專利名稱：大驅動力永磁體電磁驅動裝置及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電學領域中的一種直線驅動的裝置，特別涉及一種永磁體電磁驅動裝置。本發(fā)明還涉及這種驅動裝置的控制方法。
背景技術：
本發(fā)明人從2009年11月沈日開始陸續(xù)申請了三個發(fā)明，申請?zhí)栆来螢?200910234647. X、201010175164. X 和 201010198078. 0，這些發(fā)明公開了一種永磁體電磁驅
動裝置，這種電磁驅動裝置能產(chǎn)生較大的行程，并在大行程范圍內(nèi)提供比較均衡的電磁力， 有些是含穩(wěn)態(tài)的。要想增加永磁體電磁驅動裝置的驅動力，必須增加輸入給線圈的電功率，導致線圈的溫度增加，這就限制了永磁體電磁驅動裝置所能提供的最大驅動力。如果將原來由一個線圈完成的任務更改為由多個線圈來完成；原來輸入給一個線圈的功率由多個線圈分擔，每個線圈的溫升就減少了，這樣就可以輸入更大的總功率了，即由多個線圈對多個動磁鐵產(chǎn)生電磁力的合力就大了。更重要的是，輸入總功率相同的情況下，采用多個永磁體驅動裝置組合一起對外驅動，比單獨的一個永磁體驅動裝置對外產(chǎn)生的驅動力要大，能顯著提高單位輸入功率所能提供的驅動力。這就是本發(fā)明人在前三個發(fā)明的基礎上研制出的大驅動力永磁體電磁驅動裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術中受線圈溫升限制驅動力不夠大和單位輸入功率所能提供的驅動力小的不足之處，提供一種驅動力大并且力效率也高的永磁體電磁驅動裝置。本裝置是對本人前三個關于永磁體電磁驅動裝置發(fā)明的改進。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的所述大驅動力永磁體電磁驅動裝置也是由動磁鐵、輸出件、基體及線圈組成。它可以看作是由多個獨立的永磁體電磁驅動器組合而成。 各獨立的永磁體電磁驅動器的基體通過機械連接相互之間位置固定，構成本裝置的基體； 各獨立的永磁體電磁驅動器的輸出件也通過連接相互之間位置固定，構成本裝置的輸出件；本裝置輸出件對外提供的驅動力等于各獨立驅動器所提供驅動力的合力；每個獨立的永磁體電磁驅動器至少包含一個線圈和一個動磁鐵，各獨立的永磁體電磁驅動器可以同軸而共用同一個輸出件和同一個基體；因同軸而共用同一個輸出件和同一個基體的各永磁體電磁驅動器合在一起稱為一根永磁體電磁驅動器。所述的永磁體電磁驅動器實質上就是專利200910234647. X或專利201010175164. X或專利201010198078. 0中的永磁體電磁驅動裝置。動磁鐵、輸出件、基體、電磁力以及其他一些概念也與前述專利中規(guī)定相同。一般情況下驅動力就是電磁力。本裝置也可包含一個或多個用于檢測動磁鐵位置的部件，作為控制電路所需的位置傳感器。尤其當該裝置應用領域要求較高，必須知道動磁鐵當前位置的情況。對于特別簡單的應用可以不需要位置傳感器。
