專利名稱：螺旋電磁鐵線性動(dòng)力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)技術(shù)，具體是一種螺旋電磁鐵線性動(dòng)力裝置。
背景技術(shù)：
常見(jiàn)的機(jī)械設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置為了實(shí)現(xiàn)線性傳動(dòng)，大都采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)配合曲柄連 桿、凸輪等運(yùn)動(dòng)副可以實(shí)現(xiàn)線性傳動(dòng)。譬如公告號(hào)CN2810570所公開(kāi)的電動(dòng)搖擺床，包括機(jī) 架、床身，床身通過(guò)固定于其底中部的轉(zhuǎn)軸支撐于機(jī)架上，床身的一側(cè)底部鉸接有連桿，連 桿的另一端與采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的曲柄鉸接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)曲柄并通過(guò)連桿使床身擺動(dòng)。鑒于上述結(jié)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副以偏心運(yùn)轉(zhuǎn)的方式工作，會(huì)產(chǎn)生很大的不平衡慣性力， 導(dǎo)致負(fù)載產(chǎn)生過(guò)高的振動(dòng)及噪聲。鑒于上述運(yùn)動(dòng)副體積龐大結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要較高的制造精 度，而且具有較高的運(yùn)動(dòng)速度，會(huì)產(chǎn)生較大的摩擦損耗。由此可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中所采用的驅(qū)動(dòng)裝置功耗大，易磨損，具有噪聲污染，尤其難 以適用于日常生活的范疇，應(yīng)用范圍受到局限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)線性傳動(dòng)的諸多不足，提供了 一種螺旋電磁鐵線性動(dòng)力裝置，采用螺旋電磁線圈驅(qū)動(dòng)與之同軸的主軸做線性運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，摩擦小，又克服了振動(dòng)及噪聲。具體的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。螺旋電磁鐵線性動(dòng)力裝置，包括
線圈架，為轱轆狀，具有豎直的中空軸，線圈架通體采用非導(dǎo)磁材料制成，優(yōu)選為奧氏 體型不銹鋼；
主軸，恰能插設(shè)于線圈架的中空軸內(nèi)并與之滑動(dòng)配合，該主軸包括固接而成的上段和 下段，上段設(shè)為中空結(jié)構(gòu)，其上部設(shè)有油咀，其下部設(shè)有油孔，主軸的上段采用非導(dǎo)磁材料 制成，優(yōu)選為奧氏體型不銹鋼，下段則采用導(dǎo)磁材料制成，優(yōu)選為45號(hào)鋼； 線圈，繞設(shè)于線圈架上，其高度與線圈架的中空軸匹配；
線圈保護(hù)罩，具有匹配線圈架的筒狀外殼，該線圈保護(hù)罩配合線圈架構(gòu)成容納線圈的 密封空間，線圈保護(hù)罩與線圈架的頂部之間預(yù)留空腔，線圈保護(hù)罩上設(shè)有配合該空腔的油 咀，線圈保護(hù)罩的上下兩端分別設(shè)有配合主軸的油封，該線圈保護(hù)罩通體采用非導(dǎo)磁材料 制成，優(yōu)選為奧氏體型不銹鋼；
固定座，與線圈架的底部法蘭連接，具有與線圈架同軸配合的避空槽，該避空槽的口徑 略大于線圈架的中空軸，固定座通體采用非導(dǎo)磁材料制成，優(yōu)選為奧氏體型不銹鋼。上述結(jié)構(gòu)在靜止?fàn)顟B(tài)下，主軸的下段落入固定座的避空槽內(nèi)。當(dāng)線圈連通電源時(shí)， 根據(jù)電磁學(xué)常識(shí)，線圈將產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)空間，此時(shí)主軸的下段若進(jìn)入線圈的高度范圍即被 自動(dòng)吸進(jìn)線圈架的中空軸內(nèi)，當(dāng)線圈斷開(kāi)電源后，由于磁場(chǎng)消失，在重力作用下主軸的下段 重新回落入固定座的避空槽，如此可通過(guò)主軸的行程來(lái)實(shí)現(xiàn)豎直方向的線性動(dòng)力，而線圈的磁力大小則可以通過(guò)電流強(qiáng)度、線圈匝數(shù)等進(jìn)行調(diào)節(jié)。