电动致动器的制造方法
【专利摘要】一种电动致动器，特别是用于微型阀或微型泵的电动致动器，包括：用于产生磁场的磁体配置，以及能够相对于所述磁体配置移动的控制元件。所述控制元件包括能够通电的空心线圈(22)，所述空心线圈(22)配置于所述磁场中并与由非磁性材料制成的线圈承载件(20)牢固地结合。
【专利说明】
电动致动器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电动致动器，特别是用于微型阀或微型泵的电动致动器。
【背景技术】
[0002]电磁致动器常用于流体阀技术中。在大多数这种致动器中，由磁性材料制成的电枢借助于由线圈生成的磁场移动。尤其当希望致动器微型化时，对于一方面节省空间、另一方面提供足够的磁力的设计的选择是有限的。这是由于采用较小的线圈使所获得的磁场强度大大降低，或者换言之，最大可能电流被限制的事实。
[0003]相比之下，电动驱动器中的磁场强度取决于驱动器中采用的永磁体的体积，永磁体的体积的减少比电磁致动器中的线圈尺寸的减少对在驱动器中能得到的磁场强度的影响相对较小。
[0004]WO 2010/066459A1公开了一种微型阀或微型泵，该微型阀或微型泵具有能够以低电压操作的强有力的电动致动器。这个致动器包括控制元件，该控制元件被安装成可线性移动并且其上印有螺旋导电带。当导电带通电时，磁体配置(magnet arrangement)对具有螺旋导电带的控制元件施加洛伦兹力，由此使控制元件偏离。由于复位过程将通过使电流方向反向得到，因此未设置任何回复元件。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种有效的电动致动器，其能够以低成本制造并特别适合于微型应用。
[0006]此目的通过具有如下特征的电动致动器实现。根据本发明的电动致动器的有利和有用的进一步构造在相关联方案中叙述。
[0007]根据本发明的电动致动器，该电动致动器意在特别用于微型阀或微型泵，该电动致动器包括用于产生磁场的磁体配置，以及能够相对于所述磁体配置移动的控制元件。根据本发明，所述控制元件包括能够通电的空心线圈，所述空心线圈配置于所述磁场中并与由非磁性材料制成的线圈承载件牢固地结合。
[0008]本发明基于如下基本理念:如果致动器的控制元件包括配置在磁场中并且施加电流的线圈，那么洛伦兹力能够被用作致动器的驱动力用以使控制元件偏离。在本发明中，这个概念被以特别有效的方式实践，在该方式中，所用的线圈是牢固地结合于非磁性线圈承载件的空心线圈。已知的，空心线圈是围绕没有软磁芯的非软磁材料(通常，但不一定是空气)缠绕多次的导线或线缆。非磁性的线圈承载件将是不可磁化的，例如可以由塑料材料形成。当相应地构造时，牢固地结合于空心线圈的线圈承载件能够直接用于隔板的操纵，用于密封构件的偏离等。
[0009]根据本发明的电动致动器是非常强有力的。该电动致动器的力量直接取决于流过空心线圈的电流的电流强度、磁场以及空心线圈与磁场之间的距离。由于空心线圈与磁场之间的距离是不变的，因此力将不随着行程的变化而变化。这允许具有较大力传递的大行程的实现，而在传统电磁阀中，得到的力随着行程减少而大幅减小。
[0010]根据本发明的电动致动器的结构仅需要非常小数量的部件，因此允许实现非常小的总体尺寸，使得该致动器能够用于微型阀或微型泵。例如，能够实现宽度仅7-8.5mm、长度仅12-14_和高度仅22-35_的阀。根据本发明，甚至生产宽度仅4_的阀也是可行的。还可能在一个致动器中以上下的方式堆叠多个空心线圈和磁体配置，对于给定的功率来说，这甚至允许底面积更窄的尺寸(在阀技术中，总尺寸常常不(如此)相关)。根据本发明的包括极少组成部件的结构的进一步的优点包括性价比高的制造和可以忽略的容差问题，特别是与工作行程有关的容差。此外，与简单的电磁致动器相比，根据本发明的电动致动器由于在控制元件的端部位置没有金属对与金属的接触，因此在切换过程期间非常安静。根据本发明的电动致动器的进一步优点在于其能够用于开关阀和比例阀而无需进行任何设计变化，例如，在电磁驱动器中安装推力锥。由于行程直接与电流强度成比例，因此易于实现比例阀。
