快速直線電機的製作方法
2023-05-28 20:18:26 2
專利名稱：快速直線電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種電器技術領域的裝置，具體是一種快速直線電機。
背景技術：
近些年來，電、磁致伸縮材料領域發展迅速，產生了如巨磁致伸縮材料、壓 電陶瓷以及磁致伸縮形狀記憶合金等新型的可用於精密驅動器、傳感器和直線電 機研製的機敏材料，這些材料具有能量密度大，輸出功率高，伸縮形變精確等優 點，但是基於機敏材料研製的直線電機普遍存在運動步距微小、運動速度緩慢， 大行程位移所需時間長，以及驅動電壓或電流要求高等缺陷。因此，基於伸縮類 機敏材料研製的直線電機不能滿足需要產生快速超大行程的場合。
經對現有技術的文獻檢索發現，JaehwanKim等在《Mechatronics》(機 械電子學期刊，2002年第12期第幾525 - 542頁)上發表的論文A hybrid inchworm linear motor (混合式尺蠖運動直線電機)，該直線電機的設計基於 尺蠖運動機理，由一個磁致伸縮機構和兩個壓電伸縮機構組成；磁致伸縮機構用 來產生尺蠖運動直線位移，兩個壓電伸縮機構作為尺蠖箝位機構產生箝位動作。 所訴磁致伸縮機構，包括磁致伸縮棒、電磁線圈、金屬殼體、金屬端蓋、彈簧壓 力機構，位移輸出機構，位移杆；其大位移驅動的實現是通過多次磁致伸縮激勵 所產生的微米級磁致伸縮位移累積而成，並且最大單步位移為67微米，最快速 度只能達到925微米/秒；所訴壓電伸縮機構，包括壓電材料片堆、複雜柔性鉸 鏈放大機構、預緊力機構，激勵電極。這種直線電機存在控制反覆次數多、控制 繁瑣、電機所產生運動速度很低，難以實現大行程運動，並且還需要特殊的機敏 材料(如壓電、磁致伸縮材料)的支持等缺陷。
發明內容
本發明針對上述現有技術的不足，提出了一種快速直線電機，使其採用三個 永磁伸縮機構，分別作為尺蠖運動的運動伸縮機構及後箝位伸縮機構和前箝位伸 縮機構，並能夠協調動作，實現尺蠖運動。
本發明是通過如下技術方案實現的，本發明包括運動伸縮機構、後箝位伸 縮機構、前箝位伸縮機構、導軌，其中後箝位伸縮機構的中部與運動伸縮機構 一端固接，前箝位伸縮機構的中部與運動伸縮機構另一端固接，後箝位伸縮機構、 前箝位伸縮機構的伸縮方向均與運動伸縮機構的伸縮方向垂直，後箝位伸縮機 構、運動伸縮機構、前箝位伸縮機構組成尺蠖機體，尺蠖機體置於導軌內，後箝 位伸縮機構、前箝位伸縮機構的伸縮方向與導軌長度方向垂直，運動伸縮機構伸 縮方向與導軌的長度方向一致。
所述後箝位伸縮機構與導軌內側面之間的距離以及前箝位伸縮機構與導軌 內側面之間的距離均小於各自伸長距離。
所述導軌，其內表面為平面或圓弧面。
所述運動伸縮機構、後箝位伸縮機構、前箝位伸縮機構的結構相同，均為永 磁伸縮機構，永磁伸縮機構包括中心永磁體、上限位體、下限位體、磁激勵裝 置、上彈簧、下彈簧、殼體、上位移輸出杆、下位移輸出杆、上端蓋、下端蓋， 中心永磁體位於上限位體和下限位體之間，中心永磁體、上限位體、下限位體置 於殼體內部，並處於磁激勵裝置產生的磁場中，上限位體與上位移輸出杆相連， 下限位體與下位移輸出杆相連，上彈簧套在上位移輸出杆上，下彈簧套在下位移 輸出杆上，殼體兩端設有上端蓋和下端蓋，上彈簧置於上限位體和上端蓋之間， 下彈簧置於下限位體和下端蓋之間。
所述後箝位伸縮機構、前箝位伸縮機構的上位移輸出杆和下位移輸出杆的外 端面均設有移動支撐部件。
所述移動支撐部件外側設有墊層體，以增加箝位機構輸出杆端面與導軌接觸 面摩擦係數和耐磨性能。
所述中心永磁體，其長度大於寬度，長度和寬度的比值與伸縮量大小成正比， 中心永磁體的外表面與上限位體和下限位體的內表面輪廓緊密配合或相切，以使 中心永磁體與上限位體和下限位體的相對移動為光滑切入、切出滑動。
所述上端蓋外側設有上導向槽，下端蓋外側設有下導向槽，以減少瞬間伸縮 位移輸出而可能產生的上位移輸出杆和下位移輸出杆振動或位移偏擺。
所述上限位體和下限位體，為永磁體，減小中心永磁體與上限位體和下限位 體之間的摩擦。
所述磁激勵裝置，為電磁線圈或外永磁體。
磁激勵裝置為電磁線圈時，電磁線圈既可以置於殼體的外側也可以置於殼體 的內側。
當電磁線圈置於殼體的外側時，電磁線圈通過磁路徑與上限位體和下限位體 相連，使在殼體內的上限位體、下限位體、中心永磁體不受電磁線圈發熱的影響， 電磁線圈的尺寸也不受殼體尺寸的限制，可製成大線圈而產生強磁場，
當電磁線圈置於殼體的外側時，電磁線圈可以置於冷卻介質容器中，使運動 伸縮機構、後箝位伸縮機構、前箝位伸縮機構採用大電流激勵，電磁效率高，電 磁線圈發熱耗損及熱膨脹影響可降至最低。
當電磁線圈置於殼體的內側時，中心永磁體、上限位體、下限位體位於電磁 線圈中。
所述外永磁體，置於殼體的外側，通過磁路徑與上限位體和下限位體相連， 此時機構動作不受電力的限制，直接通過永磁場激勵使機構伸縮。
所述中心永磁體，其中間設置一個軸承，軸承設置在支撐軸上，支撐軸水平 放置在殼體內部，並與殼體固接，使中心永磁體在產生磁極偏轉時旋轉穩定和靈 敏。
在磁激勵裝置的磁場激勵前中心永磁體的磁場方向與電磁線圈所產生的磁 場方向不一致，當磁激勵裝置的磁場激勵後，中心永磁體將發生偏轉，直至永磁 體磁場方向與磁激勵裝置的磁場方向一致時偏轉停止，由於中心永磁體長度大於 寬度，所以當中心永磁體旋轉時，中心永磁體將驅動與中心永磁體相接觸的上限 位體和下限位體，進一步驅動上位移輸出杆和下位移輸出杆，產生伸長動作，當 減小磁激勵裝置的磁場時，中心永磁體將被上彈簧、下彈簧壓迫回縮或復原，產 生收縮動作。永磁伸縮機構的伸縮量與中心永磁體的長度和寬度的比值成正比， 與中心永磁體偏轉角度以及外加激勵的強度成比例，伸縮驅動時所能產生的力與
磁激勵裝置的磁場強度和中心永磁體的磁場強度成正比，並且與殼體、中心永磁 體的材料和磁化性能有關，伸縮形變精度取決於在彈簧力作用下永磁和電磁的復
合磁場所實現的對中心永磁體的可控偏轉精度。 本發明的工作過程具體如下
當導軌固定不動、整個尺蠖機體運動時，尺蠖機體向前運動一步的過程為1)尺蠖機體在自由釋放狀態下，磁激勵後箝位伸縮機構伸長並卡緊在剛性導軌 中，2)磁激勵運動伸縮機構伸長，並推動前箝位伸縮機構向前移動，3)磁激勵 前箝位伸縮機構伸長卡緊在剛性導軌中，此時後箝位伸縮機構、前箝位伸縮機構 及運動伸縮機構均為激勵伸長狀態；4)斷開後箝位伸縮機構的磁激勵，後箝位 伸縮機構伸長收縮復原，並與導軌脫離；5)斷開運動伸縮機構激勵，運動伸縮 機構伸長量收縮至復原，由於此時前箝位伸縮機構卡緊於導軌中，運動伸縮機構 收縮時帶動後箝位伸縮機構向前移動，移動量為運動伸縮機構收縮量；6)斷開 前箝位伸縮機構激勵，前箝位伸縮機構伸長收縮復原，並與導軌脫離；至此整個 機體向前移動一步。重複以上動作，則可以將每一步位移累積，最終使機體形成 大位移；並且形成該大位移所需時間短，實現快速移動。另外，如果將箝位動作 順序改為先由前箝位伸縮機構動作，最後後箝位伸縮機構動作，那麼整個機體運 動方向將與前一種情形相反，機體向後方向移動。
當整個尺蠖機體固定不動、導軌移動時，導軌向後運動一步的過程為1) 尺蠖機體在自由釋放狀態下，磁激勵後箝位伸縮機構伸長卡緊在剛性導軌中；2) 磁激勵運動伸縮機構伸長，並推動後箝位伸縮機構、前箝位伸縮機構向外移動， 後箝位伸縮機構向後移動的同時由於被剛性導軌卡緊，在摩擦力作用下導軌也跟 隨後移，移動距離為運動伸縮機構的相應伸縮量，而前箝位伸縮機構空載移動，
4) 斷開後箝位伸縮機構的激勵，後箝位伸縮機構伸長收縮復原，並與導軌脫離，
5) 斷開運動伸縮機構磁激勵，運動伸縮機構收縮至復原，後箝位伸縮機構、前 箝位伸縮機構跟隨移動至位置復原，至此導軌完成向後移動一步；重複以上動作， 則可以每一步位移累積，導軌形成大位移，並且形成該位移所需時間短，實現快 速移動。另外，如果將後箝位伸縮機構動作改為前箝位伸縮機構動作，那麼導軌 將向前方向移動。
與現有技術相比，本發明具有如下有益效果 (1)本發明充分利用了大應變永磁伸縮機構的特性，結合尺蠖運動機理將 永磁伸縮機構的大形變轉化為大行程，甚至是無限長行程(如果導軌長度和重複 激勵次數不受限制)；(2)當運動伸縮機構的中心永磁體具有較大長度和長寬比 即獲得大的單步位移距離，或施加高頻電磁激勵完成尺蠖運動時，可實現快速直 線電機運動，電機的運動速度是對比文獻中速度的十倍到二十倍左右；(3)永磁
伸縮機構用作箝位伸縮機構，使得箝位動作容易控制、箝位動作迅速，並且通過 增加電磁能的方式產生很大的箝位力，由於機體運動過程中的負載能力取決於箝 位力，所以本發明直線電機具有較強的負載能力；(4)本發明中的永磁伸縮機構 的伸縮距離大，所以本發明對導軌的加工尺寸精度要求低，尺寸誤差可由箝位伸 縮位移補償，並且導軌的內表面可以為圓弧面型或平面型，如圓管可直接用作於 導軌，從而無需專門加工製造導軌；(5)由於本發明電機的永磁伸縮機構的磁激 勵裝置，如電磁線圈，可以置於伸縮機構殼體外，所以電磁線圈也可方便置於冷 卻媒體中，使整個電機可採用大電流激勵，電磁效率高，熱耗損、熱膨脹影響小。
圖l是本發明的結構示意圖
其中圖(a)是本發明的俯視圖，圖(b)是本發明的C'視圖2是本發明導軌固定不動、整個尺蠖機體運動時工作過程示意圖3是本發明尺蠖機體固定不動、導軌移動時工作過程示意圖4是本發明永磁伸縮機構電磁場激勵前收縮狀態的結構示意圖5是本發明永磁伸縮機構電磁場激勵後伸長狀態的結構示意圖6是本發明的永磁伸縮機構內部的中心永磁體帶旋轉軸時的伸縮機構示
意圖
其中圖(a)為沿垂直於旋轉軸軸向方向剖視示意結構，圖(b)沿平行於旋 轉軸軸向方向剖視示意結構；
圖7是本發明的永磁伸縮機構內部的中心永磁體與上限位體、下限位體結構 示意圖
其中圖(a)為在磁場作用前狀態，圖(b)為在磁場作用後中心永磁體旋轉 後狀態圖8是本發明的永磁伸縮機構的電磁線圈位於剛性殼體外的伸縮機構示意
圖9是本發明的永磁伸縮機構的電磁線圈外置於冷卻介質中工作示意圖io是本發明圓管導軌或圓弧管導軌結構示意圖
其中圖(a)圓管型導軌，圖(b)圓弧管型。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案 為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護 範圍不限於下述的實施例。
