具有节能电动致动器的阀的制作方法

具有节能电动致动器的阀
1.本技术是基于申请号为201910665927.x，申请日为2019年7月23日，发明名称为“具有节能电动致动器的阀”的中国专利申请提出的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及一种具有电动致动器的阀。

背景技术：

3.在流体阀技术中经常使用电磁致动器。在这些致动器的大多数中借助由线圈产生的磁场使由磁性材料构成的衔铁运动。特别是在期望的微型化情况中以下可能性受到限制：一方面节省空间地设计，另一方面提供充分的磁力。其原因在于：在越来越小的线圈中可实现的磁场强度大幅下降，或者最大可能的电流受到限制。
4.与此相反，电动驱动装置中的磁场强度与驱动装置中使用的永久磁铁的体积有关，其中，在电磁致动器的情况中减少永久磁铁的体积对在驱动装置中可使用的磁场强度产生的影响比减小线圈尺寸小。
5.由wo 2010/066459 a1已知有一种具有大功率电动致动器的微型阀，该电动致动器可利用低电压运行。致动器具有可线性运动地支承的执行机构，该执行机构具有印刷在其上的螺旋形导体电路。磁组件在给导体电路通电流时将洛伦兹力施加到具有螺旋形导体电路的执行机构上，由此使该执行机构偏转。由于应该通过电流方向的换向实现复位，所以未设置复位元件。
6.de 10 2014 113 103 a1示出了一种适于微型应用的特别是适于微型阀或微型泵的电动致动器。该电动致动器包括用于产生磁场的磁组件和相对该磁组件可运动的执行机构。该执行机构具有可通电流的空心线圈，该空心线圈设置在磁场中并且牢固地与由非磁性材料构成的线圈架联接。

技术实现要素：

7.本发明的目的是：构造一种具有电动致动器的阀、特别是用于微型流体应用的阀，使其不仅能够更加节能地运行，而且还能够经济地实现。
8.所述目的通过具有权利要求1特征的阀得以实现。在从属权利要求中对根据本发明的阀的有益的和适宜的构造设计进行了说明。
9.根据本发明的阀包括电动致动器，该电动致动器具有用于产生磁场的磁组件和相对该磁组件可运动的执行机构。该执行机构具可通电流的线圈，该线圈设置在磁场中并且牢固地与线圈架联接。所述执行机构能够在至少两个限定位置之间运动。根据本发明设置有相互永磁作用的机构，这些机构即使在线圈无电流时也将所述执行机构固定保持在所述限定位置中的至少一个限定位置中。所述相互永磁作用的机构本身不必使永磁的。如果这些机构与永久磁铁如特别是由软磁材料构成的部件相互作用的话，就足够了。
10.本发明基于以下认识：如果设置用于驱动或者操作阀的电动致动器的执行机构在
占据设定的运行位置之后能够在不必为此强制性地使用电能的情况下自动地保持在该运行位置中，那么可以占据不同运行位置的阀能够特别节能地运行。
11.在根据本发明的阀的电动致动器中已经以特别有效的方式将所谓的洛伦兹力用于变换运行位置，所述洛伦兹力在线圈被通电流时在固定的磁组件的磁场中产生。然而为了将执行机构固定保持在一个运行位置中完全不再需要通过该执行机构的线圈的电流，这是因为根据本发明设置的相互永磁作用的机构自动承担了这个任务。所述相互永磁作用的机构不需要用于将必要的保持力施加到执行机构上的电能。当然尽管并不是强制性必要的，依然可以设定给线圈通电流，以便辅助保持力。
12.所以在根据本发明的阀的运行中，为了变换运行位置只为电动致动器的线圈加载短暂的电流脉冲就足够了。然后仅仅通过所述相互永磁作用的机构将驱动装置的执行机构保持在接着占据的运行位置中。
13.为了实现这样的驱动装置不需要高额的结构费用。特别是根据本发明的阀的电动致动器可有益地构成为不需要额外的结构空间。
14.如果将与非磁性线圈架牢固联接的空心线圈用作线圈，那么电动致动器的基本驱动理念(antriebskonzept)是特别高效的。众所周知，空心线圈是围绕由非软磁材料(通常为空气)构成的芯部反复缠绕的线材。非磁性的线圈架也不通过铺设或插入到磁场中而磁化并且例如可由塑料构成。然而原则上也可以如下地构成电动致动器：使用具有软磁芯部的传统线圈并且线圈架并非强制性地由非磁性材料构成。
15.由于线圈架与空心线圈牢固联接，所以其在相应的结构中直接用于使密封元件等偏转。
