一種疊層螺旋式磁力推進(jìn)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁力推進(jìn)器，更具體地說(shuō)，涉及一種疊層螺旋式磁力推進(jìn)器。
【背景技術(shù)】
[0002]常見(jiàn)的推進(jìn)器有氣動(dòng)式推進(jìn)器和電動(dòng)式推進(jìn)器，電動(dòng)式推進(jìn)器按驅(qū)動(dòng)方式又分為電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電磁驅(qū)動(dòng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)的推進(jìn)器一般需要采用齒輪減速箱減速后推動(dòng)推進(jìn)桿運(yùn)動(dòng)，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)，利用電機(jī)的正反轉(zhuǎn)完成推桿動(dòng)作，適用于推動(dòng)距離長(zhǎng)，推動(dòng)速度較慢的場(chǎng)合。電磁驅(qū)動(dòng)的推進(jìn)器一般采用磁極的吸引和排斥作用實(shí)現(xiàn)推進(jìn)桿的運(yùn)動(dòng)，由于現(xiàn)有的電磁驅(qū)動(dòng)的推進(jìn)器推力的大小與距離的平方成反比，當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)，推力會(huì)明顯減小，因此適用于推進(jìn)速度快，推進(jìn)距離較短的場(chǎng)合。例如，中國(guó)專(zhuān)利號(hào)ZL201220246701.X，授權(quán)公告日為2012年12月5日，發(fā)明創(chuàng)造名稱(chēng)為:直線往復(fù)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，該申請(qǐng)案涉及一種直線往復(fù)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，它由機(jī)體、電磁鐵、紅外感應(yīng)器、動(dòng)磁極構(gòu)成，機(jī)體中央設(shè)有滑槽，電磁鐵分為電磁鐵a和電磁鐵b，分別固定在滑槽的上下端；動(dòng)磁極為永磁鐵結(jié)構(gòu)，外形呈圓柱狀，置于滑槽中，動(dòng)磁極上下端對(duì)稱(chēng)固定運(yùn)動(dòng)軸；紅外感應(yīng)器設(shè)有兩對(duì)，紅外發(fā)射器a和紅外接收器b為一對(duì)，紅外發(fā)射器c和紅外接收器d為一對(duì)；紅外發(fā)射器a和紅外接收器b設(shè)在滑槽上端兩側(cè)，紅外發(fā)射器c和紅外接收器d設(shè)在滑槽下端兩側(cè)。該申請(qǐng)案通過(guò)磁鐵之間的磁力實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，它改變了現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)模式，能廣泛應(yīng)用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)或間歇式運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。該申請(qǐng)案就存在推力的大小與距離的平方成反比，行程距離較遠(yuǎn)時(shí)，推力會(huì)明顯減小的問(wèn)題，只能適用于推進(jìn)距離較短的場(chǎng)合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有磁力推進(jìn)器的上述不足，提供一種疊層螺旋式磁力推進(jìn)器，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，利用疊層式靜磁極依次驅(qū)動(dòng)動(dòng)磁極旋轉(zhuǎn)，并利用螺旋軌道結(jié)構(gòu)使動(dòng)磁極在旋轉(zhuǎn)時(shí)同步上下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)磁極連續(xù)推進(jìn)，且推進(jìn)過(guò)程中，推力不受距離限制，推力基本保持恒定，可以實(shí)現(xiàn)高速長(zhǎng)距離推進(jìn)，并且推進(jìn)過(guò)程可逆，實(shí)現(xiàn)了雙向推進(jìn)，耗電較低，充分利用電磁力的作用，小電流即可產(chǎn)生大的作用力；并且，利用螺旋軌道的位置鎖定作用，當(dāng)推進(jìn)桿推進(jìn)到某一位置停留，不會(huì)在外力的作用下改變位置。
[0005]2.技術(shù)方案
