Flansch auf, der sich von einem Ende des zylindrischen Abschnitts radial nach außen erstreckt.
Der zylindrische Abschnitt der Platte 9a weist ein Durchgangsloch bzw. eine Durchgangsbohrung entlang der Achse a auf, und ist an einem an den Permanentmagneten 8a angrenzenden Ende mit dem Flansch versehen. Ähnlich weist der zylindrische Abschnitt der Platte 9b auch ein Durchgangsloch bzw. eine Durchgangsbohrung entlang der Achse b auf, und ist an einem an den Permanentmagneten 8b angrenzenden Ende mit dem Flansch versehen.
Der zylindrische Abschnitt der Platte 9a kann einhergehend mit einer Bewegung der ersten bewegbaren Einheit 11a in das Loch in dem Teilkern 5a2 eingeführt werden. Der zylindrische Abschnitt der Platte 9b kann einhergehend mit einer Bewegung der zweiten bewegbaren Einheit 11b in das Loch in dem Teilkern 5b2 eingeführt werden.
Die Platte 10a und die Platte 10b enthalten jeweils ein magnetisches Material und weisen ein Durchgangsloch bzw. eine Durchgangsbohrung in der Mitte auf.
Eine Achse 12a ist ein in das Loch in dem Teilkern 5a1 und das Loch in dem Teilkern 5a2 eingeführter Stab. Von dem Stab weist der von der Ausgangsseite bzw. Ausgabeseite entfernte Teilabschnitt einen größeren Durchmesser als der an die Ausgangsseite angrenzende Teilabschnitt auf. Der von der Ausgangsseite entfernte Stabteilabschnitt wird in das Loch in dem Teilkern 5a1 und das Loch in dem Teilkern 5a2 eingeführt. Ähnlich ist eine Achse 12b ein Stab, dessen von der Ausgangsseite entfernter Teilabschnitt einen größeren Durchmesser aufweist, und dieser von der Ausgangsseite entfernte Stabteilabschnitt wird in das Loch in dem Teilkern 5b1 und das Loch in dem Teilkern 5b2 eingeführt.
Ein Verbindungsstück 13a weist einen plattenartigen Körper auf. Ein erster Stift 15a ist an einem Ende des Körpers montiert, und ein zylindrischer Abschnitt, welcher ein Durchgangsloch bzw. eine Durchgangsbohrung entlang der Achse a aufweist, ist an dem anderen Ende des Körpers vorgesehen.
Ähnlich weist ein Verbindungsstück 13b auch einen plattenartigen Körper auf. Ein zweiter Stift 15b ist an einem Ende des Körpers montiert, und ein zylindrischer Abschnitt, welcher ein Durchgangsloch bzw. eine Durchgangsbohrung entlang der Achse b aufweist, ist an dem anderen Ende des Körpers vorgesehen.
Der zylindrische Abschnitt des Verbindungsstücks 13a wird in das Loch in der Platte 10a und das Loch in dem Permanentmagneten 8a gepasst. Ähnlich wird auch der zylindrische Abschnitt des Verbindungsstücks 13b in das Loch in der Platte 10b und das Loch in dem Permanentmagneten 8b gepasst.
Wie in 2 dargestellt, wird der Stabteilabschnitt der Achse 12a angrenzend an die Ausgangsseite in das Loch in dem zylindrischen Abschnitt der Platte 9a und weiter in das Loch in dem zylindrischen Abschnitt des Verbindungsstücks 13a eingeführt und wird fixiert.
Ähnlich wird der Stabteilabschnitt der Achse 12b angrenzend an die Ausgangsseite in das Loch in dem zylindrischen Abschnitt der Platte 9b und weiter in das Loch in dem zylindrischen Abschnitt des Verbindungsstücks 13b eingeführt und wird fixiert.
Jede der Achsen 12a und 12b wird zum Beispiel durch Schweißen nach einem Einführen in die Löcher, oder durch Presspassen in die Löcher, fixiert.
Wie in 2 dargestellt, sind der erste und der zweite Stift 15a und 15b Stäbe, und werden in entsprechende Löcher bzw. Bohrungen in einem an der Einhausung 14 montierten Ansatz 16 eingeführt.
