具有作用于轉(zhuǎn)換器的加速單元的磁性裝置的制造方法
【專利說明】具有作用于轉(zhuǎn)換器的加速單元的磁性裝置
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有至少一個(gè)定子磁體和轉(zhuǎn)換器磁體的磁性裝置，所述轉(zhuǎn)換器磁 體可沿著轉(zhuǎn)換器運(yùn)動(dòng)路徑相對(duì)于定子磁體在轉(zhuǎn)換器運(yùn)動(dòng)方向上運(yùn)動(dòng)，其中轉(zhuǎn)換器在轉(zhuǎn)換器 運(yùn)動(dòng)路徑的至少一部分區(qū)域中與加速單元親合，在轉(zhuǎn)換器與加速單元親合時(shí)所述加速單元 導(dǎo)致作用于轉(zhuǎn)換器的包含校正力的加速力狀態(tài)，該加速力狀態(tài)可導(dǎo)致轉(zhuǎn)換器運(yùn)動(dòng)離開 定子。
[0002] 為了簡單起見，定子磁體在下面簡稱為定子，轉(zhuǎn)換器磁體在下面簡稱為轉(zhuǎn)換器。
[0003] 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的磁制動(dòng)器具有至少一個(gè)定子和轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器可使用在定子和轉(zhuǎn) 換器之間作用的磁性引力和斥力來相對(duì)于定子運(yùn)動(dòng)。從AT20110001260 20110905(申請(qǐng)人 Jeremy Hein、Martin Marschner von Helmreich)中已知，引力和斥力基本上是在定子和 轉(zhuǎn)換器之間的距離的函數(shù)。通過選擇在轉(zhuǎn)換器到較近定子的間距可優(yōu)化作用于轉(zhuǎn)換器的、 導(dǎo)致轉(zhuǎn)換器運(yùn)動(dòng)的力之和。
[0004] 在朝定子運(yùn)動(dòng)且與定子間距為r的轉(zhuǎn)換器上，作用于轉(zhuǎn)換器的、由磁引力所引起 的受力情況可達(dá)到最大值。如果轉(zhuǎn)換器的運(yùn)動(dòng)方向反過來，也就是說如果轉(zhuǎn)換器運(yùn)動(dòng)離開 定子，那么在間距r足夠小時(shí)，定子與運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換器之間會(huì)有引力作用。
[0005] 因此，當(dāng)定子和轉(zhuǎn)換器之間的距離足夠小時(shí)，定子和轉(zhuǎn)換器獨(dú)立于定子和轉(zhuǎn)換器 的極性被用作磁體。此外，該足夠小的距離通過轉(zhuǎn)換器相對(duì)于定子的場強(qiáng)來給定，反之亦 然。轉(zhuǎn)換器的場強(qiáng)在磁性裝置運(yùn)行時(shí)，例如在電磁體極性反轉(zhuǎn)時(shí)刻與定子相比會(huì)很小。
[0006] 若在定子與轉(zhuǎn)換器之間的間距足夠小，則轉(zhuǎn)換器遠(yuǎn)離定子的運(yùn)動(dòng)會(huì)被在定子與 轉(zhuǎn)換器之間作用的引力阻止或抑制?，F(xiàn)有技術(shù)公知的這種效應(yīng)稱之為將轉(zhuǎn)換器"捕獲 (Fangen) "在定子上。例如，被用作磁驅(qū)動(dòng)器的磁性裝置的性能會(huì)因此降低。
[0007] DE102997051917公開的磁性裝置具有被構(gòu)造成電磁體的致動(dòng)器和用于在運(yùn)動(dòng)方 向上產(chǎn)生力的彈簧元件。DE102997051917中沒有指出在本專利申請(qǐng)公開內(nèi)容中所討論的至 少在轉(zhuǎn)換器充分接近定子時(shí)在定子和轉(zhuǎn)換器的作用的問題。結(jié)果是，本領(lǐng)域技術(shù)人員面臨 的任務(wù)不是提出在下面所描述的、根據(jù)本發(fā)明的力的平衡或力的不平衡。DE102997051917 中不包括與要在運(yùn)動(dòng)方向上生成的力的大小有關(guān)的說明，從而使得本領(lǐng)域技術(shù)人員不能從 DE102997051917中推斷出彈力的大小。
