CN103296848A

CN103296848A - 一种磁电式旋转装置

Info

Publication number: CN103296848A
Application number: CN2013102514768A
Authority: CN
Inventors: 刘文华; 刘焘; 陈智顺; 李孝书; 赵清明; 刘旸
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2013-09-11

Abstract

本发明公开了一种磁电式旋转装置，包括：第一部件，包括驱动轴、第一永久磁铁，所述驱动轴的外周分布有第一永磁体；第二部件，包括线圈、极靴和第二永久磁铁，所述极靴上缠绕有线圈，所述第二永久磁铁与第一永久磁铁的磁极具有一夹角；所述线圈中通有正向或者反向脉冲电流时，所述第一永久磁铁和第二永久磁铁之间产生相吸或者相斥的力，从而使得第一部件和第二部件之间产生相对运动。本发明是通过改变永久磁铁的几何形状和磁场方向，通过利用永久磁铁之间的吸、斥特性和脉冲式电磁场与永久磁铁产生的吸、斥的特性解决了往、复旋转时不用连续施加电流的问题，实现了不用再向线圈长期通以大量的工作电流。

Description

一种磁电式旋转装置

技术领域

本发明属于一种低压电器类产品技术领域，特别涉及一种磁电式旋转装置。

背景技术

当前，在遇有需要旋转驱动的产品大多采用三种方式，1是采用线圈驱动铁芯作直线运动(如部分空气碟阀类产品)，铁芯设有连杆，连杆安装一齿条，齿条驱动齿轮，齿轮的旋转根据齿条的运动方向决定；2是电动机带动凸轮等，(如部分往复开关类产品)；3是电动机带动(如电动阀等)，但是，无论是哪种方式，均要求其线圈必须处于长期的工作状态中，由此便形成电磁场的工作电流必须连续不断的通过线圈，在长时间的工作状态下，线圈发热和烧毁是必然结果，同时反应速度不灵敏，工作稳定性差，电能消耗太大，使用和生产成本过高。

发明内容

为了解决现有线圈发热、易烧毁和耗能过大、灵敏度低的问题，本发明的目的在于提供一种磁电式旋转装置。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种磁电式旋转装置，包括：

第一部件，包括驱动轴和第一永久磁铁，所述驱动轴的外周分布有第一永久磁铁；

第二部件，包括线圈、极靴和第二永久磁铁，所述极靴上缠绕有线圈，所述第二永久磁铁与第一永久磁铁的磁极具有一夹角；

所述线圈中通有正向或者反向脉冲电流时，所述第一永久磁铁和第二永久磁铁之间产生相吸或者相斥的力，从而使得第一部件和第二部件之间产生相对运动。

优选地，所述第一永久磁铁或者第二永久磁铁与驱动轴的轴中心线成一倾角设置。

优选地，所述第二永久磁铁与第一永久磁铁同轴设置，所述第一永久磁铁固定在驱动轴上，所述第二永久磁铁设置在第一永久磁铁的外侧，并与第一永久磁铁间隙设置；所述第二永久磁铁与第一永久磁铁的磁极之间的夹角大于0度；所述驱动轴在线圈通有正向或者反向脉冲电流时，带动第一永久磁铁进行正向或者反向旋转。

优选地，所述第二永久磁铁与第一永久磁铁同轴设置，第一永久磁铁固定在驱动轴上，第二永久磁铁设置在第一永久磁铁的外侧，并与第一永久磁铁间隙设置，所述第二永久磁铁与第一永久磁铁的磁极之间的夹角大于0度，所述第二永久磁铁在线圈通有正向或者反向脉冲电流时，进行正向或者反向旋转。

优选地，所述第一永久磁铁、线圈和极靴斜向排列在所述驱动轴的第一端外部，所述第二永久磁铁位于所述驱动轴的第二端的外部，所述第一永久磁铁或者第二永久磁铁与所述驱动轴相固定。

