CN107781339B - 一种电磁作动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电磁作动器，其包括：非导磁材料的外套筒(7)，支撑架(1)，其设在外套筒内，支撑架的外侧与所述外套筒(7)的内壁共同限定了封闭的内腔；线圈(6)，其设在内腔中；振子组件，其设在外套筒内的支撑架(1)的内侧，并包括上下环形永磁体(2)、用以支撑环形永磁体(2)的永磁体骨架(5)和与永磁体骨架固定连接的第一和第二连接杆(3，4)，其中，永磁体以磁极分布方向一致的方式对称分布在永磁体骨架上，永磁体充磁后产生的磁场方向与线圈通电后产生的磁场方向形成有一定的夹角；两个或两个以上的弹簧片(8)，其分别置于支撑架(1)的顶部和底部，并在中部穿过第一和第二连接杆(3，4)与振子组件固定连接。

Description

一种电磁作动器

技术领域

本发明涉及电器元件领域，具体地说，涉及一种电磁作动器。

背景技术

由于被动减振系统可靠性高，且考虑到激励力的特性等因素，一般主要采用被动控制系统对振源进行减振。但随着科学技术的不断发展，对环境和设备的振动要求越来越高，被动减振已经不能完全满足人们的需求。因此，通过主动元件进行振动主动控制越来越受到重视。

作动器是进行振动主动控制的重要装置，其作用是按照确定的控制律对控制对象施加控制力来改变系统的振动响应。由于电源比气源和液压源简单易行，且电磁作动器具有可控性好，适应频带宽，反应灵敏，驱动电流小，控制力大，体积和重量小，易于对复杂的周期振动和随机振动实施控制等优点，所以电磁作动器得到了广泛的应用。

对于已有的电磁作动器，其电磁力出力小、位移大、工作电流较大，从而使得作动器长时间工作时发热严重，需要附加散热装置。否则，发热会限制作动器所能产生的作动力。其次，由于结构设计存在不足，作动器的漏磁较大，影响作动器的电磁兼容性，从而使得工程应用受到了限制。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种新型的高效的电磁作动器。该电磁作动器包括：

非导磁材料的外套筒，

支撑架，其设在所述外套筒内，所述支撑架的外侧与所述外套筒的内壁共同限定了封闭的内腔；

线圈，其设在所述内腔中；

振子组件，其设在所述外套筒内的支撑架的内侧，并包括上下环形永磁体、用以支撑所述环形永磁体的永磁体骨架和与所述永磁体骨架固定连接的第一和第二连接杆，其中，所述永磁体以磁极分布方向一致的方式对称分布在所述永磁体骨架上，所述永磁体充磁后产生的磁场方向与所述线圈通电后产生的磁场方向形成有一定的夹角；

两个或两个以上的弹簧片，其分别置于所述支撑架的顶部和底部，并在中部穿过所述第一和第二连接杆与所述振子组件固定连接。

根据本发明的电磁作动器，优选的是，线圈通电后产生的磁场方向与所述环形永磁体产生的磁场方向之间的夹角大约为90度。

根据本发明的电磁作动器，优选的是，所述永磁体骨架上的各个永磁体为径向充磁。

根据本发明的电磁作动器，优选的是，所述支撑架与所述永磁体之间设置有一定的气隙，所述气隙的宽度小于2mm。

根据本发明的电磁作动器，优选的是，所述支撑架的横截面为大致的凹状，使得压装后的外套筒与所述支撑架在中部形成有所述内腔。

根据本发明的电磁作动器，优选的是，所述连接杆通过螺母将所述弹簧片连接在所述连接杆上。

根据本发明的电磁作动器，优选的是，所述支撑架的顶部和底部设有相互对称的环形内台阶，所述弹簧片通过压装方式卡于所述环形内台阶中。

根据本发明的电磁作动器，优选的是，所述永磁体骨架上设有多个散热孔。

根据本发明的电磁作动器，优选的是，所述第一和第二连接杆之间用螺纹进行连接。

根据本发明的电磁作动器，优选的是，非导磁的外套筒通过压装方式与所述支撑架固定。

本发明的有益之处在于：采用该结构，适应频带宽，电磁力出力大，工作电流小，散热好，漏磁小。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。有些还可以根据说明书显而易见地知道，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1显示了根据本发明的一个实施例的电磁作动器的纵向剖面图；

图2显示了根据本发明的一个实施例的电磁作动器的外部结构图；以及

图3显示了根据本发明的一个实施例的电磁作动器中的永磁体骨架的结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明实施例作进一步地详细说明。

图1显示了本发明的新型的高效的电磁作动器的剖面图。

具体地说，如图1所示，该电磁作动器包括外套筒7、支撑架1、线圈6、振子组件以及多个弹簧片8。其中，外套筒7由非导磁材料制成。

支撑架1设在外套筒7内，其上下均设有相互对称的环形内台阶，用以放置弹簧片。在一个实例中，支撑架通过压装的方式与外套筒固定安装，使得支撑架1的外侧与外套筒7的内壁共同限定了封闭的内腔。

如图1所示，支撑架1的横截面为大致的凹状，这样经过压装连接后，外套筒与支撑架在中部形成有上述内腔。线圈6便放置在该内腔中。一种放置的方式是将线圈6缠绕在支撑架上，使得通电后，由线圈6产生的磁场方向与水平面垂直。

如图1所示，电磁作动器的振子组件包括上下环形永磁体2、永磁体骨架5第一和第二连接杆3，4。上下环形永磁体2以磁极分布方向一致的方式上下对称分布在永磁体骨架5上。例如，永磁铁可以为上下对称分布的两组环形结构，环形永磁铁2置于永磁铁骨架5上，且多个磁极沿永磁铁骨架5周向均匀分布。可通过卡槽将永磁体卡接在永磁体骨架中，或者通过粘结的方式固定在永磁体骨架上。

