一种新型电磁驱动器及其应用制造技术

一种新型电磁驱动器，包括绝缘材料制作的线圈架和绕制其上的线圈，线圈架内腔里固装有软磁纯铁制作的铁芯，铁芯中心孔内套有非导磁材料制作轴杆，轴杆两端分别固装有两块永磁铁，两块永磁铁的磁极分布相反，一块为轴向ＳＮ分布，另一块则为轴向ＮＳ分布。本发明专利技术广泛应用于智能电器和作直线式往复运动的自动控制机械装置，特点是结构简单、可控性强、反应速度快、适用频率广、运行平稳、可靠性高、高效节能、制造和使用成本低。

【技术实现步骤摘要】

一种机电领域用的自动驱动装置，广泛应用于智能电器和作直线式往复运动的自动控制机械，属于自动控制机电产品。
技术介绍
随着社会的发展和进步，控制电器的智能化被提到了议事日程上来了。目前已有 很多单位和个人在大力开发，但都未能取得突破性进展，特别是智能化技术的核心部件驱 动器，未能取得突破。作为智能技术的核心部件驱动器，必须考虑其通用性、实用性、可操作 性以及极佳的工作性能，这给开发和设计提出了苛刻的要求，使得新一代智能电器的开发 进展缓慢，迟迟未能研发出有突破性的新一代智能电器来。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型电磁驱动器，做到工作性能良好，具有通用性、实用 性，可作为智能化技术的核心部件。本专利技术包括由绝缘材料制作的线圈架和绕制其上的线圈，改进之处是线圈架内腔 里固装有软磁纯铁制作的铁芯，铁芯中心孔内套有非导磁材料制作的轴杆，轴杆两端分别 固装有I号永磁铁和II号永磁铁，两块永磁铁的磁极分布相反，一个为轴向SN分布，另一 个则为轴向NS分布。为了讲述工作原理方便，我们假设上述驱动器横向放置，即线圈架、铁芯和轴杆的 轴线为水平方向，I号永磁铁位于轴杆左端，暂称为左永磁铁，II号永磁铁位于轴杆右端， 暂称为右永磁铁。驱动原理如下线圈未充电前，左永磁铁或右永磁铁靠近铁芯的一端会自动吸上 铁芯。只要磁吸力足够大，就可以固定住轴杆及另一端永磁铁。当线圈上端接入电源正极、 下端接入电源负极，向其充入脉冲直流电流时，线圈迅速建立电磁场，磁场方向遵循右手螺 旋定则，左端为η极，右端为s极，并使线圈磁场强度大于永磁铁磁场强度。位于线圈内部 的铁芯是软磁铁，具有很小的矫顽力，也被磁化跟着建立起和线圈同为ns极性的磁场，而 永磁铁的磁极是固定的，左永磁铁磁极为轴向SN极分布，右永磁铁磁极为轴向NS极分布， 两磁铁轴向对应面为相同磁性N。在左永磁铁与铁芯的接触面上，它们同为N极，根据磁铁 同性相斥、异性相吸的原理可知，铁芯和左永磁铁是相互排斥的，而铁芯是固定在线圈架上 的，因此左永磁铁被驱动向左运动，同时带动轴杆一起向左。铁芯右端为S极，而右永磁铁 的左边为N极，它们之间是相互吸引的，异性相吸更加速了左、右永磁铁和轴杆向左运动的 速度。由于充入的是脉冲直流电流，电源很快撤销，永磁铁、连杆依靠惯性和两端静磁力继 续向左运动，由于距离短、速度快，很快运行到位，右永磁铁吸上铁芯，整个驱动过程结束。 右永磁铁吸上铁芯将铁芯磁化，使铁芯成充电时的ns极性分布，左永磁铁与铁芯相互排 斥，右永磁铁与铁芯相互吸引，更增强了轴杆和永磁铁的稳定。如果要左永磁铁、右永磁铁 和连杆向右端运动，只需要将直流脉冲电源反向充入线圈即可，使线圈建立起sn极性分布的磁场，铁芯也跟着建立起成sn分布的磁场，左永磁铁和铁芯在左边相互吸引，右永磁铁 和铁芯在右边相互排斥，从而快速推动永磁铁和连杆向右边运动，最终左永磁铁固定在铁 芯上。选用合适的永磁铁就可以有足够的吸引力吸住铁芯，且驱动器的启动时间可以随意 控制，其表现出双稳态特性，这一特性特别适合智能电器的分合控制。由于驱动器的驱动时间和间隔时间长短可以任意控制，在短时间内，反复多次调 换线圈的正负电极，驱动器将高速往复运动，其表现出电动机特性，这一特性特别适合作直 线式往复电动机使用。驱动器作直线往复运动的前提就是不断地改变线圈的电源极性，而交流电磁线圈 是一种自动改变磁场极性的线圈，其改变的频率为工频，只要满足其线圈磁场强度大于永 磁铁固定铁芯和负载的总功率，就可以直接接入工频和变频交流电源，来启动驱动器运行， 成为交流往复式直线电机。在交流电源状态下运行，可以通过控制输入单个正、反波形来启动驱动器，使其具 有双稳态特性。