CN103227550A - 基于电磁耦合磁力驱动的线性运动输送装置 - Google Patents

Abstract

一种基于电磁耦合磁力驱动的线性运动输送装置，属于非接触式驱动系统领域。它由由静态磁场发生装置（4）、波动磁场发生装置（8）、驱动杆（1）组成；静态磁场发生装置（4）中以线性等间距方式安装有静态磁场产生线圈（2），相邻静态磁场发生线圈（2）通以大小相同方向相反的直流电使其磁极相反，呈N、S极交替排布；波动磁场发生装置（8）中以线性等间距方式安装有电磁线圈（7），电磁线圈磁极方向与驱动方向垂直，并与驱动杆（1）上静态磁场发生装置（4）极性相对。本发明驱动性能稳定、结构简单。

Description

基于电磁耦合磁力驱动的线性运动输送装置

技术领域

本发明涉及一种基于电磁耦合磁力驱动的线性运动输送装置，可作为各类自身无动力输送装置的动力源，可应用于物料输送领域。

背景技术

目前，在我国广泛使用的物料运载系统中，自身无动力的输送装置归纳起来主要有：输送带系统、链式输送系统、辊轴输送系统。这三类输送装置大多采用旋转电机作为动力，配合齿轮、蜗杆、链条等部件来传动，驱动运动装置做线性运动。在实际应用中存在以下不足：在多数场合，运动装置处于不间断的工作状态下，机械部件的磨损较为严重，在负载、速度加快时就更加严重；传动和输送过程均有接触，运行产生的噪声大，导致生产环境较为恶劣；受运行噪音和可靠性的限制，输送系统最高输送速度不能得到有效提高；驱动技术采用整线连续输送方式，不管在线输送物料负荷的变化，即使线上少量物料，整条输送线仍然按全负荷运行，故能耗较高，且能耗浪费较为严重；传动机构需要经常性的润滑维护，润滑油的滴漏不可避免会造成对物料和生产现场的污染。

国际上主要采用摩擦驱动技术来取代链式驱动技术。摩擦驱动技术由多点摩擦驱动单元组成，将与运载车辆相连的摩擦杆置于驱动摩擦轮和压紧轮之间，通过摩擦力作用带动摩擦杆前行，从而实现多点接力式物料输送。但是在工厂的实际运行中，摩擦驱动输送线也存在不足之处：经过一段时间的运行后，摩擦轮会存在脱胶现象，从而造成驱动失效。此外，报废后的聚氨酯胶的处理也会带来一些环保问题；摩擦输送线在弯道处的摩擦驱动装置较为复杂；摩擦杆工作面需要进行糙化处理，加工成本较高；摩擦轮的聚氨酯胶容易受到工作温度，湿度等环境因素的影响，导致摩擦驱动性能不是非常稳定。

针对以上输送方式的不足，专利公开号CN 101335481A的专利中提出了可应于轨道车驱动领域的非接触式电磁场行波驱动装置，但是该方法中存在一些不足之处，如：永磁体存在退磁现象，在长期运行中，会对驱动力产生一些影响；停止工作时，永磁体的磁场仍然存在，很容易吸引周围的导磁性材料，可能产生一些意外事故；永磁体的磁场不能调节，故在不同的驱动条件时，对驱动力的影响较大，造成驱动性能不稳定。

发明内容

本发明的目的在于解决专利公开号CN 101335481A中存在的不足，提出了一种驱动性能稳定的基于电磁行波磁场和静态电磁场之间的电磁耦合产生驱动力的基于电磁耦合磁力驱动的线性运动输送装置。

一种基于电磁耦合磁力驱动的线性运动输送装置，其特征在于：由静态磁场发生装置、波动磁场发生装置、驱动杆组成；其中静态磁场发生装置安装驱动杆上，静态磁场发生装置中以线性等间距方式安装有静态磁场产生线圈，还安装有与静态磁场产生线圈其相连的静态磁场电流控制器，相邻静态磁场发生线圈通以大小相同方向相反的直流电使其磁极相反，呈N、S极交替排布，其磁场强度通过改变直流电流的大小进行调节；波动磁场发生装置中以线性等间距方式安装有电磁线圈，还安装有与电磁线圈其相连的行波磁场电流控制器，其中电磁线圈磁极方向与驱动方向垂直，并与驱动杆上静态磁场发生装置极性相对，其中行波磁场电流控制器通过控制电流使电磁线圈产生行波磁场，行波磁场的幅值和频率受控。

所述的基于电磁耦合磁力驱动的线性运动输送装置，其特征在于：所述驱动杆的静态磁场发生装置和波动磁场发生装置表面覆盖有非磁性保护层。

电磁行波磁场发生装置主要电磁线圈、行波磁场电流控制器等组成，其中行波磁场电流控制器主要由直流电源、智能功率模块、控制器和控制器等组成，直流电源提供所需电流，控制器采用脉宽调制技术，输出的PWM波驱动智能功率模块，以控制流经电磁线圈的电流幅值、频率和通电相序，使电磁线圈产生的行波磁场的强度、移动速度和运动方向受控。

