专利名称：具有改进的起始力和锁紧力的电磁致动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电磁致动器，更具体地涉及高起始力的电磁致动器。
背景技术：
电磁致动器是将电能转换成机械运动的装置。它主要由两个部分组成螺线管线圈和电枢。通常，线圈由已经绕成圆柱形的接线形成。电枢典型地安装成相对于圆柱形线圈轴向移动或滑动。施加于线圈的电信号生成将力给予到电枢上的电磁场，从而引起电枢移动。
电磁致动器可用于致动一机构，例如阀、断路器、自动开关、开关设备等等。每个机构需要某一数量的力以操作该机构。此外，很多机构具有用以包含电磁致动器的有限数量的空间，从而电磁致动器常设计成具有小的外形以配合到有限数量的空间中。常常这样的小外形致动器不能提供足够的力用以致动该机构。
因此，存在对小外形电磁致动器的需要，该致动器能生成足够的力用以致动机构。
发明内容
本发明针对具有增加的起始力和改进的锁紧力的电磁致动器。
在下文中将更完全地说明本发明的这些和其它特征。
根据本发明的一方面，提供一种电磁致动器，该电磁致动器包括壳、螺线管线圈和电枢。该壳具有端壁并且限定腔。该端壁具有非共面的第一和第二表面。该螺线管线圈设置于壳的腔中。该电枢设置成基本与螺线管线圈同轴。该电枢在接近壳的端壁而设置的第一位置与远离壳的端壁而设置的第二位置之间可移动。该电枢具有相对的第一和第二端。第一端朝向壳的端壁而设置并且具有非共面的第一和第二表面。电枢的第二表面比电枢的第一表面设置得更靠近第二端。当电枢在第一位置中时，壳的端壁的第一表面比电枢的第一端的第一表面设置得更靠近电枢的第二端。
根据本发明的一方面，提供一种电磁致动器，包括限定腔的壳、轴、螺线管线圈、夹表面、电枢和伸展构件。该轴伸展穿过壳并且具有纵向轴。该螺线管线圈设置于壳的腔中，并且具有与该轴的纵向轴基本同轴的中央轴。该电枢固定到该轴，并且从该轴径向地向外伸展到外围表面。该电枢定位成以便该夹表面设置于螺线管线圈与电枢之间。该电枢在接近夹表面而设置的第一位置与远离夹表面而设置的第二位置之间可移动。当该电枢在第二位置中时，该电枢和该夹表面在其间限定第一间隙。该第一间隙在该轴的纵向轴的方向上具有宽度。该伸展构件在该轴的纵向轴的方向上伸展，以在从该轴的纵向轴径向地向外的方向上界定该第一间隙。该伸展与该壳或该电枢形成第二间隙。该第二间隙具有在从该轴的纵向轴径向地向外的方向上伸展的多个不同宽度。这些宽度都小于该第一间隙的宽度。
借助本发明的非限制性的说明性实施例，通过参照附图，将在以下详细的描述中进一步描述本发明，其中贯穿了附图的若干视图，类似的标号表示相似的元素，在附图中图1是根据本发明实施例的在打开位置中的说明性电磁致动器的剖视图；图2是图1的致动器在闭合位置中的剖视图；
图3是根据本发明另一实施例的另一说明性电磁致动器的部分剖视图；图4是根据本发明另一实施例的另一说明性电磁致动器的部分剖视图；图5是根据本发明另一实施例的又一说明性电磁致动器的部分剖视图；图6是根据本发明另一实施例的另一说明性电磁致动器的剖视图；图7是根据本发明另一实施例的另一说明性电磁致动器的剖视图，其中该致动器的电枢在第二位置中；图8是图7的电磁致动器的剖视图，其中该致动器的电枢在第一位置中；图9是根据本发明另一实施例的另一说明性电磁致动器的剖视图；图10是根据本发明另一实施例的另一说明性电磁致动器的剖视图；图11是根据本发明另一实施例的另一说明性电磁致动器的剖视图；及图12是图11的电磁致动器的部分特写视图。
