CN102931801B - 一种利用电磁力进行位置控制的大位移磁作动器 - Google Patents

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Abstract

一种利用电磁力进行位置控制的大位移磁作动器，外空心柱状导磁体与置于其内的柱状永磁铁磁力连接，柱状永磁铁与内柱状导磁体磁力连接，在外空心柱状导磁体与内柱状导磁体间隙中套有空心柱状线圈，空心柱状线圈与薄柱状衬底连接，弹簧片将外空心柱状导磁体和薄柱状衬底连接，薄柱状衬底与柱状电磁铁连接，弹簧将柱状电磁铁与衔铁连接，柱状电磁铁与薄柱状衬底和柱状输出杆一体机构连接；对柱状电磁铁通或断电，衔铁未锁止或在弹簧作用下锁止，输出大位移，对空心柱状线圈施加一定量、一定方向电流，安培力推动或拉动薄柱状衬底、柱状电磁铁、弹簧、衔铁、衬底和输出杆一体机构运动输出正向或负向大位移和推力或拉力；实现位置控制的大位移输出。

Description

一种利用电磁力进行位置控制的大位移磁作动器
技术领域
本发明涉及一种大位移磁作动器，具体涉及一种利用电磁力进行位置控制的大位移磁作动器。
背景技术
作动器作为一种具有输出位移和力的动力装置被广泛应用于科学研究和工业领域，其潜在的经济效应十分显著，作动器的设计和研制已受到高度重视。但是，现有的压电作动器存在如下问题：一，压电作动器一般由压电堆、机械结构、弹簧及输出机构一起构成一个作动系统，共同完成工作，机械结构、弹簧和输出机构共同作用需要足够的刚度，且对加工精度要求高；二，为实现大位移一般采用压电锁止，然而锁止也需对压电持续供电，且供电电压一般较高，很不经济实用；三，实验和工作过程中，需要保证较高压电供电电压很不方便，效率低下。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用电磁力进行位置控制的大位移磁作动器，作动器中磁力实现作动器的大位移输出，结构紧凑，安装方便，操作简单，适用范围很广。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种利用电磁力进行位置控制的大位移磁作动器，包括一柱状作动器外壳13，在柱状作动器外壳13的内部依次为：第一端盖1与外空心柱状导磁体2通过螺纹连接，外空心柱状导磁体2与置于其内的柱状永磁铁3一端通过磁力连接，柱状永磁铁3另一端与置于外空心柱状导磁体2内的内柱状导磁体4通过磁力连接，在外空心柱状导磁体2与内柱状导磁体4之间的间隙中套有空心柱状线圈5，空心柱状线圈5与薄柱状衬底7通过螺纹连接，弹簧片6通过螺钉将外空心柱状导磁体2和薄柱状衬底7连接，薄柱状衬底7与柱状电磁铁8通过螺纹连接，弹簧9通过螺钉将柱状电磁铁8与紧贴柱状作动器外壳13的衔铁10连接，柱状电磁铁8与薄柱状衬底和柱状输出杆一体机构11通过螺纹连接，薄柱状衬底和柱状输出杆一体机构11的柱状输出杆伸出第二端盖12之外。
优选薄柱状衬底7以及薄柱状衬底和柱状输出杆一体机构11的材料均为非导磁材料。
和现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、空心柱状线圈5未通电，柱状电磁铁8未通电，衔铁10在弹簧9作用下与柱状作动器外壳13壁紧贴锁止。
2、柱状电磁铁8通电产生电磁力，在电磁力作用下衔铁10与柱状作动器外壳13壁脱离紧贴，未锁止；由于柱状永磁铁3的两端分别与外空心柱状导磁体2和内柱状导磁体4连接，外空心柱状导磁体2和内柱状导磁体4之间的间隙中套有空心柱状线圈5，对空心柱状线圈5施加一定量和一定方向的电流，通电的空心柱状线圈5产生一个与柱状永磁铁3方向相反的磁场，进而产生一个相排斥的安培力，在相排斥的安培力作用下推动薄柱状衬底7、柱状电磁铁8、弹簧9、衔铁10以及薄柱衬底和柱状输出杆一体机构11运动，通过薄柱衬底和柱状输出杆一体机构11输出正向的大位移和推力。
3、柱状电磁铁8断电，在弹簧9弹力作用下衔铁10与柱状作动器外壳13壁紧贴，锁止；由于柱状永磁铁3的两端分别与外空心柱状导磁体2和内柱状导磁体4连接，外空心柱状导磁体2和内柱状导磁体4之间的间隙中套有空心柱状线圈5，对空心柱状线圈5施加一定量和一定方向的电流撤掉，输出正向的大位移固定不变。
