CN109361303A - 全自动永磁伸缩装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全自动永磁伸缩装置，该装置包括底板、底板上端固定设置滑道、底板上固定的弹簧、弹簧的自由端连接的可在滑道内上下运动的滑轨以及永磁装置，弹簧设置在两个对称滑道的中间位置，永磁装置包括两个永磁单元，其中一个永磁单元固定设置在底板或者靠近底板的滑道下部，另一个永磁单元固定在滑轨上，两个永磁单元上下对称设置，上端的永磁单元可相对下端的永磁单元上下往复运动；永磁单元包括永磁体、铁芯、绕在铁芯外部的线圈及不导磁材料制成的永磁固定架，线圈与电源连接。本发明的目的在于提供一种质量轻、体积小、应用范围广且磁性稳定的全自动永磁伸缩装置，该永磁伸缩装置因永磁的加入，可产生较大的永磁力，大、小推力场合均适应。
Description
技术领域
本发明涉及永磁动力技术领域，尤其涉及一种全自动永磁伸缩装置。
背景技术
伸缩装置，它是把其它形式的机械运动(如凸轮机构是将旋转运动转化为直线或其它形式的运动)或力(如电磁推杆，利用电磁铁工作特性)转化为直线形式的往复运动，用来完成目标动作。目前使用的伸缩装置有凸轮机构、连杆机构、液压缸驱动形式或电磁推杆类。凸轮机构、连杆机构等实现的伸缩运动，与其自身的结构形式及驱动源有关。结构复杂，效率低；液压缸驱动形式，体积大，维修保压麻烦，污染大，在承重比较大的场合，应用较广；电磁推杆类利用电磁铁工作特性，吸合力小。而对于永磁伸缩装置，通过将机械结构与新型材料的永磁机构的结合，利用力平衡原理，达到了自动伸宿的目的，永磁体的磁性稳定，磁力大，质量轻、体积小，且应用范围广，成为伸缩装置中目前商品化性能最高的选择。
发明内容
本发明的目的在于提供一种质量轻、体积小、应用范围广且磁性稳定的全自动永磁伸缩装置，该永磁伸缩装置因永磁的加入，可产生较大的永磁力，大、小推力场合均适应。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种全自动永磁伸缩装置，该装置包括底板、底板上端固定设置滑道、底板上固定的弹簧、弹簧的自由端连接的可在滑道内上下运动的滑轨以及永磁装置，弹簧设置在两个对称滑道的中间位置，永磁装置包括两个永磁单元，其中一个永磁单元固定设置在底板或者靠近底板的滑道下部，另一个永磁单元固定在滑轨上，两个永磁单元上下对称设置，上端的永磁单元可相对下端的永磁单元上下往复运动；永磁单元包括永磁体、铁芯、绕在铁芯外部的线圈及不导磁材料制成的永磁固定架，线圈与电源连接。
所述滑道为前端面开口的长方体结构，前端面的开口的宽度大于永磁单元的宽度，长方体结构内固定设置有直线轴承，滑轨为圆柱轴，圆柱轴的下端设置底座，永磁单元固定在底座侧边，圆柱轴在直线轴承内在重力、弹簧弹力和电磁力的作用下上下运动。
滑道为两个对称设置的截面为U型的长方体结构，开口对称，两个长方体之间的最短距离大于永磁单元的宽度。
所述圆柱轴的下端设置有圆形开孔，圆形开孔的直径大于弹簧的外径0.5～1mm，弹簧的自由端设置在圆形开孔内。
所述滑道为前端面开口的长方体结构，前端面的开口宽度大于永磁单元的宽度，长方体结构的内部为两个对称的半圆形轨道，滑轨的两端也为半圆形结构，滑轨在重力、弹簧弹力和电磁力的作用下在滑道内上下运动。
所述滑道的后端面也设置开口，与前端面的开口对称，形成了两个对称设置的滑道单元。
所述永磁体采用钕铁硼材料。
所述绕有线圈的铁芯设置在永磁体上端，永磁体、铁芯均设置在方形的永磁固定架内部，永磁固定架的下端开口，固定在底板上的永磁单元的开口朝上，固定在滑轨上的永磁单元的开口朝下。
