專利名稱：用于直線電機(jī)的電磁-永磁箝位機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種電磁電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種用于直線電機(jī)的電 磁-永磁箝位機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近些年來(lái)，電、磁致伸縮驅(qū)動(dòng)技術(shù)發(fā)展迅速，產(chǎn)生了如巨磁致伸縮材料、電陶瓷以 及磁致伸縮形狀記憶合金等智能材料。這些智能材料具有能量密度大，輸出功率高，伸縮形 變精確等優(yōu)點(diǎn)，因此基于這些智能材料可以研發(fā)高性能驅(qū)動(dòng)器和直線電機(jī)。但是基于智能 材料研制的直線電機(jī)普遍存在運(yùn)動(dòng)步距微小、運(yùn)動(dòng)速度緩慢，大行程位移所需時(shí)間長(zhǎng)，以及 驅(qū)動(dòng)電壓或電流要求高等缺陷。特別是對(duì)于尺蠖運(yùn)動(dòng)類直線電機(jī)，由于沒(méi)有性能匹配的箝 位機(jī)構(gòu)，而使的智能材料的大輸出應(yīng)力性能不能夠得到充分發(fā)揮，致使這類電機(jī)不能用于 大負(fù)載和超大負(fù)載驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)的應(yīng)用領(lǐng)域。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Jaehwan Kim等在《Mechatronics》(機(jī)械電子學(xué) 期刊，2002年第12期第525-542頁(yè))上發(fā)表的論文A hybrid inchworm linear motor (混 合式尺蠖運(yùn)動(dòng)直線電機(jī))，該直線電機(jī)的設(shè)計(jì)基于尺蠖運(yùn)動(dòng)機(jī)理，由一個(gè)磁致伸縮機(jī)構(gòu)和兩 個(gè)壓電伸縮機(jī)構(gòu)組成；磁致伸縮機(jī)構(gòu)用來(lái)產(chǎn)生尺蠖運(yùn)動(dòng)直線位移，兩個(gè)壓電伸縮機(jī)構(gòu)作為 尺蠖箝位機(jī)構(gòu)產(chǎn)生箝位動(dòng)作。所述磁致伸縮機(jī)構(gòu)，包括磁致伸縮棒、電磁線圈、金屬殼體、金 屬端蓋、彈簧壓力機(jī)構(gòu)，位移輸出機(jī)構(gòu)，位移桿；其大位移驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)多次磁致伸縮 激勵(lì)所產(chǎn)生的微米級(jí)磁致伸縮位移累積而成。所述壓電伸縮機(jī)構(gòu)，包括壓電材料片堆、復(fù)雜 柔性鉸鏈放大機(jī)構(gòu)、預(yù)緊力機(jī)構(gòu)，激勵(lì)電極。這種電機(jī)采用的壓電箝位機(jī)構(gòu)，由于其使用的是脆性壓電材料，其抗擠壓能力有 限，過(guò)大的箝位及壓力會(huì)將壓電材料壓碎，致使箝位功能喪失，其作直線驅(qū)動(dòng)的磁致伸縮機(jī) 構(gòu)可產(chǎn)生超大輸出應(yīng)力的性能因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種用于直線電機(jī)的電磁_(tái)永磁箝位 機(jī)構(gòu)，通過(guò)電磁特性，通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生裝置及其對(duì)應(yīng)電磁線圈對(duì)輸出桿的卡緊、釋放兩種狀 態(tài)，實(shí)現(xiàn)在無(wú)電情況下對(duì)輸出桿的箝位卡緊，保持機(jī)構(gòu)狀態(tài)穩(wěn)定不動(dòng)。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括導(dǎo)軌以及位于導(dǎo)軌內(nèi)部的輸出 桿以及至少一個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生裝置，其中磁場(chǎng)發(fā)生裝置與導(dǎo)軌相連，輸出桿位于導(dǎo)軌的內(nèi)部中 心且與導(dǎo)軌同軸設(shè)置。所述的磁場(chǎng)發(fā)生裝置為天然磁場(chǎng)發(fā)生裝置或電磁磁場(chǎng)發(fā)生裝置，其中天然磁場(chǎng) 發(fā)生裝置由單組或若干組并列的永磁體、永磁_(tái)鐵磁復(fù)合體或永磁_(tái)非鐵磁復(fù)合體制成；電 磁磁場(chǎng)發(fā)生裝置為單組或若干組并列的偏擺電磁線圈和結(jié)構(gòu)材料體構(gòu)成。當(dāng)所述的導(dǎo)軌及輸出桿為非導(dǎo)磁材料制成時(shí)，在所述電磁磁場(chǎng)發(fā)生裝置的外側(cè)設(shè) 有電磁線圈或永磁環(huán)體；