4、柱状电磁铁8通电产生电磁力，在电磁力作用下衔铁10与柱状作动器外壳13壁脱离紧贴，未锁止；由于柱状永磁铁3的两端分别与外空心柱状导磁体2和内柱状导磁体4连接，外空心柱状导磁体2和内柱状导磁体4之间的间隙中套有空心柱状线圈5，对空心柱状线圈5施加一定量和一定方向的电流，通电的空心柱状线圈5产生一个与柱状永磁铁3方向相吸的磁场，进而产生一个相吸的安培力，在相吸的安培力作用下拉动薄柱状衬底7、柱状电磁铁8、弹簧9、衔铁10以及薄柱衬底和柱状输出杆一体机构11运动，通过薄柱衬底和柱状输出杆一体机构11输出负向的大位移和拉力。
5、柱状电磁铁8断电，在弹簧9弹力作用下衔铁10与柱状作动器外壳13壁紧贴，锁止；由于柱状永磁铁3的两端分别与外空心柱状导磁体2和内柱状导磁体4连接，外空心柱状导磁体2和内柱状导磁体4之间的间隙中套有空心柱状线圈5，对空心柱状线圈5施加一定量和一定方向的电流撤掉，输出负向的大位移固定不变。
附图说明
图1为本发明利用电磁力进行位置控制的大位移磁作动器结构示意图。
图2为本发明利用电磁力进行位置控制的大位移磁作动器部分结构柱状电磁铁8、弹簧9、衔铁10以及柱状作动器外壳13结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1、图2所示，本发明一种利用电磁力进行位置控制的大位移磁作动器，包括一柱状作动器外壳13，在柱状作动器外壳13的内部依次为：第一端盖1与外空心柱状导磁体2通过螺纹连接，外空心柱状导磁体2与置于其内的柱状永磁铁3一端通过磁力连接，柱状永磁铁3另一端与置于外空心柱状导磁体2内的内柱状导磁体4通过磁力连接，在外空心柱状导磁体2与内柱状导磁体4之间的间隙中套有空心柱状线圈5，空心柱状线圈5与薄柱状衬底7通过螺纹连接，弹簧片6通过螺钉将外空心柱状导磁体2和薄柱状衬底7连接，薄柱状衬底7与柱状电磁铁8通过螺纹连接，弹簧9通过螺钉将柱状电磁铁8与紧贴柱状作动器外壳13的衔铁10连接，柱状电磁铁8与薄柱状衬底和柱状输出杆一体机构11通过螺纹连接，薄柱状衬底和柱状输出杆一体机构11的柱状输出杆伸出第二端盖12之外。本实施例中所有柱状部件均为圆柱状。并且本实施例中薄柱状衬底7、薄柱状衬底和柱状输出杆一体机构11加工所用材料均为非导磁材料。
如图1所示，本发明的工作原理为：空心柱状线圈5未通电，柱状电磁铁8未通电，衔铁10在弹簧9作用下与柱状作动器外壳13壁紧贴锁止。
柱状电磁铁8通电产生电磁力，在电磁力作用下衔铁10与柱状作动器外壳13壁脱离紧贴，未锁止；由于柱状永磁铁3的两端分别与外空心柱状导磁体2和内柱状导磁体4连接，外空心柱状导磁体2和内柱状导磁体4之间的间隙中套有空心柱状线圈5，对空心柱状线圈5施加一定量和一定方向的电流，通电的空心柱状线圈5产生一个与柱状永磁铁3方向相反的磁场，进而产生一个相排斥的安培力，在相排斥的安培力作用下推动薄柱状衬底7、柱状电磁铁8、弹簧9、衔铁10以及薄柱衬底和柱状输出杆一体机构11运动，通过薄柱衬底和柱状输出杆一体机构11输出正向的大位移和推力。
柱状电磁铁8断电，在弹簧9弹力作用下衔铁10与柱状作动器外壳13壁紧贴，锁止；由于柱状永磁铁3的两端分别与外空心柱状导磁体2和内柱状导磁体4连接，外空心柱状导磁体2和内柱状导磁体4之间的间隙中套有空心柱状线圈5，对空心柱状线圈5施加一定量和一定方向的电流撤掉，输出正向的大位移固定不变。
柱状电磁铁8通电产生电磁力，在电磁力作用下衔铁10与柱状作动器外壳13壁脱离紧贴，未锁止；由于柱状永磁铁3的两端分别与外空心柱状导磁体2和内柱状导磁体4连接，外空心柱状导磁体2和内柱状导磁体4之间的间隙中套有空心柱状线圈5，对空心柱状线圈5施加一定量和一定方向的电流，通电的空心柱状线圈5产生一个与柱状永磁铁3方向相吸的磁场，进而产生一个相吸的安培力，在相吸的安培力作用下拉动薄柱状衬底7、柱状电磁铁8、弹簧9、衔铁10以及薄柱衬底和柱状输出杆一体机构11运动，通过薄柱衬底和柱状输出杆一体机构11输出负向的大位移和拉力。
柱状电磁铁8断电，在弹簧9弹力作用下衔铁10与柱状作动器外壳13壁紧贴，锁止；由于柱状永磁铁3的两端分别与外空心柱状导磁体2和内柱状导磁体4连接，外空心柱状导磁体2和内柱状导磁体4之间的间隙中套有空心柱状线圈5，对空心柱状线圈5施加一定量和一定方向的电流撤掉，输出负向的大位移固定不变。

