电磁执行器的制作方法

由德国专利文献DE 195 44 207 A1已知这种方法。该已知方法为了控制执行器的衔铁的运动在衔铁运动期间确定运动变量、即衔铁的加速度、速度和相应位置，此外确切地说是在分析通过执行器的励磁线圈流过的磁通量的情况下。在参照计算出的运动变量的情况下，以与为执行器预设的运动过程一致为目的控制通过励磁线圈的电流。

本发明要解决的技术问题在于，简化开始所述类型的方法。

所述技术问题按照本发明地通过具有按照权利要求1的特征的方法解决。按照本发明的有利的设计方案由从属权利要求中得出。

鉴于此按照本发明规定，为了使衔铁从初始位置运动到最终位置，调整通过励磁线圈的磁通量，亦即这样地调整，使实际值的变化与预定的理论磁通量曲线相对应或相一致。

按照本发明的方法的根本上的优点在于，在所述方法中有意识地没有确定或计算衔铁的运动参数。取而代之的是按照本发明地进行根据预定的理论磁通量曲线调整通过励磁线圈的磁通量。由此，为了执行按照本发明的方法仅仅需要测量通过励磁线圈的磁通量或者与通过励磁线圈的磁通量关联的磁通变量的实际值，并且这样地控制励磁线圈，使之与预定的理论磁通量曲线一致。衔铁的实际的运动特性对于按照本发明的方法是不重要的，使得所述方法比开始提到的现有技术的方法可以明显更简便地执行。

以执行所述调整为目的有利地是，在所述调整方法范围内这样地调整励磁线圈上的电压和/或通过励磁线圈的电流，使实际值与预设的理论磁通量曲线相对应或相一致。

为了确保衔铁的限定的加速度，有利地是，理论磁通量曲线具有爬坡部段，在所述爬坡部段中理论磁通量曲线从零上升到预设的爬坡终值。

为了确保衔铁在到达其最终位置后被保持在该位置中，有利地规定，理论磁通量曲线具有保持部段，在所述保持部段中理论磁通量曲线具有不变的保持值，其中，所述保持值这样地确定，使通过励磁线圈的磁通量可以使衔铁保持在最终位置中。

优选地，理论磁通量曲线具有爬坡部段、保持部段和至少一个位于它们之间的中间部段。

为了实现衔铁尽可能顺畅的运动到最终位置，有利地是，理论磁通量曲线具有加速部段作为中间部段或者作为中间部段之一，在所述加速部段中的理论磁通量大于在保持部段中的理论磁通量。

以执行器的最小程度的磨损为目的，有利地是，衔铁达到最终位置时不要过快；由此有利地是，理论磁通量曲线具有制动部段作为中间部段或者作为中间部段之一，在所述制动部段中理论磁通量小于在保持部段中的理论磁通量。

在测量实际值方面有利地是，借助霍尔传感器测量通过励磁线圈的磁通量或者与通过励磁线圈的磁通量关联的磁通变量。

备选地或附加地可以规定，测量通过励磁线圈的磁通量或者与通过励磁线圈的磁通量关联的磁通变量，方法是在形成线圈电压测量值的情况下测量在励磁线圈上的电压或者在辅助线圈上的电压，并且至少还通过线圈电压测量值的积分确定实际值，所述辅助线圈被也穿过励磁线圈的磁通量穿过或者被与其成比例的磁通量穿过。

此外，本发明还涉及一种执行器，所述执行器具有用于产生磁场的励磁线圈、能运动的衔铁、用于在形成实际值的情况下测量通过励磁线圈的磁通量或者用于测量与通过励磁线圈的磁通量关联的磁通变量的传感器、用于控制励磁线圈的控制装置。

