具有用于阀活塞的线性驱动装置的阀的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有在阀壳体中可线性运动的阀活塞以及线性驱动装置(Linearantrieb)的阀，该线性驱动装置包括与阀壳体不能运动地连接的定子以及在其中可运动的对阀活塞进行加载的转子(Lauf er)，其中，该定子由能够导磁的材料制成的壳体以及至少一个布置在其中的线圈构成，并且通过气隙与定子分开的转子由至少一种永磁体制成，该永磁体相应地具有与其极侧邻接的由能够导磁的材料制成的极靴(Polstiicken)。
【背景技术】
[0002]在DE693 25 669 T2中描述了一种借助于线性驱动装置驱动的带有前面所述特征的阀；为了构造线性驱动装置仅仅提出，该线性驱动装置包括与阀壳体处于持久的、刚性的机械连接之中的定子以及与阀活塞机械耦合的并且布置在线性驱动装置的电枢腔室(Ankerkammer)中的在定子前通过气隙分开的电枢。公开的阀构造成带有在两个方向上可运动的阀活塞的换向阀(Wegeventil )，就此而言应该在定子中设置一套绕组以覆盖两个运动方向。在此，根据优选的结构方式，定子和电枢应该具有相同的长度。此外，在线性驱动装置的定子和电枢的结构方面，没有详细地在DE 693 25 669 T2中进行说明。
[0003]就此而言，由DE 11 2007 001 702 T5公开了线性马达的常规结构。在此，定子包括由能够导磁的材料制成的壳体，在其中布置了一组相互碰撞的线圈。配属的转子包括多个相连排列的带有交替变换的极性的永磁体，使得相应地相同的磁极相互面对，在所述磁极之间相应地布置了由能够导磁的材料制成的极靴，其中，位于外部的极靴分别形成了转子的端部。
[0004]对于在流体技术中、也就是尤其在液压以及压缩空气技术中所使用的阀通常存在以下问题，即尤其在阀活塞运动到阀的打开位置中时根据阀活塞的相应的冲程出现流动力(Stromungskraf t)，必要时除了例如加载阀活塞的复位的弹簧力之外必须克服所述流动力。在此，根据阀的结构方式在阀活塞的冲程期间出现流动力的相应的提升。由此适用，以阀活塞运动的足够的力盈余以及足够大的动力来克服反作用于阀活塞的运动的力。相反，在使阀活塞返回到其关闭位置中时不需要较大的力，因为在此流动力增强地起作用。为此在阀中为了调整阀活塞、例如根据DE 693 25 669 T2公开了直接驱动装置，就此而言用于阀活塞的直接驱动装置就首先限制于更小的阀。较大结构方式的阀通常必须以具有较小的直接驱动的阀的预控制装置来运行。
[0005]就此而言在DE693 25 669 T2中描述了一种用线性驱动装置直接进行驱动的阀，在该已知的阀中仅仅涉及，存在于电枢腔室中的流体也尤其由磁性的异物保留，方法是通过电枢的磁力将必要时存在的磁性的异物固定在电枢孔中。前面所述的文件在很大程度上丝毫没有包含关于线性驱动装置在阀运行时所出现的力变化方面的设计指示。
【发明内容】
[0006]由此，本发明的任务是提供一种具有如下特征的阀，在其中一方面能够独立于阀的尺寸进行直接驱动并且另一方面改善了借助于线性驱动装置直接驱动的阀的动力。
[0007]所述任务的解决方案、包括本发明的有利的设计方案和改进方案从本说明书后面的权利要求的内容中得出。
[0008]本发明在其基本构思中提出，在嵌入定子壳体中的线圈中在其外侧上相应布置了外部接片，或者在多个嵌入定子壳体中的线圈中在所述线圈之间相应布置内部接片并且在最外部的线圈的外侧上相应布置配属的外部接片，其中，内部接片和外部接片、永磁体和极靴的轴向延伸如此相互协调，从而在阀活塞的冲程区域中为了构造在对至少一个线圈进行通电时起作用的力增加使得一方面极靴的至少一个角以及另一方面外部接片的至少一个角相互对置，从而在该部位上在气隙中整流(gleichrichten)并且压密(verdichten)由永磁体以及电流流过的线圈形成的磁场。
