CN201956867U - 磁力驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种驱动器。本实用新型的磁力驱动器，包括壳体，壳体上下相对的一侧或两侧设有贯通口；壳体内设有定轭铁，定轭铁相对于壳体固定设置；定轭铁的一侧或两侧或以定轭铁为中心的圆周上设有动轭铁，定轭铁和动轭铁之间相对设置且有间隙，定轭铁的长度大于动轭铁长度；定轭铁和动轭铁相对的一侧皆至少设有两个凹槽，凹槽之间设有凸起；定轭铁和/或动轭铁的凹槽内缠绕线圈，动轭铁的上侧和/或下侧固定连接输出杆，输出杆由贯通口穿出并相对于贯通口自由运动；动轭铁通过导向体限位。本实用新型既可实现精密直线微位移、又可实现大行程位移，以及微精组合长行程复合位移，还具有向上和向下的双稳态固定冲程驱动性能的直接驱动器件。

Description

磁力驱动器

技术领域

本实用新型涉及一种驱动器，尤其涉及一种可形成大行程直线驱动，驱动位移和驱动力精确可控的直接进给驱动器。

背景技术

驱动器是自动控制、机器人等领域的基础单元器件。对驱动器的性能，尤其是在驱动位移、驱动力和驱动行为精确可控方面，随着自动控制、机器人技术的发展，要求越来越高。但是，目前的驱动器，往往存在驱动行程大，但驱动精度低，或驱动精度高，但驱动行程微小的缺陷。在自动控制和精密驱动领域特别需要一种具备可形成大行程直线驱动，驱动位移和驱动力精确可控的直接进给驱动器。

经过对现有技术的检索发现，2008年2月06日授权公告的中国专利，公告号为CN1588768，其公开了一种微小圆柱形永磁直流直线驱动器，采用多块条形永磁块拼接来近似逼近全径向充磁的管形永久磁铁，通过永磁块外部的导磁筒、前后端盖以及永磁块内部的圆柱形铁芯形成闭合回路，在铁芯和永磁块之间的空气隙中形成近似径向辐射状的磁场。处于空气隙中的载流螺线管线圈可在铁芯上自由滑动，通电时在电磁力作用下运动，并通过输出轴将力和运动输出。在动子骨架上制作了穿线孔、槽等结构，采用镶嵌印制板的形式将引线引出，安全方便可靠。但是，这种驱动器存在缺点，就是其驱动性能的实现是建立在一个多永磁体块整合，并复合电磁场的驱动，其驱动的稳定性建立在多永磁体所形成的结构的对称性、制造安装精确性，以及永磁体本身的磁场强度、磁化均匀性等。基于这种结构，要实现便捷驱动和稳定的精密驱动，制造和安装工艺，结构设计的优化性以及永磁材料的选择都相对难以控制；另外，这种驱动器存在组件多，结构相对复杂，在悬浮磁隙中的驱动不稳定，动刚性不足。

实用新型内容

本实用新型的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种磁力驱动器，其可实现精密直线微位移、又可实现大行程位移，还可实现向上方和向下方的双稳态固定冲程驱动行为的直线位移驱动器件。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：其包括壳体，壳体上下相对的一侧或两侧设有贯通口；壳体内设有定轭铁，定轭铁相对于壳体固定设置；定轭铁的一侧或两侧或以定轭铁为中心的圆周上设有动轭铁，定轭铁和动轭铁之间相对设置且有间隙，定轭铁的长度大于动轭铁长度；定轭铁和动轭铁相对的一侧皆至少设有两个凹槽，凹槽之间设有凸起；定轭铁和/或动轭铁的凹槽内缠绕线圈，动轭铁的上侧和/或下侧固定连接输出杆，输出杆由贯通口穿出并相对于贯通口自由运动；动轭铁通过导向体限位。

定轭铁或动轭铁的中间断开，断开处通过长度调节装置固定连接。导向体为长条形，长条形导向体贯穿动轭铁后，其中的一端或两端与壳体固定连接，动轭铁相对于导向体自由运动。导向体与壳体侧边固定连接，导向体上设有滑槽，动轭铁沿滑槽限位滑动。动轭铁与壳体的上和/或下侧之间设有弹簧，弹簧与动轭铁之间设有压电传感器。

本装置的驱动器也可以采用另一种结构，其包括壳体，壳体上下相对的一侧或两侧设有贯通口；壳体内设有定轭铁，定轭铁相对于壳体固定设置；定轭铁的一侧或两侧或以定轭铁为中心的圆周上设有动轭铁，定轭铁和动轭铁之间相对设置且有间隙，定轭铁的长度大于动轭铁长度；定轭铁和动轭铁相对的一侧皆至少设有两个凹槽，凹槽之间设有凸起；定轭铁的凹槽内缠绕线圈、动轭铁的凹槽内设有永磁体，或者定轭铁的凹槽内设有永磁体、动轭铁的凹槽内缠绕线圈；动轭铁的上侧和/或下侧固定连接输出杆，输出杆由贯通口穿出并相对于贯通口自由运动；动轭铁通过导向体限位。