本发明的上述技术方案产生的积极效果如下：本发明的全自动永磁伸缩单元，将机械结构与永磁机构结合，利用了力平衡原理，将其中一个永磁单元固定，另外一个永磁单元设置在滑轨上，两个永磁单元对称设置，通电后，滑轨在重力、弹簧弹力及电磁力的作用下上下运动，实现了自动伸宿的目的。永磁轻、体积小，但小体积能产生大推力，用永磁来实现伸缩，小场合与大场合全都适用，应用范围广，克服了现有的凸轮机构、连杆机构、液压缸驱动形式或电磁推杆类伸缩装置存在结构复杂、效率低、体积大、吸合力小等缺点。
利用钕铁硼材料做永磁材料，钕铁硼材料属于第三代稀土永磁材料，具有体积小、重量轻和磁性强的特点，是目前商品化性能最高的磁铁，被称为磁王。且性价比高、性能稳定，机械特性优良。
附图说明
图1为本发明实施例一中全自动永磁伸缩装置的结构示意图。
图2为本发明实施例一中圆柱轴的结构示意图。
图3为本发明实施例一中滑道的结构示意图。
图4为本发明实施例二中全自动永磁伸缩装置的结构示意图。
图5为本发明实施例二中滑轨的结构示意图。
图6为本发明实施例二中滑道的结构示意图。
图7为本发明铁芯与线圈的结构示意图。
图8为本发明永磁单元的结构示意图。
图中标注为：1、底板；2、圆柱轴；3、滑道；4、线圈；5、铁芯；6、永磁体；7、电源；8、连接线；9、永磁固定架；10、弹簧；11、直线轴承；12、底座；13、支承架；14、圆孔；15、滑轨。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图对本发明的全自动永磁伸缩装置的技术方案作进一步的阐述和说明。
实施例一
全自动永磁伸缩装置，如图1、2、3、7、8所示，该装置包括机械部分、永磁部分及电源，机械部分包括底板1、在底板上固定的滑道3及在滑道的中心的底板上固定的弹簧10，永磁部分包括两个永磁单元，永磁单元包括不导磁材料制成的永磁固定架9、永磁体6、铁芯5及绕在铁芯外部的线圈4，线圈通过连接线8连接电源7，电源固定在底板上；永磁固定架为一方形的盒体，盒体的两端无封口，盒体的上端部开口，铁芯与永磁体上下布置在永磁固定架上，永磁体设置在开口的位置。滑道为两个对称设置的截面为U型的长方体结构(类似于槽钢结构)，两U型口相对应，在滑道的上端部设置有两个直线轴承11，两个直线轴承通过支承架13固定在滑道内表面上，支承架为平板状，与直线轴承固定的位置为与直线轴承外部相配合的弧形结构，直线轴承内部设置有一圆柱轴2，圆柱轴的下端固定设置一底座12，底座的下底面开设有一圆孔14，弹簧的自由端插入圆孔内，圆孔的直径大于弹簧外径的0.5～1mm，圆孔与弹簧配合，这样的尺寸不会使得弹簧从圆孔内脱离，并且不固定的方式拆卸更加方便。在底板上两个U型口中间的位置固定一永磁单元，在底座上固定一永磁单元，两个永磁单元上下对称设置，且两永磁单元的永磁固定架的开口相对。所述永磁体采用钕铁硼材料制成。
本实施例的全自动永磁伸缩装置利用电磁力与弹簧力之间的力平衡原理，具体工作原理如下：
弹簧的最高点即有最小伸缩量时，记为A点；最低点，有最大压缩量时，记为B点。将此工作过程分为2个过程(上行、下行)，2个静止点(A点、B点)。
A点时刻：弹簧处于压缩状态，压缩量记为X0，此压缩量由弹簧承受的重力G1(主要来源于圆柱轴及位于圆柱轴上的底座及永磁装置本身的自重)产生。弹簧产生向上的弹力，记为F2，此时F2＝G1，电源刚通电时刻，电磁力F1＝0。
下行过程：电源通电，根据电磁理论，永磁体产生向下的电磁力F1为变量，随着距离的减小，不断增大。而弹簧处于压缩状态，其弹力F2也为变量，随压缩量的增大而增大，在此过程中F1＞F2。
B点时刻：弹簧有最大压缩量，此时弹力F2max，电磁力也达到最大值F1max。此时，F1max＞F2max。
上行过程：电源断电，电磁力F1＝0，弹簧弹力由最大值F2max逐渐减小至G1，即到达A点。