Die Achse a1 des ersten Stifts 15a ist parallel zu der Achse a der ersten bewegbaren Einheit 11a vorgesehen und ist zu dem zweiten Stift 15b hin verschoben. Ähnlich ist die Achse b1 des zweiten Stifts 15b parallel zu der Achse b der zweiten bewegbaren Einheit 11b vorgesehen, und ist zu dem ersten Stift 15a hin verschoben.
Mit anderen Worten ist der Abstand zwischen dem ersten Stift 15a und dem zweiten Stift 15b enger als der Abstand zwischen der ersten bewegbaren Einheit 11a und der zweiten bewegbaren Einheit 11b.
Falls der Abstand zwischen der Achse a der ersten bewegbaren Einheit 11a und der Achse a1 des ersten Stifts 15a vergrößert ist, ist es wahrscheinlich, dass der erste Stift 15a zu der Achse a der ersten bewegbaren Einheit 11a geneigt ist.
In diesem Fall tritt leicht eine sogenannte Verdrehung auf, welche verursacht, dass der erste Stift 15a in Kontakt mit dem Loch in dem Ansatz 16 gelangt, um die lineare Bewegung zu behindern bzw. einzuschränken. Somit wird der Abstand zwischen der Achse a der ersten bewegbaren Einheit 11a und der Achse a1 des ersten Stifts 15a vorzugsweise soviel wie möglich verringert.
Unterdes hängt der Abstand zwischen dem ersten Stift 15a und dem zweiten Stift 15b von Zwecken des elektromagnetischen Aktors 1 ab. In dem Fall eines Zwecks, der einen engen Abstand zwischen dem ersten Stift 15a und dem zweiten Stift 15b erfordert, sollte somit die erste Spuleneinheit 3A so nah wie möglich an der zweiten Spuleneinheit 3B vorgesehen werden, um den Abstand zwischen der Achse a der ersten bewegbaren Einheit 11a und der Achse a1 des ersten Stifts 15a zu verkürzen.
Ein mögliches Vorgehen zum Vorsehen der ersten Spuleneinheit nah an der zweiten Spuleneinheit, mit der ersten Spuleneinheit und der zweiten Spuleneinheit durch separate Gehäuse umgeben, ist die radialen Abmessungen der ersten Spuleneinheit und der zweiten Spuleneinheit zu verringern, um ihnen zu gestatten, nah zu sein.
Zum Beispiel variiert der Ausgang bzw. die Ausgabe einer Spule nicht, solange wie ein angelegter Strom konstant ist und sich die Gesamtanzahl von Wicklungen nicht ändert. Somit können eine Verringerung von Wicklungslagen und eine Zunahme von Wicklungen pro Lage die radialen Abmessungen der ersten Spuleneinheit und der zweiten Spuleneinheit verringern.
Eine Reduzierung in der radialen Abmessung bei einem derartigen Vorgehen vergrößert jedoch immer die axialen Längen der ersten Spuleneinheit und der zweiten Spuleneinheit. Derartige vergrößerte Abmessungen beschränken ungünstig ein Montieren von einem elektromagnetischen Aktor.
Somit wird bei einem herkömmlichen elektromagnetischen Aktor 100, der in 4 dargestellt ist, kein Gehäuse zwischen einer ersten Spuleneinheit 101a und einer zweiten Spuleneinheit 101b vorgesehen, um die erste Spuleneinheit 101a und die zweite Spuleneinheit 101b dicht vorzusehen, ohne eine Zunahme in axialer Länge. In dieser Ausgestaltung ist die erste Spuleneinheit 101a durch ein erstes Gehäuse 102a umgeben, und die zweite Spuleneinheit 101b ist durch ein zweites Gehäuse 102b umgeben. Eine Aussparung 103 ist zwischen dem ersten Gehäuse 102a und dem zweiten Gehäuse 102b vorgesehen.
Die Aussparung 103 zwischen dem ersten Gehäuse 102a und dem zweiten Gehäuse 102b beschränkt jedoch den Fluss des Magnetflusses, der durch elektrische Leitung in Spulen zwischen dem ersten Gehäuse 102a und dem zweiten Gehäuse 102b erzeugt wird, weil Luft in der Aussparung 103 als ein Magnetwiderstand dient. Somit wird ein Magnetkreis, welcher das erste Gehäuse 102a und das zweite Gehäuse 102b enthält und einen großen Querschnittbereich aufweist, nicht vorgesehen, und deshalb kann die Magneteffizienz nicht gesteigert werden.
