CN202434282U - 新型螺旋电磁铁线性动力装置 - Google Patents

Abstract

新型螺旋电磁铁线性动力装置，包括：外壳，采用非导磁材料制成，成筒状；线圈架，采用非导磁材料制成，设于外壳内部的上方，具有中空轴；线圈，绕设于线圈架上；主轴，自外壳的顶部插设于线圈架的中空轴内并与之滑动配合，该主轴包括固接而成的上段和下段，上段采用非导磁材料制成，下段则采用导磁材料制成；导轮架，采用非导磁材料制成，至少三个导轮架沿主轴的轴向对称分布并固定在外壳的顶部，导轮架沿主轴的轴向至少设有两个导轮，导轮的轮轴与主轴的轴向正交，导轮的轮面恰与主轴的柱面相切。上述技术方案可替代现有的采用线性行程的机械装置。

Description

新型螺旋电磁铁线性动力装置

技术领域

本实用新型涉及一种电机技术，具体是一种新型螺旋电磁铁线性动力装置。

背景技术

常见的机械设备的驱动装置为了实现线性传动，大都采用旋转电机配合曲柄连杆、凸轮等运动副可以实现线性传动。譬如公告号CN2810570所公开的电动摇摆床，包括机架、床身，床身通过固定于其底中部的转轴支撑于机架上，床身的一侧底部铰接有连杆，连杆的另一端与采用电机驱动的曲柄铰接，电机驱动曲柄并通过连杆使床身摆动。

鉴于上述结构中的运动副以偏心运转的方式工作，会产生很大的不平衡惯性力，导致负载产生过高的振动及噪声。鉴于上述运动副体积庞大结构复杂，需要较高的制造精度，而且具有较高的运动速度，会产生较大的摩擦损耗。

由此可见，现有技术中所采用的驱动装置功耗大，易磨损，具有噪声污染，尤其难以适用于日常生活的范畴，应用范围受到局限。

实用新型内容

本实用新型为了克服上述现有技术中采用旋转电机实现线性传动的诸多不足，提供了一种新型螺旋电磁铁线性动力装置，采用螺旋电磁线圈驱动与之同轴的主轴做线性运动，结构简单，摩擦小，又克服了振动及噪声。

具体的，本实用新型的新型螺旋电磁铁线性动力装置，包括：

外壳，采用非导磁材料制成，成筒状；

线圈架，采用非导磁材料制成，设于外壳内部的上方，具有中空轴；

线圈，绕设于线圈架上；

主轴，自外壳的顶部插设于线圈架的中空轴内并与之滑动配合，该主轴包括固接而成的上段和下段，上段采用非导磁材料制成，下段则采用导磁材料制成；

导轮架，采用非导磁材料制成，至少三个导轮架沿主轴的轴向对称分布并固定在外壳的顶部，导轮架沿主轴的轴向至少设有两个导轮，导轮的轮轴与主轴的轴向正交，导轮的轮面恰与主轴的柱面相切。

上述结构在静止状态下，主轴的下段落入外壳内的线圈下方。当线圈连通电源时，根据电磁学常识，线圈将产生一个磁场空间，此时主轴的下段若进入线圈的高度范围即被自动吸进线圈架的中空轴内，当线圈断开电源后，由于磁场消失，在重力作用下主轴的下段重新回落入外壳内的线圈下方，在主轴的行程过程中，由于导轮架的夹持，使得整个行程无限趋于直线。如此可通过主轴的行程来实现直线方向的线性动力，而线圈的磁力大小则可以通过电流强度、线圈匝数等进行调节。

显然，主轴的上段是上述动力模式的主要输出途径，主轴的上段的长度可根据应用环境进行适配。上述动力模式可替代现有电动摇摆床的动力装置或助力装置，也可以应用于回转木马等游乐装置的升降动力装置或助力装置，以及其他类似的采用线性行程的机械装置。

为了精确的控制主轴的行程，设置线圈的高度为h1，设置主轴的下段的高度为h2，设置h2≤h1，优选为h2=h1。根据电磁学常识，主轴的下段被吸进线圈架的中空轴之后为了达到稳定状态，两者的中心点趋于重叠。因此，采用上述设置时，主轴的行程大小为（h1+h2）/2，线圈的高度越高，主轴的行程越大。

由于主轴的行程启动时需要初始化主轴的下段与线圈的相对位置，使主轴的下段进入线圈的高度范围内，可选择两种结构进行初始化：

其一，设置外壳的高度为h3，设置（h3-h1）<h2，在静止状态下，主轴的下段的大部分落入外壳内的线圈下方，局部位于线圈的高度范围内；

其二，设置外壳的高度为h3，设置（h3-h1）>h2，在静止状态下，主轴的下段的全部落入外壳内的线圈下方，主轴的行程开始前，通过外部连接结构向上牵引主轴的上段，使主轴的下段局部进入线圈的高度范围内。

