專利名稱:電磁式儀用直流直線電動機(jī)的制作方法
本發(fā)明屬于測量儀器儀表上用的直流直線電動機(jī)。
在本發(fā)明作出以前，測量儀器儀表上用的直流直線電動機(jī)都為動圈型永磁式結(jié)構(gòu)，蘇聯(lián)專家М.Г.ТЕР-МАРТИРОСЯН，Ю.М.ХОДЖАЯНЦ ИНЖ.А.А.СА
АРЯН于1977年在《ПРИБОРЫ И СИС ТЕМН УПРАВЛЕНИЯ》(儀器和系統(tǒng)控制)NO11期刊上，發(fā)表了有關(guān)儀用直線電動機(jī)的文章，對儀用的直流直線電動機(jī)曾作過詳細(xì)的分析和比較。但文章也只涉及到動圈型永磁式結(jié)構(gòu)，他所推薦的最佳動圈型永磁式結(jié)構(gòu)是在電機(jī)的芯軸上套上一只長管型永久磁鐵，在長管型永久磁鐵外又套上一只可動的圓柱型線圈，當(dāng)可動線圈中通入直流電時，在電磁力作用下，該線圈便沿芯軸軸向作直線運(yùn)動。
由于動圈型永磁式直流直線電動機(jī)是采用永久磁鐵，所以有以下幾個缺點(diǎn)①永久磁鐵所用的永磁材料價格高。
②永磁材料素質(zhì)又硬又脆，機(jī)械加工困難，特別是長管型結(jié)構(gòu)，更不易加工。
③長管型永磁材料徑向充磁很難做到沿軸向氣隙磁場分布均勻，因而不能保證電磁力和電流間呈線性關(guān)系，導(dǎo)致儀表線性度不夠理想。
④永久磁鐵在電機(jī)徑向所占的尺寸比例比較大，因而在電機(jī)外殼尺寸給定的情況下芯軸的直徑受到一定的限制。由理論分析和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，該類電機(jī)氣隙中的工作磁密正比于電機(jī)芯軸的直徑，而電機(jī)的動態(tài)性能指標(biāo)電機(jī)的機(jī)械時間常數(shù)反比于工作磁密的平方，由此可見，電機(jī)芯軸直徑的大小對電機(jī)動態(tài)性能有很大的影響。
鑒于上述已有技術(shù)存在的這些問題，本發(fā)明的任務(wù)是設(shè)計一種工作線性度高、動態(tài)性能好、加工方便、成本低的測量儀器儀表上用的直流直線電動機(jī)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是采用兩套激磁線圈來代替永磁式直流直線電動機(jī)中的長管型永久磁鐵。所說的兩套激磁線圈，一套為主激磁線圈，用于在電機(jī)氣隙中建立起一定強(qiáng)度的單極型磁場。另一套為補(bǔ)償激磁線圈，是用來保證電機(jī)氣隙磁密沿軸向分布均勻。從電磁力表達(dá)式F＝Bli可見，當(dāng)l＝常數(shù)，如沿氣隙各點(diǎn)B值為一常值時，則F和i為線性關(guān)系，這是儀表所希望的最理想情況。
本發(fā)明的主激磁線圈是由1對或n對(n為整數(shù))集中線圈組成，該n對線圈對稱地分放在芯軸兩端，如圖1中5、6所示，或者對稱地分放在芯軸軸線兩側(cè)，補(bǔ)償激磁線圈是以芯軸中線為界，由均勻分布環(huán)繞在芯軸中線兩側(cè)的1對或n對(n為整數(shù))線圈組成，如圖1中7、8所示。主激磁線圈和補(bǔ)償激磁線圈可以互相串聯(lián)，也可以互相并聯(lián)，但必須保證芯軸中線兩側(cè)線圈中的電流流向相反，即左半根芯軸上的主激磁線圈，補(bǔ)償激磁線圈中的電流流向和右半根芯軸上的主激磁線圈、補(bǔ)償激磁線圈中的電流流向相反。
由于本發(fā)明采用兩套激磁線圈，所以比永磁長管型結(jié)構(gòu)加工方便，成本低，且其所占的徑向空間比永磁長管型結(jié)構(gòu)所占徑向空間小，因而可以得到較大的芯軸直徑，獲得較高的工作磁密，使該電機(jī)的機(jī)械時間常數(shù)顯著減小，從而改善了電機(jī)的動態(tài)性能。而且本發(fā)明有補(bǔ)償激磁線圈的作用，所以還能使電機(jī)氣隙磁密沿軸向分布均勻，保證了電磁力和電流成線性關(guān)系，使儀器性能更好。
