永磁体电磁驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种永磁体电磁驱动装置，所述的装置是由动磁铁、输出件、基体及线圈组成。非导磁材料的基体内部有圆柱形的空腔，动磁铁为直径略小于空腔直径的沿轴线充磁的圆柱体永磁铁，动磁铁能在空腔中运动，基体空腔的外面有线圈，线圈与空腔同轴。线圈通直流电时，对空腔中的动磁铁产生电磁力作用，通过输出件将动磁铁的运动形式或力输出。本装置抛弃了传统中由导磁材料构成的闭合磁路系统结构，采用完全开放的磁路系统，没有磁路间隙问题。本装置能在很大的行程范围内提供比较均衡的电磁力，在有效行程范围内，电磁力变化小。工作功率小，主体为塑料，生产成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电学领域中的电磁驱动装置，是一种开拓性专利技术。
技术介绍
现有电磁驱动装置都包含由导磁材料构成的闭合磁路系统，导磁材料用于降低磁 路的磁阻。电磁驱动力的大小与磁路的间隙有关，间隙越小，产生的电磁力越大。但是过小 的磁路间隙使动铁芯的有效行程减小，而且随动铁芯移动，电磁力变化很大。当动铁芯和静 铁芯接触时，电磁力达到最大，相互撞击产生噪声。当动铁芯和静铁芯远离时，电磁力急剧 减小，又不能提供足够大的力。 通电空心线圈对永磁铁有电磁力的作用，作用力的大小与永磁铁的剩磁感应强度 成正比。目前市场上大量销售的钕铁硼永磁铁的剩磁感应强度均可做到大于l.OT，他们受 到线圈的电磁力相当可观。由此本专利技术人研制了一种全新结构和工作原理的电磁驱动装 置，命名为永磁体电磁驱动装置，抛弃了现有的基于闭合磁路的采用动铁和静铁结构。本发 明永磁体电磁驱动装置，采用开放的磁路系统，无需导磁材料构成闭合磁路，也就不存在磁 路间隙问题。不仅能降低电磁驱动装置整体生产成本，更重要的是能降低所需工作功率，并 能产生极大的行程，在大行程范围内提供比较均衡的电磁力。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术中电磁驱动装置功耗大，行程小，电 磁力变化大等不足之处，提供一种结构简单、低功率驱动的全新结构的电磁驱动装置。本装 置可应用到电磁铁、电磁阀、电磁锁等众多设备中，尤其是需要大行程电磁驱动设备中。 本专利技术是通过以下技术方案实现的所述永磁体电磁驱动装置是由动磁铁、输出 件、基体及线圈组成。动磁铁的形状为圆柱体或中心沿轴线开圆孔的圆柱体，动磁铁沿轴线 方向充磁。所述的圆柱体包括一切接近圆柱体的形状，包括稍微偏离圆柱体而在实际应用 中能够令人满意的起到圆柱体所起作用的正六棱柱、七棱柱、八棱柱等，也包括两端变形、 中间开孔等稍变形的圆柱体，也包括由多个沿轴向充磁的圆片状或圆环状永磁铁叠合而成 的圆柱体。非导磁材料制成的基体内部有圆柱形的空腔，空腔与线圈同轴，沿半径方向线 圈在空腔的外面；线圈既可以预先绕制好后套在基体外面，也可以直接在基体外面开凹槽 并将线圈绕制在该槽中；输出件用于将动磁铁的运动形式或力输出给其他装置完成所需功 能；线圈中通直流电时，能在其轴线上产生沿轴线方向的磁场，该磁场对动磁铁产生电磁 力，电磁力使动磁铁在所述空腔中沿轴线方向运动。 由于永磁铁一般都硬而脆，所以，所述的动磁铁最好在其外面或端面有保护套，保 护套用于保护动磁铁免受过大冲击力而破损，也有助于动磁铁与输出件之间连接。对于实 心圆柱体动磁铁，保护套6直接粘贴在动磁铁1的端面上，或者包裹在动磁铁1的外面。 对于沿轴线开圆孔的圆柱体动磁铁，可将动磁铁1套在输出件的带螺纹段，用螺母65或 (和)66将动磁铁1夹在软质橡胶垫片61和62之间，螺母和软质垫片之间是硬质垫片63和64。 许多电磁驱动装置的应用中要求驱动部件有两个工作状态，线圈通电时处于一个 状态，断电时处于另一个状态。这时，在本专利技术装置中增加一个回复力机构即可，回复力机 构用于对动磁铁施加与电磁力相反方向的力，即回复力。线圈断电后，动磁铁在回复力作用 下回到通电前的位置或状态。