致动器的制造方法

致动器的制造方法
【专利摘要】一种致动器（1），具有：至少一个导电线圈（2），该线圈具有一个纵轴（L）和多个匝；以及至少一个磁体（8），该磁体被安排成在相对于该纵轴（L）的径向方向（R）上距离该线圈（2）的匝一定距离，其中，该至少一个线圈（2）在避开该磁体（8）的一侧被一个第一导电元件（4）的中央区域至少部分地覆盖住，并且该至少一个磁体（8）在避开该至少一个线圈（2）的匝的一侧被一个第二导电元件（10）的中央区域至少部分地覆盖住，其中，在相对于该纵轴（L）的轴向方向上，该第一导电元件（4）伸出该至少一个线圈（2）之外，并且该第二导电元件（10）伸出该至少一个磁体（8）之外，并且该第一导电元件和该第二导电元件各自在那里具有多个套环状伸出部（6，7），其特征在于，该至少一个线圈（2）具有至少一个第一匝区域（2a）和一个第二匝区域（2b）。
【专利说明】致动器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种致动器，该致动器包括根据权利要求1所述的导电线圈。
【背景技术】
[0002]例如，从DE19839464C2已知这样一种致动器。该致动器包括一个导电线圈，该线圈具有一个纵轴和多个匝；并且包括至少一个磁体，该磁体被安排成与该线圈的这些匝在相对于该纵轴L的径向方向R上间隔开。该线圈在远离该磁体的一侧被一个第一导电元件的中央区域至少部分地覆盖住，并且该至少一个磁体在远离该线圈的这些匝的一侧被一个第二导电元件的中央区域至少部分地覆盖住。在相对于该纵轴L的轴向方向上，该第一导电元件伸出该线圈之外，并且该第二导电元件伸出该至少一个磁体之外，并且所述第一和第二导电元件各自在那里具有多个套环状伸出部。这样的致动器包含一种振荡质量-弹簧系统，当交流电流被驱动通过该导电线圈的这些匝时该系统被激励以便产生振荡。
[0003]该至少一个磁体具有一个带有磁化方向的磁化强度，该磁化方向理想地垂直于线圈的纵轴。如果现在电流流过该线圈，就会有一个洛仑兹力作用在该线圈的纵轴的方向上。如在DE19839464C2中描述的，从该第一导电元件和该第二导电元件的这些套环状伸出部上出现的磁力线或该磁体(有利地类似地由高磁导率的材料组成)的这种磁化强度的这种相互作用导致了与所阐述的洛仑兹力在同一个方向上起作用的一个另外的力。因为这些磁力线是由该第一导电元件和该第二导电元件在特定方向上导电的，这两个组元零件在这种情况下都被称作导电元件。
[0004]在这种属类致动器的情况下，带有该第一导电元件的线圈或带有该第二导电元件的磁体是以一种支在弹簧上的方式安装的，而所对应的其他组件是静止地安装的。如果现在电流流过该线圈，则上述力导致该弹簧安装的组件的切换，并且因此导致致动器的移动。以此方式，例如，可以打开或关闭阀门。
[0005]如果不是直流电流而是交流电流流过该线圈，作用力的方向会与电流流动方向一起反向。以此方式，引起弹簧安装的组件振荡。通过对所施加的交流电流的振幅、频率和相位进行针对性的选择，可以对这种致动器的振荡进行非常精确地控制。以此方式，例如，可以产生振荡或可以将相反相位的振荡迭加在已经存在的振荡上并且因而可以抵消这些已经存在的振荡。
[0006]一个缺点在于以下事实:根据现有技术的这样一种致动器可以实现的激励力相对于为此所要求的实体体积而言是相对低的。
[0007]并且不利的是可以用交流电流操作的这样一种致动器的可用频率范围受到多种限制。首先，该系统的第一固有频率(该致动器可以操作的最低的频率)不可以移到更低的频率上。其次，更高频率范围的工作范围由于小的线圈安装空间和与此相关联的使用小线径的线圈而是受限的。
[0008]当使用交流电流时的一个进一步的缺点在于，随着电流的频率的增加，线圈的感应电阻以及因此还有总阻抗增加。在预先确定的12V电压下，例如，随着在典型的客运车辆的电源系统中的盛行，尤其取决于线圈的电感和电阻以及致动器的操作频率，因此降低可驱动电流的水平。在这种情况下，实质性的缺点主要在于，随着频率的增加和由于周围的“铁夹克(iron jacket) ”，所使用的线圈的高电感对致动器的性能容量具有日益增加的负面影响，即，在某一操作频率下可实现的动态力。

【发明内容】

[0009]因此，本发明基于开发一种所属类型的致动器的目标，从而使得可以影响并调整致动器的操作响应，以便克服上述缺点，具体地，从而使得给定高力密度的同时实现尽可能线性的操作响应，并且具体地，大的频率操作范围。
