具有開關磁阻電動機的直接驅動致動器的制造方法
【專利摘要】一種具有開關磁阻電動機和柱塞組件的直接驅動致動器。所述開關磁阻電動機具有定子和轉子。所述定子具有多個定子磁極和多個定子繞組。每個所述定子繞組卷繞相應的一個所述定子磁極。所述轉子能圍繞一軸線旋轉并且具有多個轉子磁極。所述柱塞組件具有柱塞和至少一個彈簧。所述柱塞被同軸地接納在所述轉子中并且能沿著所述軸線在軸向方向上移動。所述至少一個彈簧被設置在包括所述柱塞的力傳遞路徑中，并且被配置為允許所述柱塞沿著所述軸線在相反的軸向方向上移動。所述柱塞組件由所述轉子驅動。
【專利說明】
具有開關磁阻電動機的直接驅動致動器
技術領域
[0001 ] 本公開涉及一種具有開關磁阻電動機的直接驅動致動器。
【背景技術】
[0002]該部分提供與本公開相關的未必是現有技術的背景信息。
[0003]致動器在機動車輛中普遍存在，并且通常采用旋轉動力源來使致動器的輸出構件平移。雖然這種致動器適合于其預期目的，但是本領域中仍然存在對于緊湊且相對便宜并且還能夠產生相對高的軸向力的致動器的需要。
【發明內容】
[0004]該部分提供本公開的大致概要，并非本公開全部范圍或本公開所有特征的全面公開。
[0005]在一種形式中，本教導提供一種具有開關磁阻電動機和柱塞組件的致動器。所述開關磁阻電動機具有定子和轉子。所述定子具有多個定子磁極和多個定子繞組。每個所述定子繞組卷繞相應的一個所述定子磁極。所述轉子能圍繞一軸線旋轉并且具有多個轉子磁極。所述柱塞組件具有柱塞和至少一個彈簧。所述柱塞被同軸地接納在所述轉子中并且能沿著所述軸線在軸向方向上移動。所述至少一個彈簧被設置在包括所述柱塞的力傳遞路徑中，并且被配置為允許所述柱塞沿著所述軸線在相反的軸向方向上移動。所述柱塞組件由所述轉子驅動。
[0006]進一步的應用領域通過在此提供的說明將變得顯而易見。在該概要中的說明和特定示例僅用于例示的目的，并非旨在限制本公開的范圍。
【附圖說明】
[0007]在此描述的附圖僅用于所選實施例而非所有可能的實施方式的例示目的，并且不旨在限制本公開的范圍。
[0008]圖1是根據本公開的教導構造的第一致動器的縱向剖視圖；
[0009 ]圖2是沿圖1中的線2-2截取的剖視圖；以及
[0010]圖3是根據本公開的教導構造的第二致動器的縱向剖視圖。
[0011]在附圖的數個視圖中相應的附圖標記始終指示相應的部分。
【具體實施方式】
[0012]現在將參照附圖更充分地描述示例實施例。
[0013]參照圖1和圖2，根據本公開的教導構造的致動器總體上由附圖標記10指示。致動器10可包括開關磁阻電動機12和柱塞組件14。
[0014]開關磁阻電動機12可包括外殼20、定子22、轉子24和控制器26。外殼20可限定配置為容納定子22、轉子24和柱塞組件14的電動機腔30和配置為容納控制器26的控制器腔32。定子22被固定地聯接到外殼20，并且包括多個定子磁極34和多個定子繞組36。定子磁極34可由諸如鐵的鐵磁性材料形成。定子磁極34可圍繞轉子24的旋轉軸線40周向間隔開，并且可大體平行于旋轉軸線40延伸。每個定子繞組36可卷繞相應的一個定子磁極34。定子繞組36可被成對地電聯接，成對電聯接的定子繞組彼此隔旋轉軸線40正相對。轉子24可由諸如鐵的鐵磁性材料形成，并且可限定中心部50和多個轉子磁極54，中心部50可限定轉子膛孔
52。轉子磁極54可彼此周向間隔開，并且可從中心部50徑向向外延伸。在所提供的示例中，轉子24被配置為沿著旋轉軸線40在軸向方向上能移動，并且因此轉子24的長度長于定子磁極34。控制器26被配置為基于轉子24的旋轉位置控制通過成對的定子繞組36的功率流。控制器26的配置和操作是常規的，因此，無需在此對其進行詳細描述。
