CN103292009A - 磁式驱动装置及基于该磁式驱动装置的阀体结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁式驱动装置，包括第一磁体、受驱动件、滑动导向限位机构、第二磁体和第三磁体，第一磁体安装在受驱动件上，第二磁体和第三磁体设于两端，与第一磁体互斥，改变第二磁体和/或第三磁体与第一磁体之间的互斥力大小，控制受驱动件位置。其工作可靠，工作寿命长。本发明还公开了一种基于该驱动装置的阀体结构。其原理巧妙，结构新颖，启闭控制效果良好，同时也具备工作可靠、工作寿命长的优点。

Description

磁式驱动装置及基于该磁式驱动装置的阀体结构

技术领域

本发明涉及驱动技术领域，具体为一种利用磁力实现的驱动装置及基于该驱动装置的阀体结构。 

背景技术

机械式驱动装置广泛应用于各种设备、装置上，这些驱动装置能够改变某些机构的状态，从而实现某些特定的功能。位移控制是驱动装置最常用的应用领域，其通过驱动某些部件的位移从而实现各种开关启闭、状态切换、流量控制等功能。目前用于位移控制的驱动装置一般都是采用电机、气缸等实现。这些实现技术都不能避免地要将受驱动件与上述驱动源连接起来，为了避免驱动源受到受驱动件工作环境的影响而出现故障、可靠性和使用寿命降低的现象，驱动装置中一般都需要设置复杂的密封结构将驱动源和受驱动件隔离，这种密封结构设计麻烦，制造装配困难，对驱动装置的性能会产生不良影响。 

以阀体结构为例，阀体结构中的受驱动件为启闭件。此启闭件一般直接与液体接触，而电机、气缸等驱动源需要与液体完全隔离。要使得直接连接的启闭件和驱动源分处两个不同空间中，阀体结构内需要设置严密的密封结构，此密封结构增加了阀体的成本且不能保证能够达到良好的隔离效果，一旦使用过程中密封结构损坏，驱动源便会受到致命的破坏。 

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种工作可靠、非接触式的磁式驱动装置，并提供一种基于该磁式驱动装置的工作可靠、隔离良好的阀体结构。 

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是： 

磁式驱动装置，包括：第一磁体；受驱动件，第一磁体固定安装在受驱动件上形成一体结构；滑动导向限位机构，受驱动件与第一磁体形成的一体结构安装在滑动限位机构内并能在其导向作用下于限定的路径上来回移动；设置在所述限定路径的一端的第二磁体，第二磁体的其中一磁极与第一磁体相同极性的磁极相对设置，第一磁体和第二磁体互斥；设置在所述限定路径的另一端的第三磁体，第一磁体另一极性的磁极与第三磁体相同极性的磁极相同设置，第一磁体和第三磁体互斥；改变第二磁体和/或第三磁体与第一磁体之间的互斥力大小，控制受驱动件与第一磁体形成的一体结构在限定路径上的位置。

优选的实施方式中，第二磁体和/或第三磁体为可位移的结构，通过改变第二磁体和/或第三磁体与第一磁体之间的距离，来改变第二磁体和/或第三磁体与第一磁体之间的互斥力大小。 

另一优选的实施方式中，第二磁体和/或第三磁体为电磁铁，通过改变电磁铁通电电流的大小来改变电磁铁与第一磁铁之间的互斥力大小。 

优选的是，所述第一磁体为永磁体。 

阀体结构，包括：阀体腔，其设有连通进液通道的进液口和连通出液通道的出液口；用于控制进液口和出液口之间的通断状态的启闭件，其滑动安装于阀体腔内；第一磁体，其固定安装在启闭件上形成一体结构；第二磁体，其固定安装于阀体腔的一端，第二磁体的其中一磁极与第一磁体相同极性的磁极相对设置，第一磁体和第二磁体互斥；驱动腔，其设置在阀体腔与第二磁体相对的另一端，并与阀体腔隔离；第三磁体，其安装在驱动腔内，第一磁体另一极性的磁极与第三磁体相同极性的磁极相同设置，第一磁体和第三磁体互斥；改变第三磁体与第一磁体之间的互斥力大小，控制启闭件与第一磁体形成的一体结构在阀体腔内的位置从而控制进液口和出液口之间的通断状态。 

优选的是，所述驱动腔内设有与启闭件的活动方向同向的驱动轨道以及受控沿驱动轨道移动的驱动件，第三磁体固定安装在驱动件上。 

优选的是，所述驱动件为非圆柱状的直条杆，所述驱动轨道为与直条杆形状匹配的滑道，直条杆内设有螺孔，阀体结构还包括驱动电机以及与驱动电机驱动轴连接的螺条，螺条与直条杆螺接。 

