專利名稱：搖擺磁力驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型與驅(qū)動器有關(guān)，特別與采用磁力驅(qū)動的驅(qū)動器有關(guān)。
背景技術(shù)：
實踐證明，人體在適當(dāng)搖擺時不僅能獲得舒適奇妙的樂趣且可助眠，吊床、秋千、搖椅和搖床等產(chǎn)品就是為此而設(shè)計發(fā)明的。然而這類產(chǎn)品是按單擺原理工作的，搖擺時其擺體的運(yùn)動方向和速度是隨著擺體的動能與勢能相互轉(zhuǎn)化而不斷改變的，要想對它控制比較困難，由于摩擦力和空氣阻力的存在，要想維持?jǐn)[體等幅周期性擺動需要不停地給予外力。為此，國內(nèi)外曾有許多人提出了各種各樣的解決方案，其中有采用電機(jī)驅(qū)動的，由于離不開皮帶、齒輪、連桿、偏心輪等部件，因而存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、噪聲大、功耗大、壽命短、舒適性差等缺點(diǎn)。另有一種采用振蕩脈沖磁場驅(qū)動的，此方法易停擺且有電磁輻射等缺點(diǎn)。因此目前國內(nèi)外市場上還沒有實用的自動搖擺產(chǎn)品面市。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就是要克服現(xiàn)有控制技術(shù)上的缺陷，為搖擺產(chǎn)品提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用舒適、能耗少、安裝方便的搖擺磁力驅(qū)動器。
本實用新型的目的是這樣來實現(xiàn)的搖擺磁力驅(qū)動器，包括箱體，空心擺桿，至少一組方向位置傳感器和遮光片，置于箱體內(nèi)的至少一個磁體固定支座，與固定支座連接的至少一個永磁體，空心擺桿內(nèi)置至少一組空心線圈。空心擺桿擺動時空心擺桿內(nèi)的空心線圈穿過永磁體，當(dāng)空心線圈處于離開永磁體的位置時，遮光片正好穿過方向位置傳感器，此時方向位置傳感器檢測到的信號觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其輸出脈沖經(jīng)驅(qū)動電路使空心線圈獲電并產(chǎn)生一個與永磁體同極性相對的脈沖磁場，根據(jù)異極相吸、同極相斥的原理，裝有空心線圈的擺桿在離開永磁體時會得到一個與其運(yùn)動方向相同的排斥力即脈沖推力，此脈沖推力通過擺桿下端傳遞給擺體(如吊床、秋千、搖椅和搖床等)，使擺體擺動，擺體不斷重復(fù)上述的動作，則不斷獲得脈沖推力使擺體維持其周期性擺動，擺體獲得的脈沖推力好似人推秋千的動作，在每個擺動周期內(nèi)都向擺體施一推力，以補(bǔ)償擺體的動能損失，維持其等幅周期性擺動。
上述的搖擺磁力驅(qū)動器，其空心擺桿一端通過活動轉(zhuǎn)軸與箱體內(nèi)壁連接，另一搖擺端伸出箱體外，伸出箱體外的擺桿與擺體連接，空心擺桿擺動時帶動擺體擺動。
上述的搖擺磁力驅(qū)動器，其遮光片與空心擺桿固定連接、方向位置傳感器與箱體固定連接或遮光片與箱體固定連接、方向位置傳感器與空心擺桿固定連接。方向位置傳感器(光電開關(guān))與遮光片相對運(yùn)動，發(fā)出開關(guān)信號，使空心線圈獲得脈沖電流，并產(chǎn)生一個與永磁體同極性相對的脈沖磁場。
上述的搖擺磁力驅(qū)動器，其箱體內(nèi)置控制電路板。將控制電路板置于箱內(nèi)，使驅(qū)動器結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀。
上述的搖擺磁力驅(qū)動器，其控制電路由直流電源，方向位置傳感器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出端相接的驅(qū)動電路構(gòu)成。
上述的搖擺磁力驅(qū)動器，其控制電路板的線路與箱體外的壓力傳感器連接。壓力傳感器可與擺體(如吊床、秋千、搖椅和搖床等)相連，當(dāng)人體坐上去時，壓力傳感器將信號傳到控制電路，可控制電源的開啟。
上述的搖擺磁力驅(qū)動器，其空心線圈的內(nèi)孔大于永磁體。這樣可使空心線圈穿過永磁體。