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—種最簡單的大驅動力永磁體電磁鐵驅動裝置僅由一根永磁體電磁驅動器組成； 每個線圈都與基體內(nèi)部的圓柱形空腔同軸，沿軸線方向各線圈間隔適當距離；每個線圈既可以單獨通電使用，也可以與其他線圈適當組合連接通電使用；沿軸線方向各動磁鐵間隔適當距離被固定在輸出件軸線上；沿軸線方向充磁的動磁鐵和輸出件一起構成可在空腔中沿軸線方向運動的部件。線圈可以等間距沿軸線分布，也可以不等間距靈活布置。一個線圈和對應的一個動磁鐵連同共用的輸出件軸線及基體就構成最基本的永磁體電磁驅動器單元。一根永磁體電磁驅動器就可分解為多個獨立的永磁體電磁驅動器單元，由于共用輸出件和基體，自然各單元的輸出件就連在一起，基體也是連在一起的。為了提供更大的驅動力，可將多根永磁體電磁驅動器組合起來，即大驅動力永磁體電磁驅動裝置可由多根永磁體電磁驅動器機械并聯(lián)構成。每根永磁體電磁驅動器的基體互相連接固定構成本裝置的基體；每根永磁體電磁驅動器的輸出件也互相連接固定構成本裝置的輸出件；最后輸出件就可對外做功，把運動形式或力輸出。當采用多根永磁體電磁驅動器機械并聯(lián)構成本裝置時，每根永磁體電磁驅動器可以僅包含一個動磁鐵和一個線圈，或者僅包含一個動磁鐵和兩個線圈，或者僅包含兩個動磁鐵和一個線圈。這時，每根永磁體電磁驅動器就不必由多個永磁體電磁驅動器單元構成了。當采用多根永磁體電磁驅動器機械并聯(lián)構成本裝置時，每根永磁體電磁驅動器也可包含多個動磁鐵和多個線圈，其每個線圈都與其基體內(nèi)部的圓柱形空腔同軸，沿軸線方向各線圈間隔適當距離；每個線圈既可以單獨通電使用，也可以與其他線圈適當組合連接通電使用；沿軸線方向各動磁鐵間隔適當距離被固定在輸出件軸線上；沿軸線方向充磁的動磁鐵和輸出件一起構成可在空腔中沿軸線方向運動的部件。當采用多根永磁體電磁驅動器機械并聯(lián)構成本裝置時，最好是它的每一根永磁體電磁驅動器結構完全相同。處于相同位置的線圈可以電氣串聯(lián)或并聯(lián)，保證它們同步通電工作；或(和)同一根上的不同線圈也可以電氣串聯(lián)或并聯(lián)，使同一根上的動磁鐵同時產(chǎn)生驅動力。最簡單的方法是全部線圈串聯(lián)連接，當然必須保證通電時相鄰兩個線圈在軸線上產(chǎn)生的磁場方向相反，所有動磁鐵受到的電磁力方向相同。為了屏蔽內(nèi)部磁場對外界的影響同時進一步增加電磁力，可以將每根永磁體電磁驅動器固定在一個由導磁材料構成的圓筒內(nèi)，圓筒的長度與其內(nèi)部的永磁體電磁驅動器長度接近。通常這種圓筒就是導磁性能很好的低碳鋼鋼管，鋼管的內(nèi)直徑等于永磁體電磁驅動器的最大外直徑。通常圓筒有外螺紋與蓋板的內(nèi)螺紋配合旋緊，使每根永磁體電磁驅動器固定在內(nèi)部，成為結構牢固的裝置。最好是各種永磁體電磁驅動裝置均采用這種結構。為了更進一步改善磁路增加電磁力，導磁材料構成的圓筒內(nèi)部、相鄰兩個線圈之間也被導磁材料填充。通常采用兩個半圓環(huán)形的低碳鋼對接構成一個截面為矩形的磁環(huán)結構填充在所述位置。圓環(huán)的外直徑等于導磁材料圓筒的內(nèi)直徑，圓環(huán)的內(nèi)直徑大于動磁鐵所在運動空腔的直徑，即導磁材料的圓環(huán)位于相鄰兩個線圈之間。為了保證所有動磁鐵在同一時刻所受到的電磁力方向相同，必須使每一根永磁體電磁驅動器中，相鄰兩個動磁鐵在軸線上產(chǎn)生的磁場方向相反；相鄰兩個線圈在同一時刻通電時在軸線上產(chǎn)生的磁場方向也相反。大驅動力永磁體電磁驅動裝置也可包含鎖定機構，成為含穩(wěn)態(tài)的大驅動力永磁體電磁驅動裝置。既可由多根含穩(wěn)態(tài)的永磁體電磁驅動器機械并聯(lián)構成；也可以為大驅動力永磁體電磁驅動裝置整體加裝鎖定機構；既可以只在一端安裝鎖定機構，成為單穩(wěn)態(tài)永磁體電磁驅動裝置；也可以在兩端都安裝鎖定機構，成為雙穩(wěn)態(tài)永磁體電磁驅動裝置； 還可以在其他位置安裝鎖定機構，使其含有穩(wěn)態(tài)。當在某端安裝鎖定機構后，輸出件運動到該端時，線圈斷電，輸出件能被該機構以一定的保持力鎖定在該端。鎖定機構按照專利 201010198078. 0中的方法實現(xiàn)?；蛘呱w板7采用鋼鐵材料時，本身就能起到鎖定機構的作用。本發(fā)明中，每一根永磁體電磁驅動器動磁鐵的個數(shù)既可等于線圈的個數(shù)，也可不相等。采用適當?shù)目刂品椒?，當動磁鐵個數(shù)少于線圈個數(shù)時可以增加總行程。本發(fā)明的指導思想是采用眾多驅動力較小的永磁體電磁驅動器聯(lián)合起來產(chǎn)生較大的驅動力。采用本方法，不僅將線圈的發(fā)熱由眾多線圈分擔降低溫升外，更重要的是輸入單位電功率所產(chǎn)生的電磁驅動力的效率更大。舉例說明如下假設有一個僅含一個線圈和一個動磁鐵的永磁體電磁驅動裝置，線圈電阻10歐，電壓為10伏，電流為1安，輸入電功率為10瓦，此時產(chǎn)生的最大電磁力為1牛。由于電磁力大小與線圈電流成正比，若想使它的最大電磁力提高到4牛，必須使電流增加到4安，電壓增加到40伏，輸入電功率增加到160 瓦，是原來的16倍。如果采用本發(fā)明的方法，用4個相同的永磁體電磁驅動裝置機械并聯(lián)起來，對應4個線圈電氣串聯(lián)接40伏電壓，則線圈電流為1安，總電功率為40瓦，產(chǎn)生的最大總電磁力為4牛。兩種方法比較，本發(fā)明的力效率是單純靠增加電流的方法的4倍。如果不采用機械并聯(lián)，而是采用一根驅動器包含4個線圈和4個動磁鐵的結構，總電功率為40 瓦時，產(chǎn)生的最大總電磁力將超過4牛，即力效率更高。如果仍然采用只含一個動磁鐵和一個線圈的永磁體電磁驅動裝置，將動磁鐵和線圈尺寸設計大一些，力效率會有所提高，但動磁鐵的質量也隨之增加，電磁力與動磁鐵本身重力的比值減小。而且，很難做出超大尺寸的強磁鐵。從上述分析也可以看出，本人發(fā)明的各種永磁體電磁驅動裝置的損耗主要是線圈電阻發(fā)熱消耗，與傳統(tǒng)鐵芯相比永磁體的渦流損耗很小。因此，當線圈都采用超導材料時， 永磁體電磁驅動裝置比采用動鐵和靜鐵結構的驅動裝置效率要高得多。本發(fā)明以及本人所有關于永磁體電磁驅動裝置的發(fā)明都與直線電機有本質的區(qū)別。直線電機中，相鄰線圈之間的距離非常近，每一步進距離很小，要完成一定位移的驅動必須經(jīng)過非常多的小步距，不能一次或少量的幾次就到達終點。由于結構尺寸的差異，直線電機與本人的發(fā)明之間必然存在磁場分布、磁場運動變化形式、控制驅動的方法以及應用領域等眾多方面的不同。直線電機驅動磁場高速連續(xù)地變化要求控制電路復雜，能實現(xiàn)精確控制；本發(fā)明控制方法簡單，通常只控制從一端一直運動到另一端或反之，不能在途中停止運動，類似于普通直動式電磁鐵不可能將動鐵在途中停止運動。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比有如下的積極效果一是由于散熱被分散給多個線圈，允許輸入給裝置更大的電功率，從而能提供更大的驅動力。二是輸入總功率相同的情況下，能提供更大的驅動力，即更加節(jié)能。