优选的是，所述阀体腔为柱形腔，启闭件构造为与柱形腔匹配的条形结构。 

优选的是，所述启闭件的外周分布有与柱形腔抵接的齿条，柱形腔上设有用于限制启闭件转动的结构。 

优选的是，用于限制启闭件转动的结构为至少一个设于齿条顺时针一侧的第一凸条以及至少一个设于齿条逆时针一侧的第二凸条。 

本发明的磁式驱动装置基于磁体之间的互斥力实现，通过控制施加到受驱动件两侧的斥力，可以使得受驱动件的位置发生改变，从而实现驱动功能；这种驱动方式可以方便地应用于各种需要位移控制的受驱动件上，如开关、阀体、触发器等；磁体之间为非接触式连接，受驱动件能够单独设于工作环境中，而其他部分则可设于隔离的环境中，确保不会受到工作环境的影响，特别是用于改变磁体之间互斥力的驱动源之间可以设置于与工作环境完全隔离的空间内，得到良好的保护，确保其工作可靠，工作寿命长。本发明的阀体结构基于磁式驱动装置制成，其原理巧妙，结构新颖，启闭控制效果良好，同时也具备工作可靠、工作寿命长的优点。 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式进行进一步的说明： 

图1为磁式驱动装置的原理示意图；

图2为阀体结构一种实施例的整体结构示意图；

图3为图2的横向剖面示意图；

图4为图3中A-A向的剖面示意图。

具体实施方式

参照图1，本发明的磁式驱动装置包括第一磁体1、受驱动件2、滑动导向限位机构3、第二磁体4、第三磁体5，第一磁体1一般采用永磁体实现。第一磁体1固定安装在受驱动件2上与受驱动件2形成一体结构，固定安装的方式可以为嵌入、贴合等。此磁式驱动装置的实现的主要功能是对此受驱动件2的位移控制，使此受驱动件2随着位置的变化实现各种功能的切换。功能的切换可以通过受驱动件2自身实现，例如，此受驱动件2可以构造为一用于启闭某一通道的结构件，当其位置改变时，通道实现启闭切换，下文所要论述的阀体结构即是基于此方面的应用。功能的切换还可以是利用此受驱动件2带动其他部件实现，例如，其应用于各种开关、触发器上，受驱动件2带动相应的开关触点动作，实现各种切换功能。 

滑动导向限位机构3使受驱动件2在其导向作用下于限定的路径上来回移动，第一磁体1的磁极方向与所限定的路径同向。具体实现时，此滑动导向限位机构3可以为滑槽或滑轨，受驱动件2于滑槽或滑轨上滑动，也可以为导杆，受驱动件2穿接于导杆上滑动。上述滑动导向限位机构3所限定的路径并非一定是直线的，也可以是弯曲角度较小的近似直线。路径的曲线化能够使得受驱动件2的运动变化更加丰富，从而实现更多的功能。在一般的电机驱动、气缸驱动实现方式中，受驱动件2的路径只能沿直线变化，功能受到限制。 

第二磁体4和第三磁体5分别设于限定路径的两端，第二磁体4和第三磁体5分别以与第一磁体5的相应磁极同性的磁极与之相对设置，第二磁体4和第三磁体5都与第一磁体1互斥，即第二磁体4的N极与第一磁体1的N极相对，第三磁体5的S极与第一磁体1的S极相对，或第二磁体4的S极与第一磁体1的S极相对，第三磁体5的N极与第一磁体1的N极相对。互斥力的大小与距离有关，第一磁体1会带动受驱动件2自动滑动到特定的位置，使两侧的互斥力相等。当来自于某一侧的互斥力变化时，第一磁体1会重新带动受驱动件2滑动到另一位置，使两侧的互斥力重新平衡。因此，只需改变其中一侧或同时改变两侧的互斥力大小，便可以实现对受驱动件2位置的控制，改变其在限定路径上的位置。 

互斥力的改变可以采用各种不同的实施方式实现。 

在其中优选的实施方式中，第二磁体4和/或第三磁体5为可位移的结构，通过改变第二磁体4和/或第三磁体5与第一磁体1之间的距离，来改变第二磁体4和/或第三磁体5与第一磁体1之间的互斥力大小。例如，第二磁体4设为可位移的结构，第三磁体5固定，当第二磁体4移动时，第二磁体4与第一磁体1之间的互斥力变化，第一磁体1自动带动受驱动件2移动。 

