CN205039678U - 一种应用风扇散热的电磁直线执行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用风扇散热的电磁直线执行器，它主要由电磁线圈、线圈骨架、永磁体、内磁轭、外磁轭、散热风扇和温度传感器组成；永磁体嵌套在内磁轭与外磁轭之间并与内磁轭之间留有一定气隙，在气隙中形成一个稳定的磁场，可沿轴线方向上下运动的电磁线圈及线圈骨架位于气隙中，温度传感器安装在外磁轭侧壁的上部可以实时监测电磁直线执行器的温度，温度信号传输到DSP控制器中，顶部装有一个散热风扇，散热风扇由DSP控制器控制工作的开启和停止。本实用新型结构简单、制造成本低、操作简便，具有良好的温度特性和动态反应性能，有效提高了电磁直线执行器的工作精度和使用寿命。

Description

一种应用风扇散热的电磁直线执行器

技术领域

本实用新型涉及一种电磁直线执行器，特别涉及一种具有良好动态性能且工作温度可以控制在一定范围的，使用寿命较长的一种应用风扇散热的电磁直线执行器。

技术背景

电磁直线执行器作为一种根据电磁感应原理将电能直接转换为直线运动形式的机械能的元件，它具有系统结构简单、磨损较小、噪声低、维护保养方便等优点。直线运动的控制在机械工业、自动化等相关技术领域及产业得到了较为广泛的应用并且发展迅速，机械工业和自动化的发展对直线运动控制的精度和动态响应性能等提出了越来越高的要求，电磁直线执行器因其在直线运动控制方面所具有的优势使其日趋广泛的应用于现代工业中来。

目前，现有技术中所采用的电磁直线执行器通常是由电磁线圈、线圈骨架、永磁体、内磁轭、外磁轭和端盖构成，镶嵌在外磁轭上的永磁体在气隙中产生一个稳定的磁场，处于磁场中的电磁线圈中通入直流电流，由于电磁力的作用会使电磁线圈及线圈骨架受到一个沿轴线方向的电磁推力使得电磁线圈及线圈骨架在气隙中沿轴线方向作上下运动，通过控制电流的方向、大小和转换时间可以对电磁直线执行器运动的方向、速度和行程加以调节。因为此过程电流转换频率普遍过高、电磁线圈及线圈骨架做高速切割磁感线的运动容易引起电磁直线执行器的工作温度过高导致执行器的工作精度和使用寿命降低，因而电磁直线执行器还需要进一步的改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、制造成本低、操作简便，具有良好的温度特性和动态响应性能，工作精度和使用寿命得到有效提高的电磁直线执行器。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种应用风扇散热的电磁直线执行器，其特征在于：它主要由电磁线圈、线圈骨架、永磁体、内磁轭、外磁轭、散热风扇和温度传感器组成；永磁体嵌套在在内磁轭与外磁轭之间并与内磁轭之间留有一定气隙，在气隙中形成一个稳定的磁场，可沿轴线方向上下运动的电磁线圈及线圈骨架位于气隙中，温度传感器安装在外磁轭侧壁的上部，温度传感器测得的温度信号经过导线导入DSP控制器，电磁直线执行器的顶部装有一个散热风扇，散热风扇的圆形外轮廓上设有凸台，在圆周凸台上均匀分布着八个螺钉孔，利用螺钉使散热风扇固定在外磁轭的顶端，散热风扇的导线从凸台边缘上的缺口中引出，散热风扇工作的开启和停止由DSP控制器控制。

所述的温度传感器可以实时的监测电磁直线执行器外壁上的温度间接反应其内部的工作温度并把收集的数据输送给DSP控制器，DSP控制器可以发出指令控制散热风扇的电源开关的开闭从而控制散热风扇的开启与停止工作，转动的散热风扇可以加快电磁直线执行器内的空气流通，并带走电磁直线执行器工作过程中产生的热量，从而控制电磁直线执行器的工作温度始终处于一定的范围内。

