電動(dòng)致動(dòng)器的制造方法
【專利摘要】一種電動(dòng)致動(dòng)器，特別是用于微型閥或微型泵的電動(dòng)致動(dòng)器，包括：用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁體配置，以及能夠相對(duì)于所述磁體配置移動(dòng)的控制元件。所述控制元件包括能夠通電的空心線圈(22)，所述空心線圈(22)配置于所述磁場(chǎng)中并與由非磁性材料制成的線圈承載件(20)牢固地結(jié)合。
【專利說(shuō)明】
電動(dòng)致動(dòng)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電動(dòng)致動(dòng)器，特別是用于微型閥或微型泵的電動(dòng)致動(dòng)器。

【背景技術(shù)】
[0002]電磁致動(dòng)器常用于流體閥技術(shù)中。在大多數(shù)這種致動(dòng)器中，由磁性材料制成的電樞借助于由線圈生成的磁場(chǎng)移動(dòng)。尤其當(dāng)希望致動(dòng)器微型化時(shí)，對(duì)于一方面節(jié)省空間、另一方面提供足夠的磁力的設(shè)計(jì)的選擇是有限的。這是由于采用較小的線圈使所獲得的磁場(chǎng)強(qiáng)度大大降低，或者換言之，最大可能電流被限制的事實(shí)。
[0003]相比之下，電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器中的磁場(chǎng)強(qiáng)度取決于驅(qū)動(dòng)器中采用的永磁體的體積，永磁體的體積的減少比電磁致動(dòng)器中的線圈尺寸的減少對(duì)在驅(qū)動(dòng)器中能得到的磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響相對(duì)較小。
[0004]WO 2010/066459A1公開了一種微型閥或微型泵，該微型閥或微型泵具有能夠以低電壓操作的強(qiáng)有力的電動(dòng)致動(dòng)器。這個(gè)致動(dòng)器包括控制元件，該控制元件被安裝成可線性移動(dòng)并且其上印有螺旋導(dǎo)電帶。當(dāng)導(dǎo)電帶通電時(shí)，磁體配置(magnet arrangement)對(duì)具有螺旋導(dǎo)電帶的控制元件施加洛倫茲力，由此使控制元件偏離。由于復(fù)位過(guò)程將通過(guò)使電流方向反向得到，因此未設(shè)置任何回復(fù)元件。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種有效的電動(dòng)致動(dòng)器，其能夠以低成本制造并特別適合于微型應(yīng)用。
[0006]此目的通過(guò)具有如下特征的電動(dòng)致動(dòng)器實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)致動(dòng)器的有利和有用的進(jìn)一步構(gòu)造在相關(guān)聯(lián)方案中敘述。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)致動(dòng)器，該電動(dòng)致動(dòng)器意在特別用于微型閥或微型泵，該電動(dòng)致動(dòng)器包括用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁體配置，以及能夠相對(duì)于所述磁體配置移動(dòng)的控制元件。根據(jù)本發(fā)明，所述控制元件包括能夠通電的空心線圈，所述空心線圈配置于所述磁場(chǎng)中并與由非磁性材料制成的線圈承載件牢固地結(jié)合。
[0008]本發(fā)明基于如下基本理念:如果致動(dòng)器的控制元件包括配置在磁場(chǎng)中并且施加電流的線圈，那么洛倫茲力能夠被用作致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)力用以使控制元件偏離。在本發(fā)明中，這個(gè)概念被以特別有效的方式實(shí)踐，在該方式中，所用的線圈是牢固地結(jié)合于非磁性線圈承載件的空心線圈。已知的，空心線圈是圍繞沒(méi)有軟磁芯的非軟磁材料(通常，但不一定是空氣)纏繞多次的導(dǎo)線或線纜。非磁性的線圈承載件將是不可磁化的，例如可以由塑料材料形成。當(dāng)相應(yīng)地構(gòu)造時(shí)，牢固地結(jié)合于空心線圈的線圈承載件能夠直接用于隔板的操縱，用于密封構(gòu)件的偏離等。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)致動(dòng)器是非常強(qiáng)有力的。該電動(dòng)致動(dòng)器的力量直接取決于流過(guò)空心線圈的電流的電流強(qiáng)度、磁場(chǎng)以及空心線圈與磁場(chǎng)之間的距離。由于空心線圈與磁場(chǎng)之間的距離是不變的，因此力將不隨著行程的變化而變化。這允許具有較大力傳遞的大行程的實(shí)現(xiàn)，而在傳統(tǒng)電磁閥中，得到的力隨著行程減少而大幅減小。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)僅需要非常小數(shù)量的部件，因此允許實(shí)現(xiàn)非常小的總體尺寸，使得該致動(dòng)器能夠用于微型閥或微型泵。例如，能夠?qū)崿F(xiàn)寬度僅7-8.5mm、長(zhǎng)度僅12-14_和高度僅22-35_的閥。根據(jù)本發(fā)明，甚至生產(chǎn)寬度僅4_的閥也是可行的。還可能在一個(gè)致動(dòng)器中以上下的方式堆疊多個(gè)空心線圈和磁體配置，對(duì)于給定的功率來(lái)說(shuō)，這甚至允許底面積更窄的尺寸(在閥技術(shù)中，總尺寸常常不(如此)相關(guān))。