Im Gegensatz ist in dem elektromagnetischen Aktor 1 gemäß Ausführungsform 1 die erste Spuleneinheit 3A nah an der zweiten Spuleneinheit 3B vorgesehen, und das einzelne Gehäuse 2 ist vorgesehen, um die erste Spuleneinheit 3A und die zweite Spuleneinheit 3B integriert zu umgeben, wie in 3 dargestellt.
In einer derartigen Ausgestaltung kann ein Magnetkreis, welcher das Gehäuse 2 enthält und einen großen Querschnittbereich aufweist, ohne separate Gehäuse, die einzeln die erste Spuleneinheit 3A und die zweite Spuleneinheit 3B umgeben, vorgesehen werden, und somit kann die Magneteffizienz gesteigert werden.
Da separate Gehäuse für die erste und die zweite Spuleneinheit 3A und 3B nicht erforderlich sind, kann die Anzahl an Komponenten verringert werden.
Zum Beispiel, wenn Elektrizität an die Spule 6a-2 in der ersten Spuleneinheit 3A geleitet wird, fließt ein durch die Spule 6a-2 erzeugter Magnetfluss in einem Magnetkreis C1, wo der Magnetfluss von dem Gehäuse 2 durch die Teilkerne 5a1 und 5a2 fließt und zu dem Gehäuse 2 zurückkehrt, wie in 5 dargestellt.
Des Weiteren fließt auch der durch die Spule 6a-2 erzeugte Magnetfluss in einem Magnetkreis C2, wo der Magnetfluss von dem Teilkern 5a1 durch den Teilkern 5a2, den Teilkern 5b2 angrenzend an die zweite Spuleneinheit 3B und das Gehäuse 2 fließt, und zu dem Teilkern 5a1 zurückkehrt. Auf diese Weise kann der durch die Spule 6a-2 erzeugte Magnetfluss nicht nur um die erste Spuleneinheit 3A herum fließen, sondern auch in einem Abschnitt des Gehäuses 2, welcher angrenzend an eine Spule ist, an welche keine Elektrizität geleitet wird.
Wie oben beschrieben, enthält der elektromagnetische Aktor 1 gemäß Ausführungsform 1 die Teilkerne 5a1 und 5a2, die Teilkerne 5b1 und 5b2, die erste Spuleneinheit 3A, die zweite Spuleneinheit 3B, die erste bewegbare Einheit 11a, die zweite bewegbare Einheit 11b und das Gehäuse 2. In dieser Ausgestaltung enthält das Gehäuse 2 ein magnetisches Material und umgibt die erste Spuleneinheit 3A und die zweite Spuleneinheit 3B integriert. Somit kann der Magnetkreis C2, welcher das Gehäuse 2 enthält und einen großen Querschnittbereich aufweist, bereitgestellt werden, und somit kann die Magneteffizienz gesteigert werden.
Da die separaten Gehäuse für die erste Spuleneinheit 3A und die zweite Spuleneinheit 3B nicht erforderlich sind, kann die Anzahl an Komponenten verringert werden.
Ausführungsform 2
6 ist eine Querschnittansicht, genommen entlang einer Linie in der gleichen Position wie diejenige von Linie B-B in 2, eines elektromagnetischen Aktors 1A gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
Wie in 6 dargestellt, sind eine erste Spuleneinheit 3A und eine zweite Spuleneinheit 3B so vorgesehen, dass eine Achse a parallel zu und so nah wie möglich an einer Achse b ist, wie bei dem elektromagnetischen Aktor 1 gemäß Ausführungsform 1. Ein Gehäuse 2A enthält ein magnetisches Material und umgibt die erste Spuleneinheit 3A und die zweite Spuleneinheit 3B.
Der Querschnitt des Gehäuses 2A, in die Richtung orthogonal zu den Achsen a und b geschnitten, weist eine rechteckige Form mit einer offenen Seite auf, wie in 6 dargestellt. Mit anderen Worten weist das Gehäuse 2A sechs Flächen auf, und zwei der Flächen sind an der Entnahmeseite von Elektroden 17a und 17b und Ausgangsseite offen.
Das Gehäuse 2 weist eine gebogene Fläche um die erste Spuleneinheit 3A und die zweite Spuleneinheit 3B herum auf, um sich entlang der Außenumfänge der ersten Spuleneinheit 3A und der zweiten Spuleneinheit 3B zu erstrecken.
