CN104575929B - 高速螺线管 - Google Patents

Abstract

提供了一种具有增强响应特性的高速螺线管。该高速螺线管包括：能够沿轴向方向线性地移动的可动轴；联接至可动轴的可动线圈单元；以及磁场形成单元，该磁场形成单元形成相对于可动线圈单元中流动的电流的方向垂直的方向上的磁场，其中，当向可动线圈单元施加电流时，可动线圈单元通过由磁场形成单元形成的磁场而移动以移动可动轴。根据该高速螺线管，移动部的重量得到显著减小，并且由于电气时间常数小，因此该螺线管的响应速度可以得到提高。

Description

高速螺线管

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年10月10日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2013-0120419的权益，该申请的公开内容通过参引合并到本文中。

技术领域

本公开涉及一种高速螺线管，并且更特别地，涉及一种具有增强响应特性的高速螺线管。

背景技术

通常，螺线管是可动芯部由于线圈中流动的电流而以线性方式移动以将磁能转化成动能的装置。螺线管用于诸如动力装置、汽车、液压系统等之类的各种工业领域中。

图1为相关技术螺线管的截面图。

参照图1，相关技术螺线管包括外部固定铁芯10、内部固定铁芯30、可动铁芯40以及线圈20。

在相关技术螺线管中，当电流施加于线圈20时，通过线圈20中流动的电流，吸引力作用在可动铁芯40与内部固定铁芯30之间，从而使可动铁芯40能够沿朝着内部固定铁芯30的方向移动。

然而，由于相关技术螺线管具有可动铁芯40移动的结构，移动部的质量相对较大，从而导致低的反应率/速率，即，慢的响应速度。

此外，由于诸如可动铁芯40、内部固定铁芯以及外部固定铁芯10之类的铁芯定位在线圈20周围，因此电气时间常数(电感/电阻)大以致在施加电压时电流相对较慢地增大。

螺线管的驱动力与电流的大小紧密相关，并且这里，由于电流会相对较慢地增大，因此相关技术螺线管难以获得快速响应特性。

发明内容

本公开的一方面可以提供一种具有快速响应特性的高速螺线管。

根据本公开的一方面，高速螺线管可以包括：能够沿轴向方向线性地移动的可动轴；联接至可动轴的可动线圈单元；以及磁场形成单元，该磁场形成单元形成相对于可动线圈单元中流动的电流的方向垂直的方向上的磁场，其中，当向可动线圈单元施加电流时，可动线圈单元通过由磁场形成单元形成的磁场而移动以移动可动轴。

可动线圈单元可以包括：线圈；绕组构件，该绕组构件允许线圈围绕其缠绕、并且通过层合多个预浸件而形成；以及可动支承件，该可动支承件将绕组构件固定地联接至可动轴。

磁场形成单元可以包括：永磁体，该永磁体设置在可动线圈单元内或可动线圈单元的外部并且形成相对于可动线圈单元中流动的电流的方向垂直的方向上的磁场；以及第一磁轭和第二磁轭，第一磁轭和第二磁轭通过永磁体连接、设置在可动线圈单元内以及可动线圈单元的外部、并且使由永磁体形成的磁场的磁通集中在可动线圈单元上。

第一磁轭和第二磁轭可以连接至永磁体的一侧和另一侧以形成磁通路径。

高速螺线管还可以包括：导引单元，该导引单元环绕可动轴的圆周/周边以引导可动轴的线性运动。

高速螺线管还可以包括：支承可动轴并且形成可动线圈单元的运动空间的盖。

附图说明

本公开的以上及其他方面、特征和其他优势将从以下结合附图而进行的详细描述中得到更加清楚地理解，在附图中：

图1为示出了相关技术螺线管的截面图；

图2为示出了根据本公开的示例性实施方式的高速螺线管的截面图；

图3为示出了图2所示的高速螺线管的可动线圈单元致动的状态的截面图；

图4为示出了包括在图2所示的高速螺线管中的绕组构件的局部截面立体图；

图5为示出了根据本公开的另一示例性实施方式的高速螺线管的截面图；

图6为示出了根据本公开的另一示例性实施方式的高速螺线管的截面图；以及

图7为示出了根据本公开的另一示例性实施方式的高速螺线管的截面图。

具体实施方式

下文中，本公开的示例性实施方式将被参照附图详细描述。

然而，本公开可以用许多不同形式来例示并且不应被理解为限于本文所述的具体实施方式。相反，提供这些实施方式使得本公开将是彻底的且完整的，并且将把本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。

在附图中，元件的形状和尺寸为了清楚起见而可以被放大，并且相同的附图标记将始终用于表示相同或相似的元件。

首先，根据本公开的示例性实施方式的高速螺线管将参照图2至图4进行描述。本文中，图2为示出了根据本公开的示例性实施方式的高速螺线管的截面图，图3为示出了高速螺线管的可动线圈单元致动的状态的截面图，并且图4为示出了绕组构件的局部截面立体图。

在图2和图4中，根据本公开的示例性实施方式的高速螺线管100可以包括盖110、可动轴120、可动线圈单元以及磁场形成单元，并且还可以包括引导可动轴120的线性运动的导引单元180。

盖110可以形成根据本公开的示例性实施方式的高速螺线管100的壳体的一部分，并且该盖110可以通过可动轴120插入到孔中的结构来支承可动轴120(将在下文中描述)。

在示例性实施方式中，盖110可以形成在其中可动线圈单元与磁场形成单元联接并且可动线圈单元移动的运动空间。

如图2和图3所示，可动轴120可以由磁场形成单元(将在下文中描述)的孔支承并且沿轴向方向以线性方式移动。

可动轴120进行线性运动并且将取决于根据本公开的示例性实施方式的高速螺线管100的致动的动能传送至外部元件。

可动线圈单元可以形成为在盖110的内部空间中以线性方式移动。当可动线圈单元联接至可动轴120并且以线性方式移动时，可动线圈单元可以移动可动轴120。

在示例性实施方式中，可动线圈单元可以包括线圈140、绕组构件145以及可动支承件130。

线圈140可以形成为围绕绕组构件145(将在下文中描述)缠绕的导线，电流可以在该导线中流动。

绕组/卷绕构件145可以形成为线圈140围绕其缠绕的绝缘体。

在示例性实施方式中，绕组构件145可以具有筒体/圆筒形状，其中可动轴120设置在绕组构件145的中央处。

另外，在示例性实施方式中，绕组构件145可以通过层合多个预浸件而形成。

预浸件是在强化纤维上预浸渍有基体材料而形成的材料，并且多个预浸件可以结合以形成高强度的轻质的材料。

在示例性实施方式中，如图4所示，绕组构件145可以形成为使得多个层合预浸件145a和145b彼此间隔开，并且线圈140可以缠绕在多个预浸件145a之间的空间中。

即，线圈140可以从圆筒形绕组构件145的中央沿向外的方向缠绕多次以形成多层，并且在这种情况下，线圈140的缠绕层中的每一层均可以设置在多个预浸件145a之间。

对于这种结构，在示例性实施方式中，绕组构件145可以包括多个层合主预浸件145a以及层合在主预浸件145a之间的辅助预浸件145b。

如图4所示，辅助预浸件145b具有比主预浸件145a的长度更短的长度，从而形成相当于线圈140在主预浸件145a之间的厚度的空间。

主预浸件145a在两侧支承线圈140的多个缠绕层中的每一层的结构是有利的，原因在于：绕组构件145和线圈140的联接结构是稳固的并且可动线圈单元形成为薄且轻。

此外，由于线圈140的缠绕层中的每一层牢固地插入在预浸件145a和145b之间，因此线圈140和绕组构件145的性状可以彼此一致。

具有前述构型的绕组构件145可以形成为比普通线圈筒管更轻，并且因此，驱动单元可以是轻质的以显著增强螺线管的响应速度。

特别地，由于层合多个薄预浸件145a和145b以形成绕组构件145，绕组构件145的整体厚度可以形成为薄，从而减小了将在下文中描述的第一磁轭160与第二磁轭170之间的空间。第一磁轭160与第二磁轭170之间的空间减小可以导致施加于线圈140的磁场增强，从而增大了螺线管的驱动力以最终提高/增强螺线管的工作速度。

可动支承件130为将绕组构件145固定地联接至可动轴120的构件。在示例性实施方式中，可动支承件130可以形成为在其一个外侧处连接至绕组构件145的一端并且使可动轴120连接至其孔的构件，但是本公开并不局限于此。

磁场形成单元可以形成沿相对于可动线圈单元中流动的电流的方向垂直的方向的磁场。

在示例性实施方式中，磁场形成单元可以包括永磁体150、第一磁轭160和第二磁轭170。

永磁体150可以设置在可动线圈单元内或者可动线圈单元的外部并且可以形成相对于可动线圈单元中流动的电流的方向垂直的方向上的磁场。

在示例性实施方式中，如图2和图3所示，永磁体150可以设置在线圈140的内侧，该线圈140设置在可动线圈单元中。

第一磁轭160和第二磁轭170可以通过永磁体150连接并且分别设置在可动线圈单元内和可动线圈单元的外部，以使由永磁体150形成的磁场的磁通能够集中在可动线圈单元上。

在示例性实施方式中，如图2和图3所示，第一磁轭160可以连接至永磁体150的一侧从而设置在线圈140的内侧处并且在其一端处朝向线圈140突出。

如图2和图3所示，第二磁轭170可以连接至永磁体150的另一侧从而设置在线圈140的外部并且在其一端处朝向线圈140突出。

通过这种构型，线圈140可以设置在第一磁轭160与第二磁轭170之间。

本文中，第一磁轭160和第二磁轭170可以形成为磁体以形成由永磁体150产生的磁通的磁通路径。

在该构型中，永磁体150、第一磁轭160和第二磁轭170可以形成相对于线圈140中流动的电流的方向垂直的方向上的磁场。

即，如图2和图3中的箭头所示，永磁体150、第一磁轭160和第二磁轭170可以将磁力沿从线圈的内侧至线圈140的外侧的方向施加在线圈140上。

在这种情况下，由于磁通可以通过第一磁轭160和第二磁轭170朝向线圈140的突出结构而集中在线圈140上，因此强大的磁力可以作用在线圈140上。

在这种构型中，当向可动线圈单元的线圈140施加电流时，可动线圈单元通过由磁场形成单元形成的磁场而移动以移动可动轴120。

换句话说，当向线圈施加电流时，电流在由永磁体150、第一磁轭160和第二磁轭170形成的磁场内的线圈140中沿竖向方向流动，并且线圈140可以通过洛伦兹力以线性方式向上移动，如图3所示。

在示例性实施方式中，虽然没有示出，但是使可动线圈单元在供应至线圈140的电流被释放时返回到其初始位置的操作可以通过诸如弹簧之类的弹性构件(未示出)来实施。

导引单元180形成为沿轴向方向环绕可动轴120的圆周以引导可动轴120的线性运动。在示例性实施方式中，导引单元180可以形成为具有孔以及其外部边缘的绝缘体，可动轴120插入该孔中，永磁体150、第一磁轭160和第二磁轭170固定至导引单元180的外部边缘。

与图1所示的相关技术螺线管不同，根据本公开的示例性实施方式的高速螺线管100的移动部包括轻质的线圈140和绕组构件145，并且因此响应速度快。

此外，在根据本公开的示例性实施方式的高速螺线管100中，由于线圈140具有低电感，电气时间常数小，从而获得快的响应速度。

本公开的其他示例性实施方式将参照图5至图7进行描述。本文中，图5至图7分别为示出了本公开的其他示例性实施方式的截面图。

在图5所示的根据本公开的另一示例性实施方式的高速螺线管100中，与以上参照图2和图3描述的根据本公开的示例性实施方式的高速螺线管100不同，永磁体150和第一磁轭160可以设置在线圈140的外部。