[0011 ] 如下结构配置特别优选:所述空心线圈的第一半部配置在具有第一主方向的第一磁场中，所述空心线圈的第二半部配置在具有与所述第一主方向相反的第二主方向的第二磁场中。在这种构造中，彼此相邻配置的永磁体的不同极性(N极/S极)能够有效地用于把大部分的绕组截面良好地用以产生驱动力。由于大部分电流以相反方向在空心线圈的绕组半部中流过，两种情况下都产生在相同方向上作用的洛伦兹力，由此导致大的总驱动力。
[0012]特别有利的是使用如下空心线圈，所述空心线圈总体为具有纵向轴线的椭圆形状，优选地是以直线状的中央段连接一对分开的互补半圆形的形状，所述纵向轴线将所述空心线圈分成两个半部，该两个半部被反向取向的磁场横跨。与圆形线圈的情况相比，椭圆形状的空心线圈具有有助于产生力的更大的绕组截面。结果是，能够在控制元件的移动方向上得到更大的力。然而，也可以使用基本上圆形或角形的线圈。
[0013]根据本发明的第一优选实施方式，所述控制元件被安装成能在与所述磁场的主方向垂直的方向上直线移动。根据空心线圈的用于产生力的绕组截面中的电流方向，应当进一步选择直线安装的方向，使得其与洛伦兹力的(主)方向一致。这允许洛伦兹力被最有效地用作驱动力而没有损耗。这种结构特别适合用于开闭单个阀座。
[0014]根据本发明的第二优选实施方式，所述控制元件被安装成能围绕与所述磁场的主方向平行的转动轴旋转运动。这里，洛伦兹力被以最优形式用作旋转运动用的驱动力。这种结构特别适合用于彼此相邻配置的两个阀座的相互开闭。
[0015]磁体配置优选包括多个永磁体。在具有能垂直于磁场的主方向直线移动的控制兀件的优选的第一实施方式中，如果永磁铁以其纵向轴线平行于空心线圈的纵向轴线延伸的方式配置，磁场能够被最有效的利用。
[0016]在具有被安装成能围绕与磁场的主方向平行的转动轴线旋转运动的控制元件的第二优选实施方式中，以下构造是特别有利的:所述空心线圈的纵向轴线在所述控制元件的第一切换位置平行于所述永磁体的纵向轴线地延伸。由于在本实施方式中空心线圈的纵向轴线的位置根据控制元件的旋转相对于永磁体的纵向轴线变化，在这个配置中，控制元件的切换位置中的一个为“优选位置”，使得产生最大力恰好在该切换位置作用于控制元件的效果。特别是结合以下将进一步讨论的回复元件，该方面将示出其所有优势，该回复元件对控制元件施加预负荷。
[0017]所述磁体配置的永磁体应该被配置成使得彼此面向的永磁体总是以相反的极彼此面对。
[0018]根据本发明的尤其有利的方面是设置如下回复元件，所述回复元件对所述控制元件施加预负荷并形成所述空心线圈的绕组端部与所述致动器的电连接头之间的导电连接的至少一部分。因而回复元件实现了双重功能，一方面，回复元件使控制元件预负荷至特定切换位置或操作位置，另一方面，回复元件省却了否则将需要的导线连接等的需求。
[0019]然而，可选择地，还可以经由导线连接进行接触。在这种情况下，应当注意的是由于导线端部在切换过程期间跟随移动，因此需要确保导线端部的柔韧性。出于这个目的，例如，导线端部可以设置有由聚四氟乙烯制成的包层。
[0020]例如，片簧或螺旋状弹簧适合用作回复元件。回复元件还可以由多个弹簧构件一起形成。
[0021]所述回复元件可以被设置为对所述控制元件施加预负荷使所述控制元件离开所述第一切换位置而朝向第二切换位置。在这种情况下，需要较大的力用于使控制元件保持在第一切换位置。由于这个原因，在具有旋转安装的控制元件的优选的第二实施方式中，如果在控制元件的第一切换位置，空心线圈的纵向轴线平行于永磁体的纵向轴线延伸是特别有利的，因为这样的话恰好能在第一切换位置得到用于保持控制元件的最大可能的洛伦兹力。
[0022]根据本发明的电动致动器的所述磁体配置和控制元件可以容纳在致动器壳体内，所述致动器壳体屏蔽所述磁体配置的磁场。这使得能够避免来自相邻电装置和/或磁装置的任何干扰。
[0023]根据本发明的特定方面，在电动致动器中设置有由软磁材料制成的至少一个轭板，该轭板实现了双重功能:一方面，轭板加强了磁体配置的磁场；另一方面，轭板将磁场与外部相屏蔽。在不需要较强屏蔽的情况下，使用这种轭板允许设置由塑料材料制成的致动器壳体。
[0024]在优选实施方式中，由软磁材料制成并且具有磁场增强和屏蔽特性的轭板构成致动器的一部分。
