具体实施方式

在详细阐述本公开的任何方面之前，应当理解的是，本公开在其应用方面并不被限制于以下说明所提出的或附图中所示出的部件的构造和布置的细节。本公开能够呈其它构造，并能且以各种方式实践或实施。而且，应当理解的是，本文中所用的措辞和术语是为描述的目的而不应认为是限制。本文所使用的“包括”、“包含”或“具有”及其变型意味着涵盖了其后所列的物件及其等同物以及附加的物件。除非确切地说明或以其他方式限定，术语“安装”、“连接”、“支承”和“联接”及其变型被广义地使用且涵盖了直接和间接的安装、连接、支承以及联接。进一步地，“连接”和“联接”不限于物理的或机械的连接或联接。

提供以下论述以使本领域技术人员能够制造并使用本公开的各方面。对所述构造的各种改型对本领域的技术人员而言将是显而易见的，并且本文的一般原理可应用于其他构造和应用，而不脱离本公开的各方面。因此，本公开的各方面并不意在限制于所示的实施方式，而是为与本文所披露的原理和特征一致的最宽范围相符合。应参考附图来阅读以下详细描述，附图中在不同的图片中相同的元件具有相同的附图标记。不一定依照比例绘制的附图示出选定的构造，并且不意在限制本公开的实施方式的范围。本领域技术人员会认可本文所提供的非限制性示例具有许多有用的替代方式并且落入本公开的范围内。

本文所使用的术语“轴向”及其变型是指大致沿对称轴线、中心轴线、或者具体部件或系统的细长方向延伸的方向。例如，部件的轴向延伸特征可以是大致沿平行于该部件的对称轴线或细长方向的方向而延伸的特征。类似地，本文所使用的术语“径向”及其变型是指大致垂直于对应的轴向方向的方向。例如，部件的径向延伸结构可大致至少部分地沿着垂直于该部件的纵向或中心轴线的方向而延伸。本文所使用的术语“周向”及其变换形式是指围绕物体的周缘或周界、围绕对称轴线、围绕中心轴线、或者具体部件或系统的细长方向延伸的方向。

图1至图3示出了根据本公开的各方面的电磁致动器10。电磁致动器10可以包括壳体12、端盖14、连接件16和一体式极片18。壳体12可以限定为大致圆柱形形状并且可以由磁性材料(例如，磁性的钢、铁、镍等)制成。在其他的非限制性示例中，壳体12可根据需要限定出其它的形状。在示出的非限制性示例中，壳体12可以经由轧制金属板或薄板形成以形成圆柱形壳体。在示出的非限制性示例中，壳体12可以限定有均匀的厚度。因此，当被卷起时，壳体12可以具有从壳体12的第一侧20(例如，从图1至图2的角度看的顶侧)轴向地延伸到与第一侧20相对的第二侧22(例如，从图1至图2的角度看的底侧)的接缝(未示出)。在其他非限制性示例中，壳体12可以是无缝的，以及由能在之后焊接的挤压管或轧制管形成。在所示出的非限制性示例中，电磁致动器10的壳体12可以限定纯圆柱形形状。在一些非限制性示例中，壳体12可以被深冲压以提供端盖(即，壳体可以制造成包括整体端盖)。

端盖14可以基本覆盖电磁致动器10的顶侧15(例如，从图1至图3的角度看的电磁致动器10)。如本文所述，端盖14可以密封或以其他方式防止来自电磁致动器10顶部的流体泄漏路径。端盖14还可以围绕电磁致动器10的顶侧缠绕，并且至少部分地覆盖壳体12的外表面23。在示出的非限制性示例中，端盖14可以从壳体12的第一侧20朝向第二侧22延伸，从而限定端盖14的侧壁24。侧壁24可以围绕壳体12的外表面23的至少一部分周向地延伸。例如，侧壁24可以至少部分地覆盖壳体12的前侧25(例如，从图1的角度来看)。在示出的非限制性示例中，端盖14还可以提供壳体12的基本开口的后侧27(例如，从图2的角度来看)，从而使壳体12的外表面23的大约一半没有被端盖14覆盖。端盖14的侧壁24可以定位成覆盖壳体12上的接缝(未示出)。例如，侧壁24可以防止污染物进入壳体12的接缝。