具体实施例方式
如上所述，很多小外形的电磁致动器不能提供足够的力用以致动特定机构。然而，增加致动器的起始力可提供足够的力用以致动该机构。也就是说，如果电磁致动器能够配置成提供更高的起始力，则所造成的增加的加速度和惯性可足以致动该机构。这样，本发明针对具有增加的起始力的电磁致动器。
图1是根据本发明实施例的在打开位置中的说明性电磁致动器的剖视图。如图1所示，致动器30包括螺线管线圈5、轴8、电枢7和壳20。
螺线管线圈5包括绕成圆柱形的导体和用于将电功率连接到该导体的接线(未示出)。电功率到螺线管线圈5的连接产生了在一些材料上施加力的磁场。圈绕在螺线管线圈5中的导体数目越大，当螺线管线圈被赋能时施加的力就越大。力的方向依赖于施加至引线的电功率的极性。例如，施加正电压到引线可造成电枢7上的向上力，而施加负电压可造成电枢7上的向下力。力的强度还依赖于电枢7的行程。也就是说，当电枢7位于螺线管线圈5远处时，与当电枢7接近螺线管线圈5时相比，电枢7上的电磁力更弱。
如图所示，螺线管线圈5置于基板11与夹板3之间且在由壳20限定的腔内。基板11基本是平面的；然而，基板11可以是将螺线管线圈5固定于壳20内的任何形状。基板11包括用于接纳紧固件10的螺孔以便将夹板3和壳20固定到基板11；但是，也可考虑其它紧固技术。基板11具有用以接纳轴8的通路；但是，如果轴8不伸展经过基板11，则可不包括此种通路。
基板11伸展超过壳20以便将电磁致动器30安装到另一装置上，如，例如阀、断路器、自动开关、开关设备等等。基板11具有用于紧固件12和紧固件13的孔。尽管紧固件12和13分别示为沉头螺钉和凹头螺钉，也可以考虑其它紧固件和其它安装技术。
芯1包括可透磁的材料并基本是环形的。芯1具有用于接纳螺线管线圈5的环形凹陷和用于接纳轴衬4的轴向通路；然而，芯1可以是为螺线管线圈5提供磁路的任何形状。芯1具有用于接纳紧固件10的通孔；然而，如果紧固件10位于芯1以外，则芯1可不包括通孔。将芯1设置于基板11上，它的轴向通路与基板11的通路对准，并且它的通孔与基板11的螺孔对准。
永久磁体2基本是环形的，并具有用于轴衬4的轴向通路；然而，永久磁体2可以是任何适合的形状。对准永久磁体2使得它的磁极提供将电枢7朝向螺线管线圈5偏置的磁力。力在永久磁体2接近电枢7时力最强，而在永久磁体2远离电枢7时最弱。永久磁体2设置在芯1上，典型地接近电枢7以在电枢7上提供增加的磁力。永久磁体2与一种用于划动致动器30的技术一起使用，但对于其他技术可以省略，如以下更详细地所述。
壳20基本为环形并且限定一腔，该腔包含芯1、螺线管线圈5、永久磁体2、夹板3和轴衬4。壳20具有通孔，对应于芯1的通孔，用于接纳紧固件10。壳20设置于芯1上，它的通孔与芯1的通孔对准。壳20包括基本环形的伸展构件21，该伸展构件21在朝向电枢7的轴方向上伸展，并超出螺线管线圈5和夹板3。壳20和伸展构件21可以是能够与电枢7限定间隙的任何适合形状，如以下更详细地所述。伸展构件21可以与壳20整合地形成，或者可以是附着到壳20的分离件。此种附着例如可以是焊接、粘附、紧固件等等。伸展构件21由可透磁的材料构成，并限定环形内表面26。伸展构件21在电枢7上提供增加的起始磁力，如以下更详细地所述。