在另外优选实施方式中，第二磁体4和/或第三磁体5为电磁铁，通过改变电磁铁通电电流的大小来改变电磁铁与第一磁铁1之间的互斥力大小。例如，第二磁体4设为电磁铁，第三磁体5为永磁体，当第二磁体4内的通电电流大小变化时，第二磁体4的磁力大小发生改变，第二磁体4与第一磁体1之间的互斥力变化，第一磁体1自动带动受驱动件2移动。这种电磁铁驱动的方式与上述位移驱动的方式相比，电磁铁需要持续供电，耗电较高。 

当第二磁体4或第三磁体5采用电磁铁实现时，改变磁力的方式还可以有很多种，在此不再描述。 

基于本发明的磁式驱动装置可以实现各种驱动控制功能，如换档、开关切换、感应开关以及各种通断控制等。下面对基于此磁式驱动装置的阀体结构进行详细描述。 

如图2-图4所示，此阀体结构本质上是一通道通断控制设备。阀体结构包括阀体腔6、启闭件7、第一磁体1、第二磁体4、第三磁体5、驱动腔8等。考虑到其是利用磁力方式实现的，因此阀体腔6、驱动腔8等阀体的主体结构部分需要利用塑胶等材料制成。 

阀体腔6内设有连通进液通道的进液口和连通出液通道的出液口。第一磁体1固定安装在启闭件7上形成一体结构。启闭件7滑动安装于阀体腔6内，用于控制进液口和出液口之间的通断状态。具体地，进液口和出液口一般设置于阀体腔6的一侧，当启闭件7滑动到该侧时，进液口和出液口关闭，液体通道切断；当启闭件7滑动到另一侧时，进液口和出液口被打开，液体通道开启。 

第二磁体4固定安装于阀体腔6的一端，第二磁体4的其中一磁极与第一磁体1相同极性的磁极相对设置，第一磁体1和第二磁体4互斥。第二磁体4与启闭件7之间可以为隔离状态，也可以为非隔离状态，不影响具体的使用。一般地，如图3所示，第二磁体4固定安装于阀体腔6的盖体上，安装时跟随盖体进行扣装，实现安装过程的简化。 

驱动腔8设置在阀体腔6与第二磁体4相对的另一端，第三磁体5安装在驱动腔8内。第一磁体1另一极性的磁极与第三磁体5相同极性的磁极相同设置，第一磁体1和第三磁体5互斥。具体实施时，第二磁体4的N极与第一磁体1的N极相对，第三磁体5的S极与第一磁体1的S极相对，或第二磁体4的S极与第一磁体1的S极相对，第三磁体5的N极与第一磁体1的N极相对。当第三磁体5与第一磁体1之间的互斥力发生改变时，第一磁体1会带动启闭件7滑动，使两侧的互斥力重新平衡，改变启闭件7的位置，从而实现进液口和出液口之间通断状态的变化。 

第三磁体5与第一磁体1之间的互斥力控制可以采用各种的方式实现，此实现方式都可以在驱动腔8内实现，驱动腔8是与阀体腔6互相隔离的，因此各种实现方式所采用的驱动源都不会受到液体的影响，确保工作可靠。 

具体地，在其中优选的实施方式中，第三磁体5可以采用电磁铁实现，通过改变电磁铁通电电流的方式来改变电磁铁的磁力大小，从而实现其与第一磁体1之间的互斥力的改变，但如前所述，由于电磁铁磁力的产生需要持续通电实现，因此该种实施方式存在耗电过大的缺点。 

在另外优选的实施方式中，所述驱动腔8内设有与启闭件7的活动方向同向的驱动轨道以及受控沿驱动轨道移动的驱动件，第三磁体5固定安装在驱动件上。具体地，驱动件为非圆柱状的直条杆9，所述驱动轨道为与直条杆形状匹配的滑道，直条杆9内设有螺孔，阀体结构还包括驱动电机10以及与驱动电机10驱动轴连接的螺条11，螺条11与直条杆9螺接。工作时，驱动电机10驱动螺条11转动，由于直条杆9为非圆柱状结构，因此直条杆9不会在滑道内转动，在螺纹的驱动下，直条杆9只能在滑道内产生滑动，进而带动第三磁体5发生位移的变化，随着第三磁体5位移变化，第三磁体5与第一磁体1之间的互斥力改变，第一磁体1带动启闭件7滑动动作。上述实现结构是基于螺纹实现的位移驱动方法，驱动电机10停止时，直条杆9会自动锁定，不会发生位置的变化，因此驱动电机10不需要持续供电，耗电量低。 