优选地，所述第一永久磁铁或者第二永久磁铁为螺旋状。

优选地，所述第一永久磁铁包括多个平行设置的永磁体，多个永磁体与驱动轴的轴线斜向设置。

优选地，所述第二永久磁铁包括多个平行设置的永磁体，多个永磁体与驱动轴的轴线斜向设置。

本发明的有益效果：本发明是通过改变永久磁铁的几何形状和磁场方向，通过利用永久磁铁之间的吸、斥特性和脉冲式电磁场与永久磁铁产生的吸、斥的特性解决了往、复旋转时不用连续施加电流的问题，通过向线圈施加正、反方向的脉冲电流，通过改变极靴的极性，使永久磁铁与极靴吸合和排斥并使其保持需要的工作状态，从而实现了不用再向线圈长期通以大量的工作电流，使线圈在长期的工作中不易发热和不易烧毁、功耗小、并且达到转动速度快、灵敏度高、稳定可靠，不受网电压波动变化的干扰，无工作噪音和无电磁污染的特点。

附图说明

图1本发明中磁电式旋转装置的第一种实施例的结构示意图；

图2本发明中磁电式旋转装置的第二种实施例的结构示意图；

图3本发明中磁电式旋转装置的第三种实施例的结构示意图；

图4本发明中磁电式旋转装置的第四种实施例的结构示意图；

图中：1磁轭，2线圈，3极靴，4第二永久磁铁，5驱动轴，6极垫，7第一永久磁铁，8极罩，91第一挡板，92第二挡板，10极筒，11外壳，13极座，141第一端盖，142第二端盖，15轴承。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明第一种实施例的结构示意图，该磁电式旋转装置包括：

第一部件，包括驱动轴5、第一永久磁铁7，所述驱动轴5的外周分布有第一永久磁铁7；

第二部件，包括线圈2、极靴3和第二永久磁铁4，所述极靴3上缠绕有线圈2，所述第二永久磁铁4与第一永久磁铁7的磁极具有一夹角；

所述线圈2中通有正向或者反向脉冲电流时，所述第一永久磁铁7和第二永久磁铁4之间产生相吸或者相斥的力，从而使得第一部件和第二部件之间产生相对运动，即驱动轴带动第一永久磁铁进行正向或者反向旋转。

本实施例的所述第二永久磁铁4与第一永久磁铁7同轴设置，第一永久磁铁7固定在驱动轴5上，第二永久磁铁4设置在第一永久磁铁7的外侧，并与第一永久磁铁7间隙设置，第二永久磁铁4与第一永久磁铁7的磁极之间的夹角大于0度。当在线圈中施加正反方向电流时，所述极靴3产生的平行于驱动轴准中心线的电磁场与所述第二永久磁铁4同时产生极性相同和相反，并与永久磁铁4和7之间出现相吸和相斥的360°的运动，并带动与驱动轴相连接的其他机械部件运动。由于第二永久磁铁4与第一永久磁铁7的磁极之间的夹角为大于0度，根据磁力线的特有“吸斥”特性，在第二永久磁铁4与第一永久磁铁7的磁极之间形成了“吸斥”状态，由于在第二永久磁铁4中设置了数组线圈，而极靴3的材料为软铁(被磁化后无剩磁)，当未向线圈施加脉冲电流时，平行于轴准中线斜向设置的夹角大于0度第二永久磁铁4的斜向磁场未形成满360度与平行于轴准中线的满360度设置的第一永久磁铁7不能够产生满磁场的斜向切割，故不能输出旋转的力，当分别向线圈施加正反向脉冲电流时，使极靴3(极靴3的几何形状与第二永久磁铁4相同)产生与第二永久磁铁4依次排列的N、S极与第一永久磁铁7依次排列的N、S极同时产生吸与斥的斜向磁场相切割，从而产生了旋转运动的推力，实现了驱动轴5的旋转运动。反之当分别向线圈施加反正向脉冲电流时，驱动轴5做反向旋转运动。

本实施例的线圈2可以是一组或者多组，缠绕在对应数量的极靴3上，并设置在磁轭1内，在第一永久磁铁7和磁轭1之间设有极垫6。第一永久磁铁7可以是一个或数个，平行于驱动轴中心线排列。第二永久磁铁4斜向排列在驱动轴5的外侧，并设置在极罩8内。极罩8为一圆筒形状，套在第二永久磁铁4外侧，设在第一挡板91和第二挡板92之间，并与第一永久磁铁7之间具有一间隙。本实施例的第二永久磁铁4是斜向排列在驱动轴上，与驱动轴的轴中心线成一夹角，而第一永久磁铁7平行于驱动轴的轴中心线。当然，相反设置同样可以。而且，还可以是两个永久磁铁都与驱动轴的轴中心线成一倾角设置，只要满足两个永久磁铁的磁极成一夹角即可。本实施例还在驱动轴的两端分别设有第一挡板91和第二挡板92，第一挡板91和第二挡板92的内螺纹与驱动轴外螺纹旋紧固定，用于对驱动轴进行限位固定。

本实施例的磁电式旋转装置的工作过程如下：向所述线圈施加正向或者反向脉冲电流，所述极靴产生的电磁场与所述第二转动部件永久磁铁同时产生极性相同和相反的相切运动，此时电磁场与永久磁铁之间的磁场又出现相吸和相斥的切向往复360°的运动，并保持工作状态，并带动其他部件运动，由于采用脉冲电流激发运动，故节省电能、线圈不易发热和烧毁。

如图2所示，本发明第二种实施例的结构示意图，与第一种实施例主要不同的是内置式驱动部件、外置式转动部件的结构装置，平行于轴准中心线设置的数个第一永久磁铁7和数组线圈2、磁轭1沿驱动轴5的外侧并行设置在圆周上。极罩8为一圆筒，套在第一永久磁铁7外侧，设在第一挡板91和第二挡板92之间，并由第一挡板91和第二挡板92的内螺纹与驱动轴5外螺纹旋紧固定，外置式转动部件是由数个斜向于驱动轴的轴中线设置的夹角“大于0度”数个第二永久磁铁4按照360度斜向并行排列设置，极筒10设在斜向排列的第二永久磁铁4内，与内置式驱动部件之间有运动间隙，第二永久磁铁4的外侧是毂式外壳11，第二永久磁铁4与极筒10设置在端铁之间，端铁被螺钉固定在毂式外壳11上。

工作过程：原理同上，工作过程为外转动式。所述线圈2中通有正向或者反向脉冲电流时，所述第一永久磁铁7和第二永久磁铁4之间产生相吸或者相斥的力，从而使得第一部件和第二部件之间产生相对运动，即第二永久磁铁进行正向或者反向旋转。

如图3所示，本发明第三种实施例的结构示意图，本实施例的所述由第一部件为驱动件和第二部件为转动件的结构装置，第一部件和第二部件之间设有间隙通过驱动轴5连接，并由轴承15固定在两侧第一端盖141和第二端盖142上，驱动部件中的数个轴向充磁的第一永久磁铁7、数组线圈2和极靴3平行斜向排列在所述驱动轴的第一端外部，所述第二永久磁铁位于所述驱动轴的第二端的外部，数个与第一部件的第一永久磁铁7反斜向排列轴向充磁的第二永久磁铁4设在第二部件极座13内端，极座13与驱动轴通过焊接或直接加工或通过螺纹等方式固定为一体，极罩8固定在极座13上，方法同极座7。在第一端盖141和第二端盖142外侧包围有极筒10。

第一永久磁铁或者第二永久磁铁与所述驱动轴相固定，所述线圈缠绕在极靴上。驱动轴由轴承固定在两侧端盖上，第一端盖的内侧设有数组线圈绕在数个极靴上，固定在第一端盖的内侧，数个斜向排列轴向充磁的第一永久磁铁与极靴并排排列，数个斜向排列轴向充磁的第二永久磁铁设在极盖和极座之间，极座垂直固定在驱动轴上。

工作过程：在向所述线圈施加正向或者反向脉冲电流时，所述第一驱动部件的电磁场与永久磁铁同时产生N和S平面360°斜向磁场，与所述第二转动部件轴向充磁与第一驱动部件的永久磁铁反斜向设置的永久磁铁同时产生极性相同和相反的夹角＞0°切向磁场，电磁场与永久磁铁的磁场切向第二转动部件的永久磁铁磁场，第二转动部件按照线圈的正向或者反向脉冲电流做正反向旋转运动，并保持工作状态，带动其他部件运动，由于采用脉冲电流激发运动，故节省电能、线圈不易发热和烧毁。

如图4所示，本发明第四种实施例的结构示意图，本发明中所述由第一驱动部件和第二转动部件组成，有数个平行于轴准中心线环绕排列安装的线圈2和极靴3与数个永久磁铁7在外壳11内壁上组成，第二转动部件由数个径向充磁的第二永久磁铁4，第二永久磁铁为磁方向按照螺旋排列方式垂直设在转动轴5上，极筒10在永久磁铁磁环外，两侧由端盖141、142旋在转动轴5的螺纹上固定。

工作过程：在向所述线圈施加正向或者反向脉冲电流时，所述极靴3产生的电磁场与所述第二转动部件径向充磁螺旋式排列的永久磁铁同时产生极性相同和相反的夹角＞0°切向磁场，此时电磁场与永久磁铁之间的磁场又出现相吸和相斥的往或复360°的运动，并保持工作状态，并带动其他部件运动，由于采用脉冲电流激发运动，故节省电能、线圈不易发热和烧毁。

综上所述，本发明通过利用永久磁铁之间互相作用的特点与电磁场同时产生相吸和相斥的特性解决了启动速度迅速、灵敏度高、节省电能、线圈不易发热和烧毁、稳定可靠的问题，通过向线圈施加正反方向的脉冲电流，通过改变极靴极性，使转动部件实现正反向运动并保持其需要的某一工作状态，从而实现了不用再向线圈长期通以大量的工作电流的目的。

最后应说明的是：以上所述仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种磁电式旋转装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的磁电式旋转装置，其特征在于，所述第一永久磁铁或者第二永久磁铁与驱动轴的轴中心线成一倾角设置。

3.根据权利要求1所述的磁电式旋转装置，其特征在于，所述第二永久磁铁与第一永久磁铁同轴设置，所述第一永久磁铁固定在驱动轴上，所述第二永久磁铁设置在第一永久磁铁的外侧，并与第一永久磁铁间隙设置；所述第二永久磁铁与第一永久磁铁的磁极之间的夹角大于0度；所述驱动轴在线圈通有正向或者反向脉冲电流时，带动第一永久磁铁进行正向或者反向旋转。

4.根据权利要求1所述的磁电式旋转装置，其特征在于，所述第二永久磁铁与第一永久磁铁同轴设置，第一永久磁铁固定在驱动轴上，第二永久磁铁设置在第一永久磁铁的外侧，并与第一永久磁铁间隙设置，所述第二永久磁铁与第一永久磁铁的磁极之间的夹角大于0度，所述第二永久磁铁在线圈通有正向或者反向脉冲电流时，进行正向或者反向旋转。

5.根据权利要求1所述的磁电式旋转装置，其特征在于，所述第一永久磁铁、线圈和极靴斜向排列在所述驱动轴的第一端外部，所述第二永久磁铁位于所述驱动轴的第二端的外部，所述第一永久磁铁或者第二永久磁铁与所述驱动轴相固定。

6.根据权利要求1-5任一项所述的磁电式旋转装置，其特征在于，所述第一永久磁铁或者第二永久磁铁为螺旋状。

7.根据权利要求1-5任一项所述的磁电式旋转装置，其特征在于，所述第一永久磁铁包括多个平行设置的永磁体，多个永磁体与驱动轴的轴线斜向设置。

8.根据权利要求1-5任一项所述的磁电式旋转装置，其特征在于，所述第二永久磁铁包括多个平行设置的永磁体，多个永磁体与驱动轴的轴线斜向设置。