CN103953608B - 磁流体致直线往复运动结构及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了磁流体致直线往复运动结构及应用方法，磁流体致直线往复运动结构，其特征是，包括缸体，所述缸体的上下两侧对称的设置有动缩线圈及动伸线圈，缸体的左右两侧对称的设置有动缩平面线圈及动伸平面线圈，缸体内还设置有活塞，活塞与活塞杆相连，活塞内设有用于容纳磁流体的贮存与流动的活塞空腔，活塞上还设有用于磁流体在活塞空腔中贮存与流动过程中形态变化的流动的导液孔；动缩线圈、动伸线圈、动缩平面线圈及动伸平面线圈的接线端与电源及控制开关电路相连。本发明具有其产品制造经济实用、运行结构简单、应用系统体积小、节能低耗的特点。

Description

磁流体致直线往复运动结构及应用方法

技术领域

本发明涉及磁流体致直线往复运动结构及应用方法。

背景技术

在目前市场上所见到工业控制等领域中，通常使用直线往复运动结构的产品有很多种类，但在使用时都存在一定的应用条件限制问题和工作系统体积大的缺陷，例如：使用压缩空气驱动直线往复运动结构的气缸，需要压缩空气运动及电磁阀配合系统才能工作；使用液压驱动直线往复运动结构的液压缸，需要一个液压工作站系统配合才能工作；使用电机驱动直线往复运动结构的电动缸，需要一套结构复杂的电机丝杠驱动系统才能工作；使用电磁铁驱动直线往复运动结构的牵引机构，需要体积较大、电能消耗较大的电磁铁驱动才能工作等等。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了磁流体致直线往复运动结构及应用方法，本发明具有其产品制造经济实用、运行结构简单、应用系统体积小、节能低耗的特点。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

磁流体致直线往复运动结构，包括缸体，所述缸体的上下两侧对称的设置有动缩线圈及动伸线圈，缸体的左右两侧对称的设置有动缩平面线圈及动伸平面线圈，缸体内还设置有活塞，活塞与两端的活塞杆为一体结构，活塞内设有用于容纳磁流体的贮存与流动的活塞空腔，活塞上还设有用于磁流体在活塞空腔中贮存与流动过程中形态变化的流动的导液孔；

所述动缩线圈、动伸线圈、动缩平面线圈及动伸平面线圈的接线端与电源及控制开关电路相连。

所述动缩线圈、动伸线圈、动缩平面线圈及动伸平面线圈的外部设有线圈外壳。

所述动伸线圈及动伸平面线圈的一端与控制开关电路的常开开关的接线端相连，另一端与电源的接线端相连；

所述动缩线圈及动缩平面线圈的一端与控制开关电路的常闭开关的接线端相连，另一端与电源的接线端相连。

所述的活塞为空腔形状的空心结构或为实心结构。

所述活塞杆为单活塞杆结构或双活塞杆结构。

所述动缩线圈、动伸线圈、动缩平面线圈及动伸平面线圈为一体的结构或者是分体的结构，其形状为环形、半圆形或长方形。

所述磁流体的应用体积是依据推动活塞和活塞杆所产生直线运动的压力或推力，以及磁流体感应磁通能力大小确定的。

所述控制开关电路设置在电源控制接线盒外，或者是将控制开关电路设置在电源控制接线盒内。

磁流体致直线往复运动结构的应用方法，包括以下步骤：

在未通电理想静置状态下，磁流体贮存在缸体和活塞空腔内；

当电源接线端接入电源的正极且控制开关电路接线端的常闭开关接通电源负极时，动伸线圈和动伸平面线圈因通电产生电磁场，电磁力导致缸体中和活塞空腔中的磁流体波峰状态形成，产生推动活塞和活塞杆伸出缸体的直线运动；

当电源接线端接入电源的正极且控制开关电路接线端的常开开关接通电源负极时，动缩线圈和动缩平面线圈因通电产生电磁场，电磁力导致缸体中和活活塞空腔中的磁流体波峰状态形成，产生推动活塞和活塞杆缩回缸体的直线运动。

本发明可以替代在目前市场上所见到工业控制等领域中应用十分广泛，生产销售市场十分巨大的类似作用的产品，如：

1、需要压缩空气系统配合才能工作的气缸；

2、需要液压工作站系统配合才能工作的液压缸；

3、需要结构复杂电机丝杠驱动系统才能工作的电动缸；

4、需要体积较大、电能消耗较大的电磁铁驱动才能工作的电磁铁驱动机构；

5、其它需要运行结构简单、应用系统体积小、节能低耗的直线往复运动结构的产品等等。

本发明的有益效果：

本发明可以运行结构简单、应用系统体积小、节能低耗的特点，当电源接线端接入电源的正极且控制开关电路接线端的常闭开关接通电源负极时，动伸线圈和动伸平面线圈因通电产生电磁场，电磁力导致缸体中和活塞空腔中的磁流体波峰状态形成，产生推动活塞和活塞杆伸出缸体的直线运动；

当电源接线端接入电源的正极且控制开关电路接线端的常开开关接通电源负极时，动缩线圈和动缩平面线圈因通电产生电磁场，电磁力导致缸体中和活活塞空腔中的磁流体波峰状态形成，产生推动活塞和活塞杆缩回缸体的直线运动。本发明的应用技术具有节能降耗、适用行业广泛、市场前景广阔有益效果。

附图说明

图1未通电理想静置状态双端伸缩结构原理图；

图2通电产生的伸出直线运动状态结构原理图；

图3通电产生的缩回直线运动状态结构原理图；

图4活塞结构图；

图5通电产生的缩回运动状态单端伸缩结构原理图；

图6本发明的控制电路工作原理图；

图中，1、活塞杆，2、活塞，3、缸体，4、磁流体，5、动缩线圈，6，动伸线圈，7、动缩平面线圈，8、动伸平面线圈，9、线圈外壳，10、电源控制接线盒，11、活塞空腔，12、导液孔，13、电源，14、控制开关电路。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行详细说明：

众所周知，目前工业上普遍使用的磁流体具有以下这样几个主要特点：

1、既有液体的流动性,又有固体磁性材料的特性,具备感应磁通的能力；

2、在外加磁场下,有悬浮在载体中的能力；

3、调节外加磁场强度,可以改变磁流体的表观比重和粘度,能使磁性的固体稳定地悬浮在其中；

4、在垂直磁场的作用下,会自发地形成稳定的波峰状态；

5、磁流体在外加磁场的作用中,会流向并固定在磁场强度高的区域；

6、对外加磁场的响应速度快,撤去外磁场后,磁流体中的磁性粒子很快呈现无规则分布,即在无外加磁场时,磁流体本身不呈磁性状态。

本发明的电致磁流体直线运动结构工作原理与应用方法就是利用上述磁流体的特点和气缸、液压缸等直线往复运动结构产品的特征而设计的，使之成为本技术领域技术人员在设计、制造原理与应用中，能够易于实现产品的实施方法。

电致磁流体直线运动结构主要分为直线运动机械结构和电致磁流体电控结构两个部分，直线运动机械结构是由活塞杆1、活塞2、缸体3等三个主要部分组成，活塞杆1与活塞2可以是一体制造的，也可以是分体的、使用同类或不同类材料制造的；活塞杆1结构可以是双端伸缩结构如图1，也可以是单端伸缩结构如图5。在设计应用的具体实施中，对三个主要部分的辅助结构应用可参考目前通用的气缸、液压缸等直线往复运动结构产品的特征。

活塞2中的活塞空腔9、导液孔10可根据需要，活塞空腔9可设计成空心结构的空腔活塞或为实心结构的活塞，活塞杆1、活塞2、缸体3的制造材料可以是导磁材料，也可以是非导磁材料。缸体3的外观形状可以与目前通用的气缸、液压缸等直线往复运动结构产品相同或不同。活塞杆1外观形状可以是双端结构，也可以是单端结构。

电致磁流体结构是由磁流体4、动缩线圈5、动伸线圈6、动缩平面线圈7、动伸平面线圈8、线圈外壳9、电源控制接线盒10等七个部分组成。

对本结构的具体实施方法可以是将控制开关电路14应用在电源控制接线盒10外，也可以是将控制开关电路14应用在电源控制接线盒10内。

磁流体4的应用体积主要是依据推动活塞2和活塞杆1所产生直线运动的压力或推力，以及磁流体4感应磁通能力大小确定的。

动缩线圈5、动伸线圈6、动缩平面线圈7、动伸平面线圈8的应用根据产品外形结构和产生磁场强度强弱的需要，可以是一体的也可以是分体的，也可以是环形、半圆形、长方形等任意一体或分体形状。