与现有技术相比，本实用新型包括以下优点：既可实现精密直线微位移、又可实现大行程位移，以及微精组合长行程复合位移，还具有向上和向下的双稳态固定冲程驱动性能的直接驱动器件。该驱动器可无需永磁体、组件少、结构简单，紧凑、安装方便，成本低。本实用新型驱动器，可广泛应用于需要产生微小精密位移、大行程直接驱动位移，冲击、振动驱动以及开关驱动的应用领域。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细描述：

图1为本实用新型的实施例1结构示意图；

图2为本实用新型的实施例1动作状态示意图；

图3为本实用新型的实施例2结构示意图；

图4为本实用新型的实施例3结构示意图；

图5为本实用新型的实施例4结构示意图；

图6为本实用新型的实施例5结构示意图；

图7为本实用新型的实施例6结构示意图；

图8为本实用新型的实施例7结构示意图；

图9为本实用新型的实施例8结构示意图；

图10为本实用新型的实施例9结构示意图；

图11为本实用新型的实施例10结构示意图；

图12为本实用新型的实施例11结构示意图；

图13为本实用新型的实施例12结构示意图。

图中：1.壳体；2.限位体；3.凹槽；4.凸起；5.动轭体；6.定轭体；7.线圈；8.输出杆；9.永磁体；10.弹簧；11.长度调节装置；12.弹性垫；13.压电传感器；14.霍尔感应片。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实用新型的驱动器包括壳体1，壳体1上侧设有贯通口；壳体1内设有定轭铁6，定轭铁6相对于壳体1固定设置；定轭铁6的一侧设有动轭铁5，定轭铁6和动轭铁5之间相对设置且有间隙，定轭铁6的长度大于动轭铁5长度；定轭铁6和动轭铁5相对的一侧皆设有两个凹槽3，凹槽3之间设有凸起4；定轭铁6的凹槽3内缠绕线圈7，动轭铁5的上侧固定连接输出杆8，输出杆8由贯通口穿出并相对于贯通口自由运动；动轭铁5通过导向体2限位。

导向体2为长条形，长条形导向体2贯穿动轭铁5后，其中的两端与壳体1固定连接，动轭铁5相对于导向体2自由运动。

其中，定轭铁6、动轭铁5具有“E”型结构，其上、下半部分对称。定轭铁6的高度大于动轭铁5，定轭铁6、动轭铁5在刚性壳体1中的放置位置呈交错对扣“

”型。并且，定轭铁6和动轭铁5的对口面间保持间隙，无论动轭铁5是在静止还是运动的情况下，该间隙均能靠贯穿动轭铁5的导向体2约束来保证。定轭铁6和动轭铁5的高度差即为动轭铁5的最大行程或冲程。

本实施例的工作过程为：初始时，对扣的定轭铁6和动轭铁5底端对齐(如图1)，中部和上部均有错位。对上侧的线圈7通电，定轭铁6中产生磁场，而使“”型电磁轭铁对的上半部分要产生闭合磁通路，而吸动动轭铁5向上移动，直至“

”型电磁轭铁对的上、中对口面的面积为最大时，运动停止(如图2所示)。并且，由于导向体2的定位导向作用，定轭铁6和动轭铁5运动中不会被吸合。

同理，对下侧的线圈7通电，同时切断上侧的线圈7电流，动轭铁5将产生向下的运动而回到初始位置(如图1)。这样，本实用新型驱动器形成了向上和向下的双稳态固定冲程驱动。

根据以上工作原理，对上侧的线圈和下侧的线圈同时通电，但是所通的电流强度不同，那么动轭铁5将会在上侧的线圈和下侧的线圈产生的电磁力、自身重力等的复合力作用下产生移动，移动位移的方向的大小由上侧线圈和下侧线圈产生的电磁力的矢量和决定。因此，根据上侧的线圈和下侧的线圈加载电流的差异程度，可使动轭铁5形成长行程(小于等于定轭铁6和动轭铁5的高度差)，或微小精密行程直线运动。