[0010]根据本发明，根据本发明通过权利要求1的限定条款的特征实现该目标。在从属权利要求中描述了有利的改进。
[0011]因此，本发明涉及一种致动器，该致动器包括:至少一个导电线圈，该线圈具有一个纵轴L和多个匝；并且包括至少一个磁体，该磁体被安排成与该线圈的匝在相对于该纵轴L的径向方向R上间隔开。该至少一个线圈在远离该磁体的一侧被一个第一导电元件的中央区域至少部分地覆盖住，并且该至少一个磁体在远离该至少一个线圈的这些匝的一侧被一个第二导电元件的中央区域至少部分地覆盖住。在相对于该纵轴L的轴向方向上，该第一导电元件伸出该至少一个线圈之外，并且该第二导电元件伸出该至少一个磁体之外，并且所述第一和第二导电元件各自在那里具有多个套环状伸出部。该至少一个线圈具有至少一个第一匝区域和一个第二匝区域。
[0012]本发明基于如下知识:使用多个导电线圈或至少一个线圈的多个匝区域以便能够以一种针对性的方式影响和调整致动器的操作响应。换言之，通过将已知致动器内的上述仅一个线圈分成至少两个线圈或至少一个线圈的两个匝区域，提供影响和调整致动器的操作响应的可能性，当使用带有单个匝区域的单个线圈时不提供这种情况。无论其结构配置如何，在本发明的意义内，带有两个匝区域的线圈被理解成还意味着至少两个分离开的线圈一起用于激励致动器并且因此形成一个共同的致动器线圈。
[0013]每匝区域的匝数的配置或者另外每匝区域的匝的横截面(直径)在影响和调整致动器的操作响应的这些可能性之间。致动器的操作响应同样可以受到对这些线圈或匝区域的馈电的影响，例如，受到不同振幅、频率和/或相位的馈电的影响。
[0014]通过根据本发明的影响和调整致动器的操作响应的这些可能性，例如，可以实现线圈系统的或致动器的电感的降低。此外，具有扩展致动器的操作频率范围的可能性。具体地，在高频率下，可以实现致动器力的增加。还可以具体地在高频率下影响力密度的增加(即，相对于致动器的实体体积而言更大的激励力)。还可以就多个特殊的频率范围对致动器进行有针对性的调整。
[0015]在这种情况下，可以体现两个匝区域以便相互之间或与导电元件至少电绝缘，以与此相同的方式体现每个匝区域的匝，以便与另一个电绝缘。这意味着如果馈电来自该线圈或该致动器以外，则该线圈的区域内的两个匝区域的匝相互之间不具有任何电接触。因此，例如，这两个匝区域的匝可以相互支撑，即，这两个匝区域的的匝或对应的匝线的绝缘触摸另一个。这些匝区域还可以并入另一个中，即，该线圈在相对于该纵轴L的轴向方向上和/或在相对于该纵轴L的径向方向R上具有至少一个区域，在该纵轴上安排两个匝区域的匝。在这种情况下，至少一个匝区域还可以具有安排在此共同区域之外的多个匝。这两个匝区域还可以被安排成在相对于该纵轴L的轴向方向上和/或在相对于该纵轴L的径向方向R上被一个间隔件元件间隔开。然后此间隔件元件通过例如薄膜或材料层将这两个匝区域分离开，该薄膜或材料层优选地不是磁性导电的或仅稍微地磁性导电。
[0016]根据本发明的一个进一步的方面，该第一匝区域和该第二匝区域相互并联连接。有利的是使这两个匝区域相互并联连接，因为以此方式降低了总电感和总电阻并且从而降低了总阻抗。由于至少两个线圈或至少一个线圈的多个匝区域并联连接引起的电感降低的此影响被该导电元件增强多倍，例如，如包围着致动器内的线圈或匝区域的核心。
[0017]并联操作的至少两个线圈或至少一个线圈的多个匝区域的使用优选地使得在预先确定的上限操作电压下在高操作频率下可以实现高动态致动器力。在这种情况下，特别有利的是如果电流在相同方向上流过所有线圈或匝区域。
[0018]根据本发明的一个方面，该第一匝区域和该第二匝区域具有相同的或不同的匝数。为该第一和第二匝区域提供相同的匝数是有利的，因为因此降低了驱动的复杂性。还可以使用完全相同的工具缠绕这两个匝区域，其结果是，降低了生产成本。可以使用带有l/2*n个匝的至少两个线圈，而不是使用在相同实体空间的量值中带有η个匝的一个线圈。其结果是，在低频激励情况下可以实现相同的力，或者在高频激励的情况下可以实现比用带有单个匝区域的仅一个线圈实现的更高的力。铜的总含量保持相同，g卩，不由于更多的铜材料而产生附加成本。
[0019]为该第一和第二匝区域提供不同数量的匝是有利的，因为可以因此通过线圈的配置影响致动器的操作响应。因此可以将两个匝区域各自调整成与激励的不同频率范围匹配。
[0020]根据本发明的一个进一步的方面，该第一匝区域和该第二匝区域的匝的横截面相同或不同。为这两个匝区域提供相同的导线横截面是有利的，因为然后可以使用统一的线用于缠绕线圈，即，用于缠绕这些匝区域。其结果是，可以降低生产的复杂性并且从而降低其成本。然后，这两个匝区域还具有相同的总电感和相同的总电阻并且因此相同的总阻抗(鉴于相同的匝数)。
