專利名稱：樞轉(zhuǎn)的電磁致動(dòng)器以及集成的致動(dòng)器和流體流動(dòng)控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電磁致動(dòng)器，并特別涉及一種可集成在流體流動(dòng)控制閥內(nèi)的致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
UK1513966描述一種電磁轉(zhuǎn)換裝置，該專利的圖10和11表示了這種裝置，其中在連接電樞和四個(gè)極6、6’、7和7’的磁通變化造成的電流的影響下，電樞3在可在兩個(gè)點(diǎn)之間擺動(dòng)。在圖11中，彈簧表示成永久地連接兩個(gè)電極之間的電樞的一端以便在極之間對(duì)中電樞。對(duì)中彈簧的實(shí)例表示在圖12和13中。
在UK1513966的圖10和11所示的兩種裝置中，構(gòu)成線圈管體的非磁性材料層位于磁體端部和各自形成極6、6’、7和7’的磁性材料之間。這顯著減小吸引并保持電樞與極6、6’、7和7’接觸的磁通密度。實(shí)際上，除非電流在圖11裝置的電磁線圈內(nèi)流動(dòng)，電樞似乎通過(guò)對(duì)中彈簧保持在各極之間，而與各極沒(méi)有接觸。因此該裝置不是真正的雙穩(wěn)態(tài)裝置，而是可以采取中間的第三狀態(tài)，其中電樞不與任何極接觸。實(shí)際上，由于在線圈內(nèi)沒(méi)有電流的情況下所示彈簧對(duì)中電樞，彈簧在電樞上作用的力大于永磁體產(chǎn)生的吸引力，并只在通過(guò)線圈內(nèi)流動(dòng)的電流產(chǎn)生的磁通增加作用在電樞上的磁力時(shí)，才克服彈簧力，并且電樞將運(yùn)動(dòng)與極6、6’、7和7’的一組或另一組接觸。
在US專利說(shuō)明書(shū)4621660中描述一種電磁致動(dòng)器，其采用永磁體、樞轉(zhuǎn)電樞和電流通過(guò)其中以便將電樞從一個(gè)位置轉(zhuǎn)換到另一位置的繞組。電樞與包括致動(dòng)器的殼體內(nèi)的孔口和通道協(xié)作以便覆蓋和暴露其中的開(kāi)口，從而控制流體從一個(gè)通道流到另一通道。但是，沒(méi)有進(jìn)行在電樞運(yùn)動(dòng)期間存儲(chǔ)能量的嘗試。致動(dòng)器因此不具有快速的響應(yīng)時(shí)間。另外，在電樞從一對(duì)極轉(zhuǎn)移到另一對(duì)極時(shí)將沖擊新的極，并且造成顯著的磨損，縮短裝置的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)形式的致動(dòng)器和改進(jìn)的集成式致動(dòng)器和流體流動(dòng)控制閥。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種流體流動(dòng)控制閥，其中電樞安裝成在流體可通過(guò)第一通道流入或流出的液密腔室內(nèi)樞轉(zhuǎn)，并且電樞包括流體流動(dòng)控制裝置，并可采取兩個(gè)原始位置的任一個(gè)位置，在每個(gè)位置上電樞通過(guò)永磁體提供的磁通保持與兩個(gè)磁極接觸，其中通過(guò)臨時(shí)改變連接電樞和磁極的磁通，造成電樞從一個(gè)原始位置樞轉(zhuǎn)到另一原始位置，使得電樞被排斥離開(kāi)與其接觸的極并吸引到限定另一原始位置的極，并且其中第二流體通道穿過(guò)與電樞覆蓋的極表面內(nèi)的開(kāi)口連通的一個(gè)極設(shè)置，以便當(dāng)電樞位于兩個(gè)原始位置之一時(shí)防止流體在第二通道和腔室之間流動(dòng)，但是當(dāng)電樞位于其另一原始位置，暴露以便使得流體流過(guò)第二通道。
可設(shè)置通向另一個(gè)極內(nèi)的第二開(kāi)口的第三流體通道，當(dāng)電樞位于所述另一原始位置時(shí)將覆蓋第二開(kāi)口。
在優(yōu)選實(shí)施例中四個(gè)類似極片與電樞的相對(duì)端相關(guān)地布置成兩對(duì)，每對(duì)為電樞提供北極和南極，并且這兩對(duì)圍繞電樞的中央樞轉(zhuǎn)軸線對(duì)稱布置，并且至少一個(gè)永磁體連接到極片上，以便提供永久磁通，使得電樞一側(cè)上的兩個(gè)極具有相同的磁性，而電樞另一側(cè)上的兩個(gè)極具有相同的磁性。
在另一實(shí)施例中還包括如所述對(duì)稱布置成兩對(duì)的四個(gè)類似的極片，極通過(guò)磁性材料連接以便在電樞一側(cè)兩個(gè)極之間以及電樞另一側(cè)兩個(gè)極之間形成磁通通路，并且電樞包括至少一個(gè)永磁體以便提供永久磁通，并在電樞一端產(chǎn)生北極并在電樞另一端產(chǎn)生南極。
最好是如果通道不需要輸送流體到達(dá)或離開(kāi)腔室，該通道不需要完全延伸穿過(guò)極，所有四個(gè)極在其中具有類似的通道，以便具有類似的磁截面。
有利的是該對(duì)極內(nèi)的不用于流體流動(dòng)的通道用來(lái)容納能量存儲(chǔ)彈簧，每個(gè)彈簧將被壓縮，以便當(dāng)電樞接近含有彈簧的極時(shí)存儲(chǔ)能量，但是當(dāng)電樞樞轉(zhuǎn)到另一極時(shí)，電樞變得與該彈簧脫開(kāi)。
極包括限制電樞樞轉(zhuǎn)的止擋。
電樞可安裝成圍繞限定限定支點(diǎn)的隆起擺動(dòng)，或在相對(duì)一對(duì)這種隆起之間擺動(dòng)，或者圍繞通過(guò)電樞繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的銷限定的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，電樞在軸向延伸通過(guò)具有電流在其中流動(dòng)的繞組的電磁體，并且當(dāng)電流在一個(gè)方向上在繞組內(nèi)流動(dòng)時(shí)具有一種磁性，并當(dāng)電流在相反方向上流動(dòng)時(shí)具有相反磁性。
在所述的其它實(shí)施例中，連接極的磁性材料至少包括部分的電磁體芯，其具有電流在一個(gè)方向上流動(dòng)的繞組，這將改變磁通，以便顛倒由來(lái)自電樞磁通的永久磁通形成的磁性，從而造成電樞被排斥離開(kāi)與其接觸的極并吸引到其它兩個(gè)極上。
通過(guò)確保連接每個(gè)原始位置上的電樞的殘留永久磁通足以將電樞保持在所述原始位置，該裝置具有雙穩(wěn)態(tài)特性，并且只需要造成電流脈沖在適當(dāng)方向上在電磁繞組內(nèi)流動(dòng)，以便造成電樞從一個(gè)原始位置樞轉(zhuǎn)到另一個(gè)原始位置，由于將其連接到電樞運(yùn)動(dòng)到達(dá)的其它極上的殘留永久磁通，電樞將保持其中。
最好是，當(dāng)電樞占據(jù)兩個(gè)原始位置中任一位置時(shí)形成永久磁通的閉合磁通通路。
電樞的運(yùn)動(dòng)還用來(lái)開(kāi)啟或閉合該裝置外部的第二閥，或開(kāi)啟和閉合裝置外部的電開(kāi)關(guān)，或在裝置外部進(jìn)行機(jī)械操作，并可直接或間接作用其上。
在優(yōu)選配置中，推桿可延伸通過(guò)一個(gè)極內(nèi)的通道，以便將電樞運(yùn)動(dòng)傳遞到裝置之外。
最好是推桿由非磁性材料制成。
推桿可延伸通過(guò)含有流體傳送通道的一個(gè)或另一極或穿過(guò)含有能量存儲(chǔ)彈簧的通道，并可連接到彈簧上，以便通過(guò)彈簧朝著電樞壓迫，止擋裝置防止推桿跟隨電樞一直到其極間的中間位置，使得電樞在極間的部分行程內(nèi)不受彈簧影響。
本發(fā)明還涉及一種致動(dòng)器，其包括通過(guò)改變由永久磁體產(chǎn)生的并當(dāng)電樞占據(jù)一個(gè)原始位置時(shí)連接電樞和極的磁通而在由一對(duì)極限定的兩個(gè)原始位置之間運(yùn)動(dòng)的雙穩(wěn)態(tài)擺動(dòng)電樞，以便造成電樞如同蹺蹺板擺動(dòng)到兩個(gè)原始位置的另一位置，其中形成用于連接電樞和兩個(gè)極的磁通的閉合的低磁阻的通路，連接位于任一原始位置上的電樞的永久磁通使其保持在與兩個(gè)極接觸的位置上，直到連接電樞和兩個(gè)極的磁通改變，以便造成電樞從中脫開(kāi)并擺動(dòng)到另一原始位置上為止，其中在電樞和極之間吸引的磁力的一部分轉(zhuǎn)換成潛能并進(jìn)行存儲(chǔ)，而當(dāng)磁通改變時(shí)電樞保持在任一原始位置上以便在從所述原始位置朝著另一原始位置的方向上在電樞上施加加速力，從而造成電樞與限定所述原始位置的極脫開(kāi)。
能量存儲(chǔ)在例如彈簧的彈性變形的裝置中。
最好是設(shè)置兩個(gè)彈簧，其中一個(gè)彈簧當(dāng)電樞運(yùn)動(dòng)與一個(gè)極接合時(shí)被壓縮，而另一個(gè)彈簧當(dāng)電樞運(yùn)動(dòng)與另一極接合時(shí)被壓縮。
極包括限制電樞的擺動(dòng)蹺蹺板運(yùn)動(dòng)的止擋。
電樞可安裝成圍繞限定支點(diǎn)的隆起擺動(dòng)，或在相對(duì)成對(duì)的這種隆起之間擺動(dòng)，或圍繞電樞繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的銷限定的軸線樞轉(zhuǎn)。
一旦形成低磁阻通路，存儲(chǔ)能量施加的力配置成小于連接電樞和極片的磁通造成的吸引力。
通常實(shí)現(xiàn)電樞從一個(gè)極到另一極的轉(zhuǎn)換所需的磁通變化通過(guò)造成電流的短脈沖流過(guò)影響連接電樞和極的磁通的電磁體繞組來(lái)實(shí)現(xiàn)，影響每個(gè)改變的每個(gè)脈沖的電流方向相應(yīng)進(jìn)行選擇。
在其中所述或每個(gè)永磁體形成電樞外部的低磁阻通路一部分的配置中，電磁體繞組圍繞電樞，以便當(dāng)電流在繞組內(nèi)在一個(gè)方向上流動(dòng)時(shí)，顛倒由永磁體產(chǎn)生磁通造成的電樞的磁性。
在其中所述或每個(gè)永磁體形成電樞一部分的配置中，電磁體芯最好形成極間低磁阻磁通通路的一部分，使得當(dāng)激勵(lì)時(shí)，由繞組內(nèi)流動(dòng)的電流造成的磁通顛倒由永磁體磁通造成的磁性，以便造成電樞從中被排斥。
任一實(shí)施例中，顛倒電樞的磁性或顛倒吸引電樞的極的磁性造成電樞排斥離開(kāi)吸引它的極，并變得吸引到其它兩個(gè)極。