當(dāng)所述的導(dǎo)軌及輸出桿為導(dǎo)磁材料制成時(shí)，則無(wú)需電磁線圈，所述電磁磁場(chǎng)發(fā)生 裝置所需的偏擺動(dòng)作由偏擺電磁線圈所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)吸力吸附導(dǎo)軌及輸出桿實(shí)現(xiàn)；所述的磁場(chǎng)發(fā)生裝置上設(shè)有偏擺位置導(dǎo)向體；
所述的磁場(chǎng)發(fā)生裝置上設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸，該轉(zhuǎn)動(dòng)軸與導(dǎo)軌固連，磁場(chǎng)發(fā)生裝置相對(duì)轉(zhuǎn) 動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)；所述的輸出桿具體為單根剛性桿或線纜或多根由中間伸縮膨脹體串聯(lián)連接的剛 性桿或線纜。所述的導(dǎo)軌內(nèi)設(shè)有移動(dòng)體，該移動(dòng)體位于輸出桿和導(dǎo)軌之間且當(dāng)所述磁場(chǎng)發(fā)生裝置的個(gè)數(shù)為一個(gè)時(shí)則該移動(dòng)體與磁場(chǎng)發(fā)生裝置相對(duì)設(shè)置于輸 出桿的兩側(cè)；當(dāng)所述磁場(chǎng)發(fā)生裝置的個(gè)數(shù)為兩個(gè)以上時(shí)則該移動(dòng)體位于輸出桿和導(dǎo)軌之間的 兩個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生裝置之間。所述的移動(dòng)體為剛性材料或彈性材料制成。本裝置通過(guò)以下方式進(jìn)行工作初始狀態(tài)下，磁場(chǎng)發(fā)生裝置、電磁線圈和輸出桿組配后放入導(dǎo)軌中間。在電磁線圈 未通電時(shí)，磁場(chǎng)發(fā)生裝置為自由狀態(tài)，輸出桿可以被向左或左右滑動(dòng)拖動(dòng)。本發(fā)明工作時(shí)， 給沿輸出桿對(duì)稱放置的電磁線圈通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)將激勵(lì)線圈中的磁場(chǎng)發(fā)生裝置磁極 偏轉(zhuǎn)，致使磁場(chǎng)發(fā)生裝置在長(zhǎng)度方向上與導(dǎo)軌和輸出桿抵觸，此時(shí)，輸出桿的位置被限定不 動(dòng)，并且輸出桿由于電磁力的作用不易向左推動(dòng)。而且，由于磁場(chǎng)發(fā)生裝置與輸出桿和導(dǎo)軌 接觸面間的摩擦力，并同時(shí)伴有電磁力作用，當(dāng)輸出桿被向右拖動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)發(fā)生裝置將會(huì)被 帶動(dòng)進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。然而，由于磁場(chǎng)發(fā)生裝置長(zhǎng)度方向尺寸大于輸出桿和導(dǎo)軌之間的距離，所 以磁場(chǎng)發(fā)生裝置會(huì)隨著拖動(dòng)力而卡在輸出桿和導(dǎo)軌之間，并且拖動(dòng)力越大、卡緊力越大。尤 其是當(dāng)導(dǎo)軌、輸出桿和磁場(chǎng)發(fā)生裝置都為剛性體時(shí)，該卡緊箝位力可以隨著該拖動(dòng)力增大 而增大，直至其中任何一個(gè)受力件的強(qiáng)度極限為止。這樣，輸出桿被牢牢卡緊在導(dǎo)軌中間。 此時(shí)，輸出桿處于箝位卡緊狀態(tài)，并能產(chǎn)生巨大的箝位力，當(dāng)對(duì)輸出桿處于箝位卡緊狀態(tài)時(shí)的電磁線圈施加與之前相反的電流，產(chǎn)生的反向 磁場(chǎng)將激勵(lì)磁場(chǎng)發(fā)生裝置的磁極反向旋轉(zhuǎn)，致使磁場(chǎng)發(fā)生裝置在長(zhǎng)度方向上偏離開(kāi)與導(dǎo)軌 和輸出桿的接觸面，恢復(fù)到初始狀態(tài)，輸出桿可以左右移動(dòng)。與一個(gè)中間伸縮膨脹體固連，而構(gòu)成一個(gè)尺蠖運(yùn)動(dòng)直線電機(jī)。基于本發(fā)明所述的 箝位卡緊機(jī)構(gòu)的工作原理，可以交替控制直線電機(jī)的左箝位卡緊機(jī)構(gòu)卡緊，右箝位卡緊機(jī) 構(gòu)釋放，此時(shí)中間伸縮膨脹體伸長(zhǎng)會(huì)推動(dòng)右端的輸出桿向右端移動(dòng)；之后，控制右箝位卡緊 機(jī)構(gòu)卡緊，釋放左箝位卡緊機(jī)構(gòu)，然后收縮中間伸縮膨脹體，此時(shí)由于電機(jī)右端卡緊，左端 釋放，所以電機(jī)中間膨脹體即電機(jī)整體，將隨著中間伸縮膨脹體的收縮而向右移動(dòng)。重復(fù)以 上過(guò)程，該電機(jī)將會(huì)單次移動(dòng)位移累加，變成一個(gè)可長(zhǎng)距離移動(dòng)的直線電機(jī)。并且，通過(guò)控 制電機(jī)的左和右端箝位的先后次序，可以實(shí)現(xiàn)該電機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1.機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，組成部件少，可以實(shí)現(xiàn)巨大 的箝位卡緊力；2.電磁信號(hào)控制，箝位和電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制靈敏、方便；3.可以廣泛用于多種需 要箝位卡緊機(jī)構(gòu)領(lǐng)域。4.驅(qū)動(dòng)箝位過(guò)程能耗低，具有無(wú)能耗卡緊性能。本發(fā)明的機(jī)構(gòu)可用于研制要求產(chǎn)生超大箝位力、大位移、高精度驅(qū)動(dòng)功能的儀器和設(shè)備，以及對(duì)現(xiàn)有電、磁致伸縮驅(qū)動(dòng)材料應(yīng)用設(shè)備、儀器的改進(jìn)，可廣泛應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)器 (致動(dòng)器)、制動(dòng)器、傳感器、電機(jī)、振動(dòng)及控制設(shè)備、機(jī)器人、精密制造、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng) 域。



圖1為箝位卡緊機(jī)構(gòu)卡緊狀態(tài)及結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為箝位卡緊機(jī)構(gòu)初始或釋放狀態(tài)及結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為兩個(gè)以上磁場(chǎng)發(fā)生裝置和線圈對(duì)稱輸出桿布置組合而成的鎖緊裝置結(jié)構(gòu) 示意圖；圖4為分別為采用三種箝位卡緊機(jī)構(gòu)和鎖緊裝置的直線電機(jī)結(jié)構(gòu)形式示意圖；圖5磁場(chǎng)發(fā)生裝置為電磁體的箝位卡緊機(jī)構(gòu)示意圖(導(dǎo)軌和/或輸出桿為導(dǎo)磁材 料情況)；圖6磁場(chǎng)發(fā)生裝置為電磁體的箝位卡緊機(jī)構(gòu)示意圖(導(dǎo)軌和/或輸出桿為非導(dǎo)磁 材料情況)；圖7磁場(chǎng)發(fā)生裝置為一個(gè)以上多粒結(jié)構(gòu)制成的磁場(chǎng)發(fā)生裝置示意圖；圖8磁場(chǎng)發(fā)生裝置為一個(gè)以上多個(gè)并行體制成的磁場(chǎng)發(fā)生裝置示意圖；圖9分別為箝位卡緊機(jī)構(gòu)中輸出桿一側(cè)為磁場(chǎng)發(fā)生裝置另一側(cè)為移動(dòng)體或彈性 體結(jié)構(gòu)示意圖；圖10箝位卡緊機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌和磁場(chǎng)發(fā)生裝置之間設(shè)有與導(dǎo)軌剛性連接的限位體， 磁場(chǎng)發(fā)生裝置設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。實(shí)施例1如圖1所示，本實(shí)施例包括導(dǎo)軌1以及位于導(dǎo)軌1內(nèi)部的輸出桿2以及一個(gè)磁場(chǎng) 發(fā)生裝置3及其對(duì)應(yīng)電磁線圈4，其中電磁線圈4固定于導(dǎo)軌1內(nèi)壁，電磁線圈4套接于磁 場(chǎng)發(fā)生裝置3外部且磁場(chǎng)發(fā)生裝置3位于電磁線圈4的中心位置，輸出桿2位于導(dǎo)軌1的 內(nèi)部中心且與導(dǎo)軌1同軸設(shè)置。