[0021]为这两个匝区域提供带有不同导线横截面的匝是有利的，因为可以因此通过线圈的配置影响致动器的操作响应。因此可以将这两个匝区域各自调整成与该激励的不同频率范围匹配。
[0022]根据本发明的一个方面，通过共同的电压或电流源或者在每种情况下通过不同的电压或电流源对该第一匝区域和该第二匝区域进行馈电。这包括以下事实:两个匝区域可以具有完全相同或不同振幅、频率和/或相位的馈电。
[0023]使用共同的电压或电流源对这两个匝区域进行馈电是有利的，因为致动器因此仅需要一个单个电压或电流源。其结果是，可以降低致动器的复杂性(具体地，就该线圈或这些匝区域的布线而言)、致动器的尺寸以及致动器的成本。
[0024]在每种情况下使用不同的电压或电流源对这两个匝区域进行馈电是有利的，因为可以在不同的电压或电流强度(振幅)或者另外频率下操作这两个匝区域。因此，可以通过该线圈的匝区域的分离开的馈电或驱动来影响致动器的操作响应。具体地，因此可以将这两个匝区域各自调整成与该激励的不同频率范围匹配。[0025]根据本发明的一个进一步的方面，该第一匝区域比该第二匝区域具有更多的匝数。该第一匝区域具有横截面比该第二匝区域的匝更小的多个匝。在比该第二匝区域更低的频率下操作该第一匝区域。
[0026]在根据本发明的此优选配置中，在每种情况下通过不同频率范围内的不同驱动或馈电对至少两个不完全相同的线圈或至少一个线圈的多个未并联连接(各自被独立地馈电)的匝区域进行操作。以此方式，在低频率的情况下，该第一线圈或带有许多匝和细导线横截面的第一匝区域被调整成与高致动器力的生成匹配，并且该第二线圈或带有若干匝的第二匝区域被调整成与甚至非常高的频率下的致动器力的生成匹配。
[0027]根据本发明的一个方面，该第一导电兀件和/或该第二导电兀件由一种软磁性粉末复合材料组成。粉末复合材料(所谓的软磁性复合物(SMC))由一种具有高磁导率的材料的粉末组成。这些单独的粉末颗粒是通过例如合成树脂的薄层来相互之间电绝缘的。
[0028]本发明的此优选方面基于以下发现:通过将一种软磁性粉末复合材料用作这两个导电元件中的至少一个，可以明显减小此导电元件的范围，即该组成零件的厚度。具体地，该第一导电元件和/或该第二导电元件的中央区域现在可以被设计得明显更薄，其结果是在此可以节省空间以及安装空间。在致动器的相同外部尺寸的情况下，这现在可以用于该至少一个线圈的每个匝区域提供更多的线圈匝或鉴于该至少一个线圈的每个匝区域的相同匝数提供更大的导线横截面。通过两种措施，明显增加了磁场以及因此可实现的激励力。然而，该第一导电元件和/或该第二导电元件的更低的组元零件厚度也可以被用于对于给定的相同线圈几何形状并且相同导线横截面并且因此相同的激励力而言减小所要求的实体体积。
[0029]此外，通过增加一个匝区域的或该至少一个线圈的两个匝区域的导线横截面，致动器的工作范围可以移向更高的频率。
[0030]使用软磁性粉末复合材料(所谓的软磁性复合物(SMC))还提供的优点是通过冲压方法来生产或在烧结的过程中生产。其结果是，与铁材料机械加工或生产叠片堆叠相比可以实现非常高的密度并且可以明显降低制造成本。此外，由于软磁性粉末复合材料由一种高磁导率材料的粉末构成并且这些单独的粉末颗粒通过薄绝缘层来彼此电绝缘的事实，进一步的改善了该第一导电元件和/或该第二导电元件的磁性性能并且进一步的减小了磁性损失。然而，与小的组成零件范围以及与此相关联的低组成零件体积所带来的优点相比，这仅仅是一种次要的影响。
[0031]有利地，该第一导电元件和/或该第二导电元件在所述一个或多个导电元件的中央区域中在相对于纵轴L的径向方向R上具有小于3mm的范围，优选小于2mm。与现有技术的致动器相比，对应的导电元件在此区域中的壁厚度可以因此有些时候被减去一多半。这导致了额外的安装空间，该额外的安装空间可以用于增加激励力的措施或可以节省下来作为完成的致动器的安装空间。
[0032]可替代地，例如，还可以用塑料或类似物来护套保护该至少一个线圈，而无须在有待接受的匝数和线径方面进行限制。
[0033]在本发明的一个优选示例性实施例中，第一导电元件的这些套环状伸出部在相对于纵轴L的轴向方向上具有一个范围d。该第二传递元件的套环状伸出部在相对于该纵轴L的轴向方向上具有一个范围D，其中，如范围的比率d/D在0.6和0.8之间，则其已经证明是特别有利的。因而实现了一种最优的磁性刚度。此外，该致动器展现了一种与弹簧安装的组件(即，或者带有至少一个线圈的第一导电元件或者带有该第二导电元件的至少一个磁体)的最大偏转量一样长的线性操作响应，其沿该至少一个线圈的纵轴L小于±d/2。