在示出的非限制性示例中，接触盖26可以形成在端盖14中。当端盖14安装到壳体12上时，接触盖26可以定位在壳体12的第二侧22附近，并从侧壁24径向向外延伸。接触盖26可以包括形成在其中的一个或多个开口或切口28。在示出的非限制性示例中，接触盖26包括一对切口28，从连接件16延伸的每个电触件30对应一个切口28。在一些非限制性示例中，接触盖26可以包括多于或少于两个切口，以与在连接件16中形成的任意数量的电触件30对应。在示出的非限制性示例中，接触盖26可以至少部分地覆盖电触件30。切口28可以在电触件30之间提供分离。电触件30可以由导电性材料(例如，铝、铜等)制成。在运转时，电触件30可以在控制器(未示出)与布置在壳体12内的线材线圈80之间提供电连通。

在示出的非限制性示例中，端盖14还可以包括一个或多个从壳体12的外表面23径向向外延伸的安装凸缘32。安装凸缘32可以经由一个或多个倾斜支架33附连到端盖14。安装凸缘32可以包括轴向延伸穿过该安装凸缘32的紧固件孔34，每个所述紧固件孔34构造成接收相应的螺栓或紧固件，以将端盖14和电磁致动器10固定到安装结构(例如，歧管、阀体等)。在示出的非限制性示例中，安装凸缘32可以布置在端盖14的周向相对侧上(例如，安装凸缘32可以以大约180°的增量周向地分开)。

具体参考图1和图3，侧壁24可以附连到至少一个安装凸缘32，并且围绕壳体12的外表面23的至少一部分朝向另一个安装凸缘32周向地延伸。在示出的非限制性示例中，周向延伸臂35可以从侧壁24周向地延伸至一个安装凸缘32。以这种方式，周向延伸臂35可以将侧壁24附连到安装凸缘32中的一个。具体参考图2和图3，安装凸缘32的定位可以在其间限定周向空间。在示出的非限制性示例中，两个安装凸缘32之间的周向空间可以没有材料。例如，端盖14可以暴露壳体12的外表面23的一部分，该部分与两个安装凸缘32之间的周向空间大致相同。

在其它非限制性示例中，端盖14可以包括围绕壳体12的外部以任何增量周向地布置的多于或少于两个安装凸缘32。在示出的非限制性示例中，端盖14可以包括侧壁24、接触盖26、安装凸缘32、倾斜支架33和作为单一整体部件的周向延伸臂35。

端盖14可以包括热塑性材料。端盖14可以与壳体12或一体式极片18分开制造，以便在组装期间与之联接。端盖14可以用注塑模制工艺制造，并且端盖(包括侧壁24、接触盖26、凸缘32和臂35)可以形成为整体部件。

现在转到图4和图5，一体式极片18可以由单件磁性材料(例如，磁钢、铁、镍等)制成。一体式极片18可以包括第一端部36、与第一端部36相对的第二端部38和主体40。第一端部36可以布置成在组装时与端盖14相邻。一体式极片18的主体40可以限定大致圆柱形形状，并且可以从第一端部36轴向地延伸到第二端部38。

一体式极片18可以包括电枢凹部42。一体式极片18的第一端部36可以限定大致开口的端部。例如，电枢凹部42可以从第一端部36朝向第二端部38至少部分地延伸穿过一体式极片18的主体40。电枢凹部42可以限定从一体式极片18的第一端部36处的开口47朝向第二端部38延伸的内部腔体。电枢凹部42还可以限定第一侧壁48和基部50。一体式极片18的第一侧壁48可以在第一端部36之间朝向第二端部38轴向地延伸，终止于基部50，在该基部处，一体式极片18的轮廓在主体40内朝向第二端部38显著地变厚。电枢凹部42的基部50从第一侧壁48径向向内延伸。电枢凹部42的基部50还包括从电枢凹部42的基部50延伸至一体式极片18的第二端部38的极片孔52。极片孔52可以位于一体式极片18的中央，并且提供与电枢凹部42的流体连通(例如，工艺流体的)。

在示出的非限制性示例中，电枢凹部42可以接收电枢43。电枢43可以在电枢凹部42内的两个或多个位置之间滑动。电枢43可以由磁性材料(例如，磁钢、铁、镍等)制成。电枢43可以包括轴向地延伸穿过电枢43的中心孔，该中心孔可在其相对的端部之间提供流体连通。在图示的非限制性示例中，壳体12、端盖14、一体式极片18以及电枢43可以限定公共的中心轴线45。

一体式极片18的第一侧壁48可以限定扼流部分54。扼流部分54可以限定为第一侧壁48的径向凹部或径向的厚度减小。扼流部分54的尺寸设定成确保在电磁致动器10的运转期间在该扼流部分54中产生磁饱和。示出的第一侧壁48包括第一锥形表面56和第二锥形表面58，在所述第一锥形表面56与第二锥形表面58之间布置有扼流部分54。第一锥形表面56和第二锥形表面58均可以朝向扼流部分54渐缩，从而在第一侧壁48中形成大致V形或U形的径向凹部。