本發(fā)明有如下附圖圖1為電磁式直流直線電動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1為電機(jī)機(jī)殼，2為電機(jī)端蓋，3為電機(jī)的芯軸，4為可動圓柱形線圈，5與6為主激磁線圈，7與8為補(bǔ)償激磁線圈。
圖2為電磁式直流直線電動機(jī)的氣隙磁密沿軸向分布情況。
圖1示出了本發(fā)明的一種實(shí)施例。為了簡化結(jié)構(gòu)，我們采用一對主激磁線圈和一對補(bǔ)償激磁線圈。一對主激磁線圈5、6對稱地分套在芯軸的兩端，套在芯軸左端的線圈按逆時針方向繞行，套在芯軸右端的線圈按順時針方向繞行。一對補(bǔ)償激磁線圈7、8均勻地分布環(huán)繞在芯軸中線m的兩側(cè)，芯軸中線左側(cè)的補(bǔ)償激磁線圈是按逆時針方向環(huán)繞在芯軸上。芯軸中線右側(cè)的補(bǔ)償激磁線圈是按順時針方向環(huán)繞在芯軸上，一對主激磁線圈和一對補(bǔ)償激磁線圈互相串聯(lián)連接，這樣當(dāng)激磁線圈中通以激磁電流時，左半根芯軸上的主激磁線圈，補(bǔ)償激磁線圈中的電流流向和右半根芯軸上的主激磁線圈，補(bǔ)償激磁線圈中的電流流向是相反的，將會在電機(jī)氣隙中建立起單極型徑向氣隙磁場，根據(jù)Fleming左手定則，載有電流的可動園柱形線圈4便會在徑向氣隙磁場作用下，沿芯軸軸向作直線運(yùn)動。改變激磁電流的大小和方向，即可改變軸向電磁力的大小和方向。
本發(fā)明的另一個實(shí)施例，在線性度要求不高的短行程低檔儀器中為了進(jìn)一步簡化結(jié)構(gòu)，也可以只用一套激磁線圈。如只用主激磁線圈5、6激磁，或只用補(bǔ)償激磁線圈7、8激磁，可視具體情況而定。主激磁線圈或補(bǔ)償激磁線圈的數(shù)量一般取用一對。
本發(fā)明適用于小型快速記錄儀、電平記錄儀、聲頻測量儀、X-Y記錄儀、微型計算機(jī)輔助設(shè)備等一些自動化儀器儀表中，也適用于各種測量用科學(xué)儀器和醫(yī)療儀器中。
權(quán)利要求
1.一種儀用直流直線電動機(jī)，由機(jī)殼[1]，端蓋[2]，芯軸[3]和可沿芯軸軸向移動的園柱形線圈[4]組成，其特征在于所說的芯軸上有n對主激磁線圈[5、6]和n對補(bǔ)償激磁線圈[7、8]。
2.按權(quán)利要求
1所述的直線電動機(jī)，其特征在于芯軸上只有n對主激磁線圈。
3.按權(quán)利要求
1所述的直線電動機(jī)，其特征在于芯軸上只有n對補(bǔ)償激磁線圈。
4.按權(quán)利要求
1、2、3所述的直線電動機(jī)，其特征在于所說的n對為1對。
5.按權(quán)利要求
1、2所述的直線電動機(jī)，其特征在于所說的n對主激磁線圈〔5、6〕是對稱地分放在芯軸兩端或者對稱地分放在芯軸軸線兩側(cè)的集中線圈。
6.按權(quán)利要求
1、3所述的直線電動機(jī)，其特征在于所說的n對補(bǔ)償激磁線圈〔7、8〕是以芯軸中線〔m〕為界，均勻分布環(huán)繞在芯軸中線兩側(cè)的線圈。
7.按權(quán)利要求
5所述的直線電動機(jī)，其特征在于放在芯軸兩端或芯軸軸線兩側(cè)的集中線圈中的電流流向相反。
8.按權(quán)利要求
6所述的直線電動機(jī)，其特征在于芯軸中線兩側(cè)線圈中的電流流向相反。
專利摘要
“電磁式儀用直流直線電動機(jī)”供測量儀器儀表上應(yīng)用。該電機(jī)采用在電機(jī)的芯軸上安放了兩套激磁線圈(主激磁線圈和補(bǔ)償激磁線圈)，其外又套有一只可動線圈的結(jié)構(gòu)。當(dāng)激磁線圈通以激磁電流時，在電機(jī)中就建立起單極徑向氣隙磁場，這時載有電流的可動線圈在該磁場作用下，便沿芯軸軸向作直線運(yùn)動。
文檔編號H02K41/035GK85100292SQ85100292
公開日1986年8月6日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者丁志剛 申請人:浙江大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan