CN204389105U - 一种基于电磁原理的重力平衡系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及精密测试技术及仪器领域，特别涉及一种基于电磁原理的重力平衡系统；外部绕有螺旋线圈的导轨和动子；所述动子上安装有第一触臂和第二触臂；所述动子安装在空心导轨内，可延空心导轨上下运动；所述第一触臂和第二触臂通过弹簧施加预紧力与导轨外部的螺旋线圈接触；第一第二触臂分别连接第一和第二触点；并通过触点连接电源的正负极；工作时根据所述动子和外部加载的相应重力，调节第一触点和第二触点所接通的电流大小，进而产生一个的重力平衡力；本实用新型具有结构简单，动态响应速度快的优点，克服了现有的重力平衡结构的系统惯量大，动态响应速度低的缺点。
Description
技术领域
本实用新型涉及精密测试技术及仪器领域，特别涉及一种基于电磁原理的重力平衡系统。
背景技术
工业产品中很多导轨都采用立式结构，此时导轨运动的上下方向受力不一致，导致运动状态不一致，对于精密控制系统而言，必须使用平衡系统将系统向下的重力平衡掉。现有平衡系统基本采用重力平衡块（所述重力平衡块是指类似是滑轮装置滑轮的一侧悬挂导轨的动子装置，另一侧悬挂相应重量的重物，这个重物就是重力平衡块）或者平衡气缸（平衡气缸根据动子的运动状态来充放气，进而达到平衡重力的作用）实现重力平衡。但对于运动状态要求高的场合，采用重力平衡块或者平衡气缸均不可行。这是因为重力平衡块的原理决定了运动系统的转动惯量直接增加了一倍，降低了系统的动态响应速度；同时由于平衡块与动子采用链条等柔性连接结构连接，不能根据动子的运动状态而立即发生调整；影响了系统运动的平稳性；而平衡气缸的原理也决定了运动系统的转动惯量增加，而且由于气缸的充放气都需要一个过程，不能及时根据系统的运动状态迅速调整气缸中的气压；导致系统动态响应速度降低。这种情况下急需一种可以快速响应，反应灵活的新的重力平衡设备。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种基于电磁原理的重力平衡系统；可以克服现有的重力平衡结构的系统惯量大，动态响应速度低的缺点。
为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了以下技术方案：
一种基于电磁原理的重力平衡系统；包括一个外部绕有螺旋线圈的导轨和一个动子；所述动子上安装有第一触臂和第二触臂；所述动子安装在导轨内，可以延所述导轨移动，所述第一触臂和第二触臂通过弹簧施加预紧力与导轨外部的螺旋线圈接触；所述第一触臂和第二触臂分别连接第一触点和第二触点，所述第一触点连接电源的正极；所述第二触点连接电源的负极；外部负载通过所述动子的连接杆与所述动子相连接；根据所述动子和外部加载的相应重力，调节第一触点和第二触点所接通的电流大小，进而产生一个的重力平衡力实现重力平衡。
进一步的，所述动子为永磁体动子，也可以通电螺线管。
进一步的，所述电磁重力平衡系统还与自动控制模块相连。
工作时，所述自动控制模块根据重力或者外力大小，来调节加载到螺旋线圈的电流大小，进而调节通电螺线管所产生的磁场强度；通过螺线管产生的磁场与所述动子磁场的相互作用来平衡重力或者外力；使系统的运动状态更加平稳。
具体的，工作时，通过相连的自动控制系统，监控动子的重力以及外部负载所对应的相应重力；根据总重力以及运动状态的变化情况来调节所述第一触点和第二触点所连接的电流大小，进而产生一个与总重力相当大小的的重力平衡力，作用于所述动子上，所述的重力平衡力刚好可以抵消系统的总重力；这样本电磁重力平衡装置由于使用自动控制系统，可以使实时的监测和调节系统的受力，使得系统的重力平衡处于动态平衡中；保证系统的运行稳定，而且实时调节还具有响应速度快的优势。
所述动子可以在导轨内移动，移动过程中，由于触点随着动子一起移动，螺旋管的导电线圈匝数不变，同时永磁体动子在导电螺线管的相对位置没有发生变化，所以导电螺线管产生的磁场强度大小的变化只是和所通电流的大小相关，导电螺线管产生的磁场方向只是与通电的方向有关；磁场方向决定了动子的运动方向，所以在通过所述自动控制系统只需要调节所述第一触点和第二触点之间所通电流的大小和方向，就可以控制动子平稳运动。
