專利名稱：電磁線性傳動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有定子和相對(duì)于定子運(yùn)動(dòng)的電樞的電磁線性傳動(dòng)裝置，其中，在定子和電樞間至少在相對(duì)運(yùn)動(dòng)期間在電樞表面和定子表面之間形成空氣間隙。
背景技術(shù)：
在DE 195 09 195 A1中例如公開了一種這樣的電磁線性傳動(dòng)裝置。在該公知的電磁線性傳動(dòng)裝置中將電樞引入一個(gè)線圈內(nèi)，當(dāng)線圈通過電流時(shí)，由于磁作用力而使電樞運(yùn)動(dòng)。電樞具有一個(gè)極板，其限制電樞的運(yùn)動(dòng)。在極板和固定的定子之間形成空氣間隙，此空氣間隙基本上垂直于電樞的運(yùn)動(dòng)方向。
這樣的電磁線性傳動(dòng)裝置的行程僅可在有限的范圍內(nèi)增大。當(dāng)空氣間隙急劇增大時(shí)，磁通量的偏轉(zhuǎn)僅在有限的范圍內(nèi)是可能的，并且磁路具有較大的磁阻。由此使得作用在電磁線性傳動(dòng)裝置電樞上的作用力下降。因此在公知的電磁線性傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上，要在較大的行程和隨著行程的增加在電樞上受到的作用力之間尋求折衷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種在本文開始時(shí)提及類型的電磁線性傳動(dòng)裝置，使得在電樞的行程擴(kuò)大時(shí)，也能在電樞上產(chǎn)生足夠的作用力。
對(duì)此，本發(fā)明的本文開始時(shí)提及類型的電磁線性傳動(dòng)裝置的技術(shù)問題通過使空氣間隙至少部分地傾斜于相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向來解決。
為了在電樞和定子之間產(chǎn)生作用力，使由電磁鐵或永久磁鐵發(fā)出的磁通量穿過空氣間隙進(jìn)行傳導(dǎo)。在磁阻驅(qū)動(dòng)中通過使磁通量總是沿著具有最小磁阻的路徑傳播而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。通過傾斜設(shè)置空氣間隙，可以相對(duì)于垂直于電樞運(yùn)動(dòng)方向設(shè)置的空氣間隙在同樣長(zhǎng)度的通過磁通量跨接的間隙的有效距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大了的電樞行程。對(duì)產(chǎn)生作用力作出貢獻(xiàn)的僅僅是磁通量中那些平行于電樞運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)、出并跨接空氣間隙的部分。此外，通過空氣間隙的傾斜設(shè)置還增大了電樞以及定子的可供電磁通量進(jìn)出的表面。優(yōu)選地還可以將電樞表面和定子表面相互平行地設(shè)置。
例如，平行設(shè)置的表面可以是平面內(nèi)的平行表面也可以是空間形成的表面。平行設(shè)置的、空間形成的表面例如可以是反向相等(gegengleiche)的球形截面或者反向相等的棱錐或圓錐。這些同樣實(shí)施的表面是工業(yè)上很容易制造的，并且與傾斜的空氣間隙共同作用而使電樞的行程增加。
另外優(yōu)選的是，定子及電樞具有平面法線相互不同的部分表面。
這樣的部分表面使得可以在不加大自身結(jié)構(gòu)體積的情況下增大可供磁通量進(jìn)出的定子或電樞的表面。比如，一個(gè)特別簡(jiǎn)單的實(shí)施可能是，將電樞做成直角平行六面體，并在一端通過兩條相對(duì)延伸的斜線構(gòu)成用于空氣間隙的表面。為了提高這樣構(gòu)成的部分表面的有效性，應(yīng)在定子的相應(yīng)表面上形成反向相等的輪廓。除了增大用于引導(dǎo)磁通量的表面外，這種構(gòu)形還可用于將電樞固定在特定位置中的最終位置。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選方式中，不同的部分表面具有關(guān)于定子和電樞的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的不同斜度。
通過將定子和電樞的表面劃分為多個(gè)部分表面，而這些部分表面又具有不同的斜度，可以使定子和電樞內(nèi)的磁通量、特別是在磁通量出入定子或電樞并通過空氣間隙引導(dǎo)的表面上的磁通量更好地偏轉(zhuǎn)。通過不同的斜度可以構(gòu)成各個(gè)其中可以達(dá)到很高磁通密度的區(qū)域。在簡(jiǎn)單的情況下，可以構(gòu)成兩個(gè)部分表面，其中設(shè)置具有朝向尖端傾斜的電樞(或者定子)。磁通量盡可能均勻地分布在該兩個(gè)傾斜的部分表面上。
