CN103490686B - 一种磁芯磁保持并行步进驱动器的设计方法 - Google Patents

Abstract

磁芯磁保持并行步进驱动器的技术领域是属于机械制造.智能控制.机器人技术.自动化控制.电磁技术领域，技术的主要内容是通过多个单元磁芯磁保持驱动器，首尾相连，排成直线，每一个单元磁芯磁保持驱动器的行程，定义一步，这样就可以按需要推进或收缩几个单元磁芯磁保持驱动器，达到需要的行程。

Description

一种磁芯磁保持并行步进驱动器的设计方法

技术领域

磁芯磁保持并行步进驱动器的技术领域是属于机械制造.智能控制.机器人技术.自动化控制.电磁技术领域，技术的主要内容是通过多个单元磁芯磁保持驱动器，首尾相连，排成直线，每一个单元磁芯磁保持驱动器的行程，定义一步，这样就可以按需要推进或收缩几个单元磁芯磁保持驱动器，达到需要的行程。

背景技术

由于人工智能，机器人得到大规模的发展，并且工业上用到直线驱动器的需求越来越大，对驱动器的加速度和速度要求越来越高，产品工作的稳定性和耐用性的要求也越来越高，并且一些产品要求在推动力够用时，体积越小越好，重量越轻越好，现在市场上的直线驱动器大约有四种，1.用电机带动曲杠，原理就像裁缝车，2.用带有齿轮的电机带动齿条，实现直线驱动，3.用电机带动滚珠丝杆，实现直线驱动，4.直线电机，直接可以实现直线驱动。第一种方法的优点技术成熟，价格低廉，结构简单，缺点是体积巨大，误差大，启动和执行需要的时间较长，反应速度和加速度慢，精度差，耗电大，达到固定点难以固定。第二种方法，优点技术成熟，价格低廉，结构简单，也可以实现步进的功能，缺点是体积较大，误差大，启动和执行需要的时间较长，反应加速度和速度慢，精度差，重量较大，耗电大，达到固定点难以固定。用电机带动滚珠丝杆的优点是与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3，高精度的保证，微进给可能，无侧隙、刚性高，高速进给可能，缺点是要防尘，反应较慢，体积较大，固定麻烦，噪音较大，耗电大，达到固定点难以固定。第四种的优点是速度特性好，加速度大，定位精度高，行程不受限制，结构简单、运动平稳、噪声小，运动部件摩擦小、磨损小、使用寿命长、安全可靠，缺点是体积大，反应速度不是极快，成本高，耗电大，达到固定点难以固定。上面的四种方法能满足绝大部分的市场需求，但它们都存在5个缺点，1.体积不够小，2.反应速度和加速度比较慢，3.比较重，4.耗电大，5.达到固定点难以固定，不能满足一些高端技术的要求，比如仿人智能机器人的快速反应和要求的极小耗电。

发明内容

为了满足一些高端技术的要求，特别是仿人智能机器人的要求，我们开发了磁芯磁保持并行步进驱动器，1.它体积小，2.反应速度和加速度快，3.比较轻，4.耗电小，5.达到固定点就固定了，其特征是单元磁芯磁保持驱动器是有里外壳构成，中间绕上线圈，在单元磁芯磁保持驱动器的两头放上铁片，前面的铁片的中间有一个圆孔，穿过圆孔的是由磁芯穿过来的驱动轴，在单元磁芯磁保持驱动器的内壳中间放上磁芯，在磁芯的中间安上驱动轴，驱动轴穿过铁片圆孔，驱动轴的材料是不会被磁铁吸引的材料，磁芯的朝向是前S后N，如果磁芯的朝向是前N后S，下面过程反相操作就可以，这样给线圈的引线一个正向脉冲电流，铁片被磁化成前端S后端N，磁芯就会和前面的铁片相吸引，和后面的铁片相排斥，所以向前运动，被前面的铁片吸引住，这时就可以断电，磁芯处在被前面的铁片吸住状态，驱动轴处于推进状态，如果给线圈一个反向的脉冲电流，铁片被磁化成前端N后端S，磁芯就和前面的铁片相斥，和后面的铁片相互吸引，磁芯就向后运动，被后面的铁片吸引住，在这种状态下驱动轴处于缩进状态，把具有上面功能的单元磁芯磁保持驱动器按照需求的个数头尾连接，也就是说把后一个单元磁芯磁保持驱动器的驱动轴连接在前一个单元磁芯磁保持驱动器的尾部，一个一个的连接起来，形成线型，把最后一个单元磁芯磁保持驱动器的尾部固定在磁芯磁保持并行步进驱动器尾部的外壳的内部，最前面的单元磁芯磁保持驱动器的驱动轴比较长，并且穿过磁芯磁保持并行步进驱动器的前端中间的圆孔，各个单元磁芯磁保持驱动器的引线穿出磁芯磁保持并行步进驱动器的侧面，并且给引线刻出一条横条，引线可以前后运动，这样就可以同时给每一个单元磁芯磁保持驱动器正向脉冲电流，那么磁芯磁保持并行步进驱动器就给出最大的行程，如果同时给每一个单元磁芯磁保持驱动器一个反向脉冲电流，那么磁芯磁保持并行步进驱动器给出最短的行程，当需要多大的行程，就启动多少个单元磁芯磁保持驱动器，每一个单元磁芯磁保持驱动器的行程定义为一步。

