[發明專利]磁性直線驅動器

無效

• 申請號: 00809282.6
• 申請日: 2000-06-20
• 公開（公告）號: CN1357166A
• 公開（公告）日: 2002-07-03
• 發明（設計）人: 卡爾·馬施爾;克勞斯·舒勒;安德烈亞斯·阿恩特;霍爾格·G·威斯坎;沃爾夫·R·坎德斯;哈多·梅;赫伯特·韋
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02K41/02
• 分類號: H02K41/02;H01F7/16;H01H3/28;H01H33/66
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 侯宇,陶鳳波

本發明涉及一種尤其用于電開關的磁性直線驅動器，它包括一個可供入電流的線圈，在線圈內部可通過沿軸向的電流產生磁流。

由美國專利文件4817494已知一種用于加速拋射體的磁性直線驅動器。

由美國專利文件5719451同樣已知一種磁性直線驅動器，它例如應用于液體泵。文件中所述直線驅動器的共同點是，電磁線圈沿線圈軸向加速銜鐵。

由英國專利文獻GB1068610例如也已知一種此類磁性直線驅動器。它是一種閥用驅動器，在閥中，借助于銜鐵的運動可關閉或打開液體通道。

在這篇專利文獻中，銜鐵具有一永久磁鐵，該永久磁鐵內部的磁流沿銜鐵的運動方向并垂直于軸向定向。

在銜鐵的終端位置，銜鐵總是移向機械止擋，使永久磁鐵的一極與止擋接觸，并通過永久磁鐵的磁性作用將其保持在此止擋上。

若向線圈供入電流，則電流的磁性作用首先必須克服永久磁鐵吸持在止擋上的固定力，這意味著會延遲銜鐵的加速。此外，當銜鐵朝終端位置方向運動時，它只有在即將到達止擋前才被吸向止擋，因為永久磁鐵的極與止擋表面之間的空隙只有在運動結束時才足夠小。

相對于此，本發明的目的是創造一種前言所述類型的磁性直線驅動器，它能在結構性費用低和控制費用低的同時實現無延遲地加速銜鐵。

按本發明為達到此目的采取的措施是，磁性直線驅動器設有一銜鐵，該銜鐵只是垂直于軸向運動并有一磁活化部分，它的運動軌跡穿過在貫穿線圈的鐵心內部的空隙或在鐵心的一個端面旁經過，其中，磁活化部分不磁化或按這樣的方式磁化，即，使磁活化部分內部的磁流平行或反向平行于軸向延伸。

若線圈供入電流，則在其內部沿軸向產生一磁流，它在鐵心內部延伸并在空隙區域從鐵心出來。一個銜鐵、例如未鐵磁性磁化或鐵磁性磁化的銜鐵，尤其是一個反向平行于線圈磁流的方向被永久磁化的銜鐵，它的磁活化部分朝線圈內部的方向加速。一個其內部磁流平行于線圈磁流定向的磁鐵會從線圈內部向外被排斥。可充分利用這一效果來驅動銜鐵。

尤其當磁活化部分是鐵磁性的或作為永久磁鐵沿著反向平行于軸向的方向磁化時，磁性直線驅動器可有利地用作電氣開關驅動器，例如用于高壓斷路開關或真空開關。

在銜鐵處于其運動軌跡的終端位置，使得在接通線圈電流時線圈的磁流中只有一很小部分穿過磁活化部分時，則導致銜鐵朝線圈中心方向加速，直至線圈磁流的絕大部分穿過磁活化部分。在銜鐵運動時，可借助于控制裝置切斷通過線圈的電流，使銜鐵基于其動能和被驅動質量的動能越過線圈繼續運動，線圈的磁流不可能通過對磁活化部分的作用來制動銜鐵。

由此保證在運動的一開始銜鐵最佳地加速。

期望的銜鐵加速剖面可例如這樣來達到，即，將鐵心與磁活化部分運動軌跡之間的空隙設計為沿運動軌跡有不同的寬度。空隙在沿運動軌跡的某個區域內越小，則在該區域內作用在銜鐵上的力就越大。

一電開關的驅動桿例如與此銜鐵連接，驅動桿本身則驅動一斷續器的開關觸點。

機械止擋可在操作桿區域內或在直線驅動器本身的區域內實現。

按照本發明的一種有利的設計，磁活化部分被磁化，并且在磁活化部分的至少一個終端位置，該磁活化部分至少部分地處于設在線圈外部的磁軛體區域內，使從磁活化部分流出或進入此磁活化部分的磁流中的至少一部分直接穿過磁軛體面朝磁活化部分的界面。

此界面有利地基本上垂直于軸向定向。

對于磁活化部分被磁化(例如設計為電磁鐵)或永久磁化的情況，磁活化部分的磁流有這樣一個趨勢，即盡可能減小與相鄰設置的磁軛體的空隙。

在銜鐵運動軌跡的端區內設置至少一個磁軛體，至少在磁活化部分長度的一部分上，磁活化部分的磁流可進入該磁軛體中。

因此，在銜鐵上作用了一個力，它力圖使磁活化部分與磁軛體之間造成盡可能大的重疊，盡可能使磁活化部分的全部磁流能通過盡可能垂直于軸向設置的界面進入磁軛體。沿銜鐵運動軌跡方向的作用力，基本上與磁活化部分與磁軛體重疊的程度無關。

由此實現了一個基本上與銜鐵在運動的端區內位置無關的固定力，它將銜鐵保持在其終端位置。

這樣一種結構可有利地用于磁活化部分或銜鐵的兩個終端位置。

本發明另一項有利的設計規定，就磁活化部分的運動軌跡而言，第二線圈處于與第一線圈相對的位置，它可供入與第一線圈同向的電流。

通過兩個按所述方式組合的線圈可產生比較大的磁流，從而導致銜鐵有更大的潛在的加速度。

此外可以規定，第一和第二線圈沿銜鐵的運動方向彼此錯開。