[0025]在尤其性价比高的实施方式中，永磁体直接安装于(金属的)致动器壳体的内壁，使得壳体壁实现了几个功能:除了实际保护功能，壳体壁还用作轭板和屏蔽件。因而可以省略任何相应的附加组成部件。优选地，永磁体与壳体构成预装配单元，预装配单元简化了电动致动器的装配。
[0026]空心线圈不必容纳于线圈承载件的内部。相反地，空心线圈还可以卷绕在线圈承载件上。由于线圈导线仅卷绕在线圈承载件的外部，该变形在制造方面具有优势。优选地，线圈承载件具有被侧壁限制的用于卷绕的支撑面，以防止空心线圈在卷绕过程中和在致动器操作中从线圈承载件滑落。
[0027]为了所述空心线圈的至少一个绕组端部与所述致动器的电连接头之间的导电连接，在一个实施方式中设置导电扁部，所述导电扁部紧固于所述致动器的壳体并且导电回复元件机械地作用于所述导电扁部，所述导电回复元件对所述控制元件施加预负荷。如果要以这种方式将致动器的不只一个而是两个电连接头(+和_)连接到绕组端部，需要使用彼此绝缘的两个扁部(stamped part)。
[0028]根据有利的构造，至少一个扁部包括销，所述销与壳体延伸部一起作为插接头的一部分。在这种情况下，根据本发明的致动器可以借助于与壳体延伸部适配的互补插接头和销或多个销以简单的方式连接。这里壳体延伸部优选地形成于壳体的塑料部分中，使得同时提供了与外部连接的电绝缘而无需进一步的屏蔽。
[0029]为了空心线圈的至少一个绕组端部与致动器的电连接头之间的导电连接，另外地或可替换地设置接触板。接触板可以具有接收于其上的导电回复元件，导电回复元件对所述控制元件施加预负荷。在这种情况下，接触板用作回复元件用的保持器并建立到回复元件的持久的电连接，而无需焊接过程等。
[0030]接触板也可以包括用于绕组端部的安装件，以产生持久的电连接。
[0031]为了简化根据本发明电动致动器的装配，特别有利的是，所述线圈承载件、所述空心线圈、结合到所述线圈承载件或与所述线圈承载件一体形成的摇杆、至少一个所述接触板和所述回复元件构成预装配单元。
[0032]为了在壳体与接触板之间产生必要的电绝缘，可以在致动器的壳体中设置实现此功能的塑料插入件。此外该塑料插入件还可以执行其它功能，例如保持阀隔板。
[0033]本发明还提供了一种流控组件，特别是微型阀或微型泵，其具有根据本发明的电动致动器。对于根据本发明的流控组件的优点，参照关于根据本发明的电动致动器的相应描述。
[0034]出于使流控组件的结构尽可能紧凑的目的，所述控制元件可以有利地包括与流控组件的隔板或一个或两个密封构件协作的延伸部或摇杆。延伸部或摇杆可以特别地用于开闭一个或两个阀座。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]参照以下说明和附图，本发明的进一步的特征和优点将变得明显，其中:
[0036]-图1示出了具有根据本发明的电动致动器的阀的第一实施方式的截面图；
[0037]-图2示出了沿图1中的线I1-1I截取的截面图；
[0038]-图3示出了沿图1中的线II1-1II截取的截面图；
[0039]-图4示出了具有根据本发明的电动致动器的阀的第二实施方式的截面图；
[0040]-图5示出了沿图4中的线V-V截取的截面图；
[0041]-图6示出了沿图4中的线V1-VI截取的截面图；
[0042]-图7示出了具有根据本发明的电动致动器的阀的第三实施方式在空档位置的截面图；
[0043]-图8示出了图7的阀的侧视图，用于示出阀的截面形状；
[0044]-图9示出了图7的阀的特定组成部件的立体图；
[0045]-图10示出了图9的组成部件的截面详图；
[0046]-图11示出了图9的组成部件的俯视图；
[0047]-图12示出了图7的阀在第一切换位置的截面图；以及
[0048]-图13示出了图7的阀在第二切换位置的截面详图。
[0049]附图标记列表
[0050]10、10’、10” 微型阀
[0051]12a、12b流体壳体半部
[0052]14阀座
[0053]14a、14b阀座
[0054]16隔板
[0055]18致动器壳体
[0056]20线圈承载件
[0057]22空心线圈
[0058]22a,22b空心线圈半部
[0059]24延伸部
[0060]26芯
[0061]28绕组端部
[0062]30片簧
[0063]32片簧
[0064]34电连接头
[0065]36电连接头
[0066]38永磁体