16.本发明意义上的“限定位置”是执行机构的具体的、稳定的和可复制实现的(即非任意的)位置。这些位置相当于根据本发明的阀的设定的运行位置。例如可以设置有第一运行位置和第二运行位置，在所述第一运行位置中密封座通过密封元件(阀体)完全关闭，在所述第二运行位置中密封座完全打开。
17.根据本发明的一种优选的实施方式，所述相互永磁作用的机构具有软磁件，该软磁件至少沿着执行机构的运动方向牢固地与该执行机构联接并且与磁组件的磁场相互作用。牢固的联接在此应该理解为力锁合的或尽可能形状锁合的联接，该联接确保将作用到软磁件上的力机械传递到执行机构上，其中，无损耗的传递是期望的、然而并不是强制性必要的。利用这种实施方式能够意外简单地实现所追求的执行机构在至少一个限定位置中的固定保持。因此将本来已有的磁组件的原本设置用于使执行机构(线圈和线圈架)运动的磁场用于将执行机构在达到限定位置之后固定保持在那里。因此对于这个功能来说不需要用于产生另外的磁场的额外磁铁。更确切地说，磁组件的磁场在这种实施方式中与软磁件相互作用，也就是说，它以所期望的方式将吸力施加到软磁件上。由于软磁件牢固地联接在线圈架上之故，因此保持力自动地作用到执行机构上，使得该执行机构稳定地保持在限定位置中。在软磁件与执行机构之间的仅沿着执行机构的运动方向的牢固联接为此是必要的，而沿着横向的相对运动可以是允许的。这样的横向运动即对于避免非预期的横向力来说会是绝对有意义的，之后还将对此进行详细说明。所述软磁件可毫无问题地集成到所述执行机构中。只需注意：软磁件向外不或者至少不大幅地被磁屏蔽。结果是：在不必提供额外结构空间的情况下，能够实现根据本发明的保持功能。在某些情况下，将软磁件设置在执行机
构之外也可以是有意义的，其中，在这种情况中结构空间会略微增大。
18.软磁件的类型和形状可在很大程度上自由选择，然而在考虑到特定的情况下可以进行适配，使得能够实现经济的制造并且在根据本发明的具有电动致动器的阀的运行中实现保持力的有效。所述软磁件特别是可设计为线材、多个线材段、多个球体、棒材、板条、软磁粉末、软磁切屑或设计为填充有软磁材料的塑料件。
19.由磁组件产生的磁场应该尽可能包括具有不同通量密度的磁场区域。优选地，软磁件则设置在磁场的这个区域中。软磁件即由于相互的磁作用之故而自动地努力沿着一方向运动，沿着该方向磁通密度增加。对此负责的、作用到软磁件上的力可有针对性地用作用于执行机构的保持力和在必要时用作密封元件的密封力，所述密元封件用于克服介质的压力将阀座密封。
20.根据本发明的一种特别有益的观点，所述磁场区域具有至少一个局部的通量密度变化最大值，并且将软磁件的设置结构选择成，使得该软磁件在通量密度变化最大值中或非常接近该通量密度变化最大值时位于执行机构的所述限定位置之一中。由于作用到软磁件上的力和因此施加到执行机构上的保持力在通量密度变化最大的地方最强，所以执行机构的如下的位置最适合作为例如阀的设定的运行位置，在该位置中软磁件尽可能准确地位于这个最大值的地方。当然可将这个认识转用到另外的运行位置上，也就是说，可以根据另外的局部的通量密度变化最大值的地方设定执行机构的另外的限定位置。
21.所述软磁件优选具有长形形状，其中，所述软磁件的纵向延伸的方向基本上垂直于执行机构的主运动方向并且垂直于磁场的主方向。换言之这意味着：软磁件主要沿着垂直于增大的通量密度变化的方向延伸。通过磁组件产生的保持力特别有效地在软磁件的大段长度上、理想地整个长度上作用到这样构成的软磁件上。
22.优选将一个永久磁铁或多个永久磁铁用于磁组件，该磁组件主要提供使执行机构运动所需的磁场。因此为了产生这个磁场不需要电流。尽管原则上一个唯一的永久磁铁足以提供磁场，但是具有多个以适当的方式设置的永久磁铁的磁组件是优选的。
23.磁组件的简单而有效的结构设定至少一个第一和第二永久磁铁，这些永久磁铁相互对置地设置，即，在第一和第二永久磁铁的相反的磁极之间构成有纵向间隙，执行机构在该纵向间隙中运动。在永久磁铁的这种设置结构中，在所述纵向间隙中构成具有几乎连续平行的场力线的磁场。然而在所述纵向间隙的始端和终端上通量密度相应下降。所述软磁件被拉向所述纵向间隙中的如下位置的方向，在该位置上通量密度变化最大。若所述软磁件例如位于空隙的始端，那么它被拉向所述纵向间隙的中心的方向。
24.根据这种磁组件的一种有益的改进方案，附加地设置有至少一个第三和第四永久磁铁，这些永久磁铁相互对置地设置，即，所述纵向间隙在第三和第四永久磁铁的相反的磁极之间继续延伸。在此，第三和第四永久磁铁沿着所述纵向间隙的纵向设置在第一或者第二永久磁铁旁边，使得相应彼此相反的磁极在那里也对置。在永久磁铁的这种设置结构中，磁场的场方向在所述纵向间隙中转向180
°
。磁场在这个转向区域中较弱，所以该区域可称为“中性领域”。具体地说，该中性领域沿着如下界限延伸，在该界限上各磁铁相应在所述纵向间隙的一侧上对置。通量密度在中性领域的两侧(沿着间隙的纵向)大幅增加，使得根据所述作用原理可以将执行机构的限定位置设定在那里。
25.因此所述软磁件如下地设置在所述纵向间隙中是有益的，即，该软磁件在执行机
构在所述至少两个限定位置之间运动时通过如下的中性领域、也就是说一领域，在该领域中磁场比在邻接领域中(尽可能明显)弱。
26.在一种实施方式中，第一和第二永久磁铁以及在必要时第三和第四永久磁铁相应强度相同，在该实施方式中，软磁件应该最好设置在纵向间隙的跨度的中心中，其中，“跨度”是指第一与第二永久磁铁之间以及在必要时第三与第四永久磁铁之间的间距。由于在这种情况中设置在所述纵向间隙一侧上的永久磁铁作用到软磁件上的引力和设置在纵向间隙另一侧上的永久磁铁的引力理想地相互抵消，所以产生的非预期的作用到软磁件上的横向力被消除或者至少被保持得尽可能小。
27.在具有彼此对置的永久磁铁和居间的纵向间隙(调整机构利用软磁件在该纵向间隙中运动)的磁组件中要求尽可能大的保持力和相反尽可能小的横向力。然而可利用软磁件的一种结构实现良好的折衷，在所述结构中，软磁件的宽度沿着纵向间隙的跨度的方向小于或等于所述跨度的0.5倍。优选地，软磁件的宽度小于纵向间隙的跨度的0.3倍。
28.另外，软磁件的垂直于纵向间隙的跨度方向的以及垂直于纵向间隙的长度方向的长度应该大于或等于宽度的2倍。优选地，所述软磁件的长度大于所述宽度的7倍。
29.所述软磁件可节省空间地设置在线圈的芯部中，该线圈优选是围绕非磁性芯部缠绕的空心线圈。在这种情况中，不能将软磁件视为线圈芯，这是因为它满足其它功能并且由于其尺寸小之故也根本不能起到线圈芯的作用。
30.鉴于具有与执行机构完全刚性连接的软磁件的确定的组件，在该组件中在执行机构于磁组件的磁场中运动的过程中，作用到软磁件上的非预期的横向力是不可避免的，本发明的一种有益的改进方案设定：软磁件保持在保持件中，该保持件允许软磁件相对磁组件以至少一个自由度进行相对运动。由此可以实现“浮动的支承结构”，该浮动的支承结构在执行机构于磁场中的运动期间允许软磁件横向运动，因而没有非预期的力或力矩进入、或者至少仅仅以小的程度进入支承结构。
31.特别是这样的保持件应该基本上不能沿着执行机构的运动方向相对该执行机构运动、然而却能够沿着至少一个横向于所述运动方向的方向相对所述执行机构运动。
32.本发明同样如应用在具有枢转致动器-在该枢转致动器中执行机构围绕轴线可转动地支承-的阀上一样能够应用在具有电动线性致动器的阀上，在所述线性致动器中执行机构可线性运动地支承。在后述情况中执行机构的最大转角典型地小于或等于45
°
。
33.在具有枢转致动器的实施方式中执行机构围绕轴线可转动地支承，在该实施方式中一种结构是有益的，在该结构中软磁件如下地容纳在保持件中，即，其相对空心线圈的中轴线沿着一方向倾斜。由此能够实现：相同的保持力在执行机构的至少两个限定位置中起作用。
34.在这种情况中，特别是如下地选择斜度，即，软磁件在所述至少两个限定位置中相对垂直于执行机构的主运动方向和磁场的主方向的方向倾斜。
35.本发明特别适用于一种阀、特别是微型阀，该阀包括具有流体接口的流体外壳、至少一个阀座以及与该阀座共同作用的密封元件，其中，该密封元件与执行机构联接。
附图说明
36.由下面的说明并且由下面参照的附图获得本发明的另外的特征和优点。附图中：
37.图1a示出了根据本发明第一实施方式的阀的纵剖视图，其具有电动致动器；
38.图1b示出了图1a所示阀的横剖视图；
39.图1c示出了图1a所示的阀的透视图；
40.图2示出了用于根据本发明的阀的电动致动器的、具有四个磁铁的磁组件的原理图以及附属的力-行程曲线图；
41.图3示出了用于根据本发明的阀的电动致动器的、具有两个磁铁的磁组件的原理图以及附属的力-行程曲线图；
42.图4示出了用于根据本发明的阀的电动致动器的磁铁和软磁件的原理图；
43.图5a示出了根据本发明第二实施方式的阀连同电动致动器的纵剖视图，该阀处于第一位置中；
44.图5b示出了图5a所示的阀在第二位置中；
45.图5c示出了图5a所示的阀在第二位置中的横剖视图；
46.图6a示出了根据本发明第二实施方式的变型的阀连同电动致动器的纵剖视图；
47.图6b示出了图6a所示的阀的横剖视图；
48.图6c示出了用于图6a所示的阀的软磁件的保持件的透视性透明视图。
具体实施方式
49.图1a至1c和5a至5c示出了阀、在此是微型阀的两种实施方式，其基本结构和基本作用原理类似于在de 10 2014 113 103 a1中示出的阀实施方式的结构和基本作用原理，因而下面尤其是对不同之处、特别是针对微型阀的稳定的运行位置进行详细阐述。
50.图1a至1c示出了微型阀10的第一实施方式，其具有流体外壳11，该流体外壳包括流体接口12、至少一个阀座13以及与该阀座13共同作用的密封元件14。微型阀10此外包括安置在致动器壳体18中的双稳态电动线性致动器20，所述致动器壳体套装在流体外壳11上。
51.致动器20包括至少一个固定的永久磁铁21、通常四个长形的永久磁铁21、22、23和24以及可运动地设置在永久磁铁21至24的磁场中的空心线圈30。该空心线圈30牢固地装配在由非磁性材料构成的线圈架19上。该线圈架19沿着方向a可线性运动地支承。在线圈架19上牢固地联接有密封元件14。线圈架19连同装配在其上的空心线圈30因此起用于密封元件14的执行机构的作用。
52.若电流流过空心线圈30，那么该空心线圈与线圈架19一起在永久磁铁21至24的磁场中运动并且由此操作所联接的密封元件14。由空心线圈30包围的空间通过非磁性的芯部31构成(例如空气、塑料等等)。
53.软磁件36对于致动器20的双稳态来说特别重要，该软磁件与空心线圈30或线圈架19牢固联接。所述牢固联接基于力锁合或更好是基于形状锁合，其保证将作用到软磁件36上的力机械传递到执行机构上。在所示出的实施例中，软磁件36设置在空心线圈30的非磁性的芯部31中，该芯部31比软磁件36大数倍。从下述说明中可以了解软磁件36的目的和功能。
54.图2至4示出了此处双稳态致动器20的作用原理。通常四个形状和尺寸相同的永久磁铁21、22、23、24设置为：在磁铁21和22以及23和24之间形成纵向间隙32，空心线圈30(未
示出)在该纵向间隙中运动(参见图2)。垂直于纵向间隙32的跨度w(彼此对置的磁铁21与24或者22与23之间的间距)的方向且垂直于该纵向间隙的深度t(参见图4)的方向并且相当于空心线圈30的主运动方向的方向称为纵向间隙32的纵向x。
55.通过磁组件在纵向间隙32中产生具有几乎连续平行的场力线的磁场。该磁场的主方向基本上平行于纵向间隙32的跨度w的方向。由磁性材料构成的磁性搭铁提高了驱动装置的效率。例如致动器壳体18可用作轭板。
56.磁铁21、22、23、24设置为：场方向在纵向间隙32中在其走向方面转向(180
°
)。在磁场转换其方向的区域中产生具有弱磁场的领域，该领域在下文中称为中性领域35。在所示出的实施例中该中性领域35沿着两个邻接的磁铁21、22和23、24的界限延伸。
57.若将如上述部件36的软磁件插入具有通量密度b变化的磁场的领域中，那么这个部件36获得沿着朝向磁场的较高通量密度b的方向37的力f。此外，所述部件36获得沿着朝向周围的磁铁21、22、23、24的方向38的横向力fq。方向37和38彼此垂直延伸。沿着方向37的力f将空心线圈30置入所期望的稳定位置中，而横向力fq则是非预期的并且应该被控制得尽可能小，对此后面还将详细说明。
58.软磁件36特别有益地从假设的中性位置(该中性位置在致动器运行中绝不被持续占据)出发设置在中性领域35的区域中(另参见图1a)。由于纵向间隙32中的磁通密度b从中性领域35起向左和向右大幅增加，所以通过这种设置结构能够实现两个位置，在这些位置中高的力f相应作用到软磁件36上。如果软磁件36位于中性领域35的左侧，那么如在图2中示出的那样该软磁件获得向左的力。如果软磁件36位于中性领域35的右侧，那么该软磁件获得向右的力(未示出)。
59.若软磁件36进入纵向间隙32的具有沿着方向37观察恒定不变的通量密度b的区域中，那么沿着这个方向没有力作用到磁性部件36上。因此为了实现双稳态阀10将致动器20构成为：软磁件36位于通量密度b大幅变化的区域中的期望的稳定位置中。施加到软磁件36上和因此例如施加到密封元件14上的保持力f越大，通量密度变化
△
b就越大。软磁件36有益地定位成，使得其在阀座13关闭的情况中位于最大通量密度变化
△
b的区域中。由此即使没有电流也能够实现稳定的、自保持的阀位和密封。软磁件36和磁组件在此相互协调，使得作用到软磁件36上和由此作用到执行机构上的保持力f足以克服介质的压力而将密封元件14可靠地固定保持在关闭位置中(在阀座13上)或者打开位置中(远离阀座13)。
60.从同样在图2中示出的力的变化曲线图(其针对其上方示出的、具有四个永久磁铁21、22、23、24的磁组件)中获得了总共四个具有特别高的力f(通量密度b的大幅变化)的局部最大值、在此称为位置s1至s4。这些位置中的每一个位置都可用于执行机构的稳定位置，这是因为在那里作用到密封元件14上的保持力f相应最大。在实际中，优选将距中性领域35更近的位置s2和s3用作稳定的运行位置。
61.图3示出了另外可能的磁组件，其具有仅仅两个彼此对置的永久磁铁21、24。在这种设置结构中，软磁件36被拉向空隙32的始端40上的或该空隙的终端41上的区域中的一个位置(分别为了通量密度b的最大变化)。
62.从同样在图3中示出的力的变化曲线图(其针对其上方示出的、具有两个永久磁铁21、24的磁组件)中获得了总共两个具有特别高的力f的位置s1和s2。这两个位置可用于执行机构的稳定位置。
63.图2和3中的力-行程曲线图应理解为：当力f的方向与行程s的方向一致时(力f指向右侧)，力f表示为正的。
64.为了将作用到软磁件36上的横向力fq保持得尽可能小，将软磁件36尽可能设置在纵向间隙32中，使得上部磁铁23、24的引力和下部磁铁21、22的引力相互抵消。在同样强度的磁铁21至24的情况中，最佳位置是纵向间隙32的跨度w的中心m。
65.由于横向力fq如在图3中标出的那样按指数向着一个磁铁上升，所以有益的是：与磁铁保持尽可能大的间距。然而这却与实现尽可能大的力f的愿望相矛盾。为了尽管如此在尽可能小的横向力fq的情况下实现高的力f，软磁件36优选构成为长形的。该软磁件36的宽度d沿着跨度w的方向为最大0.5
×
w、优选小于0.3
×
w。沿着深度t的方向的长度l为至少2
×
d、优选为至少7
×
d(参见图3和4)。
66.当然，软磁件36不必强制性地设计为整体的并且具有确定的形状。它可以例如设计为线材、多个线材段、多个球体、棒材、板条、软磁粉末或切屑，或者设计为填充有软磁材料的塑料件。
67.作为软磁材料可使用例如铁或磁钢，这比永久磁铁经济得多。总之，额外的永久磁铁并不能使基于洛伦兹力原理的阀成为双稳态阀。
68.软磁件36优选垂直于具有最大通量密度变化
△
b的区域延伸。软磁件36特别有益地在一个假设的中性位置中沿着中性领域35平行延伸。如特别是从图3和4中看出的那样，这个延伸方向垂直于跨度w的方向或者磁场的主方向、并且垂直于执行机构的纵向x或者主运动方向、也就是说平行于纵向间隙32的深度t的方向。
69.软磁件36通过保持件45保持在中心m中(主要参见图1b)。保持件45构成为：它可沿着方向38自由运动、然而沿着方向37固定在(空心线圈30的)非磁性芯部31中。由此没有显著的横向力fq传递到空心线圈30或者非磁性芯部31及其支承结构上。保持件45也可以是空心线圈30的或者线圈架19的组成部分(特别是整体的)。保持件45配备有滑动面，该滑动面在磁铁21至24上以小的摩擦力滑动(例如ptfe(聚四氟乙烯))。
70.图5a至5c示出了微型阀50的第二实施方式，其在此具有电动的枢转致动器51。如在按照第一实施方式的阀10中一样，磁组件在这种实施方式中优选也包括四个永久磁铁21、22、23、24。空心线圈30同样可运动地设置在通过磁组件构成的纵向间隙32中。
71.与第一实施方式不同，线圈架19与空心线圈30以及联接的密封元件14共同可转动地支承。空心线圈30可围绕轴线52在一定的角度范围内(典型地小于45
°
)转动。
72.图5a示出了阀50在其稳定的左侧终端位置中。在此，左侧阀座13通过密封元件14封闭。软磁件36在这个位置中位于中性领域35的左侧并且定位成，使得力f无电流地保持左侧阀座13关闭并且作为密封力作用到密封元件14上。
73.图5b示出了阀50在其稳定的右侧终端位置中。在此，右侧阀座13’通过密封元件14封闭。软磁件36在这个沿着方向37滑移后的位置中大部分位于中性领域35的右侧并且定位成，使得力f无电流地保持右侧阀座13’关闭并且再次作为密封力作用到密封元件14上。如在这个附图中可以看到的那样，软磁件36在枢转致动器和固定的磁组件中可以不总是平行于中性领域35定向。
74.导电的弹簧元件53、此处形式为支承在轴线上的螺旋弹簧用于与空心线圈30电接触。另外，该弹簧元件53有助于将枢转致动器51保持在稳定的右侧终端位置中。然而由于仅
通过相互永磁作用的机构提供作用到执行机构上的保持力，所以为了接通本身并不需要弹簧元件53。所以弹簧元件53设计为很弱。作为可选方案，也可将两根绞合线焊接到空心线圈30上来代替一个螺旋弹簧。
75.在图5c中可以看到，软磁件36和保持件45如何通过其“浮动的支承结构”沿着方向38向左(亦或向右)拉向邻接的磁铁，其中，由此没有额外的力或者力矩被导入到轴线52的支承结构中。
76.图6a和6b示出了微型阀50的第二实施方式的变型方案在相当于图5b和5c示出的微型阀50的稳定的右侧终端位置的位置中。
77.这种变型方案的特点是保持件45的用于软磁件36的结构，该结构在图6c中单独示出。保持件45具有牢固的基体54，该基体具有构成在其内的、用于(在此未示出的)软磁件36的容纳部55。
78.优选构造为销钉的软磁件36优选具有仅仅约1mm的直径和仅仅约6.6mm的长度。基体54的高度的尺寸一般为：嵌入容纳部55中的软磁件36刚好不从容纳部55中伸出并超出基体54。
79.容纳部55在其整个长度上、或者至少在其整个长度的一部分上具有用于夹紧销钉形的软磁件36的削平部56。
80.如前面已经说明的那样，保持件45浮动地支承，也就是说，它可以沿着方向38自由运动、而沿着方向37固定在空心线圈30的非磁性芯部31中。
81.然而容纳部55在此倾斜地在基本上长方六面体形的基体54中延伸，也就是说，软磁件36相对基体54的和空心线圈30的中轴线c沿着一个方向倾翻。在所示出的实施例中，将容纳部55的斜度选择成，使得软磁件36既在稳定的左侧终端位置中也在图6a示出的稳定的右侧终端位置中相对垂直于方向37和38的方向(中性领域35沿着该方向延伸)向右倾翻。借助于这种结构在两个终端位置中基本上实现了相同的保持力。
82.保持件45还附加地具有手柄57，该手柄使保持件45连同容纳在其内的软磁件36由于尺寸很小之故而困难的装配变得简单。
83.借助微型阀10或者50的两种实施方式说明的电动致动器20或者51的作用原理并不局限于无电流地将执行机构保持在两个运行位置中(双稳态)。原则上利用根据本发明的作用原理也能够实现仅仅一个或两个以上的运行位置，借助适当嵌入的相互永磁作用的机构能够无电流地保持所述运行位置。电动致动器20或者51也可以应用在较大的阀中或其它流体构件(fluid-bauteil)中。
84.附图标记列表
85.10
ꢀꢀꢀꢀꢀ
阀
86.11
ꢀꢀꢀꢀꢀ
流体外壳
87.12
ꢀꢀꢀꢀꢀ
流体接口
88.13、13
’ꢀ
阀座
89.14
ꢀꢀꢀꢀꢀ
密封元件
90.18
ꢀꢀꢀꢀꢀ
致动器壳体
91.19
ꢀꢀꢀꢀꢀ
线圈架
92.20
ꢀꢀꢀꢀꢀ
线性致动器
93.21
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一永久磁铁
94.22
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第三永久磁铁
95.23
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第四永久磁铁
96.24
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第二永久磁铁
97.30
ꢀꢀꢀꢀꢀ
空心线圈
98.31
ꢀꢀꢀꢀꢀ
非磁性芯部
99.32
ꢀꢀꢀꢀꢀ
纵向间隙
100.35
ꢀꢀꢀꢀꢀ
中性领域
101.36
ꢀꢀꢀꢀꢀ
软磁件
102.37
ꢀꢀꢀꢀꢀ
保持力f的方向
103.38
ꢀꢀꢀꢀꢀ
横向力fq的方向
104.40
ꢀꢀꢀꢀꢀ
纵向间隙的始端
105.41
ꢀꢀꢀꢀꢀ
纵向间隙的终端
106.45
ꢀꢀꢀꢀꢀ
保持件
107.50
ꢀꢀꢀꢀꢀ
阀
108.51
ꢀꢀꢀꢀꢀ
枢转致动器
109.52
ꢀꢀꢀꢀꢀ
轴线
110.53
ꢀꢀꢀꢀꢀ
弹簧元件
111.54
ꢀꢀꢀꢀꢀ
基体
112.55
ꢀꢀꢀꢀꢀ
容纳部
113.58
ꢀꢀꢀꢀꢀ
削平部
114.57
ꢀꢀꢀꢀꢀ
手柄
115.b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
通量密度
116.δb
ꢀꢀꢀꢀ
通量密度变化
117.a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
执行机构的运动方向
118.d
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
宽度
119.f
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
保持力
120.fq
ꢀꢀꢀꢀꢀ
横向力
121.l
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
长度
122.m
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
中心
123.s
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
行程
124.s1
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一位置
125.s2
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第二位置
126.s3
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第三位置
127.s4
ꢀꢀꢀꢀꢀ
第四位置
128.t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
纵向间隙的深度
129.w
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纵向间隙的跨度
130.x
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纵向间隙的纵向
131.c
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空心线圈的中轴线

技术特征：

1.阀(10；50)，其包括电动致动器(20；51)，该电动致动器具有：用于产生磁场的磁组件和相对该磁组件可运动的执行机构，其中，该执行机构具有可通电流的线圈(30)，该线圈设置在磁场中并且牢固地与线圈架(19)联接，其中，所述执行机构能够在至少两个限定位置之间运动，其中，设置有相互永磁作用的机构，这些相互永磁作用的机构即使在线圈(30)无电流时也将所述执行机构固定保持在所述限定位置中的至少一个限定位置中，其特征在于：所述软磁件(36)保持在保持件(45)中，该保持件允许所述软磁件(36)相对所述磁组件以至少一个自由度运动。2.根据权利要求1所述的阀(10；50)，其特征在于：所述相互永磁作用的机构具有软磁件(36)，该软磁件至少沿着所述执行机构的运动方向牢固地与所述执行机构联接并且与所述磁组件的磁场相互作用。3.根据权利要求2所述的阀(10；50)，其特征在于：所述软磁件(36)设计为下述之一：线材、多个线材段、多个球体、棒材、板条、软磁粉末、软磁切屑、填充有软磁材料的塑料件。4.根据权利要求2或3所述的阀(10；50)，其特征在于：由所述磁组件产生的磁场包括具有不同通量密度(b)的磁场区域，其中，所述软磁件(36)设置在磁场的这个区域中。5.根据权利要求4所述的阀(10；50)，其特征在于：所述磁场区域具有至少一个局部的通量密度变化最大值(
△
