旋转式螺线管制造技术

一旋转式螺线管，它包括：　　　　一有一中心轴线的转子，其中，在所述转子上安装有至少两个永久磁体，永久磁体的极轴绕所述中心轴线位于预定的角度位置上；　　　　一绕转子设置的定子，其中，定子包括极靴，极靴的数目与永久磁体的数目匹配，在每个极靴上缠绕一线圈，其中，极靴的极轴绕中心轴线位于预定的角度位置上，而且转子在预定的角度范围内由被线圈中的感应电流感应的磁场和永久磁体的磁场驱动，其中，永久磁体的角度位置和极靴的角度位置是失配的，以致不存在永久磁体的极轴沿径向与极靴的极轴对准的转子位置。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及旋转式螺线管，其中，转子由于转子上的永久磁铁和定子上的感应线圈的相互作用而在一规定的旋转范围内进行往复运动。
技术介绍
通常，转子在其中在一规定的角度范围内进行往复运动的旋转式螺线管在运动设备中用于发射运动用的球。图6-8示出传统的旋转式螺线管的结构和操作。该旋转式螺线管装备有一定子1，它有一对相反的极靴2，它们彼此面对并向内伸出；感应线圈3，它们分别绕极靴2缠绕；以及一转子5，它固定在一对分别面向极靴2的永久磁铁4上。磁铁4如图所示位于定子1内。在图6-8的旋转式螺线管中，当感应线圈3中无励磁电流时，也就是说，当无感应磁场时，永久磁铁4如图6所示吸引极靴2，而转子5则停在极靴2面向永久磁铁4的位置上。在无磁状态，当转子5如图7所示转至起动点(离图6的位置约19°)，而在感应线圈3上作用有励磁电流时，使极靴2有与所面对的永久磁铁4的极性相同的极性。其结果为，永久磁铁4从所面对的极靴2接受一排斥力，并沿如图7的箭头A所示的方向旋转。如图8所示，转子5旋转，直至它碰上一挡块(未示出)，在该处停止。挡块位于一停止点(离图6的转子位置约76°)，转子5从该处可自行返回。在图8所示的状态，如果切断励磁电流，则极靴2上的磁力就被去掉，转子5的永久磁铁4再一次吸引到极靴2。这样，转子5返回至图6所示的位置。当将上述旋转式螺线管应用于用作发球的臂时，希望产生动作的旋转角度大，以便使臂的角速度加速。此外，希望用小的电力消耗产生大的转矩。考虑到这些目标，就有了装备有多个用于转子的永久磁铁和多个对应于该永久磁铁的靴的旋转式螺线管。例如，可参见公开的日本专利申请2000-175419。不过，在图6-8所示的使用传统技术的旋转式螺线管中，其结构为永久磁铁(或极)的位置是对称的。由于这样，在磁性状态和在非磁性状态，死点的范围都是大的。这在图9中示出，这是一个曲线图，它示出图6-8的旋转式螺线管的转矩特性。在图6-8的传统的旋转式螺线管中，如图9所示，在转子的0°与30°之间的旋转范围内基本无转矩，图中，0°为在图6中所示的转子位置，此时，永久磁铁4直接与各自的极靴2对齐。因此，在传统的旋转式螺线管中，为了在磁化状态起动旋转，需要图6的转子位置与起动点的转子位置之间的角度大(在图6-8所示的例子中的约为19°)，以使该装置能自动返回至其起动点。这使运动可达到的角度范围较小(在图6-8的例子中约为57°)。此外，为了产生大的转矩，需要有一种体积大的旋转式螺线管，而它就消耗较大的能量。此外，由于上述原因，难于产生在像运动设备这样的装置中所需要的连续稳定的转矩和角速度。此外，在具有大量运动设备的体育设施中，要求大容量的动力供应设备，这就导致过多的设备和能源费用问题。此外，即使可以采用如在公开的日本专利申请2000-175419中所描述的传统技术，通过增加永久磁铁的数目和极数来得到较大的转矩，这会加大旋转式螺线管并导致加大的能量消耗。此外，这种加大没有涉及加大运动的角度范围的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的为提供一能加大角度范围和转矩、同时减少能量消耗的旋转式螺线管。本专利技术基本为一旋转式螺线管，它包括一有一中心轴线的转子。在转子上安装有至少两个永久磁铁，而永久磁体的极轴绕中心轴线位于预定的角度位置上。一定子绕转子设置。