一种非永磁式电磁力驱动的往复式动力装置制造方法及图纸

一种非永磁式电磁力驱动的往复式动力装置，该装置包括壳体；动作器，用于驱动物体发生往复运动；驱动线圈，用于产生感应涡流；电源系统，用于产生脉冲电流；控制系统，用于控制脉冲电流波形；所述壳体内设有驱动线圈、动作器，动作器置于驱动线圈中心轴线上，驱动线圈连接电源系统，电源系统连接控制系统。本发明专利技术一种非永磁式电磁力驱动的往复式动力装置，采用简单的机械结构实现了往复式运动的动力驱动，该装置产生的电磁力大小可调，控制精度高，使用场景广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种非永磁式电磁力驱动的往复式动力装置
本专利技术一种非永磁式电磁力驱动的往复式动力装置，用于产生直线方向上的推力和拉力，以作用于其他物体作往复式运动。
技术介绍
直线往复运动是工业中广泛采用的一种运动形式，在各种机械中有着广泛的应用，涉及化工、生物制品、制药、食品加工和空调制冷等行业。而提供直线往复运动的动力装置也多种多样。现有的直线式驱动装置主要是采用旋转电机带动曲柄连杆驱动物体，在该装置工作过程中，导向杆会产生横向力，使得导向杆容易发生磨损，降低工作效率，并且其结构不紧凑，加工难度较大，造价较高。另外，由旋转电机驱动的凸轮弹簧复位驱动装置，因为需要克服弹簧的能量做功，使得整体的效率较低，并且装置中的弹簧容易产生磨损。除了上述的由旋转电机带动的动力装置外，现有技术中还有由磁力驱动的往复式动力装置，但是该装置主要运用的是梯度磁场原理，永磁体所产生的磁场强度较小，一般为0.5-1T，使得电磁铁和永磁体间产生的磁力量级较小，以至于驱动装置的整体功率较小，难以驱动较大的荷载。由永磁体产生的稳态磁场一直分布在装置内部空间，由此可能对装置内的电子、电气设备产生影响。例如：中国专利（CN201320647670.3）“一种往复式驱动装置”，提供了一种往复式驱动装置，由旋转电机带动传动轮转动，偏心设置的轴承外壁与导向块的导槽内壁相抵靠在导槽内滑动，并由此带动导向块往复运动。该方法虽然采用了轴承来减少与导槽内壁的摩擦，但会在轴承上产生一个不平衡力矩，使得轴承的负荷较大；同时，该方法使得机械结构较为复杂，降低了装置的工作效率和增大了经济成本。中国专利（CN200480013453.2）“往复式线性驱动致动器和使用它的电动牙刷”，提供了一种用作电动牙刷的驱动源的往复式线性驱动致动器，其将由螺线管线圈组成的电磁铁置于同一轴线上的两永磁体中间，两永磁体磁性相反，在螺线管线圈中通入交流电，使得轴线中心的电磁铁可在轴线方向往复及线性的运动。该方法主要采用了梯度磁场原理，永磁体所产生的磁场强度较小，一般为0.5-1T，使得电磁铁和永磁体间产生的磁力量级较小，以至于驱动装置的整体功率较小，难以驱动较大的荷载。由永磁体产生的稳态磁场一直分布在装置内部空间，由此可能对装置内的电子、电气设备产生影响。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种非永磁式电磁力驱动的往复式动力装置，可以在直线方向上产生推力和拉力，动作器所受摩擦较小，机械损耗较低；同时，本专利技术的结构及控制简单，产生的瞬态磁场的磁场强度高达几十T，电磁力大小及量级可调，可以很好地与荷载匹配，适用场景丰富；此外，本专利技术装置在静置（非使用状态）时不产生磁场，不会对装置内、外电子、电气设备产生影响。本专利技术采取的技术方案为：一种非永磁式电磁力驱动的往复式动力装置，该装置包括：壳体；动作器，用于驱动物体发生往复运动；驱动线圈，用于产生感应涡流；电源系统，用于产生脉冲电流；控制系统，用于控制脉冲电流波形；所述壳体内设有驱动线圈、动作器，动作器置于驱动线圈中心轴线上，驱动线圈连接电源系统，电源系统连接控制系统。该装置还包括限位器，限位器位于壳体内部端部，限位器用于限制动作器运动位置。该装置为竖置形式、或者横置形式。所述动作器上设有用于连接外部受驱动物体的连接器。所述驱动线圈包含前部线圈、中部线圈、后部线圈，独立的电源系统及控制系统分别于各部线圈串联。该装置采用前部线圈、中部线圈、后部线圈三驱动线圈形式，在前部线圈中通入第一脉冲电流，在中部线圈中通入第三脉冲电流，在后部线圈中通入第二脉冲电流。该装置采用前部线圈、后部线圈双驱动线圈形式，在前部线圈中通入第四脉冲电流，在后部线圈中通入第五脉冲电流；当在前部线圈中通入第四脉冲电流，在后部线圈中通入第五脉冲电流时，动作器的感应涡流将经历反向再反向的过程，即设动作器中的初始感应涡流方向为正，则在动作器单向运动的过程中，动作器中的感应涡流方向为正、负、正。一种非永磁式电磁力驱动的往复式动力装置的动力驱动实现方法，所述驱动线圈中通入脉冲电流，使得驱动线圈周围空间产生时变磁场，根据电磁感应原理，置于驱动线圈中心轴线上的动作器内将产生感应电流，同时也会产生一个感生磁场；根据楞次定律，驱动线圈与动作器间将产生相互作用的电磁力；电磁力能够通过通入驱动线圈的脉冲电流波形进行调控，相应的能够在驱动线圈4与动作器之间产生相互排斥或相互吸引的电磁力；最后，通过相应的时序控制，能够有效的控制电磁力作用方向的转换，使得装置呈现往复式运动形式。一种非永磁式电磁力驱动的往复式动力装置的动力驱动实现方法，电源系统、控制系统产生的脉冲电流，在驱动线圈周围空间产生时变磁场，时变磁场则将在动作器中产生感应涡流，根据F=J×B，穿过动作器的径向磁场与动作器中的感应涡流共同作用，将会使得驱动线圈与动作器将会相互受到排斥力的作用；当在驱动线圈中通入脉冲电流的前半个周期，则会在驱动线圈周围空间产生时变磁场，穿过动作器的径向磁场与动作器中的感应涡流共同作用，将会使得驱动线圈与动作器将会相互受到吸引力的作用；通过相应的时序配合，则能够使得动作器根据需要作往复运动。本专利技术一种非永磁式电磁力驱动的往复式动力装置，优点在于：1、本专利技术实现了减少了动作器在往复式运动过程中的机械摩擦，减小了能量损失，提高了工作效率；2、本专利技术所采用的电磁力驱动形式能量密度高、可控性能好，产生的瞬态磁场的磁场强度高达几十T，电磁力大小及量级可调，可以很好地与荷载匹配，适用场景丰富；3、本专利技术装置在静置（非使用状态）时不产生磁场，不会对装置内、外电子、电气设备产生影响；4、本专利技术提出的电磁力驱动的往复式运动方式突破了传统动力装置的局限，为了直线型往复式动力装置的发展带来了新的技术突破。5、本专利技术采用简单的机械结构实现了往复式运动的动力驱动，该装置产生的电磁力大小可调，控制精度高，使用场景广泛。附图说明图1为本专利技术动力装置分解示意图。图2（1）为本专利技术三线圈竖置式动力装置示意图；图2（2）为本专利技术三线圈竖置式动力装置剖面图；图3为本专利技术三线圈横置式动力装置示意图。图4为本专利技术双线圈竖置式动力装置示意图。图5为本专利技术双线圈横置式动力装置示意图。图6（a）为本专利技术三线圈动力装置通电初始时刻动作器受到的电磁力作用示意图。图6（b）为本专利技术三线圈动力装置(T/2)+时刻动作器受到的电磁力作用示意图。图6（c）为本专利技术三线圈动力装置(T)+时刻动作器受到的电磁力作用示意图。图6（d）为本专利技术三线圈动力装置(3T/2)+时刻动作器受到的电磁力作用示意图。图7（a）为本专利技术双线圈动力装置通电初始时刻动作器受到的电磁力作用示意图。图7（b）为本专利技术双线圈动力装置(T/4)+时刻动作器受到的电磁力作用示意图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非永磁式电磁力驱动的往复式动力装置，其特征在于该装置包括：/n壳体（1）；/n动作器（2），用于驱动物体发生往复运动；/n驱动线圈（4），用于产生感应涡流；/n电源系统，用于产生脉冲电流；/n控制系统，用于控制脉冲电流波形；/n所述壳体（1）内设有驱动线圈（4）、动作器（2），动作器（2）置于驱动线圈（4）中心轴线上，驱动线圈（4）连接电源系统，电源系统连接控制系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种非永磁式电磁力驱动的往复式动力装置，其特征在于该装置包括：
壳体（1）；
动作器（2），用于驱动物体发生往复运动；
驱动线圈（4），用于产生感应涡流；
电源系统，用于产生脉冲电流；
控制系统，用于控制脉冲电流波形；
所述壳体（1）内设有驱动线圈（4）、动作器（2），动作器（2）置于驱动线圈（4）中心轴线上，驱动线圈（4）连接电源系统，电源系统连接控制系统。