如图5所示，在根据本公开的另一示例性实施方式的高速螺线管100中，可动支承件130形成为更短并且绕组构件145和线圈140可以具有更小的直径，从而进一步减小了移动部的重量。

在图6所示的根据本公开的另一示例性实施方式的高速螺线管100中，可动轴120形成为是短的并且不足够长以贯穿永磁体150、第一磁轭160和第二磁轭170，而仅能够贯穿盖110，这与以上参照图2和图3描述的根据本公开的示例性实施方式的高速螺线管100不同。

在图6所示的根据本公开的另一示例性实施方式的高速螺线管100中，由于可动轴120的重量得到减小，因此移动部的重量进一步得到减小。

在图7所示的根据本公开的另一示例性实施方式的高速螺线管100中，永磁体150和第一磁轭160可以设置在线圈140的外部，这与图5所示的根据本公开的示例性实施方式的高速螺线管100不同。

在图7所示的根据本公开的另一示例性实施方式的高速螺线管100中，可动支承件130可以形成为是短的，绕组构件145和线圈140可以具有小的直径，并且可动轴120可以形成为是短的，移动部的重量可以得到显著减小。

如上所述，根据本公开的示例性实施方式，移动部的重量可以得到显著减小，并且由于电气时间常数小，因此螺线管的响应速度可以得到提高。

此外，由于设置在磁场中的移动部是薄的，因此驱动力可以被增大，从而提高了响应速度。

虽然以上已经示出和描述了示例性实施方式，但是对于本领域技术人员而言将明显的是可以在不脱离本发明的由所附权利要求限定的范围的情况下做出改型和变体。

Claims (5)

1.一种高速螺线管，包括：

可动轴，所述可动轴能够沿轴向方向线性地移动；

可动线圈单元，所述可动线圈单元联接至所述可动轴；以及

磁场形成单元，所述磁场形成单元形成沿相对于在所述可动线圈单元中流动的电流的方向垂直的方向的磁场，

其中，当向所述可动线圈单元施加电流时，所述可动线圈单元通过由所述磁场形成单元形成的磁场而移动从而使所述可动轴移动，

所述可动线圈单元包括线圈、绕组构件、以及可动支承件，所述绕组构件允许所述线圈围绕所述绕组构件缠绕并且所述绕组构件通过层合多个预浸件而形成，所述可动支承件将所述绕组构件固定地联接至所述可动轴，

所述绕组构件的多个预浸件彼此间隔开，并且所述线圈缠绕在所述多个预浸件之间的空间中，

所述绕组构件包括层合的多个主预浸件和层合在所述主预浸件之间的多个辅助预浸件，使得所述空间形成在所述多个主预浸件之间从而允许所述线圈缠绕在所述空间中，以及

所述辅助预浸件完全地设置在所述主预浸件之间。

2.根据权利要求1所述的高速螺线管，其中，所述磁场形成单元包括：

永磁体，所述永磁体设置在所述可动线圈单元内或者设置在所述可动线圈单元的外部、并且形成沿相对于在所述可动线圈单元中流动的电流的方向垂直的方向的磁场；以及

第一磁轭和第二磁轭，所述第一磁轭和所述第二磁轭由所述永磁体连接、设置在所述可动线圈单元内以及设置在所述可动线圈单元的外部、并且使由所述永磁体形成的所述磁场的磁通集中在所述可动线圈单元上。

3.根据权利要求2所述的高速螺线管，其中，所述第一磁轭和所述第二磁轭连接至所述永磁体的一侧和另一侧从而形成磁通路径。

4.根据权利要求1所述的高速螺线管，还包括导引单元，所述导引单元环绕所述可动轴的圆周从而引导所述可动轴的线性运动。

5.根据权利要求1所述的高速螺线管，还包括支承所述可动轴并且形成所述可动线圈单元的运动空间的盖。