專利名稱：電磁驅動裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及電磁驅動裝置。
這種驅動裝置是已知的且具有各種結構，但它們主要是活塞和缸體裝置的各種變型，且輸出與驅動裝置的中心線同軸。這種結構在被用于有限空間中時會產生問題，因為其意味著對于整個行程來說，其長度要求為行程長度的兩倍，以適于使一部分驅動裝置容納在臺座中的一個槽中。這一問題已經導致電磁驅動裝置在使用中受到限制。
本發明提供了一種電磁驅動裝置，在該電磁驅動裝置中采用了一個相對于軸線方向橫向延伸的元件，以通過一個軸向延伸的槽將電樞的運動傳送至驅動裝置的外部。
在一個實施例中，驅動裝置呈設有線圈的定子的形式，所述線圈與通過電樞上的一個磁性組件產生的磁場配合，以在被激勵時能夠產生運動。其本身要求線圈的繞制方式應能形成所述橫向元件可運動通過的間隙。
最好是，每一個線圈均以近似“數字8”的形狀被繞制成一對線圈部分，且線圈被連接成一組三個，以便能夠由彼此間相位相差120°的信號激勵，以形成三相驅動。
在另一個實施例中，驅動裝置可采用定子的形式，該定子設有一個用于產生交替磁極的固定場的永久磁鐵，以及一個電樞，該電樞具有一個或多個繞制在電樞上的線圈。
在這一實施例中，所述線圈為傳統的線圈，但它要求設置一個特殊的連接件，以便能夠例如以可彎曲軟管的形式對線圈提供電能。
較理想的是，定子的永久磁鐵設有極片(磁極件)，該極片可采取帶槽的盤的形式，且極片被設計成最好能提供磁場的理想形狀。
為了更易于理解本發明，下面參照附圖對本發明的實施例進行說明，其中
圖1為本發明的電磁驅動裝置的第一實施例的剖面側視圖；圖2為在圖1中所示的驅動裝置的端視圖；圖3為由一對線圈段形成的一個線圈的示意性說明圖；圖4為本發明的另一個實施例的示意性側視圖。
參見圖1，一種電磁驅動裝置包括一個由一根鋼制外管形成的圓筒形定子11，在該定子內部安裝有一個沿定子11的長度運動的電樞12。
電樞12比定子11短，且設有一個橫向延伸的元件14，該元件可采用任意的傳統形式，但是在本實施例中，如圖所示，其為沿軸向延伸的翼片14。翼片14被容納在設置于定子兒的壁中的一個軸向延伸的槽15中。
電樞12由一個或多個永久磁鐵件17的組件構成，所述永久磁鐵件被軸向磁化，且被夾在兩個極片18之間。如果需要，可使極片向著其徑向邊緣逐漸縮減(呈錐形傾斜)，以便減弱磁芯中的場以及電樞質量。也可在相鄰磁性組件的極片之間插入一個較薄的柔性盤。這種結構允許制造公差，且還可允許形成具有較長定子的驅動裝置，其利用了一個具有多個磁性組件的電樞。
在鋼制外管內部，所述定子設有特別繞制的線圈，這些線圈留有元件14可延伸通過的間隙。如圖3所示，實現這種結構的一種方式為以“數字8”的形狀將每一個線圈繞制成兩個線圈部分。這些線圈被裝配成三個一組(每一磁化周期的三相中的每一個相均采用了一對線圈段)。每一相的電流必須沿線圈以在不交叉定子中軸向延伸的槽15的間隙的情況下被繞制的方向交替改變。一個或多個磁極組件使一個強磁場徑向向外經定子線圈伸出，從而磁通量通過裝設所述組件的外部鋼管返回。
定子11的內部最好襯設有一個硬的且開有槽的絕緣管，該絕緣管起到了一個支承及密封面的作用。電樞12設有一個或多個例如呈活塞環形狀的支承面，所述支承面被設置成可沿硬的絕緣管滑動。