夹板3基本是环形，并具有与壳20的通孔对应的通孔以及与永久磁体2的通路对应的轴向通路。夹板3可以是任何适合的形状，并且可利用任何紧固技术以将永久磁体2、螺线管线圈5和芯1紧固在壳20以内。如凹头帽螺钉所示的紧固件10穿过夹板3的通孔、壳20的通孔、芯1的通孔来设置，并螺合到基板11的螺孔中。
轴衬4基本是圆柱形的，并设置于芯1的通路、永久磁体2的通路和夹板3的通路中。轴衬4固定着轴8，从而轴8可轴向移动。
轴8基本是圆柱形的，并设置于轴衬4中。轴8包括在轴的一端处的轴颈23以及在轴8的另一端上的螺纹24。轴环23接近芯1并大于芯1的通路，因而限制轴8在一个方向轴向运动。螺纹24远离芯1并与紧固件14配合以限制轴8在另一方向轴向运动。紧固件14示为接合到螺纹24的六角螺母；但是，也可考虑其它紧固技术。
弹簧9在夹板3与电枢7之间设置于轴8以上。弹簧9在压缩下，因而使电枢7远离螺线管线圈5偏置。弹簧9的大小依赖于用于划动致动器30的技术，如以下更详细地所述。
电枢7包括可透磁的材料并且具有外表面25。外表面25可以基本上是环形，或可以是适合用于与伸展构件21的内表面限定间隙的任何其它形状。电枢7具有接纳轴8的通路，并且设置成基本与螺线管线圈5同轴。电枢7经由紧固件14固定到轴8；但是，电枢7也可以利用其它技术固定到轴8，如焊接等等。电枢7具有接纳弹簧9的圆柱形凹陷；但是，可以考虑电枢7不包括凹陷。
为解释一种用于电磁致动器30的操作技术，图1示出在未将功率传递到螺线管线圈5时在打开位置中(即电枢7位于螺线管线圈5的远处)的电磁致动器30。可以看出，电枢7和壳20的体限定了具有宽度D1的间隙。并且，电枢7的外表面25位于离壳伸展构件21的内表面26的距离D2处，从而限定具有宽度D2的环形气间隙27。宽度D2小于宽度D1，由此增加起始力，如以下更详细地所述。
弹簧9将电枢7偏置离开螺线管线圈5，并且永久磁体2将电枢7朝向螺线管线圈5偏置。因为电枢7位于永久磁体2的远处，所以作用在电枢7上的来自永久磁体2的磁力与由弹簧9施加的机械力相比相对较小。这样，电枢7保持在打开位置中，直到施加另一力为止。
当向螺线管线圈5施加电流时，磁力作用在电枢7上，将电枢7拉向螺线管线圈5。为进一步描述磁力，在螺线管线圈5的横剖面周围存在磁路。也就是说，存在从芯1经过壳20、壳伸展构件21、横越气间隙27、经过电枢7、横越具有宽度D1的气间隙、经过夹板3和永久磁体2、并回到芯1的磁路。该磁路提供用于磁通量的路径以产生电枢7上的磁力。来自赋能的螺线管线圈5的磁力强于由弹簧9施加的力，因而电枢7移动到图2中示出的闭合位置。
由于伸展构件21伸展超出夹板3，并且限定小环形的气间隙27，而不是大的气间隙(如具有宽度D1的气间隙)，电枢7以更高的起始力朝向螺线管线圈5移动。由此，与如果致动器30没有伸展构件21相比，电磁致动器30可致动更大的机构。由此，相同大小的螺线管线圈和电枢能够比另外可能的方式致动更大的机构。从而，伸展构件21可增加由电磁致动器30传递的力，而不显著增加由致动器30占据的空间。
一旦在闭合位置中，电枢7保持在闭合位置中，直到另一力作用到电枢7上。电枢7保持在闭合位置中，因为永久磁体2现在接近电枢7定位，从而与由弹簧9施加的相反力相比，施加更大的力。由此，即使从螺线管线圈5去除功率，电枢7仍保持在闭合位置中。
为了将电枢7返回到打开位置，可在螺线管线圈5上设置反向电流。此电流产生在电枢7上施加向上磁力的磁场，该磁力大于来自永久磁体2的向下磁力，从而使电枢7回到打开位置。电枢7保持在打开位置中，因为永久磁体2现在位于电枢7的远处，因而与由弹簧9施加的相反力相比，施加更小的力。因而，即使从螺线管线圈5去除功率，电枢7仍保持在打开位置中。
伸展构件21的不同长度D3影响致动器30的力行程距离特性。为示出伸展构件21的不同长度的影响，使用有限元分析软件包，针对不同的行程长度D1和不同的伸展构件21长度D3，计算由螺线管线圈5施加在电枢7上的磁力。将结果总结于下表1中，以Newton指示力。
表1可以看出，对于不具有伸展构件(即具有长度D3＝0)的电磁致动器30，起始力是305N。然而，具有长度D3＝12mm的伸展构件21，起始力增加到563N。此起始力增加可提供加速度和惯性以致动更大的机构而不利用更大的螺线管线圈。伸展构件21的另一个特征是，电枢7可具有基本恒定的加速度，从而造成一致的闭合时间，这在一些致动器应用中是重要的。
进而，致动器行程上的力-位移曲线可通过变化气间隙27的形状来控制，例如通过变化伸展构件的长度和形状。例如，间隙27的宽度能够以增加离夹板3的距离来增加，如图3所示。如图所示，伸展构件21′从壳20′伸展。伸展构件21′具有形成环形气间隙27′的内环形表面26′。气间隙27′随着离夹板3的距离增加而变得更宽。以此气间隙，起始力是小于图1的起始力，但是随着增加电枢7行程而更快地增加。
图4示出另一致动器30″。如图所示，伸展构件21″从壳20″伸展。伸展构件21″具有形成环形气间隙27″的内环形表面26″。气间隙27″随着离夹板3的距离增加而变得更窄。尽管示出了线性增加和减小的气间隙，也可考虑其他形状的气间隙，如，例如曲形、锯齿形、方形等等。
在图3和4中，电枢7的外表面25不平行于伸展构件(21′，21″)的内环形表面(26′，26″)，这提供了具有不同宽度的气间隙(27′，27″)。此外，在以从轴8的纵向轴径向向外的方向伸展的平面中，电枢7的外表面25平行于轴8的纵向轴，并且伸展构件(21′，21″)的内环形表面(26′，26″)不平行于轴8的纵向轴。
进而，考虑用于划动致动器30的其它技术。例如，永久磁体2对于致动器30的操作不是需要的。如果永久磁体2不包括在致动器30中，则将功率连续施加到螺线管线圈5以将致动器30保持在闭合位置中。在另一替选实施例中，弹簧9处于紧张状态中，将电枢7朝向螺线管线圈5偏置。
图5示出与电磁致动器30类似的另一说明性电磁致动器50的一部分。如图5所示，电磁致动器50包括壳70和夹板53。夹板53与图1的夹板3类似。壳70与图1的壳20类似；但是，在此实施例中，壳70不具有伸展构件。而在此实施例中，致动器57包括伸展构件58。伸展构件58可与电枢57整合地形成，或可以是附着到电枢57的分离件。此附着例如可以是焊接、粘附、紧固件等等。间隙59形成于伸展构件58的内表面58a与壳70的外围表面70a之间。凹陷80在壳70的外围表面70a中形成，并帮助限定间隙59。以此方式，凹陷80增加间隙59的宽度，从而比间隙59的剩余部分的宽度更大。由螺线管线圈生成的磁通线集中于间隙59的区域中，从而增加电枢57上的起始力。