Im Gegensatz umgibt das Gehäuse 2A lediglich die erste Spuleneinheit 3A und die zweite Spuleneinheit 3B durch flache Flächen und kann somit durch einen einfachen Prozess hergestellt werden.
Zum Beispiel kann das Gehäuse 2A durch Biegen eines flachen magnetischen Materials 18, welches in 7 dargestellt ist, hergestellt werden. Das flache magnetische Material 18 weist eine T-Form auf und enthält einen Körper 2A-1 mit Löchern bzw. Bohrungen 2a und 2b, Seitenstücken 2A-2 und 2A-3, die sich von dem Körper 2A-1 zu der linken Seite und der rechten Seite von ihm erstrecken, und einem Längsstück 2A-4, das sich orthogonal zu den Erstreckungsrichtungen der Seitenstücke 2A-2 und 2A-3 erstreckt. Enden von einem Teilkern 5a1 und einem Teilkern 5b1 werden in die entsprechenden Löcher 2a und 2b gepasst.
Wie in 8 dargestellt, kann das Gehäuse 2A durch einen einfachen Prozess hergestellt werden, mit dem lediglich ein Biegen des Längsstücks 2A-4 und der Seitenstücke 2A-2 und 2A-3 des flachen magnetischen Materials 18 in die gleiche Richtung einhergeht.
Ein derartiger einfacher Prozess des Herstellens des Gehäuses 2A ermöglicht eine kostengünstige Herstellung des elektromagnetischen Aktors 1A.
Wie in 8 dargestellt, wenn ein Spalt zwischen dem Seitenstück 2A-2 und dem Längsstück 2A-4 an einer Ecke 19a vorhanden ist, und ein Spalt zwischen dem Seitenstück 2A-3 und dem Längsstück 2A-4 an einer Ecke 19b vorhanden ist, tritt jedoch eine Schwierigkeit beim Durchgang von Magnetflüssen auf, welche magnetischen Verlust verursacht.
In dem Fall, wo das Gehäuse 2A aus dem flachen magnetischen Material 18 erzeugt wird, werden somit das Seitenstück 2A-2 und das Längsstück 2A-4 vorzugsweise gebogen, bis sie an der Ecke 19a miteinander in Kontakt gelangen, und das Seitenstück 2A-3 und das Längsstück 2A-4 werden vorzugsweise gebogen, bis sie an der Ecke 19b miteinander in Kontakt gelangen.
Wie oben beschrieben, bei dem elektromagnetischen Aktor 1A gemäß Ausführungsform 2, weist das Gehäuse 2A sechs Flächen auf, und zwei der Flächen sind offen. In dieser Ausgestaltung wird das Gehäuse 2A durch Biegen des Längsstücks 2A-4 und der beiden Seitenstücke 2A-2 und 2A-3 des flachen magnetischen Materials 18 mit einer T-Form erzeugt. Somit kann das Gehäuse 2A durch einen einfachen Prozess hergestellt werden.
Ausführungsform 3
9 ist eine Querschnittansicht des Hauptteils eines elektromagnetischen Aktors 1, die ein Verfahren zur Herstellung des elektromagnetischen Aktors 1 gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt. 9 erläutert einen Harzformgebungsprozess unter Herstellungsprozessen des elektromagnetischen Aktors 1.
In dem elektromagnetischen Aktor 1 enthält eine stationäre bzw. ortsfeste Einheit, die an eine erste bewegbare Einheit 11a angrenzt, ein Gehäuse 2, eine erste Spuleneinheit 3A und Teilkerne 5a1 und 5a2.
Eine stationäre bzw. ortsfeste Einheit, die an eine zweite bewegbare Einheit 11b angrenzt, enthält das Gehäuse 2, eine zweite Spuleneinheit 3B und Teilkerne 5b1 und 5b2. Diese stationären Einheiten werden durch Harzformgebung mit einem Harz 4 integriert.
Bei der Harzformgebung sollte verhindert werden, dass das Harz 4 in andere Abschnitte als die stationären Einheiten eindringt, um eine Erzeugung von Graten zu vermeiden. In diesem Fall ist die Abmessungspräzision erforderlich für zwischen einer Form 20 und dem Innendurchmesser des Gehäuses 2, zwischen einer Säule 20a in der Form 20 und den Innendurchmessern der Teilkerne 5a1 und 5a2, und zwischen einer Säule 20b in der Form 20 und den Innendurchmessern der Teilkerne 5b1 und 5b2.