彈性彈簧裝置可與電樞的一個(gè)或兩端相關(guān)。
在優(yōu)選配置中，彈簧裝置在該對(duì)極每個(gè)極的端面中與凹口相關(guān)保持其中。推動(dòng)構(gòu)件可伸出超過(guò)每個(gè)所述端面，以便與電樞接合，傳遞電樞運(yùn)動(dòng)，壓縮彈簧裝置，反之亦然。
從電樞繞其擺動(dòng)的軸線測(cè)量，電樞一端可比另一端長(zhǎng)，使得電樞一端運(yùn)動(dòng)的距離大于另一端運(yùn)動(dòng)距離。
作為選擇，電樞的一端可通過(guò)不必須是可磁化材料的延長(zhǎng)元件來(lái)加長(zhǎng)，使得延長(zhǎng)元件的端部運(yùn)動(dòng)距離大于電樞任一端運(yùn)動(dòng)的距離。
延長(zhǎng)彈簧可連接到電樞上以便延伸超過(guò)電樞的一個(gè)或兩端，或連接到殼體或連接到殼體的構(gòu)件上。所述或每個(gè)彈簧包括一段長(zhǎng)度的彈性材料，該材料從電樞延伸以便從其端部伸出，并可以是一段彈簧鋼。所述(或每個(gè))彈簧可以任何方便的方式固定在其遠(yuǎn)離電樞的端部上，但以如下方式保持，即彈簧材料超過(guò)電樞的長(zhǎng)度進(jìn)行彎曲以便形成兩個(gè)懸鏈線中的一個(gè)或另一個(gè)，并可撓曲并從一個(gè)懸鏈線轉(zhuǎn)換到另一個(gè)懸鏈線，使得電樞圍繞隆起(或多個(gè)隆起)擺動(dòng)，并且當(dāng)彈簧隨著電樞運(yùn)動(dòng)偏壓時(shí)，能量存儲(chǔ)在彈簧內(nèi)，其偏壓趨于抵抗電樞朝其原始位置的運(yùn)動(dòng)。
所述或每個(gè)彈簧的保持端可容納在殼體的插口內(nèi)或固定在或固定到殼體上的組件內(nèi)。
電樞的運(yùn)動(dòng)可用來(lái)開(kāi)啟和閉合閥，或開(kāi)啟或閉合電開(kāi)關(guān)，或進(jìn)行機(jī)械操作，并可以直接或間接作用其上。
在優(yōu)選配置中，容納電樞接近極時(shí)可以接合的能量存儲(chǔ)裝置的凹口可形成在穿過(guò)極的通道內(nèi)。
致動(dòng)器可位于殼體內(nèi)并且一個(gè)或多個(gè)極的每個(gè)極內(nèi)的通道可與殼體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)通道連通以便輸送流體到達(dá)或離開(kāi)殼體，并且通過(guò)電樞與含有通道的極接合可以防止流體通過(guò)通道。
可與電樞接合以便將電樞運(yùn)動(dòng)傳遞到裝置外部的推桿穿過(guò)極內(nèi)的通道，使得電樞運(yùn)動(dòng)可操作外部定位的開(kāi)關(guān)或閥或其它裝置。特別是如果用于輸送流體，推桿可自由延伸穿過(guò)通道，或者可以滑動(dòng)地安裝其中。
推桿還可延伸穿過(guò)含有能量存儲(chǔ)彈簧的通道，并可以有利地連接到彈簧上，以便朝著電樞壓迫，并且止擋裝置設(shè)置成防止推桿跟隨電樞一直到其極間的中間位置，使得電樞在部分極間行程上不受彈簧的影響。
按照本發(fā)明的另一方面，電磁致動(dòng)器包括延長(zhǎng)的可磁化電樞，該電樞以蹺蹺板的方式在兩個(gè)原始位置之間樞轉(zhuǎn)以接觸磁性材料的極，并且為此通過(guò)離開(kāi)極等距的中間位置，但由于電樞和兩個(gè)極之間的磁性吸引，將保持在一個(gè)原始位置或另一個(gè)原始位置上，其中通過(guò)在每個(gè)原始位置上電樞與兩個(gè)極接觸，形成磁通的閉合低磁阻通路，并且低磁阻通路包括至少一個(gè)永久磁通，其磁通在電樞和與電樞接觸的原始位置極之間產(chǎn)生吸引力，由此將電樞布置在所述原始位置上，并且電磁體設(shè)置成具有繞組，電流可流過(guò)繞組，并且當(dāng)通過(guò)使得電流激勵(lì)時(shí)將改變磁通，以便造成電樞被排斥離開(kāi)與其接觸的極，并吸引到其它兩個(gè)極，使其轉(zhuǎn)移到其它兩個(gè)極時(shí)，并且其中彈性能量存儲(chǔ)裝置設(shè)置成在其中間位置上或附近對(duì)于電樞沒(méi)有影響，但當(dāng)電樞接近極時(shí)，抵抗電樞朝著極的最終運(yùn)動(dòng)。
所述或每個(gè)永磁通包括部分的電樞以便永久地在一端形成北極，并在另一端形成南極，其中電磁體定位成在電樞外部的低磁阻路徑內(nèi)產(chǎn)生磁通，使得當(dāng)電流在一個(gè)方向流動(dòng)時(shí)，由永久磁通產(chǎn)生并吸引電樞的磁極顛倒，造成電樞從中朝著其它兩個(gè)極排斥。
另外，所述或每個(gè)永磁體包括電樞外部的部分的低磁阻路徑，其中電磁體相對(duì)于電樞定位，使得當(dāng)電流在一個(gè)方向上流動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生磁通，使得電樞的磁性顛倒，造成電樞排斥離開(kāi)與其接觸的極，并朝著其它兩個(gè)極吸引。
通過(guò)在每次激勵(lì)期間改變電磁體繞組內(nèi)電流的方向，每個(gè)電流脈沖將在兩個(gè)原始位置之間移動(dòng)電樞。
每個(gè)彈性能量存儲(chǔ)裝置選擇成當(dāng)電樞朝著極運(yùn)動(dòng)時(shí)使其在電樞上施加增加的力，這當(dāng)電樞接近極時(shí)將減速電樞，但不足以在電樞接近極時(shí)克服電樞和極之間增加的磁吸引力，由此減少電樞接觸極時(shí)的沖擊力，并從電樞減速中存儲(chǔ)能量，如果連接電樞和極的磁通減小，該能量可用來(lái)加速電樞離開(kāi)極。
極包括限制電樞擺動(dòng)的止擋。
構(gòu)成支點(diǎn)的隆起限定電樞的樞轉(zhuǎn)軸線。另外，設(shè)置兩個(gè)這種隆起，并且一個(gè)在電樞之上，另一個(gè)在電樞之下，以便限定電樞的擺動(dòng)軸線。另外，電樞可安裝成圍繞銷限定的固定軸線樞轉(zhuǎn)，銷通常固定在電磁體芯內(nèi)。
永磁體、極片和電磁體可容納在殼體內(nèi)。
殼體可由可磁化材料制成，并包括部分低磁阻的磁通路徑。
當(dāng)位于殼體內(nèi)時(shí)，電樞的運(yùn)動(dòng)可例如通過(guò)推桿傳遞到殼體外部。
彈性能量存儲(chǔ)裝置在電樞和例如殼體或連接到殼體上的構(gòu)件的固定點(diǎn)之間作用，但優(yōu)選的構(gòu)造是彈性裝置在電樞和至少某些極之間作用。
彈性能量存儲(chǔ)裝置可通過(guò)電樞承載并從電樞延伸，并連接到極上并從極延伸。
最好是彈性能量存儲(chǔ)裝置在兩個(gè)極內(nèi)容納在凹口中，并且電樞接合構(gòu)件從極的表面伸出，每個(gè)極與電樞接合，并推入凹口，以便當(dāng)電樞接近極時(shí)壓縮其中的彈性能量存儲(chǔ)裝置。
推桿可延伸穿過(guò)極內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)通道以便將電樞運(yùn)動(dòng)傳遞到裝置外部。
最好是推桿裝置由非磁性材料制成。
在能量存儲(chǔ)裝置包括壓縮彈簧的情況下，推桿可延伸穿過(guò)彈簧并連接其上以便通過(guò)彈簧朝著電樞偏壓，止擋裝置用來(lái)防止推桿跟隨電樞一直到其極間的中間位置，使得電樞在沒(méi)有彈簧影響下通過(guò)其極間的部分行程。
本發(fā)明還涉及一種流體流動(dòng)控制閥，其包括1)限定流體可通過(guò)殼體壁上的開(kāi)口流入或流出的腔室的殼體；2)適用于如同蹺蹺板圍繞限定電樞的兩個(gè)雙穩(wěn)態(tài)原始位置的四個(gè)極之間的支點(diǎn)擺動(dòng)的電樞，在一個(gè)位置上電樞與兩個(gè)極接觸，并且在另一個(gè)位置上電樞與其它兩個(gè)極接觸，電樞和極位于殼體內(nèi)；3)至少一個(gè)永磁體；4)極對(duì)之間的磁通通路，當(dāng)電樞位于任一兩個(gè)原始位置時(shí)通路閉合，磁通由連接電樞和與電樞接觸的兩個(gè)極的永磁體形成，并用來(lái)保持電樞與其接觸；5)位于電樞中間并容納在兩個(gè)極之間的互補(bǔ)彎曲表面內(nèi)并與其接觸的彎曲表面，電樞上的彎曲表面具有小于其它彎曲表面的曲率半徑，當(dāng)電樞在其兩個(gè)原始位置之間以及圍繞位于互補(bǔ)彎曲表面中心的支點(diǎn)擺動(dòng)時(shí)使其相對(duì)于后者滾動(dòng)；6)互補(bǔ)彎曲表面內(nèi)的至少一個(gè)開(kāi)口，當(dāng)電樞位于一個(gè)原始位置時(shí)該開(kāi)口通過(guò)電樞上的彎曲表面覆蓋，并且當(dāng)電樞位于另一個(gè)原始位置時(shí)該開(kāi)口暴露，以便控制流體流過(guò)其中，以及7)產(chǎn)生作用在電樞上并壓迫彎曲表面以便接觸的力的彈簧裝置。
最好是一旦電樞離開(kāi)中間位置朝著兩個(gè)原始位置中的一個(gè)或另一個(gè)運(yùn)動(dòng)，彈簧力作用成有助于電樞的擺動(dòng)。
第二開(kāi)口可設(shè)置在互補(bǔ)彎曲表面內(nèi)，當(dāng)電樞位于所述另一原始位置時(shí)，該開(kāi)口被覆蓋，并且當(dāng)電樞位于所述一個(gè)原始位置時(shí)該開(kāi)口暴露。
通過(guò)改變連接電樞和極的磁通，電樞可從一個(gè)原始位置運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)位置，以便造成電樞被排斥離開(kāi)與其接觸的兩個(gè)極并吸引到其他兩個(gè)極上。
通過(guò)運(yùn)動(dòng)磁體(永磁體或電磁體)到該裝置附近可改變磁通。
作為選擇，設(shè)置固定電磁體，該電磁體在激勵(lì)時(shí)改變連接電樞和極的磁通以便實(shí)現(xiàn)電樞從一個(gè)原始位置轉(zhuǎn)換到另一個(gè)原始位置。
所述或每個(gè)永磁體可結(jié)合到電樞或極間的磁通路徑內(nèi)。
在磁體形成電樞一部分的情況下，電磁體最好形成極間磁通路徑的一部分或影響其磁通。
在磁體形成極間磁通路徑一部分的情況下，電磁體定位成影響電樞的磁性，使得當(dāng)電流在電磁體的繞組內(nèi)在一個(gè)方向上流動(dòng)時(shí)，電樞極性變成與永磁體磁通產(chǎn)生的極性相反，由此造成電樞被與其接觸的極排斥，并朝著其它兩個(gè)極吸引。