[0067]40永磁体
[0068]42永磁体
[0069]44永磁体
[0070]46纵向间隙
[0071]48轭板
[0072]50摇杆
[0073]52第一螺旋状弹簧
[0074]54第二螺旋状弹簧
[0075]56壳体突出部
[0076]58第一摇杆臂
[0077]60第二摇杆臂
[0078]62壳体延伸部
[0079]64扁部
[0080]66扁部
[0081]68接触板
[0082]70接触板
[0083]72安装件
[0084]74安装件
[0085]76销
[0086]78盖
[0087]80插入件
【具体实施方式】
[0088]图1至图3示出了具有电动致动器的微型阀10的第一实施方式。电动致动器载置于两部分流体壳体12a、12b，阀座14形成于两部分流体壳体12a、12b中。夹持在壳体半部12a与12b之间的隔板16能够借助于电动致动器打开或关闭阀座14。
[0089]电动致动器包括致动器壳体18，可移动的控制元件和不可移动的磁体配置容纳在致动器壳体18中。控制元件主要是由非磁性材料制成的线圈承载件20和配置在线圈承载件20上的空心线圈22形成。线圈承载件20围绕空心线圈22接合并被安装成能在方向A上直线移动。线圈承载件20的延伸部24突出到流体壳体的上半部12a的凹部并与隔板16配合(cooperate)。
[0090]空心线圈22与线圈承载件20牢固地连接，即线圈承载件20和空心线圈22总是一起移动。空心线圈22包括围绕非软磁芯(magnetically non-soft core) 26(空气或其它非磁性材料)的大量绕组。绕组使空心线圈22通常为大致椭圆形，且该大致椭圆形具有与空心线圈的中心轴线垂直的纵向轴线。在示出的示例性的实施方式中，空心线圈22具有直线状的中央段连接一对分开的互补半圆形的形状，空心线圈22的纵向轴线在方向B上定向并与控制元件的移动方向A垂直。
[0091]如可在图3中看到的，绕组的端部28导电地连接到自身导电的回复元件。在示出的示例性的实施方式中，回复元件由两个单独的、弯曲的片簧30、32形成，这两个片簧30、32连接到各自的电连接头34、36。导电螺旋弹簧、螺旋状弹簧等也可以用于替代片簧30、32。回复元件在方向A上向下对线圈承载件20施加预负荷。
[0092]两个电连接头34、36从致动器壳体18向外突出并牢固地安装到致动器壳体18。电连接头34、36连接到用于使电动致动器致动的控制电路。
[0093]在图示出的示例性实施方式中，磁体配置由四个永磁体38、40、42、44形成，这里四个永磁体38、40、42、44全都具有相同的尺寸。两个永磁体38、40以及相应的两个永磁体42>44均以一个在另一个上方的方式分别配置于控制兀件所位于的纵向间隙46的两个相对侧。在每侧的两个永磁体38、40以及两个永磁体42、44之间可以分别进一步设置横向间隙。
[0094]永磁体38、40、42、44实质上是立方体形状，永磁体38、40、42、44的纵向轴线平行于空心线圈22的纵向轴线地延伸。永磁体38、40、42、44被定向为使得相反极(N、S)在方向A和在垂直于方向A和B的方向C上总是彼此面对。
[0095]在永磁体38、40、42、44的配置和定向方面重要的是两个磁场的建立，其中一个磁场(相对于移动的方向A)配置在另一个磁场的上方,并且两个磁场具有相反的方向。两个相反的磁场的主方向垂直于方向A和B定向，即两个磁场的磁感线分别趋于在方向C上横穿纵向间隙46。如果可能，各磁感线垂直于方向A和B并且平行于空心线圈22的中心轴线。
[0096]在如图1至图3所示的控制元件的初始位置，永磁体40和44的上磁场穿过空心线圈22的上半部，而永磁体38和42的下磁场穿过空心线圈22的下半部。
[0097]为了加强作用在纵向间隙46中的磁场，以上下方式配置的永磁体38、40以及对应的永磁体42、44分别在它们的背向纵向间隙46侧借助于轭板48彼此磁耦合。每个轭板48形成磁轭。轭板48可以由铁或其它软磁材料形成。