[0034]如果该第一导电元件和该第二导电元件都是由软磁性粉末复合材料组成，则已经证明是特别有利的。其结果是，在这两个导电元件中可以减小涡流和与此相关联的磁损失并且可以增加密度，并且因此很可能可以增加可实现的激励力。此外，在这两个导电元件的情况下可以减小所要求的安装空间。
[0035]优选地，该至少一个磁体是以围绕该至少一个线圈的一个环的形式来安排的。通过该致动器的旋转对称配置，该至少一个线圈的总侧向表面面积可以用于与该至少一个磁体相互作用，其结果是，所实现的激励力就此而言也被最大化。优选地，如果给定致动器的这种配置，则第二导电元件安排成围绕该至少一个磁体的一个环的形式并且包括多个零件，具体是两个半壳。
[0036]以围绕该至少一个磁体的一个环的形式安排的第二导电元件可以在这种情况下完成一个围绕该至少一个线圈的纵轴的旋转对称配置。因而，由从带有该至少一个磁体的核心或该第二导电元件上出现的这些磁力线的相互作用产生的力还被用于围绕该至少一个线圈的全部范围并且因此被最大化。在这种配置中，该第一导电元件位于该至少一个线圈中并且形成该线圈的核心。其优选地是同样相对于该至少一个线圈的纵轴L旋转对称地形成的。该第二导电元件被安排在该致动器之外并且形成该致动器的侧向表面。
[0037]作为这种配置的替代方案，还可以用围绕该至少一个磁体的一个环的形式来安排该至少一个线圈。在本发明的一种特别优选的配置中，以围绕该线圈的一个环的形式安排该第一导电元件并且其并且包括多个零件，具体地两个半壳。在这种配置中，该第二导电元件与该至少一个磁体一起形成该至少一个线圈的和该致动器的核心。作为在此所描述的这些组成零件的最外部，该第一导电元件形成该致动器的侧向表面。
[0038]在这两个实施例和安排中，本发明的致动器功能和优点具有全面影响。
[0039]由于以多个零件(具体是包括由粉末复合材料组成的两个相同的或对称的半壳)产生该侧向表面的事实，简化了制造，降低了制造成本并且方便了安装。这提供了将该至少一个线圈或该至少一个磁体夹紧在这两个半壳之间的可能性，其结果是，在系统中实现了一种牢固的握持。因此，不再要求额外复杂的粘合胶粘或类似物，其结果是进一步简化了生产。
[0040]有利地，该至少一个磁体在相对于纵轴L的轴向方向上具有一个比该至少一个线圈更大的范围。如果该至少一个磁体在相对于纵轴L的轴向方向上伸出该线圈之外2_至5mm,则已经证明是有利的,优选地3mm至5mm,特别优选地4mm。在每种情况下这有利地适用于该至少一个线圈在该纵向方向L上的两侧。
[0041]在这种情况下，第一导电元件的套环状伸出部在该轴向方向上伸出该至少一个磁体之外Imm至3mm,优选地2mm。这还优选地适用于该至少一个线圈的纵向方向L上的两侧。用所述尺寸可以确保在该弹簧安装的组成零件组的所述偏转范围内的线性致动器响应。
[0042]优选地，该至少一个线圈和该第一导电元件或该至少一个磁体以及该第二导电元件以一种支在弹簧上的方式安装在至少一个多臂弹簧垫圈上。通过这种配置，抵消了现有技术中使用的叶片弹簧就刚度、线性度以及疲劳强度而言的缺点。来自现有技术的致动器沿该至少一个线圈的纵轴L还具有非常高的磁性刚度。为了抵消这种磁性刚度，需要非常高的弹簧刚度。这对于系统的疲劳强度性能以及更低的共振频率是不利的。通过叠加磁性刚度和弹簧刚度，提供了系统的总刚度。为了使得该致动器的操作响应在最大偏转量内是线性的，总致动器刚度也必须是线性的。
[0043]一种多臂弹簧垫圈能够实现了线性响应、高的疲劳强度以及在弹簧内的理想的应力分布。因而，可以吸收垂直于该线圈的纵轴发生的横向刚度，该横向刚度由磁性吸引力引起，并且可以抵消沿该纵轴L的磁性刚度。此外，在多臂弹簧垫圈的情况下，改变垫圈的厚度使之可以容易地、快速地并且可靠地实现在相关偏转范围的弹簧刚度。在这种情况下，不会不利地影响疲劳强度特性。因此，还可以通过弹簧不复杂的替换来实现整个系统就改变第一固有频率而言的模块性。最优的弹簧材料还是非磁性的并且防腐的。