圖1是由一根永磁體電磁驅動器構成的大驅動力永磁體電磁驅動裝置線剖開的截面圖，其中動磁鐵的個數(shù)等于線圈的個數(shù)。圖2也是由一根永磁體電磁驅動器構成的大驅動力永磁體電磁驅動裝置示意圖， 其中動磁鐵的個數(shù)少于線圈的個數(shù)。圖3是由多根永磁體電磁驅動器構成的大驅動力永磁體電磁驅動裝置示意圖，其中每根只有一個動磁鐵和兩個線圈。圖4也是由多根永磁體電磁驅動器構成的大驅動力永磁體電磁驅動器裝置示意圖，其中每根包含多個動磁鐵和多個線圈。圖5是含有導磁材料圓筒及填充有圓環(huán)導磁材料的大驅動力永磁體電磁驅動裝置示意圖，其中每個圓環(huán)導磁材料均由兩個相同形狀的半圓環(huán)部分對接而成。圖6是由兩個相同形狀的半圓環(huán)對接成一個圓環(huán)的示意圖。上述各圖中基體內(nèi)供動磁鐵運動的圓柱形空腔0 ；動磁鐵1，多個動磁鐵時的1 號動磁鐵11，2號動磁鐵12，3號動磁鐵13，4號動磁鐵14，5號動磁鐵15 ；線圈2，多線圈結構中的1號線圈21、2號線圈22、3號線圈23、4號線圈M、5號線圈25 ；基體3 ；彈簧4 ；輸出件5，輸出件的一部分51，用于連接固定多根輸出件的橋接板52 ；螺母6 ；中間開孔的蓋板7，軟質墊片71 ；蓋板的固定螺釘8 ；低碳鋼管100 ；圓環(huán)形導磁材料103 ；低碳鋼管兩端的蓋板77。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作詳細描述。實施例一一種由5個線圈和5個動磁鐵構成的一根永磁體電磁驅動器本裝置可以認為是由5個獨立的永磁體電磁驅動器組合而成，見圖1。動磁鐵為沿軸向充磁的且在軸線上沿軸線開圓孔的圓柱體釹鐵硼磁鐵。輸出件5的直螺桿穿過動磁鐵軸線上的圓孔，每個動磁鐵兩端用墊片螺母固定，輸出件5為任意材料均可，常用的是普通低碳鋼螺絲桿，輸出件5在蓋板7以外的部分可以根據(jù)需要做成任意形狀。相鄰兩線圈幾何中心之間的距離等于相鄰兩動磁鐵幾何中心之間的距離?；w3為一體化結構，材料為塑料，凹槽中直接纏繞線圈，5個線圈串聯(lián)連接，但要保證通直流電時，相鄰兩個線圈在軸線上產(chǎn)生的磁場方向相反。空腔0的兩端有軟質墊片，減小動磁鐵運動到兩端時的撞擊力。每個線圈的長度與每個動磁鐵的長度接近，相鄰兩個線圈幾何中心之間的距離通常等于線圈長度的2到3倍之間，本例取2. 3倍。線圈未通電時，在彈簧4的彈力作用下，輸出件5靜止在左端。線圈通電后，線圈21對動磁鐵11產(chǎn)生吸引力，對動磁鐵12產(chǎn)生推力；線圈22 對動磁鐵12產(chǎn)生吸引力，對動磁鐵13產(chǎn)生推力；線圈23對動磁鐵13產(chǎn)生吸引力，對動磁鐵14產(chǎn)生推力；線圈對對動磁鐵14產(chǎn)生吸引力，對動磁鐵15產(chǎn)生推力；線圈25對動磁鐵 15產(chǎn)生吸引力；這些電磁力的合力使輸出件向右運動，線圈斷電后輸出件5又回到左端。