根據(jù)本發(fā)明的包括極少組成部件的結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)包括性價(jià)比高的制造和可以忽略的容差問(wèn)題，特別是與工作行程有關(guān)的容差。此外，與簡(jiǎn)單的電磁致動(dòng)器相比，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)致動(dòng)器由于在控制元件的端部位置沒(méi)有金屬對(duì)與金屬的接觸，因此在切換過(guò)程期間非常安靜。根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)致動(dòng)器的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)在于其能夠用于開關(guān)閥和比例閥而無(wú)需進(jìn)行任何設(shè)計(jì)變化，例如，在電磁驅(qū)動(dòng)器中安裝推力錐。由于行程直接與電流強(qiáng)度成比例，因此易于實(shí)現(xiàn)比例閥。
[0011 ] 如下結(jié)構(gòu)配置特別優(yōu)選:所述空心線圈的第一半部配置在具有第一主方向的第一磁場(chǎng)中，所述空心線圈的第二半部配置在具有與所述第一主方向相反的第二主方向的第二磁場(chǎng)中。在這種構(gòu)造中，彼此相鄰配置的永磁體的不同極性(N極/S極)能夠有效地用于把大部分的繞組截面良好地用以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。由于大部分電流以相反方向在空心線圈的繞組半部中流過(guò)，兩種情況下都產(chǎn)生在相同方向上作用的洛倫茲力，由此導(dǎo)致大的總驅(qū)動(dòng)力。
[0012]特別有利的是使用如下空心線圈，所述空心線圈總體為具有縱向軸線的橢圓形狀，優(yōu)選地是以直線狀的中央段連接一對(duì)分開的互補(bǔ)半圓形的形狀，所述縱向軸線將所述空心線圈分成兩個(gè)半部，該兩個(gè)半部被反向取向的磁場(chǎng)橫跨。與圓形線圈的情況相比，橢圓形狀的空心線圈具有有助于產(chǎn)生力的更大的繞組截面。結(jié)果是，能夠在控制元件的移動(dòng)方向上得到更大的力。然而，也可以使用基本上圓形或角形的線圈。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施方式，所述控制元件被安裝成能在與所述磁場(chǎng)的主方向垂直的方向上直線移動(dòng)。根據(jù)空心線圈的用于產(chǎn)生力的繞組截面中的電流方向，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步選擇直線安裝的方向，使得其與洛倫茲力的(主)方向一致。這允許洛倫茲力被最有效地用作驅(qū)動(dòng)力而沒(méi)有損耗。這種結(jié)構(gòu)特別適合用于開閉單個(gè)閥座。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施方式，所述控制元件被安裝成能圍繞與所述磁場(chǎng)的主方向平行的轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這里，洛倫茲力被以最優(yōu)形式用作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)用的驅(qū)動(dòng)力。這種結(jié)構(gòu)特別適合用于彼此相鄰配置的兩個(gè)閥座的相互開閉。
[0015]磁體配置優(yōu)選包括多個(gè)永磁體。在具有能垂直于磁場(chǎng)的主方向直線移動(dòng)的控制兀件的優(yōu)選的第一實(shí)施方式中，如果永磁鐵以其縱向軸線平行于空心線圈的縱向軸線延伸的方式配置，磁場(chǎng)能夠被最有效的利用。
[0016]在具有被安裝成能圍繞與磁場(chǎng)的主方向平行的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的控制元件的第二優(yōu)選實(shí)施方式中，以下構(gòu)造是特別有利的:所述空心線圈的縱向軸線在所述控制元件的第一切換位置平行于所述永磁體的縱向軸線地延伸。由于在本實(shí)施方式中空心線圈的縱向軸線的位置根據(jù)控制元件的旋轉(zhuǎn)相對(duì)于永磁體的縱向軸線變化，在這個(gè)配置中，控制元件的切換位置中的一個(gè)為“優(yōu)選位置”，使得產(chǎn)生最大力恰好在該切換位置作用于控制元件的效果。特別是結(jié)合以下將進(jìn)一步討論的回復(fù)元件，該方面將示出其所有優(yōu)勢(shì)，該回復(fù)元件對(duì)控制元件施加預(yù)負(fù)荷。
[0017]所述磁體配置的永磁體應(yīng)該被配置成使得彼此面向的永磁體總是以相反的極彼此面對(duì)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的尤其有利的方面是設(shè)置如下回復(fù)元件，所述回復(fù)元件對(duì)所述控制元件施加預(yù)負(fù)荷并形成所述空心線圈的繞組端部與所述致動(dòng)器的電連接頭之間的導(dǎo)電連接的至少一部分。因而回復(fù)元件實(shí)現(xiàn)了雙重功能，一方面，回復(fù)元件使控制元件預(yù)負(fù)荷至特定切換位置或操作位置，另一方面，回復(fù)元件省卻了否則將需要的導(dǎo)線連接等的需求。
[0019]然而，可選擇地，還可以經(jīng)由導(dǎo)線連接進(jìn)行接觸。在這種情況下，應(yīng)當(dāng)注意的是由于導(dǎo)線端部在切換過(guò)程期間跟隨移動(dòng)，因此需要確保導(dǎo)線端部的柔韌性。出于這個(gè)目的，例如，導(dǎo)線端部可以設(shè)置有由聚四氟乙烯制成的包層。