最好是能量存儲(chǔ)彈簧位于一對(duì)極內(nèi)，當(dāng)電樞運(yùn)動(dòng)與含有彈簧的極接觸時(shí)每個(gè)彈簧通過(guò)電樞接合并壓縮，使得無(wú)論電樞位于哪個(gè)原始位置，兩個(gè)彈簧中的一個(gè)或另一個(gè)均被壓縮，由此將電樞的某些動(dòng)能轉(zhuǎn)換成潛能，當(dāng)潛能可用來(lái)使得電樞離開(kāi)所述原始位置并朝著另一原始位置加速時(shí)，潛能存儲(chǔ)在彈簧內(nèi)直到電樞脫離所述原始位置為止。
最好是互補(bǔ)彎曲表面包括支點(diǎn)伸入的凹入部。
彎曲電樞表面可以是部分球體的(即部分球形)，并且互補(bǔ)彎曲表面最好是部分圓柱形的(即部分圓柱)。
無(wú)論是單獨(dú)還是組合有腔室以形成流體控制閥，本發(fā)明致動(dòng)器基本上是雙穩(wěn)態(tài)的，其中在改變永磁體磁通以便產(chǎn)生電樞的樞轉(zhuǎn)蹺蹺板動(dòng)作時(shí)，在低磁阻通路內(nèi)形成連接電樞和極的磁通將足以造成電樞保持在與這些極接觸的位置內(nèi)。電樞將保持其中，直到連接電樞和極的磁通再次改變以便造成電樞脫離兩個(gè)極并返回其它兩個(gè)極。
磁通改變可通過(guò)運(yùn)動(dòng)磁體(可以是永磁體或電磁體)到裝置附近來(lái)實(shí)現(xiàn)，以便臨時(shí)改變將電樞保持其一個(gè)原始位置的永久磁通，造成電樞運(yùn)動(dòng)到其另一原始位置。另外，磁通改變可通過(guò)造成電流瞬時(shí)流過(guò)電磁體繞組來(lái)實(shí)現(xiàn)，這可在一個(gè)原始位置上影響電樞的磁性或與電樞接觸的兩個(gè)極的磁性，以便在電樞和與其接觸的極之間產(chǎn)生排斥以及朝著其它兩個(gè)極的吸引。
通過(guò)在殼體內(nèi)安裝限定極的極片、永磁體、電磁體(如果設(shè)置的話)以及電樞，并在殼體內(nèi)設(shè)置在殼體外部的入口和出口之間進(jìn)行連通的通道，以及在所述或每個(gè)極內(nèi)、或在與電樞的彎曲表面接合的彎曲表面內(nèi)設(shè)置可以開(kāi)啟和閉合的通道，如此形成集成的流體流動(dòng)控制閥和致動(dòng)器。
在致動(dòng)器內(nèi)使用彈性能量存儲(chǔ)裝置(不管是單獨(dú)還是與流體流動(dòng)控制閥結(jié)合)顯著地降低電樞的反應(yīng)時(shí)間(即如蹺蹺板那樣從一個(gè)原始位置樞轉(zhuǎn)或擺動(dòng)到另一原始位置的時(shí)間)。由于在電樞最后運(yùn)動(dòng)與極接觸期間，能量(來(lái)自永磁體磁通)存儲(chǔ)在彈性變形裝置內(nèi)，還增加電效率，減小產(chǎn)生足夠的反磁通以克服作用在電樞上的殘留磁保持力所需的電流，以便使得電樞自由樞轉(zhuǎn)或擺動(dòng)到其另一原始位置。
當(dāng)結(jié)合有彈性能量存儲(chǔ)裝置，電樞通常在從一個(gè)極轉(zhuǎn)換到另一極的中間(即限定兩個(gè)原始位置的一對(duì)極之間的中間位置)實(shí)現(xiàn)最大速度。在通過(guò)中間位置并接合與另一極相關(guān)的彈性變形裝置之后，現(xiàn)在一個(gè)力作用在電樞上，該力開(kāi)始抵抗電樞朝著另一極的繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，使得電樞此后的瞬時(shí)速度逐漸減小，并且電樞的某些動(dòng)能轉(zhuǎn)換成潛能并存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)裝置內(nèi)，而后者壓縮以便使得電樞接近并接觸所述另一極，并且可在沒(méi)有沖擊的情況下電樞到達(dá)其新位置并與所述另一極接觸。
通常電樞有鐵磁體材料構(gòu)成，例如低碳鋼，并且最好由鐵磁體材料的薄片疊層構(gòu)成，以便減小渦流造成的損失。
通常造成電樞運(yùn)動(dòng)到另一原始位置的磁通改變需要使得電樞或固定極的磁性顛倒。
這種配置極度有利于快速響應(yīng)、所需驅(qū)動(dòng)能量低，而且特別是壽命延長(zhǎng)。


本發(fā)明將通過(guò)參考附圖進(jìn)行描述。
圖1是構(gòu)成本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例并用于在入口和出口之間控制流體流動(dòng)的集成閥和磁致動(dòng)器的截面?zhèn)攘⒁晥D；圖2是圖1裝置的平面圖；圖3是構(gòu)成本發(fā)明另一實(shí)施例的圖1所示致動(dòng)器的變型的截面?zhèn)攘⒁晥D；圖4和5是圖3的致動(dòng)器結(jié)合兩個(gè)不同提升閥以便在入口和出口之間控制流體流動(dòng)的截面?zhèn)攘⒁晥D；
圖6是構(gòu)成本發(fā)明另一實(shí)施例并用于在入口和出口之間控制流體流動(dòng)的集成閥和磁致動(dòng)器的截面?zhèn)攘⒁晥D；圖6A是通過(guò)圖6極B的局部截面圖；圖7是構(gòu)成本發(fā)明又一實(shí)施例并用于在入口和出口之間控制流體流動(dòng)的集成閥和磁致動(dòng)器的截面?zhèn)攘⒁晥D；圖8是在箭頭A的方向獲得的圖7裝置的端部視圖；圖9是圖7電樞和閥座配置的放大比例的示意圖；圖10是圖7和8所示裝置下端的放大比例的局部截面圖；以及圖11是形成圖7和8所示裝置的電樞一部分的中央滾動(dòng)元件的放大視圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1和2中，部件以如下表示永磁體1，擺動(dòng)電樞2，極片3、4，彈簧5、6，彈簧保持件7、8，線圈9，線圈端子9a，線圈管體10、擺動(dòng)邊緣11、12，入口13、出口14、15。
圖1的致動(dòng)器表示新型脈沖驅(qū)動(dòng)雙穩(wěn)態(tài)裝置，其中鐵磁體電樞2的運(yùn)動(dòng)通過(guò)錨固在兩個(gè)非磁性保持件7、8內(nèi)的彈簧延伸部5、6和形成在線圈管體10內(nèi)的擺動(dòng)邊緣11、12限制在一個(gè)平面內(nèi)。電樞將保持在由極A和D或B和C限定的兩個(gè)穩(wěn)態(tài)位置中的一個(gè)或另一個(gè)位置上。永磁體1提供靜態(tài)磁通，并且通過(guò)改變電樞的極性以及連接極和電樞相對(duì)端的磁通之間的平衡來(lái)產(chǎn)生擺動(dòng)。
這通過(guò)圍繞電樞2安裝的線圈9來(lái)實(shí)現(xiàn)，線圈在短脈沖電流流過(guò)線圈時(shí)產(chǎn)生局部磁場(chǎng)。在一個(gè)方向上，這加強(qiáng)磁通，使得電樞保持在其上一個(gè)位置(如所示與極B和C接觸)。另一方向的電流顛倒電樞的磁性，并足以降低連接電樞和一對(duì)極(如所示B和C)的磁通，以便造成電樞轉(zhuǎn)換到與極A和D接觸的其它穩(wěn)態(tài)位置。
排斥(離開(kāi)極B和C)和吸引(朝著極A和D)的磁力最初通過(guò)存儲(chǔ)在5和6內(nèi)的彈簧力輔助。因此由于每次擺動(dòng)開(kāi)始時(shí)最大力作用在電樞上，運(yùn)動(dòng)非常快速，并且以此方式可以實(shí)現(xiàn)短的致動(dòng)器反應(yīng)時(shí)間。
當(dāng)電樞運(yùn)動(dòng)通過(guò)其中間位置時(shí)，作用在電樞上并迄今為止使得電樞離開(kāi)一對(duì)極朝著另一對(duì)極加速的彈簧力減小到零，并接著反向進(jìn)行作用，以便幫助電樞朝著另一對(duì)極的運(yùn)動(dòng)。這趨于在電樞朝著另一對(duì)極運(yùn)動(dòng)時(shí)使得電樞減速。
以此方式，當(dāng)電樞從一個(gè)位置轉(zhuǎn)換到另一位置時(shí)減小電樞和極之間的沖擊。
通過(guò)不使得一個(gè)彈簧錨固，自由彈簧端可用來(lái)運(yùn)動(dòng)裝置外部的某物，如圖3所示。
例如自由端用來(lái)開(kāi)啟和閉合如圖4和5所示的閥。平衡和限定的磁力和彈簧力維持雙穩(wěn)態(tài)操作。以此方式，通過(guò)磁力而不依靠彈簧力保持兩個(gè)閥位置(開(kāi)啟和閉合)，因此獲得反應(yīng)時(shí)間短、能量(電流)消耗低和壽命長(zhǎng)。大量不同的外部裝置可以通過(guò)例如圖2所示的裝置來(lái)控制。實(shí)例如下所示因此圖4表示操作高壓閥的圖3致動(dòng)器，閥在壓力下與流體流入或流出的腔室(未示出)密封。該構(gòu)造可用來(lái)控制內(nèi)燃機(jī)的入口和/或排放閥，因此省略凸輪軸的需要。圖4所示的流體流說(shuō)明入口閥。流動(dòng)方向箭頭在排放閥的情況下是顛倒的。
在圖5中，圖3的致動(dòng)器表示成操作計(jì)量閥，該閥同樣在壓力下與連接到入口的供應(yīng)源自密封。該構(gòu)造可用來(lái)數(shù)碼控制氣體或液體的供應(yīng)，例如飲料分配器、燃料電池、供應(yīng)到病人的氧源以及其它。
圖3的致動(dòng)器可用作主動(dòng)流混合器、流向控制器，其中例如兩個(gè)不同的流體以受控的方式進(jìn)行混合，容納在直接數(shù)碼噴射發(fā)動(dòng)機(jī)噪音控制系統(tǒng)中，或在流入流體需要用種種方法進(jìn)行引導(dǎo)的情況下，即在燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)的燃料供應(yīng)調(diào)制的情況下。
圖1和6表示通過(guò)在極C和D內(nèi)形成通道，電樞本身可用作閥閉合裝置，通道將圖1內(nèi)的口14和15和圖6的16和17連通。
在圖1的情況下，另一口13用作入口，并且電樞2的運(yùn)動(dòng)將入口13連接到口14(如所示)，或者在其它位置(與極A和D接觸)連接到口15。在這種情況下，口14和15構(gòu)成出口，并且閥是用于將流體從13輸送到出口14或15的分流閥。
如果圖1的口15(或圖6的17)閉合，閥變成簡(jiǎn)單的通/斷流體流動(dòng)控制閥，該閥在一個(gè)位置上使得流體在口13和14之間流動(dòng)(如所示)(或圖6的16和18)(反之亦然)并在另一位置上防止流體在其中流動(dòng)。
在圖6中，圖1和2采用的相同的參考標(biāo)號(hào)用來(lái)表示永磁體1和向內(nèi)伸出以便限定極C和D的磁極片3和4。每個(gè)各自形成通孔16A和17A，并且全部容納在容納構(gòu)件19和19A內(nèi)。后者由非磁性材料制成，并用來(lái)閉合致動(dòng)器和閥。
繞在管體9A上的線圈9位于兩對(duì)極A、B和C、D之間，并在圖6內(nèi)圍繞標(biāo)號(hào)20的電樞，其中電樞20不是由圖1和3的一個(gè)或多個(gè)片簧5、6和擺動(dòng)砧座11、12定位，而是表示成圍繞銷22樞轉(zhuǎn)。
密封件24、26圍繞極片3、4之間的結(jié)合部和容納構(gòu)件19A、19B，以便防止流體從口和通道16、16A和17、17A的損失。
極片3、4內(nèi)的圓柱形通道28、30各自用來(lái)定位并容納可磁化材料的圓柱形插件32、34，該插件伸入裝置內(nèi)部以便在電樞一端形成磁極A、B，其方式與電樞另一端處形成磁極C、D的極片的中空突出部類似。
在極插件32、34的中空內(nèi)部各自定位彈簧單元36、38。每個(gè)單元包括薄壁圓柱形套管40、(42)，在套管內(nèi)壓縮彈簧44、(46)在套管40、(42)的外側(cè)端處的端部止擋48、(50)和其內(nèi)側(cè)端處套管內(nèi)保持的球52、(54)本身之間保持。
如圖6所示，當(dāng)電樞朝著極A吸引時(shí)，套管42內(nèi)的保持球在彈簧46的作用下伸出超過(guò)極插件34的端表面，但通過(guò)套管42內(nèi)側(cè)端的縮頸區(qū)域54防止離開(kāi)套管42(如圖6A清楚示出)。
但是，當(dāng)電樞20轉(zhuǎn)換到另一位置時(shí)，當(dāng)電樞運(yùn)動(dòng)超過(guò)其中間位置時(shí)接合球54并開(kāi)始通過(guò)球壓縮彈簧46，使得當(dāng)電樞運(yùn)動(dòng)而由形成極B的插件34的內(nèi)側(cè)端閉合時(shí)，球54脫離縮頸43。
壓縮彈簧46將運(yùn)動(dòng)的電樞的某些動(dòng)能轉(zhuǎn)換成潛能(彈簧)，該潛能保持存儲(chǔ)在彈簧內(nèi)，而電樞保持與極B接觸。
當(dāng)然，反過(guò)來(lái)適用于與極A的插件32相關(guān)的彈簧44。當(dāng)電樞29位于圖6所示的位置時(shí)，能量存儲(chǔ)在壓縮彈簧44內(nèi)，并且一旦連接電樞和極的磁通產(chǎn)生磁吸引和排斥力，以便將電樞20轉(zhuǎn)換到另一位置(與極B和C接觸)，存儲(chǔ)的能量可用來(lái)使得電樞20離開(kāi)極A朝著極B加速。
當(dāng)電樞離開(kāi)極A時(shí)，球52使得在彈簧44的作用下運(yùn)動(dòng)到完全伸出的位置(與圖6A的球54占據(jù)的位置類似)，其中通過(guò)圖6A所示43類似的環(huán)形縮頸45保持。
環(huán)形縮頸43、45可以是圍繞套管40、42端部的材料形成的連續(xù)環(huán)，或者包括爪形式的環(huán)形環(huán)部段，爪與戒指中保持寶石的爪類似。
同樣，套管40、42另一端處的端部止擋48、50可以是實(shí)體端壁或者是不使得彈簧離開(kāi)套管的縮頸區(qū)域、所述的多個(gè)爪、或者是簡(jiǎn)單延伸通過(guò)套管開(kāi)口端的一個(gè)或多個(gè)桿。
為了有助于組裝，端部止擋58、(50)在球和彈簧插入套管之后形成。
每個(gè)可磁化插件32、(34)可通過(guò)插件和極片3、(4)之間的螺紋接合、或通過(guò)干涉配合和/或通過(guò)形成極A、(B)的大直徑內(nèi)側(cè)端區(qū)域和延伸通過(guò)極片3、(4)內(nèi)通道28、(30)的小直徑部分之間的環(huán)形肩部56、(58)來(lái)保持就位。外側(cè)端可通過(guò)制造過(guò)程中的金屬壓制操作形成凸緣，以便形成環(huán)形凸緣60、(62)。如所示，它們?nèi)菁{在極片3、4的外表面內(nèi)的環(huán)形切口內(nèi)，以便在各自極片3、(4)的內(nèi)和外表面之間保持插件32、(34)的小直徑部分。
如同縮頸區(qū)域43、45，凸緣60、62不需要連續(xù)，但可包括有助于插件插入通道28、(30)的多個(gè)徑向形成的指狀件，指狀件內(nèi)部形成圍繞插件的端部軸向延伸的城堡狀物，但可以在制造期間壓迫到極片3、(4)的外表面內(nèi)的環(huán)形切口內(nèi)，插件已經(jīng)推入其中。
球52、54表示成球體，球朝著電樞20伸出的距離通過(guò)套管40、(42)的縮頸端43、(45)內(nèi)的開(kāi)口直徑以及縮頸端相對(duì)于極A、(B)的端表面的位置來(lái)確定。
如果球52、54伸出比球形球獲得的距離大的軸向距離，它們可通過(guò)卵形或甚至圓柱形的非球形球來(lái)代替，其中減小直徑的區(qū)域延伸通過(guò)開(kāi)口45、(43)，并且大直徑區(qū)域保持在彈簧44、(46)的端部和縮頸45、(43)之間。另外，球可通過(guò)錐形或最好是截頂錐形構(gòu)件來(lái)代替，其大直徑端部不能穿過(guò)縮頸區(qū)域45、(43)。
由于彈簧力釋放(或存儲(chǔ))造成的作用在電樞上的加速(或減速)力的大小或時(shí)間周期通過(guò)按照所需彈簧剛度選擇彈簧以及球52、54(或其它裝置)伸出超過(guò)極A、B的端表面的距離來(lái)調(diào)整。以此方式，當(dāng)電樞不與任何球52和54(或其它裝置)接觸時(shí)可以調(diào)整電樞的自由行程。
通過(guò)對(duì)于孔28、30攻絲并在套管40、42的外表面上形成互補(bǔ)的螺紋構(gòu)形并將套管旋入孔而提供細(xì)微調(diào)整。為此，容納構(gòu)件19、19A可形成類似的孔28A、30A(不需要攻絲)，套管40、42可穿過(guò)該孔與攻絲孔28、30接合，并且套管40、42的外端方便地形成改錐槽或其它轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)接合裝置，使其在極插件32、34內(nèi)旋入所需位置。
盡管縮頸區(qū)域43、45可各自設(shè)置在套管40、42的端部?jī)?nèi)，縮頸還可通過(guò)極插件32、(34)內(nèi)的孔28、(30)的端部?jī)?nèi)的徑向伸出的指狀件和徑向伸出的環(huán)形邊緣來(lái)提供。
通過(guò)孔28A、30A取出套管、彈簧和球使得彈簧和球(或彈簧和電樞之間的其它電樞接合裝置)在磨損時(shí)可以進(jìn)行更換，或者在計(jì)劃維護(hù)基礎(chǔ)上進(jìn)行更換。但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于球(或其它裝置)和電樞來(lái)說(shuō)適當(dāng)選擇材料，或使得后者(至少在與球和其它裝置接觸的地方)涂覆適當(dāng)耐磨材料，以及在電樞接近一個(gè)極或另一個(gè)極時(shí)減速電樞的彈簧力產(chǎn)生的柔和接觸，可以幾乎無(wú)限延長(zhǎng)裝置的壽命。
以47虛線表示的推桿延伸通過(guò)口17和通道17A，以便將電樞的運(yùn)動(dòng)連通到裝置外部。
大致如圖構(gòu)造的致動(dòng)器實(shí)現(xiàn)三十億的完整循環(huán)(即六十億的運(yùn)動(dòng))而沒(méi)有任何顯著的磨損和中斷。這一成功歸功于電樞在各自極上的柔和接觸，這是由于當(dāng)電樞運(yùn)動(dòng)通過(guò)和超過(guò)其中間位置時(shí)將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成潛能，并且使得電樞離開(kāi)一個(gè)極朝著另一個(gè)極加速通過(guò)其中間位置的彈簧作用顛倒并當(dāng)電樞離開(kāi)中間位置并開(kāi)始朝著另一極運(yùn)動(dòng)時(shí)開(kāi)始減速電樞。
通過(guò)仔細(xì)選擇磁力和彈簧力，電樞可以在從一個(gè)極到另一極的行程結(jié)束時(shí)沒(méi)有沖擊地到達(dá)每個(gè)極。
另外，通過(guò)仔細(xì)選擇彈簧材料，使得提供彈簧力的彈性材料的變形正好在其彈性極限內(nèi)，該材料在操作中沒(méi)有過(guò)度受到應(yīng)力，使得疲勞不成為影響形成彈簧的彈性材料壽命的因素。
在圖7和8中，通常標(biāo)號(hào)為100的電樞安裝在通常標(biāo)號(hào)為102的殼體內(nèi)以便如同蹺蹺板圍繞支點(diǎn)104在兩個(gè)原始位置之間擺動(dòng)。電樞100表示在圖7的兩個(gè)原始位置中的一個(gè)位置上，并且在該位置電樞的彎曲下側(cè)中央?yún)^(qū)域106完全覆蓋通向口C的閥座表面108內(nèi)的開(kāi)口，使得支點(diǎn)104另一側(cè)上的類似開(kāi)口暴露。所述另一開(kāi)口通向口B。
殼體102閉合以便形成液密腔室110，流體可經(jīng)由其壁內(nèi)的開(kāi)口110供應(yīng)到腔室內(nèi)(或從中排出流體)，該開(kāi)口通向口A。
在另一原始位置，電樞100暴露通向口C的開(kāi)口，并閉合通向口B的開(kāi)口。
根據(jù)電樞所占據(jù)的原始位置，流體可在A和B，或者在A和C之間流動(dòng)，反之亦然。
電樞包括夾在形成中央橋116和三塊鐵磁體材料之間的兩個(gè)永磁體112、114和超過(guò)磁體的兩個(gè)端部118和120。
殼體包括上和下延長(zhǎng)鐵磁體構(gòu)件122、124，在一端兩個(gè)構(gòu)件其之間夾住線圈126，線圈具有鐵芯128和非磁性(通常為塑料)管體130。
在其另一端，該構(gòu)件通過(guò)非磁性材料的端部閉合件132連接，并且在線圈和端部閉合件之間，每個(gè)構(gòu)件122、124與兩個(gè)類似突出部形成整體，在支點(diǎn)104一側(cè)形成兩對(duì)磁極134、136，并在另一側(cè)形成138、140。
在其原始位置，電樞接合來(lái)自兩對(duì)極(即134和140)的每個(gè)對(duì)中的一個(gè)，或在另一原始位置接合136和138。
為了獲得好的面對(duì)面接觸，電樞端118、120是錐形(如圖7所示)。另外，極134、136、138和140的內(nèi)端可以傾斜，使得偏心面對(duì)端118、120面對(duì)面安裝。
上和下構(gòu)件122、124在極134、138和136、140之間內(nèi)部切去以便提供兩個(gè)線性凹口，兩塊非磁性材料142、144例如通過(guò)粘合劑或者通過(guò)鉚釘或螺栓(未示出)定位并固定在凹口內(nèi)。極134-140向內(nèi)伸出超過(guò)材料塊142、144的內(nèi)表面，使得后者不與電樞從一組極到另一組極的擺動(dòng)形成干涉。實(shí)際上，在142和電樞之間一直存在一個(gè)空間。