[0015]具體地參照圖1，轉子24可選擇性地包括磁體60，該磁體60可被固定地安裝到轉子24的一部分，例如轉子磁極54a之一中。磁體60可發射磁場，該磁場可吸引轉子磁極54a與鄰近的一個定子磁極34a對準。在所提供的特定示例中，磁體60被成形為圓柱體，并且被接納在轉子磁極54a中垂直于旋轉軸線40延伸的孔62中。磁體60可被以任何所需的方式固定到轉子24，例如通過環氧樹脂粘合劑。磁體60與鄰近的一個定子磁極34的磁耦合可產生保持力，該保持力的大小可足以在開關磁阻電動機12不運轉時阻止轉子24相對于定子22的旋轉。
[0016]柱塞組件14可由轉子24驅動，并且可包括螺旋起重器70、柱塞72和至少一個彈簧。螺旋起重器70可被接納在轉子膛孔52中，并且可被不能旋轉地聯接到轉子24。在所提供的特定示例中，螺旋起重器70被固定地且不能旋轉地聯接到轉子24，從而轉子24和螺旋起重器70均能沿著旋轉軸線40平移，但是將理解，替代地，螺旋起重器70可被不能旋轉地但軸向能滑動地安裝到轉子24，從而轉子24相對于定子22的軸向平移將不是必要的。螺旋起重器70可包括螺紋段76，該螺紋段76可與形成在外殼20中的螺紋孔78螺紋接合。
[0017]螺旋起重器70和柱塞72中的一個可以被能滑動地接納在螺旋起重器70和柱塞72中的另一個中，從而柱塞72被同軸地接納在轉子24中的轉子膛孔52中并且能夠沿著旋轉軸線40相對于外殼20移動。在所提供的特定示例中，螺旋起重器70限定沿著旋轉軸線40延伸并且能滑動地接納柱塞72的柱塞腔80。螺旋起重器70的與螺紋段76相反的端部可被支撐以圍繞旋轉軸線40旋轉。例如，外殼20與螺旋起重器70之間的或轉子24與螺旋起重器70之間的軸承或者襯套(未示出)可被用于支撐螺旋起重器70的與螺紋段76相反的端部。軸承或襯套84可被用于相對于螺旋起重器70的遠端88支撐柱塞72的遠端86。軸承或襯套84可被配置為允許柱塞72沿著旋轉軸線40相對于螺旋起重器70和/或外殼20滑動運動。
[0018]至少一個彈簧可被設置在外殼20和柱塞72之間的力傳遞路徑中并且被配置為允許柱塞72沿著旋轉軸線40在兩個方向(S卩，朝向和遠離螺旋起重器70)上的一定程度的軸向移動。在所提供的特定示例中，至少一個彈簧包括第一壓縮彈簧90和第二壓縮彈簧92，第一壓縮彈簧90被軸向設置在柱塞72與螺旋起重器70的鄰近螺紋段76的部分之間，第二壓縮彈簧92被軸向設置在柱塞72與靠近柱塞72的遠端86定位的諸如軸承或襯套84的固定結構之間。第一壓縮彈簧90和第二壓縮彈簧92可被配置為以任何所需的方式在柱塞72上施加軸向指向的力，但是在所提供的特定示例中，柱塞72包括主體部分96和環形彈簧凸緣98，第一壓縮彈簧90和第二壓縮彈簧92被同軸安裝在主體部分96上，第一壓縮彈簧90和第二壓縮彈簧92(在彈簧凸緣98的相反的軸向側上)鄰抵接靠環形彈簧凸緣98。
[0019]在操作時，轉子24圍繞旋轉軸線40的旋轉導致螺旋起重器70相應旋轉。由于螺旋起重器70的螺紋段76與外殼20螺紋接合，所以螺旋起重器70的旋轉還將導致螺旋起重器70(以及轉子24)沿著旋轉軸線40相應平移。在柱塞72不能隨螺旋起重器70平移的情況下，第一壓縮彈簧90和第二壓縮彈簧92中的一個可偏移，從而允許螺旋起重器70與柱塞72之間的相對軸向移動。例如，如果螺旋起重器70在柱塞72已經接觸到不可移動的結構(未示出)時向圖1中的左側平移，則第一壓縮彈簧90可在彈簧凸緣98與螺旋起重器70之間偏移(S卩，壓縮)，從而允許螺旋起重器70朝向柱塞72軸向移動。類似地，如果螺旋起重器70在柱塞72被聯接到不可移動的結構(未示出)時向圖1中的右側平移，則第二壓縮彈簧92可在軸承或襯套84與彈簧凸緣98之間偏移(S卩，壓縮)，從而允許螺旋起重器70遠離柱塞72軸向移動。