[0020]例如，片簧或螺旋狀彈簧適合用作回復(fù)元件。回復(fù)元件還可以由多個(gè)彈簧構(gòu)件一起形成。
[0021]所述回復(fù)元件可以被設(shè)置為對(duì)所述控制元件施加預(yù)負(fù)荷使所述控制元件離開所述第一切換位置而朝向第二切換位置。在這種情況下，需要較大的力用于使控制元件保持在第一切換位置。由于這個(gè)原因，在具有旋轉(zhuǎn)安裝的控制元件的優(yōu)選的第二實(shí)施方式中，如果在控制元件的第一切換位置，空心線圈的縱向軸線平行于永磁體的縱向軸線延伸是特別有利的，因?yàn)檫@樣的話恰好能在第一切換位置得到用于保持控制元件的最大可能的洛倫茲力。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)致動(dòng)器的所述磁體配置和控制元件可以容納在致動(dòng)器殼體內(nèi)，所述致動(dòng)器殼體屏蔽所述磁體配置的磁場(chǎng)。這使得能夠避免來(lái)自相鄰電裝置和/或磁裝置的任何干擾。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的特定方面，在電動(dòng)致動(dòng)器中設(shè)置有由軟磁材料制成的至少一個(gè)軛板，該軛板實(shí)現(xiàn)了雙重功能:一方面，軛板加強(qiáng)了磁體配置的磁場(chǎng)；另一方面，軛板將磁場(chǎng)與外部相屏蔽。在不需要較強(qiáng)屏蔽的情況下，使用這種軛板允許設(shè)置由塑料材料制成的致動(dòng)器殼體。
[0024]在優(yōu)選實(shí)施方式中，由軟磁材料制成并且具有磁場(chǎng)增強(qiáng)和屏蔽特性的軛板構(gòu)成致動(dòng)器的一部分。
[0025]在尤其性價(jià)比高的實(shí)施方式中，永磁體直接安裝于(金屬的)致動(dòng)器殼體的內(nèi)壁，使得殼體壁實(shí)現(xiàn)了幾個(gè)功能:除了實(shí)際保護(hù)功能，殼體壁還用作軛板和屏蔽件。因而可以省略任何相應(yīng)的附加組成部件。優(yōu)選地，永磁體與殼體構(gòu)成預(yù)裝配單元，預(yù)裝配單元簡(jiǎn)化了電動(dòng)致動(dòng)器的裝配。
[0026]空心線圈不必容納于線圈承載件的內(nèi)部。相反地，空心線圈還可以卷繞在線圈承載件上。由于線圈導(dǎo)線僅卷繞在線圈承載件的外部，該變形在制造方面具有優(yōu)勢(shì)。優(yōu)選地，線圈承載件具有被側(cè)壁限制的用于卷繞的支撐面，以防止空心線圈在卷繞過(guò)程中和在致動(dòng)器操作中從線圈承載件滑落。
[0027]為了所述空心線圈的至少一個(gè)繞組端部與所述致動(dòng)器的電連接頭之間的導(dǎo)電連接，在一個(gè)實(shí)施方式中設(shè)置導(dǎo)電扁部，所述導(dǎo)電扁部緊固于所述致動(dòng)器的殼體并且導(dǎo)電回復(fù)元件機(jī)械地作用于所述導(dǎo)電扁部，所述導(dǎo)電回復(fù)元件對(duì)所述控制元件施加預(yù)負(fù)荷。如果要以這種方式將致動(dòng)器的不只一個(gè)而是兩個(gè)電連接頭(+和_)連接到繞組端部，需要使用彼此絕緣的兩個(gè)扁部(stamped part)。
[0028]根據(jù)有利的構(gòu)造，至少一個(gè)扁部包括銷，所述銷與殼體延伸部一起作為插接頭的一部分。在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器可以借助于與殼體延伸部適配的互補(bǔ)插接頭和銷或多個(gè)銷以簡(jiǎn)單的方式連接。這里殼體延伸部?jī)?yōu)選地形成于殼體的塑料部分中，使得同時(shí)提供了與外部連接的電絕緣而無(wú)需進(jìn)一步的屏蔽。
[0029]為了空心線圈的至少一個(gè)繞組端部與致動(dòng)器的電連接頭之間的導(dǎo)電連接，另外地或可替換地設(shè)置接觸板。接觸板可以具有接收于其上的導(dǎo)電回復(fù)元件，導(dǎo)電回復(fù)元件對(duì)所述控制元件施加預(yù)負(fù)荷。在這種情況下，接觸板用作回復(fù)元件用的保持器并建立到回復(fù)元件的持久的電連接，而無(wú)需焊接過(guò)程等。
[0030]接觸板也可以包括用于繞組端部的安裝件，以產(chǎn)生持久的電連接。
[0031]為了簡(jiǎn)化根據(jù)本發(fā)明電動(dòng)致動(dòng)器的裝配，特別有利的是，所述線圈承載件、所述空心線圈、結(jié)合到所述線圈承載件或與所述線圈承載件一體形成的搖桿、至少一個(gè)所述接觸板和所述回復(fù)元件構(gòu)成預(yù)裝配單元。
[0032]為了在殼體與接觸板之間產(chǎn)生必要的電絕緣，可以在致動(dòng)器的殼體中設(shè)置實(shí)現(xiàn)此功能的塑料插入件。此外該塑料插入件還可以執(zhí)行其它功能，例如保持閥隔板。
[0033]本發(fā)明還提供了一種流控組件，特別是微型閥或微型泵，其具有根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)致動(dòng)器。對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的流控組件的優(yōu)點(diǎn)，參照關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)致動(dòng)器的相應(yīng)描述。
[0034]出于使流控組件的結(jié)構(gòu)盡可能緊湊的目的，所述控制元件可以有利地包括與流控組件的隔板或一個(gè)或兩個(gè)密封構(gòu)件協(xié)作的延伸部或搖桿。延伸部或搖桿可以特別地用于開閉一個(gè)或兩個(gè)閥座。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]參照以下說(shuō)明和附圖，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，其中:
[0036]-圖1示出了具有根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)致動(dòng)器的閥的第一實(shí)施方式的截面圖；
[0037]-圖2示出了沿圖1中的線I1-1I截取的截面圖；
[0038]-圖3示出了沿圖1中的線II1-1II截取的截面圖；
[0039]-圖4示出了具有根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)致動(dòng)器的閥的第二實(shí)施方式的截面圖；
[0040]-圖5示出了沿圖4中的線V-V截取的截面圖；
[0041]-圖6示出了沿圖4中的線V1-VI截取的截面圖；
[0042]-圖7示出了具有根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)致動(dòng)器的閥的第三實(shí)施方式在空檔位置的截面圖；
[0043]-圖8示出了圖7的閥的側(cè)視圖，用于示出閥的截面形狀；
[0044]-圖9示出了圖7的閥的特定組成部件的立體圖；
[0045]-圖10示出了圖9的組成部件的截面詳圖；
[0046]-圖11示出了圖9的組成部件的俯視圖；
[0047]-圖12示出了圖7的閥在第一切換位置的截面圖；以及
[0048]-圖13示出了圖7的閥在第二切換位置的截面詳圖。
[0049]附圖標(biāo)記列表
[0050]10、10’、10” 微型閥
[0051]12a、12b流體殼體半部
[0052]14閥座
[0053]14a、14b閥座
[0054]16隔板
[0055]18致動(dòng)器殼體
[0056]20線圈承載件
[0057]22空心線圈
[0058]22a,22b空心線圈半部
[0059]24延伸部
[0060]26芯
[0061]28繞組端部
[0062]30片簧
[0063]32片簧
[0064]34電連接頭
[0065]36電連接頭
[0066]38永磁體
[0067]40永磁體
[0068]42永磁體
[0069]44永磁體
[0070]46縱向間隙
[0071]48軛板
[0072]50搖桿
[0073]52第一螺旋狀彈簧
[0074]54第二螺旋狀彈簧
[0075]56殼體突出部
[0076]58第一搖桿臂
[0077]60第二搖桿臂
[0078]62殼體延伸部
[0079]64扁部
[0080]66扁部
[0081]68接觸板
[0082]70接觸板
[0083]72安裝件
[0084]74安裝件
[0085]76銷
[0086]78蓋
[0087]80插入件

【具體實(shí)施方式】
[0088]圖1至圖3示出了具有電動(dòng)致動(dòng)器的微型閥10的第一實(shí)施方式。電動(dòng)致動(dòng)器載置于兩部分流體殼體12a、12b，閥座14形成于兩部分流體殼體12a、12b中。夾持在殼體半部12a與12b之間的隔板16能夠借助于電動(dòng)致動(dòng)器打開或關(guān)閉閥座14。
[0089]電動(dòng)致動(dòng)器包括致動(dòng)器殼體18，可移動(dòng)的控制元件和不可移動(dòng)的磁體配置容納在致動(dòng)器殼體18中?？刂圃饕怯煞谴判圆牧现瞥傻木€圈承載件20和配置在線圈承載件20上的空心線圈22形成。線圈承載件20圍繞空心線圈22接合并被安裝成能在方向A上直線移動(dòng)。線圈承載件20的延伸部24突出到流體殼體的上半部12a的凹部并與隔板16配合(cooperate)。
[0090]空心線圈22與線圈承載件20牢固地連接，即線圈承載件20和空心線圈22總是一起移動(dòng)?？招木€圈22包括圍繞非軟磁芯(magnetically non-soft core) 26(空氣或其它非磁性材料)的大量繞組。繞組使空心線圈22通常為大致橢圓形，且該大致橢圓形具有與空心線圈的中心軸線垂直的縱向軸線。在示出的示例性的實(shí)施方式中，空心線圈22具有直線狀的中央段連接一對(duì)分開的互補(bǔ)半圓形的形狀，空心線圈22的縱向軸線在方向B上定向并與控制元件的移動(dòng)方向A垂直。
[0091]如可在圖3中看到的，繞組的端部28導(dǎo)電地連接到自身導(dǎo)電的回復(fù)元件。在示出的示例性的實(shí)施方式中，回復(fù)元件由兩個(gè)單獨(dú)的、彎曲的片簧30、32形成，這兩個(gè)片簧30、32連接到各自的電連接頭34、36。導(dǎo)電螺旋彈簧、螺旋狀彈簧等也可以用于替代片簧30、32?；貜?fù)元件在方向A上向下對(duì)線圈承載件20施加預(yù)負(fù)荷。
[0092]兩個(gè)電連接頭34、36從致動(dòng)器殼體18向外突出并牢固地安裝到致動(dòng)器殼體18。電連接頭34、36連接到用于使電動(dòng)致動(dòng)器致動(dòng)的控制電路。
[0093]在圖示出的示例性實(shí)施方式中，磁體配置由四個(gè)永磁體38、40、42、44形成，這里四個(gè)永磁體38、40、42、44全都具有相同的尺寸。兩個(gè)永磁體38、40以及相應(yīng)的兩個(gè)永磁體42>44均以一個(gè)在另一個(gè)上方的方式分別配置于控制兀件所位于的縱向間隙46的兩個(gè)相對(duì)側(cè)。在每側(cè)的兩個(gè)永磁體38、40以及兩個(gè)永磁體42、44之間可以分別進(jìn)一步設(shè)置橫向間隙。
[0094]永磁體38、40、42、44實(shí)質(zhì)上是立方體形狀，永磁體38、40、42、44的縱向軸線平行于空心線圈22的縱向軸線地延伸。永磁體38、40、42、44被定向?yàn)槭沟孟喾礃O(N、S)在方向A和在垂直于方向A和B的方向C上總是彼此面對(duì)。
[0095]在永磁體38、40、42、44的配置和定向方面重要的是兩個(gè)磁場(chǎng)的建立，其中一個(gè)磁場(chǎng)(相對(duì)于移動(dòng)的方向A)配置在另一個(gè)磁場(chǎng)的上方,并且兩個(gè)磁場(chǎng)具有相反的方向。兩個(gè)相反的磁場(chǎng)的主方向垂直于方向A和B定向，即兩個(gè)磁場(chǎng)的磁感線分別趨于在方向C上橫穿縱向間隙46。如果可能，各磁感線垂直于方向A和B并且平行于空心線圈22的中心軸線。