在電樞下面，材料塊144的內(nèi)表面凹入以便形成彎曲表面108。該表面中央是耐磨銷146(見(jiàn)圖11)，銷在表面108上伸出以便提供電樞繞100其擺動(dòng)的支點(diǎn)。
圖11內(nèi)還可看到從口B和C通向閥座108內(nèi)的開(kāi)口的通道148、150，在圖11內(nèi)各自由152、154表示。
電樞100包括閥閉合件，其中它運(yùn)動(dòng)到其靠近152或154的兩個(gè)原始位置。為了提供滾動(dòng)動(dòng)作以便實(shí)現(xiàn)閉合，電樞的中央下側(cè)形成彎曲的下側(cè)156(見(jiàn)圖7和11)，其具有容納銷146的頭部的中央空腔158。
在銷146具有圓形截面并具有拱形上端的情況下，空腔最好是錐形或截頂錐形。
在銷146是矩形截面并形成下側(cè)156繞其擺動(dòng)的半圓柱形或三角形剖面橋的情況下，空腔158應(yīng)該是三角形截面凹槽，以便容納隆起的彎曲或三角形截面。
彎曲下側(cè)156可整體形成在電樞中央橋部段116的下端處，但更方便的是包括分開(kāi)的非磁性元件160，該元件以任何方便的方式固定在橋部段116的下側(cè)，并最好由硬的耐磨材料制成，與支點(diǎn)銷146構(gòu)造的方式類似。
通常146和160由尼龍或類似塑料制成。
理論上即使兩個(gè)表面具有相同的曲率半徑也可以實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)最好是彎曲表面156的曲率半徑小于彎曲表面108的曲率半徑。這清楚表示在圖11中。
當(dāng)彎曲表面156運(yùn)動(dòng)覆蓋開(kāi)口152或154時(shí)，為了確保很好的閉合作用，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有利的是表面156是部分球形(而不是圓柱形)，并且彎曲表面108為元件160的彎曲下側(cè)156提供部分圓柱形表面。
盡管材料塊144最好是非磁性的，它可由其表面硬度大于形成元件160的材料的表面硬度的材料制成。因此，材料塊144(或至少其表面108)可由非磁性材料制成，并且元件160(或至少表面156)由可以認(rèn)為相對(duì)于金屬?gòu)椥宰冃蔚乃芰现瞥?。通過(guò)采用這種材料組合，如果需要元件160的下側(cè)表面156可略微變形，以便在電樞擺動(dòng)接觸一對(duì)極或另一對(duì)極時(shí)確保開(kāi)口152或154附近的良好密封，由此確保可靠地閉合通向口B和C的開(kāi)口152或154。
如圖所示，閥將引導(dǎo)流體從A流到B或到C。(或者使得流體流過(guò)B或C，或經(jīng)由A離開(kāi))。
如果閥只用作通/斷閥，以使得例如A和B之間流動(dòng)或終端流動(dòng)，只需要阻斷口C。另外通過(guò)阻斷B，流體在A和C之間流動(dòng)。
如果在閥的通/斷構(gòu)形中流體從A流到B(或C)，那么腔室110內(nèi)的流體壓力(見(jiàn)圖7)將趨于幫助保持電樞在中斷流動(dòng)的電樞的原始位置上。
為了在電樞從一個(gè)原始位置擺動(dòng)到另一原始位置時(shí)減小沖擊，彈簧162、164各自設(shè)置在極片134、134的通道166、168內(nèi)。彈簧保持在閉合件170、172和球174和176之間。后者通過(guò)每個(gè)通道166、168內(nèi)側(cè)端處的減小直徑的縮頸來(lái)保持，使得球伸出超過(guò)極134、136的內(nèi)表面，但是防止它們完全離開(kāi)通道。
彈簧可通過(guò)調(diào)整閉合件170、172的位置來(lái)壓縮。為此，通道166、168形成內(nèi)部螺紋，并且閉合件170、172形成互補(bǔ)的外螺紋，并且改錐細(xì)槽形成在其面向外的端部?jī)?nèi)。通過(guò)在細(xì)槽內(nèi)插入改錐，閉合件可以轉(zhuǎn)動(dòng)，以便進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)進(jìn)入或離開(kāi)通道，以便壓縮彈簧到更大或更小的程度。
當(dāng)電樞擺動(dòng)到圖7所示的位置，球174通過(guò)電樞端118接合并將向內(nèi)壓迫，由此壓縮(或進(jìn)一步壓縮)彈簧162，直到電樞端接合內(nèi)表面134為止。
為此，能量存儲(chǔ)在彈簧162內(nèi)，當(dāng)電樞朝著其另一原始位置擺動(dòng)時(shí)，能量可用來(lái)幫助在相反方向上加速電樞。
永磁體112、114選擇成當(dāng)電樞位于兩個(gè)原始位置的任一位置時(shí)提供足夠的磁通以便將電樞保持在電樞運(yùn)動(dòng)到達(dá)的最終位置上，并且足以在電樞運(yùn)動(dòng)到達(dá)的極134(或136)內(nèi)克服壓縮彈簧162(或164)內(nèi)的彈簧力。這可以通過(guò)由電樞、電樞接觸的兩個(gè)極134、140(或136、138)、構(gòu)件122、124和線圈芯128形成的閉合磁通路來(lái)實(shí)現(xiàn)。
通過(guò)與磁體112、114形成的磁通相反的引入磁通來(lái)實(shí)現(xiàn)電樞從一個(gè)位置運(yùn)動(dòng)到另一位置，以便造成電樞端被排斥離開(kāi)與其接觸的極(例如134、140)，并吸引到其它兩個(gè)極(136、138)上。
這可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)力磁體到裝置附近(其中不需要線圈126的情況)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但最好是通過(guò)造成電流在一個(gè)方向上流過(guò)線圈以產(chǎn)生與磁體112、114產(chǎn)生的磁通相反的磁通。但是，這只需要電流流過(guò)長(zhǎng)達(dá)電樞從一對(duì)極擺動(dòng)到另一對(duì)極所需的時(shí)間，并且在彈簧162、164的加速作用下，這可以是非常短的時(shí)間。
清楚的是壓縮彈簧162(或164)作用在電樞上的影響將趨于減小后者在開(kāi)口152(或154)附近表面108上作用的力，并通過(guò)所述位置上的電樞閉合。
為了對(duì)此進(jìn)行抵消，并且進(jìn)一步幫助電樞從一個(gè)原始位置運(yùn)動(dòng)到另一原始位置，電樞可通過(guò)拉伸彈簧作用，該彈簧當(dāng)電樞運(yùn)動(dòng)通過(guò)其一個(gè)原始位置和另一原始位置之間的中間位置時(shí)進(jìn)一步延長(zhǎng)。這造成電樞的頂部死點(diǎn)中央位置，在該位置上電樞處于不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。但是，一旦電樞運(yùn)動(dòng)超過(guò)該點(diǎn)，彈簧開(kāi)始在電樞上施加轉(zhuǎn)矩，趨于在電樞正在朝著新原始位置運(yùn)動(dòng)的方向上運(yùn)動(dòng)電樞，并還將幫助電樞保持在到達(dá)的位置上。
最好是，兩個(gè)這種彈簧178、180設(shè)置在電樞的每側(cè)上，如圖8和10所示。彈簧安裝在兩個(gè)銷182、184之間，一個(gè)銷橫向伸出通過(guò)電樞的橋部段116，另一個(gè)銷通過(guò)材料塊144(或磁性構(gòu)件124)。
彈簧178、180在電樞上作用的彈簧力將當(dāng)然趨于抵抗電樞隨后離開(kāi)其原始位置的運(yùn)動(dòng)。但是，這將部分通過(guò)相關(guān)彈簧162或164的加速力來(lái)補(bǔ)償，并且只需要在繞組126內(nèi)流過(guò)略微大的電流，以便造成電樞開(kāi)始朝著另一原始位置擺動(dòng)。一旦超過(guò)頂部死點(diǎn)中央(中間)位置，彈簧178、180的作用將幫助閉合閥。
芯128傳統(tǒng)上通過(guò)螺栓182、184固定在上和下構(gòu)件122、124上，如圖7、8和10所示。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)幫助表面156的滾動(dòng)動(dòng)作以接觸一個(gè)或另一開(kāi)口152、154(見(jiàn)圖1)的彈簧趨于壓碎或移開(kāi)通過(guò)閥控制的流體內(nèi)的任何固體。這使得閥可用于含有灰塵或砂子或類似物的顆粒的未過(guò)濾的液體或空氣或氣體中。
圖9表示作用電樞和其它部件上的力，其中力、壓力、直徑、長(zhǎng)度和角度如下表示P(巴) 入口處的壓力差；Φ(毫米)孔口直徑；R(毫米) 滾動(dòng)球體半徑；K(毫米) 彈簧安裝偏差；L(毫米) 擺動(dòng)桿有效長(zhǎng)度；a(度) 彈簧偏角；b(度) 擺動(dòng)桿角度行程；c(度) 樞轉(zhuǎn)力投射角度；Fp(牛頓)壓力；Fh(牛頓)保持力；Fs(牛頓)彈簧力；Fr(牛頓)轉(zhuǎn)動(dòng)力；
Fm(牛頓)磁力；Ms(牛頓米) 彈簧力造成的反向動(dòng)量；Mp(牛頓米) 壓力造成的反向動(dòng)量；Mr(牛頓米) 有效的反向動(dòng)量；Mh(牛頓米) 保持動(dòng)量；以下公式可用來(lái)計(jì)算力和動(dòng)能，即Fp＝∏Φ2P/4ΔF＝Fh-FpFs＝Fh/cosαFr＝FhtgαMs＝Fr(R-K)coscMp＝ΔFΦ/2Mr＝Ms+MpMh＝FmLFm＝Mh/L如果假設(shè)可以獲得以下條件，即P＝60(巴) 900(psi)Φ＝6(毫米)R＝13(毫米)K＝5(毫米)L＝56(毫米)a＝7.5(度)b＝15.0(度)c＝13.2(度)那么壓力Fp通過(guò)下面給出Fp＝π6260/40＝169牛頓為了將閥保持在閉合狀態(tài)，F(xiàn)h必須大于Fp。
如果需要30％的安全限度，那么如果Fp＝169牛頓，F(xiàn)h必須是220牛頓。
如果Fh＝220牛頓，那么ΔF＝220-169＝51牛頓Fs＝220/cos7.5＝222牛頓
Fr＝220tg7.5＝29牛頓Ms＝29(13-5)cos13.2/103＝0.226牛頓米Mp＝51 6/2 103＝0.153牛頓米Mr＝0.226+0.153＝0.379牛頓米為了保持穩(wěn)定磁鎖定狀態(tài)，Mh必須大于Mr。再次，如果需要30％的安全限度，Mh需要是0.5牛頓米。
