CN101552081A - 一种直线往复运动的永磁操动机构 - Google Patents

Abstract

一种直线往复运动的永磁操动机构，包括连杆(1)、静铁心(2)、第一线圈(3)、第二线圈(4)、永磁体动铁心(5)、第一缓冲永磁体(6)和第二缓冲永磁体(7)；连杆(1)位于静铁心(2)中间，第一缓冲永磁体(6)和第二缓冲永磁体(7)分别位于静铁心(2)内中部的上下两端，永磁体动铁心(5)位于静铁心(2)内的中部并固定在连杆(1)上，第一线圈(3)和第二线圈(4)固定于静铁心(2)中。本发明具有动铁心受力大，运动快速的优点，可以替换现有的旋转电机带动的直线往复运动操动机构，实现机构的简化，并提高能量利用效率。

Description

一种直线往复运动的永磁操动机构

技术领域

本发明为快速直线往复运动的永磁操动机构，可用于需要快速直线往复运动操作的设备上。

背景技术

使用于直线往复运动的机构往往采用曲柄连杆机构等将转动转化为平动的方式。专利号为90106697.4的专利“直线往复机构”就转动转平动的方式进行了新的设计，但是采用转动转化为平动的方式，不但能量传输效率低，而且机构复杂，容易损坏。直线电机是现有的一种直线往复运动的方法。专利号为200410046893.x的专利“电磁铁式直线电机”采用多组线圈，但使用相对过于复杂，并且出力不高。

发明内容

技术问题：本发明目的在于克服现有技术的缺点，提供一种直线往复运动的永磁操动机构，通过利用两组线圈交替通电实现直线往复运动。同时通过利用永磁之间的斥力实现缓冲，限制动静铁心的碰撞。

技术方案：本发明的一种直线往复运动的永磁操动机构包括连杆、静铁心、第一线圈、第二线圈、永磁体动铁心、第一缓冲永磁体和第二缓冲永磁体；连杆位于静铁心中间，第一缓冲永磁体和第二缓冲永磁体分别位于静铁心内中部的上下两端，永磁体动铁心位于静铁心内的中部并固定在连杆上，第一线圈和第二线圈固定于静铁心中。

第一缓冲永磁体和第二缓冲永磁体极性相同，且均与永磁体动铁心极性相反，线圈不通电时，由于永磁的斥力作用及永磁体动铁心与静铁心间的吸力作用，永磁体动铁心处于静铁心中间极靴部位的平衡位置。

连杆为非导磁材料，且穿过静铁心、永磁体和永磁体中间的预留孔，静铁心为导磁材料。

永磁体动铁心由第一动铁心永磁体、衔铁和第二动铁心永磁体替换，衔铁为导磁材料。第一动铁心永磁体和第二动铁心永磁体极性相同，且均与第一缓冲永磁体和第二缓冲永磁体极性相反。

线圈无外施电压时，由于静铁心上永磁体的斥力作用和永磁体动铁心与极靴的吸力作用，永磁体动铁心处于平衡位置；工作时，控制电路先给第一线圈通正电流，永磁体动铁心受向下的推力，向下运动；然后关断第一线圈，给第二线圈通正电，永磁体动铁心受向上的推力，经过减速过程后反向加速运动；当永磁体动铁心回到平衡位置时，关断第二线圈，给第一线圈通正电流；如此直线往复运动。

在运动过程中，由于静铁心上永磁体的斥力作用，永磁体动铁心偏离平衡位置越远，受到缓冲永磁体的永磁斥力越大，从而使动铁心保持在以平衡位置为中心的往复运动中。在动铁心穿过平衡位置时，使线圈实现通断交替，往复运动始终保持。

有益效果：在平衡位置时切换线圈电流，动铁心受力大，为动铁心往复运动提供足够的能量；由于永磁体动铁心与缓冲永磁体靠近时，永磁斥力变大，迅速削减动静铁心接触的趋势；极靴上齿口可以增加动铁心运动过程中的稳定性。

附图说明

图1为所述第一种一种直线往复运动的永磁操动机构平衡位置示意图：其中有：1、连杆，2、静铁心，3、第一线圈，4、第二线圈，5、永磁体动铁心，6、第一缓冲永磁体，7、第二缓冲永磁体；

图2为第一种动铁心运动到平衡位置下方时的示意图；

图3为第一种动铁心运动到平衡位置上方时的示意图；

图4为第二种一种直线往复运动的永磁操动机构示意图，其中：5.1、第一动铁心永磁体，5.2、衔铁，5.3、第二动铁心永磁体。

具体实施方式

本发明的一种直线往复运动的永磁操动机构，由包括连杆、静铁心、第一线圈、第二线圈、永磁体动铁心以及固定于静铁心上的两块缓冲永磁体构成。连杆与永磁体动铁心固定，第一线圈和第二线圈固定于静铁心中。