所述的輸出桿2為單根或多根由中間伸縮膨脹體串聯(lián)連接的剛性桿、線纜或鋼纜。所述的磁場(chǎng)發(fā)生裝置3為永磁材料、永磁_(tái)鐵磁復(fù)合材料或永磁_(tái)非鐵磁復(fù)合材 料制成。如圖1所示，初始狀態(tài)下，磁場(chǎng)發(fā)生裝置3、電磁線圈4和輸出桿2組配后放入導(dǎo)軌 1中間。在電磁線圈未通電時(shí)，磁場(chǎng)發(fā)生裝置3為自由狀態(tài)，輸出桿2可以被向左或左右滑 動(dòng)拖動(dòng)。本發(fā)明工作時(shí)，給沿輸出桿2對(duì)稱放置的電磁線圈4通電產(chǎn)生磁場(chǎng)H，該磁場(chǎng)H將 激勵(lì)線圈2中的磁場(chǎng)發(fā)生裝置3的磁極偏轉(zhuǎn)，致使磁場(chǎng)發(fā)生裝置3在長(zhǎng)度方向上與導(dǎo)軌1和 輸出桿2抵觸，如圖2所示。此時(shí)，輸出桿2的位置被限定不動(dòng)，并且輸出桿2由于電磁場(chǎng)H的電磁力的作用不易向左推動(dòng)。而且，由于磁場(chǎng)發(fā)生裝置3與輸出桿2和導(dǎo)軌1接觸面間 的摩擦力，并同時(shí)伴有電磁力作用，當(dāng)輸出桿2被向右拖動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)發(fā)生裝置3將會(huì)被摩擦 帶動(dòng)進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。然而，由于磁場(chǎng)發(fā)生裝置3長(zhǎng)度方向尺寸大于輸出桿2和導(dǎo)軌1之間的 距離，所以磁場(chǎng)發(fā)生裝置會(huì)隨著拖動(dòng)力而卡在輸出桿2和導(dǎo)軌1之間，并且拖動(dòng)力越大、卡 緊力越大。尤其是當(dāng)導(dǎo)軌1、輸出桿2和磁場(chǎng)發(fā)生裝置3都為剛體時(shí)，該卡緊箝位力可以隨 著該拖動(dòng)力增大而增大，直至其中任何一個(gè)受力件的強(qiáng)度極限為止。這樣，輸出桿2被牢牢 卡緊在導(dǎo)軌1中間。此時(shí)，輸出桿2處于箝位卡緊狀態(tài)，并能產(chǎn)生巨大的箝位力，如圖1所
7J\ ο 當(dāng)對(duì)輸出桿2處于箝位卡緊狀態(tài)時(shí)的電磁線圈4施加與之前相反的電流，產(chǎn)生的 反向磁場(chǎng)H將激勵(lì)磁場(chǎng)發(fā)生裝置3的磁極反向旋轉(zhuǎn)，致使磁場(chǎng)發(fā)生裝置3在長(zhǎng)度方向上偏 離與導(dǎo)軌1和輸出桿2的接觸面，如圖1所示，恢復(fù)到初始狀態(tài)，輸出桿2可以左右移動(dòng)，實(shí) 現(xiàn)卡緊釋放狀態(tài)，如圖2所示。至此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種由一個(gè)輸出桿2、兩個(gè)電磁線圈4、 兩個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生裝置3置于一個(gè)導(dǎo)軌1中間組成一個(gè)單向的箝位卡緊機(jī)構(gòu)5。如圖3所示，所述的磁場(chǎng)發(fā)生裝置3和電磁線圈4，可以為兩個(gè)以上對(duì)稱輸出桿2 布置，基于上述的工作原理，該輸出桿2可以被卡緊，在左右兩個(gè)方向上都不能拖動(dòng)，并且 卡緊力巨大。同樣，通過(guò)電磁控制可以實(shí)現(xiàn)卡緊和釋放兩種狀態(tài)的箝位卡緊機(jī)構(gòu)5，且在無(wú) 電情況下該箝位卡緊機(jī)構(gòu)5可以實(shí)現(xiàn)箝位卡緊，保持機(jī)構(gòu)狀態(tài)穩(wěn)定不動(dòng)，實(shí)現(xiàn)雙向箝位卡 緊。實(shí)施例2如圖4(a)至圖4(c)所示，本實(shí)施例涉及一種尺蠖運(yùn)動(dòng)直線電機(jī)，包括兩個(gè)或兩 個(gè)以上通過(guò)中間伸縮膨脹體6串聯(lián)的電磁-永磁箝位機(jī)構(gòu)5，該直線電機(jī)可以交替控制如圖 4和圖5的直線電機(jī)的左箝位卡緊機(jī)構(gòu)5卡緊，右箝位卡緊機(jī)構(gòu)5釋放，此時(shí)中間伸縮膨脹 體6伸長(zhǎng)時(shí)會(huì)推動(dòng)右端的輸出桿2向右端移動(dòng)；之后，控制右箝位卡緊機(jī)構(gòu)5卡緊，釋放左 箝位卡緊機(jī)構(gòu)5，然后收縮中間伸縮膨脹體6，此時(shí)由于電機(jī)右端卡緊，左端釋放，所以電機(jī) 中間膨脹體6也即電機(jī)整體，將隨著中間伸縮膨脹體6的收縮而向右移動(dòng)。