[0096]在如圖1至圖3所示的控制元件的初始位置，永磁體40和44的上磁場(chǎng)穿過(guò)空心線圈22的上半部，而永磁體38和42的下磁場(chǎng)穿過(guò)空心線圈22的下半部。
[0097]為了加強(qiáng)作用在縱向間隙46中的磁場(chǎng)，以上下方式配置的永磁體38、40以及對(duì)應(yīng)的永磁體42、44分別在它們的背向縱向間隙46側(cè)借助于軛板48彼此磁耦合。每個(gè)軛板48形成磁軛。軛板48可以由鐵或其它軟磁材料形成。
[0098]當(dāng)電流經(jīng)由電連接頭34、36施加到空心線圈22時(shí)，空心線圈22的上半部22a中的電流的方向與下半部22b中的電流的方向相反。因而，空心線圈的上半部22a中的電流的方向垂直于上磁場(chǎng)的方向，正如空心線圈的下半部22b中的電流的方向垂直于下磁場(chǎng)的方向。因此，根據(jù)所謂的“右手定則”。洛倫茲力在相同方向上作用于空心線圈半部22a、22b兩者。這導(dǎo)致空心線圈22和線圈承載件20—起作為控制元件在方向A上執(zhí)行移動(dòng)。根據(jù)電連接頭34、36的極性和磁場(chǎng)的方向，控制元件向上或向下偏離。
[0099]作用于控制元件的總力取決于磁場(chǎng)的強(qiáng)度、空心線圈22的可用于在磁場(chǎng)中產(chǎn)生力的載流繞組的總長(zhǎng)度、電流強(qiáng)度和永磁體38、40與永磁體42、44之間的縱向間隙46的大小。
[0100]在示出的示例性實(shí)施方式中，在無(wú)電流的初始狀態(tài)下，控制元件通過(guò)片簧30、32形式的回復(fù)元件向下施加預(yù)負(fù)荷，使得延伸部24將隔板16壓在閥座14上并關(guān)閉閥座14。當(dāng)直流電以“正確的”極性施加到電連接頭34、36時(shí)，向上指向的洛倫茲力作用于空心線圈22。這引起控制元件將在方向A上與預(yù)負(fù)荷相反地直線上升，使得延伸部24不再將隔板16壓在閥座14上。因而閥座14打開，使得閥入口與閥出口之間存在流體連通。只要電流一被切斷，洛倫茲力不再有效，回復(fù)元件又將控制元件推回到初始狀態(tài)。
[0101]這里，回復(fù)元件實(shí)現(xiàn)了雙重功能:一方面，回復(fù)元件對(duì)控制元件施加預(yù)負(fù)荷，另一方面，回復(fù)元件用作空心線圈22的繞組端部28與電連接頭34、36之間的電連接。
[0102]還可以設(shè)置密封構(gòu)件替代隔板16，該密封構(gòu)件與延伸部24連接或結(jié)合到延伸部24，并且該密封構(gòu)件能夠關(guān)閉或打開閥座。在這種情況下，閥座可以配置在單件式的流體殼體中。
[0103]還能夠以上下的方式配置兩個(gè)或更多個(gè)空心線圈；在這種情況下，應(yīng)當(dāng)為各空心線圈半部設(shè)置合適的磁場(chǎng)。
[0104]圖4至圖6示出了包括電動(dòng)致動(dòng)器的微型閥10’的第二實(shí)施方式。相同的附圖標(biāo)記用于(功能上)相同的組成部件。在這方面，請(qǐng)參見上述說(shuō)明，下面主要說(shuō)明與第一實(shí)施方式的區(qū)別。
[0105]電動(dòng)致動(dòng)器還載置于兩部分流體殼體12a、12b，然而，在兩部分流體殼體12a、12b中，兩個(gè)閥座14a、14b彼此相鄰地形成。閥座14a、14b能夠通過(guò)夾持在殼體半部12a、12b之間的隔板16相互打開或關(guān)閉。
[0106]控制元件主要由非磁性材料制成的線圈承載件20和與該線圈承載件20牢固地連接的空心線圈22形成，該控制元件在致動(dòng)器殼體18中被安裝成能圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸D轉(zhuǎn)動(dòng)地移動(dòng)。線圈承載件20與搖桿50連接或線圈承載件20—體地連續(xù)到搖桿50中。搖桿50是與隔板16配合的雙臂致動(dòng)杠桿的形式。
[0107]與第一實(shí)施方式相反，空心線圈22的縱向軸線這里在與轉(zhuǎn)動(dòng)軸D垂直并與空心線圈22的中心軸線垂直的方向A上延伸，空心線圈22仍以如下形式設(shè)置:直線狀的中央段連接兩個(gè)分開的互補(bǔ)半圓形。因此，這里永磁體38、40、42、44的配置與定向也不同。兩個(gè)永磁體38、40以及相應(yīng)的永磁體42、44在縱向間隙46的兩個(gè)相對(duì)側(cè)配置成在與方向A和方向C垂直的方向B上彼此相鄰。立方體形狀的永磁體38、40、42、44的縱向軸線平行于空心線圈22的縱向軸線的方向A地延伸。永磁體38、40、42、44對(duì)各自被定向成使得相反極(N，S)在方向B和方向C上總是面向彼此。
[0108]相對(duì)于方向B,兩個(gè)磁場(chǎng)以配置成彼此相鄰并具有相反定向(相反的主方向)的方式建立，并且每個(gè)磁場(chǎng)的磁感線幾乎在與轉(zhuǎn)動(dòng)軸D平行的方向C上橫穿縱向間隙46。
[0109]出于簡(jiǎn)便的目的，除非另有說(shuō)明，關(guān)于方向(左、右等)的指示，以下請(qǐng)參照?qǐng)D5的圖示。因此，永磁體38、42的左磁場(chǎng)穿透空心線圈22的左半部22a，而永磁體40、44的右磁場(chǎng)穿透空心線圈22的右半部22b。軛板48加強(qiáng)這些磁場(chǎng)。