由于采用了上述技术方案，本实用新型与现有技术相比，其显著优点为：1）可以用于各种机械自动化设备中的执行机构，能够保证系统高速、高精度的运动和驱动控制。在执行器要求体积小、精度高、速度快的场合能够得到广泛的应用；2）电磁直线执行器中添加的一个散热风扇可以通过市场直接购买，安装方法简单，对成本增加很小，散热风扇工作时可以带走多余的热量，控制电磁直线执行器工作在一个合理的温度范围内，使执行器稳定工作，可以保证电磁直线执行器的工作精度并且有效提高其使用寿命；3）温度传感器监测电磁直线执行器的工作温度并把收集到的数据反馈给DSP控制器，DSP控制器可以根据预设程序控制散热风扇的电源开关开闭来控制其工作，控制方法简单易行、成本低、可操作性高。

附图说明

图1为本实用新型的一种应用风扇散热的电磁直线执行器结构示意图。

图2为本实用新型的一种应用风扇散热的电磁直线执行器上的散热风扇的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

结合图1，本实用新型的一种应用风扇散热的电磁直线执行器，它主要由电磁线圈1、线圈骨架2、永磁体3、内磁轭4、外磁轭5、散热风扇6和温度传感器7组成；永磁体3嵌套在在内磁轭4与外磁轭5之间并与内磁轭4之间留有一定气隙，在气隙中形成一个稳定的磁场，可沿轴线方向上下运动的电磁线圈及线圈骨架2位于气隙中，温度传感器7安装在外磁轭5侧壁的上部，温度传感器7测得的温度信号经过导线导入DSP控制器，电磁直线执行器的顶部装有一个散热风扇6，散热风扇6的圆形外轮廓上设有凸台，在圆周凸台上均匀分布着八个螺钉孔，利用螺钉使散热风扇6固定在外磁轭5的顶端，散热风扇6的导线从凸台边缘上的缺口中引出，散热风扇6工作的开启和停止由DSP控制器控制，散热风扇6的外部轮廓为圆形，其直径与外磁轭5的外径相等，散热风扇6可以保证电磁直线执行器始终在一定的温度范围内工作。

所述的温度传感器7可以实时的监测电磁直线执行器外壁上的温度间接反应其内部的工作温度并把收集的数据输送给DSP控制器，DSP控制器可以发出指令控制散热风扇6的电源开关的开闭从而控制散热风扇6的开启与停止工作，转动的散热风扇6可以加快电磁直线执行器内的空气流通，并带走电磁直线执行器工作过程中产生的热量，从而控制电磁直线执行器工作温度始终处于一定的范围内。

电磁线圈1按照一定绕向缠绕在线圈骨架2上，相邻的三匝电磁线圈的圆心位于一个等边三角形的三个顶点上，电磁线圈1的导线半径等于此等边三角形边长的一半，电磁线圈1按照这种缠绕方式排列可以有效节约空间，增加电磁线圈1在磁场中导线的有效长度，使得电磁直线执行器可以在同等磁感应强度下产生更大的电磁力。

电磁线圈1及线圈骨架2位于永磁体3与内磁轭4间的径向气隙内，与永磁体3和内磁轭4之间留有一定的间隙，给电磁线圈1通入电流后会产生一个与电流的大小、方向相关的电磁力，电磁力推动电磁线圈1及线圈骨架2在气隙中作上下往复的运动，通入电流的电磁线圈1的温度会逐渐升高，电磁线圈1及线圈骨架2在气隙中作切割磁感线运动也会产生大量的热量并散发到气隙中，使电磁直线执行器的温度升高。

在某些特定应用场合，电磁直线执行器需要高驱动速度和高方向转换频率，如作为发动机喷射装置的驱动装置时，由于电磁线圈1在磁场中做高速运动和电流的高频转换会产生热量，而且作为发动机喷射装置也会受到发动机内散发出的热量影响，电磁直线执行器工作温度升高会使装置的结构产生略微的变形，永磁体3的性能也会受到一定的影响进而影响电磁直线执行器的工作精度、操作性能和使用寿命，所以，应当控制电磁直线执行器的工作温度处于适当的范围之内。