应当理解，除了凹陷80之外，可在壳70的外围表面70a中形成其它凹陷。此外或替代凹陷(如凹陷80)，可以为壳70的外围表面70a提供一个或多个凸起。凹陷(如凹陷80)或凸起产生了外围表面70a中的不规则，其通过将通量引导到特定位置而集中磁通。此外或替代壳的外围表面70a中的不规则(如凹陷80)，可在伸展构件58的内表面58a中形成一个或多个不规则。例如，可在伸展构件58的内表面58a中形成一个或多个凹陷和/或一个或多个凸起。
还应进一步理解，不规则(如凸起或凹陷)可在于此公开的其他致动器实施例的电枢和/或扩展中形成。
图6示出本发明的另一说明性实施例。如图6所示，电磁致动器60包括壳61、电枢65和螺线管线圈82。
螺线管线圈82与图1中的螺线管线圈5类似。如图所示，螺线管线圈82设置在由壳61限定的腔83内。
电磁致动器60还包括永久磁体71。永久磁体71基本是环形的，并且具有用于电枢65的轴向通路；然而，永久磁体71可以是任何适合的形状。将永久磁体71对准，使得它的磁极提供偏置电枢65的磁力。永久磁体71是与一种用于划动致动器60的技术一起使用，但对于其他技术可省略。
电枢65包括可透磁的材料和凸起或伸展构件66。伸展构件66朝向壳61的端帽63伸展，从而限定伸展构件66与壳61之间的间隙。该间隙比另外存在的情况要小，并且增加电磁致动器60的起始力，如上所述。伸展构件66是圆柱形的，并且可与电枢65整合地形成，或者可以是附着到电枢65的分离件。电枢65基本是圆柱形的，并且在螺线管线圈82内径向地设置；然而，电枢65可以是用以与螺线管线圈82协同产生轴向运动的任何形状。电枢65设置于壳61的端帽63和64之间。端帽63和64限制电枢65的轴向运动。
电枢65包括相对的第一和第二端65a和65b。第一端65a包括设置于伸展构件66周围的环形表面67。伸展构件66伸展离开环形表面67，并且包括端表面66a。以此方式，环形表面67和端表面66a包括电枢65的第一端65a的两个非共面表面，环形表面67与端表面66a设置得更靠近电枢65的第二端65b。如图6所示，环形表面67和端表面66a相互平行。
壳61基本上是环形的，并且限定了包含螺线管线圈82、永久磁体71和电枢65的腔83。壳61还包括基本上包围电枢65的端帽63和64。端帽63具有环形表面63a，该环形表面63a设置在用于接纳电枢65的伸展构件66的凹陷62周围。凹陷62是圆柱形的，并且由凹陷的内表面84部分地限定，该内表面84比环形表面63a设置得距电枢65更远。以此方式，环形表面63a和内表面84是不共面的。然而，环形表面63a和内表面84相互平行。壳61和凹陷62可以是能够与电枢65的伸展构件66协作的任何适合形状。在其它实施例中，壳61可包括伸展构件，并且电枢65可包括用于接纳该伸展构件的凹陷。
电枢65在接近壳61的端帽63设置的第一位置与远离该壳的端帽63设置的第二位置之间可移动。当电枢65在第一位置中时，电枢65的伸展构件66设置在端帽63的凹陷62中。当伸展构件66如此设置时，端帽63的环形表面63a比伸展构件66的端表面66a设置得距电枢65的第二端65b更近。当电枢65在第二位置中时(如图6所示)，伸展构件66与端帽63间隔开。
电枢65的第一端65a和端帽63的不规则配置通过将通量引导到凹陷62中来集中磁通，从而增加致动器60的起始力。