[0020]雖然致動器10已經被描述為具有螺紋聯接到外殼20的螺旋起重器70，但是應當理解，致動器可以被稍微不同地構造。在圖3中，根據本公開的教導構造的另一致動器總體上由附圖標記1 ’指示。致動器1 ’可包括開關磁阻電動機12 ’和柱塞組件14’。
[0021]開關磁阻電動機12’可包括外殼20’、定子22、轉子24’和控制器26。除了外殼20’可限定可被設置在電動機腔30中的一對軸承支座100之外，外殼20 ’可大體類似于上面所描述的外殼20(圖1)。除了轉子24’可被安裝在接納在軸承支座100上的一對軸承102a、102b上(從而轉子24’不能沿著旋轉軸線40在軸向方向上移動)并且轉子膛孔52’可具有大體圓柱形部分106和可與大體圓柱形部分106相交的開槽部分108之外，轉子24’可大體類似于上面所描述的轉子24(圖1)。可選地，磁體(未具體示出)可在所需的位置安裝到轉子24’，并且可被配置為產生可阻止轉子24’相對于定子22旋轉的保持力。
[0022]柱塞組件14’可包括柱塞72’和至少一個彈簧。在所提供的示例中，該至少一個彈簧由單個壓縮彈簧90 ’組成，該單個壓縮彈簧90 ’具有多個螺旋線圈110和形成在單個壓縮彈簧90 ’的相反的軸向端部上的柄部(tang) 112a、112b。柄部112a、112b可從螺旋線圈110徑向向外延伸。單個壓縮彈簧90 ’可被同軸地接納到轉子24，中，從而螺旋線圈110被接納在轉子膛孔52’的大體圓柱形部分106中并且柄部112a、112b被接納到開槽部分108中。因此，應當理解，將柄部112a、112b接納在開槽部分108中會將單個壓縮彈簧90’聯接到轉子24’以共同旋轉。柱塞72 ’可具有柱塞主體96 ’和彈簧凸緣98 ’ ο柱塞主體96 ’可被接納在單個壓縮彈簧90’的螺旋線圈110中并且可被不能旋轉但軸向能移動地聯接到外殼20’。彈簧凸緣98’可限定可被抒入螺旋線圈110中的螺旋螺紋結構(threadf orm) 120。
[0023]在操作時，轉子24’圍繞旋轉軸線40的旋轉導致單個壓縮彈簧90’相應旋轉。由于彈簧凸緣98’的螺旋螺紋結構120與螺旋線圈110螺紋接合，所以螺旋線圈110的旋轉還將導致柱塞72 ’沿著旋轉軸線40相應平移。在柱塞72 ’不能隨著轉子24 ’和螺旋線圈110旋轉而平移的情況下，單個壓縮彈簧90 ’的一部分可偏移，從而允許柱塞72 ’和轉子24 ’之間的相對軸向移動。例如，如果轉子24’將沿第一旋轉方向旋轉(這通常將導致柱塞72’向圖3中的左側平移)并且柱塞72’與防止柱塞72’朝向圖3中的左側的進一步移動的不可移動的結構(未示出)接觸，則來自單個壓縮彈簧90 ’的在柄部112a與螺旋螺紋結構120之間的部分130的螺旋線圈110可被卷繞到轉子膛孔52’的大體圓柱形部分106內的空間中并且可被壓縮在軸承102b與螺紋結構120之間，從而在柱塞72’不能向圖3中的左側移動時允許轉子24’和單個壓縮彈簧90 ’沿著第一旋轉方向旋轉運動。類似地，如果轉子24 ’將沿著與第一旋轉方向相反的第二旋轉方向旋轉(這通常將導致柱塞72’向圖3中的右側平移)并且柱塞72’被聯接到防止柱塞72 ’向圖3中的右側移動的不可移動的結構(未示出)，則來自單個壓縮彈簧90 ’的在柄部112b與螺旋螺紋結構120之間的的部分132的螺旋線圈110可被卷繞到轉子膛孔52，的大體圓柱形部分106中的空間中并且可被壓縮在軸承102a與螺紋結構102之間，從而在柱塞72’不能向圖3中的右側移動時允許轉子24和單個壓縮彈簧90’沿著第二旋轉方向旋轉運動。