至此，本实用新型所述的可实现精密直线微位移、又可实现大行程位移，以及微精合长行程复合位移，还具有向上的稳态固定冲程驱动性能。

实施例2

如图3所示，壳体1的上侧和下侧皆设有贯通口；动轭铁5的上侧和下侧皆固定连接输出杆8，输出杆8由贯通口穿出并相对于贯通口自由运动。

其它同实施例1。

此种结构的驱动器具有向上和向下的精密直线微位移和双稳态固定冲程驱动性能。

实施例3

如图4所示，定轭铁6、动轭铁5的凹槽3内皆缠绕线圈7，这样动轭铁5的运动还可以通过上侧的线圈和下侧的线圈复合作用，同向增强或反向减弱上侧的线圈或下侧的线圈的电磁力作用，使得动轭铁5的运动可控性更佳。

其它同实施例1。

实施例4

如图5所示，定轭铁6和动轭铁5相对的一侧皆设有三个凹槽3，凹槽3之间设有凸起4；定轭铁6的凹槽3内全部缠绕线圈7，动轭铁5的中间的凹槽3内缠绕线圈7。

其它同实施例3。

实施例5

如图6所示，定轭铁6的凹槽3内缠绕线圈7，动轭铁5的下侧的凹槽3内设有永磁体9。

其它同实施例1。

实施例6

如图7所示，定轭铁6、动轭铁5的凹槽3内皆缠绕线圈7，动轭铁5与壳体1的上侧之间设有弹簧10。

其它同实施例3。

实施例7

如图8所示，定轭铁6、动轭铁5的凹槽3内皆缠绕线圈7，动轭铁5与壳体1的上侧之间设有弹簧10。

定轭铁6的中间断开，断开处通过长度调节装置11固定连接。通过该装置可以实现在不改变结构的情况下，调节定轭铁6的高度，可改变定轭铁6和动轭铁5之间的位错距离，从而实现动轭铁5的行程距离的调整功能，即所述驱动器还具有驱动总行程大小可调节功能。

其它同实施例6。

实施例8

如图9所示，导向体2为长条形，长条形导向体2贯穿动轭铁5后，其中的下端与壳体1固定连接，动轭铁5相对于导向体2自由运动(也可以采用另一种结构，即长条形导向体2贯穿动轭铁5后与其固定连接，导向体2的下端贯穿壳体1，导向体2相对于壳体1自由运动且不脱离壳体1)。

定轭铁6、动轭铁5的凹槽3内皆缠绕线圈7，动轭铁5与壳体1的上侧之间设有弹簧10。弹簧10与动轭铁5之间设有压电传感器13。驱动过程中，在电磁激励撤销时，由于剩磁吸力作用，动轭铁5的复位运动会受到影响，因此，在本实施例中，动轭铁5与壳体1的上侧之间设有弹簧10，这样，当上侧的线圈断电，动轭铁5易于在弹簧10的作用下复位，以及有助于下侧的线圈作用时，对动轭铁5的向下驱动动作。

除此之外，在动轭铁5下端和壳体1的底端之间加有弹性垫12，以减轻动轭铁5对壳体1的底端的冲击。

对于本实施例，在弹簧10和动轭铁5上端面之间，设有压电传感器13。动轭铁5运动过程中挤压弹簧10，弹簧10挤压压电传感器13，产生电信号。该电信号可以对应弹簧10的弹力变化，进而对应动轭铁5的移动距离，所以动轭铁5运动过程可以由压电传感器13传感。

对于本实施例的传感功能，还可以通过在磁路中，在定轭铁6的上端，垂直于磁路磁通方向嵌入一个霍尔感应片14。由于定轭铁6和动轭铁5的对扣表面的重合面积越大，轭铁中的磁通越强，霍尔感应片14的感应信号将对应变化。所以，霍尔感应片14可以传感定轭铁6和动轭铁5的对扣表面的重合程度，进而可以感应动轭铁5的移动位移。所以，嵌入一个霍尔感应片14也可以起到传感所实用新型驱动器的驱动位移的作用。

其它同实施例1。

这样，对于该实施例，本实用新型的驱动器是一种驱动、传感一体化驱动器。

实施例9

如图10所示，壳体1的上侧和下侧皆设有贯通口；动轭铁5的上侧和下侧皆固定连接输出杆8，输出杆8由贯通口穿出并相对于贯通口自由运动。

导向体2设置两个，其分别与壳体1侧边固定连接，导向体2上设有滑槽，动轭铁5沿滑槽限位滑动。本实施例将导向体5分解成上下两小段，并且将它们分别与刚性壳体1内侧壁固连。