進(jìn)行潤(rùn)滑保養(yǎng)時(shí)，拉高主軸，使油孔位于線圈架的中空軸內(nèi)，從主軸的油咀注入黃 油，黃油從油孔擠出后隨主軸的行程均勻涂布于主軸與中空軸的配合面；同時(shí)，從線圈保護(hù) 罩的油咀注入黃油，黃油隨主軸的行程均勻涂布于主軸的配合面。顯然，主軸的上段是上述動(dòng)力模式的主要輸出途徑，主軸的上段的長(zhǎng)度可根據(jù)應(yīng) 用環(huán)境進(jìn)行適配。上述動(dòng)力模式可替代現(xiàn)有電動(dòng)搖擺床的動(dòng)力裝置或助力裝置，也可以應(yīng) 用于回轉(zhuǎn)木馬等游樂(lè)裝置的升降動(dòng)力裝置或助力裝置，以及其他類似的采用線性行程的機(jī) 械裝置。為了精確的控制主軸的行程，設(shè)置線圈的高度為hl，設(shè)置主軸的下段的高度為 h2，設(shè)置h2<hl，優(yōu)選為h2=hl。根據(jù)電磁學(xué)常識(shí)，主軸的下段被吸進(jìn)線圈架的中空軸之 后為了達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，兩者的中心點(diǎn)趨于重疊。因此，采用上述設(shè)置時(shí)，主軸的行程大小為 (h 1 +h2 ) /2，線圈的高度越高，主軸的行程越大。由于主軸的行程啟動(dòng)時(shí)需要初始化主軸的下段與線圈的相對(duì)位置，使主軸的下段 進(jìn)入線圈的高度范圍內(nèi)，可選擇兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行初始化 其一，設(shè)置避空槽的高度為h3，設(shè)置h3<h2，在靜止?fàn)顟B(tài)下，主軸的下段的大部分落入 固定座的避空槽內(nèi)，局部位于線圈的高度范圍內(nèi)；
其二，設(shè)置避空槽的高度為h3，設(shè)置h3>h2，在靜止?fàn)顟B(tài)下，主軸的下段的全部落入固 定座的避空槽內(nèi)，主軸的行程開(kāi)始前，通過(guò)外部連接結(jié)構(gòu)向上牽引主軸的上段，使主軸的下 段局部進(jìn)入線圈的高度范圍內(nèi)?？紤]到固定座與線圈架連接處具有一定的氣密性，主軸的運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致避空槽內(nèi) 產(chǎn)生負(fù)壓，也可能在避空槽內(nèi)產(chǎn)生活塞效應(yīng)，為了克服這些缺陷，可在所述的固定座在避空 槽的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)排氣口。上述技術(shù)方案可以進(jìn)行降溫保護(hù)方面的改進(jìn)，具體是在線圈保護(hù)罩的下部設(shè)有進(jìn) 風(fēng)口，上部設(shè)有出風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口旁設(shè)有安裝板，安裝板上設(shè)置風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)與進(jìn)風(fēng)口連接，風(fēng)機(jī) 從進(jìn)風(fēng)口鼓入冷風(fēng)，在線圈保護(hù)罩內(nèi)形成上升渦流，將熱量從出風(fēng)口排出。為了便于使用，可以在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上的增設(shè)減震軸承副，該減震軸承副由減 震座、減震軸、減震橡膠、軸承和軸承座構(gòu)成，減震座為橫置固定于主軸頂端的筒狀結(jié)構(gòu)，減 震軸穿設(shè)于減震座內(nèi)，并通過(guò)減震橡膠與減震座緊配，減震軸的兩端分別伸出減震座，并分 別通過(guò)軸承與軸承座連接；
更進(jìn)一步的，還設(shè)有緩沖軸承副，由支撐軸、軸承和軸承座構(gòu)成，在固定座的兩側(cè)各設(shè) 一根支撐軸，各支撐軸分別通過(guò)軸承與軸承座連接。比如在應(yīng)用于搖擺床時(shí)，上述結(jié)構(gòu)中的減震軸承副與搖擺床的床身連接，緩沖軸 承副與搖擺床的機(jī)架連接，通過(guò)主軸的行程為搖擺床提供自動(dòng)搖擺的動(dòng)力或助力，其中的 減震軸承副可以大幅度的削弱震動(dòng)和噪聲，而緩沖軸承副可以為固定座提供一定的擺幅緩 沖空間。當(dāng)然，在應(yīng)用于搖擺床時(shí)，可利用上述技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)兩種搖擺床的激 活模式