[0024]出于例示和說明的目的提供了上述實施例的說明。其并非旨在窮舉或者限制本公開。特定實施例的單獨的部件或特征通常并不限于該特定的實施例，而是，在適用的場合可互換并且可被用在選定的實施例中，即使沒有具體示出或描述。單獨的部件或特征還可以多種方式變化。這種變化不被認為脫離本公開，并且，所有這種更改都旨在被包括在本公開的范圍內。
【主權項】
1.一種致動器，包括: 具有電動機外殼、定子和轉子的開關磁阻電動機，所述電動機外殼限定接納所述定子和所述轉子的電動機腔，所述定子具有多個定子磁極和多個定子繞組，每個所述定子繞組卷繞相應的一個所述定子磁極，所述轉子能圍繞一軸線旋轉并且具有多個轉子磁極； 具有柱塞和至少一個彈簧的柱塞組件，所述柱塞被同軸地接納在所述轉子中并且能沿著所述軸線在軸向方向上相對于所述外殼移動，所述至少一個彈簧被設置在所述外殼和所述柱塞之間的力傳遞路徑中，所述至少一個彈簧被配置為允許所述柱塞沿著所述軸線在相反的軸向方向上移動，所述柱塞組件由所述轉子驅動。2.根據權利要求1所述的致動器，其中所述柱塞組件進一步包括螺紋聯接到所述電動機外殼的螺旋起重器，該螺旋起重器被配置為響應所述轉子的旋轉而沿著所述軸線軸向移動。3.根據權利要求2所述的致動器，其中所述螺旋起重器被不能旋轉地聯接到所述轉子。4.根據權利要求3所述的致動器，其中所述螺旋起重器和所述柱塞中的一個被能滑動地接納在所述螺旋起重器和所述柱塞中的另一個中。5.根據權利要求2所述的致動器，其中所述螺旋起重器和所述柱塞中的一個被能滑動地接納在所述螺旋起重器和所述柱塞中的另一個中。6.根據權利要求5所述的致動器，其中所述至少一個彈簧包括設置在所述柱塞與所述螺旋起重器之間的第一壓縮彈簧和設置在所述柱塞與所述外殼之間的第二壓縮彈簧。7.根據權利要求6所述的致動器，其中所述第一彈簧和第二彈簧被同軸地安裝到所述柱塞上。8.根據權利要求5所述的致動器，進一步包括安裝在所述柱塞與所述螺旋起重器之間的軸承。9.根據權利要求1所述的致動器，其中所述轉子能沿著所述軸線在所述定子內移動。10.根據權利要求1所述的致動器，進一步包括聯接到所述轉子的磁體，所述磁體被定向為朝向所述定子，從而所述磁體與所述定子磁極中的一個的對準產生阻止所述轉子相對于所述定子的旋轉的保持力。11.根據權利要求10所述的致動器，其中所述磁體被安裝在轉子磁極中。12.根據權利要求1所述的致動器，其中所述至少一個彈簧由單個彈簧組成，該單個彈簧被安裝到所述轉子以隨所述轉子旋轉。13.根據權利要求12所述的致動器，其中所述單個彈簧具有多個螺旋線圈，并且其中所述柱塞具有能螺紋接合到所述螺旋線圈的陽螺紋部分。14.根據權利要求12所述的致動器，其中所述柱塞被不能旋轉地聯接到所述外殼。15.根據權利要求12所述的致動器，其中所述單個彈簧具有能滑動地接納在形成于所述轉子中的通道中的一對柄部。16.根據權利要求12所述的致動器，進一步包括一對軸承，每個所述軸承支撐所述轉子的相應端部以相對于所述外殼旋轉。
【文檔編號】H02K7/06GK105990950SQ201610160469
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月21日
【發明人】科特·D·吉爾摩
【申請人】美國輪軸制造公司