磁力驅動器的製作方法

2023-08-01 18:39:46

專利名稱：磁力驅動器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種驅動器，尤其涉及一種可形成大行程直線驅動，驅動位移和驅動力精確可控的直接進給驅動器。
背景技術：
驅動器是自動控制、機器人等領域的基礎單元器件。對驅動器的性能，尤其是在驅動位移、驅動力和驅動行為精確可控方面，隨著自動控制、機器人技術的發展，要求越來越高。但是，目前的驅動器，往往存在驅動行程大，但驅動精度低，或驅動精度高，但驅動行程微小的缺陷。在自動控制和精密驅動領域特別需要一種具備可形成大行程直線驅動，驅動位移和驅動力精確可控的直接進給驅動器。經過對現有技術的檢索發現，2008年2月06日授權公告的中國專利，公告號為 CN1588768，其公開了一種微小圓柱形永磁直流直線驅動器，採用多塊條形永磁塊拼接來近似逼近全徑向充磁的管形永久磁鐵，通過永磁塊外部的導磁筒、前後端蓋以及永磁塊內部的圓柱形鐵芯形成閉合迴路，在鐵芯和永磁塊之間的空氣隙中形成近似徑向輻射狀的磁場。處於空氣隙中的載流螺線管線圈可在鐵芯上自由滑動，通電時在電磁力作用下運動，並通過輸出軸將力和運動輸出。在動子骨架上製作了穿線孔、槽等結構，採用鑲嵌印製板的形式將引線引出，安全方便可靠。但是，這種驅動器存在缺點，就是其驅動性能的實現是建立在一個多永磁體塊整合，並複合電磁場的驅動，其驅動的穩定性建立在多永磁體所形成的結構的對稱性、製造安裝精確性，以及永磁體本身的磁場強度、磁化均勻性等。基於這種結構，要實現便捷驅動和穩定的精密驅動，製造和安裝工藝，結構設計的優化性以及永磁材料的選擇都相對難以控制；另外，這種驅動器存在組件多，結構相對複雜，在懸浮磁隙中的驅動不穩定，動剛性不足。

實用新型內容本實用新型的技術效果能夠克服上述缺陷，提供一種磁力驅動器，其可實現精密直線微位移、又可實現大行程位移，還可實現向上方和向下方的雙穩態固定衝程驅動行為的直線位移驅動器件。為實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案其包括殼體，殼體上下相對的一側或兩側設有貫通口 ；殼體內設有定軛鐵，定軛鐵相對於殼體固定設置；定軛鐵的一側或兩側或以定軛鐵為中心的圓周上設有動軛鐵，定軛鐵和動軛鐵之間相對設置且有間隙，定軛鐵的長度大於動軛鐵長度；定軛鐵和動軛鐵相對的一側皆至少設有兩個凹槽，凹槽之間設有凸起；定軛鐵和/或動軛鐵的凹槽內纏繞線圈，動軛鐵的上側和/或下側固定連接輸出杆，輸出杆由貫通口穿出並相對於貫通口自由運動；動軛鐵通過導向體限位。定軛鐵或動軛鐵的中間斷開，斷開處通過長度調節裝置固定連接。導向體為長條形，長條形導向體貫穿動軛鐵後，其中的一端或兩端與殼體固定連接，動軛鐵相對於導向體自由運動。導向體與殼體側邊固定連接，導向體上設有滑槽，動軛鐵沿滑槽限位滑動。動軛鐵與殼體的上和/或下側之間設有彈簧，彈簧與動軛鐵之間設有壓電傳感器。