第一和第二连接杆3，4上下穿过永磁体骨架的中部，通过例如螺母或其它特殊连接机构将永磁体骨架固定在连接杆上。并且，第一和第二连接杆可以通过螺纹连接在一起。这样，就可以将连接在一起的上下环形永磁体2、永磁体骨架5第一和第二连接杆3，4，作为振子组件整体悬置在外套筒7内的支撑架1的内部。

需要特别说明的是，对称分布的永磁体在充磁后所产生的磁场方向与线圈6通电后产生的磁场方向形成有一定的夹角。为了使本发明的电磁作动器出力最大，优选的是，在线圈6如图所示的方式缠绕的情况下，环形永磁体为径向充磁。

多个弹簧片8分别置于支撑架1的顶部和底部，并在中部穿过第一和第二连接杆3，4与振子组件固定连接成一个整体，例如通过螺母固定在一起。第一和第二连接杆可以为上下结构，通过螺纹连接，通过这两个上下连接杆3、4将弹簧片8与振子连接成一整体。上下连接杆3、4不仅可以固定环形永磁铁2，支撑弹簧片8，还能起到导磁的作用。

当振子运动时，通过上下连接杆3、4将力传递到弹簧片8，在弹簧片8的恢复力作用下回到原有位置。当线圈6通电后，振子在所受电磁激励力作用下做往复运动，从而产生作用力有效地实现对被控对象的控制，以减小被控对象的响应。

如图1所示，弹簧片8通过螺栓孔与支撑块1固定连接，同时还采用压装方式连接。外套筒7、支撑架1、环形永磁铁2以及永磁铁骨架5组成了封闭的磁场回路。弹簧片的数量可以随系统的刚性需求而改变，例如对于刚性要求大的电磁作动器，可将上下弹簧片的数量各设置为两个或两个以上。

此外，为了减小振动时弹簧片的位移量，在将弹簧片压装到支撑架的环形内台阶上之后，进一步还可以通过弹簧片四周的螺孔用螺母将弹簧片进行固定。

由于本发明的外套筒为非导磁材料做成的套筒，线圈缠绕在支撑架上，线圈与控制电源相连。当线圈6中通有电流时，振子将在电磁力的作用下受迫振动，弹簧片在振子所受电磁力的作用下做往复运动，提供持续的恢复力，实现对被控对象的控制。

具体说，当线圈6通电后，例如通过如图2所示的接口10与外部系统连接而接收电流信号，环形永磁铁2与线圈6产生的磁场相互作用，产生电磁力，带动环形永磁铁、永磁铁骨架5以及上下连接杆3、4运动。由于连接杆3、4是与弹簧片8相连的，因此，当弹簧片外圈固定，即可以在持续的运动过程中提供连续的弹性恢复力，使振子做连续的往复运动，从而实现对振动的主动控制，减小被控对象的响应。

为了减少振子振动时与支撑架产生的摩擦，在支撑架1和永磁体2之间设置有一定的气隙。优选的是，该气隙的宽度小于2mm。

如图3所示，在永磁体骨架上还设有多个散热孔。这些散热孔的形状为扇形，这样的设计更有利于电磁作动器工作时的散热。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种电磁作动器，其特征在于，所述电磁作动器包括：

非导磁材料的外套筒(7)，

支撑架(1)，其设在所述外套筒内，所述支撑架的外侧与所述外套筒(7)的内壁共同限定了封闭的内腔；

线圈(6)，其设在所述内腔中；

振子组件，其设在所述外套筒内的支撑架(1)的内侧，并包括上下环形永磁体(2)、用以支撑所述环形永磁体(2)的永磁体骨架(5)和与所述永磁体骨架固定连接的第一和第二连接杆(3，4)，其中，所述永磁体以磁极分布方向一致的方式对称分布在所述永磁体骨架上，所述永磁体充磁后产生的磁场方向与所述线圈通电后产生的磁场方向形成有一定的夹角；

两个以上的弹簧片(8)，其分别置于所述支撑架(1)的顶部和底部，并在中部穿过所述第一和第二连接杆(3，4)与所述振子组件固定连接；所述永磁体骨架上的各个永磁体为径向充磁。

2.如权利要求1所述的电磁作动器，其特征在于，线圈通电后产生的磁场方向与所述环形永磁体产生的磁场方向之间的夹角为90度。

3.如权利要求1所述的电磁作动器，其特征在于，所述支撑架(1)与所述永磁体(2)之间设置有一定的气隙，所述气隙的宽度小于2mm。

4.如权利要求1所述的电磁作动器，其特征在于，所述支撑架(1)的横截面为大致的凹状，使得压装后的外套筒与所述支撑架在中部形成有所述内腔。

5.如权利要求1所述的电磁作动器，其特征在于，通过螺母将所述弹簧片连接在所述连接杆上。

6.如权利要求5所述的电磁作动器，其特征在于，支撑架顶部和底部设有相互对称的环形内台阶，所述弹簧片通过压装方式卡于所述环形内台阶中。

7.如权利要求1所述的电磁作动器，其特征在于，所述永磁体骨架上设有多个散热孔。

8.如权利要求1-7中任一项所述的电磁作动器，其特征在于，所述第一和第二连接杆之间用螺纹进行连接。

9.如权利要求1-7中任一项所述的电磁作动器，其特征在于，非导磁的外套筒通过压装方式与所述支撑架固定。

Images