对于这种执行器按照本发明规定，控制装置这样地构造，使其对励磁线圈施加这样的电流，使实际值随时间的变化与预设的理论磁通量曲线相对应或相一致。

按照本发明的执行器的优点可以引用上面的结合按照本发明的方法的实施方式。

尤其有利地规定，所述执行器用于具有电开关的装置并且用于断开或闭合所述电开关。以此，本发明此外还涉及一种具有电开关的装置。

下面根据实施例进一步阐述本发明；在此示例性地

图1示出具有执行器和与执行器连接的电开关的装置的实施例，其中，执行器具有励磁线圈、控制装置和用于测量磁通量的与控制装置连接的辅助线圈，

图2示出对于预设的理论磁通量曲线的第一实施例，按照图1的控制装置可以使磁通量向所述理论磁通量曲线调整，

图3示出对于预设的理论磁通量曲线的第二实施例，按照图1的控制装置可以根据所述理论磁通量曲线调整磁通量，

图4示出对于预设的理论磁通量曲线的第三实施例，按照图1的控制装置可以用所述理论磁通量曲线调整磁通量，

图5示出具有执行器和电开关的装置的实施例，其中，执行器具有励磁线圈、控制装置和用于测量磁通量的与控制装置连接的霍尔传感器，和

图6示出具有执行器和电开关的装置的实施例，其中，执行器具有励磁线圈、控制装置并且为了测量磁通量使用励磁线圈。

在附图中，出于简要的原因对于相同或者相似的部件总是使用同样的附图标记。

在图1中可以看到用于电开关20的形式为电磁驱动器10的执行器；开关20例如可以是电功率开关。电开关20包括能运动的开关触头21以及不动的开关触头22。

能运动的开关触头21与电磁驱动器10的驱动杆30连接。此外，在弹簧装置40上耦连有另外的驱动杆50，另外的驱动杆50与电磁驱动器10的能运动的衔铁60连接。

衔铁60可以沿预设的滑动方向P进行往返运动，并且在此沿着朝向驱动器10的轭70的方向运动。图1以实线示出在打开位置(下文也称为初始位置)中的衔铁60，在该位置中衔铁60与轭70分开。在衔铁60的打开位置中能运动的开关触头21处于断开位置中，这在图1中同样也用实线示出。以虚线以及附图标记61和21a示出衔铁60的闭合位置(下文也称为最终位置)和能运动的开关触头的闭合位置，在衔铁60的闭合位置中衔铁60贴靠在轭70上。

此外，弹簧装置40的功能在于，在开关20的闭合状态中提供预设的接触压力；在按照图1的实施例中弹簧装置40在图1中向上压另外的驱动杆50，使得衔铁60总是被施加使其向打开位置改变的弹簧力，并且该弹簧力在闭合位置中必须通过相应的较大的保持力而被平衡。

如果要用电磁驱动器10闭合电开关20，就借助控制装置100向励磁线圈80中供应电流I(t)，该电流在励磁线圈中引起磁通量、并且使衔铁60抵抗弹簧装置40的弹簧力向其闭合位置中改变。控制装置100优选地包括微处理器或者微控制器110，其这样地调整电流I(t)，使磁通量的当前的值(实际值)Φist(t)的变化与预定的理论磁通量曲线Φsoll(t)相对应或相一致。

为了实现磁通量的调整，控制装置100与辅助线圈200连接，辅助线圈200包围磁轭70并且被和穿过励磁线圈80相同的磁通量穿过。控制装置100或者其微控制器110在形成线圈电压测量值的情况下测量在辅助线圈200上的电压Uh(t)并且根据电磁感应定律：

Uh(t)＝N·dΦist(t)/dt

以此确定穿过励磁线圈80和辅助线圈200的磁通量；公式中的N表示辅助线圈200的匝数，Uh(t)表示辅助线圈200上的电压，Φist(t)表示磁通量实际值，t表示时间。

微控制器110根据磁通量的相应的实际值Φist(t)这样地调整通过励磁线圈80的电流，使磁通量的实际值Φist(t)在时间上的变化与预定的理论磁通量曲线Φsoll(t)相对应或相一致。换句话说，执行器运动的调整或者衔铁60的运动的调整与其实际上的运动参数无关，而是仅取决于穿过励磁线圈80和辅助线圈200的磁通量。

图2示出微控制器110可以为了控制励磁线圈80或者为了确定线圈电流I(t)使用的理论磁通量曲线Φsoll(t)的实施例。可以看出，按照图2的理论磁通量曲线Φsoll(t)具有爬坡部段300，在所述爬坡部段300中理论磁通量优选线性地从零升高到预设的爬坡终值301。

在所述爬坡部段300上连接有保持部段310，在所述保持部段310中理论磁通量曲线Φsoll(t)具有不变的保持值Φh。所述保持值Φh这样地确定，使通过励磁线圈80的磁通量足够的大，以便使能运动的衔铁60抵抗弹簧装置40的弹簧力被保持在磁轭70上、并且使电开关20或者其能运动的开关触头21保持在闭合的开关位置中。