本发明的电致磁流体伸缩运动结构工作原理是这样的：

未通电理想静置状态双端伸缩结构原理图，如图1所示，电致磁流体伸缩直线运动结构是未通电工作时的理想结构组成状态，即在缸体3和活塞空腔11内磁流体4的贮存状态，均在缸体3和活塞空腔11内。

通电产生的伸出直线运动状态结构原理图，如图2所示，当电源13接线端接入电源正极、控制开关电路14接线端的常闭开关接通电源负极时，常开开关未接通电源负极、动缩线圈5和动缩平面线圈7未通电产生电磁场，动伸线圈6和动伸平面线圈8因通电产生电磁场，电磁力导致缸体3中和活塞2和活塞空腔11中的磁流体4波峰状态形成，产生推动活塞2和活塞杆1伸出缸体3的直线运动；

通电产生的缩回直线运动状态结构原理图，如图3所示，当电源13接线端接入电源正极、控制开关电路14接线端的常开开关接通电源负极时，常闭开关断电、动伸线圈6和动伸平面线圈8因断电导致电磁场消失、缸体3中活塞杆1连接侧的磁流体4波峰状态消失、动缩线圈5和动缩平面线圈7因通电产生电磁场，电磁力导致缸体3中和活塞2和活塞空腔11中的磁流体4波峰状态形成，产生推动活塞2和活塞杆1缩回缸体3的直线运动。

Claims (8)

1.磁流体致直线往复运动结构，其特征是，包括缸体，所述缸体的上下两侧对称的设置有动缩线圈及动伸线圈，缸体的左右两侧对称的设置有动缩平面线圈及动伸平面线圈，缸体内还设置有活塞，活塞与其两端的活塞杆为一体的结构，活塞内设有用于磁流体的贮存与流动的活塞空腔，活塞上还设有用于磁流体在活塞空腔中贮存与流动过程中形态变化的流动的导液孔；

所述动缩线圈、动伸线圈、动缩平面线圈及动伸平面线圈的接线端与电源及控制开关电路相连。

2.如权利要求1所述的磁流体致直线往复运动结构，其特征是，所述动缩线圈、动伸线圈、动缩平面线圈及动伸平面线圈的外部设有线圈外壳。

3.如权利要求1所述的磁流体致直线往复运动结构，其特征是，所述动伸线圈及动伸平面线圈的一端与控制开关电路的常开开关的接线端相连，另一端与电源的接线端相连；

所述动缩线圈及动缩平面线圈的一端与控制开关电路的常闭开关的接线端相连，另一端与电源的接线端相连。

4.如权利要求1所述的磁流体致直线往复运动结构，其特征是，所述活塞杆为双活塞杆结构。

5.如权利要求1所述的磁流体致直线往复运动结构，其特征是，所述动缩线圈、动伸线圈、动缩平面线圈及动伸平面线圈为一体的结构或者是分体的结构，其形状为环形、半圆形或长方形。

6.如权利要求1所述的磁流体致直线往复运动结构，其特征是，所述磁流体的应用体积是依据推动活塞和活塞杆所产生直线运动的压力或推力，以及磁流体感应磁通能力大小确定的。

7.如权利要求1所述的磁流体致直线往复运动结构，其特征是，所述控制开关电路设置在电源控制接线盒外，或者是将控制开关电路设置在电源控制接线盒内。

8.如权利要求1所述的磁流体致直线往复运动结构的应用方法，其特征是，包括以下步骤：

在未通电理想静置状态下，磁流体贮存在缸体和活塞空腔内；

当电源接线端接入电源的正极且控制开关电路接线端的常闭开关接通电源负极时，动伸线圈和动伸平面线圈因通电产生电磁场，电磁力导致缸体中和活塞空腔中的磁流体波峰状态形成，产生推动活塞和活塞杆伸出缸体的直线运动；

当电源接线端接入电源的正极且控制开关电路接线端的常开开关接通电源负极时，动缩线圈和动缩平面线圈因通电产生电磁场，电磁力导致缸体中和活塞空腔中的磁流体波峰状态形成，产生推动活塞和活塞杆缩回缸体的直线运动。