本裝置的驅動器也可以採用另一種結構，其包括殼體，殼體上下相對的一側或兩側設有貫通口 ；殼體內設有定軛鐵，定軛鐵相對於殼體固定設置；定軛鐵的一側或兩側或以定軛鐵為中心的圓周上設有動軛鐵，定軛鐵和動軛鐵之間相對設置且有間隙，定軛鐵的長度大於動軛鐵長度；定軛鐵和動軛鐵相對的一側皆至少設有兩個凹槽，凹槽之間設有凸起；定軛鐵的凹槽內纏繞線圈、動軛鐵的凹槽內設有永磁體，或者定軛鐵的凹槽內設有永磁體、動軛鐵的凹槽內纏繞線圈；動軛鐵的上側和/或下側固定連接輸出杆，輸出杆由貫通口穿出並相對於貫通口自由運動；動軛鐵通過導向體限位。與現有技術相比，本實用新型包括以下優點既可實現精密直線微位移、又可實現大行程位移，以及微精組合長行程複合位移，還具有向上和向下的雙穩態固定衝程驅動性能的直接驅動器件。該驅動器可無需永磁體、組件少、結構簡單，緊湊、安裝方便，成本低。本實用新型驅動器，可廣泛應用於需要產生微小精密位移、大行程直接驅動位移，衝擊、振動驅動以及開關驅動的應用領域。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作詳細描述

圖1為本實用新型的實施例1結構示意圖；圖2為本實用新型的實施例1動作狀態示意圖；圖3為本實用新型的實施例2結構示意圖；圖4為本實用新型的實施例3結構示意圖；圖5為本實用新型的實施例4結構示意圖；圖6為本實用新型的實施例5結構示意圖；圖7為本實用新型的實施例6結構示意圖；圖8為本實用新型的實施例7結構示意圖；圖9為本實用新型的實施例8結構示意圖；圖10為本實用新型的實施例9結構示意圖；圖11為本實用新型的實施例10結構示意圖；圖12為本實用新型的實施例11結構示意圖；圖13為本實用新型的實施例12結構示意圖。圖中1.殼體；2.限位體；3.凹槽；4.凸起；5.動軛體；6.定軛體；7.線圈；8.輸出杆；9.永磁體；10.彈簧；11.長度調節裝置；12.彈性墊；13.壓電傳感器；14.霍爾感應片。
具體實施方式
實施例1如圖1所示，本實用新型的驅動器包括殼體1，殼體1上側設有貫通口 ；殼體1內設有定軛鐵6，定軛鐵6相對於殼體1固定設置；定軛鐵6的一側設有動軛鐵5，定軛鐵6和動軛鐵5之間相對設置且有間隙，定軛鐵6的長度大於動軛鐵5長度；定軛鐵6和動軛鐵5 相對的一側皆設有兩個凹槽3，凹槽3之間設有凸起4 ；定軛鐵6的凹槽3內纏繞線圈7，動軛鐵5的上側固定連接輸出杆8，輸出杆8由貫通口穿出並相對於貫通口自由運動；動軛鐵 5通過導向體2限位。導向體2為長條形，長條形導向體2貫穿動軛鐵5後，其中的兩端與殼體1固定連接，動軛鐵5相對於導向體2自由運動。其中，定軛鐵6、動軛鐵5具有「E」型結構，其上、下半部分對稱。定軛鐵6的高度大於動軛鐵5，定軛鐵6、動軛鐵5在剛性殼體1中的放置位置呈交錯對扣「E3」型。並且， 定軛鐵6和動軛鐵5的對口面間保持間隙，無論動軛鐵5是在靜止還是運動的情況下，該間隙均能靠貫穿動軛鐵5的導向體2約束來保證。定軛鐵6和動軛鐵5的高度差即為動軛鐵 5的最大行程或衝程。本實施例的工作過程為初始時，對扣的定軛鐵6和動軛鐵5底端對齊(如圖1)， 中部和上部均有錯位。對上側的線圈7通電，定軛鐵6中產生磁場，而使「E3」型電磁軛鐵對的上半部分要產生閉合磁通路，而吸動動軛鐵5向上移動，直至「E3」型電磁軛鐵對的上、 中對口面的面積為最大時，運動停止(如圖2所示)。