另一優(yōu)選實(shí)施方式在于，將表面構(gòu)成階梯狀，且該階梯由傾斜于相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向的內(nèi)插包絡(luò)面界定。
表面的階梯狀對(duì)于加工技術(shù)來講是很容易制造的。在此階梯可設(shè)置為不同的階梯形狀。這樣比如階梯可以做成鋸齒形、倒鋸齒形(verkippter Saegezahn)、直角階梯或弧線形階梯。階梯狀的表面又由內(nèi)插包絡(luò)面界定，即，在對(duì)階梯進(jìn)一步抽象化時(shí)又會(huì)得到傾斜于相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向定向的包絡(luò)面。
此外，階梯還可以具有第一截面，在該第一截面上在定子和電樞的第一位置上定子和電樞的表面相互接觸。
通過實(shí)施該定子和電樞的表面在第一位置上相互接觸的第一截面，可以產(chǎn)生電磁線性傳動(dòng)裝置的自保功能。由此例如可在電磁線性傳動(dòng)裝置上設(shè)置產(chǎn)生磁通量的永久磁鐵。然后該磁通量可以通過相互接觸的定子和電樞表面(第一截面)閉合，從而使定子和電樞相互保持(halten)。通過第一截面上接觸面大小的變化可以獨(dú)立于通過定子和電樞間永久磁鐵作用的自持力進(jìn)行調(diào)節(jié)。
另一優(yōu)選的實(shí)施方式在于，階梯具有第二截面，在該第二截面上在定子和電樞相互的第一位置上、在定子和電樞表面之間形成間隙。
通過在定子和電樞間形成間隙，有針對(duì)性地在表面的截面中形成了具有高磁阻的區(qū)域，在這些表面的截面之間形成空氣間隙。該磁阻例如較之設(shè)置用來偏轉(zhuǎn)和傳導(dǎo)磁通量的鐵芯的磁阻要高。間隙使得可以有針對(duì)性地使磁通量在第一截面中偏轉(zhuǎn)。由此可使例如由永久磁鐵發(fā)出的自持力得到有效利用。間隙防止了不期望的磁通量泄漏的出現(xiàn)。這一點(diǎn)尤為重要，以便迫使磁通量盡可能垂直地出現(xiàn)在表面上，因?yàn)閮H有磁通量的垂直部分能夠產(chǎn)生所期望的作用力。
另一優(yōu)選實(shí)施方式在于，第一截面是基本上垂直于相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向的平面。
第一截面相對(duì)于定子和電樞相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的垂直定向使得可以產(chǎn)生線性驅(qū)動(dòng)裝置的緊湊的結(jié)構(gòu)形狀。由此可以使磁力線在空氣間隙的范圍內(nèi)盡可能平行于相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向，并使其有目的地穿過第一截面。如果將第一截面相互間階梯狀地設(shè)置，并且第一截面通過階梯的第二截面相連接，第二截面也構(gòu)成為平面并且相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向矢量位于這些平面內(nèi)，則尤其具有優(yōu)點(diǎn)。在此這樣的階梯可以空間地實(shí)現(xiàn)，因此例如可以實(shí)施為階梯棱錐或者階梯狀逐漸變細(xì)的圓柱形的形狀。但也可以僅沿著一個(gè)平面設(shè)置階梯。在此階梯也被傾斜于相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向設(shè)置的內(nèi)插包絡(luò)面界定。在此包絡(luò)面也可以由多個(gè)相互傾斜地設(shè)置的子包絡(luò)面構(gòu)成，從而在截面平面上產(chǎn)生例如基本上為v字形或w字形的階梯狀的表面。


下面借助附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述圖1示出電磁線性驅(qū)動(dòng)裝置的第一種變化形式；圖2示出電磁線性驅(qū)動(dòng)裝置的第二種變化形式；圖3示出電磁線性驅(qū)動(dòng)裝置的第三種變化形式。
具體實(shí)施例方式
按照?qǐng)D1首先說明了電磁線性驅(qū)動(dòng)裝置原理結(jié)構(gòu)。圖2和圖3示出的變化形式基本上和圖1示出的結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)，其區(qū)別在于空氣間隙的實(shí)施。