现参照图7和8，示出了致动器86，除以下阐明的区别之外，该致动器86具有与致动器60基本相同的构造和操作。由于构造的相似性，致动器86与致动器60中基本相同的部件将具有相同的标号。致动器86具有从电枢65伸展的一对伸展构件66和端帽63中的一对凹陷62，而不是如在致动器60中具有从电枢65伸展的仅一个伸展构件66和端帽63中的仅一个凹陷62。此外，杆88固定到电枢65并且从其第二端65b伸展，以及杆90固定到电枢65并且从其第一端65a伸展。两个伸展构件66于其间限定谷92，杆90经过该谷92伸展。相应地，端帽63中的凹陷62形成凸起94，杆90经过该凸起94伸展。凸起94具有端表面94a，而谷92由内表面96部分地限定。由于在端帽63中有两个凹陷62，所以表面63a不是环形的，而是不规则形状的。表面63a包括端表面94a。
当电枢65在第一位置中时(如图8所示)，电枢65的伸展构件66设置在端帽63的凹陷62中。此外，端帽63的凸起94设置在谷92中。当伸展构件66如此放置时，端帽63的表面63a比伸展构件66的端表面66a设置得距电枢65的第二端65b更近。当电枢65在第二位置中时(如图7所示)，伸展构件66与端帽63间隔开。
凹陷62和伸展构件66配置成使得当电枢65在第一位置中、并且伸展构件66设置在凹陷62中、并且凸起94设置在谷92中时，在内表面84与端表面66a之间有间隙，并且在谷92中的内表面96与凸起94的端表面94a之间有间隙。优选地，这些间隙的每一个约为0.005英寸。已经发现，在致动器86的操作期间可进入腔83或在腔83中形成的污染物(如金属粒)收集于谷92中。相信污染物在谷92中的收集可改善电枢65与端帽63之间的锁紧强度。此外，电枢65的第一端65a和端帽63的不规则配置通过将通量引导到凹陷62中来集中磁通，从而增加致动器86的起始力。
现参照图9，示出致动器97，除以下阐明的区别之外，其具有与致动器60基本相同的构造和操作。由于构造的相似性，致动器97与致动器60中基本相同的部件将具有相同的标号。杆98固定到电枢65并从其第二端65b伸展，以及杆100固定到电枢65。杆100经过凹陷62和伸展构件66而伸展。
现参照图10，示出致动器104，除以下阐明的区别之外，其具有与致动器60基本相同的构造和操作。由于构造的相似性，致动器104与致动器60中基本相同的部件将具有相同的标号。致动器104不具有如致动器60中的圆柱形伸展构件66和圆柱形凹陷62。替代地，致动器104的电枢65具有截头圆锥形凸起110，并且端帽63具有对应的截头圆锥形凹陷112。凸起110具有截头圆锥形外表面110a，而凹陷112由截头圆锥形内表面114限定。杆106固定到电枢65并且从其第二端65b伸展，以及杆108固定到电枢65并且从其第一端65a伸展。杆108伸展经过凹陷112和凸起110。
当电枢65在第一位置中时，电枢65的凸起110设置于端帽63的凹陷112中，小的间隙在凸起110的外表面110a与凹陷112的内表面114之间形成。当电枢65在第二位置中时(如图10所示)，凸起110是与端帽63间隔开。
现参照图11和12，示出致动器118，除以下提出的区别之外，其具有与致动器30基本相同的构造和操作。由于构造的相似性，致动器118与致动器30中基本相同的部件将具有相同的标号。致动器118不具有如致动器30中的伸展构件21。替代地，致动器118具有带有内表面122和外表面123的环形伸展构件120。此外，电枢7不具有如致动器30中的外表面25。替代地，电枢7具有外围表面124。