对于按照图2的理论曲线变化，保持部段310以此确保能运动的衔铁60可以闭合开关20以及之后能够将它保持在闭合位置中。

附图3示出可以由微控制器110用于控制按照图1的励磁线圈80的理论磁通量曲线Φsoll(t)的第二个实施例。

理论磁通量曲线Φsoll(t)具有爬坡部段300和保持部段310，其可以相应于按照图2的爬坡部段300和保持部段310。与按照图2的实施例的区别在于，按照图3的理论磁通量曲线Φsoll(t)在爬坡部段300和保持部段310之间规定有加速部段320，在加速部段320中理论磁通量确定为大于在保持部段310中的磁通量或者大于保持值Φh。加速部段320用于在能运动的衔铁60的加速开始阶段引起特别大的加速力，以便在开始阶段特别快地提高衔铁60的速度。在所述加速阶段结束后再使理论磁通量曲线的理论磁通量降低，确切地说降低到适合于使衔铁60被保持在闭合位置的保持值Φh。换句话说，在加速部段320结束后理论磁通量降低为保持值Φh，以便得到保持部段310，如结合图2已经阐述的那样。

图4示出用于理论磁通量曲线Φsoll(t)的实施例，其中，除了爬坡部段300、加速部段320和保持部段310之外还额外地规定制动部段330。所述制动部段330在时间上位于加速部段320和保持部段310之间、并且用于在落在磁轭70上之前使衔铁60的速度降低到确保执行器10的执行器部件最少磨损的值。在所述制动部段330中理论磁通量曲线Φsoll(t)的理论磁通量优选地小于可以使衔铁60在其最终位置中保持在磁轭70上的保持值Φh。出于这个原因，保持部段310连接在制动部段330上，方法是保持值Φh设置为确保衔铁60在磁轭70上持久的定位或者电开关20可靠地保持在闭合位置中。

图5示出对于执行器10和电开关20的第二实施例，其中，执行器10的控制装置100对通过磁轭70和配属的相应的能运动的衔铁60的磁通量的实际值Φist(t)进行调整。按照图5的装置在结构上基本相应于按照图1的实施例，区别在于，不使用辅助线圈测量磁通量的实际值Φist(t)，而是使用与控制装置100和微控制器110连接的霍尔传感器400。所述霍尔传感器400生成测量信号S(t)，所述测量信号S(t)从霍尔传感器400向控制装置100和微控制器110传递。微控制器110可以根据所述测量信号S(t)确定在磁轭70中的磁通量或者通过励磁线圈80的磁通量，并且这样地设置通过励磁线圈80的电流I(t)，使得在励磁线圈80中的磁通量或者在磁轭70中的磁通量在时间变化上与预设的理论磁通量曲线Φsoll(t)相对应或相一致，如结合上面的图2至图4示出的那样。

总而言之按照图5的实施例与按照图1的实施例区别仅在于，对通过励磁线圈80、磁轭70和衔铁60的磁通量的实际值Φist(t)的检测。

图6示出带有执行器10和电开关20的装置的另外的实施例。按照图6的装置基本相应于按照图1和图5的装置，区别在于，控制装置100或者微控制器110没有用于测量在励磁线圈80或者在磁轭70中的磁通量的单独的传感器，既没有辅助线圈200也没有霍尔传感器400。为了测量在励磁线圈80中的磁通量的实际值Φist(t)，控制装置100或者其微控制器110测量在电流I(t)流过励磁线圈80期间在励磁线圈上的电压Ul(t)。然后，微控制器110可以借助相应的线圈电压测量值通过积分确定磁通量的实际值Φist(t)，例如通过使用电磁感应定律，如上所述。

然后，微控制器110根据磁通量的实际值Φist(t)这样地调整电流I(t)，使得磁通量的实际值Φist(t)与预设的理论磁通量曲线相对应或相一致，例如在图2至图4中所示。

尽管通过优选的实施例展示和说明了本发明的细节，但是通过公开的示例不会限制本发明，本领域技术人员可以不脱离本发明的保护范围从中得到其他变型。

附图标识列表

10 电磁驱动器/执行器

20 开关

21 能运动的开关触头

21a 在闭合位置/最终位置的开关触头

22 不动的开关触头

30 驱动杆

40 弹簧装置

50 另外的驱动杆

60 衔铁

61 在闭合位置/最终位置的衔铁

70 轭

80 励磁线圈

100 控制装置

110 微控制器

200 辅助线圈

300 爬坡部段

301 爬坡终值

310 保持部段

320 加速部段

330 制动部段

400 霍尔传感器

I(t) 线圈电流

Φist(t) 磁通量

Φh 保持值

Φsoll(t) 理论磁通量曲线

Φist(t) 实际值

P 滑动方向

S(t) 测量信号

Uh(t) 电压

Ul(t) 电压