重復(fù)以上過(guò)程， 該電機(jī)將會(huì)將單次移動(dòng)位移累加，變成一個(gè)可長(zhǎng)距離移動(dòng)的直線電機(jī)。并且，通過(guò)控制電機(jī) 的左和右端箝位的先后次序，可以實(shí)現(xiàn)該電機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。實(shí)施例3如圖5和圖6所示，本實(shí)施例包括導(dǎo)軌1以及位于導(dǎo)軌1內(nèi)部的輸出桿2以及一 個(gè)以上電磁場(chǎng)發(fā)生裝置7，其中電磁場(chǎng)發(fā)生裝置7位于導(dǎo)軌1內(nèi)側(cè)，一個(gè)電磁場(chǎng)發(fā)生裝置7 或一個(gè)以上電磁場(chǎng)發(fā)生裝置7相對(duì)輸出桿2布置，且整體置于導(dǎo)軌1的內(nèi)部。如圖5所示，當(dāng)導(dǎo)軌1和/或輸出桿2為導(dǎo)磁材料制成時(shí)，電磁磁場(chǎng)發(fā)生裝置7外 側(cè)無(wú)需電磁線圈4。電磁磁場(chǎng)發(fā)生裝置7所需的偏擺動(dòng)作由偏擺電磁線圈8所產(chǎn)生的電磁 場(chǎng)吸力吸附導(dǎo)軌1和/或輸出桿2來(lái)實(shí)現(xiàn)；如圖6所示，當(dāng)導(dǎo)軌1和/或輸出桿2為非導(dǎo)磁材料制成時(shí)，電磁磁場(chǎng)發(fā)生裝置7 外側(cè)設(shè)有電磁線圈4或永磁環(huán)體10。此時(shí)，電磁磁場(chǎng)發(fā)生裝置7所需的偏擺動(dòng)作由偏擺電 磁線圈8所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)與電磁線圈4和/或永磁環(huán)體10磁力的復(fù)合作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。如圖7所示，所述的電磁磁場(chǎng)發(fā)生裝置7為偏擺電磁線圈8和結(jié)構(gòu)材料體9構(gòu)成， 這些小的磁場(chǎng)發(fā)生裝置3或電磁磁場(chǎng)發(fā)生裝置7在不存在電磁場(chǎng)H時(shí)為松弛狀態(tài)，當(dāng)產(chǎn)生電磁場(chǎng)H時(shí)則沿電磁場(chǎng)方向緊密排列，實(shí)現(xiàn)箝位卡緊功能。如圖8所示，所述的磁場(chǎng)發(fā)生裝置3或電磁磁場(chǎng)發(fā)生裝置7為多個(gè)并列，該磁場(chǎng)發(fā)生裝置3或電磁磁場(chǎng)發(fā)生裝置7可實(shí)現(xiàn)實(shí)施例1和2相同的功能但具有更大的電磁力。實(shí)施例4如圖9(a)、9(b)所示，本實(shí)施例中的導(dǎo)軌1內(nèi)設(shè)有移動(dòng)體11，該移動(dòng)體11位于輸 出桿2和導(dǎo)軌1之間且當(dāng)所述磁場(chǎng)發(fā)生裝置3的個(gè)數(shù)為一個(gè)時(shí)則該移動(dòng)體與磁場(chǎng)發(fā)生裝置相對(duì)設(shè)置于 輸出桿的兩側(cè)；當(dāng)所述磁場(chǎng)發(fā)生裝置3的個(gè)數(shù)為兩個(gè)以上時(shí)則該移動(dòng)體位于輸出桿和導(dǎo)軌之間 的兩個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生裝置之間。所述的移動(dòng)體11為滾動(dòng)體12或滑動(dòng)體13，通過(guò)電磁控制磁場(chǎng)發(fā)生裝置3或電磁 磁場(chǎng)發(fā)生裝置7即能實(shí)現(xiàn)箝位卡緊和釋放并實(shí)現(xiàn)尺蠖電機(jī)功能。所述的移動(dòng)體11為彈性材料制成時(shí)，通過(guò)控制磁場(chǎng)發(fā)生裝置3或電磁磁場(chǎng)發(fā)生裝 置7沿逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)并擠壓輸出桿2致使移動(dòng)體11 (滾動(dòng)體12或滑動(dòng)體13)受壓而彈性變 形，那么隨著磁場(chǎng)發(fā)生裝置3或電磁磁場(chǎng)發(fā)生裝置7的擺轉(zhuǎn)動(dòng)，在接觸摩擦力作用下，輸出 桿2會(huì)向右端移動(dòng)一定距離，如圖9(a)、9(b)中虛線所示。