[0044]通过相互补充并且引起协同效应的各种措施，可以用各种方式影响和调整操作响应，可以降低总电感或总电阻，可以同时作为高功率密度并且具体地以大频率操作范围实现线性操作响应，可以将致动器力调整至激励馈电的不同频率范围，可以改变系统的总刚度，可以将该第一固有频率移至小频率，并且还可以增加最大可实现的激励力。由于伸长比d/D的选择，例如，首先可以降低磁性刚度。第二，然而，因此还可以降低对于所使用的叶片弹簧要求的刚度，其结果是系统的第一固有频率移向更低的频率。和向匝区域的馈电的类型能做的一样，该至少一个线圈的至少两个匝区域之间的匝的横截面的匝数的比率和配置的选择可以用于例如在不同振幅、频率和/或相位下以各种方式影响和调整操作响应。
【专利附图】

【附图说明】
[0045]以下将结合下图来解释本发明的两个示例性实施例以及进一步的优点，其中:
[0046]图1a 示出了通过根据本发明的一个第一示例性实施例的致动器的一个示意性横截面，
[0047]图1b示出了通过根据本发明的一个第二示例性实施例的致动器的一个示意性横截面，以及
[0048]图2示出了在根据本发明的第一或第二示例性实施例的致动器中使用的弹簧垫圈的平面视图。
[0049]附图标记说明
[0050]L 纵轴
[0051]R 径向方向，垂直于该纵轴L
[0052]d 范围
[0053]D 范围
[0054]dA 外直径
[0055]T内半径
[0056]r2 外半径
[0057]r3 过渡半径
[0058]b 宽度
[0059]α角
[0060]I 致动器[0061]2线圈
[0062]2a线圈2的第一匝区域
[0063]2b线圈2的第二匝区域
[0064]3匝区域2a、2b的间隔件元件
[0065]4第一导电元件
[0066]6套环状伸出部
[0067]7套环状伸出部
[0068]8磁体
[0069]10第二导电元件
[0070]12端面
[0071]14端面
[0072]16弹簧
[0073]18弹簧垫圈
[0074]20弹簧臂
[0075]22外边沿
[0076]24中央垫圈
[0077]26转向点
【具体实施方式】
[0078]图1a示出了通过根据本发明的一个第一示例性实施例的致动器I的一个示意性横截面。该致动器I包括至少一个线圈2，该线圈围绕一个第一导电元件4缠绕并且具有一个纵轴L。该线圈2被分成一个第一下部匝区域2a和一个第二上部匝区域2b，其中，根据本发明，进一步细分成多于两个匝区域也是可以的。该第一匝区域2a还可以被认为是一个第一线圈2a，并且该第二匝区域2b可以被认为是线圈安排2或致动器线圈2的一个第二线圈2b ο
[0079]在这种情况下，如通过图1a和图1b中的示例所展示的，这两个匝区域2a、2b可以被安排成在相对于该纵轴L的轴向方向上被一个间隔件元件3间隔开，然而，该纵轴对本发明而目不是必不可少。
[0080]第一导电元件4在两侧上在相对于纵轴L的轴向方向上伸出该线圈2之外并且在那里具有多个套环状伸出部6。这些套环状伸出部6在相对于该纵轴L的轴向方向上具有一个范围d。
[0081]在图1a中示出的第一示例性实施例中，带有位于其中的第一导电元件4的至少一个线圈2安排在两个磁体8之间。所述磁体具有一个磁化强度，该磁化强度由图1a中的多个小箭头指示。这些磁体8理想地是均质磁化的并且具有如图1a中所示的最优地垂直于该纵轴L的一个磁化方向。在一个特别优选的实施例中，以围绕该至少一个线圈2的一个环的形式安排该至少一个磁体8并且该第一导电元件4位于其中。
[0082]每个磁体8在远离该线圈2的一侧上并且在相对于该纵轴L的轴向方向上的两个侧上被一个第二导电元件10覆盖住。在图1a中所示的第一示例性实施例中，在所述多个侧上的这种重叠是完整的，然而，这对于本发明而言并非必需的。[0083]该第二导电元件10在相对于该纵轴L的轴向方向上以多个套环状伸出部7的形式伸出该至少一个磁体8之外并且在这个区域中具有一个范围D。有利地，范围d与范围D的比率小于I,具体是在0.6与0.8之间。这导致了相互相对的、第一导电元件4或这些套环状伸出部6的端面12与第二导电元件10或这些套环状伸出部7的端面14的最优的重叠。
[0084]如果该至少一个线圈2被认为是一个整体，即，独立于根据本发明的分成一个第一和第二匝区域2a、2b，并且如果电流流过所述线圈，则产生全都作用在相同方向上的不同的力。首先，这些磁体8的磁场中的电流流动产生了一个洛仑兹力，该洛仑兹力在向上或向下作用在图1a中的线圈2上，即沿该线圈2的纵轴。此外，通过电流通过线圈2在第一导电元件4和这些套环状伸出部6中引起一个磁场。由于这个磁场与第二导电元件10或该第二导电元件10或该磁体8的相互作用，产生了进一步的力，这些作用在与该洛仑兹力相同的方向上。