其一，h3<h2時(shí)，主軸的下段局部位于線圈的高度范圍內(nèi)，線圈連通電源后即被吸入線 圈架的中空軸內(nèi)；其二，h3>h2時(shí)，主軸的下段的全部落入固定座的避空槽內(nèi)，需依靠人體的重力使搖擺 床的床體傾斜，通過(guò)減震軸承副拉高主軸，使主軸的下段進(jìn)入線圈的高度范圍內(nèi)，線圈連通 電源后即被吸入線圈架的中空軸內(nèi)。主軸要完成完整的行程，還需要控制線圈斷開(kāi)電源的時(shí)機(jī)，根據(jù)一般的電路控制 常識(shí)，通過(guò)霍爾元件等位置傳感器對(duì)主軸的位置進(jìn)行判斷便可以準(zhǔn)確的控制線圈斷開(kāi)電 源。當(dāng)線圈斷開(kāi)電源后，由于磁場(chǎng)消失，在重力和慣性作用下主軸完成一個(gè)行程，并開(kāi)始下
一行程。 和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于
以螺旋電磁線圈驅(qū)動(dòng)與之同軸的主軸做線性運(yùn)動(dòng)，通過(guò)主軸的行程實(shí)現(xiàn)豎直方向的線 性動(dòng)力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，摩擦小，克服了振動(dòng)及噪聲；應(yīng)用范圍廣泛，可替代現(xiàn)有電動(dòng)搖擺床的動(dòng) 力裝置或助力裝置，也可以應(yīng)用于回轉(zhuǎn)木馬等游樂(lè)裝置的升降動(dòng)力裝置或助力裝置，以及 其他類似的采用線性行程的機(jī)械裝置。


圖1是本發(fā)明的外觀示意圖。圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)分解圖。圖3是本發(fā)明的工作原理示意圖。圖4是本發(fā)明的工作狀態(tài)一。圖5是本發(fā)明的工作狀態(tài)二。圖6是本發(fā)明的工作狀態(tài)三。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1到圖6所示，螺旋電磁鐵線性動(dòng)力裝置，包括
線圈架1，為轱轆狀，具有豎直的中空軸11，線圈架1通體采用奧氏體型不銹鋼制成； 主軸2，恰能插設(shè)于線圈架1的中空軸11內(nèi)并與之滑動(dòng)配合，該主軸2包括固接而成 的上段21和下段22，上段21設(shè)為中空結(jié)構(gòu)，其上部設(shè)有油咀23，其下部設(shè)有油孔24，主軸 2的上段21采用奧氏體型不銹鋼制成，下段22則采用45號(hào)鋼制成； 線圈3，繞設(shè)于線圈架1上，其高度與線圈架1的中空軸11匹配； 線圈保護(hù)罩4，具有匹配線圈架1的筒狀外殼，該線圈保護(hù)罩4配合線圈架1構(gòu)成容納 線圈3的密封空間，線圈保護(hù)罩4與線圈架1的頂部之間預(yù)留空腔，線圈保護(hù)罩4上設(shè)有配 合該空腔的油咀41，線圈保護(hù)罩4的上下兩端分別設(shè)有配合主軸2的油封42，該線圈保護(hù) 罩4通體采用奧氏體型不銹鋼制成；線圈保護(hù)罩4的下部設(shè)有進(jìn)風(fēng)口 43，上部設(shè)有出風(fēng)口 44，進(jìn)風(fēng)口 43旁設(shè)有安裝板45，安裝板45上設(shè)置風(fēng)機(jī)46，風(fēng)機(jī)46與進(jìn)風(fēng)口 43連接，風(fēng)機(jī) 46從進(jìn)風(fēng)口 43鼓入冷風(fēng)，在線圈保護(hù)罩4內(nèi)形成上升渦流，將熱量從出風(fēng)口 44排出；
固定座5，與線圈架1的底部法蘭連接，具有與線圈架1同軸配合的避空槽51，該避空 槽51的口徑略大于線圈架1的中空軸11，固定座5通體采用奧氏體型不銹鋼制成，所述的 固定座5在避空槽51的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)排氣口 52 ；