[0008] EP1320178中也沒有指明除了電磁線性驅(qū)動(dòng)器外起作用的彈簧的大小。當(dāng)轉(zhuǎn)換器 充分接近定子時(shí)，定子和轉(zhuǎn)換器用作磁體這一問題在EP1320178中也沒有談及，從而使得 本領(lǐng)域技術(shù)人員不能從EP1320178中推斷出彈力的大小或者可推斷出EP1320178中所述與 下面所描述的加速單元類似的彈簧的作用。
[0009] DE10003928中公開了一種具有作用于轉(zhuǎn)換器的彈簧機(jī)構(gòu)的電磁致動(dòng)器。根據(jù) DE10003928的公開內(nèi)容，該彈簧機(jī)構(gòu)充當(dāng)轉(zhuǎn)換器的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明所針對(duì)的當(dāng)轉(zhuǎn)換器運(yùn) 動(dòng)離開定子時(shí)轉(zhuǎn)換器脫離定子這一問題在DE10003928中沒有談及。
[0010] 在W02007063222中，彈簧的任務(wù)在于，若線圈發(fā)生故障則將致動(dòng)器置于關(guān)閉位 置。因此，在W02007063222中沒有談及本發(fā)明所針對(duì)的問題。
[0011] DE202009014192中所公開的裝置的彈簧不會(huì)影響轉(zhuǎn)換器的運(yùn)動(dòng)，但被用于耦合多 個(gè)裝置。
[0012] 這里所談?wù)摰陌l(fā)明提出的任務(wù)在于，提供一種磁性裝置，該磁性裝置與根據(jù)現(xiàn)有 技術(shù)的裝置相比具有額外的組件，該組件會(huì)減少或阻止將轉(zhuǎn)換器捕獲在定子上的作用。下 面將通過捕獲作用所導(dǎo)致的受力狀態(tài)稱為捕獲力狀態(tài)。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明所述情況是這樣實(shí)現(xiàn)的，即當(dāng)轉(zhuǎn)換器與加速單元耦合時(shí)并且當(dāng)轉(zhuǎn)換器 運(yùn)動(dòng)離開定子時(shí)，在轉(zhuǎn)換器運(yùn)動(dòng)方向上因磁性所致作用于轉(zhuǎn)換器的力之和大于或等于零， 從而使得轉(zhuǎn)換器可借助校正力Fra"擺脫由定子引起的引力。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，磁性裝置可以是磁驅(qū)動(dòng)器、發(fā)電機(jī)、電阻單元或其它裝置，在所述裝 置中，轉(zhuǎn)換器大體上相對(duì)于定子運(yùn)動(dòng)，或者由于磁場所引起的力導(dǎo)致僅部分地運(yùn)動(dòng)。
[0015] 當(dāng)轉(zhuǎn)換器到定子的距離足夠小時(shí)，定子和轉(zhuǎn)換器用作磁體，從而使得轉(zhuǎn)換器向著 定子運(yùn)動(dòng)。由加速單元引起的加速力狀態(tài)在轉(zhuǎn)換器離開定子的運(yùn)動(dòng)方向上取向。加速力狀 態(tài)的作用可局限在轉(zhuǎn)換器運(yùn)動(dòng)路徑的部分區(qū)域，在此區(qū)域會(huì)出現(xiàn)上面描述的捕獲效應(yīng)。
[0016] 加速力狀態(tài)可通過在轉(zhuǎn)換器運(yùn)動(dòng)路徑的部分區(qū)域中疊加捕獲力狀態(tài)得到。捕獲力 狀態(tài)基本上通過在定子與轉(zhuǎn)換器之間作用的引力形成。加速力狀態(tài)會(huì)根據(jù)其自身的大小部 分地或全部地與捕獲力狀態(tài)抵消。