[0098]当电流经由电连接头34、36施加到空心线圈22时，空心线圈22的上半部22a中的电流的方向与下半部22b中的电流的方向相反。因而，空心线圈的上半部22a中的电流的方向垂直于上磁场的方向，正如空心线圈的下半部22b中的电流的方向垂直于下磁场的方向。因此，根据所谓的“右手定则”。洛伦兹力在相同方向上作用于空心线圈半部22a、22b两者。这导致空心线圈22和线圈承载件20—起作为控制元件在方向A上执行移动。根据电连接头34、36的极性和磁场的方向，控制元件向上或向下偏离。
[0099]作用于控制元件的总力取决于磁场的强度、空心线圈22的可用于在磁场中产生力的载流绕组的总长度、电流强度和永磁体38、40与永磁体42、44之间的纵向间隙46的大小。
[0100]在示出的示例性实施方式中，在无电流的初始状态下，控制元件通过片簧30、32形式的回复元件向下施加预负荷，使得延伸部24将隔板16压在阀座14上并关闭阀座14。当直流电以“正确的”极性施加到电连接头34、36时，向上指向的洛伦兹力作用于空心线圈22。这引起控制元件将在方向A上与预负荷相反地直线上升，使得延伸部24不再将隔板16压在阀座14上。因而阀座14打开，使得阀入口与阀出口之间存在流体连通。只要电流一被切断，洛伦兹力不再有效，回复元件又将控制元件推回到初始状态。
[0101]这里，回复元件实现了双重功能:一方面，回复元件对控制元件施加预负荷，另一方面，回复元件用作空心线圈22的绕组端部28与电连接头34、36之间的电连接。
[0102]还可以设置密封构件替代隔板16，该密封构件与延伸部24连接或结合到延伸部24，并且该密封构件能够关闭或打开阀座。在这种情况下，阀座可以配置在单件式的流体壳体中。
[0103]还能够以上下的方式配置两个或更多个空心线圈；在这种情况下，应当为各空心线圈半部设置合适的磁场。
[0104]图4至图6示出了包括电动致动器的微型阀10’的第二实施方式。相同的附图标记用于(功能上)相同的组成部件。在这方面，请参见上述说明，下面主要说明与第一实施方式的区别。
[0105]电动致动器还载置于两部分流体壳体12a、12b，然而，在两部分流体壳体12a、12b中，两个阀座14a、14b彼此相邻地形成。阀座14a、14b能够通过夹持在壳体半部12a、12b之间的隔板16相互打开或关闭。
[0106]控制元件主要由非磁性材料制成的线圈承载件20和与该线圈承载件20牢固地连接的空心线圈22形成，该控制元件在致动器壳体18中被安装成能围绕转动轴D转动地移动。线圈承载件20与摇杆50连接或线圈承载件20—体地连续到摇杆50中。摇杆50是与隔板16配合的双臂致动杠杆的形式。
[0107]与第一实施方式相反，空心线圈22的纵向轴线这里在与转动轴D垂直并与空心线圈22的中心轴线垂直的方向A上延伸，空心线圈22仍以如下形式设置:直线状的中央段连接两个分开的互补半圆形。因此，这里永磁体38、40、42、44的配置与定向也不同。两个永磁体38、40以及相应的永磁体42、44在纵向间隙46的两个相对侧配置成在与方向A和方向C垂直的方向B上彼此相邻。立方体形状的永磁体38、40、42、44的纵向轴线平行于空心线圈22的纵向轴线的方向A地延伸。永磁体38、40、42、44对各自被定向成使得相反极(N，S)在方向B和方向C上总是面向彼此。
[0108]相对于方向B,两个磁场以配置成彼此相邻并具有相反定向(相反的主方向)的方式建立，并且每个磁场的磁感线几乎在与转动轴D平行的方向C上横穿纵向间隙46。
[0109]出于简便的目的，除非另有说明，关于方向(左、右等)的指示，以下请参照图5的图示。因此，永磁体38、42的左磁场穿透空心线圈22的左半部22a，而永磁体40、44的右磁场穿透空心线圈22的右半部22b。轭板48加强这些磁场。
[0110]如能够在图6中看出的，绕组的端部28以导电的方式经由两个螺旋状弹簧52、54连接到被牢固地安装于致动器壳体18的电连接头34、36。每个导电螺旋状弹簧52、54 —方面支撑于向内伸出的壳体突出部56，另一方面支撑于摇杆50中的臂58、60中的一方。两个螺旋状弹簧52、54中的第一个设计成比第二个强壮，并以此方式起到回复元件的功能。
[0111]在电动致动器的无电流的初始状态下，被设计成更强壮的第一螺旋状弹簧52推动相关联的第一摇杆臂58向下，使得控制元件处于恰好在图5和图6中可见的旋转位置。在这个位置，第一摇杆臂58将隔板16的图5左部的部分压到相关联的第一阀座14a并关闭第一阀座14a,而同时从隔板16的右部移除的第二摇杆臂60使第二阀座14b露出。