静态磁场发生装置主要由线圈、静态磁场电流控制器组成，将交流电输入静态磁场电流控制器，通过变压电路、比较电路、整流滤波、采样电路和调整电路的环节，输出电压可调的直流。在静态磁场发生装置上合理布置连接线圈，接通电流控制器输出的直流电压，可使相邻静态磁场发生线圈通以大小相同、方向相反的直流电，使线圈产生的磁场极性为N、S极交替分布，通过调节电流控制器的输出电压，可改变通过静态磁场发生线圈的电流大小，调节静态磁场的强度。

电磁行波磁场发生装置的行波磁场与驱动杆工作面上的静态磁场发生装置产生的静态磁场发生磁场耦合作用，产生驱动力推动驱动杆沿行波方向运动，驱动杆运动的速率与行波磁场的波速相等。

本发明中，通过采用静态磁场产生装置，同时采用可以调节电压大小的电源对静态磁场发生线圈供电，解决了现有电磁场波动驱动装置中永磁体退磁、永磁体磁场一直存在和在负载变化时驱动性能不稳定等不足；可应用于自身无动力运动装置驱动领域，简化了现有自身无动力输送装置的驱动系统结构，无需中间传动机构，提高了输送装置的可靠性，降低了能耗和生产维护成本，且为非接触式驱动，有利于降低生产车间的噪音；可根据输送装置的负载和速度要求，控制静态磁场的强度、行波磁场的强度和速度，实现一定的驱动要求。

附图说明

图1基于电磁耦合磁力驱动的线性运动输送装置原理图；

图2行波磁场电流控制器原理图；

图3静态磁场电流控制器原理图；

图中标号名称：1.驱动杆，2. 静态磁场产生线圈，3.驱动杆运动方向，4.静态磁场产生装置，5.行波方向，6.行波磁场，7.电磁线圈，8.波动磁场产生装置。

具体实施方法

    本发明的非接触式基于电磁耦合磁力驱动的线性运动输送装置，可以用于自身无动力的输送装置。下面以用于输送装置为例具体介绍本发明。

图1中，静态磁场发生装置4安装在非磁性材料的驱动杆1上，驱动杆1与非磁性材料的输送装置一体。在静态磁场发生装置4上以一定间距线性分布式安装有偶数个静态磁场产生线圈2，静态磁场产生线圈2上引出导线与静态磁场电流控制器相连，使相邻静态磁场发生线圈通以大小相同、方向相反的直流电，使其产生的静态磁场呈N、S极交替分布。

行波磁场发生装置8根据驱动杆1在输送设备轨道上的运动路径的，安装在轨道下或轨道边，其电磁线圈7产生的磁极与静态磁场发生装置4上静态磁极相对。当受控电流分别通过电磁线圈7时，将产生行波磁场6。行波方向5与驱动杆运动方向3一致。行波产生时，由于磁力耦合效应产生的推力将推动驱动杆1运动，从而使输送装置沿轨道运动。

在长距离驱动时，沿轨道以一定间隔安装多个电磁行波磁场发生装置8，可实现运动装置连续接力式驱动。电磁行波磁场发生装置8相对地面固定不动，与驱动杆上静态磁场相对的电磁行波磁场发生装置8处于工作状态，其他电磁行波磁场发生装置8处于不工作状态。

图2中，控制器为微处理器，其功能是执行相应的控制程序，并向驱动器发送电流脉宽调制（PWM）指令。驱动器根据控制器的指令接通或截止智能功率模块，形成实际的电流脉宽调制动作。直流电源提供所需的电流，电流通过智能功率模块调制后形成流经电磁线圈7的具有特定幅值和频率的电流，使其产生具有相应强度和磁极方向的磁场。电磁行波磁场发生装置8中的电磁线圈7产生的磁场组合成时变磁场，可以形成所需波形和速度的行波磁场。根据磁力耦合效应，行波磁场将推动驱动杆1行进，从而推动输送装置行进。

图3中，将交流电输入静态磁场电流控制器，通过变压电路、比较电路、整流滤波、采样电路和调整电路的环节，输出电压可调的直流电到静态磁场发生线圈2上。

Claims (2)

1.一种基于电磁耦合磁力驱动的线性运动输送装置，其特征在于：

由静态磁场发生装置（4）、波动磁场发生装置（8）、驱动杆（1）组成；其中静态磁场发生装置（4）安装在驱动杆（1）上，静态磁场发生装置（4）中以线性等间距方式安装有静态磁场产生线圈（2），还安装有与静态磁场产生线圈（2）相连的静态磁场电流控制器，相邻静态磁场发生线圈（2）通以大小相同方向相反的直流电使其磁极相反，呈N、S极交替排布，其磁场强度通过改变直流电流的大小进行调节；

波动磁场发生装置（8）中以线性等间距方式安装有电磁线圈（7），还安装有与电磁线圈（2）相连的行波磁场电流控制器，其中电磁线圈磁极方向与驱动方向垂直，并与驱动杆（1）上静态磁场发生装置（4）极性相对，其中行波磁场电流控制器通过控制电流使电磁线圈产生行波磁场，行波磁场的幅值和频率受控。

2.根据权利要求1所述的基于电磁耦合磁力驱动的线性运动输送装置，其特征在于：所述驱动杆的静态磁场发生装置（4）和波动磁场发生装置（8）表面覆盖有非磁性保护层。

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