b)，并且将所述软磁件(36)的设置结构选择成，使得该软磁件在通量密度变化最大值(
△
b)中或非常接近该通量密度变化最大值时位于执行机构的所述限定位置之一中。6.根据权利要求4或5所述的阀(10；50)，其特征在于：所述软磁件(36)具有长形形状，其中，所述软磁件(36)的纵向延伸的方向基本上垂直于所述执行机构的主运动方向并且垂直于磁场的主方向。7.根据权利要求4至6之任一项所述的阀(10；50)，其特征在于：所述磁组件通过设置一个或多个永久磁铁(21，22，23，24)构成。8.根据权利要求7所述的阀(10；50)，其特征在于：磁组件具有至少一个第一和第二永久磁铁(21，24)，这些永久磁铁相互对置地设置，使得在第一和第二永久磁铁(21，24)的相反的磁极之间构成有纵向间隙(32)，所述执行机构在该纵向间隙中运动。9.根据权利要求8所述的阀(10；50)，其特征在于：所述磁组件具有至少一个第三和第四永久磁铁(22，23)，这些永久磁铁相互对置地设置，使得纵向间隙(32)在第三和第四永久磁铁(21，24)的相反的磁极之间继续延伸，其中，所述第三和第四永久磁铁(22)沿着所述纵向间隙(32)的纵向设置在第一或者第二永久磁铁(21)旁边，使得彼此相反的磁极相应对置。10.根据权利要求9所述的阀(10；50)，其特征在于：所述软磁件(36)在所述执行机构在所述至少两个限定位置之间运动时通过一领域(35)，该领域的磁场比邻接区域的磁场弱。11.根据权利要求7至10之任一项所述的阀(10；50)，其特征在于：所述第一和第二永久磁铁(21，24)和在必要时所述第三和第四永久磁铁(22，23)强度相应相同，并且所述软磁件(36)设置在第一与第二永久磁铁(21，24)之间的以及在必要时在第三与第四永久磁铁(22，
23)之间的纵向间隙(32)的跨度(w)的中心中。12.根据权利要求11所述的阀(10；50)，其特征在于：所述软磁件(36)的宽度(d)沿着所述跨度(w)的方向小于或等于所述跨度(w)的0.5倍、优选小于所述跨度(w)的0.3倍。13.根据权利要求12所述的阀(10；50)，其特征在于：所述软磁件(36)的垂直于所述纵向间隙(32)的跨度(w)的方向的并且垂直于该纵向间隙的纵向的长度(l)大于或等于所述宽度(d)的2倍、优选大于所述宽度(d)的7倍。14.根据权利要求2至13之任一项所述的阀(10；50)，其特征在于：所述软磁件(36)设置在线圈(30)的芯部(31)中，其中，所述线圈(30)优选是围绕非磁性芯部(31)缠绕的空心线圈(30)。15.根据前述权利要求之任一项所述的阀(10；50)，其特征在于：所述保持件(45)基本上不能沿着执行机构的运动方向相对该执行机构运动、然而却能够沿着至少一个横向于所述运动方向的方向(38)相对所述执行机构运动。16.根据前述权利要求之任一项所述的阀(10)，其特征在于：所述执行机构可线性运动地支承。17.根据权利要求1至15之任一项所述的阀(50)，其特征在于：所述执行机构围绕轴线(52)可转动地支承。18.根据权利要求17所述的阀(50)，其特征在于：所述执行机构的最大转角小于或等于45
°
。19.根据前述权利要求之任一项所述的阀(50)，其特征在于：所述软磁件(36)容纳在所述保持件(45)中，使得该软磁件相对所述空心线圈(30)的中轴线沿着一个方向倾斜。20.根据权利要求19所述的阀(50)，其特征在于：将斜度选择成，使得所述软磁件(36)在至少两个限定位置中相对垂直于执行机构的主运动方向的且垂直于磁场的主方向的方向倾斜。21.根据前述权利要求之任一项所述的阀(10；50)，其特征在于：设置有具有流体接口(12)的流体外壳(11)、至少一个阀座(13)以及与该阀座(13)共同作用的密封元件(14)，该密封元件(14)与所述执行机构联接。

技术总结

本发明涉及一种阀(10；50)，其包括电动致动器(20；51)，该电动致动器具有：用于产生磁场的磁组件和相对该磁组件可运动的执行机构。该执行机构具有可通电流的线圈(30)，该线圈设置在磁场中并且牢固地与线圈架(19)联接。执行机构能够在至少两个限定位置之间运动。设置有相互永磁作用的机构，它们即使在线圈(30)无电流时也将执行机构固定保持在所述限定位置中的至少一个限定位置中。至少一个限定位置中。至少一个限定位置中。