定轭铁6的凹槽3内缠绕线圈7，动轭铁5的上侧凹槽3内缠绕线圈7、下侧的凹槽3内设有永磁体9。

其它同实施例1。

实施例10

如图11所示，壳体1的上侧设有贯通口；动轭铁5的上侧固定连接输出杆8，输出杆8由贯通口穿出并相对于贯通口自由运动。

定轭铁6的凹槽3内缠绕线圈7，定轭铁6的中间断开，断开处通过长度调节装置11固定连接。

其它同实施例9。

实施例11

如图12所示，动轭铁5的上侧与壳体1之间设有弹簧10。定轭铁6、动轭铁5的中间断开，断开处皆通过长度调节装置11固定连接。

其它同实施例10。

实施例12

如图13所示，定轭铁6的两侧设有动轭铁5，每个动轭铁5上固定连接一个输出杆8，输出杆8由贯通口穿出并相对于贯通口自由运动。

其它同实施例1。

每个动轭铁5上固定连接一个输出杆8，也可以固定连接一个或两个输出杆8，其原理同上。

实施例13

以定轭铁6为中心的圆周上间隔设有动轭铁5。

其它同实施例1。

以上对本实用新型的实施例作了详细说明，是以本实用新型技术方案为前提下进行实施，但本实用新型的保护范围不限于上述的实施例。

Claims (10)

1.一种磁力驱动器，其特征在于，包括壳体(1)，壳体(1)上下相对的一侧或两侧设有贯通口；壳体(1)内设有定轭铁(6)，定轭铁(6)相对于壳体(1)固定设置；定轭铁(6)的一侧或两侧或以定轭铁(6)为中心的圆周上设有动轭铁(5)，定轭铁(6)和动轭铁(5)之间相对设置且有间隙，定轭铁(6)的长度大于动轭铁(5)长度；定轭铁(6)和动轭铁(5)相对的一侧皆至少设有两个凹槽(3)，凹槽(3)之间设有凸起(4)；定轭铁(6)和/或动轭铁(5)的凹槽(3)内缠绕线圈(7)，动轭铁(5)的上侧和/或下侧固定连接输出杆(8)，输出杆(8)由贯通口穿出并相对于贯通口自由运动；动轭铁(5)通过导向体(2)限位。

2.根据权利要求1所述的磁力驱动器，其特征在于，定轭铁(6)或动轭铁(5)的中间断开，断开处通过长度调节装置(11)固定连接。

3.根据权利要求2所述的磁力驱动器，其特征在于，导向体(2)为长条形，长条形导向体(2)贯穿动轭铁(5)后，其中的一端或两端与壳体(1)固定连接，动轭铁(5)相对于导向体(2)自由运动。

4.根据权利要求2所述的磁力驱动器，其特征在于，导向体(2)与壳体(1)侧边固定连接，导向体(2)上设有滑槽，动轭铁(5)沿滑槽限位滑动。

5.根据权利要求3或4所述的磁力驱动器，其特征在于，动轭铁(5)与壳体(1)的上和/或下侧之间设有弹簧(10)，弹簧(10)与动轭铁(5)之间设有压电传感器(13)。

6.一种磁力驱动器，其特征在于，包括壳体(1)，壳体(1)上下相对的一侧或两侧设有贯通口；壳体(1)内设有定轭铁(6)，定轭铁(6)相对于壳体(1)固定设置；定轭铁(6)的一侧或两侧或以定轭铁(6)为中心的圆周上设有动轭铁(5)，定轭铁(6)和动轭铁(5)之间相对设置且有间隙，定轭铁(6)的长度大于动轭铁(5)长度；定轭铁(6)和动轭铁(5)相对的一侧皆至少设有两个凹槽(3)，凹槽(3)之间设有凸起(4)；定轭铁(6)的凹槽(3)内缠绕线圈(7)、动轭铁(5)的凹槽(3)内设有永磁体(9)，或者定轭铁(6)的凹槽(3)内设有永磁体(9)、动轭铁(5)的凹槽(3)内缠绕线圈(9)；动轭铁(5)的上侧和/或下侧固定连接输出杆(8)，输出杆(8)由贯通口穿出并相对于贯通口自由运动；动轭铁(5)通过导向体(2)限位。

7.根据权利要求6所述的磁力驱动器，其特征在于，定轭铁(6)或动轭铁(5)的中间断开，断开处通过长度调节装置(11)固定连接。

8.根据权利要求7所述的磁力驱动器，其特征在于，导向体(2)为长条形，长条形导向体(2)贯穿动轭铁(5)后，其中的一端或两端与壳体(1)固定连接，动轭铁(5)相对于导向体(2)自由运动。

9.根据权利要求7所述的磁力驱动器，其特征在于，导向体(2)与壳体(1)侧边固定连接，导向体(1)上设有滑槽，动轭铁(5)沿滑槽滑动。

10.根据权利要求8或9所述的磁力驱动器，其特征在于，动轭铁(5)与壳体(1)的上和/或下侧之间设有弹簧(10)，弹簧(10)与动轭铁(5)之间设有压电传感器(13)。

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