圖1示出了第一電磁線性驅(qū)動(dòng)裝置1。其中示出該第一電磁線性驅(qū)動(dòng)裝置1在接通和斷開的情況。該第一電磁線性驅(qū)動(dòng)裝置1具有定子2，定子2具有由鐵材料制成的鐵芯3。此外定子2還具有電繞組4。電繞組4可被施加電流，從而使繞組4由磁場(chǎng)包圍。該磁場(chǎng)大部分在定子2的鐵芯3中傳導(dǎo)。鐵芯3被實(shí)施為所謂的三腿鐵芯，其中第一腿5a和第二腿5b包圍在繞組4外面的線圈，第三腿5c部分地進(jìn)入電繞組4中。這在功能上并不是電磁線性驅(qū)動(dòng)裝置1所必須的。該第一、第二和第三腿5a、5b、5c在電繞組4的第一正面?zhèn)榷讼嗷ミB接。在電繞組4的第二正面?zhèn)榷酥蟹謩e在第一和第二腿5a、5b上形成了極靴。在極靴上設(shè)置了永久磁鐵6a、6b。在永久磁鐵6a、6b之間構(gòu)成間隙。電樞7可移動(dòng)地設(shè)置在此間隙中，電樞7可以沿著其插入方向移動(dòng)，插入方向在圖中用點(diǎn)畫線8示出。插入方向相應(yīng)于固定的定子2和可移動(dòng)的電樞7之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向。屬于定子2的第三腿5c具有表面。此外電樞7也具有表面。在電樞7的表面和定子2的表面之間形成空氣間隙9?？諝忾g隙9傾斜于定子2和電樞7之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向。也就是說，在接通狀態(tài)界定空氣間隙的定子2和電樞7的表面相互接觸，通過永久磁鐵6a、6b產(chǎn)生自持力。由永久磁鐵6a、6b發(fā)出的磁通量通過電繞組4，并分別通過第一腿5a和第三腿5c，以及通過第二腿5b和第三腿5c形成封閉的磁力線。在電樞7試圖從接通位置(定子2和電樞7相互的第一位置)向外移動(dòng)時(shí)，由于從永久磁鐵6a、6b發(fā)出的磁通量使得電樞7又被拖回電繞組4中。為了使電樞7從第一位置壓出，要對(duì)電繞組4通電。對(duì)此，首先要建立一個(gè)磁場(chǎng)來克服由永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)。利用在電繞組4上增加電流來抵消永久磁鐵6a、6b產(chǎn)生的磁場(chǎng)并最后使電樞7從第一位置壓出。在定子2和電樞7的表面之間形成空氣間隙9。在第二位置界定空氣間隙9的定子2和電樞7的表面不接觸。在圖1中符號(hào)化地示出了由永久磁鐵6a、6b發(fā)出的磁通量的運(yùn)行。對(duì)運(yùn)動(dòng)起作用的磁力線從定子2和電樞7的表面中垂直地伸出，也就是說，在空氣間隙9的范圍內(nèi)，磁力線傾斜于電樞7的運(yùn)動(dòng)方向。通過傾斜設(shè)置空氣間隙9使得對(duì)于磁力線起作用的電樞7和定子2的表面間的距離A小于通過電樞7作用的行程B。為了在電樞7上產(chǎn)生作用力，要考慮距離A。隨著距離A的任意加大電樞7上的作用力下降。通過傾斜設(shè)置空氣間隙9可以使行程B相對(duì)于作用距離A增大。
與垂直于電樞運(yùn)動(dòng)方向的空氣間隙相比較，當(dāng)磁作用距離A和行程B相等時(shí)，在作用力保持不變的情況下，可以產(chǎn)生增大的行程。同時(shí)，通過傾斜設(shè)置空氣間隙9使得可供磁力線進(jìn)出的定子2和電樞7的表面增大。
為了接通，即使電樞7在電繞組4內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，要對(duì)電繞組4相應(yīng)地通以電流。在永久磁鐵6a、6b相應(yīng)極化時(shí)，該運(yùn)動(dòng)得到通過永久磁鐵6a、6b發(fā)出的磁力的支持。
圖2示出了第二電磁線性驅(qū)動(dòng)裝置1a的空氣間隙的另一種實(shí)施方式。第一電磁線性驅(qū)動(dòng)裝置1和第二電磁線性驅(qū)動(dòng)裝置1a的原理結(jié)構(gòu)和作用方式是相同的，僅僅是空氣間隙9a的形狀有所改變。因此作用相同的組件用相同的附圖標(biāo)記表示。前面的闡述也適用于第二電磁線性驅(qū)動(dòng)裝置1a的接通和斷開。因此下面僅對(duì)第二電磁線性驅(qū)動(dòng)裝置1a的空氣間隙9a的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
第二電磁線性驅(qū)動(dòng)裝置1a的空氣間隙9a具有第一部分表面10和第二部分表面11。部分表面10和11相互形成尖角并設(shè)置在電樞7上。部分表面10及11相應(yīng)于定子2上的相對(duì)表面10a和11b。部分表面10和11的表面法線和相對(duì)表面10a，11b的表面法線相互不同。僅僅部分表面10的表面法線和對(duì)應(yīng)相對(duì)表面10a的表面法線，以及部分表面11和對(duì)應(yīng)的相對(duì)表面11b的表面法線是相同的，即相互對(duì)應(yīng)的部分表面相互平行地定向。在這樣實(shí)施的空氣間隙9a中實(shí)現(xiàn)了相對(duì)于磁場(chǎng)作用距離A增大行程B。部分表面的相互間成尖角定向在假設(shè)電樞7和定子2相互的第一位置時(shí)使電樞7相對(duì)于定子2對(duì)中。