從以上公式，可以計(jì)算磁力需要是8.9牛頓。
非?？尚械氖谦@得這種大小的磁力(僅小于1千克)，這是由于使用10毫米×10毫米截面以及20毫米長(zhǎng)度的線性磁體，可以獲得20牛頓的磁力。
注意到例如112、114的兩個(gè)磁體不是基本的，并且如果需要在其位置上可以采用單個(gè)磁體。因此橋116和兩個(gè)磁體112、114可以通過(guò)單個(gè)磁體來(lái)代替。
另外的磁體可從電樞中省略，并且一個(gè)或多個(gè)可定位在由122、128和124形成的磁回路中。因此例如電磁體的芯128可以是永磁體。只需要的是永磁體造成極134和138一同具有與極135和140相反的磁性。
權(quán)利要求
1.一種流體流動(dòng)控制閥，其中電樞安裝成在流體可通過(guò)第一通道流入和流出的液密腔室內(nèi)樞轉(zhuǎn)，并且電樞包括流體流動(dòng)控制裝置，并可采取兩個(gè)原始位置的任一個(gè)位置，在每個(gè)位置上電樞通過(guò)永磁體提供的磁通保持與兩個(gè)磁極接觸，其中通過(guò)臨時(shí)改變連接電樞和磁極的磁通，造成電樞從一個(gè)原始位置樞轉(zhuǎn)到另一原始位置，使得電樞被排斥離開(kāi)與其接觸的極并吸引到限定另一原始位置的極，并且其中第二流體通道穿過(guò)與電樞覆蓋的極表面內(nèi)的開(kāi)口連通的一個(gè)極設(shè)置，以便當(dāng)電樞位于兩個(gè)原始位置之一時(shí)防止流體在第二通道和腔室之間流動(dòng)，但是當(dāng)電樞位于其另一原始位置，暴露以便使得流體流過(guò)第二通道。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，可設(shè)置通向另一個(gè)極內(nèi)的第二開(kāi)口的第三流體通道，當(dāng)電樞位于所述另一原始位置時(shí)將覆蓋第二開(kāi)口。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，包括布置成兩對(duì)并與電樞的相對(duì)端相關(guān)的四個(gè)類似極片，每對(duì)為電樞提供北極和南極，并且這兩對(duì)圍繞電樞的中央樞轉(zhuǎn)軸線對(duì)稱布置。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，至少一個(gè)永磁體連接到極片上，以便提供永久磁通，使得如同電樞另一側(cè)上的兩個(gè)極，電樞一側(cè)上的兩個(gè)極具有相同的磁性。
5.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，極通過(guò)磁性材料連接以便在電樞一側(cè)兩個(gè)極之間以及電樞另一側(cè)兩個(gè)極之間形成磁通通路，并且電樞包括至少一個(gè)永磁體以便提供永久磁通，并在電樞一端產(chǎn)生北極并在電樞另一端產(chǎn)生南極。
6.如權(quán)利要求3、4或5所述的裝置，其特征在于，四個(gè)極在其中具有類似的通道，以便具有類似的磁截面。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，不需要輸送流體到達(dá)或離開(kāi)腔室的通道不需要完全延伸穿過(guò)極。
8.如權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，兩個(gè)通道容納能量存儲(chǔ)彈簧，每個(gè)彈黃將被壓縮，以便當(dāng)電樞接近含有彈簧的極時(shí)存儲(chǔ)能量，但是當(dāng)電樞樞轉(zhuǎn)到另一極時(shí)，電樞變得與該彈簧脫開(kāi)。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，推動(dòng)構(gòu)件樞轉(zhuǎn)在彈性裝置和通道的開(kāi)口端之間的每個(gè)通道內(nèi)，該構(gòu)件伸出超過(guò)通道的開(kāi)口端以便當(dāng)電樞朝著極運(yùn)動(dòng)并與其接觸時(shí)與電樞接合，以便將電樞運(yùn)動(dòng)傳遞到彈性裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，推動(dòng)構(gòu)件保持在通道內(nèi)，但可在其中滑動(dòng)。
11.如權(quán)利要求8、9或10所述的裝置，其特征在于，每個(gè)能量存儲(chǔ)裝置包括彈簧。
12.如權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，當(dāng)電樞占據(jù)兩個(gè)原始位置的任何一個(gè)位置時(shí)形成永久磁通的閉合磁通通路。
13.如權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，電樞安裝成圍繞限定限定支點(diǎn)隆起擺動(dòng)，或在相對(duì)一對(duì)這種隆起之間擺動(dòng)，或者圍繞通過(guò)電樞繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的銷限定的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
14.如權(quán)利要求1-13任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，電樞在軸向延伸通過(guò)具有電流在其中流動(dòng)的繞組的電磁體，并且當(dāng)電流在一個(gè)方向上在繞組內(nèi)流動(dòng)時(shí)具有一種磁性，并當(dāng)電流在相反方向上流動(dòng)時(shí)具有相反磁性。
15.如權(quán)利要求5-13任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，連接極的磁性材料至少包括部分的電磁體芯，其具有電流在一個(gè)方向上流動(dòng)的繞組，這將改變磁通，以便顛倒由來(lái)自電樞磁通的永久磁通產(chǎn)生的極性。
16.如權(quán)利要求14或15所述的裝置，其特征在于，連接每個(gè)原始位置上的電樞的殘留永久磁通足以將電樞保持在所述原始位置，使得該裝置具有雙穩(wěn)態(tài)特性，并且只需要造成電流脈沖在適當(dāng)方向上在電磁繞組內(nèi)流動(dòng)，以便造成電樞從一個(gè)原始位置樞轉(zhuǎn)到另一個(gè)原始位置，由于將其連接到電樞運(yùn)動(dòng)到達(dá)的其它極上的殘留永久磁通，電樞將保持其中。
17.如權(quán)利要求1-16任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，電樞的運(yùn)動(dòng)用來(lái)開(kāi)啟或閉合該裝置外部的第二閥，或開(kāi)啟和閉合電開(kāi)關(guān)，或在裝置外部進(jìn)行機(jī)械操作。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，通過(guò)推桿，將電樞運(yùn)動(dòng)傳遞到裝置之外。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，推桿延伸通過(guò)一個(gè)極的通道。
20.如權(quán)利要求18或19所述的裝置，其特征在于，推桿由非磁性材料制成。
21.如權(quán)利要求18-20任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，推桿延伸通過(guò)含有能量存儲(chǔ)裝置的一個(gè)或另一個(gè)極。
22.如權(quán)利要求18-20任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，規(guī)劃延伸通過(guò)含有能量存儲(chǔ)裝置的通道。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，推桿連接到彈簧上，以便通過(guò)彈簧朝著電樞壓迫，止擋裝置防止推桿跟隨電樞一直到其極間的中間位置，使得電樞在極間的部分行程內(nèi)不受彈簧影響。
24.一種致動(dòng)器，其包括通過(guò)改變由永久磁體產(chǎn)生的并當(dāng)電樞占據(jù)一個(gè)原始位置時(shí)連接電樞和極的磁通而在由一對(duì)極限定的兩個(gè)原始位置之間運(yùn)動(dòng)的雙穩(wěn)態(tài)擺動(dòng)電樞，以便造成電樞如同蹺蹺板擺動(dòng)到兩個(gè)原始位置的另一位置，其中形成用于連接電樞和兩個(gè)極的磁通的閉合的低磁阻的通路，連接位于任一原始位置上的電樞的永久磁通使其保持在與兩個(gè)極接觸的位置上，直到連接電樞和兩個(gè)極的磁通改變，以便造成電樞從中脫開(kāi)并擺動(dòng)到另一原始位置上為止，其中在電樞和極之間吸引的磁力的一部分轉(zhuǎn)換成潛能并進(jìn)行存儲(chǔ)，而當(dāng)磁通改變時(shí)電樞保持在任一原始位置上以便在從所述原始位置朝著另一原始位置的方向上在電樞上施加加速力，從而造成電樞與限定所述原始位置的極脫開(kāi)。
25.如權(quán)利要求24所述的致動(dòng)器，其特征在于，能量存儲(chǔ)在彈性變形的裝置中。
26.如權(quán)利要求25所述的致動(dòng)器，其特征在于，設(shè)置兩個(gè)彈性變形裝置，其中一個(gè)裝置在電樞運(yùn)動(dòng)與一個(gè)極接合時(shí)變形以在其中存儲(chǔ)能量，而另一個(gè)裝置在電樞運(yùn)動(dòng)與另一極接合時(shí)變形以在其中存儲(chǔ)能量。
27.如權(quán)利要求25或26所述的致動(dòng)器，其特征在于，彈性變形裝置是彈簧。
28.如權(quán)利要求24-27任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，極包括限制電樞的蹺蹺板運(yùn)動(dòng)的止擋。
29.如權(quán)利要求24-28任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，電樞可安裝成圍繞限定支點(diǎn)的隆起擺動(dòng)，或在相對(duì)成對(duì)的這種隆起之間擺動(dòng)，或圍繞電樞繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的銷限定的軸線樞轉(zhuǎn)。