Leider werden bei der herkömmlichen Harzformgebung Teilkerne an einem Gehäuse fixiert, und dann werden sie an einer Form platziert. Wenn das Abstandsmaß zwischen einer Achse a und einer Achse b, welche die Mittelachsen von Teilkernen sind, in Abmessung nicht präzise ist, ist es somit unmöglich, sie an der Form zu platzieren.
Im Gegensatz, bei dem elektromagnetischen Aktor 1 gemäß Ausführungsform 3, wird das Vorgehen angewandt, dass die Teilkerne nicht an dem Gehäuse fixiert bzw. gelöst gelassen werden. Die Teilkerne 5a1 und 5b1 werden an der Form 20 so platziert, dass Endabschnitte 5a1-1 und 5b1-1 der Teilkerne 5a1 und 5b1, die von der Ausgangsseite entfernt sind, in die Löcher 2a beziehungsweise 2b in dem Gehäuse 2 mit einem Abstand bzw. Zwischenraum D eingeführt werden. Genauer sind die Durchmesser der Endabschnitte 5a1-1 und 5b1-1 kleiner als jene von Öffnungen der Löcher 2a und 2b.
Bei einer derartigen Ausgestaltung, wenn die stationären Einheiten an der Form 20 platziert sind, absorbiert der Zwischenraum D den Abmessungsfehler zwischen der Form 20 und dem Innendurchmesser des Gehäuses 2; der Zwischenraum D absorbiert den Abmessungsfehler zwischen der Säule 20a in der Form 20 und den Innendurchmessern der Teilkerne 5a1 und 5a2; und den Abmessungsfehler zwischen der Säule 20b in der Form 20 und den Innendurchmessern der Teilkerne 5b1 und 5b2. Dies ermöglicht, dass die stationären Einheiten leicht an der Form 20 platziert werden können.
Wie in 9 dargestellt, weisen die Teilkerne 5a1 und 5b1 Flansche 5a1-2 und 5b1-2 um die Endabschnitte 5a1-1 beziehungsweise 5b1-1 herum auf. Wenn die stationären Einheiten an der Form 20 platziert werden, gelangt der Flansch 5a1-2 mit dem Außenumfangsrand um die Öffnung des Lochs 2a herum Kontakt, und der Flansch 5b1-2 gelangt mit dem Außenumfangsrand um die Öffnung des Lochs 2b herum in Kontakt. In diesem Zustand ist eine Form 21 außerhalb des Gehäuses 2 platziert.
Die Form 21 weist einen einzelnen Einlauf bzw. Eingusskanal 21a zur Harzeinspritzung an einer mittigen Position 22 zwischen der ersten Spuleneinheit 3A und der zweiten Spuleneinheit 3B auf, die zueinander benachbart sind, welche in 10 dargestellt sind.
Nachdem die Form 21 an der Form 20 montiert ist, wird das Harz 4 aus dem Eingusskanal 21 eingespritzt. Das Gehäuse 2 wird durch den Formungsdruck gegen die Flansche 5a1-2 und 5b1-2 gedrückt. Während der Flansch 5a1-2 mit dem Außenumfangsrand um die Öffnung des Lochs 2a herum in Kontakt gehalten wird, und der Flansch 5b1-2 mit dem Außenumfangsrand um die Öffnung des Lochs 2b herum in Kontakt gehalten wird, wird dadurch Harzformgebung durchgeführt.
Wie oben angegeben, werden die Endabschnitte 5a1-1 und 5b1-1 der Teilkerne 5a1 und 5b1 in die Löcher 2a beziehungsweise 2b mit dem Zwischenraum D eingeführt. Der Zwischenraum D ist ein Luftspalt zwischen dem Endabschnitt 5a1-1 oder 5b1-1 und dem Loch 2a oder 2b.
Selbst dann ist der Flansch 5a1-2 in Kontakt mit dem Außenumfangsrand um die Öffnung des Lochs 2a herum, und der Flansch 5b1-2 ist in Kontakt mit dem Außenumfangsrand um die Öffnung des Lochs 2b herum. Magnetflüsse fließen somit durch die Flansche 5a1-2 und 5b1-2 zu dem Gehäuse 2. Eine Verringerung in der Magneteffizienz kann dadurch eingeschränkt werden.