本實用新型工作原理科學(xué)，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，適用面廣，節(jié)約能源，而且安全性、可靠性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性和操作性等經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)優(yōu)異(與現(xiàn)有機(jī)械傳動技術(shù)方案相比顯著提高)，可廣泛用于搖椅、搖床、吊床、秋千等按單擺原理工作的產(chǎn)品。


圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是空心擺桿兩邊均設(shè)有永磁體的驅(qū)動器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖1的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是遮光片與箱體固定連接、方向位置傳感器與空心擺桿固定連接方式結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本實用新型工作示意圖。
圖6是本實用新型應(yīng)用在秋千上的示意圖。
圖7是圖6中的B向示意圖。
圖8是本實用新型控制電路原理框圖。
圖9是帶定時器，壓力傳感器和電源控制電路的原理框圖。
圖10是本實用新型電路圖。
具體實施方式
實施例1圖1、圖3、圖5、圖8給出了本實施例1圖。參見圖1和圖3，驅(qū)動器由箱體1、空心擺桿2、方向位置傳感器3、遮光片4、磁體固定支座5、與固定支座連接的永磁體6、空心線圈7組成，空心線圈7被固定在空心擺桿2內(nèi)，空心擺桿2一端通過活動轉(zhuǎn)軸8與箱體內(nèi)壁連接，另一端伸出箱體外，控制電路板9固定安裝在箱體1內(nèi)。
參見圖5和圖8，本實施例驅(qū)動器是這樣工作的空心擺桿2由M位置向G位置擺動時，永磁體6穿過空心擺桿內(nèi)的空心部分10，當(dāng)空心擺桿2擺動到位置F后且空心線圈7處于離開永磁體6的位置時，遮光片4正好穿過方向位置傳感器3(光電開關(guān))，此時方向位置傳感器檢測到的信號觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其輸出脈沖經(jīng)驅(qū)動電路使空心線圈7獲得脈沖電流并產(chǎn)生一個與永磁體極性相異的脈沖磁場(若一個左S極右N極，則另一個為左N極右S極)。根據(jù)異極相吸、同極相斥的原理，裝有空心線圈7的擺桿2在離開永磁體6時擺桿右面與永磁體左面相對，即得到一個與其運(yùn)動方向相同的排斥力即脈沖推力，此脈沖推力將擺桿2向左上方向上推一下使擺桿2到達(dá)最高位置G，然后擺桿2向回擺動。當(dāng)擺桿經(jīng)過F位置時，此時方向位置傳感器檢測到的信號則觸發(fā)另一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其輸出脈沖經(jīng)驅(qū)動電路使空心線圈7又一次獲脈沖電流并產(chǎn)生一個與永磁體極性相異的脈沖磁場，裝有空心線圈7的擺桿2在離開永磁體6時擺桿左面與永磁體右面相對，得到一個與其運(yùn)動方向相同的排斥力即脈沖推力，此脈沖推力將擺桿2向右方向推一下使擺桿2到達(dá)另一邊最高位置H。控制電路由直流電源14、方向位置傳感器3、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器15和與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出端相接的驅(qū)動電路16構(gòu)成。單穩(wěn)態(tài)電路的輸入端與方向位置傳感器3相接，驅(qū)動電路的輸出端與空心線圈7相接。電路框圖見圖8。擺桿2上端可用轉(zhuǎn)軸支座8固定在箱體中的上部，擺桿2中段可固定空心線圈7及遮光片4，擺桿2下端則伸出箱體外用來連接擺體，向擺體傳遞動能，以維持?jǐn)[體連續(xù)擺動。永磁體6和方向位置傳感器3可固定在箱體中部擺桿平衡位置一側(cè)，其結(jié)構(gòu)位置參見圖1。(也可將永磁體6與空心線圈7的安裝位置互換，但要保證擺桿2每次擺動時永磁體6都能穿過空心線圈7。)