[0017] 加速單元可導(dǎo)致以機(jī)械生成的力或磁力為基礎(chǔ)的受力狀態(tài)。加速單元可引起由于 至少部分彈性變形體的事先變形產(chǎn)生的加速力狀態(tài)。轉(zhuǎn)換器運(yùn)動(dòng)可導(dǎo)致彈性體的變形。一 般說來，在發(fā)生捕獲效應(yīng)之前和/或在轉(zhuǎn)換器到達(dá)充分接近定子的區(qū)域（在此區(qū)域隨后會(huì) 發(fā)生捕獲效應(yīng)）之前，轉(zhuǎn)換器至少部分地向著定子運(yùn)動(dòng)期間會(huì)引起彈性體的變形。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的磁性裝置的實(shí)施形式的特征在于，加速單元通過整個(gè)轉(zhuǎn)換器運(yùn)動(dòng)路 徑有效地與轉(zhuǎn)換器耦合。
[0019] 可根據(jù)轉(zhuǎn)換器到定子的距離，在轉(zhuǎn)換器接近定子時(shí)，將加速單元預(yù)張緊和/或加 速單元可根據(jù)轉(zhuǎn)換器到定子的距離導(dǎo)致加速力狀態(tài)。
[0020] 當(dāng)轉(zhuǎn)換器與加速單元親合時(shí)并且當(dāng)轉(zhuǎn)換器向著定子運(yùn)動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)換器運(yùn)動(dòng)方向的 反方向上作用于轉(zhuǎn)換器的力之和可以小于或等于零。
[0021] 當(dāng)轉(zhuǎn)換器與加速單元耦合時(shí)并且當(dāng)轉(zhuǎn)換器運(yùn)動(dòng)離開定子時(shí)，在轉(zhuǎn)換器運(yùn)動(dòng)方向上 的、在轉(zhuǎn)換器上的作用力之和可以大于或等于零。
[0022] 此處公開的根據(jù)本發(fā)明的磁性裝置不局限于將加速單元定位在定子與轉(zhuǎn)換器之 間的區(qū)域。將加速單元定位在所述區(qū)域只是加速單元根據(jù)本發(fā)明的一種定位可能性。此外， 加速單元可布置在轉(zhuǎn)換器運(yùn)動(dòng)路徑的側(cè)面，與轉(zhuǎn)換器運(yùn)動(dòng)路徑呈任意角度延伸。
[0023] 彈簧也可與支承元件構(gòu)成整體式構(gòu)成，所述支承元件實(shí)現(xiàn)支承在轉(zhuǎn)換器軸上滑行 的轉(zhuǎn)換器的功能。彈簧可構(gòu)造成片簧或螺旋彈簧。支承元件可具有彈性材料，該彈性材料 在根據(jù)本發(fā)明的磁性裝置運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)生變形。
[0024] 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在轉(zhuǎn)換器上的作用力為依據(jù)相應(yīng)的定子和相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器之間的距 離在此區(qū)域作用的定子和轉(zhuǎn)換器之和。在出現(xiàn)上述捕獲效應(yīng)時(shí)，在定子與運(yùn)動(dòng)離開定子的 轉(zhuǎn)換器之間作用的捕獲力的行為與彈簧的相應(yīng)結(jié)構(gòu)相類似。這里公開的發(fā)明的特征在于， 加速單元會(huì)依據(jù)轉(zhuǎn)換器到定子的暫時(shí)距離產(chǎn)生加速力狀態(tài)。
