具有作用于转换器的加速单元的磁性装置的制造方法
【专利说明】具有作用于转换器的加速单元的磁性装置
[0001] 本发明涉及一种具有至少一个定子磁体和转换器磁体的磁性装置，所述转换器磁 体可沿着转换器运动路径相对于定子磁体在转换器运动方向上运动，其中转换器在转换器 运动路径的至少一部分区域中与加速单元親合，在转换器与加速单元親合时所述加速单元 导致作用于转换器的包含校正力的加速力状态，该加速力状态可导致转换器运动离开 定子。
[0002] 为了简单起见，定子磁体在下面简称为定子，转换器磁体在下面简称为转换器。
[0003] 根据现有技术的磁制动器具有至少一个定子和转换器，转换器可使用在定子和转 换器之间作用的磁性引力和斥力来相对于定子运动。从AT20110001260 20110905(申请人 Jeremy Hein、Martin Marschner von Helmreich)中已知，引力和斥力基本上是在定子和 转换器之间的距离的函数。通过选择在转换器到较近定子的间距可优化作用于转换器的、 导致转换器运动的力之和。
[0004] 在朝定子运动且与定子间距为r的转换器上，作用于转换器的、由磁引力所引起 的受力情况可达到最大值。如果转换器的运动方向反过来，也就是说如果转换器运动离开 定子，那么在间距r足够小时，定子与运动的转换器之间会有引力作用。
[0005] 因此，当定子和转换器之间的距离足够小时，定子和转换器独立于定子和转换器 的极性被用作磁体。此外，该足够小的距离通过转换器相对于定子的场强来给定，反之亦 然。转换器的场强在磁性装置运行时，例如在电磁体极性反转时刻与定子相比会很小。
[0006] 若在定子与转换器之间的间距足够小，则转换器远离定子的运动会被在定子与 转换器之间作用的引力阻止或抑制。现有技术公知的这种效应称之为将转换器"捕获 (Fangen) "在定子上。例如，被用作磁驱动器的磁性装置的性能会因此降低。
[0007] DE102997051917公开的磁性装置具有被构造成电磁体的致动器和用于在运动方 向上产生力的弹簧元件。DE102997051917中没有指出在本专利申请公开内容中所讨论的至 少在转换器充分接近定子时在定子和转换器的作用的问题。结果是，本领域技术人员面临 的任务不是提出在下面所描述的、根据本发明的力的平衡或力的不平衡。DE102997051917 中不包括与要在运动方向上生成的力的大小有关的说明，从而使得本领域技术人员不能从 DE102997051917中推断出弹力的大小。
[0008] EP1320178中也没有指明除了电磁线性驱动器外起作用的弹簧的大小。当转换器 充分接近定子时，定子和转换器用作磁体这一问题在EP1320178中也没有谈及，从而使得 本领域技术人员不能从EP1320178中推断出弹力的大小或者可推断出EP1320178中所述与 下面所描述的加速单元类似的弹簧的作用。
[0009] DE10003928中公开了一种具有作用于转换器的弹簧机构的电磁致动器。根据 DE10003928的公开内容，该弹簧机构充当转换器的回转机构。本发明所针对的当转换器运 动离开定子时转换器脱离定子这一问题在DE10003928中没有谈及。
[0010] 在W02007063222中，弹簧的任务在于，若线圈发生故障则将致动器置于关闭位 置。因此，在W02007063222中没有谈及本发明所针对的问题。
[0011] DE202009014192中所公开的装置的弹簧不会影响转换器的运动，但被用于耦合多 个装置。
[0012] 这里所谈论的发明提出的任务在于，提供一种磁性装置，该磁性装置与根据现有 技术的装置相比具有额外的组件，该组件会减少或阻止将转换器捕获在定子上的作用。下 面将通过捕获作用所导致的受力状态称为捕获力状态。
[0013] 根据本发明所述情况是这样实现的，即当转换器与加速单元耦合时并且当转换器 运动离开定子时，在转换器运动方向上因磁性所致作用于转换器的力之和大于或等于零， 从而使得转换器可借助校正力Fra"摆脱由定子引起的引力。
[0014] 根据本发明，磁性装置可以是磁驱动器、发电机、电阻单元或其它装置，在所述装 置中，转换器大体上相对于定子运动，或者由于磁场所引起的力导致仅部分地运动。
[0015] 当转换器到定子的距离足够小时，定子和转换器用作磁体，从而使得转换器向着 定子运动。由加速单元引起的加速力状态在转换器离开定子的运动方向上取向。加速力状 态的作用可局限在转换器运动路径的部分区域，在此区域会出现上面描述的捕获效应。