伸展构件120的内表面122在它从伸展构件120的上沿朝向夹板3向下伸展时稍微向外倾斜。结果，在从轴8的纵向轴径向地向外的方向上伸展的平面内，伸展构件120的内表面122不平行于伸展构件120的外表面123以及轴8的纵向轴。电枢7的外围表面124在它朝向夹板3向下伸展时也稍微向外倾斜。结果，在从轴8的纵向轴径向地向外的方向上伸展的平面内，电枢7的外围表面124不平行于轴8的纵向轴。然而，电枢7的外围表面124平行于伸展构件120的内表面122。电枢7的外围表面124与伸展构件120的内表面122协同限定其间的间隙126。
凹口或凹陷128朝向电枢7的较低角在电枢7的外围表面124中形成。凹陷128朝向轴8的纵向轴径向地向内伸展，并帮助限定间隙126。以此方式，凹陷128增加间隙126的宽度，以便大于间隙126的剩余部分的宽度。伸展构件120的内表面122的向外倾斜帮助将磁通量引导到凹陷128中，从而增加致动器118的起始力。
应当理解，前述说明仅提供用于说明性的目的，并且不应理解成以任何方式限制本发明。当本发明参照实施例进行描述时，应当理解这里所用的词语是描述和说明用语，而不是限制用语。此外，尽管本发明在此参照了特定结构、材料和/或实施例来说明，但是本发明并非意欲限制在这里公开的细节之中。而应将本发明扩展到如所附权利要求的范围中的所有功能等效结构、方法和用途。本领域技术人员得益于本说明书的教示可时限多种改型和做出变化，而不脱离本发明在其各方面的范围和精神。
权利要求
1.一种电磁致动器，包括壳，具有端壁并且限定腔，所述端壁具有非共面的第一和第二表面；螺线管线圈，设置于所述壳的所述腔中；电枢，设置成基本与所述螺线管线圈同轴，所述电枢在接近所述壳的所述端壁而设置的第一位置与远离所述壳的所述端壁而设置的第二位置之间可移动，所述电枢具有相对的第一和第二端，所述第一端朝向所述壳的所述端壁而设置并且具有非共面的第一和第二表面，所述电枢的所述第二表面设置得比所述电枢的所述第一表面更靠近所述第二端；以及其中，当所述电枢在所述第一位置中时，所述壳的所述端壁的所述第一表面设置得比所述电枢的所述第一端的所述第一表面更靠近所述电枢的所述第二端。
2.权利要求1的电磁致动器，其中所述壳的所述端壁具有形成于其中的凹陷，并且其中所述端壁的所述第二表面位于所述凹陷中；以及其中，所述电枢的所述第一端具有朝向所述壳的所述端壁伸展的凸起，并且其中所述电枢的所述第一表面位于所述凸起上。
3.权利要求2的电磁致动器，其中当所述电枢在所述第一位置时，所述电枢的所述凸起设置于所述壳的所述端壁的所述凹陷中。
4.权利要求2的电磁致动器，其中所述壳的所述端壁具有形成于其中的第二凹陷，并且所述电枢的所述第一端具有朝向所述壳的所述端壁伸展的第二凸起；以及其中，当所述电枢在所述第一位置中时，所述电枢的所述凸起设置于所述壳的所述端壁的所述凹陷中，并且所述电枢的所述第二凸起设置于所述壳的所述端壁的所述第二凹陷中。
5.权利要求2的所述电磁致动器，其中所述凸起是圆柱形的。
6.权利要求2的所述电磁致动器，其中所述凸起是截头圆锥形的。
7.权利要求1的所述电磁致动器，其中所述壳的所述端壁的所述第一和第二表面设置成相互平行。
8.权利要求7的电磁致动器，其中所述电枢的所述第一端的所述第一和第二表面设置成相互平行。
9.权利要求8的电磁致动器，其中所述壳的所述端壁的所述第一和第二表面设置成平行于所述电枢的所述第一端的所述第一和第二表面。