這是一種最簡單的對外產(chǎn)生拉力的驅動。顯然，無需改變本結構，只要改變線圈中通斷電時間及改變電流方向就可實現(xiàn)其他運動形式的驅動。例如，在上述運動中，當動磁鐵11的幾何中心運動到線圈21的幾何中心附近時，改變線圈中電流方向，動磁鐵11在越過線圈21的幾何中心后受到推斥的電磁力作用，使得行程進一步提高。本實施例結構還可有多種變形。變形一，將其中的彈簧4放在空腔0的左端，從而實現(xiàn)對外以推為主的驅動。變形二，不用其中的彈簧4，實現(xiàn)對外推拉均等的驅動。可以工作在大電流驅動，小電流保持的方式。例如輸出件5初始狀態(tài)位于左端，要使其向右運動到右端，首先線圈通大電流，線圈21對動磁鐵11產(chǎn)生吸引力，對動磁鐵12產(chǎn)生推力，輸出件開始向右運動，當動磁鐵11的幾何中心越過線圈21的幾何中心時改變線圈中電流的方向， 同時或稍后減小線圈中的電流強度，實現(xiàn)輸出件5運動到右端并被低電流產(chǎn)生的電磁力保持。變形三，本實施例或其上述變形結構中均可加入位置傳感器，用于檢測當前動磁鐵的位置，方便控制電路控制。位置傳感器可采用干簧管或霍爾元件或其他位置開關，具體安裝位置取決于控制方式和驅動要求。位置傳感器既是電磁驅動器的一部分，也是驅動電路的一部分。如果蓋板7采用鐵磁性材料例如普通鋼材，當動磁鐵運動到一端時，對蓋板7產(chǎn)生吸引力，成為保持力，則原來工作在大電流驅動小電流保持的方式可變?yōu)榇箅娏黩寗訜o電流保持，更加節(jié)能。這時通過調(diào)整空腔0兩端的軟質墊片厚度來改變保持力的大小。上述實施例及其變形結構的永磁體電磁驅動器，均可裝入鋼管100中，鋼管兩端有外螺紋，便于與蓋板77通過螺旋連接固定，蓋板77帶內(nèi)螺紋，蓋板77的中心開孔，使輸出件穿過該孔伸出，蓋板77材料為普通鋼。這樣，整個驅動器結構緊湊牢固，同時屏蔽鋼管內(nèi)外的磁場相互干擾。在蓋板77端面攻有螺孔，便于固定安裝本電磁驅動裝置。實施例二 一種由5個線圈和3個動磁鐵構成的一根永磁體電磁驅動器與實施例一不同的是動磁鐵個數(shù)減少了，可以認為是由3個獨立的永磁體電磁驅動器組合而成，其他參數(shù)同實施例一。空腔0的兩端有軟質墊片，減小動磁鐵運動到兩端時的撞擊力。5個線圈串聯(lián)連接產(chǎn)生的磁場要求同實施例一。本實施例主要適用于更大行程的驅動，與實施例一類似，彈簧4的位置及其有無可根據(jù)被驅動的負載力的特點確定。例如，圖2所示結構適用于要求輸出件5對外推力小于對外拉力的場合，彈簧的彈力補償對外拉力的不足。假定輸出件5初始位置在右端，且被線圈中的低電流產(chǎn)生的電磁力所保持，要使它運動到左端。首先，改變線圈中的電流方向，且用大電流驅動，這時線圈23對動磁鐵11 產(chǎn)生吸引力；線圈對對動磁鐵11產(chǎn)生推力，對動磁鐵12產(chǎn)生吸引力；線圈25對動磁鐵12 產(chǎn)生推力，對動磁鐵13產(chǎn)生吸引力。當動磁鐵11的幾何中心越過線圈23的幾何中心時改變線圈中電流方向，隨后線圈22對動磁鐵11產(chǎn)生吸引力；線圈23對動磁鐵11產(chǎn)生推力， 對動磁鐵12產(chǎn)生吸引力；線圈對對動磁鐵12產(chǎn)生推力，對動磁鐵13產(chǎn)生吸引力；線圈25 對動磁鐵13產(chǎn)生推力。當動磁鐵11越過線圈22的幾何中心時再改變電流方向，隨后線圈 21對動磁鐵11產(chǎn)生吸引力；線圈22對動磁鐵11產(chǎn)生推力，對動磁鐵12產(chǎn)生吸引力；線圈 23對動磁鐵12產(chǎn)生推力，對動磁鐵13產(chǎn)生吸引力；線圈M對動磁鐵13產(chǎn)生推力。當動磁鐵11越過線圈21的幾何中心時又改變電流方向，同時或稍后減小線圈中的電流強度，輸出件5將運動到左端并被低電流產(chǎn)生的電磁力保持。要想使輸出件5從左端運動到右端， 線圈中通電順序與上述過程相反即可。如果將圖2中的彈簧4放在空腔0的右端，則適用于對外推力大于對外拉力的場合，彈簧的彈力可加強對外的推力。當然，也可以去掉彈簧4， 適用于要求對外推力和對外拉力接近的場合。本實施例行程很大，但是處于低電流保持時，遠離動磁鐵的線圈提供的電磁力很小卻也要消耗電能。作為本實施例結構的變形，增加兩個常開開關Kl和K2。線圈21和22 串聯(lián)后與開關Kl并聯(lián)，線圈M和25串聯(lián)后與開關K2并聯(lián)。開關Kl固定在空腔0的右端， 開關K2固定在空腔0的左端。當輸出件5運動到右端并被保持時，動磁鐵13使開關Kl閉合，線圈21和22被短路，只有線圈23J4和25中有電流，提高了電能的利用率。同樣，當輸出件5運動到左端并被電磁力保持時，動磁鐵11使開關K2閉合，線圈M和25被短路， 只有線圈21、22和23中有電流。在大電流驅動過程中，開關Kl和K2均斷開，5個線圈中都有電流通過。與實施例一相同，本實施例也可增加位置檢測傳感器，并且把整個永磁體電磁驅動器固定在低碳鋼管中。實施例三一種由4根永磁體電磁驅動器構成的永磁體電磁驅動裝置，其中每根只有一個動磁鐵和兩個線圈圖3是本實施例，4根相同的永磁體電磁驅動器的基體3用螺釘8被固定在兩個蓋板7之間，構成本裝置的基體。每根驅動器內(nèi)的動磁鐵固定在一根螺絲桿上，每個動磁鐵的兩端用墊片螺母固定，墊片螺母的厚度保證動磁鐵在空腔0中運動時，動磁鐵的幾何中心只能在兩個線圈幾何中心之間運動。全部8個線圈串聯(lián)連接，要保證通電時，每個線圈對動磁鐵的電磁力方向相同。4根驅動器的輸出件通過橋接板52用螺母6固定連接構成本裝置的輸出件。線圈未通電時，彈簧的彈力使輸出件位于左端。通電后，線圈21對動磁鐵11產(chǎn)生推力，線圈22對動磁鐵11產(chǎn)生吸引力，電磁力的合力向右，輸出件向右運動。顯然，本實施例的每一根也都可以固定在低碳鋼管內(nèi)，然后機械并聯(lián)連接。實施例四一種由3根永磁體電磁驅動器構成的永磁體電磁驅動裝置，其中每根包含5個線圈和5個動磁鐵本實施例由3根實施例一中的驅動器機械并聯(lián)構成，參見圖4，3根驅動器的基體 3通過共用蓋板7連接；它們的輸出件5通過橋接板連接在一起。全部線圈串聯(lián)連接，同樣保證通電時，所有動磁鐵受到相同方向的電磁力作用。本實施例的控制方法同實施例一完全相同。同樣，每根驅動器都可采用實施例一的變形結構。實施例五一種含有導磁材料圓筒及填充有圓環(huán)導磁材料的永磁體電磁驅動裝置參見圖5，基體3為薄壁PVC管，線圈21、22、23、M和25事先繞制到圓形線圈骨架上，然后套在基體3上并固定。空腔0的兩端有軟質墊片71，減小動磁鐵運動到兩端時的撞擊力。每個線圈長度與每個動磁鐵的長度接近，相鄰兩個線圈幾何中心之間的距離等于線圈長度的2. 3倍。5個線圈串聯(lián)連接，要保證通電時相鄰兩個線圈在其軸線上產(chǎn)生的磁場方向相反，相鄰兩個動磁鐵在軸線上產(chǎn)生的磁場方向也相反。這根永磁體電磁驅動器與實施例二效果相同。在相鄰線圈之間放入圖6所示的由半環(huán)形對接而成的環(huán)形導磁材料103， 導磁圓環(huán)103的厚度為線圈長度的三分之一左右，外直徑等于線圈骨架的最大直徑，內(nèi)直徑大于基體3的外直徑。將這根永磁體電磁驅動器和導磁圓環(huán)103 —起裝入低碳鋼管100 內(nèi)，鋼管100的兩端有外螺紋，與低碳鋼的蓋板77的內(nèi)螺紋配合旋緊。鋼管100的最小內(nèi)直徑等于圓環(huán)103的最大外直徑。裝配好后應保證導磁圓環(huán)103處在相鄰兩個線圈的中間位置。蓋板77緊壓在蓋板7的外面，得到一個結構牢固的永磁體電磁驅動裝置。在基體3 的兩端、鋼管內(nèi)部可以根據(jù)需要加裝位置傳感器和實施例二中所述的開關Kl和K2。線圈和傳感器的引線從鋼管100—端側面所開的小孔引出。蓋板77端面上有螺孔，便于安裝固定本電磁驅動裝置。本實施例的控制方法與實施例二完全相同。如果蓋板7為塑料，由于存在鐵磁性蓋板77，動磁鐵運動到一端后，對蓋板77有吸引力，能提供非常弱的保持力。如果蓋板7為鋼鐵材料，它本身就能提供保持力，通過調(diào)整空腔0兩端的軟質墊片厚度來改變保持力的大小。作為本實施例的變形結構，可以去掉蓋板7，使蓋板77直接抵住基體3的兩端。上述各實施例中動磁鐵的個數(shù)只是舉例說明，可以根據(jù)需要改變，例如實施例一中動磁鐵和線圈的個數(shù)均可為M個，M為大于1的任意整數(shù)，這時控制方法與實施例一完全相同。實施例二中，只要動磁鐵的個數(shù)比線圈個數(shù)少，就可進一步增大總行程。上述實施例沒有專門舉例說明含鎖定機構使之成為含穩(wěn)態(tài)的永磁體電磁驅動裝置，是因為所有實施例均可按照本人專利號為“201010198078.0”，發(fā)明名稱為“含穩(wěn)態(tài)的永磁體電磁驅動裝置”的專利進行加裝即可。而且，上述各實施例中當蓋板7為鋼鐵材料時， 本身就能起到鎖定機構的作用，對動磁鐵的吸引力就是保持力。
權利要求
1.大驅動力永磁體電磁驅動裝置，是由動磁鐵、輸出件、基體及線圈組成，其特征在于 它是由多個獨立的永磁體電磁驅動器組合而成；各獨立的永磁體電磁驅動器的基體通過機械連接相互之間位置固定，構成本裝置的基體；各獨立的永磁體電磁驅動器的輸出件也通過連接相互之間位置固定，構成本裝置的輸出件；本裝置輸出件對外提供的驅動力等于各獨立驅動器所提供驅動力的合力；各獨立的永磁體電磁驅動器可以同軸而共用同一個輸出件和同一個基體成為一根永磁體電磁驅動器。
2.根據(jù)權利要求1所述的大驅動力永磁體電磁驅動裝置，其特征在于它還包含一個或多個用于檢測動磁鐵位置的部件，作為控制電路所需的傳感器。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的大驅動力永磁體電磁驅動裝置，其特征在于它僅由一根永磁體電磁驅動器組成；每個線圈都與基體內(nèi)部的圓柱形空腔同軸，沿軸線方向各線圈間隔適當距離；每個線圈既可以單獨通電使用，也可以與其他線圈適當組合連接通電使用； 沿軸線方向各動磁鐵間隔適當距離被固定在輸出件軸線上；沿軸線方向充磁的動磁鐵和輸出件一起構成可在空腔中沿軸線方向運動的部件。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的大驅動力永磁體電磁驅動裝置，其特征在于它是由多根永磁體電磁驅動器組成的；每根永磁體電磁驅動器的基體互相連接固定構成本裝置的基體；每根永磁體電磁驅動器的輸出件也互相連接固定構成本裝置的輸出件；即大驅動力永磁體電磁驅動裝置是由多根永磁體電磁驅動器機械并聯(lián)構成的。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的大驅動力永磁體電磁驅動裝置，其特征在于每根永磁體電磁驅動器固定在一個由導磁材料構成的圓筒內(nèi)，圓筒的長度與其內(nèi)部的永磁體電磁驅動器長度接近。
6.根據(jù)權利要求5所述的大驅動力永磁體電磁驅動裝置，其特征在于所述的導磁材料構成的圓筒內(nèi)部、相鄰兩個線圈之間也被導磁材料填充。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的大驅動力永磁體電磁驅動裝置，其特征在于它的每一根永磁體電磁驅動器中，相鄰兩個動磁鐵在軸線上產(chǎn)生的磁場方向相反；相鄰兩個線圈在同一時刻通電時在軸線上產(chǎn)生的磁場方向也相反。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的大驅動力永磁體電磁驅動裝置，其特征在于它還包含鎖定機構，成為含穩(wěn)態(tài)的大驅動力永磁體電磁驅動裝置；當在某端安裝鎖定機構后，輸出件運動到該端時，線圈斷電，輸出件能被該機構以一定的保持力鎖定在該端。
9.一種控制權利要求1或2所述的大驅動力永磁體電磁驅動裝置的方法，線圈通電后動磁鐵受電磁力作用而運動，當動磁鐵的幾何中心越過線圈的幾何中心時，改變線圈中電流的方向，使動磁鐵受到電磁力作用而繼續(xù)向前運動；當動磁鐵的幾何中心越過下一個線圈的幾何中心時，再次改變電流方向，使動磁鐵繼續(xù)向前運動；以此類推一直到達其終點為止。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大驅動力永磁體電磁驅動裝置及其控制方法，該裝置由多個獨立的永磁體電磁驅動器組合而成，包含多個線圈和多個動磁鐵。各獨立的永磁體電磁驅動器可共用同一個基體，各動磁鐵可共用同一根輸出件。這種結構能增大驅動力，同時力效率也高。將一根永磁體電磁驅動器固定在一個由導磁材料構成的圓筒內(nèi)時，能進一步增大驅動力。所述的控制方法是當動磁鐵的幾何中心越過線圈的幾何中心時，改變線圈中電流的方向，使動磁鐵受到電磁力作用而繼續(xù)向前運動。
文檔編號H02K33/18GK102158038SQ201110040290
公開日2011年8月17日 申請日期2011年2月18日 優(yōu)先權日2011年2月18日
發(fā)明者蹇興亮 申請人:蹇興亮