設(shè)置線圈3的高度為hl，設(shè)置主軸2的下段的高度為h2，設(shè)置避空槽11的高度為h3，設(shè)置h2=hl，設(shè)置h3>h2，在靜止?fàn)顟B(tài)下，主軸2的下段22的全部落入固定座5的避空槽51 內(nèi)。 上述實(shí)施方式需進(jìn)行潤(rùn)滑保養(yǎng)，具體做法是拉高主軸2，使油孔24位于線圈架1 的中空軸11內(nèi)，從主軸2的油咀23注入黃油，黃油從油孔24擠出后隨主軸2的行程均勻 涂布于主軸2與中空軸11的配合面；同時(shí)，從線圈保護(hù)罩4的油咀41注入黃油，黃油隨主 軸2的行程均勻涂布于主軸2的配合面。如圖3所示，上述實(shí)施方式在靜止?fàn)顟B(tài)下，主軸2的下段22落入固定座5的避空槽 51內(nèi)。當(dāng)線圈3連通電源時(shí)，根據(jù)電磁學(xué)常識(shí)，線圈3將產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)空間，此時(shí)主軸2的 下段22若進(jìn)入線圈3的高度范圍即被自動(dòng)吸進(jìn)線圈架的中空軸內(nèi)，當(dāng)線圈3斷開(kāi)電源后， 由于磁場(chǎng)消失，在重力作用下主軸2的下段22重新回落入固定座5的避空槽51。上述實(shí)施方式的動(dòng)力大小則由線圈3的磁力決定，而線圈3的磁力大小則可以通 過(guò)電流強(qiáng)度、線圈匝數(shù)等進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)電磁學(xué)常識(shí)，主軸2的下段22被吸進(jìn)線圈架1的 中空軸11之后為了達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，兩者的中心點(diǎn)趨于重疊。因此，采用上述設(shè)置時(shí)，線圈3 的高度越高，主軸2的行程越大。顯然，主軸2的上段21是上述動(dòng)力模式的主要輸出途徑， 主軸2的上段21的長(zhǎng)度也可根據(jù)應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行適配。如圖1和圖2所示，在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上的增設(shè)減震軸承副6，該減震軸承副6由 減震座61、減震軸62、減震橡膠63、軸承64和軸承座65構(gòu)成，減震座61為橫置固定于主軸 2頂端的筒狀結(jié)構(gòu)，減震軸62穿設(shè)于減震座61內(nèi)，并通過(guò)減震橡膠63與減震座61緊配，減 震軸62的兩端分別伸出減震座61，并分別通過(guò)軸承64與軸承座65連接；
如圖1和圖2所示，還設(shè)有緩沖軸承副7，由支撐軸71、軸承72和軸承座73構(gòu)成，在固 定座5的兩側(cè)各設(shè)一根支撐軸71，各支撐軸71分別通過(guò)軸承72與軸承座73連接。上述實(shí)施方式可替代現(xiàn)有電動(dòng)搖擺床的動(dòng)力裝置或助力裝置，也可以應(yīng)用于回轉(zhuǎn) 木馬等游樂(lè)裝置的升降動(dòng)力裝置或助力裝置，以及其他類似的采用線性行程的機(jī)械裝置。比如在應(yīng)用于搖擺床時(shí)，上述實(shí)施方式中的減震軸承副6與搖擺床的床身連接， 緩沖軸承副7與搖擺床的機(jī)架連接，通過(guò)主軸2的行程為搖擺床提供自動(dòng)搖擺的動(dòng)力或助 力，其中的減震軸承副6可以大幅度的削弱震動(dòng)和噪聲，而緩沖軸承副7可以為固定座提供 一定的擺幅緩沖空間。如圖4到圖6所示，采用上述實(shí)施方式的設(shè)定，h3>h2，主軸2的下段22的全部落 入固定座5的避空槽51內(nèi)，依靠人體的重力使搖擺床的床體傾斜，通過(guò)減震軸承副6拉高 主軸2，使主軸2的下段22進(jìn)入線圈3的高度范圍內(nèi)，線圈3連通電源后即被吸入線圈架1 的中空軸11內(nèi)。主軸2要完成完整的行程，還需要控制線圈3斷開(kāi)電源的時(shí)機(jī)，根據(jù)一般的電路控 制常識(shí)，通過(guò)霍爾元件等位置傳感器對(duì)主軸2的位置進(jìn)行判斷便可以準(zhǔn)確的控制線圈3斷 開(kāi)電源。當(dāng)線圈3斷開(kāi)電源后，由于磁場(chǎng)消失，在重力和慣性作用下主軸2完成一個(gè)行程， 并開(kāi)始下一行程。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可根據(jù)本發(fā)明所揭示的結(jié)構(gòu)和原理獲得其它各種相 應(yīng)的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都屬于本發(fā)明的保護(hù)范疇。
權(quán)利要求