並且，由於導向體2的定位導向作用， 定軛鐵6和動軛鐵5運動中不會被吸合。同理，對下側的線圈7通電，同時切斷上側的線圈7電流，動軛鐵5將產生向下的運動而回到初始位置(如圖1)。這樣，本實用新型驅動器形成了向上和向下的雙穩態固定衝程驅動。根據以上工作原理，對上側的線圈和下側的線圈同時通電，但是所通的電流強度不同，那麼動軛鐵5將會在上側的線圈和下側的線圈產生的電磁力、自身重力等的複合力作用下產生移動，移動位移的方向的大小由上側線圈和下側線圈產生的電磁力的矢量和決定。因此，根據上側的線圈和下側的線圈加載電流的差異程度，可使動軛鐵5形成長行程 (小於等於定軛鐵6和動軛鐵5的高度差)，或微小精密行程直線運動。至此，本實用新型所述的可實現精密直線微位移、又可實現大行程位移，以及微精合長行程複合位移，還具有向上的穩態固定衝程驅動性能。實施例2如圖3所示，殼體1的上側和下側皆設有貫通口 ；動軛鐵5的上側和下側皆固定連接輸出杆8，輸出杆8由貫通口穿出並相對於貫通口自由運動。其它同實施例1。此種結構的驅動器具有向上和向下的精密直線微位移和雙穩態固定衝程驅動性能。實施例3如圖4所示，定軛鐵6、動軛鐵5的凹槽3內皆纏繞線圈7，這樣動軛鐵5的運動還可以通過上側的線圈和下側的線圈複合作用，同向增強或反向減弱上側的線圈或下側的線圈的電磁力作用，使得動軛鐵5的運動可控性更佳。其它同實施例1。實施例4如圖5所示，定軛鐵6和動軛鐵5相對的一側皆設有三個凹槽3，凹槽3之間設有凸起4 ；定軛鐵6的凹槽3內全部纏繞線圈7，動軛鐵5的中間的凹槽3內纏繞線圈7。其它同實施例3。[0042]實施例5如圖6所示，定軛鐵6的凹槽3內纏繞線圈7，動軛鐵5的下側的凹槽3內設有永磁體9。其它同實施例1。實施例6如圖7所示，定軛鐵6、動軛鐵5的凹槽3內皆纏繞線圈7，動軛鐵5與殼體1的上側之間設有彈簧10。其它同實施例3。實施例7如圖8所示，定軛鐵6、動軛鐵5的凹槽3內皆纏繞線圈7，動軛鐵5與殼體1的上側之間設有彈簧10。定軛鐵6的中間斷開，斷開處通過長度調節裝置11固定連接。通過該裝置可以實現在不改變結構的情況下，調節定軛鐵6的高度，可改變定軛鐵6和動軛鐵5之間的位錯距離，從而實現動軛鐵5的行程距離的調整功能，即所述驅動器還具有驅動總行程大小可調節功能。其它同實施例6。實施例8如圖9所示，導向體2為長條形，長條形導向體2貫穿動軛鐵5後，其中的下端與殼體1固定連接，動軛鐵5相對於導向體2自由運動(也可以採用另一種結構，即長條形導向體2貫穿動軛鐵5後與其固定連接，導向體2的下端貫穿殼體1，導向體2相對於殼體1 自由運動且不脫離殼體1)。定軛鐵6、動軛鐵5的凹槽3內皆纏繞線圈7，動軛鐵5與殼體1的上側之間設有彈簧10。彈簧10與動軛鐵5之間設有壓電傳感器13。驅動過程中，在電磁激勵撤銷時，由於剩磁吸力作用，動軛鐵5的復位運動會受到影響，因此，在本實施例中，動軛鐵5與殼體1 的上側之間設有彈簧10，這樣，當上側的線圈斷電，動軛鐵5易於在彈簧10的作用下復位， 以及有助於下側的線圈作用時，對動軛鐵5的向下驅動動作。除此之外，在動軛鐵5下端和殼體1的底端之間加有彈性墊12，以減輕動軛鐵5對殼體1的底端的衝擊。