一般地，如图4所示，阀体腔6设为柱形腔，启闭件7构造为与柱形腔匹配的条形结构，另外，为了方便地实现启闭件7的滑动，启闭件7的外周除了用于阻挡进液口的部分分布有齿条14，启闭件7利用齿条14与柱形腔接触，目的是为了减小两者之间的摩擦。为了避免启闭件7转动使得齿条14转到进液口的位置上，使得通断控制功能受到影响，柱形腔上设有用于限制启闭件7转动的结构。此结构可以为限位凸块、导向槽等，作为优选的实施方式，如图4所示，用于限制启闭件转动的结构为至少一个设于齿条14顺时针一侧的第一凸条12以及至少一个设于齿条逆时针一侧的第二凸条13。在本实施例中，第一凸条12和第二凸条13的数量为一个，在上述凸条的限位作用下，启闭件顺时针方向和逆时针方向都不能转动。 

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，只要其以基本相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。 

Claims (10)

1.磁式驱动装置，其特征在于包括：

第一磁体；

受驱动件，第一磁体固定安装在受驱动件上形成一体结构；

滑动导向限位机构，受驱动件与第一磁体形成的一体结构安装在滑动限位机构内并能在其导向作用下于限定的路径上来回移动；

设置在所述限定路径的一端的第二磁体，第二磁体的其中一磁极与第一磁体相同极性的磁极相对设置，第一磁体和第二磁体互斥；

设置在所述限定路径的另一端的第三磁体，第一磁体另一极性的磁极与第三磁体相同极性的磁极相同设置，第一磁体和第三磁体互斥；

改变第二磁体和/或第三磁体与第一磁体之间的互斥力大小，控制受驱动件与第一磁体形成的一体结构在限定路径上的位置。

2.根据权利要求1所述的磁式驱动装置，其特征在于第二磁体和/或第三磁体为可位移的结构，通过改变第二磁体和/或第三磁体与第一磁体之间的距离，来改变第二磁体和/或第三磁体与第一磁体之间的互斥力大小。

3.根据权利要求1所述的磁式驱动装置，其特征在于第二磁体和/或第三磁体为电磁铁，通过改变电磁铁通电电流的大小来改变电磁铁与第一磁铁之间的互斥力大小。

4.根据权利要求1或2或3所述的磁式驱动装置，其特征在于所述第一磁体为永磁体。

5.阀体结构，其特征在于包括：

阀体腔，其设有连通进液通道的进液口和连通出液通道的出液口；

用于控制进液口和出液口之间的通断状态的启闭件，其滑动安装于阀体腔内；

第一磁体，其固定安装在启闭件上形成一体结构；

第二磁体，其固定安装于阀体腔的一端，第二磁体的其中一磁极与第一磁体相同极性的磁极相对设置，第一磁体和第二磁体互斥；

驱动腔，其设置在阀体腔与第二磁体相对的另一端，并与阀体腔隔离；

第三磁体，其安装在驱动腔内，第一磁体另一极性的磁极与第三磁体相同极性的磁极相同设置，第一磁体和第三磁体互斥；

改变第三磁体与第一磁体之间的互斥力大小，控制启闭件与第一磁体形成的一体结构在阀体腔内的位置从而控制进液口和出液口之间的通断状态。

6.根据权利要求5所述的阀体结构，其特征在于所述驱动腔内设有与启闭件的活动方向同向的驱动轨道以及受控沿驱动轨道移动的驱动件，第三磁体固定安装在驱动件上。

7.根据权利要求6所述的阀体结构，其特征在于所述驱动件为非圆柱状的直条杆，所述驱动轨道为与直条杆形状匹配的滑道，直条杆内设有螺孔，阀体结构还包括驱动电机以及与驱动电机驱动轴连接的螺条，螺条与直条杆螺接。

8.根据权利要求5所述的阀体结构，其特征在于所述阀体腔为柱形腔，启闭件构造为与柱形腔匹配的条形结构。

9.根据权利要求8所述的阀体结构，其特征在于所述启闭件的外周分布有与柱形腔抵接的齿条，柱形腔上设有用于限制启闭件转动的结构。

10.根据权利要求9所述的阀体结构，其特征在于用于限制启闭件转动的结构为至少一个设于齿条顺时针一侧的第一凸条以及至少一个设于齿条逆时针一侧的第二凸条。

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