如此循环，圆柱轴在重力、弹簧弹力及电磁力的作用下上下运动，实现伸缩目的。
实施例二
全自动永磁伸缩装置，如图4、5、6、7所示，与实施例一中不同的是滑道3为两个对称的半圆形轨道，滑轨15的两侧为弧形结构，滑轨的两边弧形结构的部分与半圆形轨道相配合，滑轨在滑道内可上下滑动。在滑轨的下端开设有一圆孔14，弹簧10的自由端固定在圆孔内。其中一个永磁单元固定在底板上，另一个永磁单元固定在滑轨的前端面上，两个永磁单元开口相对、对称设置。本实施例的工作原理与实施例一中完全相同，滑轨在重力、弹簧弹力及电磁力的作用下在滑道内上下运动实现滑轨的伸缩。
本实施例中固定在底板上的永磁单元还可通过其它固定结构固定在靠近底板的滑道上，只要上下两个永磁单元对称设置，同样可实现本发明的有益效果。
另外，本实施例中的滑道还可为一前端面开口的空心长方体结构，开口的宽度大于永磁单元的永磁固定架的宽度。长方体结构的内部设置圆弧形的轨道，滑轨的两侧设置成弧形结构，滑轨在滑道内一样可以实现上下运动，这样的设置同样可实现本发明的有益效果。
本发明的全自动永磁伸缩装置既可应用在晾衣架、衣柜、橱柜等的小型伸缩原理上，同样还可应用在起重机、机床等的大型伸缩装置的原理上，根据使用的场合不同，使用不同的永磁单元及弹簧即可，永磁轻、体积小且能产生大的推力，应用范围广。
上述两个实施例均是对本发明技术方案的进一步阐述，但本发明并不限于上述两个实施例，凡是在本发明权利要求的范围内进行的简答变化得到的实施方式，全都在落在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种全自动永磁伸缩装置，其特征在于：该装置包括底板、底板上端固定设置滑道、底板上固定的弹簧、弹簧的自由端连接的可在滑道内上下运动的滑轨以及永磁装置， 弹簧设置在两个对称滑道的中间位置，永磁装置包括两个永磁单元，其中一个永磁单元固定设置在底板或者靠近底板的滑道下部，另一个永磁单元固定在滑轨上，两个永磁单元上下对称设置，上端的永磁单元可相对下端的永磁单元上下往复运动；永磁单元包括永磁体、铁芯、绕在铁芯外部的线圈及不导磁材料制成的永磁固定架，线圈与电源连接。
2.根据权利要求1所述的一种全自动永磁伸缩装置，其特征在于：所述滑道为前端面开口的长方体结构，前端面的开口的宽度大于永磁单元的宽度，长方体结构内固定设置有直线轴承，滑轨为圆柱轴，圆柱轴的下端设置底座，永磁单元固定在底座侧边，圆柱轴在直线轴承内在重力、弹簧弹力和电磁力的作用下上下运动。
3.根据权利要求1所述的一种全自动永磁伸缩装置，其特征在于：滑道为两个对称设置的截面为U型的长方体结构，开口对称，两个长方体之间的最短距离大于永磁单元的宽度。
4.根据权利要求1所述的一种全自动永磁伸缩装置，其特征在于：所述圆柱轴的下端设置有圆形开孔，圆形开孔的直径大于弹簧的外径0.5~1mm，弹簧的自由端设置在圆形开孔内。
5.根据权利要求1所述的一种全自动永磁伸缩装置，其特征在于：所述滑道为前端面开口的长方体结构，前端面的开口宽度大于永磁单元的宽度，长方体结构的内部为两个对称的半圆形轨道，滑轨的两端也为半圆形结构，滑轨在重力、弹簧弹力和电磁力的作用下在滑道内上下运动。
6.根据权利要求1所述的一种全自动永磁伸缩装置，其特征在于：所述永磁体采用钕铁硼材料。
7.根据权利要求1所述的一种全自动永磁伸缩装置，其特征在于：所述绕有线圈的铁芯设置在永磁体上端，永磁体、铁芯均设置在方形的永磁固定架内部，永磁固定架的下端开口，固定在底板上的永磁单元的开口朝上，固定在滑轨上的永磁单元的开口朝下。
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