對於本實施例，在彈簧10和動軛鐵5上端面之間，設有壓電傳感器13。動軛鐵5 運動過程中擠壓彈簧10，彈簧10擠壓壓電傳感器13，產生電信號。該電信號可以對應彈簧 10的彈力變化，進而對應動軛鐵5的移動距離，所以動軛鐵5運動過程可以由壓電傳感器 13傳感。對於本實施例的傳感功能，還可以通過在磁路中，在定軛鐵6的上端，垂直於磁路磁通方向嵌入一個霍爾感應片14。由於定軛鐵6和動軛鐵5的對扣表面的重合面積越大， 軛鐵中的磁通越強，霍爾感應片14的感應信號將對應變化。所以，霍爾感應片14可以傳感定軛鐵6和動軛鐵5的對扣表面的重合程度，進而可以感應動軛鐵5的移動位移。所以，嵌入一個霍爾感應片14也可以起到傳感所實用新型驅動器的驅動位移的作用。其它同實施例1。這樣，對於該實施例，本實用新型的驅動器是一種驅動、傳感一體化驅動器。[0060]實施例9如圖10所示，殼體1的上側和下側皆設有貫通口 ；動軛鐵5的上側和下側皆固定連接輸出杆8，輸出杆8由貫通口穿出並相對於貫通口自由運動。導向體2設置兩個，其分別與殼體1側邊固定連接，導向體2上設有滑槽，動軛鐵 5沿滑槽限位滑動。本實施例將導向體5分解成上下兩小段，並且將它們分別與剛性殼體1 內側壁固連。定軛鐵6的凹槽3內纏繞線圈7，動軛鐵5的上側凹槽3內纏繞線圈7、下側的凹槽3內設有永磁體9。其它同實施例1。實施例10如圖11所示，殼體1的上側設有貫通口 ；動軛鐵5的上側固定連接輸出杆8，輸出杆8由貫通口穿出並相對於貫通口自由運動。定軛鐵6的凹槽3內纏繞線圈7，定軛鐵6的中間斷開，斷開處通過長度調節裝置 11固定連接。其它同實施例9。實施例11如圖12所示，動軛鐵5的上側與殼體1之間設有彈簧10。定軛鐵6、動軛鐵5的中間斷開，斷開處皆通過長度調節裝置11固定連接。其它同實施例10。實施例12如圖13所示，定軛鐵6的兩側設有動軛鐵5，每個動軛鐵5上固定連接一個輸出杆 8，輸出杆8由貫通口穿出並相對於貫通口自由運動。其它同實施例1。每個動軛鐵5上固定連接一個輸出杆8，也可以固定連接一個或兩個輸出杆8，其原理同上。實施例13以定軛鐵6為中心的圓周上間隔設有動軛鐵5。其它同實施例1。以上對本實用新型的實施例作了詳細說明，是以本實用新型技術方案為前提下進行實施，但本實用新型的保護範圍不限於上述的實施例。
權利要求1.一種磁力驅動器，其特徵在於，包括殼體(1)，殼體(1)上下相對的一側或兩側設有貫通口 ；殼體(1)內設有定軛鐵(6)，定軛鐵(6)相對於殼體(1)固定設置；定軛鐵(6)的一側或兩側或以定軛鐵(6)為中心的圓周上設有動軛鐵(5)，定軛鐵(6)和動軛鐵(5)之間相對設置且有間隙，定軛鐵(6)的長度大於動軛鐵(5)長度；定軛鐵(6)和動軛鐵(5)相對的一側皆至少設有兩個凹槽⑶，凹槽(3)之間設有凸起⑷；定軛鐵(6)和/或動軛鐵 (5)的凹槽(3)內纏繞線圈(7)，動軛鐵(5)的上側和/或下側固定連接輸出杆(8)，輸出杆 ⑶由貫通口穿出並相對於貫通口自由運動；動軛鐵(5)通過導向體(2)限位。
2.根據權利要求1所述的磁力驅動器，其特徵在於，定軛鐵(6)或動軛鐵(5)的中間斷開，斷開處通過長度調節裝置(11)固定連接。