[0112]当直流电经由电连接头34、36施加于空心线圈22时，此处空心线圈22的左半部22a和右半部22b中的电流方向像各左、右磁场的方向那样正好相反。因此，随着施加“正确的”极性的电压，指向右侧的洛伦兹力作用于空心线圈半部22a、22b两者。这引起控制元件围绕转动轴D与第一螺旋状弹簧52的预负荷相反地顺时针旋转。因此，第一摇杆臂58不再压在隔板16的左部，而是第二摇杆臂60压在隔板16的右部。结果是，第一阀座14a打开，第二阀座14b关闭。只要电流一被切断，洛伦兹力不再存在，第一螺旋状弹簧52形式的回复元件将控制元件又推回到初始状态。
[0113]这里第一螺旋状弹簧52实现了回复元件和在空心线圈22的绕组端部28中的一个与电连接头34、36中的一个之间电连接件的双重功能。
[0114]还可以设置密封构件替代隔板16，该密封构件与摇杆臂58、60连接或结合到摇杆臂58、60，该密封构件关闭或打开阀座。在这种情况下，阀座可以形成在单件式的流体壳体中。
[0115]在两个实施方式中，致动器壳体18自身可以形成由合适的材料制成的屏蔽壳体以将永磁体38、40、42、44的磁场与外部相屏蔽并避免磁场的任何损失。但是，如果用于屏蔽磁场的屏蔽板容纳于致动器壳体中，则致动器壳体18还可以由例如塑料材料形成。理想地，轭板48起到屏蔽功能。用于屏蔽和用于同时加强永磁体38、40、42、44的磁场的轭板的合适材料包括例如铁镍合金(这里最适比率为铁:镍=50:50)或铁钴合金。
[0116]空心线圈22不必须具有如上述实施方式中的相同形状；空心线圈22通常可以是椭圆形、圆形或也可以是矩形。空心线圈22还不必须容纳于线圈承载件20内；空心线圈22还可以配置在线圈承载件上。
[0117]以下将说明图7至图13图示出的具有电动致动器的微型阀10”的第三实施方式。第三实施方式类似于第二实施方式，因此能够大量地参考上述说明。因此，接下来主要讨论构成第二实施方式与第三实施方式之间的区别的这些特征。
[0118]如从图9至图11特别明显的是，空心线圈22未容纳于线圈承载件20内，而是卷绕在线圈承载件20上。线圈承载件20类似机动车辆轮辋或自行车轮辋(除了椭圆基本形状之外)，特别是鉴于被两个端面上的壁限制的用于卷绕的支撑面，线圈承载件20类似机动车辆轮辋或自行车轮辋。
[0119]空心线圈22的电接触借助于构造成销的两个电连接头34、36实现，并且两个电连接头34、36与壳体延伸部62 —起形成插接头(公接头或母接头)。销是由黄铜、青铜或其它合适的导电材料制成的两个长形扁部(stamped parts) 64、66的组成部件,这两个长形扁部64、66与线圈承载件20邻接地在线圈承载件20的纵向方向上并排延伸。扁部64、66被压在致动器壳体18内。
[0120]导电螺旋状弹簧52、54的各端部侧向地抵靠扁部64、66的与销相反的各端部。螺旋状弹簧52、54彼此平行地配置并且分别位于导电接触板68、70的一端。螺旋状弹簧52、54的另一端侧向地抵靠线圈承载件20的突出延伸部。
[0121]接触板68、70被特定地成形和弯曲。更具体地，接触板68、70具有用作螺旋状弹簧52、54用的座的扁凹部。此外，接触板68、70包括空心线圈22的绕组端部28用的安装件72、74，使得产生从一个绕组端部28经由接触板68、70和螺旋状弹簧52、54到具有终端销34、36的扁部64、66的各电连接。
[0122]接触板68、70与不导电的线圈承载件20机械连接。线圈承载件20借助于销76自身紧固于摇杆50，这里摇杆50单独地形成双臂致动杠杆并且摇杆50与隔板16配合。线圈承载件20连同摇杆50和隔板16被适配成围绕转动轴D旋转，该转动轴D延伸穿过致动器壳体18的内部并且还垂直于线圈承载件20和空心线圈22的纵向轴线定向。
[0123]线圈承载件20、空心线圈22、摇杆50、接触板68、70和螺旋状弹簧52、54 —起构成预装配单元。
[0124]永磁体38、40、42、44的常规配置大致对应于第二实施方式的配置，在图7、12和13中仅磁体38和40可见。永磁体38、40、42、44可以直接安装到致动器壳体18的内壁并可以与致动器壳体18构成进一步的预装配单元。这里壳体壁同时用作壁、轭板和屏蔽件。