30.如權(quán)利要求24-29任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，一旦形成低磁阻通路，存儲(chǔ)能量施加的力小于連接電樞和極片的磁通造成的吸引力。
31.如權(quán)利要求24-30任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，實(shí)現(xiàn)電樞從一個(gè)極到另一極的轉(zhuǎn)換所需的磁通變化通過(guò)造成電流的短脈沖流過(guò)影響連接電樞和極的磁通的電磁體繞組來(lái)實(shí)現(xiàn)，相應(yīng)選擇影響每個(gè)改變的每個(gè)脈沖的電流方向。
32.如權(quán)利要求24-31任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述或每個(gè)永磁體形成電樞外部的低磁阻通路。
33.如權(quán)利要求24-31任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述或每個(gè)鐵磁體形成電樞的一部分。
34.如權(quán)利要求24-33任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，彈性彈簧裝置與電樞的一個(gè)或兩端相關(guān)。
35.如權(quán)利要求24-34任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，彈性彈簧裝置保持在兩個(gè)極的每個(gè)極的端表面內(nèi)的凹口內(nèi)。
36.如權(quán)利要求34或35所述的致動(dòng)器，其特征在于，推動(dòng)構(gòu)件伸出超過(guò)每個(gè)所述端表面以便與電樞接合，從而傳遞電樞運(yùn)動(dòng)，壓縮彈簧裝置，并且反之亦然。
37.如權(quán)利要求24-36任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，從電樞繞其擺動(dòng)的軸線測(cè)量，電樞一端可比另一端長(zhǎng)，使得電樞一端運(yùn)動(dòng)的距離大于另一端運(yùn)動(dòng)距離。
38.如權(quán)利要求24-36任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，電樞的一端可通過(guò)的延長(zhǎng)元件來(lái)加長(zhǎng)，使得延長(zhǎng)元件的端部運(yùn)動(dòng)距離大于電樞本身任一端運(yùn)動(dòng)的距離。
39.如權(quán)利要求38所述的致動(dòng)器，其特征在于，延長(zhǎng)元件由非磁性材料制成。
40.如權(quán)利要求24-36任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，延長(zhǎng)彈簧連接到電樞上以便延伸超過(guò)電樞的一個(gè)或兩端，或通過(guò)連接到殼體或連接到殼體的構(gòu)件上而在其遠(yuǎn)端保持。
41.如權(quán)利要求40所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述或每個(gè)彈簧包括一段長(zhǎng)度的彈性材料，該材料從電樞延伸以便從其端部伸出，并且當(dāng)彈簧隨著電樞運(yùn)動(dòng)偏壓時(shí)，能量存儲(chǔ)在彈簧內(nèi)，彈簧的偏壓趨于抵抗電樞朝著其原始位置運(yùn)動(dòng)。
42.如權(quán)利要求40或41所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述或每個(gè)彈簧的保持端容納在殼體內(nèi)的插口內(nèi)或容納在固定在殼體內(nèi)和殼體上的組件內(nèi)。
43.如權(quán)利要求24-42任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，電樞的運(yùn)動(dòng)用來(lái)開(kāi)啟或閉合該裝置外部的第二閥，或開(kāi)啟和閉合電開(kāi)關(guān)，或進(jìn)行機(jī)械操作。
44.如權(quán)利要求35-43任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，容納電樞接近極時(shí)可以接合的能量存儲(chǔ)裝置的凹口包括穿過(guò)的極的通道。
45.如權(quán)利要求24-44任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，其位于殼體內(nèi)，并且一個(gè)極內(nèi)的通道與殼體的通道連通，由此流體輸送進(jìn)入或離開(kāi)殼體，并且通過(guò)電樞與含有所述通道的極接合而閉合該通道。
46.如權(quán)利要求45所述的致動(dòng)器，其特征在于，形成在第二極內(nèi)的通道與殼體內(nèi)的另一通道連通，并且同樣殼體電樞與第二極的接合而閉合該通道。
47.如權(quán)利要求24-46所述的致動(dòng)器，其特征在于，推桿與電樞接合，以便將電樞的運(yùn)動(dòng)傳遞到裝置之外。
48.如權(quán)利要求47所述的致動(dòng)器，其特征在于，推桿穿過(guò)一個(gè)極內(nèi)的通道。
49.如權(quán)利要求48所述的致動(dòng)器，其特征在于，推桿自由延伸推桿該通道或在其中滑動(dòng)配合。
50.如權(quán)利要求48所述的致動(dòng)器，其特征在于，推桿延伸推桿含有能量存儲(chǔ)裝置的通道。
51.如權(quán)利要求50所述的致動(dòng)器，其特征在于，桿連接到彈簧上，以便朝著電樞壓迫，并且止擋裝置設(shè)置成防止推桿跟隨電樞一直到其極間的中間位置，使得電樞在部分極間行程上不受彈簧的影響。
52.一種致動(dòng)器包括延長(zhǎng)磁性電樞，該電樞以蹺蹺板的方式在兩個(gè)原始位置之間樞轉(zhuǎn)以接觸磁性材料的極，并且為此通過(guò)離開(kāi)極等距的中間位置，但由于電樞和兩個(gè)極之間的磁性吸引，將保持在一個(gè)原始位置或另一個(gè)原始位置上，其中通過(guò)在每個(gè)原始位置上電樞與兩個(gè)極接觸，形成磁通的閉合低磁阻通路，并且低磁阻通路包括至少一個(gè)永久磁通，其磁通在電樞和與電樞接觸的原始位置極之間產(chǎn)生吸引力，由此將電樞布置在所述原始位置上，并且電磁體設(shè)置成具有繞組，電流可流過(guò)繞組，并且當(dāng)通過(guò)使得電流激勵(lì)時(shí)將改變磁通，以便造成電樞被排斥離開(kāi)與其接觸的極，并吸引到其它兩個(gè)極，使其轉(zhuǎn)移到其它兩個(gè)極時(shí)，并且其中彈性能量存儲(chǔ)裝置設(shè)置成在其中間位置上或附近對(duì)于電樞沒(méi)有影響，但當(dāng)電樞接近極時(shí)，抵抗電樞朝著極的最終運(yùn)動(dòng)。
53.如權(quán)利要求52所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述或每個(gè)永磁體包括部分的電樞。
54.如權(quán)利要求52所述的致動(dòng)器，其特征在于，所述或每個(gè)永磁體包括電樞外部的部分低磁阻通路。
55.如權(quán)利要求52-54任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，每個(gè)彈性能量存儲(chǔ)裝置選擇成當(dāng)電樞朝著極運(yùn)動(dòng)時(shí)使其在電樞上施加增加的力，當(dāng)電樞接近極時(shí)將減速電樞，但不足以在電樞接近極時(shí)克服電樞和極之間增加的磁吸引力，由此減少電樞接觸極時(shí)的沖擊力，并從電樞減速中存儲(chǔ)能量，如果連接電樞和極的磁通減小，該能量可用來(lái)加速電樞離開(kāi)極。
56.如權(quán)利要求52-55任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，極包括限制電樞擺動(dòng)的止擋。
57.如權(quán)利要求52-56任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，隆起構(gòu)成限定電樞的樞轉(zhuǎn)軸線的支點(diǎn)。
58.如權(quán)利要求52-56任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，設(shè)置兩個(gè)隆起，并且一個(gè)在電樞之上，另一個(gè)在電樞之下，以便限定電樞的擺動(dòng)軸線。
59.如權(quán)利要求52-56任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，電樞可安裝成圍繞銷限定的固定軸線樞轉(zhuǎn)。
60.如權(quán)利要求59所述的致動(dòng)器，其特征在于，銷通常固定在電磁體芯內(nèi)。
61.如權(quán)利要求52-60任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，永磁體、極片和電磁體可容納在殼體內(nèi)。
62.如權(quán)利要求61所述的致動(dòng)器，其特征在于，殼體可由磁性材料制成，并包括部分低磁阻的磁通路徑。
63.如權(quán)利要求52-62任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，彈性能量存儲(chǔ)裝置在電樞和固定點(diǎn)之間作用。
64.如權(quán)利要求63所述的致動(dòng)器，其特征在于，固定點(diǎn)在殼體上或殼體內(nèi)，或連接到殼體上的構(gòu)件上或該構(gòu)件內(nèi)。
65.如權(quán)利要求52-64任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，剛性裝置在電樞和至少某些極之間作用。
66.如權(quán)利要求52-65任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，彈性能量存儲(chǔ)裝置可通過(guò)電樞承載并從電樞延伸，或連接到至少一個(gè)極上并從極延伸。