另一種第三電磁線性驅(qū)動(dòng)裝置1c的實(shí)施方式示于圖3中。在第三電磁線性驅(qū)動(dòng)裝置1c中，空氣間隙9c通過階梯狀的表面構(gòu)成。階梯具有第一截面12，其基本上垂直于定子2和電樞7的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向。第一截面12通過第二截面13相互連接。在定子2和電樞7相互間的第一位置上(接通位置)第一截面12相接觸。在定子2和電樞7相互間的第一位置上在階梯的第二截面13之間形成間隙14。間隙14中例如充有空氣。間隙14是具有較高磁阻的截面。由此，從永久磁鐵6a，6b(以及還有從通電的電繞組4)發(fā)出的磁通量通過相互接觸表面導(dǎo)入第一截面12。由于第一截面12垂直于電樞7和定子2的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向設(shè)置，所以磁通量近似垂直并且不會(huì)使不必要的偏轉(zhuǎn)通過第一截面12。由于對(duì)于力的產(chǎn)生起作用的僅僅是磁通量中垂直于磁通量發(fā)出表面起作用的分量，所以可以在定子2和電樞7之間產(chǎn)生近乎最大的作用力。由電繞組4在通電后發(fā)出的磁通量平行/反平行于圖中所示的流。
權(quán)利要求
1.一種電磁線性傳動(dòng)裝置(1)，包括定子(2)和可相對(duì)于該定子(2)運(yùn)動(dòng)的電樞(7)，其中，在該定子(2)和電樞(7)之間至少在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)在電樞(7)表面和定子(2)表面之間形成空氣間隙(9，9a，9b)，其特征在于，該空氣間隙(9，9a，9b)至少部分地相對(duì)于該相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向傾斜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁線性傳動(dòng)裝置(1)，其特征在于，所述電樞(7)的表面和定子(2)的表面相互平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電磁線性傳動(dòng)裝置(1)，其特征在于，所述定子(2)的表面以及電樞(7)的表面具有部分表面(10，11)，這些部分表面(10，11)的平面法線相互不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電磁線性傳動(dòng)裝置(1)，其特征在于，所述不同的部分表面(10，11)具有關(guān)于定子(2)和電樞(7)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的不同的斜度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電磁線性傳動(dòng)裝置(1)，其特征在于，所述表面為階梯狀，且該階梯由傾斜于所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的內(nèi)插包絡(luò)面界定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電磁線性傳動(dòng)裝置(1)，其特征在于，所述階梯具有第一截面(12)，在該第一截面(12)上在定子(2)和電樞(7)相互的第一位置上定子(2)和電樞(7)的表面相接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電磁線性傳動(dòng)裝置(1)，其特征在于，所述階梯具有第二截面(13)，在該第二截面(13)上在定子(2)和電樞(7)相互的第一位置上，在定子(2)和電樞(7)的表面之間形成間隙(14)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電磁線性傳動(dòng)裝置(1)，其特征在于，所述第一截面(12)是基本上垂直于所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向的平面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有定子(2)和電樞(7)的電磁線性傳動(dòng)裝置。在定子(2)和電樞(7)之間可以產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在電樞(7)表面和定子(2)表面之間至少在該相對(duì)運(yùn)動(dòng)中會(huì)形成空氣間隙(9，9a，9b)。該空氣間隙(9，9a，9b)相對(duì)于該相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向傾斜。
文檔編號(hào)H01F7/08GK1910708SQ200580002312
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2005年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月12日
發(fā)明者卡斯滕·普羅茲 申請(qǐng)人:西門子公司