电磁直线执行器的温度传感器7采用贴片式温度传感器，可以安置在外磁轭侧壁的上部靠近散热风扇导线出口的地方，以方便温度传感器7的导线与散热风扇6的导线一起连接入DSP控制器。温度传感器7位于外磁轭5外壁上可以测得电磁直线执行器外壁上的温度，从而间接反应出电磁直线执行器内部的工作温度，而且可以避免温度传感器7位于磁场中会受到磁场的影响而不能正常工作。

图2示出了电磁直线执行器的散热风扇6的结构图，散热风扇6安装在电磁直线执行器的上部，散热风扇6的外部轮廓设有凸台，凸台上均匀分布了八个螺钉孔，紧固件穿过螺钉孔把散热风扇6固定在同轴的外磁轭5的顶端，在散热风扇6的轮廓边缘留有一个缺口引出散热风扇6的导线，缺口靠近温度传感器7的上方以便可以使两股导线一起连入DSP控制器，散热风扇6的外部轮廓直径与外磁轭5的直径相等，可以使得散热风扇6与外磁轭5更好的结合在一起，散热风扇6转动可以加速空气的流通带走多余的热量。

散热风扇6、温度传感器7和DSP控制器可以构成一个反馈调节机构，温度传感器7监测电磁直线执行器的温度，并把收集的数据传递给DSP控制器，DSP控制器根据温度传感器7传来的信号做出处理后发出指令控制散热风扇6的电流通断，从而控制散热风扇6的工作开启或停止，进而控制电磁直线执行器的工作温度。

给DSP控制器设定一个程序，如果温度传感器7传来的温度信号表示温度大于一定的温度T1时连通散热风扇6的电流使其开始工作，带走电磁直线执行器中的热量使电磁直线执行器的温度下降，如果温度信号表示温度下降至T0（T0<T1）时断开散热风扇6的电流使其停止工作，工作温度停止下降。

必须通过各部件的实际性能和应用场合确定散热风扇6开始和停止工作时的温度（T0和T1）。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种应用风扇散热的电磁直线执行器，其特征在于：它主要由电磁线圈（1）、线圈骨架（2）、永磁体（3）、内磁轭（4）、外磁轭（5）、散热风扇（6）和温度传感器（7）组成；永磁体（3）嵌套在在内磁轭（4）与外磁轭（5）之间并与内磁轭（4）之间留有一定气隙，在气隙中形成一个稳定的磁场，可沿轴线方向上下运动的电磁线圈及线圈骨架（2）位于气隙中，温度传感器（7）安装在外磁轭（5）侧壁的上部，温度传感器（7）测得的温度信号经过导线导入DSP控制器，电磁直线执行器的顶部装有一个散热风扇（6），散热风扇（6）的圆形外轮廓上设有凸台，在圆周凸台上均匀分布着八个螺钉孔，利用螺钉使散热风扇（6）固定在外磁轭（5）的顶端，散热风扇（6）的导线从凸台边缘上的缺口中引出，散热风扇（6）工作的开启和停止由DSP控制器控制。

2.根据权利要求1所述的应用风扇散热的电磁直线执行器，其特征在于：所述散热风扇（6）的外部轮廓为圆形，其直径与外磁轭（5）的外径相等。

3.根据权利要求1所述的应用风扇散热的电磁直线执行器，其特征在于：监测电磁直线执行器温度的温度传感器（7）采用贴片式温度传感器，安装在外磁轭（5）侧面上靠近散热风扇（6）引出导线的位置。

4.根据权利要求1或3所述的应用风扇散热的电磁直线执行器，其特征在于，所述散热风扇（6）的开始工作和停止工作的时刻由DSP控制器发出的指令控制，散热风扇（6）在电磁直线执行器的工作温度达到T1温度时开始工作，在工作温度降低到T0温度时停止工作，其中的工作温度满足：T0<T1。