[0085]然而，根据本发明，改变和影响了此“简单”的致动器响应。因此，该至少一个线圈2具有根据本发明的至少一个第一匝区域2a和一个第二匝区域2b，这些区域可以具有不同的或另外完全相同的配置，并且被不同地或另外完全相同地馈电，即，被激励。
[0086]在这种情况下，图1a示出了两个匝区域2a、2b的示意性图解，例如，关于匝数，这两个匝区域具有多个完全相同设计的匝，它们的匝横截面(导线横截面)、它们的相互之间间隔的匝(相互支撑)或另外它们的实体安排围绕着该纵向轴向L。为了更精确，图1a示出了一个线圈2，该线圈已经被分成两个完全相同的匝区域2a、2b。如果这些匝区域现在串联连接，即，消除了形成这两个匝区域2a、2b的线圈2的中断，则将再次建立带有单个线圈2的致动器的上述系统响应。
[0087]然而，如果根据本发明的优选实施例的两个匝区域2a、2b相互并联连接并且以完全相同的馈电(电压或电流)操作，将降低该线圈2的总电感或总电阻。如果该至少一个线圈2被类似地分成多于两个匝区域2a、2b并且所述两个匝区域同样并联连接，其结果是，可以进一步降低该线圈2的总电感和总电阻并且因此总阻抗。通过此降低，由于效率随着损失的减少而相应地增加，所以鉴于馈电的相同强度，可以增加由该至少一个线圈2引起的致动器力的强度。
[0088]可替代地，根据本发明，这两个匝区域2a、2b还可以具有一个不同振幅、频率和/或相位的馈电。其结果是，例如，可以将该系统响应调整成与特定频率范围匹配。
[0089]作为图1a中所示的两个匝区域2a、2b的完全相同配置的一个替代方案，根据本发明，所述区域还可以被不同地配置。因此，例如，匝区域2a、2b可以在该纵向方向L上延伸遍布比其他匝区域2a、2b更大的区域。此外或作为一个替代方案，根据本发明，匝区域2a、2b可以具有与另一个匝区域2a、2b不同的匝横截面(导线横截面、线径)。根据本发明，每个匝区域2a、2b的匝数还可以不同。同样，通过相同的源或通过具有不同振幅、频率和/或相位的不同源提供馈电。
[0090]图1b示出了通过根据本发明的一个第二示例性实施例的致动器I的一个示意性横截面。在本优选实施例中，该至少一个线圈2的第一匝区域2a具有比该第二匝区域2b更多的匝。为此，该第一匝区域2a的匝被设计成具有比该第二匝区域2b的匝更小的一个横截面。此外，以比该第二匝区域2b的匝更低的频率对该第一匝区域2a的匝进行馈电或激励。
[0091]通过根据本发明的匝的此优选配置和对所述匝的馈电，可以在低频率和在高频率两者下在致动器内生成强力。因此，例如，该第一匝区域2a可以用于例如低频率振荡的振荡淬火或减少，由于该第一匝区域的匝的配置，其甚至在低频率电流或电压的情况下生成强力，用这些强力可以有效地减少低频率机械振荡。同时，相同的致动器还可以有效地减少高频率机械振荡，因为在这种情况下，该第二匝区域2b用高频电流或电压馈电生成这种情况所需的强致动器力。在这些机械振荡的频率的这些中间区域中，取决于应用情况，可以用在高频率和低频率振荡阻尼之间进行加权来一起操作这两个匝区域2a、2b。在这种情况下，这两个匝区域2a、2b原则上可以在所有频率范围内操作，但在每种情况下它们或者单独地或者一起展示其最大影响，确切地在它们在设计项上匹配的频率范围内。
[0092]在图1a和图1b中所示的示例性实施例中，该至少一个线圈2和位于其中的第一导电元件4是通过多个弹簧16来弹簧安装的。可替代地，带有该第二导电元件10的磁体8也可以是弹簧安装的，而不是带有该第一导电元件4的线圈2。
[0093]由于由电流流过该至少一个线圈2而引起的力，在图1a和图1b中所示的示例性实施例中，该至少一个线圈2和该第一导电元件4是沿着该纵轴L转移。
[0094]在这种情况下，该第一导电元件4和/或该第二导电元件10优选地由一种软磁性粉末复合材料组成。因此，可以减小对应的导电兀件4、10在相对于该纵轴L的径向方向R上的范围a。图1a和图1b中展示的该第二导电元件的范围a具体小于3mm，特别优选地小于2_。以此方式，可以明显减小致动器I需要的安装空间。由于由软磁性粉末复合材料组成的第一导电元件4的低安装空间要求，也减小了致动器I所需的安装空间。
[0095]然而，如果有可用安装空间，由于第二导电元件10的非常小的范围a，被对应的第二导电兀件10包围的磁体8可以在相对于该纵轴L的径向方向R上安排成从该至少一个线圈2并且位于其中的第一导电元件4进一步移除。其结果是，增加了可用于该至少一个线圈2的安装空间，其结果是，例如，更大的横截面的导线或更高的匝数或甚至是这两项的组合可以用于这些匝区域2a、2b之一或匝区域2a、2b两者。其结果是，增加了致动器可以操作的频率范围和/或增加了最大可实现的激励力。