仍然参考图4和图5，一体式极片18可以是双凸缘一体式极片，并且包括第一凸缘44和第二凸缘46。第一凸缘44可以从第一侧壁48的远端径向向外延伸，以与壳体12的内表面相接。第一凸缘44可以布置成与一体式极片18的第一端部36相邻。第二凸缘46可以从主体40的靠近一体式极片18的第二端部38的远端径向向外延伸，以与壳体12的内表面相接。在示出的非限制性示例中，第一凸缘44轴向地布置在一体式极片18的第一端部36下方。第一凸缘44或第二凸缘46可以限定出矩形轮廓。在示出的非限制性示例中，第一凸缘44限定基本上为矩形的横截面轮廓。第一凸缘44可以包括从第一侧壁48基本垂直地延伸的第一绕线管表面60。在一些非限制性示例中，第一凸缘44或第二凸缘46可以限定出台阶状轮廓。在示出的非限制性示例中，第二凸缘46所限定出的台阶状轮廓包括限定第一直径的第一凸缘部分62和限定第二直径的第二凸缘部分64。第二凸缘部分64可以限定出比第一凸缘部分62大的直径。第一凸缘部分62可以包括从一体式极片18的主体40基本垂直地延伸的第二绕线管表面66。第二凸缘部分64可以包括从第一凸缘部分62基本垂直地延伸的壳体表面68。当组装时，壳体12可以与壳体表面68接合，使得当壳体12被压到一体式极片18上时，壳体表面68为壳体12提供端部止挡件。第一凸缘44和第二凸缘46的尺寸可设定成提供与壳体12的间隙配合或压配合。在示出的非限制性示例中，第一凸缘44可以限定与壳体的间隙配合，第二凸缘46可以限定与壳体的压配合。

第二凸缘46可以包括安装表面70，所述安装表面70构造成对电磁致动器10在应用中所能联接至的结构进行接合。安装表面70可以从一体式极片18的第二端部38朝向第二凸缘部分64基本垂直地延伸。即，安装表面70可以从一体式极片18的远端径向向外延伸。

在示出的非限制性示例中，一体式极片18可以包括外表面72。外表面72可以由在第一凸缘44的上方(例如，从图4至图5的角度来看)轴向地延伸到一体式极片18的第一端部36的第二侧壁71进行限定。例如，第一凸缘44可以不在一体式极片18的最末端处。即，第一凸缘44可以与一体式极片18的第一端部36隔开一段轴向距离，使得第二侧壁71在第一凸缘44上方突出以形成端盖14可接合于其中的外表面72。组装时，当端盖14被压到一体式极片18上时，端盖14可以与外表面72接合。端盖14的中心部分可以限定为大致“杯状”的轮廓。即，端盖14的中心部分可以限定圆柱形杯形状，该圆柱形杯形状具有封闭端74(例如，从图4至图5的角度看的上端)和与封闭端74相对的开口端76(例如，从图4至图5的角度看的下端)。端盖14可以包括从开口端76朝向封闭端74延伸的极片凹部78。

端盖14可以为一体式极片18的开口47提供密封。在示出的非限制性示例中，当端盖14安装在其上时，一体式极片18的第一端部36可以限定与端盖14的压配合。例如，端盖14中的极片凹部78的内表面可以与一体式极片18的外表面72接合，以在两者之间提供密封，从而防止流体从电枢凹部42流出(或以其他方式防止来自电枢凹部42的流体泄漏路径)。在一些非限制性示例中，极片凹部78的内表面可以包括接收O形环的O形环沟槽，以在一体式极片18与端盖14之间提供密封。在其它非限制性示例中，一体式极片的外表面72可以包括接收O形环的O形环沟槽，以在一体式极片18与端盖14之间提供密封。

端盖14和电枢凹部42可以将电枢43完全封闭或密封在其中。即，电枢凹部42可以通过由一体式极片18限定的连续表面而在电枢43的后方以及电枢43的前方密封。具体而言，端盖14、第一侧壁48、第二侧壁71和安装表面70限定一系列表面或密封接口。在应用中，电磁致动器10可以安装至某一结构，使得在安装表面70和该结构之间形成密封。因此，当安装时，沿着安装表面70、第一侧壁48、第二侧壁71和端盖14而限定的表面和密封接口可以将电枢凹部42和能滑动地布置在其中的电枢43完全地密封。