3.根據權利要求2所述的磁力驅動器，其特徵在於，導向體( 為長條形，長條形導向體(2)貫穿動軛鐵( 後，其中的一端或兩端與殼體(1)固定連接，動軛鐵( 相對於導向體O)自由運動。
4.根據權利要求2所述的磁力驅動器，其特徵在於，導向體⑵與殼體⑴側邊固定連接，導向體( 上設有滑槽，動軛鐵( 沿滑槽限位滑動。
5.根據權利要求3或4所述的磁力驅動器，其特徵在於，動軛鐵(5)與殼體⑴的上和 /或下側之間設有彈簧(10)，彈簧(10)與動軛鐵( 之間設有壓電傳感器(13)。
6.一種磁力驅動器，其特徵在於，包括殼體(1)，殼體(1)上下相對的一側或兩側設有貫通口 ；殼體(1)內設有定軛鐵(6)，定軛鐵(6)相對於殼體(1)固定設置；定軛鐵(6)的一側或兩側或以定軛鐵(6)為中心的圓周上設有動軛鐵(5)，定軛鐵(6)和動軛鐵( 之間相對設置且有間隙，定軛鐵(6)的長度大於動軛鐵( 長度；定軛鐵(6)和動軛鐵( 相對的一側皆至少設有兩個凹槽⑶，凹槽(3)之間設有凸起⑷；定軛鐵(6)的凹槽(3)內纏繞線圈(7)、動軛鐵(5)的凹槽(3)內設有永磁體(9)，或者定軛鐵(6)的凹槽(3)內設有永磁體(9)、動軛鐵(5)的凹槽(3)內纏繞線圈(9)；動軛鐵(5)的上側和/或下側固定連接輸出杆⑶，輸出杆⑶由貫通口穿出並相對於貫通口自由運動；動軛鐵(5)通過導向體 O)限位。
7.根據權利要求6所述的磁力驅動器，其特徵在於，定軛鐵(6)或動軛鐵(5)的中間斷開，斷開處通過長度調節裝置(11)固定連接。
8.根據權利要求7所述的磁力驅動器，其特徵在於，導向體O)為長條形，長條形導向體(2)貫穿動軛鐵( 後，其中的一端或兩端與殼體(1)固定連接，動軛鐵( 相對於導向體O)自由運動。
9.根據權利要求7所述的磁力驅動器，其特徵在於，導向體⑵與殼體⑴側邊固定連接，導向體(1)上設有滑槽，動軛鐵( 沿滑槽滑動。
10.根據權利要求8或9所述的磁力驅動器，其特徵在於，動軛鐵(5)與殼體⑴的上和/或下側之間設有彈簧(10)，彈簧(10)與動軛鐵( 之間設有壓電傳感器(13)。
專利摘要本實用新型涉及一種驅動器。本實用新型的磁力驅動器，包括殼體，殼體上下相對的一側或兩側設有貫通口；殼體內設有定軛鐵，定軛鐵相對於殼體固定設置；定軛鐵的一側或兩側或以定軛鐵為中心的圓周上設有動軛鐵，定軛鐵和動軛鐵之間相對設置且有間隙，定軛鐵的長度大於動軛鐵長度；定軛鐵和動軛鐵相對的一側皆至少設有兩個凹槽，凹槽之間設有凸起；定軛鐵和/或動軛鐵的凹槽內纏繞線圈，動軛鐵的上側和/或下側固定連接輸出杆，輸出杆由貫通口穿出並相對於貫通口自由運動；動軛鐵通過導向體限位。本實用新型既可實現精密直線微位移、又可實現大行程位移，以及微精組合長行程複合位移，還具有向上和向下的雙穩態固定衝程驅動性能的直接驅動器件。
文檔編號H02K33/00GK201956867SQ201120078670
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月23日 優先權日2011年3月23日
發明者李健, 楊錦堂 申請人:楊錦堂