67.如權(quán)利要求52-62任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，彈性能量存儲(chǔ)裝置在兩個(gè)極內(nèi)容納在凹口中。
68.如權(quán)利要求67所述的致動(dòng)器，其特征在于，推動(dòng)構(gòu)件容納在每個(gè)凹口中并從極的表面伸出，每個(gè)極與電樞接合，并推入凹口，以便當(dāng)電樞接近極時(shí)壓縮其中的彈性能量存儲(chǔ)裝置。
69.如權(quán)利要求52-68任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器，其特征在于，電樞運(yùn)動(dòng)傳遞到裝置外部。
70.如權(quán)利要求69所述的致動(dòng)器，其特征在于，電樞的運(yùn)動(dòng)通過(guò)推桿傳遞。
71.如權(quán)利要求70所述的致動(dòng)器，其特征在于，推桿延伸穿過(guò)極內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)通道以便將電樞的運(yùn)動(dòng)傳遞到裝置外部。
72.如權(quán)利要求71所述的致動(dòng)器，其特征在于，推桿由非磁性材料制成。
73.如權(quán)利要求71或72所述的致動(dòng)器，其特征在于，含有推桿的通道還包括壓縮彈簧，并且推桿壓縮通過(guò)彈簧。
74.如權(quán)利要求73所述的致動(dòng)器，其特征在于，推桿連接在彈簧上以便通過(guò)彈簧朝著電樞偏壓，止擋裝置用來(lái)防止推桿跟隨電樞一直到其極間的中間位置，使得電樞在沒(méi)有彈簧影響下通過(guò)其極間的部分行程。
75.一種流體流動(dòng)控制閥，其包括1)限定流體可通過(guò)殼體壁上的開(kāi)口流入和流出的腔室的殼體；2)適用于如同蹺蹺板圍繞限定電樞的兩個(gè)雙穩(wěn)態(tài)原始位置的四個(gè)極之間的支點(diǎn)擺動(dòng)的電樞，在一個(gè)位置上電樞與兩個(gè)極接觸，并且在另一個(gè)位置上電樞與其它兩個(gè)極接觸，電樞和極位于殼體內(nèi)；3)至少一個(gè)永磁體；4)極對(duì)之間的磁通通路，當(dāng)電樞位于任一兩個(gè)原始位置時(shí)通路閉合，磁通由連接電樞和與電樞接觸的兩個(gè)極的永磁體形成，并用來(lái)保持電樞與其接觸；5)位于電樞中間并容納在兩個(gè)極之間的互補(bǔ)彎曲表面內(nèi)并與其接觸的彎曲表面，電樞上的彎曲表面具有小于其它彎曲表面的曲率半徑，當(dāng)電樞在其兩個(gè)原始位置之間以及圍繞位于互補(bǔ)彎曲表面中心的支點(diǎn)擺動(dòng)時(shí)使其相對(duì)于后者滾動(dòng)；6)互補(bǔ)彎曲表面內(nèi)的至少一個(gè)開(kāi)口，當(dāng)電樞位于一個(gè)原始位置時(shí)該開(kāi)口通過(guò)電樞上的彎曲表面覆蓋，并且當(dāng)電樞位于另一個(gè)原始位置時(shí)該開(kāi)口暴露，以便控制流體流過(guò)其中，以及7)產(chǎn)生作用在電樞上壓迫彎曲表面以便接觸的力的彈簧裝置。
76.如權(quán)利要求75所述的裝置，其特征在于，一旦電樞離開(kāi)中間位置朝著兩個(gè)原始位置中的一個(gè)或另一個(gè)運(yùn)動(dòng)，彈簧力作用成有助于電樞的擺動(dòng)。
77.如權(quán)利要求75或76所述的裝置，其特征在于，第二開(kāi)口可設(shè)置在互補(bǔ)彎曲表面內(nèi)，當(dāng)電樞位于所述另一原始位置時(shí)，該開(kāi)口被覆蓋，并且當(dāng)電樞位于所述一個(gè)原始位置時(shí)，該開(kāi)口暴露。
78.如權(quán)利要求75、76或77所述的裝置，其特征在于，通過(guò)改變連接電樞和極的磁通，電樞可從一個(gè)原始位置運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)位置，以便造成電樞被排斥離開(kāi)與其接觸的兩個(gè)極并吸引到其他兩個(gè)極上。
79.如權(quán)利要求78所述的裝置，其特征在于，通過(guò)運(yùn)動(dòng)磁體到該裝置附近可改變磁通。
80.如權(quán)利要求79所述的裝置，其特征在于，可運(yùn)動(dòng)的磁磁體是永磁體。
81.如權(quán)利要求79所述的裝置，其特征在于，可運(yùn)動(dòng)的磁體是電磁體。
82.如權(quán)利要求79所述的裝置，其特征在于，設(shè)置電磁體，該電磁體在激勵(lì)時(shí)改變連接電樞和極的磁通以便實(shí)現(xiàn)電樞從一個(gè)原始位置轉(zhuǎn)換到另一個(gè)原始位置。
83.如權(quán)利要求75-82任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述或每個(gè)永磁體可結(jié)合到電樞內(nèi)
84.如權(quán)利要求75-82任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述或每個(gè)永磁體可結(jié)合到極間的磁通路徑內(nèi)。
85.當(dāng)取決于權(quán)利要求82時(shí)，如權(quán)利要求83所述的裝置，其特征在于，電磁體形成極間磁通路徑的一部分或影響其磁通。
86.當(dāng)取決于權(quán)利要求82時(shí)，如權(quán)利要求84所述的裝置，其特征在于，電磁體定位成影響電樞的磁性，使得當(dāng)電流在電磁體的繞組內(nèi)在一個(gè)方向上流動(dòng)時(shí)，電樞極性變成與永磁體磁通產(chǎn)生的極性相反，由此造成電樞被與其接觸的極排斥，并朝著其它兩個(gè)極吸引。
87.如權(quán)利要求75-86任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，能量存儲(chǔ)彈簧位于一對(duì)極內(nèi)，當(dāng)電樞運(yùn)動(dòng)與含有彈簧的極接觸時(shí)每個(gè)彈簧通過(guò)電樞接合并壓縮，使得無(wú)論電樞位于哪個(gè)原始位置，兩個(gè)彈簧中的一個(gè)或另一個(gè)均被壓縮，由此將電樞的某些動(dòng)能轉(zhuǎn)換成潛能，當(dāng)潛能可用來(lái)使得電樞離開(kāi)所述原始位置并朝著另一原始位置加速時(shí)，潛能存儲(chǔ)在彈簧內(nèi)直到電樞脫離所述原始位置為止。
88.如權(quán)利要求75-87任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，互補(bǔ)彎曲表面包括支點(diǎn)伸入的凹入部。
89.如權(quán)利要求75-87任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，彎曲電樞表面是部分球體，并且互補(bǔ)彎曲表面是部分圓柱形。
90.如上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，致動(dòng)器是雙穩(wěn)態(tài)的，其中在改變永磁體磁通以便產(chǎn)生電樞的樞轉(zhuǎn)蹺蹺板動(dòng)作時(shí)，在低磁阻通路內(nèi)形成連接電樞和極的磁通將足以造成電樞保持在與這些極接觸的位置內(nèi)，并且電樞將保持其中，直到連接電樞和極的磁通再次改變以便造成電樞脫離兩個(gè)極并轉(zhuǎn)移到其它兩個(gè)極。
91.如權(quán)利要求90所述的致動(dòng)器，其特征在于，磁通改變可通過(guò)運(yùn)動(dòng)磁體到裝置附近來(lái)實(shí)現(xiàn)，以便臨時(shí)減小永久磁體保持磁通，造成電樞運(yùn)動(dòng)到其另一原始位置。
92.如權(quán)利要求91所述的致動(dòng)器，其特征在于，磁體顛倒連接電樞的磁通。
93.如權(quán)利要求90所述的致動(dòng)器，其特征在于，磁通改變可通過(guò)造成電流流過(guò)圍繞電樞的電磁體繞組來(lái)實(shí)現(xiàn)。
94.如權(quán)利要求1-93任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，電樞由鐵磁材料制成，例如低碳鋼。
95.如權(quán)利要求94所述的裝置，其特征在于，電樞構(gòu)造成薄片的鐵磁材料制成的層壓件，以便減小紊流造成的損失。
96.如權(quán)利要求1-95任一項(xiàng)所述的裝置，造成電樞運(yùn)動(dòng)到其他原始位置的磁通改變足以使得電樞具有相反磁性。
97.一種構(gòu)造、配置和調(diào)整成大致參考附圖所示進(jìn)行操作的致動(dòng)器。
98.一種構(gòu)造、配置和調(diào)整成大致參考附圖所示進(jìn)行操作的集成致動(dòng)器和流體流動(dòng)控制閥。
全文摘要
一種流體流動(dòng)控制閥，其中電樞(2)安裝成在液密腔室內(nèi)樞轉(zhuǎn)，并且電樞包括流體流動(dòng)控制裝置。電樞可采取與兩個(gè)磁極(A、D、B、C)接觸的兩個(gè)原始位置的任一個(gè)位置，并通過(guò)來(lái)自永久磁體(1)的磁通保持。通過(guò)臨時(shí)改變連接電樞和極(A、B、C、D)的磁通，電樞從一個(gè)原始位置樞轉(zhuǎn)到另一原始位置。流體可經(jīng)由第一通道(13)流入和流出腔室。第二通道(14)穿過(guò)一個(gè)極(D)延伸到極表面內(nèi)的開(kāi)口，該開(kāi)口在電樞占據(jù)一個(gè)原始位置時(shí)被電樞覆蓋，但是在電樞占據(jù)另一位置時(shí)暴露。第三流體通道(15)延伸通過(guò)并通向另一極(C)內(nèi)的第二開(kāi)口，該開(kāi)口在電樞占據(jù)所述另一原始位置時(shí)被覆蓋。吸引力的一部分轉(zhuǎn)換成潛能并存儲(chǔ)在彈簧(5、6)內(nèi)，而電樞保持在任一原始位置上以便當(dāng)磁通改變時(shí)朝其另一原始位置在電樞上施加加速力。
文檔編號(hào)H01F7/08GK1656332SQ03812461
公開(kāi)日2005年8月17日 申請(qǐng)日期2003年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月31日
發(fā)明者W·維南斯基 申請(qǐng)人:坎姆康有限公司