[0125]如能在图7中看到的，致动器壳体18被塑料盖78和塑料插入件80补充。盖78包含前面提到的壳体延伸部，壳体延伸部与电连接头34、36(销)一起形成插接头。插入件80提供了外(金属)壳体部分与接触板68、70之间的电绝缘。此外，插入件80用作隔板16用的保持部件。
[0126]与本实施方式有关应当注意的是，线圈承载件20与空心线圈22在如图7至图10所示的空档位置呈现略倾斜的姿势，在该位置摇杆50 “平衡”并且两个阀座14a、14b都不被隔板16关闭。更精确地说，在如图7所示的两个阀座14a、14b的截面中，线圈承载件20和空心线圈22的纵向轴线相对于永磁体38、40、42、44的纵向轴线倾斜大约3度。对于永磁体38、40、42、44来说，永磁体38、40、42、44的纵向轴线通过相对于阀座14a、14b的连接线垂直的壳体壁定向它们自身。
[0127]在电动致动器的无电流的初始状态下，两个螺旋状弹簧52、54将控制元件(线圈承载件20、空心线圈22)推到如图13所示的控制元件围绕转动轴D旋转的位置。在这个位置，摇杆50将隔板16压在第一阀座14a上并关闭第一阀座14a,而第二阀座14b露出。在这个第一切换位置，螺旋状弹簧52、54仅被小程度地压缩。这意味着在该位置密封第一阀座14a仅需要少量的力。
[0128]当直流电经由电连接头34、36施加到空心线圈22时且当极性“正确”时，由于洛伦兹力，控制元件围绕转动轴D抵抗螺旋状弹簧52、54的预负荷逆时针旋转直到到达图12中示出的第二切换位置。在第二切换位置，第一阀座14a打开，第二阀座14b关闭。两个螺旋状弹簧52、54被大程度压缩，因此密封第二阀座14b需要较大的力。在这个切换位置，当空心线圈22 “直”立，S卩，空心线圈22的纵向轴线平行于永磁体38、40、42、44的纵向轴线时实现洛伦兹力的最大程度的利用。在与永磁体38、40、42、44相关的空心线圈22的这个位置，“屈服力”最大。
[0129]切断电流后，洛伦兹力不再存在，螺旋状弹簧52、54将控制元件又推回到初始状态，即，推回到第一切换位置。因而两个螺旋状弹簧52、54都用于电接触而且还用于控制元件的自动复位移动。
[0130]当然，还可以以适合的方式将上述实施方式的特征彼此结合。
[0131]另外，借助于几个示例性实施方式描述的电动致动器还可以用于其它流控组件，例如，用于微型泵。
【权利要求】
1.一种电动致动器，特别是用于微型阀或微型泵的电动致动器，所述电动致动器包括: 用于产生磁场的磁体配置，以及 能够相对于所述磁体配置移动的控制元件， 所述控制元件包括能够通电的空心线圈(22)，所述空心线圈(22)配置于所述磁场中并与由非磁性材料制成的线圈承载件(20)牢固地结合。
2.根据权利要求1所述的电动致动器，其特征在于:所述空心线圈(22)的第一半部(22a)配置在具有第一主方向的第一磁场中，所述空心线圈(22)的第二半部(22b)配置在具有与所述第一主方向相反的第二主方向的第二磁场中。
3.根据权利要求2所述的电动致动器，其特征在于:所述空心线圈(22)总体为具有纵向轴线的椭圆形状，优选地是以直线状的中央段连接一对分开的互补半圆形的形状，所述纵向轴线将所述空心线圈(22)分成两个半部(22a、22b)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电动致动器，其特征在于:所述控制元件被安装成能在与所述磁场的主方向垂直的方向(A)上直线移动。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的电动致动器，其特征在于:所述控制元件被安装成能围绕与所述磁场的主方向平行的转动轴(D)旋转运动。
6.根据权利要求4所述的电动致动器，其特征在于:所述磁体配置包括纵向轴线平行于所述空心线圈(22)的纵向轴线地延伸的多个永磁体(38、40、42、44)。
7.根据权利要求5所述的电动致动器，其特征在于:所述磁体配置包括多个永磁体(38、40、42、44)，在所述控制元件的第一切换位置的所述空心线圈(22)的纵向轴线平行于所述永磁体(38、40、42、44)的纵向轴线地延伸。