进一步的，所述导轨为空心结构，空心导轨可以减小电动机的重量，节约材料，同时也不影响电动机的工作；所述永磁体动子也为空心结构。
作为一种优选，所述导轨为长方形、圆柱形或者为V形平面导轨。
进一步的，所述电机根据移动方向来决定所接触点的极性。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本实用新型提供一种基于电磁原理的重力平衡系统，包括一个内部绕有螺旋线圈的导轨和一个永磁体动子，其中所述永磁体动子安装在导轨内；可以延导轨运动；所述永磁体动子上安装有第一触臂和第二触臂；所述第一触臂和第二触臂通过弹簧施加预紧力与导轨内部的螺旋线圈接触；所述第一触臂触点接电源正极；所述第二触臂触点接电源负极；根据所述动子和外部加载的相应重力，调节第一触点和第二触点所接通的电流大小，通过自动控制系统实时监控需要平衡重量大小和系统的运动状态；所述自动控制系统根据上述检测数据实时的调节第一触点和第二触点所接通的电流大小，产生相应的重力平衡力和预加载力；保证了系统的稳定运行；具有结构简单，反应灵敏；惯性动量小；响应速度快等优点。
附图说明：
图1为本电磁重力平衡装置立体结构示意图。
图2为本电磁重力平衡装置俯视图。
图3为图2的A-A剖视图。
图4为图3的B-B剖视图。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。
本实用新型的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种基于电磁原理的重力平衡系统；可以克服现有的重力平衡结构的系统惯量大，动态响应速度低的缺点。
一种基于电磁原理的重力平衡系统；如图所示，包括一个外部绕有螺旋线圈1的导轨2和一个动子3；所述动子3上安装有第一触臂4和第二触臂5；所述动子3安装在导轨2内，可以延所述导轨2上下移动，所述第一触臂4和第二触臂5安装在触臂安装架6中；通过弹簧7施加预紧力与导轨2外部的螺旋线圈1接触；所述第一触臂4和第二触臂5分别连接第一触点8和第二触点9；触臂安装6座使用绝缘材料使第一触点8和第二触点9之间绝缘；所述第一触点8连接电源的正极；所述第二触点9连接电源的负极；外部负载通过所述动子3的连接杆与所述动子相连接；根据所述动子和外部加载的相应重力，调节第一触点1和第二触点2所接通的电流大小，进而产生一个的重力平衡力实现重力平衡。（本电磁重力平衡装置的俯视图如图2所示，图3为图2的A-A剖视图、图4为图3的B-B剖视图）
进一步的，所述动子为永磁体动子，也可以通电螺线管。
进一步的，所述电磁重力平衡系统还与自动控制模块相连。
工作时，所述自动控制模块根据重力或者外力大小，来调节加载到螺旋线圈的电流大小，进而调节通电螺线管所产生的磁场强度；通过螺线管产生的磁场与所述动子磁场的相互作用来平衡重力或者外力；使系统的运动状态更加平稳。
具体的，工作时，通过相连的自动控制系统，监控动子的重力以及外部负载所对应的相应重力；根据总重力以及运动状态的变化情况来调节所述第一触点和第二触点所连接的电流大小，进而产生一个与总重力相当大小的的重力平衡力，作用于所述动子上，所述的重力平衡力刚好可以抵消系统的总重力；这样本电磁重力平衡装置由于使用自动控制系统，可以使实时的监测和调节系统的受力，使得系统的重力平衡处于动态平衡中；保证系统的运行稳定，而且实时调节还具有响应速度快的优势。
所述动子可以在导轨内移动，移动过程中，由于触点随着动子一起移动，螺旋管的导电线圈匝数不变，同时永磁体动子在导电螺线管的相对位置没有发生变化，所以导电螺线管产生的磁场强度大小的变化只是和所通电流的大小相关，导电螺线管产生的磁场方向只是与通电的方向有关；磁场方向决定了动子的运动方向，所以在通过所述自动控制系统只需要调节所述第一触点和第二触点之间所通电流的大小和方向，就可以控制动子平稳运动。