每組夾在極片18之間的永久磁鐵件17最好在軸向剖面上呈圓形。由于電樞12可由多個組件構成，因此其能夠允許每一組件之間或組件組之間沿相對于中央軸線的任意方向相對旋轉運動。因此，被裝在一系列軸承圈上的電樞能夠沿缸體軸線的不規則的或者精密的弧線運動，其中，所述軸承圈在由一種硬制絕緣材料制成的定子套管上延伸。如果需要驅動裝置向上或繞一障礙物彎曲時，這種結構是非常有利的。其還允許由機械應力、溫差或損壞引起的結構不規則誤差。在組件之間的柔性盤可足以提供所需量的相對運動時，根據不同用途可使用其它更復雜的連接結構。另外，可以鉸接翼片14或可以鉸接形成電樞12和翼片14之間的連接。
通過這種基本的電磁結構，能夠形成多種不同的致動器。例如，如果定子為封閉的缸體，例如在圖1所示的管上設有封閉端，且致動器設有一環形密封從而形成一個活塞，那么當內部填充了如空氣這樣的氣體時，所述如空氣這樣的氣體可從一固定式壓力源或可變式壓力源供給，從而能夠形成一種無桿式氣動致動器。其本身要求一個被設置在槽15中的滑動壓力密封件16。另外，槽15必須單獨設置一個防止灰塵和其它雜質的防護性密封。
而且，所述缸體的形狀不必嚴格地具有圓形橫截面，相反，其可以呈橢圓形，以便確保翼片14能夠確實沿槽的中央向下延伸并能夠承受側向力。
另外，帶有槽的定子本身可被彎曲，且如果以均勻的半徑彎曲，將會允許電樞的翼片沿一段圓弧運動。在這種結構中，考慮到電樞滑靠在設置在定子上的套管中的實際情況，必需在每一磁性組件之間使用柔性盤。因此，如果用一根半徑臂代替翼片14或將翼片14連接至該半徑桿上，則可將該臂連接至一根正交軸上，以便施加在電樞上的力會在其軸上施加力矩。應理解，通過這種裝置，以最少量的運動部件便可直接產生較大的力矩。另外，如果使所述圓弧延伸至環繞上述軸的整個圓，那么其允許加長電樞，以便填充整個定子，從而產生最大可能的力矩。隨后，如果需要則使電樞同步轉動。其本身形成了可被用于光學或其它特殊設備中精確角定位的環狀(曲面)回轉馬達。
作為可選擇的方案是，可使用多個驅動裝置來實現單一元件的運動。換句話說，可將兩個或三個驅動裝置固定至一公共致動件的任意一側并使這些驅動裝置連接至該致動件上，所述致動件本身可具有伸出殼體的延伸部分。該系統的整個長度不必比一個驅動裝置的長度長，但是輸出量當然應是單一驅動裝置輸出量的數倍。
上述實施例被描述為這樣一種驅動裝置，其具有一個永久磁鐵電樞且作為一種三相同步器工作。其它的結構也是允許的，如電樞使用了線圈而定子設有永久磁鐵。圖4示意性地顯示了具有這種結構的驅動裝置的一種形式。此處，電樞12由多個繞在一個鋼芯21上的常用線圈20構成，這些線圈通過具有足夠長度的后部導線22被供給電能，以允許電樞沿定子運動。
定子11由多個永久磁鐵部分24形成，這些磁鐵部分被架設成沿定子11的長度形成交替的電磁極。每一永久磁鐵部分24均包括一個永久磁鐵24a和多個極片24b。最好這樣成形極片24b，即它們能夠適當地形成電磁場。在這種情況下，它們均勻地朝每一部分的永久電磁鐵的周邊逐漸變小。其效果在于能夠減小每一部分24外側周圍的強磁場。
每一部分24均開有槽且使這些槽對準，以便允許被固定至電樞12上的橫向進入的翼片(未示出)能夠如在第一實施例中那樣與電樞一起自由運動。