實施例1
如圖1所示，本實施例包括後箝位伸縮機構18、運動伸縮機構19、前箝 位伸縮機構20、導軌21，其中後箝位伸縮機構18的中部與運動伸縮機構19
一端固接，前箝位伸縮機構20的中部與運動伸縮機構19另一端固接，後箝位伸 縮機構18、前箝位伸縮機構20的伸縮方向均與運動伸縮機構19的伸縮方向垂 直，後箝位伸縮機構18、運動伸縮機構19、前箝位伸縮機構20組成尺蠖機體， 尺蠖機體置於導軌21中，後箝位伸縮機構18、前箝位伸縮機構20的伸縮方向 與導軌21長度方向垂直，運動伸縮機構19伸縮方向與導軌21的長度方向一致。
所述後箝位伸縮機構18與導軌21內側面之間的距離以及前箝位伸縮機構 20與導軌21內側面之間的距離均小於各自伸長距離。
所述導軌21，其內表面為平面。
所述運動伸縮機構19、後箝位伸縮機構18、前箝位伸縮機構20結構相同， 均為永磁伸縮機構，如圖4、 5所示，永磁伸縮機構包括包括中心永磁體l、 上限位體2、下限位體3、磁激勵裝置、殼體5、上位移輸出杆6、下位移輸出杆 7、上彈簧8、下彈簧9、上端蓋IO、下端蓋ll，本實施例中磁激勵裝置為電磁 線圈4，電磁線圈4置於殼體5中，連接關係為中心永磁體1位於上限位體2 和下限位體3之間，中心永磁體1、上限位體2、下限位體3置於殼體5內部， 並處於電磁線圈4中間，上限位體2與上位移輸出杆6相連，下限位體3與下位 移輸出杆7相連，上彈簧8套在上位移輸出杆6上，下彈簧9套在下位移輸出杆 7上，殼體5兩端設有上端蓋10和下端蓋11，上彈簧8置於上限位體2和上端 蓋10之間，下彈簧9置於下限位體3和下端蓋11之間。
所述後箝位伸縮機構18、前箝位伸縮機構20的上位移輸出杆6和下位移輸 出杆7的外端面均設有移動支撐部件22。
所述移動支撐部件22外側設有墊層體23，以增加位移輸出杆端面與導軌21 接觸面摩擦係數和耐磨性能。
所述中心永磁體1中間設置一個軸承14，軸承14設置在支撐軸15上，支 撐軸15水平放置在殼體5內部，並與殼體5固接，使中心永磁體l在產生磁極 偏轉時旋轉穩定和靈敏，圖6(a)為沿垂直於旋轉軸軸向方向剖視示意結構，圖6 (b)沿平行於旋轉軸軸向方向剖視示意結構。
所述中心永磁體l，其長度方向尺寸大於寬度方向尺寸，為橢圓體或橢圓和 半圓的結合體相對旋轉軸線為不對稱型，如圖7所示，中心永磁體l的外表面與 上限位體2和下限位體3的內表面緊密配合或相切，以使中心永磁體1與上限位 體2和下限位體3之間的相對移動為光滑切入、切出滑動，圖(a)為在磁場作 用前狀態，圖(b)為在磁場作用後中心永磁體旋轉後狀態圖。
所述上端蓋10外側設有上導向槽12，下端蓋11外側設有下導向槽13，以 減少瞬間伸縮位移輸出而可能產生的上位移輸出杆6和下位移輸出杆7振動或位 移偏擺。
中心永磁體1在上彈簧8和下彈簧9以及上端蓋10、下端蓋11的作用下卡 緊於上限位體2和下限位體3之間，旋緊上端蓋IO、下端蓋ll壓緊介於端蓋和 上限位體2和下限位體3之間的上彈簧8和下彈簧9，彈簧彈力將傳遞至中心永 磁體1，並使中心永磁體1的磁極方向與輸出杆伸縮方向相垂直，如圖7 (a)所 示，上位移輸出杆6、下位移輸出杆7端面之間距離為X。，中心永磁體l的長度 為a，寬度為b，長度方向與水平方向之間的夾角即中心永磁體1偏轉變化角度 為e，將電磁線圈4通電，電磁線圈4所產生的磁場將作用於中心永磁體1，中 心永磁體1在磁場作用下發生偏轉，而最終推動輸出杆產生伸長位移，如圖7(b) 所示，此時上位移輸出杆6、下位移輸出杆7端面之間距離為Xi，電流激勵前後 機構伸長量為Ax二X廣X(T(a-b)xsine，並且最大位移量即MaxAx=a-b，減小電 流或撤消電流，中心永磁體1將被上彈簧8、下彈簧9壓迫回縮或復原，輸出位 移的大小通過控制輸入電流的大小控制中心永磁體1的偏轉角度的大小來實現， 輸入電流可為直流或交流，產生伸縮往復動作。
本實施例工作過程具體如下
當導軌21固定不動、整個尺蠖機體運動時，完成電機機體向前移動一步，
經過以下六個狀態過程
(a) 尺蠖機體處於自由釋放狀態，如圖2 (a)所示；
(b) 磁激勵後箝位伸縮機構18伸長並卡緊在剛性導軌中，如圖2 (b)所示；
(c) 後箝位伸縮機構18伸長卡緊，運動伸縮機構19伸長，如圖2 (c)所
示；
(d) 後箝位伸縮機構18、前箝位伸縮機構20均伸長卡緊於導軌中，運動伸 縮機構19伸長狀態，如圖2 (d)所示；
(e) 後箝位伸縮機構18釋放復原，脫離導軌21，如圖2 (e)所示；
(f) 後箝位伸縮機構18、運動伸縮機構19釋放復原狀態，如圖2 (f)所示；
(g) 尺蠖機體釋放狀態，如圖2 (g)所示。
重複以上過程，單步位移則被累積，形成大位移運動。改變後箝位伸縮機構 18、前箝位伸縮機構20的動作順序，則整個機體能實現沿導軌向後方向的運動。
當整個尺蠖機體固定不動、導軌21移動時，導軌21向後運動一步的過程為， 經過以下五個狀態過程
(a) 尺蠖機體處於自由釋放狀態，如圖3 (a)所示；
(b) 後箝位伸縮機構18伸長卡緊導軌，如圖3 (b)所示；
(c) 後箝位伸縮機構18伸長卡緊導軌21，運動伸縮機構19伸長，如圖3 (c)所示；
(d) 後箝位伸縮機構18收縮與導軌21脫離，運動伸縮機構19保持伸長狀 態，如圖3 (d)所示；
(e) 運動伸縮機構19收縮復原，恢復(a)電機釋放狀態，如圖3(e)所示。 重複以上過程，向後單步位移則被累積，形成向後的大位移運動，用前箝位
伸縮機構20替換以上後箝位伸縮機構18的動作，則能實現導軌向前方向的運動。 本實施例中，中心永磁體l的長度a為4毫米，寬度b為2毫米，那麼最 大伸長量可達2毫米，並且如果激勵頻率為10 Hz，則電機運動速度可達20毫 米/秒，100秒可產生約2米或1米的大行程，遠大於對比文獻所介紹的直線電 機最大925微米/秒的運動速度，本發明電機相當於對比文獻所介紹電機運動速 度的20或10多倍；如果中心磁體1的長度a為4釐米，寬度b為2釐米，那 麼最大伸長量可達2釐米，並且激勵頻率仍為10 Hz，運動速度分別可達20釐 米/秒，100秒可產生20米的大行程。
實施例2
本實施例包括運動伸縮機構19、後箝位伸縮機構18、前箝位伸縮機構20、
導軌21，其中後箝位伸縮機構18的中部與運動伸縮機構19 一端固接，前箝 位伸縮機構20的中部與運動伸縮機構19另一端固接，後箝位伸縮機構18、前 箝位伸縮機構20的伸縮方向均與運動伸縮機構19的伸縮方向垂直，後箝位伸縮 機構18、運動伸縮機構19、前箝位伸縮機構20組成尺蠖機體，導軌21置於尺 蠖運動機體上方，後箝位伸縮機構18、前箝位伸縮機構20的伸縮方向與導軌21 長度方向垂直，運動伸縮機構19伸縮方向與導軌21的長度方向一致。
所述後箝位伸縮機構18與導軌21內側面之間的距離以及前箝位伸縮機構 20與導軌21內側面之間的距離均小於各自伸長距離。
所述運動伸縮機構19、後箝位伸縮機構18、前箝位伸縮機構20結構相同， 均為永磁伸縮機構，本實施例中的永磁伸縮機構如圖8所示，永磁伸縮機構包括 中心永磁體l、上限位體2、下限位體3、磁激勵裝置、殼體5、上位移輸出杆6、 下位移輸出杆7、上彈簧8、下彈簧9、上端蓋IO、下端蓋ll，本實施例中磁激 勵裝置為電磁線圈4，電磁線圈4置於殼體5外部，連接關係為中心永磁體l 位於上限位體2和下限位體3之間，中心永磁體l、上限位體2、下限位體3置 於殼體5內部，電磁線圈4通過磁路徑16與上限位體2和下限位體3相連，上 限位體2與上位移輸出杆6相連，下限位體3與下位移輸出杆7相連，上彈簧8 套在上位移輸出杆6上，下彈簧9套在下位移輸出杆7上，殼體5兩端設有上端 蓋10和下端蓋11，上彈簧8置於上限位體2和上端蓋10之間，下彈簧9置於 下限位體3和下端蓋11之間。
如圖9所示，所述電磁線圈4，置於冷卻介質容器24中，其中冷卻介質為 冷卻水，使運動伸縮機構19、後箝位伸縮機構18、前箝位伸縮機構20採用大電 流激勵，電磁效率高，電磁線圈4發熱耗損及熱膨脹影響可降至最低。
所述導軌21置於尺蠖運動機體上方，即導軌21扣在尺蠖運動機體上。
如圖10所示，所述導軌21，其內表面為圓弧面型，導軌21為圓管或圓弧 管型。
所述墊層體23，其外端面為與圓弧管內弧面相吻合的形狀，以增加位移輸 出杆端面與導軌21接觸面摩擦係數和耐磨性能。
本實施例中，中心永磁體l的長度a為4毫米，寬度b為2毫米，那麼最 大伸長量可達2毫米，並且如果激勵頻率為10 Hz，那麼可達約10毫米/秒(假
設固定運動伸縮機構的位置點處於運動伸縮機構殼體中間)，電機100秒可產生 約2米或1米的大行程，相當於對比文獻所介紹電機運動速度的IO多倍，遠大 於參考文獻中所介紹的直線電機最大925微米/秒的運動速度，如果中心磁體1 的長度a為4釐米，寬度b為2釐米，那麼最大伸長量可達2釐米，並且激勵 頻率仍為10 Hz，則運動速度分別可達10釐米/秒，100秒可產生10米的大行程。 以上實施例1和2中，由於永磁伸縮機構的伸縮距離很大，所以對導軌的加 工尺寸精度不需嚴格要求，導軌加工尺寸誤差可由箝位伸縮位移自補償；箝位伸 縮機構在伸縮過程中，由於圓或圓弧管的內圓弧的限位作用，箝位機構將定位在 與圓管或圓弧管的某一直徑方向上，並且後箝位伸縮機構和前箝位伸縮機構伸縮 方向可以不平行，但要求後、前伸縮機構伸縮方向所在平面相平行；所以實施例 中電機對裝配和導軌以及電機在導軌中的擺放位置的要求均相對寬鬆，而不像利 用智能材料驅動的伸縮機構那樣對導軌的加工尺寸以及對後、前伸縮機構伸縮方 向與導軌內壁的垂直度都有很嚴格的要求。
對於實施例1和2，永磁伸縮機構用作箝位機構，由於採用電磁通、斷方式 使控制箝位動作所以箝位動作迅速，並且箝位力F二f(H(I))，可以通過增加電流 的方式增大箝位力，而且如果電磁線圈產生磁場強度為H，永磁伸縮機構的中心 永磁體1的磁場強度為H'，那麼前箝位伸縮機構和後箝位伸縮機構的箝位輸出 力可為H和H'的疊加，相同電流激勵時實施例所產生的箝位力更大；由於電機 機體運動過程中的負載能力直接取決於箝位力，所以實施例中的電機還表現為運 動負載能力強；