继续参考图4和图5，电磁致动器10可以包括布置在壳体12内的线圈80。线圈80可以围绕绕线管82缠绕，所述绕线管82的尺寸设定成将所述线圈80定位在壳体12内，使得在组装时，所述线圈80至少部分地绕电枢43延伸。线圈80可以由例如构造成产生磁场的铜线圈制成，并且由此向电枢43施加力以响应施加至线圈80的电流。由线圈80产生的磁场的大小以及力的大小可以通过施加至线圈80的电流的大小进行确定。如上所述，电磁致动器10可以通过电触件30与控制装置(未示出)电连通。在一些实施方式中，控制装置(未示出)可以构造成选择性地将电流以所期望的大小施加至线材线圈80。

由于电枢43可以能滑动地被接收在由一体式极片18限定的电枢凹部42内，因此，电枢43可以在电枢凹部42内在一个或多个位置之间选择性地轴向移动以响应由线材线圈80的磁场产生的力。当电枢43处于第一端位置时，端盖14可以限定用于电枢43的第一端部止挡件；当电枢43处于第二端位置时，一体式极片18可以限定用于电枢43的第二端部止挡件。例如，端盖14的中央“杯形”部分的内部可以限定出电枢43的第一端部止挡件。一体式极片18中的电枢凹部42的基部50可以为其中的电枢43提供第二端部止挡件。因此，电枢43可以在电枢凹部42内在由端盖14提供的第一端部止挡件与由一体式极片18提供的第二端部止挡件之间轴向地移动。

绕线管82可以由非磁性材料(例如，塑料)制成。在示出的非限制性示例中，可以使用插入模制工艺来形成绕线管。例如，可以将一体式极片18和电触件30放入模具中。然后，可以将非磁性材料注入模具中，具体而言，注射在由第一凸缘44形成的第一绕线管表面60与由第二凸缘46形成的第二绕线管表面66之间的区域形成的径向凹部之间，从而形成绕线管82。绕线管82可以限定线圈架，并且线圈80可以绕线圈架内的绕线管82缠绕。

现在参考图5，壳体12可以包括在壳体的第二侧22处的开口84。设置在壳体中的开口84可以是矩形的或“D形”的，以便为电触头30提供从绕线管82径向向外延伸的通道。开口84可以由第二凸缘46的壳体表面68与壳体12中开口84的上部(例如，从图5的角度来看)之间形成的间隙所限定。电触件30穿过从端盖14的侧壁24径向向外突出的接触盖26且在该接触盖下方。

在运转时，电磁致动器10例如可以用作可变力电磁阀、和/或电磁致动器10可以集成至控制阀装置中。在任一情况下，电磁致动器10可以联接至应用结构102。在一些非限制性示例中，该应用结构102可以是阀体102。

将参考图4至图5来描述电磁致动器10可以集成至控制阀100中的一个非限制性应用。如图4和图5所示，电磁致动器10可以集成到控制阀100中。控制阀100可以包括阀体102。阀体102可以联接到一体式极片18。一体式极片18的第二端部38可以包括远离在其它方面为齐平的安装表面70而延伸的主体突起部104。应当理解的是，主体突起部104通常限定出平直的轮廓。在图4和图5所示的示例中，主体突起部104在经历卷曲工艺之后限定出大致弯曲的轮廓。组装时，阀体102可以在一体式极片18的第二端部38处抵靠安装表面70定位在阀体突起部104内。然后，阀体突起部104可以卷曲，以固定或以其他方式联接至阀体102。电磁致动器10的设计使得阀体102能够仅与一体式极片18的第二端部38接合，由此简化控制阀100的组装。

在安装期间，阀体102可以插入至例如由安装结构108限定的孔106中。在一个实施方式中，安装结构108可以呈安装结构108的形式。阀体102可以插入至孔106中，直到第二凸缘46的安装表面70与安装结构108接合。即，第二凸缘46的安装表面70可以用作控制阀100的止挡件并且限定阀体102插入至孔106中的深度。在阀体102插入至孔106中的情况下，在一些实施方式中，可以安装紧固件(例如，螺栓)以将控制阀100固定到安装结构108上。可以穿过安装凸缘32的紧固件孔34插入紧固件(未示出)来接合端盖14，以施加将端盖轴向地向下推的安装力，从而将电磁致动器10轴向地向下推到安装结构108上。在示出的实施方式中，安装力可以迫使安装表面70与安装结构108接合，从而在两者之间提供密封。