那么當(dāng)控制磁場(chǎng)發(fā)生裝置3或 電磁磁場(chǎng)發(fā)生裝置7往復(fù)或360度逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，輸出桿2將實(shí)現(xiàn)連續(xù)的向右端移動(dòng)的效 果，從而實(shí)現(xiàn)一種對(duì)于輸出桿2的直線長(zhǎng)行程運(yùn)動(dòng)及直線電機(jī)的效果。鑒于這種效果，根據(jù)如圖2、3所示的單、雙向卡緊機(jī)構(gòu)也可以實(shí)現(xiàn)這種對(duì)于輸出 桿2的直線長(zhǎng)行程運(yùn)動(dòng)及直線電機(jī)的效果。只是要通過(guò)電控實(shí)現(xiàn)輸出桿2 —側(cè)的磁場(chǎng)發(fā)生 裝置3或電磁磁場(chǎng)發(fā)生裝置7的偏轉(zhuǎn)程度，使其從效果上具有上述移動(dòng)體(滾動(dòng)體12 (如 0 9(a))或滑動(dòng)體13 (如圖9(b))的彈性作用。所述的移動(dòng)體11為剛性材料或彈性材料制成。實(shí)施例5如圖10所示，本實(shí)施例中所述的磁場(chǎng)發(fā)生裝置3上設(shè)有偏擺位置導(dǎo)向體14，該偏 擺位置導(dǎo)向體14有助于磁場(chǎng)發(fā)生裝置3或電磁磁場(chǎng)發(fā)生裝置7偏轉(zhuǎn)穩(wěn)定，沒(méi)有間隙晃動(dòng)， 致使箝位卡緊機(jī)構(gòu)以至于電機(jī)運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)。如圖10所示，所述的磁場(chǎng)發(fā)生裝置3上設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸15，轉(zhuǎn)動(dòng)軸15與導(dǎo)軌1固定連 接且磁場(chǎng)發(fā)生裝置3相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸15旋轉(zhuǎn)。磁場(chǎng)發(fā)生裝置3或電磁磁場(chǎng)發(fā)生裝置7偏轉(zhuǎn)穩(wěn) 定，沒(méi)有間隙晃動(dòng)，致使箝位卡緊機(jī)構(gòu)5以至于電機(jī)運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)。
權(quán)利要求
一種用于直線電機(jī)的電磁 永磁箝位機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括導(dǎo)軌以及位于導(dǎo)軌內(nèi)部的輸出桿以及至少一個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生裝置，其中磁場(chǎng)發(fā)生裝置與導(dǎo)軌相連，輸出桿位于導(dǎo)軌的內(nèi)部且沿導(dǎo)軌軸向設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于直線電機(jī)的電磁-永磁箝位機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的磁場(chǎng) 發(fā)生裝置為天然磁場(chǎng)發(fā)生裝置或電磁磁場(chǎng)發(fā)生裝置，其中天然磁場(chǎng)發(fā)生裝置由單組或若 干組并列的永磁體、永磁-鐵磁復(fù)合體或永磁-非鐵磁復(fù)合體制成；電磁磁場(chǎng)發(fā)生裝置為單 組或若干組并列的偏擺電磁線圈和結(jié)構(gòu)材料體構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于直線電機(jī)的電磁-永磁箝位機(jī)構(gòu)，其特征是，當(dāng)所述的導(dǎo) 軌及輸出桿為非導(dǎo)磁材料制成時(shí)，在所述電磁磁場(chǎng)發(fā)生裝置的外側(cè)設(shè)有電磁線圈或永磁環(huán) 體；當(dāng)所述的導(dǎo)軌及輸出桿為導(dǎo)磁材料制成時(shí)，則無(wú)需電磁線圈，所述電磁磁場(chǎng)發(fā)生裝置所 