回复力机构通常由非导磁材料的弹簧构成，弹簧处于所述的 空腔中，弹簧的一端固定，另一端对动磁铁施加弹力的方向与电磁力方向相反。如果采用导 磁材料的弹簧，动磁铁会将其磁化，弹簧也许不能正常工作。如果弹簧的劲度系数很大，动 磁铁对弹簧弹力的影响可忽略，则可以采用普通导磁材料的弹簧。回复力机构还可以由静 磁铁构成，该静磁铁被固定在基体的一端，能对动磁铁产生磁场力作用，磁场力的方向与线 圈对动磁铁产生的电磁力方向相反。静磁铁对动磁铁的磁场力最好是吸引力，这样不容易 退磁。显然，回复力机构还可以由动磁铁的重力本身提供，或者是由重力和弹簧的弹力共同 提供，或者是由重力和静磁铁的磁场力共同提供，或者是由重力、弹簧的弹力和静磁铁的磁 场力共同提供。当仅由重力提供时，线圈的轴线沿竖直方向，线圈通直流电时，对动磁铁产 生竖直向上的电磁力，带动输出件向上运动；线圈断电时，重力作用使动磁铁和输出件向下 运动。当由重力和弹力共同提供时，空腔中装入弹簧，弹簧的一端固定，另一端对动磁铁施 加弹力，线圈轴线竖直，回复力是弹力和重力的合力；当由重力和静磁铁的磁场力共同提供 时，回复力是磁场力和重力的合力；与此类似，回复力还可以由流体的压力提供，只要该力 的方向与电磁力方向相反即可。 所述的输出件，最好为非导磁材料，其一端与动磁铁或其保护套连接，另一端根据 具体需要制作成相应形状，便于与被驱动装置连接或配合，输出运动形式或力；每一个永磁 体电磁驱动装置可以包含多个输出件，可以将一个动磁铁与多个输出件连接起来。有些应 用中需要提供一推一拉的双输出运动形式，可通过基体空腔内端面上的小孔，加装另一个 输出件，即动磁铁两端各连接一个输出件，于是构成一推一拉双输出件的电磁铁。如果输出 件为导磁材料，本电磁驱动装置的性能会有所下降。如果输出件的体积相对于动磁铁很小， 则可以采用导磁材料制作输出件，对性能的影响可忽略。作为本专利技术装置的应用之一的电 磁阀，其输出件是由弹性橡胶材料制成，可直接控制封堵孔洞，构成电磁阀。当本装置作为 电磁铁应用时，可以在空腔的开口端用一个中间开孔的盖板盖住，杆状输出件穿过盖板中 间的开孔伸出并能自由活动，盖板限制住动磁铁仅在圆柱形空腔中运动，非导磁材料的盖 板可用非导磁的螺钉固定在基体上，盖板也可采用其他方式固定在基体上。电磁铁按传统 方法稍改动，即可成为继电器或接触器，或者电磁锁。 所述的基体上可以只有一个线圈，沿轴线方向线圈位于空腔的两端面之间的范围 内。线圈中通电流，就会对动磁铁产生电磁力作用；改变电流方向，电磁力方向也会变化。 最好选择电流方向使电磁力为吸引力，即线圈对动磁铁的电磁力方向是由动磁铁的几何中 心指向线圈的几何中心，这样不会使动磁铁退磁。所述的基体上也可以有两个沿轴线方向 相隔适当距离的同轴线圈，沿轴线方向动磁铁位于两个线圈之间的空腔中。动磁铁受到两 个线圈的电磁力作用，一个线圈对动磁铁产生吸引力，另一个对动磁铁产生排斥力，动磁铁 所受合力比单个线圈产生的电磁力大。而且，合理布置两个线圈的间距，能在很大的行程中 使合力变化很小，即在大行程范围提供比较均衡的力。 动磁铁所受到的电磁力与其剩磁感应强度成正比，为获得大的电磁力，最好选用钕铁硼磁铁作为动磁铁。所述的基体选用塑料。 本专利技术中的基体可采用一体化结构，即线圈直接绕制在基体上。这样即降低生产成本，又提高空腔中的磁场强度，也增加其机械强度。基体可以与其他装置连接组装成更复杂的设备。 本专利技术的永磁体电磁驱动装置最主要特征是采用了开放的磁路系统，抛弃了传统中由软铁芯即导磁材料构成的闭合磁路系统结构。为实现开放的磁路系统，基体、弹簧、输出件、盖板等均由非导磁材料制成。只有开放的磁路系统才能使动磁铁在比较大的行程范围内受到比较均衡的电磁力。 为了增加电磁力，可适当增加磁铁的体积，势必增加其重力。所以，需要回复力机构的本装置中有时可以利用该重力完成回复运动的功能。例如对于单线圈结构来说，线圈轴线沿竖直方向，未通电时，动磁铁的中心在线圈几何中心的下面较远处；通电后电磁力向上本文档来自技高网...