Wie oben beschrieben, werden bei dem elektromagnetischen Aktor 1 gemäß Ausführungsform 3 die Endabschnitte 5a1-1 und 5b1-1 der Teilkerne 5a1 und 5b1, die von der Ausgangsseite entfernt sind, in die jeweils in dem Gehäuse 2 vorgesehenen Löcher 2a und 2b mit dem Zwischenraum D eingeführt. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht ein leichtes Positionieren der stationären Einheiten relativ zu der Form 20.
Bei dem elektromagnetischen Aktor 1 gemäß Ausführungsform 3 weisen die Teilkerne 5a1 und 5b1 entsprechend die Flansche 5a1-2 und 5b1-2 auf, die im Inneren des Gehäuses 2 und in Kontakt mit den Außenumfangsrändern um die Öffnungen der Löcher 2a und 2b herum sind. Bei einer derartigen Ausgestaltung, wenn der Zwischenraum D als ein Magnetwiderstand dient, können Magnetflüsse durch die Flansche 5a1-2 und 5b1-2 zu dem Gehäuse 2 fließen, und somit kann eine Verringerung in der Magneteffizienz beschränkt werden.
Ein Herstellungsverfahren gemäß Ausführungsform 3 umfasst die Schritte des Platzierens der stationären Einheiten in die Formen 20 und 21; und Formen des Äußeren des Gehäuses 2, der ersten Spuleneinheit 3A und der zweiten Spuleneinheit 3B mit dem Harz 4, das aus dem in der Form 21 vorgesehenen Eingusskanal 21a eingespritzt wird.
Für die erste Spuleneinheit 3A und die zweite Spuleneinheit 3B werden die Endabschnitte 5a1-1 und 5b1-1 der Teilkerne 5a1 und 5b1 in die Löcher 2a beziehungsweise 2b mit dem Zwischenraum D eingeführt. Die Flansche 5a1-2 und 5b1-2 der Teilkerne 5a1 und 5b1 werden an dem Gehäuse 2 montiert, so dass die Flansche 5a1-2 und 5b1-2 im Inneren des Gehäuses 2 und in Kontakt mit den Außenumfangsrändern um die Öffnungen der Löcher 2a und 2b herum sind. Der Eingusskanal 21a ist an der mittigen Position 22 zwischen der ersten Spuleneinheit 3A und der zweiten Spuleneinheit 3B vorgesehen. Als eine Folge einer derartigen Ausgestaltung können die stationären Einheiten leicht relativ zu der Form 20 positioniert werden, und eine Verringerung in der Magneteffizienz kann eingeschränkt werden.
In dem Fall, wo drei oder mehr Spuleneinheiten in dem Gehäuse vorgesehen sind, können mehrere Eingusskanäle an Positionen an der Form 21 vorgesehen werden, so dass das Gehäuse durch das ausgestoßene Harz gleichmäßig gegen die Spuleneinheiten gedrückt wird.
Zum Beispiel, in dem Fall wo das Gehäuse ein rechteckiges Oberteil aufweist, werden mehrere Eingusskanäle an Positionen an der Form 21 vorgesehen, die den mehreren Positionen entlang der diagonalen Linien an dem Oberteil entsprechen, um das Oberteil des Gehäuses durch das Harz gleichmäßig gegen die Spuleneinheiten zu drücken.
Ausführungsformen 1 bis 3 enthalten zwei Spuleneinheiten, und zwar die erste Spuleneinheit 3A und die zweite Spuleneinheit 3B. Alternativ kann der elektromagnetische Aktor gemäß der vorliegenden Erfindung drei oder mehr Spuleneinheiten enthalten.
Zum Beispiel werden drei oder mehr Spuleneinheiten so vorgesehen, dass ihre Achsen relativ zueinander parallel sind, und das einzelne Gehäuse sämtliche der Spuleneinheiten umgibt. Eine derartige Ausgestaltung kann auch den gleichen Effekt wie oben beschrieben erreichen.