定子包括极靴，极靴的数目与永久磁体的数目匹配。在每个极靴上缠绕一线圈。极靴的极轴绕中心轴线位于预定的角度位置上。转子在预定的角度范围内由被线圈中的感应电流感应的磁场和永久磁体的磁场驱动。永久磁体的角度位置和极靴的角度位置是失配的，以致不存在永久磁体的极轴沿径向与极靴的极轴对准的转子位置。在本专利技术的另一种情况中，定子包括至少两对极靴，而转子包括至少两对永久磁体。在本专利技术的另一种情况中，极靴的极轴均匀地绕转子的轴线分布，而永久磁体的极轴不均匀地绕转子的轴线分布。在本专利技术的另一种情况中，极靴的极轴以相等的角度间隔彼此分开，而永久磁体的极轴以不相等的角度间隔彼此分开。在本专利技术的另一种情况中，永久磁体在转子上的分布是不均衡的。从另一个观点，本专利技术基本为一旋转式螺线管，它包括一具有一极轴的转子。该转子包括至少两个位于预定的角度位置的永久磁极轴。绕转子设置一定子，而定子包括电磁极，每一个电磁极都有一极轴。定子上的电磁极的数目与转子上的永久磁极轴的数目匹配。电磁极的极轴绕转子的轴线位于预定的角度位置上，而转子在预定的角度范围内被由电磁极产生的磁场和转子的永久磁场驱动。永久磁极轴的角度位置与电磁极的极轴的角度位置要失配，以使得不存在转子的永久磁极轴沿径向与电磁极的极轴对准的转子位置。如同在下面详细地描述的那样，此结构改善了旋转式螺线管的运行特性。附图简介在附图的全部单独的视图中，所有同样的参考数字都指相同的或功能上相似的元件。附图，连同下面的详细说明，都包含在该说明中，并形成该说明的一部分，用于进一步示出各种实施例并说明所有按照本专利技术的各种原理和优点。附图说明图1-3为剖视图，它们示出按照本专利技术的第一实施例的旋转式螺线管的基本结构和操作；图4为一曲线图，它示出按照图1的实施例的旋转式螺线管的角度—转矩特性；图5为一剖视图，它示出本专利技术的另一实施例；图6、7和8为剖视图，它们示出一传统的旋转式螺线管的基本结构和操作；图9为一曲线图，它示出一传统的旋转式螺线管的角度—转矩特性。具体实施形式参看图1，一旋转式螺线管有一定子10，该定子有一对沿相反的方向面对并朝中心轴线伸出的极靴11。感应线圈12缠绕在极靴11对上，而转子14则位于定子10的里面。每个极靴11有一沿径向的并垂直于转子14的轴线的极轴。极靴11如图所示相对于包括中心轴线的平面对称。换句话说，极靴绕转子14的轴线均匀地布置。磁体13基本面向极靴11。该永久磁体13沿其厚度的方向被磁化，以使其极轴是沿径向并垂直于转子的轴线的。永久磁体13并不绕转子的轴线均匀布置。换句话说，至少一个永久磁体13沿一角度方向偏移，以使如图1-3所示，永久磁体13不能都沿径向与对应的极靴11对齐。也就是说，磁体13之间的角度方向间距是不均匀的，而且至少一个磁体13沿角度方向与对应的极靴11偏错，或沿径向不与之对准。更具体一些，至少一个永久磁体13的中心或极轴沿径向不与对应的极靴11的中心或极轴对准。当转子14旋转至起动点(转子离开图6的转子位置约5°的位置)时，在感应线圈12上作用直流励磁电流，使每个极靴11有与对应的永久磁体13相同的极性。当转子14在停止位置停止时，切断励磁电流。转子14在停止位置与一实体的挡块接合或接靠(未示出)。停止地点为在切断励磁电流时，转子14可从其自动返回的地点。转子14按照吸引力和排斥力在一规定的角度范围内进行往复运动，该吸引力和排斥力由于直流励磁电流向感应线圈12的供给和中断而在极靴11和永久磁体13之间产生。下面说明按照图1-3的示例性实施例的旋转式螺线管的操作。当该旋转式螺线管处于感应线圈12中无励磁电流的状态时，或者，换句话说，当螺线管处于非磁化状态时，永久磁体13如图1所示被吸向极靴11，从而转子14停在一平衡位置上，在该处，永久磁体13基本面向各自的极靴11。如图2所示，当转子14在非磁化状态旋转至位于离图1的平衡位置约5°的位置的起动点时，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：盛次胜幸，
申请(专利权)人：米奈贝阿株式会社，
类型：发明
国别省市：