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0007]本發(fā)明的一種疊層螺旋式磁力推進(jìn)器，包括外殼、靜磁極、動(dòng)磁極、推進(jìn)桿和驅(qū)動(dòng)電路，所述的靜磁極由若干靜磁極單元疊層組成，且相鄰兩個(gè)靜磁極單元的轉(zhuǎn)角相差一個(gè)銳角α，所述的靜磁極單元包括磁路環(huán)和線圈，所述的磁路環(huán)的內(nèi)部等角度設(shè)置有四個(gè)磁爪，每個(gè)磁爪上均設(shè)有一個(gè)線圈，且四個(gè)線圈的同名端相連；所述的動(dòng)磁極包括永磁磁環(huán)和軟鐵鐵芯，所述的軟鐵鐵芯設(shè)于永磁磁環(huán)的內(nèi)部，且永磁磁環(huán)的磁極在周向上呈S-N-S-N對(duì)稱(chēng)分布；所述的推進(jìn)桿固定于動(dòng)磁極上，且推進(jìn)桿上設(shè)有螺旋軌道；所述的靜磁極固定于外殼內(nèi)，所述的動(dòng)磁極設(shè)于靜磁極內(nèi)部，且推進(jìn)桿上的螺旋軌道與設(shè)于外殼的子口部分的滾珠相配合；每個(gè)所述的靜磁極單元具有一個(gè)獨(dú)立控制該靜磁極單元中線圈的電流方向及電流通斷的驅(qū)動(dòng)電路，所述的驅(qū)動(dòng)電路依次控制每層靜磁極單元中線圈的電流方向及電流通斷，實(shí)現(xiàn)動(dòng)磁極旋轉(zhuǎn)并推進(jìn)。
[0008]更進(jìn)一步地，所述的驅(qū)動(dòng)電路包括電源、微處理器、功率開(kāi)關(guān)和位置檢測(cè)元件，所述的位置檢測(cè)元件將動(dòng)磁極的位置信號(hào)反饋給微處理器，所述的微處理器通過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路控制功率開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)靜磁極單元中線圈的電流方向及電流通斷的控制。
[0009]更進(jìn)一步地，相鄰兩個(gè)靜磁極單元的轉(zhuǎn)角相差角度α =45°。
[0010]更進(jìn)一步地，所述的動(dòng)磁極與靜磁極之間的間隙小于0.5mm。
[0011]更進(jìn)一步地，所述的螺旋軌道的截面形狀為半圓形。
[0012]更進(jìn)一步地，所述的磁路環(huán)由硅鋼片疊加而成或由磁性材料鑄型而成。
[0013]更進(jìn)一步地，所述的外殼上位于推進(jìn)器運(yùn)動(dòng)行程的兩端各設(shè)有一個(gè)緩沖墊。
[0014]3.有益效果
[0015]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
[0016](I)本發(fā)明的一種疊層螺旋式磁力推進(jìn)器，其靜磁極由若干靜磁極單元疊層組成，且相鄰兩個(gè)靜磁極單元的轉(zhuǎn)角相差一個(gè)銳角α，靜磁極單元包括磁路環(huán)和線圈，磁路環(huán)的內(nèi)部等角度設(shè)置有四個(gè)磁爪，每個(gè)磁爪上均設(shè)有一個(gè)線圈，且四個(gè)線圈的同名端相連；動(dòng)磁極包括永磁磁環(huán)和軟鐵鐵芯，軟鐵鐵芯設(shè)于永磁磁環(huán)的內(nèi)部，且永磁磁環(huán)的磁極在周向上呈S-N-S-N對(duì)稱(chēng)分布；推進(jìn)桿固定于動(dòng)磁極上，且推進(jìn)桿上設(shè)有螺旋軌道；靜磁極固定于外殼內(nèi)，動(dòng)磁極設(shè)于靜磁極內(nèi)部，且推進(jìn)桿上的螺旋軌道與設(shè)于外殼的子口部分的滾珠相配合；利用疊層式靜磁極依次驅(qū)動(dòng)動(dòng)磁極旋轉(zhuǎn)，并利用螺旋軌道結(jié)構(gòu)使動(dòng)磁極在旋轉(zhuǎn)時(shí)同步上下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)磁極連續(xù)推進(jìn)，且推進(jìn)過(guò)程中，推力不受距離限制，推力基本保持恒定，可以實(shí)現(xiàn)高速長(zhǎng)距離推進(jìn)，并且推進(jìn)過(guò)程可逆，實(shí)現(xiàn)了雙向推進(jìn)；
[0017](2)本發(fā)明的一種疊層螺旋式磁力推進(jìn)器，其驅(qū)動(dòng)電路包括電源、微處理器、功率開(kāi)關(guān)和位置檢測(cè)元件，位置檢測(cè)元件將動(dòng)磁極的位置信號(hào)反饋給微處理器，微處理器通過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路控制功率開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)靜磁極單元中線圈的電流方向及電流通斷的控制；推進(jìn)器的驅(qū)動(dòng)邏輯信號(hào)可由由微處理器編程產(chǎn)生，也可以通過(guò)時(shí)序邏輯電路產(chǎn)生，驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便；
[0018](3)本發(fā)明的一種疊層螺旋式磁力推進(jìn)器，其動(dòng)磁極與靜磁極之間的間隙小于
0.5mm，充分利用電源產(chǎn)生的電磁力的相互作用，小電流即可產(chǎn)生大的作用力，耗電較低；
[0019](4)本發(fā)明的一種疊層螺旋式磁力推進(jìn)器，其螺旋軌道的截面形狀為半圓形，加工制造方便，與滾珠配合運(yùn)動(dòng)更加穩(wěn)定可靠；
[0020](5)本發(fā)明的一種疊層螺旋式磁力推進(jìn)器，其推進(jìn)力可通過(guò)電流大小調(diào)節(jié)，還可實(shí)現(xiàn)推進(jìn)器分段推進(jìn)，推進(jìn)行程可通過(guò)增減靜磁極單元數(shù)量實(shí)現(xiàn)，可以在不損失速度和減小能耗的情況下，實(shí)現(xiàn)大推力長(zhǎng)距離推進(jìn)；