2.根据权利要求1所述一种非永磁式电磁力驱动的往复式动力装置，其特征在于：该装置还包括限位器（3），限位器（3）位于壳体（1）内部端部，限位器（3）用于限制动作器（2）运动位置。


3.根据权利要求1所述一种非永磁式电磁力驱动的往复式动力装置，其特征在于：该装置为竖置形式、或者横置形式。


4.根据权利要求1所述一种非永磁式电磁力驱动的往复式动力装置，其特征在于：所述动作器（2）上设有用于连接外部受驱动物体的连接器（21）。


5.根据权利要求1所述一种非永磁式电磁力驱动的往复式动力装置，其特征在于：所述驱动线圈（4）包含前部线圈（41）、中部线圈（42）、后部线圈（43），独立的电源系统及控制系统分别于各部线圈串联。


6.根据权利要求5所述一种非永磁式电磁力驱动的往复式动力装置，其特征在于：该装置采用前部线圈（41）、中部线圈（42）、后部线圈（43）三驱动线圈形式，在前部线圈（41）中通入第一脉冲电流（71），在中部线圈（42）中通入第三脉冲电流（73），在后部线圈（43）中通入第二脉冲电流（72）。


7.根据权利要求5所述一种非永磁式电磁力驱动的往复式动力装置，其特征在于：该装置采用前部线圈（41）、后部线圈（43）双驱动线圈形...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊奇，杨猛，唐红涛，黄浩，周筱，邱立，江进波，余坤，曹成，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42