[0016] 加速力状态可通过在转换器运动路径的部分区域中叠加捕获力状态得到。捕获力 状态基本上通过在定子与转换器之间作用的引力形成。加速力状态会根据其自身的大小部 分地或全部地与捕获力状态抵消。
[0017] 加速单元可导致以机械生成的力或磁力为基础的受力状态。加速单元可引起由于 至少部分弹性变形体的事先变形产生的加速力状态。转换器运动可导致弹性体的变形。一 般说来，在发生捕获效应之前和/或在转换器到达充分接近定子的区域（在此区域随后会 发生捕获效应）之前，转换器至少部分地向着定子运动期间会引起弹性体的变形。
[0018] 根据本发明的磁性装置的实施形式的特征在于，加速单元通过整个转换器运动路 径有效地与转换器耦合。
[0019] 可根据转换器到定子的距离，在转换器接近定子时，将加速单元预张紧和/或加 速单元可根据转换器到定子的距离导致加速力状态。
[0020] 当转换器与加速单元親合时并且当转换器向着定子运动时，在转换器运动方向的 反方向上作用于转换器的力之和可以小于或等于零。
[0021] 当转换器与加速单元耦合时并且当转换器运动离开定子时，在转换器运动方向上 的、在转换器上的作用力之和可以大于或等于零。
[0022] 此处公开的根据本发明的磁性装置不局限于将加速单元定位在定子与转换器之 间的区域。将加速单元定位在所述区域只是加速单元根据本发明的一种定位可能性。此外， 加速单元可布置在转换器运动路径的侧面，与转换器运动路径呈任意角度延伸。
[0023] 弹簧也可与支承元件构成整体式构成，所述支承元件实现支承在转换器轴上滑行 的转换器的功能。弹簧可构造成片簧或螺旋弹簧。支承元件可具有弹性材料，该弹性材料 在根据本发明的磁性装置运行时会发生变形。
[0024] 根据现有技术，在转换器上的作用力为依据相应的定子和相应的转换器之间的距 离在此区域作用的定子和转换器之和。在出现上述捕获效应时，在定子与运动离开定子的 转换器之间作用的捕获力的行为与弹簧的相应结构相类似。这里公开的发明的特征在于， 加速单元会依据转换器到定子的暂时距离产生加速力状态。
[0025] 加速单元的上述特征，例如可由于弹簧的几何结构在弹簧长度上不同或因弹簧的 材料性质在弹簧长度上不同来实现。例如用类似的方式可构成弹性变形体。
[0026] 根据本发明的磁性装置的以下实施形式被证明是有利的，即根据接近定子的转换 器来预张紧加速单元。在本发明的框架中，预张紧状态被描述为与预张紧弹簧得到的一种 状态类似，在此状态下加速单元存储被施加在加速单元上的、用于以后释放的力或变形。根 据本发明，以后释放被施加的力或变形，以便释放被捕获在定子上的转换器。
[0027] 根据本发明的磁性装置的可能实施形式的特征在于，加速单元与转换器和固定点 耦合，且至少部分地在转换器与固定点之间延伸。
[0028] 固定点可以是位于根据本发明的装置以外的物体。此外，固定点可以是设备部件， 例如机架或壳体部件。固定点相对于定子能够是不可移动地或可移动地布置。
[0029] 可将定子构造成固定点。
[0030] 加速单元可以是另一个磁体，该磁体与转换器耦合并被接通用于加速转换器。此 磁体可以是永磁体和/或电磁体。
[0031] 此外，加速单元可具有驱动器，从而使得根据本发明的核心思想，在驱动器与转换 器耦合时可应用受力状态。该驱动器例如可以是根据现有技术的电动机和/或气动装置或 液压装置。
[0032] 加速单元可构造成弹簧，此弹簧具有平行于转换器运动方向作用的弹簧力分量。
[0033] 因此，所述弹簧力分量在与通过捕获效应引起的力的相反方向上作用。转换器向 着定子的移动会预张紧弹簧，其中存储在弹簧中的力会在转换器运动离开定子时释放。
[0034] 上述说明涉及到线性的或多边形的转换器运动路径。转换器运动路径的延长线 (Strahl)可通过定子。
[0035] 根据本发明的磁性装置的可能实施形式包括电磁体和永磁体的所有可能组合形 式，特别是包括将定子和转换器构造成永磁体或电磁体。
[0036] 可将定子和转换器构造成永磁体。
[0037] 可将定子构造成永磁体并将转换器构造成电磁体。
[0038] 可将定子构造成电磁体并将转换器构造成电磁体。
[0039] 根据一般的专业知识，要极化电磁体和/或永磁体，使得可通过产生的斥力或引 力使转换器相对于定子运动或使其在定义的位置。
[0040] 在将定子和/或转换器构造成电磁体时，定子和/或转换器作为另一个磁体。这 一点可通过改变在规定的时间内的定子和/或转换器的磁场来实现。可根据运动的转换器 的位置来选择规定的时间。
[0041] 根据