进一步的，所述导轨为空心结构，空心导轨可以减小电动机的重量，节约材料，同时也不影响电动机的工作；所述永磁体动子也为空心结构。
作为一种优选，所述导轨为长方形、圆柱形或者为V形平面导轨。
进一步的，所述电机根据移动方向来决定所接触点的极性。
总之，本实用新型提供一种基于电磁原理的重力平衡系统，包括一个内部绕有螺旋线圈的导轨和一个永磁体动子，其中所述永磁体动子安装在导轨内；可以延导轨上下运动；所述永磁体动子上安装有第一触臂和第二触臂；所述第一触臂和第二触臂通过弹簧施加预紧力与导轨内部的螺旋线圈接触；所述第一触臂触点接电源正极；所述第二触臂触点接电源负极；根据所述动子和外部加载的相应重力，调节第一触点和第二触点所接通的电流大小，通过自动控制系统和运动状态传感器实时监控需要平衡重量大小和系统的运动状态；所述自动控制系统根据上述检测数据实时的调节第一触点和第二触点所接通的电流大小，产生相应的重力平衡力和预加载力；保证了系统的稳定运行；具有结构简单，反应灵敏；惯性动量小；响应速度快等优点。
以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但本实用新型不局限于上述具体实施方式，因此任何对本实用新型进行修改或等同替换；而一切不脱离实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种基于电磁原理的重力平衡系统，包括，外部绕有螺旋线圈的导轨和动子；其特征是，所述动子上安装有第一触臂和第二触臂；所述动子安装在空心导轨内，可延空心导轨运动；所述动子为永磁体；
所述第一触臂和第二触臂通过弹簧施加预紧力与导轨外部的螺旋线圈接触；
所述第一触臂和第二触臂分别连接第一触点和第二触点，所述第一触点连接电源的正极；所述第二触点连接电源的负极；
根据所述动子和外部加载的相应重力，调节第一触点和第二触点所接通的电流大小，进而产生一个对应的重力平衡力。
2.如权利要求1所述一种基于电磁原理的重力平衡系统，其特征是，所述系统还与自动控制模块相连。
3.如权利要求2所述一种基于电磁原理的重力平衡系统，其特征是，所述自动控制模块，实时监控所述动子和外部负载所对应的重力；根据总重力来调节所述螺旋线圈的电流大小，进而产生一个相应的重力平衡力。
4.如权利要求3所述一种基于电磁原理的重力平衡系统，其特征是，所述导轨为空心结构，所述永磁体动子也为空心结构。
5.权利要求4所述一种基于电磁原理的重力平衡系统，其特征是，所述导轨为长方形、圆柱形或V形平面导轨。
6.如权利要求5所述一种基于电磁原理的重力平衡系统，其特征是，所述动子上的永磁体可以用通电螺线管代替。
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| CN201420860430.6U CN204389105U (zh) | 2014-12-30 | 2014-12-30 | 一种基于电磁原理的重力平衡系统 |
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| CN104483068A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-04-01 | 北方民族大学 | 一种电磁重力平衡装置 |
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2014
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| CN104483068A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-04-01 | 北方民族大学 | 一种电磁重力平衡装置 |
| CN104483068B (zh) * | 2014-12-30 | 2017-01-11 | 北方民族大学 | 一种电磁重力平衡装置 |
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