方向位置傳感器3安裝位置應(yīng)和遮光片4長短配合固定，只有在擺動過程中空心線圈離開永磁體時，方向位置傳感器檢測到的信號才會觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其輸出脈沖經(jīng)驅(qū)動電路使空心線圈獲電并產(chǎn)生一個與永磁體極性相異的脈沖磁場。根據(jù)異性相吸，同性相斥的原理，裝有空心線圈的擺桿在每次離開永磁體時都會得到一個與其運(yùn)動方向相同的脈沖推力(排斥力)。此推力通過擺桿下端的連接傳遞給擺體，使擺體不斷獲得動能而維持其周期性擺動。通過擺桿下端傳遞給擺體(如吊床、秋千、搖椅和搖床等)，使擺體擺動，擺體不斷重復(fù)上述的動作，則不斷獲得脈沖推力使擺體維持其周期性擺動，擺體獲得的脈沖推力好似人推秋千的動作，在每個擺動周期內(nèi)都向擺體施一推力，以補(bǔ)償擺體的動能損失，維持其等幅周期性擺動。若正常搖擺時使用者想停下來，只需給擺體施加一阻力，使擺桿的擺幅減少到不能被方向位置傳感器所感知，空心線圈就不會得電產(chǎn)生磁場，擺體因得不到推力而會逐漸停止擺動。
實施例2圖2、圖9給出了本實用新型實施例2圖。本實施例2基本與實施例1同，不同處是在擺桿2兩邊均設(shè)置了方向位置傳感器3、遮光片4、磁體固定支座5、與固定支座連接的永磁體6，這種采用雙磁體單線圈(或雙線圈)對稱結(jié)構(gòu)方式工作，若是單線圈則需在擺桿左右擺動時分別改變(控制)流向線圈的電流方向以改變其磁場極性，若是雙線圈則需要在擺桿左右擺動時分別通電使兩線圈產(chǎn)生的磁場極性相反。由于線圈兩側(cè)永磁體同極性相對，所以只要向兩磁體間的線圈通電，其產(chǎn)生的磁場都有會一側(cè)相吸一側(cè)相斥，從而使擺桿獲得的脈沖推力倍增。還可在控制電路中增加定時器18、壓力傳感器13和電源控制電路17，定時器由計數(shù)器和延時電路組成，其輸入端與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出端相接，當(dāng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖達(dá)到計數(shù)器設(shè)定條件或無脈沖時間達(dá)到設(shè)定要求時，定時器均能通過電源控制電路切斷電源，既節(jié)能又安全。
實施例3圖4給出了本實用新型實施例3圖。本實施例3基本與實施例1同，不同處是將方向位置傳感器3、遮光片4的安裝位置互換了一下，方向位置傳感器3安裝到擺桿2上隨擺桿一起來回運(yùn)動，而遮光片4固定在箱體中不動。
實施例4圖6、圖7、圖9、圖10給出了本實用新型實施例4圖。本施例4以本實用新型應(yīng)用于秋千11為例作更進(jìn)一步說明。本實施例中采用單磁體單線圈結(jié)構(gòu)，控制電路結(jié)構(gòu)框圖見圖9，電路原理圖見圖10。其方向位置傳感器由發(fā)光二極管D1和光敏管BG-1、BG-2共同組成。兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器分別由IC1(CD4013)、C4-1、R4-1、C4-2、R4-2共同組成。定時器由計數(shù)器IC2(CD4024)和延時電路三極管BG2、BG3、BG4、電容C5、電阻R9等組成，K2為定時選擇開關(guān)。直流電源可選用現(xiàn)有商品。電源控制電路由繼電器J1、J2、電阻R1、R2、電容C3、三極管BG1、BG4等組成。壓力傳感器13(K1)采用微動壓力開關(guān)并設(shè)置在椅子下部隱蔽處?？招木€圈7(L1)設(shè)置在擺桿中部且在擺桿擺動時能被永磁體穿過。擺桿下端伸出箱體外并與固定在秋千吊桿上的橫擺桿12相連。驅(qū)動電路由BG5-1、BG5-2三極管組成。