需的偏擺動(dòng)作由偏擺電磁線圈所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)吸力吸附導(dǎo)軌及輸出桿實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于直線電機(jī)的電磁-永磁箝位機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的磁場(chǎng) 發(fā)生裝置上設(shè)有偏擺位置導(dǎo)向體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于直線電機(jī)的電磁-永磁箝位機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的磁場(chǎng) 發(fā)生裝置上設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸，該轉(zhuǎn)動(dòng)軸與導(dǎo)軌固連，磁場(chǎng)發(fā)生裝置相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于直線電機(jī)的電磁-永磁箝位機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的輸出 桿具體為單根剛性桿或線纜或多根由中間伸縮膨脹體串聯(lián)連接的剛性桿或線纜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于直線電機(jī)的電磁-永磁箝位機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的導(dǎo)軌 內(nèi)設(shè)有移動(dòng)體，該移動(dòng)體位于輸出桿和導(dǎo)軌之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于直線電機(jī)的電磁-永磁箝位機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的移動(dòng) 體具體位置為當(dāng)所述磁場(chǎng)發(fā)生裝置的個(gè)數(shù)為一個(gè)時(shí)則該移動(dòng)體與磁場(chǎng)發(fā)生裝置相對(duì)設(shè)置 于輸出桿的兩側(cè)；當(dāng)所述磁場(chǎng)發(fā)生裝置的個(gè)數(shù)為兩個(gè)以上時(shí)則該移動(dòng)體位于輸出桿和導(dǎo)軌 之間的兩個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生裝置之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于直線電機(jī)的電磁-永磁箝位機(jī)構(gòu)，其特征是，所述的移動(dòng) 體為剛性材料或彈性材料制成。
10.一種尺蠖運(yùn)動(dòng)直線電機(jī)，其特征在于，包括兩個(gè)或兩個(gè)以上通過(guò)中間伸縮膨脹體串 聯(lián)的如上述任一權(quán)利要求所述的電磁-永磁箝位機(jī)構(gòu)。
全文摘要
一種電磁直線電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的用于直線電機(jī)的電磁-永磁箝位機(jī)構(gòu)，包括導(dǎo)軌以及位于導(dǎo)軌內(nèi)部的輸出桿以及至少一個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生裝置，磁場(chǎng)發(fā)生裝置與導(dǎo)軌相連，輸出桿位于導(dǎo)軌的內(nèi)部中心且與導(dǎo)軌同軸設(shè)置。本發(fā)明通過(guò)電磁特性通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生裝置及其對(duì)應(yīng)電磁線圈對(duì)輸出桿的卡緊釋放兩種狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)在無(wú)電情況下對(duì)輸出桿的箝位卡緊，保持機(jī)構(gòu)狀態(tài)穩(wěn)定不動(dòng)。
文檔編號(hào)H02K41/02GK101976931SQ20101054156
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者楊斌堂 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)