第一种方案为：动铁心由永磁体构成，静铁心为导磁材料制作成，连杆为非导磁材料制作成。

第二种方案为：动铁心由衔铁和两块固定于衔铁上的永磁体构成，衔铁为导磁材料制作成，静铁心和连杆的材料同第一种方案。

动铁心与连杆固定于支架上，第一线圈和第二线圈固定于静铁心中。所述连杆穿过静铁心及缓冲永磁体的预留孔，连杆与外部运动部件相连。

如图1所示，该永磁操动机构包括连杆1、静铁心2、第一线圈3、第二线圈4、永磁体动铁心5、第一缓冲永磁体6和第二缓冲永磁体7；连杆1位于静铁心2中间，第一缓冲永磁体6和第二缓冲永磁体7分别位于静铁心2内中部的上下两端，永磁体动铁心5位于静铁心2内的中部并固定在连杆1上，第一线圈3和第二线圈4固定于静铁心2中。

第一线圈3和第二线圈4未通电流时，由于静铁心上永磁体6和7的斥力作用以及永磁体动铁心与极靴的吸力作用，永磁体动铁心5处于平衡位置；正常工作时，控制电路先给第一线圈3通正电流，永磁体动铁心5受向下的推力，向下运动；然后关断第一线圈3，给第二线圈4通正电流，永磁体动铁心5受向上的推力，经过减速过程后反向加速运动；当永磁体动铁心5回到平衡位置时，关断第二线圈4，给第一线圈3通正电；如此直线往复运动。

在上述通电过程中，先给第一线圈3通正电流，使永磁体动铁心5受到向第二线圈4的推力，然后给第二线圈4通正电流，使永磁体动铁心5受到向第一线圈3的推力；亦可以先给第一线圈3通负电流，使永磁体动铁心5受到向第一线圈3的吸力，然后给第二线圈4通负电流，使永磁体动铁心5受到向第二线圈4的吸力。两种方式均可以实现该直线机构的快速往复运动。

在运动过程中，由于静铁心上永磁体6和7的斥力作用，永磁体动铁心5偏离平衡位置越远，受到永磁斥力越大，使得动铁心保持在以平衡位置为中心的往复运动中。在动铁心穿过平衡时，使线圈实现通断交替，使往复运动始终保持。

图4所述第二种结构与第一种结构控制方式类似，此处不再赘述。

从本发明的上述描述中，本专业技术人员可以容易的理解本发明的各种修改，另外，本发明中不同结构形式间的组合也应在本发明的保护范围。本发明的应用范围包括用于各种需要往复运动的机构。

Claims (5)

1、一种直线往复运动的永磁操动机构，其特征在于该永磁操动机构包括连杆(1)、静铁心(2)、第一线圈(3)、第二线圈(4)、永磁体动铁心(5)、第一缓冲永磁体(6)和第二缓冲永磁体(7)；连杆(1)位于静铁心(2)中间，第一缓冲永磁体(6)和第二缓冲永磁体(7)分别位于静铁心(2)内中部的上下两端，永磁体动铁心(5)位于静铁心(2)内的中部并固定在连杆(1)上，第一线圈(3)和第二线圈(4)固定于静铁心(2)中。

2、如权利要求1所述的一种直线往复运动的永磁操动机构，其特征在于第一缓冲永磁体(6)和第二缓冲永磁体(7)极性相同，且均与永磁体动铁心(5)极性相反，线圈不通电时，永磁体动铁心(5)处于静铁心中间极靴部位的平衡位置。

3、如权利要求1所述的一种直线往复运动的永磁操动机构，其特征在于连杆(1)为非导磁材料，且穿过静铁心(2)、永磁体(6)和永磁体(7)中间的预留孔，静铁心(2)为导磁材料。

4、如权利要求1所述的一种直线往复运动的永磁操动机构，其特征在于永磁体动铁心(5)由第一动铁心永磁体(5.1)、衔铁(5.2)和第二动铁心永磁体(5.3)替换，衔铁(5.2)为导磁材料。

5、如权利要求4所述的一种直线往复运动的永磁操动机构，其特征在于第一动铁心永磁体(5.1)和第二动铁心永磁体(5.3)极性相同，且均与第一缓冲永磁体(6)和第二缓冲永磁体(7)极性相反。

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