10.权利要求1的电磁致动器，还包括设置于所述壳的腔中的永久磁体，其中所述螺线管线圈设置于所述永久磁体与所述壳的所述端壁之间。
11.一种电磁致动器，包括限定腔的壳；经过所述壳伸展和具有纵向轴的轴；螺线管线圈，设置于所述壳的所述腔中，并且具有与所述轴的所述纵向轴基本同轴的中央轴；夹表面；电枢，固定到所述轴并且从所述轴径向地向外伸展到外围表面，所述电枢定位成使得所述夹表面设置于所述螺线管线圈与所述电枢之间，并且其中所述电枢在接近所述夹表面而设置的第一位置与远离所述夹表面而设置的第二位置之间可移动，其中当所述电枢在所述第二位置中时，所述电枢和所述夹表面在其间限定第一间隙，所述第一间隙在所述轴的所述纵向轴的方向具有宽度；以及伸展构件，在所述轴的所述纵向轴的方向伸展，以在从所述轴的所述纵向轴径向地向外的方向上界定所述第一间隙，所述伸展与所述壳或所述电枢形成第二间隙，所述第二间隙具有在从所述轴的所述纵向轴径向地向外的方向上伸展的多个不同宽度，其中所述第二间隙的所述宽度都小于所述第一间隙的所述宽度。
12.权利要求11的电磁致动器，其中所述伸展构件接合到所述壳和从所述壳伸展。
13.权利要求13的电磁致动器，其中所述第二间隙形成于所述电枢的所述外围表面与所述伸展构件的内表面之间。
14.权利要求13的电磁致动器，其中所述电枢的所述外围表面与所述伸展构件的所述内表面不平行。
15.权利要求14的电磁致动器，其中在从所述轴的所述纵向轴径向地向外的方向上伸展的平面中，所述电枢的所述外围表面平行于所述轴的所述纵向轴，且所述伸展构件的所述内表面与所述轴的所述纵向轴不平行。
16.权利要求14的电磁致动器，其中所述第二间隙的最大宽度设置得接近所述夹表面，以及所述第二间隙的最小宽度设置得远离所述夹表面。
17.权利要求14的电磁致动器，其中所述第二间隙的最大宽度设置得远离所述夹表面，以及所述第二间隙的最小宽度设置得接近所述夹表面。
18.权利要求13的电磁致动器，其中所述电枢的所述外围表面具有形成于其中的凹陷，所述凹陷帮助限定所述第二间隙。
19.权利要求18的电磁致动器，其中所述电枢的所述外围表面平行于所述伸展构件的所述内表面。
20.权利要求19的电磁致动器，其中在从所述轴的所述纵向轴径向地向外的方向上伸展的平面中，所述电枢的所述外围表面和所述伸展构件的所述内表面不平行于所述轴的所述纵向轴。
21.权利要求11的电磁致动器，其中所述伸展构件接合到所述电枢和从所述电枢伸展，以及其中所述第二间隙形成于所述伸展的所述内表面与所述壳的外围表面之间。
22.权利要求21的电磁致动器，其中凹陷形成于所述壳的所述外围表面中和位于所述第二间隙中。
23.权利要求11的电磁致动器，其中所述夹表面包括夹板，以及其中所述电磁致动器还包括从所述螺线管线圈径向地向内设置的永久磁体。
24.权利要求11的电磁致动器，还包括弹簧，所述弹簧设置于所述壳中，并且可操作用以使所述电枢朝向所述第二位置偏置。
全文摘要
提供一种包括壳、螺线管线圈和电枢的电磁致动器。电枢可移动地设置于由壳限定的内腔中。在电枢与壳之间形成不规则间隙，以增加致动器的起始力并且改进致动器在致动器已经致动之后的锁紧力。
文档编号H01F7/16GK1846285SQ200480025300
公开日2006年10月11日 申请日期2004年9月4日 优先权日2003年9月5日
发明者阿瑟·兰尼, 马蒂·L·特里维特, V·R·拉马南 申请人:Abb技术有限公司