8.根据权利要求6或7所述的电动致动器，其特征在于:所述永磁体(38、40、42、44)被配置成使得彼此面向的永磁体总是以相反的极彼此面对。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电动致动器，其特征在于:还包括回复元件(30、32 ;52、54)，其对所述控制元件施加预负荷并形成所述空心线圈(22)的绕组端部(28)与所述致动器的电连接头(34、36)之间的导电连接的至少一部分。
10.根据权利要求9所述的电动致动器，其特征在于:所述回复元件包括至少一个片簧(30,32)或螺旋状弹簧(52,54) 0
11.根据权利要求7和权利要求9或权利要求10所述的电动致动器，其特征在于:所述回复元件(52、54)对所述控制元件施加预负荷使所述控制元件离开所述第一切换位置而朝向第二切换位置。
12.根据前述权利要求中任一项所述的电动致动器，其特征在于:所述磁体配置和所述控制元件容纳在致动器壳体(18)内，所述致动器壳体(18)屏蔽所述磁体配置的磁场。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的电动致动器，其特征在于:还包括由软磁材料制成的至少一个轭板(48)，其加强所述磁体配置的磁场而且还将所述磁体配置的磁场与外部相屏蔽。
14.根据权利要求12所述的电动致动器，其特征在于:所述轭板(48)是致动器壳体(18)的一部分。
15.根据权利要求14所述的电动致动器，其特征在于:所述永磁体(38、40、42、44)直接安装于所述致动器壳体(18)的内壁，优选地所述永磁体与所述致动器壳体(18)构成预装配单元。
16.根据前述权利要求中任一项所述的电动致动器，其特征在于:所述空心线圈(22)卷绕于所述线圈承载件(20)，所述线圈承载件(20)优选地具有由侧壁限制的用于卷绕的支撑面。
17.根据前述权利要求中任一项所述的电动致动器，其特征在于:为了所述空心线圈(22)的至少一个绕组端部(28)与所述致动器的电连接头(34、36)之间的导电连接设置导电扁部(64、66),所述导电扁部(64、66)紧固于所述致动器的壳体(18)并且导电回复兀件(52,54)机械地作用于所述导电扁部，所述导电回复元件(52、54)对所述控制元件施加预负荷。
18.根据权利要求17所述的电动致动器，其特征在于:所述扁部(64、66)包括销，所述销与壳体延伸部(62) —起作为母接头的一部分，所述壳体延伸部(62)优选地形成于所述壳体(18)的塑料部分。
19.根据前述权利要求中任一项所述的电动致动器，其特征在于:为了所述空心线圈(22)的至少一个绕组端部(28)与所述致动器的电连接头(34、36)之间的导电连接设置接触板￠8、70)，所述接触板(68、70)接收导电回复元件(52、54)，所述导电回复元件(52、54)对所述控制元件施加预负荷。
20.根据权利要求19所述的电动致动器，其特征在于:所述接触板(68、70)包括用于所述绕组端部(28)的安装件(72、74)。
21.根据权利要求19或20所述的电动致动器，其特征在于:所述线圈承载件(20)、所述空心线圈(22)、结合到所述线圈承载件(20)或与所述线圈承载件(20) —体形成的摇杆(50)、至少一个所述接触板(68、70)和所述回复元件(52、54)构成预装配单元。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的电动致动器，其特征在于:所述致动器包括壳体(18)，所述壳体(18)具有塑料插入件(80)，所述塑料插入件(80)在所述壳体(18)与所述接触板(68、70)之间建立电绝缘。
23.一种流控组件，特别是微型阀(10;10’；10”)或微型泵，其特征在于，包括根据前述权利要求中任一项所述的电动致动器。
24.根据权利要求23所述的流控组件，其特征在于:所述控制元件包括与流控组件的隔板(16)或密封构件协作的延伸部(24)或摇杆(50)。
【文档编号】H02K33/18GK104467341SQ201410461322
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】C·瑞特, M·富克斯, J·德克斯, R·施罗德, R·沙伊贝, C·哈特曼 申请人:波凯特有限公司