[0110]如能夠在圖6中看出的，繞組的端部28以導(dǎo)電的方式經(jīng)由兩個(gè)螺旋狀彈簧52、54連接到被牢固地安裝于致動(dòng)器殼體18的電連接頭34、36。每個(gè)導(dǎo)電螺旋狀彈簧52、54 —方面支撐于向內(nèi)伸出的殼體突出部56，另一方面支撐于搖桿50中的臂58、60中的一方。兩個(gè)螺旋狀彈簧52、54中的第一個(gè)設(shè)計(jì)成比第二個(gè)強(qiáng)壯，并以此方式起到回復(fù)元件的功能。
[0111]在電動(dòng)致動(dòng)器的無(wú)電流的初始狀態(tài)下，被設(shè)計(jì)成更強(qiáng)壯的第一螺旋狀彈簧52推動(dòng)相關(guān)聯(lián)的第一搖桿臂58向下，使得控制元件處于恰好在圖5和圖6中可見的旋轉(zhuǎn)位置。在這個(gè)位置，第一搖桿臂58將隔板16的圖5左部的部分壓到相關(guān)聯(lián)的第一閥座14a并關(guān)閉第一閥座14a,而同時(shí)從隔板16的右部移除的第二搖桿臂60使第二閥座14b露出。
[0112]當(dāng)直流電經(jīng)由電連接頭34、36施加于空心線圈22時(shí)，此處空心線圈22的左半部22a和右半部22b中的電流方向像各左、右磁場(chǎng)的方向那樣正好相反。因此，隨著施加“正確的”極性的電壓，指向右側(cè)的洛倫茲力作用于空心線圈半部22a、22b兩者。這引起控制元件圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸D與第一螺旋狀彈簧52的預(yù)負(fù)荷相反地順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。因此，第一搖桿臂58不再壓在隔板16的左部，而是第二搖桿臂60壓在隔板16的右部。結(jié)果是，第一閥座14a打開，第二閥座14b關(guān)閉。只要電流一被切斷，洛倫茲力不再存在，第一螺旋狀彈簧52形式的回復(fù)元件將控制元件又推回到初始狀態(tài)。
[0113]這里第一螺旋狀彈簧52實(shí)現(xiàn)了回復(fù)元件和在空心線圈22的繞組端部28中的一個(gè)與電連接頭34、36中的一個(gè)之間電連接件的雙重功能。
[0114]還可以設(shè)置密封構(gòu)件替代隔板16，該密封構(gòu)件與搖桿臂58、60連接或結(jié)合到搖桿臂58、60，該密封構(gòu)件關(guān)閉或打開閥座。在這種情況下，閥座可以形成在單件式的流體殼體中。
[0115]在兩個(gè)實(shí)施方式中，致動(dòng)器殼體18自身可以形成由合適的材料制成的屏蔽殼體以將永磁體38、40、42、44的磁場(chǎng)與外部相屏蔽并避免磁場(chǎng)的任何損失。但是，如果用于屏蔽磁場(chǎng)的屏蔽板容納于致動(dòng)器殼體中，則致動(dòng)器殼體18還可以由例如塑料材料形成。理想地，軛板48起到屏蔽功能。用于屏蔽和用于同時(shí)加強(qiáng)永磁體38、40、42、44的磁場(chǎng)的軛板的合適材料包括例如鐵鎳合金(這里最適比率為鐵:鎳=50:50)或鐵鈷合金。
[0116]空心線圈22不必須具有如上述實(shí)施方式中的相同形狀；空心線圈22通?？梢允菣E圓形、圓形或也可以是矩形。空心線圈22還不必須容納于線圈承載件20內(nèi)；空心線圈22還可以配置在線圈承載件上。
[0117]以下將說(shuō)明圖7至圖13圖示出的具有電動(dòng)致動(dòng)器的微型閥10”的第三實(shí)施方式。第三實(shí)施方式類似于第二實(shí)施方式，因此能夠大量地參考上述說(shuō)明。因此，接下來(lái)主要討論構(gòu)成第二實(shí)施方式與第三實(shí)施方式之間的區(qū)別的這些特征。
[0118]如從圖9至圖11特別明顯的是，空心線圈22未容納于線圈承載件20內(nèi)，而是卷繞在線圈承載件20上。線圈承載件20類似機(jī)動(dòng)車輛輪輞或自行車輪輞(除了橢圓基本形狀之外)，特別是鑒于被兩個(gè)端面上的壁限制的用于卷繞的支撐面，線圈承載件20類似機(jī)動(dòng)車輛輪輞或自行車輪輞。
[0119]空心線圈22的電接觸借助于構(gòu)造成銷的兩個(gè)電連接頭34、36實(shí)現(xiàn)，并且兩個(gè)電連接頭34、36與殼體延伸部62 —起形成插接頭(公接頭或母接頭)。銷是由黃銅、青銅或其它合適的導(dǎo)電材料制成的兩個(gè)長(zhǎng)形扁部(stamped parts) 64、66的組成部件,這兩個(gè)長(zhǎng)形扁部64、66與線圈承載件20鄰接地在線圈承載件20的縱向方向上并排延伸。扁部64、66被壓在致動(dòng)器殼體18內(nèi)。
[0120]導(dǎo)電螺旋狀彈簧52、54的各端部側(cè)向地抵靠扁部64、66的與銷相反的各端部。螺旋狀彈簧52、54彼此平行地配置并且分別位于導(dǎo)電接觸板68、70的一端。螺旋狀彈簧52、54的另一端側(cè)向地抵靠線圈承載件20的突出延伸部。
[0121]接觸板68、70被特定地成形和彎曲。更具體地，接觸板68、70具有用作螺旋狀彈簧52、54用的座的扁凹部。此外，接觸板68、70包括空心線圈22的繞組端部28用的安裝件72、74，使得產(chǎn)生從一個(gè)繞組端部28經(jīng)由接觸板68、70和螺旋狀彈簧52、54到具有終端銷34、36的扁部64、66的各電連接。
[0122]接觸板68、70與不導(dǎo)電的線圈承載件20機(jī)械連接。線圈承載件20借助于銷76自身緊固于搖桿50，這里搖桿50單獨(dú)地形成雙臂致動(dòng)杠桿并且搖桿50與隔板16配合。線圈承載件20連同搖桿50和隔板16被適配成圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸D旋轉(zhuǎn)，該轉(zhuǎn)動(dòng)軸D延伸穿過(guò)致動(dòng)器殼體18的內(nèi)部并且還垂直于線圈承載件20和空心線圈22的縱向軸線定向。
[0123]線圈承載件20、空心線圈22、搖桿50、接觸板68、70和螺旋狀彈簧52、54 —起構(gòu)成預(yù)裝配單元。