[0096]作为本发明的所述的实施例的一个替代方案，还可以将该至少一个磁体8在致动器中安排在内侧并且将该至少一个线圈2安排在外侧。在这种情况下，该至少一个磁体8位于该至少一个线圈2的内部，并且因此还在这两个匝区域2a、2b的内部，但是与该至少一个线圈2的匝在相对于该线圈的纵轴L的径向方向R上保持间隔开。该磁体8的远离这些匝并且由第二导电元件10至少部分地覆盖住的那一侧于是就是进一步与该至少一个线圈2的两个匝区域2a、2b间隔开的那一侧，其结果是，该第二导电元件10位于该旋转对称致动器的中心。如果针对图1a中所示的实施例所述的尺寸比率在也适用于这种情况，则已经证明是特别有利的。
[0097]图2示出了一个可以用在致动器中的弹簧垫圈18的平面视图。这种多臂弹簧垫圈18适用于弹簧安装，例如，该至少一个线圈2和该第一导电元件4。该线圈2的纵轴L延伸出图2中所示的示例性实施例中的图平面。这种弹簧垫圈18能够吸收在相对于该纵轴L的径向方向R上发生的横向刚度，这些横向刚度是由磁性吸引力引起。具体地，由于在电流可以流过的线圈2、位于其中的第一导电元件4、以及该磁体8之间的相互作用，仅在该线圈2精确地安排在这些磁体8之间的中心的情况下会发生加起来为零的多个磁性吸引力。 因为这几乎从来都不会完全可实现的，所以，有效磁性力总是存在于致动器1中，而它可以 被弹簧垫圈18来吸收，如在图2中所示。
[0098]弹簧垫圈18还能够在相对于该纵轴L的轴向方向上抵消该磁性刚度。
[0099]图2中所示的弹簧垫圈18的设计是特别有利的，因为它使得可以单独通过弹簧厚 度来改变弹簧刚度，即通过该弹簧垫圈18垂直于图平面的范围，并且将弹簧刚度与该致动 器1的对应条件相匹配。在这种情况下，不会不利地影响弹簧的疲劳强度性能。如果在给 定致动器1的情况下，需要改变该第一固有频率，这可以通过容易实施的不复杂地替换弹 簧来容易地实现，其中，可以用一个第二厚度的弹簧垫圈18来替换一个第一厚度的弹簧垫 圈18，该第二厚度比该第一厚度更大或更小。
[0100]图2中的平面视图中所示的弹簧垫圈18具有三个弹簧臂20，这些弹簧臂以120° 的距离安排在该弹簧垫圈18的一个外边沿22上。这些弹簧臂20从该弹簧垫圈18的外边 沿22延伸到一个中央垫圈24，在该中央垫圈上安装了有待安装的该组成零件。在图2中 所示的这个示例性实施例中，这些弹簧臂20在这种情况下首先在顺时针方向上延伸过中 央垫圈24以便然后在一个转向点26处改变方向并且朝向该中央垫圈24延伸。这些弹簧 臂20还可以自然而然地首先在逆时针方向上延伸，其中该弹簧垫圈18则具有一种镜像反 转的配置。
[0101]该至少一个线圈2的纵轴L的贯穿点形成该弹簧垫圈18的中心点。在图2中示 出的设计的优点在于该设计可以容易地按比例缩放以用于更大的和更小的致动器1。在这 种情况下，所有其他尺寸与其相关的比例缩放变量是该弹簧垫圈18的外直径dA。下述尺寸 总是被引用作为多少个单位的外直径dA。已经证明特别有利的是如果以下尺寸和距离依附 于此。该转向点26的一个内半径ri有利地为该外直径dA的0. 08倍。该转向点26的外半 径r2有利地为该外直径dA的0. 19倍。该弹簧臂20通过其而过渡至弹簧垫圈18的该外边 沿22的这个曲线部的过渡半径r3有利地为该外直径dA的0. 16倍。
[0102]取决于该弹簧垫圈18围绕该中心点或该线圈2的纵轴L旋转的角度，这些半径ri、 巧和！^起始的所述曲线部的中心点的位置在每种情况下是不同的。然而，这些中心点相对 于彼此的相对位置固有地保持相同。给定一个特定角度位置，三个中心点可以有利地通过 以下尺寸来描述。在平面视图中，一个第一弹簧臂20的转向点26的内曲线部的中心点向 右移过0. 16倍外直径dA并且向下移过0. 14倍外直径dA。同时，一个第二弹簧臂20的外半 径r2的中心点向左移过0. 18倍外直径dA并且向下移过0. 04倍外直径dA。该第三弹簧臂 20的有过渡半径r3的曲线部的中心点同时向左移过0. 11倍外直径七并且向上移过0. 28 倍外直径dA。以此方式，这三个中心点被清晰地彼此相对限定。
[0103]每个弹簧臂20有利地在该转向点26与该弹簧垫圈18的外边沿22之间具有一个 具有恒定宽度b的线性区域。这个宽度b有利地为该外直径dA的0. 11倍。该弹簧臂20的 直区域的长度在内侧（即，该弹簧臂20面向该中央垫圈24的一侧)上为该外直径dA的0. 43 倍。在一个第一弹簧臂20的直区域与相邻的弹簧臂20之间的角度a有利地为11. 9°。 弹簧厚度，即，该弹簧垫圈18在相对于该纵向方向L的轴向方向上的范围有利地是在0. 4mm 与0. 7mm之间。