工作過程若不接直流電源，擺桿隨秋千一起擺動時固定在擺桿中部的空心線圈L1始終無電，不會產(chǎn)生磁場，因此擺桿得不到推力，秋千會逐漸停止擺動。接通直流電源后，如果沒有人坐在秋千上使安裝在椅子下部的微動壓力開關(guān)K1閉合，則電源控制電路不會啟動，擺桿在擺動過程中就不會得到推力。此時若有人坐在秋千上，使微動壓力開關(guān)K1閉合，則紅外發(fā)光二極管D-1、D-2工作，來自直流電源的直流電經(jīng)電容C3、電阻R2、三極管BG1向電容C3充電，其充電電流使三極管BG1導(dǎo)通，繼電器J1吸合，J1常開觸點(diǎn)閉合。一部份直流電經(jīng)J1觸點(diǎn)，電容C5、電阻R9、三極管GB4向電容C5充電，從而導(dǎo)致BG4導(dǎo)通，繼電器J2吸合，J2觸點(diǎn)也閉合。J1很快會因電容C3充電結(jié)束三極管BG1截止而釋放。此時BG1、BG2、BG3、BG5-1、BG5-2截止，BG4導(dǎo)通，搖擺磁力驅(qū)動器處于待機(jī)狀態(tài)。此時若不及時搖動秋千，則過一段時間后J2也會因電容C5充電結(jié)束三極管BG4截止而釋放，使控制電路部份失電。若在此時開始搖動秋千，則固定在驅(qū)動器擺桿上的空心線圈L1也會一起沿固定軌跡來回擺動。由于兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器都采用上升沿觸發(fā)，且光敏管BG-1、BG-2安裝在同一位置，因此當(dāng)擺桿從平衡位置M向位置G擺動且經(jīng)過位置F(空心線圈與永磁體重合)時，BG-1、BG-2兩個光敏管都因固定在擺桿上的遮光片的遮擋而截止，導(dǎo)致兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸入端IC、(CD4013)3腳電位下降，11腳電位上升，此上升沒(電位)觸發(fā)了由C4-2、R4-2決定脈沖長短的一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其輸出端IC1(CD4013)13腳輸出一個正脈沖，此脈沖一路經(jīng)R5-2流向驅(qū)動管BG5-2使固定在擺桿上的空心線圈L1通電產(chǎn)生左N極右S極磁場，由于此時擺桿處于由位置F向G位置的擺動過程中，因此擺桿右邊S極磁場正好面對永磁體左邊的S極磁場，根據(jù)同性相斥原理使擺桿得到一向左的脈沖推力；另一路流經(jīng)R6使三極管BG2導(dǎo)通，釋放電容C5所存電荷，延長延時時間，保持J2吸合。此脈沖結(jié)束后擺桿將從最左端位置G向最右端位置H擺動，在經(jīng)過位置F時遮光片失去作用，光敏管BG-1、BG-2導(dǎo)通，導(dǎo)致兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端11腳電位下降，3降電位上升，此上升沿(電位)觸發(fā)了由C4-1、R4-1決定脈沖長短的另一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其輸出端IC1(CD4013)1腳輸出—正脈沖，此脈沖一路經(jīng)R5-1流向驅(qū)動管BG5-1傳空心線圈L1通電產(chǎn)生相同的左N極右S極磁場，由于此時擺桿處于由位置F向位置H的擺動過程中，因此擺桿左邊的N極磁正好面對永磁體右邊的N極磁，根據(jù)同性相斥原理傳擺桿得到—向右的脈沖推力；另一路經(jīng)IC2(CD4024)1腳供給計數(shù)器做定時計數(shù)用。由于擺桿不論怎樣，只要擺動到位置F(空心線圈與永磁體重合)后都會立即得到一個與其運(yùn)動方向相同的脈沖推力。因此與擺桿相連的秋千就會因不斷得到推力而維持等幅周期性擺動。當(dāng)計數(shù)器IC2所接收的脈沖個數(shù)滿足定時開關(guān)K2所選定的條件時，IC2輸出的高電平信號經(jīng)開關(guān)K2、電阻R7使三極管BG3導(dǎo)通，BG4截止，繼電器J2釋放，各控制電路失電不工作，秋千將逐漸減小擺幅直至停止擺動。若在所設(shè)定時間未到時使用者想停下來，只需給秋千施加—阻力，使擺桿(即秋千)的擺幅達(dá)不到位置F，方向位置傳感器上的光敏管不會觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，空心線圈L1就不會產(chǎn)生磁場，擺桿就得不到推力。待延時電路中電容C5充電結(jié)束后J2即釋放，各控制電路失電不工作，秋千停止擺動。