[0124]永磁體38、40、42、44的常規(guī)配置大致對(duì)應(yīng)于第二實(shí)施方式的配置，在圖7、12和13中僅磁體38和40可見。永磁體38、40、42、44可以直接安裝到致動(dòng)器殼體18的內(nèi)壁并可以與致動(dòng)器殼體18構(gòu)成進(jìn)一步的預(yù)裝配單元。這里殼體壁同時(shí)用作壁、軛板和屏蔽件。
[0125]如能在圖7中看到的，致動(dòng)器殼體18被塑料蓋78和塑料插入件80補(bǔ)充。蓋78包含前面提到的殼體延伸部，殼體延伸部與電連接頭34、36(銷)一起形成插接頭。插入件80提供了外(金屬)殼體部分與接觸板68、70之間的電絕緣。此外，插入件80用作隔板16用的保持部件。
[0126]與本實(shí)施方式有關(guān)應(yīng)當(dāng)注意的是，線圈承載件20與空心線圈22在如圖7至圖10所示的空檔位置呈現(xiàn)略傾斜的姿勢(shì)，在該位置搖桿50 “平衡”并且兩個(gè)閥座14a、14b都不被隔板16關(guān)閉。更精確地說(shuō)，在如圖7所示的兩個(gè)閥座14a、14b的截面中，線圈承載件20和空心線圈22的縱向軸線相對(duì)于永磁體38、40、42、44的縱向軸線傾斜大約3度。對(duì)于永磁體38、40、42、44來(lái)說(shuō)，永磁體38、40、42、44的縱向軸線通過(guò)相對(duì)于閥座14a、14b的連接線垂直的殼體壁定向它們自身。
[0127]在電動(dòng)致動(dòng)器的無(wú)電流的初始狀態(tài)下，兩個(gè)螺旋狀彈簧52、54將控制元件(線圈承載件20、空心線圈22)推到如圖13所示的控制元件圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸D旋轉(zhuǎn)的位置。在這個(gè)位置，搖桿50將隔板16壓在第一閥座14a上并關(guān)閉第一閥座14a,而第二閥座14b露出。在這個(gè)第一切換位置，螺旋狀彈簧52、54僅被小程度地壓縮。這意味著在該位置密封第一閥座14a僅需要少量的力。
[0128]當(dāng)直流電經(jīng)由電連接頭34、36施加到空心線圈22時(shí)且當(dāng)極性“正確”時(shí)，由于洛倫茲力，控制元件圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸D抵抗螺旋狀彈簧52、54的預(yù)負(fù)荷逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)直到到達(dá)圖12中示出的第二切換位置。在第二切換位置，第一閥座14a打開，第二閥座14b關(guān)閉。兩個(gè)螺旋狀彈簧52、54被大程度壓縮，因此密封第二閥座14b需要較大的力。在這個(gè)切換位置，當(dāng)空心線圈22 “直”立，S卩，空心線圈22的縱向軸線平行于永磁體38、40、42、44的縱向軸線時(shí)實(shí)現(xiàn)洛倫茲力的最大程度的利用。在與永磁體38、40、42、44相關(guān)的空心線圈22的這個(gè)位置，“屈服力”最大。
[0129]切斷電流后，洛倫茲力不再存在，螺旋狀彈簧52、54將控制元件又推回到初始狀態(tài)，即，推回到第一切換位置。因而兩個(gè)螺旋狀彈簧52、54都用于電接觸而且還用于控制元件的自動(dòng)復(fù)位移動(dòng)。
[0130]當(dāng)然，還可以以適合的方式將上述實(shí)施方式的特征彼此結(jié)合。
[0131]另外，借助于幾個(gè)示例性實(shí)施方式描述的電動(dòng)致動(dòng)器還可以用于其它流控組件，例如，用于微型泵。
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)致動(dòng)器，特別是用于微型閥或微型泵的電動(dòng)致動(dòng)器，所述電動(dòng)致動(dòng)器包括: 用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁體配置，以及 能夠相對(duì)于所述磁體配置移動(dòng)的控制元件， 所述控制元件包括能夠通電的空心線圈(22)，所述空心線圈(22)配置于所述磁場(chǎng)中并與由非磁性材料制成的線圈承載件(20)牢固地結(jié)合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于:所述空心線圈(22)的第一半部(22a)配置在具有第一主方向的第一磁場(chǎng)中，所述空心線圈(22)的第二半部(22b)配置在具有與所述第一主方向相反的第二主方向的第二磁場(chǎng)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于:所述空心線圈(22)總體為具有縱向軸線的橢圓形狀，優(yōu)選地是以直線狀的中央段連接一對(duì)分開的互補(bǔ)半圓形的形狀，所述縱向軸線將所述空心線圈(22)分成兩個(gè)半部(22a、22b)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于:所述控制元件被安裝成能在與所述磁場(chǎng)的主方向垂直的方向(A)上直線移動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于:所述控制元件被安裝成能圍繞與所述磁場(chǎng)的主方向平行的轉(zhuǎn)動(dòng)軸(D)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于:所述磁體配置包括縱向軸線平行于所述空心線圈(22)的縱向軸線地延伸的多個(gè)永磁體(38、40、42、44)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于:所述磁體配置包括多個(gè)永磁體(38、40、42、44)，在所述控制元件的第一切換位置的所述空心線圈(22)的縱向軸線平行于所述永磁體(38、40、42、44)的縱向軸線地延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于:所述永磁體(38、40、42、44)被配置成使得彼此面向的永磁體總是以相反的極彼此面對(duì)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于:還包括回復(fù)元件(30、32 ;52、54)，其對(duì)所述控制元件施加預(yù)負(fù)荷并形成所述空心線圈(22)的繞組端部(28)與所述致動(dòng)器的電連接頭(34、36)之間的導(dǎo)電連接的至少一部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于:所述回復(fù)元件包括至少一個(gè)片簧(30,32)或螺旋狀彈簧(52,54) 0