[0021](6)本發(fā)明的一種疊層螺旋式磁力推進(jìn)器，利用螺旋軌道的位置鎖定作用，當(dāng)推進(jìn)桿推進(jìn)到某一位置停留，不會(huì)在外力的作用下改變位置。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明的一種疊層螺旋式磁力推進(jìn)器的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明中的靜磁極單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明中的磁路環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4為本發(fā)明中的靜磁極單元中線圈的電連接示意圖；
[0026]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中的4組靜磁極單元的轉(zhuǎn)角分布示意圖；
[0027]圖6為本發(fā)明實(shí)施例中的4組靜磁極單元疊層為靜磁極的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖7為本發(fā)明實(shí)施例中的靜磁極安裝于外殼內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖8為本發(fā)明中的動(dòng)磁極的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖9為本發(fā)明中的動(dòng)磁極與推進(jìn)桿的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖10為本發(fā)明中的推進(jìn)桿的橫斷面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖11為本發(fā)明實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)電路的電路原理圖；
[0033]圖12為本發(fā)明實(shí)施例的一種疊層螺旋式磁力推進(jìn)器的運(yùn)動(dòng)原理示意圖。
[0034]不意圖中的標(biāo)號(hào)說(shuō)明:
[0035]1、靜磁極；11、靜磁極單元；11-1、磁路環(huán)；11-2、磁爪；11_3、線圈；2、動(dòng)磁極；21、永磁磁環(huán)；22、軟鐵鐵芯；3、推進(jìn)桿；31、螺旋軌道；32、連接法蘭；4、殼體；5、端蓋；6、滾珠。
【具體實(shí)施方式】
[0036]為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0037]圖1為本發(fā)明的一種疊層螺旋式磁力推進(jìn)器的剖視結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本發(fā)明的磁力推進(jìn)器，主要包括外殼、靜磁極1、動(dòng)磁極2和推進(jìn)桿3，靜磁極I由若干靜磁極單元11疊層組成，且相鄰兩個(gè)靜磁極單元11的轉(zhuǎn)角相差一個(gè)銳角α，轉(zhuǎn)角相差角度不同，推進(jìn)桿3的推進(jìn)行程不同；外殼包括桶狀殼體4和密封殼體4的端蓋5，端蓋5上設(shè)有一與推進(jìn)桿3相配合的子口部分，在子口部分中設(shè)有滾珠6。圖2和圖3分別為靜磁極單元和磁路環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖，靜磁極單元11由磁路環(huán)11-1和線圈11-3組成，磁路環(huán)11-1的內(nèi)部等角度設(shè)置有四個(gè)磁爪11-2，磁爪11-2的內(nèi)側(cè)輪廓為圓弧形，四個(gè)磁爪11-2的圓弧形在同一個(gè)圓上，每個(gè)磁爪11-2上均設(shè)有一個(gè)線圈11-3，且四個(gè)線圈11-3的同名端相連(如圖4所示)，使相鄰兩個(gè)線圈11-3相互靠近的一端的磁極極性相同。如圖8所示，動(dòng)磁極2包括永磁磁環(huán)21和軟鐵鐵芯22，軟鐵鐵芯22設(shè)于永磁磁環(huán)21的內(nèi)部，且永磁磁環(huán)21的磁極在周向上呈s-n-s-n對(duì)稱(chēng)分布；圖9示出了動(dòng)磁極2與推進(jìn)桿3的連接結(jié)構(gòu)示意圖，推進(jìn)桿3的一端通過(guò)一連接法蘭32與動(dòng)磁極2固定連接，推進(jìn)桿3上設(shè)有螺旋軌道31，該螺旋軌道31的截面形狀為半圓形(如圖10所示)，且螺旋軌道31與滾珠6相配合，在動(dòng)磁極2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾珠6在螺旋軌道31內(nèi)滾動(dòng)，從而使動(dòng)磁極2同步伸縮運(yùn)動(dòng)。圖11為本發(fā)明中的驅(qū)動(dòng)電路的電路原理圖，如圖所示，每個(gè)靜磁極單元11具有一個(gè)獨(dú)立控制該靜磁極單元11中線圈11-3的電流方向及電流通斷的驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路依次控制每層