1.螺旋電磁鐵線性動(dòng)力裝置，其特征在于，包括線圈架，為轱轆狀，具有豎直的中空軸，線圈架通體采用非導(dǎo)磁材料制成；主軸，恰能插設(shè)于線圈架的中空軸內(nèi)并與之滑動(dòng)配合，該主軸包括固接而成的上段和 下段，上段設(shè)為中空結(jié)構(gòu)，其上部設(shè)有油咀，其下部設(shè)有油孔，主軸的上段采用非導(dǎo)磁材料 制成，下段則采用導(dǎo)磁材料制成；線圈，繞設(shè)于線圈架上，其高度與線圈架的中空軸匹配；線圈保護(hù)罩，具有匹配線圈架的筒狀外殼，該線圈保護(hù)罩配合線圈架構(gòu)成容納線圈的 密封空間，線圈保護(hù)罩與線圈架的頂部之間預(yù)留空腔，線圈保護(hù)罩上設(shè)有配合該空腔的油 咀，線圈保護(hù)罩的上下兩端分別設(shè)有配合主軸的油封，該線圈保護(hù)罩通體采用非導(dǎo)磁材料 制成；固定座，與線圈架的底部法蘭連接，具有與線圈架同軸配合的避空槽，該避空槽的口徑 略大于線圈架的中空軸，固定座通體采用非導(dǎo)磁材料制成。
2.如權(quán)利要求1所述的螺旋電磁鐵線性動(dòng)力裝置，其特征在于線圈架、主軸的上段、 線圈保護(hù)罩和固定座采用奧氏體型不銹鋼制成，主軸的下段則采用45號(hào)鋼制成。
3.如權(quán)利要求2所述的螺旋電磁鐵線性動(dòng)力裝置，其特征在于設(shè)置線圈的高度為hl， 設(shè)置主軸的下段的高度為h2，設(shè)置h2 < hi。
4.如權(quán)利要求3所述的螺旋電磁鐵線性動(dòng)力裝置，其特征在于設(shè)置h2=hl。
5.如權(quán)利要求4所述的螺旋電磁鐵線性動(dòng)力裝置，其特征在于設(shè)置避空槽的高度為 h3，設(shè)置 h3<h2。
6.如權(quán)利要求4所述的螺旋電磁鐵線性動(dòng)力裝置，其特征在于設(shè)置避空槽的高度為 h3，設(shè)置 h3>h2。
7.如權(quán)利要求1所述的螺旋電磁鐵線性動(dòng)力裝置，其特征在于所述的固定座在避空 槽的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)排氣口。
8.如權(quán)利要求1所述的螺旋電磁鐵線性動(dòng)力裝置，其特征在于線圈保護(hù)罩的下部設(shè) 有進(jìn)風(fēng)口，上部設(shè)有出風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口旁設(shè)有安裝板，安裝板上設(shè)置風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)與進(jìn)風(fēng)口連接。
9.如權(quán)利要求1到8任一項(xiàng)所述的螺旋電磁鐵線性動(dòng)力裝置，其特征在于設(shè)有減震 軸承副，該減震軸承副由減震座、減震軸、減震橡膠、軸承和軸承座構(gòu)成，減震座為橫置固定 于主軸頂端的筒狀結(jié)構(gòu)，減震軸穿設(shè)于減震座內(nèi)，并通過(guò)減震橡膠與減震座緊配，減震軸的 兩端分別伸出減震座，并分別通過(guò)軸承與軸承座連接。
10.如權(quán)利要求9所述的螺旋電磁鐵線性動(dòng)力裝置，其特征在于還設(shè)有緩沖軸承副， 由支撐軸、軸承和軸承座構(gòu)成，在固定座的兩側(cè)各設(shè)一根支撐軸，各支撐軸分別通過(guò)軸承與 軸承座連接。
全文摘要
螺旋電磁鐵線性動(dòng)力裝置，包括線圈架，為轱轆狀，具有豎直的中空軸；主軸，恰能插設(shè)于線圈架的中空軸內(nèi)并與之滑動(dòng)配合；線圈，繞設(shè)于線圈架上；線圈保護(hù)罩，具有匹配線圈架的筒狀外殼，該線圈保護(hù)罩配合線圈架構(gòu)成容納線圈的密封空間；固定座，與線圈架的底部法蘭連接，具有與線圈架同軸配合的避空槽。線圈的高度越高，主軸的行程越大，主軸的長(zhǎng)度也可根據(jù)應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行適配。上述技術(shù)方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，摩擦小，克服了振動(dòng)及噪聲；應(yīng)用范圍廣泛，可替代現(xiàn)有電動(dòng)搖擺床的動(dòng)力裝置或助力裝置，也可以應(yīng)用于回轉(zhuǎn)木馬等游樂(lè)裝置的升降動(dòng)力裝置或助力裝置，以及其他類似的采用線性行程的機(jī)械裝置。
文檔編號(hào)H01F7/06GK102074328SQ20101057780
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者陳軍 申請(qǐng)人:陳軍