搖擺磁力驅(qū)動器也可采用雙磁體單線圈或雙線圈對稱結(jié)構(gòu)方式工作。若是采用雙線圈只需將圖10中的驅(qū)動管BG5-2集電極連線由1改為2，將R3-2與光敏管BG-2位置互換并安裝在圖2相應(yīng)位置上即可。工作過程電源啟動后，當(dāng)擺桿從最左端向右擺動且經(jīng)過左端永磁體時，左邊方向位置傳感器上的光敏管BG-1因左側(cè)遮光片的離開而導(dǎo)通，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸入端IC1(CD4013)3腳電位由低變高，觸發(fā)器被觸發(fā)且1腳輸出—正脈沖，此脈沖一路經(jīng)電阻R5-1流向驅(qū)動管BG5-1使L1得電產(chǎn)生左N極右S極的磁場，此磁場與左側(cè)永磁場體產(chǎn)生排斥力，與右側(cè)永磁體產(chǎn)生吸引力因而使擺桿得到增大1倍的向右的脈沖推力。另一路供計數(shù)器作計數(shù)定時用；當(dāng)擺桿從最右端向左端擺動且經(jīng)過右端永磁體時，右邊方向位置傳感器上的光敏管BG-2的導(dǎo)通，使另一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出端IC1(CD4013)13腳也輸出—正脈沖，此脈沖一路經(jīng)電阻R5-2流向驅(qū)動管BG5-2使L2得電產(chǎn)生L1極性相反的磁場，即左S極右N極的磁場，該磁場與右側(cè)永磁體產(chǎn)生排斥力，與左側(cè)永磁體產(chǎn)生吸引力，因而使擺桿得到增大1倍的向左的脈沖推力。另一路經(jīng)電阻R6、流向三極管BG2使其導(dǎo)通，釋放電容C5所存電荷，延長延時時間，保持J2吸合。如此循環(huán)往復(fù)。
若采用單線圈驅(qū)動，則需在擺桿左右擺動時分別控制改變流向空心線圈的電流方向以改變磁場極性。其工作原理與雙線圈相同，控制電路的變動由于篇幅所限，這里不再贅述。
上述各實施例是對本實用新型的上述內(nèi)容作進(jìn)一步的說明，但不應(yīng)將此理解為本實用新型上述主題的范圍僅限于上述實施例。凡基于上述內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本實用新型的范圍。
權(quán)利要求1.搖擺磁力驅(qū)動器，包括箱體，空心擺桿，至少一組方向位置傳感器和遮光片，置于箱體內(nèi)的至少一個磁體固定支座，與固定支座連接的至少一個永磁體，其特征在于空心擺桿內(nèi)置至少一組空心線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的搖擺磁力驅(qū)動器，其特征在于空心擺桿一端通過活動轉(zhuǎn)軸與箱體內(nèi)壁連接，另一搖擺端伸出箱體外。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的搖擺磁力驅(qū)動器，其特征在于遮光片與空心擺桿固定連接、方向位置傳感器與箱體固定連接或遮光片與箱體固定連接、方向位置傳感器與空心擺桿固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的搖擺磁力驅(qū)動器，其特征在于箱體內(nèi)置控制電路板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的搖擺磁力驅(qū)動器，其特征在于控制電路由直流電源，方向位置傳感器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出端相接的驅(qū)動電路構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的搖擺磁力驅(qū)動器，其特征在于控制電路板的線路與箱體外的壓力傳感器連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的搖擺磁力驅(qū)動器，其特征在于空心線圈的內(nèi)孔大于永磁體。
專利摘要本實用新型提供了一種搖擺磁力驅(qū)動器，包括箱體，空心擺桿，至少一組方向位置傳感器和遮光片，置于箱體內(nèi)的至少一個磁體固定支座，與固定支座連接的至少一個永磁體，空心擺桿內(nèi)置至少一個空心線圈。本實用新型采用磁力推動擺桿往返運(yùn)動去驅(qū)動擺體(如吊床、秋千、搖椅和搖床等)維持其周期性擺動，節(jié)約能源，工作穩(wěn)定可靠。
文檔編號H02K33/18GK2822019SQ200520035528
公開日2006年9月27日 申請日期2005年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月22日
發(fā)明者馮立開 申請人:馮立開