Es sollte angemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung jegliche Kombination von Ausführungsformen, oder Modifikationen oder Weglassung jeglicher Komponente in den Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung enthalten kann.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Weil der elektromagnetische Aktor gemäß der vorliegenden Erfindung die Magneteffizienz steigern kann, kann der elektromagnetische Aktor zum Beispiel in Nockenschalthebeln in Fahrzeugmotoren verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1, 1A, 100: elektromagnetischer Aktor
2, 2A: Gehäuse
2A-1: Körper
2A-2, 2A-3: Seitenstück
2A-4: Längsstück
2a, 2b: Loch
3A, 101a: erste Spuleneinheit
3B, 101b: zweite Spuleneinheit
5a1, 5a2, 5b1, 5b2: Teilkern
5a1-1, 5b1-1: Endabschnitt
5a1-2, 5b1-2: Flansch
6a-1, 6b-1: Spulenkörper
6a-2, 6b-2: Spule
7a, 7b: Hülse
8a, 8b: Permanentmagnet
9a, 9b, 10a, 10b: Platte
11a: erste bewegbare Einheit
11b: zweite bewegbare Einheit
12a, 12b: Achse
13a, 13b: Verbindungsstück
14: Einhausung
15a: erster Stift
15b: zweiter Stift
16: Ansatz
17a, 17b: Elektrode
18: flaches magnetisches Material
19a, 19b: Ecke
20, 21: Form
20a, 20b: Säule
21a: Eingusskanal
22: mittige Position
102a: erstes Gehäuse
102b: zweites Gehäuse
103: Aussparung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014103219 [0011]

Claims

Elektromagnetischer Aktor, mit: mehreren Kernen, wobei jeder ein magnetisches Material enthält; mehreren Spuleneinheiten, die um Außenumfänge der jeweiligen Kerne herum vorgesehen sind; mehreren bewegbaren Einheiten zum Bewegen in axiale Richtungen der entsprechenden Kerne mittels durch elektrische Leitung an die entsprechenden Spuleneinheiten erzeugte Schubkraft; und einem Gehäuse, das ein magnetisches Material enthält und die mehreren Spuleneinheiten integriert umgibt.
Elektromagnetischer Aktor nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse sechs Flächen aufweist, wobei zwei der Flächen offen sind.
Elektromagnetischer Aktor nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse durch Biegen eines Längsstücks, eines Linke-Seite-Stücks und eines Rechte-Seite-Stücks eines flachen magnetischen Materials mit einer T-Form erzeugt ist.
Elektromagnetischer Aktor nach Anspruch 1, wobei ein Endabschnitt von jedem der Kerne, der von einer Ausgangsseite entfernt ist, in ein entsprechendes Loch, das in dem Gehäuse vorgesehen ist, mit einem Zwischenraum eingeführt ist.
Elektromagnetischer Aktor nach Anspruch 4, wobei jeder der Kerne einen Flansch aufweist, welcher im Inneren des Gehäuses und in Kontakt mit einem Außenumfangsrand um eine Öffnung des entsprechenden Lochs herum ist.
Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetischen Aktors, umfassend: Platzieren mehrerer Kerne, wobei jeder ein magnetisches Material enthält, mehrerer Spuleneinheiten, die um Außenumfänge der jeweiligen Kerne herum vorgesehen sind, und eines Gehäuses, das ein magnetisches Material enthält, in eine Form, so dass das Gehäuse die mehreren Spuleneinheiten integriert umgibt; und Formen eines Äußeren des Gehäuses und der mehreren Spuleneinheiten mit einem Harz, das aus einem in der Form vorgesehenen Eingusskanal ausgestoßen wird, wobei die mehreren Spuleneinheiten an dem Gehäuse so montiert werden, dass ein Endabschnitt von jedem der Kerne, der von einer Ausgangsseite entfernt ist, in ein entsprechendes Loch, das in dem Gehäuse vorgesehen ist, mit Zwischenraum eingeführt ist, und ein Flansch von jedem der Kerne im Inneren des Gehäuses und in Kontakt mit einem Außenumfangsrand um eine Öffnung des entsprechenden Lochs herum ist; und wobei der Eingusskanal an einer Position an der Form vorgesehen ist, so dass das Gehäuse durch das ausgestoßene Harz gleichmäßig gegen die Spuleneinheiten gepresst wird.
Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetischen Aktors nach Anspruch 6, wobei der Eingusskanal an der Form an einer mittigen Position zwischen den benachbarten Spuleneinheiten vorgesehen ist.