也可這樣構造線圈，以便形成所述的定子或電樞。在這種技術中，當應用于定子時，定子可由一組平面鋼環構成，這些鋼環彼此由圓柱形鋼環分離，以便在一個大致連續的鋼制缸體中形成槽。每一銅制線圈均被獨立地裝配在平面鋼環之間的槽內，且能夠被適當地激勵以提供軸向交替的磁極。鋼制構件可由鑄造和/或金屬件代替。另外，可以將定子設計成能夠將渦流引入一無源電樞內，以便制造出適于打開門或移動幕簾的低成本機器。
所述驅動裝置的一種特殊用途在于用于一種升降機中，其中，設置兩個或四個帶有槽的驅動裝置抵靠在升降機軸的內壁上，從而能夠無噪音、直接并精確地驅動并導引升降機箱。
應理解，致動器的大量使用要求設置一位置傳感器，以便為了通過定子線圈的適當轉換操作來正確控制致動器的相對運動，從而對一個控制單元提供一個反饋信號。雖然在圖中未示出這一內容，但是其位置在較大程度上取決于致動器的用途以及致動器的實際結構。
就升降機而言，升降機箱的靜止載荷以及其有效載荷均由定子內的氣體支承。其壓力的確切值由一個較小的閥系統和一個較小的備用空氣壓縮機調節。氣體壓力通過一簡單的規則系統控制，該規則系統能夠對被供給至致動器的電流值進行積分，以便校正溫度變化、鏡頭、載荷變化以及升降機停止機構。由于在升降機運動期間不會消耗空氣，因此壓縮機不必具有較大的容量。
在采用較長定子(如根據升降機設計的定子)的情況下，定子線圈應被分為相對較短的幾個部分。這種結構允許僅與電樞相鄰的定子線圈組件的那些部分被激勵且被轉換，以此可提高能量效率。
權利要求
1.一種電磁致動器，其包括一個第一磁性組件、一個第二磁性組件，所述組件中的一個的極性可響應電控制信號而變化，以便沿相對運動的軸線形成第一和第二組件之間的相對運動，其特征在于所述組件中的一個組件(12)設有一個翼片(14)，該翼片相對于所述相對運動的軸線橫向延伸，且另一個組件設有一個槽(15)，該槽平行于相對運動的軸線延伸，且被設置成能夠容納所述翼片(14)。
2.根據權利要求1所述的致動器，其特征在于所述第二組件采用能夠容納第一組件的缸體的形式。
3.根據權利要求2所述的致動器，其特征在于所述第二組件包括多個永久磁鐵部分，每一磁鐵部分均具有極片(24b)。
4.根據權利要求3所述的致動器，其特征在于所述極片(24b)向著組件的外周逐漸縮減。
5.根據權利要求2、3或4所述的致動器，其特征在于所述缸體的端部被密封，且所述槽(15)設有一個滑動密封件(16)，以便在第二組件中對所述第一組件的運動提供制動。
6.根據權利要求2-5中任意一項所述的致動器，其特征在于所述第二組件包括多個線圈，這些線圈以這樣的方式繞制，以便形成一個用于容納第一組件的翼片的通道。
7.根據權利要求6所述的致動器，其特征在于所述線圈以數字8的形狀成對繞制。
8.一種根據前述權利要求中任意一項所述的組件。
全文摘要
一種形式為圓筒形磁性組件(11)的電磁驅動裝置,其能夠容納一個沿缸體長度運動的配合電樞(12)。電樞(12)設有一個橫向延伸的元件(14),以便通過缸體(11)中的一個軸向延伸的槽(15)將電樞的運動輸送至驅動裝置的外部。
文檔編號H01F7/08GK1360725SQ0081001
公開日2002年7月24日 申請日期2000年7月4日 優先權日1999年7月5日
發明者菲利普·雷蒙德·邁克爾·登內 申請人:動力發展有限公司