[0009]所述发明构思基于以下考虑，即在线性驱动装置中在转子的运动方向上作用到转子上的力基本上在气隙处的材料过渡处产生，也即以铁/气隙/铁的形式产生。在所涉及的部位处在气隙中的磁流密度(magnetische Flussdichte)越大，那么由线性驱动装置施加的力就越大。所述磁流密度由永磁体的数值和电流流过的线圈的数值组成。在此，当然在整流永磁体和线圈电流的流方向并且同时转子和定子的铁部件在气隙中以相对较小的过渡表面对置的部位处出现了在气隙中的最大的流密度以及由此所希望的力增加。这种对置也可以补充地通过以下方法进行描述，即横向于转子的运动方向刚好开始覆盖定子和极靴的参与形成所涉及的角的、面对气隙的棱边。只要在转子相对定子的这种位置中出现了决定性的力增加，相应的力最大值不必强制地与这种几何的点精确地叠合，因为在此也影响了与材料以及制造相关的情况。
[0010]在定子和转子的按本发明的结构的范围内出现了转子的中间位置，在其中极靴的角和构造在定子中的接片的角同样与相应地相互对准的棱边彼此对置。然而在此只要没有同时满足两种所述的前提条件、即在永磁体和线圈中的流方向的整流以及极靴与内部或外部接片的相互配属的角的对置，那么转子相对于定子的这个位置就不会对力增加作出贡献。在这种情况范围内，可以要么在永磁体和线圈中的流方向相反，要么转子和定子的铁部件大面积地对置。
[0011]在其最简单的设计方案中，例如通过以下方法实现本发明构思，即具有带有相应位于外部的极靴的永磁体的转子在其初始位置中如此分配给布置在定子中的具有其外部接片的线圈，使得沿着阀的工作冲程的方向放置的极靴的外面的角在转子的通过无电流的线圈限定的初始位置中对置于定子的朝工作冲程方向放置的外部接片的线圈侧的角，从而在对线圈通电时基于永磁体和电流流过的线圈形成的磁场的直接出现的变密用整流到永磁体的场的磁场来设立力增加，该力增加直接提升线性驱动装置的从转子的初始位置沿着工作冲程的方向作用到阀活塞上的力。
[0012]尤其在短冲程的阀中这种力增加已经足以使阀活塞以必要的动力沿着工作冲程的方向运动。在此，能够根据线圈和配属的接片以及永磁体和配属的极靴的设计以及施加的电流的强度来提供也足够用于更大阀的力增加。
[0013]在具有不同设计的本发明的有利的实施方式中设置成布置有两个或者更多个线圈，其中，在所述线圈之间相应布置一个内部接片并且在最外面的线圈的外侧上相应布置配属的外部接片。在此，对于线性驱动装置的功能来说起决定作用的是，要么在用相同的电流对线圈进行加载时将线圈反向缠绕，要么在用正电流加载一个线圈并且用负电流加载另一线圈时必须将所述线圈同向缠绕。
[0014]在具有更多数量的线圈和永磁体的定子与转子的这种基本的结构范围内，可以不同地设计一方面所述永磁体和极靴并且另一方面外部接片或者内部接片以及由此布置在定子壳体中的线圈的轴向延伸，也就是沿着阀活塞运动或者转子运动的方向的延伸，更确切地说设计得不仅彼此不同而且相对不同。
[0015]由此在本发明的第一实施方式中提出，在定子中布置两个线圈以及布置在线圈之间的内部接片和分别布置在线圈外侧上的外部接片。
[0016]在此，例如可以提出，所述定子的内部接片以及两个线圈的轴向延伸等于具有永磁体和两个极靴的转子的轴向延伸，其中，要么所述定子的内部接片的轴向延伸相当于转子的永磁体的轴向延伸，从而在转子的初始位置中构造两个同时作用到转子运动上的并且由此相加的力增加，要么所述定子的内部接片的轴向延伸小于转子的永磁体的轴向延伸，从而在转子的初始位置中形成第一力增加并且在规定的阀冲程的步进(Durchschrei ten)之后形成第二力增加。
[0017]作为前面所述的实施例的替代方案可以提出，所述定子的两个线圈和内部接片的轴向延伸大于具有永磁体和两个极靴的转子的延伸，其中，定子的外部接片的与线圈邻接的棱边相对于转子的初始位置的间距相应于与活塞的协调于流动力的曲线的位置实现协调的阀冲程，其中，又是要么所述定子的内部接片的轴向延伸等于转子的永磁体的轴向延伸从而在转子的初始位置中形成第一力增加并且在规定的阀冲程的步进之后形成第二力增加，要么其中所述定子的内部接片的轴向延伸小于转子的永磁体的轴向延伸，从而在初始的阀冲程的步进之后形成第一力增加并且在规定的阀冲程的步进之后形成第二力增加。
[0018]此外可以提出，所述转子由至少两个永磁体以及至少三个极