[發(fā)明專利]受保護的粉末金屬定子芯和使用該定子芯的螺線管致動器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280055327.8
• 申請日: 2012-11-08
• 公開（公告）號: CN103987955A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·K·文卡塔拉加萬;S·謝赫;D·R·易卜拉欣;M·C·朗;N·N·巴尼
• 申請（專利權(quán)）人: 卡特彼勒公司
• 主分類號: F02M61/16
• 分類號: F02M61/16;F02M51/06;F16K31/02;H02K33/02
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 秘鳳華;吳鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總地涉及例如用于燃料噴射器應用的螺線管致動器，更具體地，涉及用于使用粉末金屬定子芯的螺線管定子組件的多功能鐵磁保護套。

背景技術(shù)

螺線管致動器廣泛應用于燃料噴射器中來移動控制閥，以便精確地控制燃料噴射器中的流體連接以控制噴射正時和噴射量。隨著性能要求逐漸提高，工業(yè)領(lǐng)域繼續(xù)尋求新材料和裝配方案以便對現(xiàn)有的螺線管致動器進行改進。一種已表現(xiàn)出有希望提高性能的方案包括在形成螺線管致動器的定子芯時利用軟的粉末金屬。對于這種材料已知的是，它表現(xiàn)出比鐵磁合金材料更好的磁導率特性。不利的是，定子芯中的粉末的單個顆粒之間的粘合力較弱，因此會產(chǎn)生與腐蝕和碎裂有關(guān)的新的潛在問題。被釋放的粉末材料不僅降低了螺線管致動器的性能，而且由于顆粒碎屑阻止各部件的移動和可能阻塞燃料噴射器的噴嘴出口，還會導致噴射器故障。

美國專利公報2009/0267008教導了使用粉末金屬定子芯的螺線管致動器，該定子芯局部鍍有非鐵材料，以防止粉末顆粒在裝配和使用期間破裂和損失。雖然'008專利公報中教導了一種用于保護大部分粉末金屬定子芯免于顆粒破裂和損失的方案，但是，這篇文獻教導了故意將軟的粉末金屬表面暴露在定子組件和電樞之間的氣隙區(qū)域中，燃料位于該區(qū)域中并且在使用時隨著致動器的每次致動而回旋。因此，'008公報仍然教導了這樣的機構(gòu)，其中，在燃料噴射器的整個使用壽命期間軟粉末金屬芯與運動的燃料直接接觸，由于位于燃料噴射器中的關(guān)鍵位置處的釋放的粉末顆粒，這可能會引起腐蝕、降低的性能和潛在的故障。此外，雖然這篇文獻教導了用于保護多數(shù)軟的粉末金屬定子芯不發(fā)生破裂的方案，但是它也教導了使用非鐵磁鍍層，這會導致能夠用于承載磁通量的寶貴空間反而被無助于支承磁場的保護性鍍層占用。

本發(fā)明旨在解決上述一個或多個問題。

發(fā)明內(nèi)容

在一方面，一種螺線管定子組件包括殼體，該殼體限定了沿中心線通向一端的內(nèi)腔。由粉末金屬形成的定子芯完全裝配在該內(nèi)腔中，并包括和與中心線同心的圓柱形壁相接的內(nèi)端面。鐵磁保護套具有與定子芯的內(nèi)端面和圓柱形壁接觸的表面。通量環(huán)定位在殼體中并與定子芯的外端面接觸。螺線管線圈卷繞在線軸上并位于殼體中，并由定子芯環(huán)繞。圍繞線圈的磁通線穿過定子芯、鐵磁保護套和通量環(huán)。

在另一方面，一種螺線管致動器包括定子組件，該定子組件具有被接納在定子殼體中的、由粉末金屬形成的定子芯，接觸并覆蓋定子芯的內(nèi)端面和圓柱形壁的大部分的鐵磁保護套，接觸并覆蓋定子芯的外端面的通量環(huán)，以及被定子芯圍繞的螺線管線圈。電樞組件包括附連到軸桿上的電樞，該電樞可相對于鐵磁保護套在初始氣隙和最終氣隙之間移動。彈簧可操作地定位在鐵磁保護套中，但是與定子殼體電絕緣。圍繞線圈的磁通線穿過定子芯、鐵磁保護套、電樞、通量環(huán)并回到定子芯。

在又一方面，一種裝配螺線管致動器的方法包括：將鐵磁保護套的圓柱形部安裝到粉末金屬形成的定子芯的中心孔中，直到鐵磁保護套的盤形部與定子芯的內(nèi)端面接觸。利用定子芯和使鐵磁保護套與定子殼體脫離接觸的電絕緣腔，使電樞偏壓彈簧與定子殼體電絕緣。利用通量環(huán)覆蓋定子芯的外端面。將螺線管致動器構(gòu)造成使得圍繞線圈的磁通線穿過定子芯、鐵磁保護套、電樞、通量環(huán)并回到定子芯。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明的螺線管致動器的剖面主視圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的另一方面的鐵磁保護套的立體圖；

圖3為圖2的鐵磁保護套的剖面?zhèn)纫晥D；

圖4為圖2中示出的鐵磁保護套的俯視圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明的定子組件的另一實施例的剖面?zhèn)纫晥D；

圖6為根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的螺線管致動器的剖面?zhèn)纫晥D；

圖7為圖6的實施例的鐵磁保護套的立體圖。

具體實施方式

參考圖1，螺線管致動器10示出為可以出現(xiàn)在用于電子控制式壓縮點火發(fā)動機的共軌式燃料噴射器的上半部中。螺線管致動器10包括位于致動器殼體13和體部14內(nèi)的定子組件20和電樞組件12。電樞組件12通常被偏壓彈簧65向下偏壓以遠離定子組件20。當定子組件20的線圈52通電時，圍繞線圈52產(chǎn)生磁通線，以朝向定子組件20吸引電樞組件12。電樞組件12從初始氣隙81朝最終氣隙82移動，并且對應于這兩個氣隙之間的距離的行進距離可以如此小，以至于在圖1的視圖中幾乎可不見。無論如何，電樞組件12在其從初始氣隙81朝最終氣隙82行進的整個過程中都不與定子組件接觸。