在传统系统中，电磁致动器可以包括极片和c-极，所述极片和c-极轴向地分离，使得在两者之间存在间隙。将极片和c-极作为分离的部件来使用可能导致在制造或运转期间这些部件之间的不对准，也可能使装配过程更加复杂。极片与c-极之间的任何不对准可能会引起电枢侧向负载和电枢磨损、或倾翻，从而导致滞后作用的增大。如上所述，本公开提供了一种具有一体式极片18的电磁致动器10。采用一体式极片18消除了在所述极片和c-极之间的任何潜在的不对准，因为它们由单个部件制造而成。因此，用于本文所述的具有一体式极片的电磁致动器的系统和方法可以消除或降低由于极片/c-极的不对准而引起的电枢磨损或倾翻以及滞后作用的增大。

此外，一体式极片减少了部件的数量。例如，在传统系统中，电磁致动器可以包括端板、或者在其他方面是阀体或应用结构，所述阀体或应用结构与极片轴向地分开，使得所述阀体或应用结构之间存在潜在的气隙。传统上，端板为电枢提供两个端部止挡件中的一个。如上所述，本公开提供了一种具有一体式极片18的电磁致动器10。一体式极片18通过提供由电枢凹部42限定的内部腔体为电枢43提供端部止挡件，其中电枢凹部42的基部50为电枢43提供端部止挡件中的一个。因此，用于本文所述的具有一体式极片的电磁致动器的系统和方法可以消除传统的电磁致动器中存在的气隙，并减少总的磁通承载部件。即，本公开的电磁致动器包括三个磁通承载部件：壳体12、一体式极片18和电枢43。

如图6所示，本文所述的包括具有简化壳体的一体式极片的电磁致动器的系统和方法提供了与传统致动器相比具有改进的磁效率的电磁致动器。例如，本文所述的电磁致动器10可以减少气隙的数量。即，当组装电磁致动器10时，壳体12被压到一体式极片18上，其中一体式极片18的第二凸缘46与壳体12形成压配合，并且第一凸缘44提供与壳体12的间隙配合，所述压配合和间隙配合均可以设计成很少或没有气隙存在于它们之间。因此，示出的非限制性示例仅包括两个非工作气隙。本领域的普通技术人员理解，气隙导致磁效率低下。因此，在数量或间隙厚度方面最小化的气隙减少了这些低效率。

电磁致动器10的组装方法和双凸缘一体式极片18的构造可以在壳体12与一体式极片18之间提供改进的磁通路径。例如，增加气隙的磁通面积会降低磁效率。具有从其径向向外延伸的第一凸缘44和第二凸缘46的双凸缘一体式极片18将气隙放置在与传统极片相比限定较大半径/直径的位置处。气隙位于较大半径处的位置增加了气隙的磁通面积，从而降低了电磁致动器10的磁效率低下。

本文所述的电磁作动器10的制造方法还可以改进电磁致动器10的磁性能。例如，将绕线管82围绕一体式极片18进行插入模制可以减小绕线管82的壁厚。绕线管82的壁厚可以减小，因为一体式极片18以及第一凸缘44和第二凸缘46可以提供用于线圈架的完整性的结构，从而允许更大的线圈架。在更大的线圈架的情况下，线圈80可以在绕组中包含更多匝数，从而提高磁性能。另外，由于绕线管82的壁厚减小，第一凸缘44和第二凸缘46的轴向高度可以增加。较大的凸缘进一步增加了气隙的磁通面积，从而降低了电磁致动器10的磁效率低下。由于绕线管82围绕极片形成，与作为较大组件的一部分被按压或安装相反，被插入模制到一体式极片18上的绕线管82减少了公差因素(即，公差叠加)的总数。

本文所述的电磁致动器10还可以提供改进的散热系数。例如，壳体12与一体式极片18之间的压配合可以通过允许它们之间的热交换(例如，经由金属对金属接触)来使热阻最小化。一体式极片还可以通过在极片与歧管之间提供大的接触面积(即，安装表面70)和减少的各个部件的数量(即，极片是整体的并且热量可以更容易地从电磁致动器的一端部流到另一端部)来降低极片与歧管之间的热阻。这种改进的散热系数可以使线圈绕组具有更高的电阻、或在更高的电流下运行更长时间而不会过热，从而使线圈的性能最大化。

在本说明书中，以能够写下清楚且精确的说明的方式来描述了实施方式，但其意在、且会被理解为可对这些实施方式进行各种结合或拆分而不脱离本公开。例如，将会理解的是，本文中描述的所有优选特征可应用于本文所描述的发明的所有方面。

由此，尽管已结合具体实施方式和示例描述了本公开，但本公开不必然如此地受限制，并且各种其它实施方式、示例、用途、对各实施方式、示例和用途的修改和改变都包含在所附的权利要求中。本文所引用的各个专利和出版物的全部公开内容以见的方式纳入本文，就像每个专利或出版物单独地以见方式纳入本文那样。

在以下权利要求中阐述了本公开的各特征和优点。