【技术保护点】
永磁体电磁驱动装置，其特征在于：所述永磁体电磁驱动装置是由动磁铁、输出件、基体及线圈组成；动磁铁的形状为圆柱体或中心沿轴线开圆孔的圆柱体，动磁铁沿轴线方向充磁；非导磁材料制成的基体内部有圆柱形的空腔，空腔与线圈同轴，沿半径方向线圈在空腔的外面；线圈既可以预先绕制好后套在基体外面，也可以直接在基体外面开凹槽并将线圈绕制在该槽中；输出件用于将动磁铁的运动形式或力输出给其他装置完成所需功能；线圈中通直流电时，能在其轴线上产生沿轴线方向的磁场，该磁场对动磁铁产生电磁力，电磁力使动磁铁在所述空腔中沿轴线方向运动。

【技术特征摘要】
永磁体电磁驱动装置，其特征在于所述永磁体电磁驱动装置是由动磁铁、输出件、基体及线圈组成；动磁铁的形状为圆柱体或中心沿轴线开圆孔的圆柱体，动磁铁沿轴线方向充磁；非导磁材料制成的基体内部有圆柱形的空腔，空腔与线圈同轴，沿半径方向线圈在空腔的外面；线圈既可以预先绕制好后套在基体外面，也可以直接在基体外面开凹槽并将线圈绕制在该槽中；输出件用于将动磁铁的运动形式或力输出给其他装置完成所需功能；线圈中通直流电时，能在其轴线上产生沿轴线方向的磁场，该磁场对动磁铁产生电磁力，电磁力使动磁铁在所述空腔中沿轴线方向运动。2. 根据权利要求1所述的永磁体电磁驱动装置，其特征在于所述动磁铁外面或端面 有保护套，保护套用于保护动磁铁免受过大冲击力而破损，也有助于动磁铁与输出件之间 连接。3. 根据权利要求1所述的永磁体电磁驱动装置，其特征在于它还包括回复力机构，回 复力机构用于对动磁铁施加与电磁力相反方向的力，即回复力。4. 根据权利要求3所述的永磁体电磁驱动装置，其特征在于所述的回复力机构是由 非导磁材料的弹簧构成的，弹簧处于所述的空腔中，弹簧的一端固定，另一端对动磁铁施加 弹力的方向与电磁力方向相反。5. 根据权利要求3所述的永磁体电磁驱动装置，其特征在于所述的回复力机构是由 静磁铁构成的，该静磁铁被固定在基体的一端，能对动磁铁产生磁场力作用，磁场力的方向 与线圈对动磁铁产生的电磁力方向相反。6. 根据权利要求3所述的永磁体电磁驱动装置，其特征在于所述的回复力机构是由 动磁铁的重力本身提供的，或者是由重力和弹簧的弹力共同提供的，或者是由重力和静磁 铁的磁场力共同提供的，或者是由重...

【专利技术属性】
技术研发人员：蹇兴亮，
申请(专利权)人：蹇兴亮，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]