11.根據(jù)權(quán)利要求7和權(quán)利要求9或權(quán)利要求10所述的電動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于:所述回復(fù)元件(52、54)對(duì)所述控制元件施加預(yù)負(fù)荷使所述控制元件離開所述第一切換位置而朝向第二切換位置。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于:所述磁體配置和所述控制元件容納在致動(dòng)器殼體(18)內(nèi)，所述致動(dòng)器殼體(18)屏蔽所述磁體配置的磁場(chǎng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于:還包括由軟磁材料制成的至少一個(gè)軛板(48)，其加強(qiáng)所述磁體配置的磁場(chǎng)而且還將所述磁體配置的磁場(chǎng)與外部相屏蔽。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于:所述軛板(48)是致動(dòng)器殼體(18)的一部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于:所述永磁體(38、40、42、44)直接安裝于所述致動(dòng)器殼體(18)的內(nèi)壁，優(yōu)選地所述永磁體與所述致動(dòng)器殼體(18)構(gòu)成預(yù)裝配單元。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于:所述空心線圈(22)卷繞于所述線圈承載件(20)，所述線圈承載件(20)優(yōu)選地具有由側(cè)壁限制的用于卷繞的支撐面。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于:為了所述空心線圈(22)的至少一個(gè)繞組端部(28)與所述致動(dòng)器的電連接頭(34、36)之間的導(dǎo)電連接設(shè)置導(dǎo)電扁部(64、66),所述導(dǎo)電扁部(64、66)緊固于所述致動(dòng)器的殼體(18)并且導(dǎo)電回復(fù)兀件(52,54)機(jī)械地作用于所述導(dǎo)電扁部，所述導(dǎo)電回復(fù)元件(52、54)對(duì)所述控制元件施加預(yù)負(fù)荷。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于:所述扁部(64、66)包括銷，所述銷與殼體延伸部(62) —起作為母接頭的一部分，所述殼體延伸部(62)優(yōu)選地形成于所述殼體(18)的塑料部分。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于:為了所述空心線圈(22)的至少一個(gè)繞組端部(28)與所述致動(dòng)器的電連接頭(34、36)之間的導(dǎo)電連接設(shè)置接觸板￠8、70)，所述接觸板(68、70)接收導(dǎo)電回復(fù)元件(52、54)，所述導(dǎo)電回復(fù)元件(52、54)對(duì)所述控制元件施加預(yù)負(fù)荷。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于:所述接觸板(68、70)包括用于所述繞組端部(28)的安裝件(72、74)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的電動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于:所述線圈承載件(20)、所述空心線圈(22)、結(jié)合到所述線圈承載件(20)或與所述線圈承載件(20) —體形成的搖桿(50)、至少一個(gè)所述接觸板(68、70)和所述回復(fù)元件(52、54)構(gòu)成預(yù)裝配單元。
22.根據(jù)權(quán)利要求19至21中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于:所述致動(dòng)器包括殼體(18)，所述殼體(18)具有塑料插入件(80)，所述塑料插入件(80)在所述殼體(18)與所述接觸板(68、70)之間建立電絕緣。
23.一種流控組件，特別是微型閥(10;10’；10”)或微型泵，其特征在于，包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)致動(dòng)器。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的流控組件，其特征在于:所述控制元件包括與流控組件的隔板(16)或密封構(gòu)件協(xié)作的延伸部(24)或搖桿(50)。
【文檔編號(hào)】H02K33/18GK104467341SQ201410461322
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】C·瑞特, M·富克斯, J·德克斯, R·施羅德, R·沙伊貝, C·哈特曼 申請(qǐng)人:波凱特有限公司