本专利技术所述的驱动器，铁芯由软磁材料纯铁制成，铁芯可长 可短，最长不超过线圈 的1. 5倍，最短不小于0. 5倍，铁芯长度和线圈长度一样长为最佳，如超过或低于线圈长度， 将降低驱动器的效率和速度。轴杆由非导磁材质铜、不锈钢、塑料等制作，轴杆长度和运动 间隙可长可短，最长不超过线圈的3-5倍，最短只要有运动间隙就可以。间隙越短驱动器的 效率和速度越高，间隙越长驱动器的效率和速度越低。永磁铁选用高矫顽力和高磁能积的 稀土永磁，保证永磁铁的极性和磁场强度不受干扰，工作尺寸不受限制，只需满足机械强度 即可。本专利技术所述的驱动器，为减少重量、体积、零部件数量，在不需要可靠稳定状态的 前提下，可以去掉铁芯，直接由线圈架、左永磁铁、轴杆、右永磁铁、线圈组成驱动器，往线圈 充入脉冲电源就可以启动驱动器。尽管取消了铁芯，永磁铁和连杆的位置不确定，但只要线 圈中充入电流，永磁铁就会自动适应电磁场的极性，异性端吸引，同性端排斥，从而启动驱 动器运行。本专利技术所述的驱动器，由于驱动器是纯电感负载，只需脉冲电流就可驱动，且能耗 低。不管是交流电，还是直流电驱动，都可以通过电容储存电能来启动驱动器，这一性能在 智能控制器上的应用特别难能可贵，使智能断路器在发生故障时电压降低的情况下，自储 电源还能可靠跳开断路器。本专利技术的优点如下1、应用范围广泛，交流、直流电源均可启动驱动器，均可以实现双稳态运行。2、结构简单，整个驱动器只需6个部件，无需其他部件配合就可以实现双稳态和 往复运行，运行方式转变简单，无需任何改动，只需调频即可。3、功能强大，控制简单，可控性强，使用范围广，适用于智能控制电器和直线往复 驱动机电领域。4、性能极佳，反应速度快、适应频率广，运行平稳。5、可靠性高，稳定状态时，一边吸住，一边撑住，自动形成稳定结构，防震动冲击， 分、合无抖动，驱动时推、吸同时进行，一个驱动源，两个动力驱动，运行平稳、可靠，并且运 行周期内免维护。6、高效节能，充分发挥电磁、永磁的特性，以及双动力驱动的效果，应用脉冲电源 驱动，利用电容器储存的电能即可驱动，实现驱动器分、合操作。7、通用开发平台，易实现微型化和大型化，小至微型开关，大到锯床，方便替代老 式自动电器的执行器，更是未来高、低压智能控制电器的核心执行部件。8、成本低，结构简单、可靠性高、运行平稳、高效节能、免维护，使驱动器的生产、使 用成本较低。 9、高低压通用，由于采用电磁与永磁的相互作用来驱动，由于磁具有穿透性，这样 可以使驱动动力与驱动效果间有电气上的隔离(绝缘)，实现隔离驱动，特别适合高、低压 电器中的真空开关、六氟化硫开关，其永磁铁兼有磁吹灭弧作用。附图说明图1是新型电磁驱动器主剖图。图2是应用电磁驱动器的电磁阀主剖图。图3是应用电磁驱动器的电磁泵主剖图。图4是应用电磁驱动器的电锯主剖图。图5是应用电磁驱动器的电镐主剖图，图中14为镐把，15为手握柄。图6是应用电磁驱动器的继电器三维图。图7是电磁驱动单极真空开前三维图。图8是电磁驱动三极真空开关三维图。图9是电磁驱动高压真空开关三维图。图10是接触器用电磁驱动器三维图。图11是简化的新型电磁驱动器主剖图。图12是电磁驱动微型开关三维图。具体实施例方式实施例一新型电磁驱动器如图1所示，本例包括绝缘材料制作的线圈架1和绕制其上的线圈2，线圈架1内 腔里固装有软磁纯铁制作的铁芯6，铁芯6中心孔内套有非导磁材料制作的轴杆4，轴杆4 两端分别固装有I号永磁铁3和II号永磁铁5，两块永磁铁的磁极相反，一个为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型电磁驱动器，包括由绝缘材料制作的线圈架（１）和绕制其上的线圈（２），其特征在于线圈架（１）内腔里固装有软磁纯铁制作的铁芯（６），铁芯（６）中心孔内套有非导磁材料制作的轴杆（４），轴杆（４）两端分别固装有Ⅰ号永磁铁（３）和Ⅱ号永磁铁（５），两块永磁铁的磁极分布相反，一块为轴向ＳＮ分布，另一块则为轴向ＮＳ分布。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡俊兵，
申请(专利权)人：胡俊兵，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]