Claims (2)

1.一种利用电磁力进行位置控制的大位移磁作动器，包括一柱状作动器外壳（13），其特征在于：在柱状作动器外壳（13）的内部依次为：第一端盖（1）与外空心柱状导磁体（2）通过螺纹连接，外空心柱状导磁体（2）与置于其内的柱状永磁铁（3）一端通过磁力连接，柱状永磁铁（3）另一端与置于外空心柱状导磁体（2）内的内柱状导磁体（4）通过磁力连接，在外空心柱状导磁体（2）与内柱状导磁体（4）之间的间隙中套有空心柱状线圈（5），空心柱状线圈（5）与薄柱状衬底（7）通过螺纹连接，弹簧片（6）通过螺钉将外空心柱状导磁体（2）和薄柱状衬底（7）连接，薄柱状衬底（7）与柱状电磁铁（8）通过螺纹连接，弹簧（9）通过螺钉将柱状电磁铁（8）与紧贴柱状作动器外壳（13）的衔铁（10）连接，柱状电磁铁（8）与薄柱状衬底和柱状输出杆一体机构（11）通过螺纹连接，薄柱状衬底和柱状输出杆一体机构（11）的柱状输出杆伸出第二端盖（12）之外。
2.根据权利要求1所述的利用电磁力进行位置控制的大位移磁作动器，其特征在于：所述薄柱状衬底（7）以及薄柱状衬底和柱状输出杆一体机构（11）的材料均为非导磁材料。
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