主轴的运动可能导致外壳内产生高压或负压，也可能产生活塞效应，为了克服这些缺陷，可在所述的外壳的侧壁上开设排气口，同时还利于线圈散热。

更进一步的，还设有缓冲轴承副，由支撑轴、轴承和轴承座构成，在外壳的两侧各设一根支撑轴，各支撑轴分别通过轴承与轴承座连接。

比如在应用于摇摆床时，缓冲轴承副与摇摆床的机架连接，通过主轴的行程为摇摆床提供自动摇摆的动力或助力，缓冲轴承副可以为外壳提供一定的摆幅缓冲空间。

当然，在应用于摇摆床时，可利用上述技术方案的结构特点实现两种摇摆床的激活模式：

其一，（h3-h1）<h2时，主轴的下段局部位于线圈的高度范围内，线圈连通电源后即被吸入线圈架的中空轴内；

其二，（h3-h1）>h2时，主轴的下段的全部落入外壳内的线圈下方，需依靠人体的重力使摇摆床的床体倾斜，通过其他连接机构拉高主轴，使主轴的下段进入线圈的高度范围内，线圈连通电源后即被吸入线圈架的中空轴内。

主轴要完成完整的行程，还需要控制线圈断开电源的时机，根据一般的电路控制常识，通过霍尔元件等位置传感器对主轴的位置进行判断便可以准确的控制线圈断开电源。当线圈断开电源后，由于磁场消失，在重力和惯性作用下主轴完成一个行程，并开始下一行程。

和现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

以螺旋电磁线圈驱动与之同轴的主轴做线性运动，通过主轴的行程实现竖直方向的线性动力，结构简单，摩擦小，克服了振动及噪声；应用范围广泛，可替代现有电动摇摆床的动力装置或助力装置，也可以应用于回转木马等游乐装置的升降动力装置或助力装置，以及其他类似的采用线性行程的机械装置。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的局部剖视图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。

如图1和图2所示，新型螺旋电磁铁线性动力装置，包括：

外壳1，采用非导磁材料制成，成筒状；

线圈架2，设于外壳内部的上方，具有中空轴；

线圈3，绕设于线圈架2上；

主轴4，自外壳1的顶部插设于线圈架2的中空轴内并与之滑动配合，该主轴4包括固接而成的上段41和下段42；

导轮架5，沿主轴的轴向对称分布设有三个，导轮架5固定在外壳1的顶部，导轮架5沿主轴4的轴向设有两个导轮51，导轮51的轮轴与主轴4的轴向正交，导轮51的轮面恰与主轴4的柱面相切。

外壳1、线圈架2、主轴4的上段41和导轮架5采用非导磁的奥氏体型不锈钢制成，主轴4的下段42则采用导磁的45号钢制成。

设置线圈3的高度为h1，设置主轴4的下段42的高度为h2，设置外壳1的高度为h3，设置h2=h1，设置（h3-h1）<h2。

所述的外壳1的侧壁上开设若干个排气孔11，排气孔11沿主轴4的轴向对称设置成自外壳1上沿到下沿的四列，

还设有缓冲轴承副6，由支撑轴61、轴承62和轴承座63构成，在外壳1的两侧各设一根支撑轴61，各支撑轴61分别通过轴承62与轴承座63连接。

上述实施方式可替代现有电动摇摆床的动力装置或助力装置，也可以应用于回转木马等游乐装置的升降动力装置或助力装置，以及其他类似的采用线性行程的机械装置。

比如在应用于摇摆床时，上述实施方式中的减震轴承副6与摇摆床的床身连接，通过主轴4的行程为摇摆床提供自动摇摆的动力或助力，其中的减震轴承副6可以大幅度的削弱震动和噪声。

对于本领域的技术人员来说，可根据本实用新型所揭示的结构和原理获得其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都属于本实用新型的保护范畴。

Claims (9)

1.新型螺旋电磁铁线性动力装置，其特征在于，包括：

外壳，采用非导磁材料制成，成筒状；

线圈架，采用非导磁材料制成，设于外壳内部的上方，具有中空轴；

线圈，绕设于线圈架上；

主轴，自外壳的顶部插设于线圈架的中空轴内并与之滑动配合，该主轴包括固接而成的上段和下段，上段采用非导磁材料制成，下段则采用导磁材料制成；

导轮架，采用非导磁材料制成，至少三个导轮架沿主轴的轴向对称分布并固定在外壳的顶部，导轮架沿主轴的轴向至少设有两个导轮，导轮的轮轴与主轴的轴向正交，导轮的轮面恰与主轴的柱面相切。

2.如权利要求1所述的新型螺旋电磁铁线性动力装置，其特征在于：外壳、线圈架、主轴的上段和导轮架采用奥氏体型不锈钢制成，主轴的下段则采用45号钢制成。

3.如权利要求2所述的新型螺旋电磁铁线性动力装置，其特征在于：设置线圈的高度为h1，设置主轴的下段的高度为h2，设置h2≤h1。

4.如权利要求3 所述的新型螺旋电磁铁线性动力装置， 其特征在于：设置h2=h1。

5.如权利要求4所述的新型螺旋电磁铁线性动力装置，其特征在于：设置外壳的高度为h3，设置（h3-h1）<h2。

6.如权利要求4所述的新型螺旋电磁铁线性动力装置，其特征在于：设置外壳的高度为h3，设置（h3-h1）>h2。

7.如权利要求1所述的新型螺旋电磁铁线性动力装置，其特征在于：所述的外壳的侧壁上开设若干个排气孔。

8.如权利要求7所述的新型螺旋电磁铁线性动力装置，其特征在于：若干个排气孔沿主轴的轴向对称设置成自外壳上沿到下沿的四列。

9.如权利要求1到8任一项所述的新型螺旋电磁铁线性动力装置，其特征在于：还设有缓冲轴承副，由支撑轴、轴承和轴承座构成，在外壳的两侧各设一根支撑轴，各支撑轴分别通过轴承与轴承座连接。

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