【权利要求】
1.一种致动器(I)，包括 至少一个导电线圈(2)，该线圈具有一个纵轴L和多个匝，并且包括至少一个磁体(8)，该磁体被安排成与该线圈(2)的匝在相对于该纵轴L的径向方向R上间隔开， 其中，该至少一个线圈(2)在远离该磁体(8)的一侧被一个第一导电元件(4)的中央区域至少部分地覆盖住，并且该至少一个磁体(8)在远离该至少一个线圈(2)的匝的一侧被一个第二导电元件(10)的中央区域至少部分地覆盖住， 其中，在相对于该纵轴L的轴向方向上，该第一导电元件(4)伸出该至少一个线圈(2)之外，并且该第二导电兀件(10)伸出该至少一个磁体(8)之外，并且所述第一和第二导电元件各自在那里具有多个套环状伸出部(6，7 )， 其特征在于 该至少一个线圈(2)具有至少一个第一匝区域(2a)和一个第二匝区域(2b)。
2.如权利要求1所述的致动器(1)， 其中，该第一匝区域(2a)和该第二匝区域(2b)相互之间并联连接。
3.如权利要求1或2所述的致动器(I)， 其中，该第一匝区域(2a)和该第二匝区域(2b)具有相同或不同的匝数。
4.如以上权利要求之一所述的致动器(I)， 其中，该第一匝区域(2a)的和该第二匝区域(2b)的匝的横截面是相同或不同的。
5.如以上权利要求之一所述的致动器(I)， 其中，通过共同的电压或电流源或者在每种情况下通过不同的电压或电流源对该第一匝区域(2a)和该第二匝区域(2b)进行馈电。
6.如以上权利要求之一所述的致动器(I)， 其中，该第一匝区域(2a)比该第二匝区域(2b)具有更多的匝数，并且 其中，该第一匝区域(2a)具有横截面比该第二匝区域(2b)的匝更小的多个匝，并且 其中，在比该第二匝区域(2b)更低的频率下操作该第一匝区域(2a)。
7.如以上权利要求之一所述的致动器(I)， 其中，该第一导电兀件(4)和/或该第二导电兀件(10)是由一种软磁性粉末复合材料组成。
8.如以上权利要求之一所述的致动器(I)， 其中，该第一导电元件(4)和/或该第二导电元件(10)在所述一个或多个导电元件的中央区域中在相对于该纵轴L的径向方向R上具有的范围a小于3mm,优选小于2mm。
9.如以上权利要求之一所述的致动器(I)， 其中，该第一导电兀件(4)的套环状伸出部(6)在相对于该纵向方向L的轴向方向上具有一个范围d并且 该第二导电元件(10)的套环状伸出部(7)在相对于该纵轴L的轴向方向上具有一个范围D， 其中，范围的比率d/D在0.6和0.8之间。
10.如以上权利要求之一所述的致动器(I)， 其中，以围绕该至少一个线圈(2)的一个环的形式安排该至少一个磁体(8)。
11.如权利要求10所述的致动器(1)， 其中，以围绕该至少一个磁体(8)的一个环的形式安排该第二导电元件(10)并且其包括多个零件，具体是两个半壳。
12.如权利要求1至9之一所述的致动器(I)， 其中，以围绕该至少一个磁体(8)的一个环的形式安排该至少一个线圈(2)。
13.如权利要求12所述的致动器(I)， 其中，以围绕该至少一个线圈(2)的一个环的形式安排该第一导电元件(4)并且其包括多个零件，具体是两个半壳。
14.如以上权利要求之一所述的致动器(I)， 其中，该至少一个磁体(8)在相对于该纵轴L的轴向方向上具有一个比该至少一个线圈(2)更大的范围并且伸出该至少一个线圈(2)之外2mm至5mm,优选地3mm至5mm,特别优选地4mm。
15.如以上权利要求之一所述的致动器(I)， 其中，该第一导电元件(4 ) 的套环状伸出部(6 )在相对于该纵轴L的轴向方向上伸出该至少一个磁体(8)之外Imm至3mm，优选地2mm。
16.如以上权利要求之一所述的致动器(I)， 其中，该至少一个线圈(2)和该第一导电元件(4)或该至少一个磁体(8)以及该第二导电兀件(10)以一种支在弹簧上的方式安装在至少一个多臂弹簧垫圈(18)上。
【文档编号】H02K33/18GK103782495SQ201280043442
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年7月27日 优先权日:2011年9月6日
【发明者】罗伯特·延德雅恩, 斯特凡·普罗伊斯勒, 汉斯-于尔根·卡尔科施, 彼得-米夏埃尔·马林费尔德 申请人:康蒂泰克振动控制有限公司