對於實施例2，由於永磁伸縮機構的電磁線圈4，置於伸縮機構殼體外，並 能方便置於冷卻媒介中，所以機構驅動允許採用大線圈或施加大電流激勵線圈工 作，使電機能產生高效箝位和運動的電磁伸縮驅動，使熱耗損、熱膨脹影響盡可 能小。
權利要求
1、一種快速直線電機，其特徵在於，包括運動伸縮機構、後箝位伸縮機構、前箝位伸縮機構、導軌，後箝位伸縮機構的中部與運動伸縮機構一端固接，前箝位伸縮機構的中部與運動伸縮機構另一端固接，後箝位伸縮機構、前箝位伸縮機構的伸縮方向均與運動伸縮機構的伸縮方向垂直，後箝位伸縮機構、運動伸縮機構、前箝位伸縮機構組成尺蠖機體，尺蠖機體置於導軌內，後箝位伸縮機構、前箝位伸縮機構的伸縮方向與導軌長度方向垂直，運動伸縮機構伸縮方向與導軌的長度方向一致。
2、 根據權利要求1所述的快速直線電機，其特徵是，所述後箝位伸縮機構 與導軌內側面之間的距離以及前箝位伸縮機構與導軌內側面之間的距離均小於 各自伸長距離。
3、 根據權利要求1所述的快速直線電機，其特徵是，所述導軌，其內表面 為平面或圓弧面。
4、 根據權利要求1所述的快速直線電機，其特徵是，所述運動伸縮機構、後箝位伸縮機構、前箝位伸縮機構結構相同，均為永磁伸縮機構，永磁伸縮機構包括中心永磁體、上限位體、下限位體、磁激勵裝置、上彈簧、下彈簧、殼體、 上位移輸出杆、下位移輸出杆、上端蓋、下端蓋，中心永磁體位於上限位體和下 限位體之間，中心永磁體、上限位體、下限位體置於殼體內部，並處於磁激勵裝 置產生的磁場中，上限位體與上位移輸出杆相連，下限位體與下位移輸出杆相連， 上彈簧套在上位移輸出杆上，下彈簧套在下位移輸出杆上，殼體兩端設有上端蓋和下端蓋，上彈簧置於上限位體和上端蓋之間，下彈簧置於下限位體和下端蓋之 間。
5、 根據權利要求1或4所述的快速直線電機，其特徵是，所述後箝位伸縮機構、前箝位伸縮機構的上位移輸出杆和下位移輸出杆的外端面均設有移動支撐 部件。
6、 根據權利要求5所述的快速直線電機，其特徵是，所述移動支撐部件外側設有墊層體。
7、 根據權利要求4所述的快速直線電機，其特徵是，所述磁激勵裝置，為電磁線圈或外永磁體。
8、 根據權利要求7所述的快速直線電機，其特徵是，所述電磁線圈置於殼體的外側，通過磁路徑與上限位體和下限位體相連。
9、 根據權利要求8所述的快速直線電機，其特徵是，所述電磁線圈置於冷卻介質容器中。
10、 根據權利要求7所述的快速直線電機，其特徵是，所述電磁線圈置於殼體內側，中心永磁體、上限位體、下限位體位於電磁線圈中。
全文摘要
一種機械技術領域中的快速直線電機，包括運動伸縮機構、後箝位伸縮機構、前箝位伸縮機構、導軌，後箝位伸縮機構的中部與運動伸縮機構一端固接，前箝位伸縮機構的中部與運動伸縮機構另一端固接，後箝位伸縮機構、前箝位伸縮機構的伸縮方向均與運動伸縮機構的伸縮方向垂直，後箝位伸縮機構、運動伸縮機構、前箝位伸縮機構組成尺蠖機體，尺蠖機體置於導軌內，後箝位伸縮機構、前箝位伸縮機構的伸縮方向與導軌長度方向垂直，運動伸縮機構伸縮方向與導軌的長度方向一致。本發明可產生快速、長行程或無限長行程直線運動，運動負載能力大，負載能力大小可控，運動位移精度較高，運動過程容易控制。
文檔編號H02K41/02GK101207320SQ200710172149
公開日2008年6月25日 申請日期2007年12月13日 優先權日2007年12月13日
發明者光 孟, 楊斌堂 申請人:上海交通大學