[0025] 加速單元的上述特征，例如可由于彈簧的幾何結(jié)構(gòu)在彈簧長度上不同或因彈簧的 材料性質(zhì)在彈簧長度上不同來實(shí)現(xiàn)。例如用類似的方式可構(gòu)成彈性變形體。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的磁性裝置的以下實(shí)施形式被證明是有利的，即根據(jù)接近定子的轉(zhuǎn)換 器來預(yù)張緊加速單元。在本發(fā)明的框架中，預(yù)張緊狀態(tài)被描述為與預(yù)張緊彈簧得到的一種 狀態(tài)類似，在此狀態(tài)下加速單元存儲(chǔ)被施加在加速單元上的、用于以后釋放的力或變形。根 據(jù)本發(fā)明，以后釋放被施加的力或變形，以便釋放被捕獲在定子上的轉(zhuǎn)換器。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的磁性裝置的可能實(shí)施形式的特征在于，加速單元與轉(zhuǎn)換器和固定點(diǎn) 耦合，且至少部分地在轉(zhuǎn)換器與固定點(diǎn)之間延伸。
[0028] 固定點(diǎn)可以是位于根據(jù)本發(fā)明的裝置以外的物體。此外，固定點(diǎn)可以是設(shè)備部件， 例如機(jī)架或殼體部件。固定點(diǎn)相對(duì)于定子能夠是不可移動(dòng)地或可移動(dòng)地布置。
[0029] 可將定子構(gòu)造成固定點(diǎn)。
[0030] 加速單元可以是另一個(gè)磁體，該磁體與轉(zhuǎn)換器耦合并被接通用于加速轉(zhuǎn)換器。此 磁體可以是永磁體和/或電磁體。
[0031] 此外，加速單元可具有驅(qū)動(dòng)器，從而使得根據(jù)本發(fā)明的核心思想，在驅(qū)動(dòng)器與轉(zhuǎn)換 器耦合時(shí)可應(yīng)用受力狀態(tài)。該驅(qū)動(dòng)器例如可以是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電動(dòng)機(jī)和/或氣動(dòng)裝置或 液壓裝置。
[0032] 加速單元可構(gòu)造成彈簧，此彈簧具有平行于轉(zhuǎn)換器運(yùn)動(dòng)方向作用的彈簧力分量。
[0033] 因此，所述彈簧力分量在與通過捕獲效應(yīng)引起的力的相反方向上作用。轉(zhuǎn)換器向 著定子的移動(dòng)會(huì)預(yù)張緊彈簧，其中存儲(chǔ)在彈簧中的力會(huì)在轉(zhuǎn)換器運(yùn)動(dòng)離開定子時(shí)釋放。
[0034] 上述說明涉及到線性的或多邊形的轉(zhuǎn)換器運(yùn)動(dòng)路徑。轉(zhuǎn)換器運(yùn)動(dòng)路徑的延長線 (Strahl)可通過定子。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明的磁性裝置的可能實(shí)施形式包括電磁體和永磁體的所有可能組合形 式，特別是包括將定子和轉(zhuǎn)換器構(gòu)造成永磁體或電磁體。
[0036] 可將定子和轉(zhuǎn)換器構(gòu)造成永磁體。
[0037] 可將定子構(gòu)造成永磁體并將轉(zhuǎn)換器構(gòu)造成電磁體。
[0038] 可將定子構(gòu)造成電磁體并將轉(zhuǎn)換器構(gòu)造成電磁體。
[0039] 根據(jù)一般的專業(yè)知識(shí)，要極化電磁體和/或永磁體，使得可通過產(chǎn)生的斥力或引 力使轉(zhuǎn)換器相對(duì)于定子運(yùn)動(dòng)或使其在定義的位置。
[0040] 在將定子和/或轉(zhuǎn)換器構(gòu)造成電磁體時(shí)，定子和/或轉(zhuǎn)換器作為另一個(gè)磁體。這 一點(diǎn)可通過改變?cè)谝?guī)定的時(shí)間內(nèi)的定子和/或轉(zhuǎn)換器的磁場來實(shí)現(xiàn)?？筛鶕?jù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換器 的位置來選擇規(guī)定的時(shí)間。
[0041] 根據(jù)