附图说明

图1是磁芯磁保持并行步进驱动器的结构图，1代表外壳，2代表后一个单元磁芯磁保持驱动器的驱动轴连接到前一个单元磁芯磁保持驱动器的后面，并且是连接死的，3代表最前面的单元磁芯磁保持驱动器的驱动轴，是穿过外壳对外做功的，4代表线圈，是绕在单元磁芯磁保持驱动器的里面的壳和单元磁芯磁保持驱动器的外壳之间，5代表最后一个单元磁芯磁保持驱动器和外壳是连接的，并且是连死的，6.7.8.9.10是代表单元磁芯磁保持驱动器，这里是按设计需求安多少个单元磁芯磁保持驱动器，不一定是五个，11.12.13.14.15.16.17.18.19.20是代表线圈的引线。图2是单元磁芯磁保持驱动器的结构图，1是代表单元磁芯磁保持驱动器的外壳，2是代表单元磁芯磁保持驱动器的内壳，3.4代表铁片，5是代表磁芯，6是代表线圈，7是代表驱动轴，8.9是线圈的引线，S.N代表磁铁的极性。

实施方案

磁芯磁保持并行步进驱动器是要在处理器和编码器的作用下工作的，当处理器给磁芯磁保持并行步进驱动器的里面的某一个单元磁芯磁保持驱动器一个正向脉冲电压，通过外围的电路，就会给这个单元磁芯磁保持驱动器一个正向脉冲电流，这个单元磁芯磁保持驱动器就会向前推进，编码器就会记录这个单元磁芯磁保持驱动器的状态，当处理器给磁芯磁保持并行步进驱动器的里面的某一个单元磁芯磁保持驱动器一个反向电压，通过外围的电路，就会给这个单元磁芯磁保持驱动器一个反向脉冲电流，这个单元磁芯磁保持驱动器就会向后缩进，编码器就会记录这个单元磁芯磁保持驱动器的状态，并且每个单元磁芯磁保持驱动器的前端或后端安上传感器，传感器的作用是感知到单元磁芯磁保持驱动器的状态是推进状态还是收缩状态，这样处理器读取编码器的数据或根据传感器的信息都可以知道当前磁芯磁保持并行步进驱动器里面的每一个单元磁芯磁保持驱动器的状态，当工作需要多少行程时，处理器就会根据目前编码器的状态或传感器的信息，就会马上作出决定，同时打开或关闭几个单元磁芯磁保持驱动器，达到并行驱动的目的，它执行的速度之快是现在任何其他设备不能达到的。

Claims (1)

1.一种磁芯磁保持并行步进驱动器的设计方法，其特征是，单元磁芯磁保持驱动器包括里壳、外壳，里壳和外壳之间绕上线圈，在单元磁芯磁保持驱动器的两头放上铁片，前面的铁片的中间有一个圆孔，穿过圆孔的是由磁芯穿过来的驱动轴，在单元磁芯磁保持驱动器的内壳中间放上磁芯，在磁芯的中间安上驱动轴，驱动轴穿过铁片圆孔，驱动轴的材料是不会被磁铁吸引的材料，磁芯的朝向是前S后N，如果磁芯的朝向是前N后S，下面过程反相操作就可以，这样给线圈的引线一个正向脉冲电流，磁芯就会和前面的铁片相吸引，和后面的铁片相排斥，所以向前运动，被前面的铁片吸引住，这时就可以断电，磁芯处在被前面的铁片吸住状态，驱动轴处于推进状态，如果给线圈一个反向的脉冲电流，磁芯就和前面的铁片相斥，和后面的铁片相互吸引，磁芯就向后运动，被后面的铁片吸引住，在这种状态下驱动轴处于缩进状态，把具有上面功能的单元磁芯磁保持驱动器按照需求的个数头尾连接，也就是说把后一个单元磁芯磁保持驱动器的驱动轴连接在前一个单元磁芯磁保持驱动器的尾部，一个一个的连接起来，形成线型，把最后一个单元磁芯磁保持驱动器的尾部固定在磁芯磁保持并行步进驱动器尾部的外壳的内部，最前面的单元磁芯磁保持驱动器的驱动轴穿过磁芯磁保持并行步进驱动器的前端中间的圆孔，各个单元磁芯磁保持驱动器的引线穿出磁芯磁保持并行步进驱动器的侧面，引线可以前后运动，这样就可以同时给每一个单元磁芯磁保持驱动器正向脉冲电流，那么磁芯磁保持并行步进驱动器就给出最大的行程，如果同时给每一个单元磁芯磁保持驱动器一个反向脉冲电流，那么磁芯磁保持并行步进驱动器给出最短的行程，当需要多大的行程，就启动多少个单元磁芯磁保持驱动器，每一个单元磁芯磁保持驱动器的行程定义为一步。