專利名稱：往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于新型電機(jī)領(lǐng)域，涉及一種沿固定圓弧形導(dǎo)軌作弧形軌跡往復(fù)運(yùn)動(dòng)的裝置。
背景技術(shù)：
目前，傳統(tǒng)的電機(jī)有連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的各類交、直流電機(jī)，斷續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)、伺服電動(dòng)機(jī)，以及直線運(yùn)動(dòng)的直線電機(jī)。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，存在很多僅需要在某一特定的角度范圍內(nèi)繞軸心線往復(fù)擺動(dòng)，而不必360°驅(qū)動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，如衛(wèi)星輻射儀掃描鏡、陀螺儀穩(wěn)定平臺(tái)、天線掃瞄系統(tǒng)、機(jī)器人關(guān)節(jié)、機(jī)載炮塔和沖壓成型等。此種場(chǎng)合下，一般采用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的電機(jī)與機(jī)械或電子限位機(jī)構(gòu)相結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，不僅系統(tǒng)復(fù)雜，而且降低了可靠性，影響了效率和控制精度。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種能夠直接實(shí)現(xiàn)在某一特定的角度范圍內(nèi)繞軸心線作弧形運(yùn)動(dòng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置。本實(shí)用新型是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，包括弧形的導(dǎo)軌、第一螺線管、第二螺線管和磁性滑動(dòng)組件，其中，第一螺線管和第二螺線管固定于導(dǎo)軌上，磁性滑動(dòng)組件可移動(dòng)地設(shè)于導(dǎo)軌上。所述磁性滑動(dòng)組件包括永磁體和滑塊，永磁體固定于滑塊上，滑塊位于導(dǎo)軌上。所述磁性滑動(dòng)組件還包括滾輪，滾輪安裝于滑塊下方，永磁體位于滑塊上方。所述滾輪的邊緣設(shè)有一個(gè)限位板。所述永磁體的磁化方向?yàn)檩S向磁化的磁力線的方向或者外磁場(chǎng)的磁力線的方向。所述導(dǎo)軌為半圓形。所述第一螺線管和第二螺線管分別位于導(dǎo)軌底部中央的兩側(cè)對(duì)稱位置。所述導(dǎo)軌為兩條平行的單軌組成，所述第一螺線管、第二螺線管安裝于兩條單軌之間。還包括支架，所述支架位于所述導(dǎo)軌下方，支架與導(dǎo)軌固定連接，并且支架將第一螺線管和第二螺線管固定于兩條導(dǎo)軌之間。還包括第三螺線管和第四螺線管，安裝于所述導(dǎo)軌上，并分別位于第一螺線管和第二螺線管的上方，并位于所述導(dǎo)軌底部中央兩側(cè)的對(duì)稱位置。本實(shí)用新型的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，采用弧形導(dǎo)軌，并在弧形導(dǎo)軌上固定第一螺線管和第二螺線管，通過(guò)控制第一螺線管和第二螺線管的電流大小和方向，可對(duì)磁性滑動(dòng)組件產(chǎn)生吸引或者排斥作用，從而控制磁性滑動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)方向，能夠直接驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象在有限的角度范圍內(nèi)進(jìn)行往復(fù)擺動(dòng)，而不需要采用傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式電機(jī)與機(jī)械或電子限位機(jī)構(gòu)結(jié)合的方式，因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有較高的可靠性和較高的工作效率與控制精度。

[0015]圖I為本實(shí)用新型的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置的立體圖；圖2為圖I所示的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置的正視圖；圖3為圖I所示的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置的俯視圖。支架I導(dǎo)軌2永磁體3滑塊4滾輪5第一螺線管61第二螺線管62第三螺線管63第四螺線管64。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置進(jìn)行具體的描述。本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)如圖I至圖3所示，包括支架I、導(dǎo)軌2、永磁體3、滑塊4、滾輪5和第一螺線管61、第二螺線管62、第三螺線管63、第四螺線管64。其中，弧形的導(dǎo)軌2為平行的兩條單軌(2a、2b)組成，從正視圖看，導(dǎo)軌2為半圓形。弧形是正圓的周緣的一部份，優(yōu)先半圓。永磁體3大致呈現(xiàn)瓦片狀，其一端為S極、一端為N極，以焊接的方式固定在滑塊4上?；瑝K4通過(guò)滾動(dòng)軸承與四個(gè)滾輪5相連，這樣，永磁體3、滑塊4、滾輪5形成了一個(gè)可活動(dòng)的磁性滑動(dòng)組件，兩個(gè)滾輪5組成一對(duì)，兩對(duì)滾輪各在一條單軌上。滾輪5的邊緣部位設(shè)置有一個(gè)限位板(圖中未進(jìn)行標(biāo)注)，此限位板的作用是對(duì)滾輪5進(jìn)行限位，以確保其沿著導(dǎo)軌2滾動(dòng)，而不會(huì)滑出導(dǎo)軌2的軌道。第一螺線管61、第二螺線管62、第三螺線管63和第四螺線管64可分別通過(guò)螺釘固定于兩個(gè)單軌(2a、2b)之間，如圖I和圖2所示，導(dǎo)軌2下方的兩支架I既對(duì)導(dǎo)軌2進(jìn)行支撐，又對(duì)第一螺線管61、第二螺線管62、第三螺線管63和第四螺線管64進(jìn)行固定連接，并限制第一至第四螺線管位于兩單軌(2a、2b)之間。其中，第一螺線管61和第二螺線管62分別位于導(dǎo)軌底部下方的中央位置的兩側(cè)對(duì)稱位置，第三螺線管63和第四螺線管64分別位于第一螺線管61和第二螺線管62的上方，位于相對(duì)于導(dǎo)軌2底部下方的中央位置兩側(cè)對(duì)稱的位置。本實(shí)用新型的永磁體的磁化方式之一為軸向磁化，永磁體內(nèi)部磁場(chǎng)的磁感線平行分布。本實(shí)用新型永磁體的另一種磁化方式,為沿外磁場(chǎng)磁力線磁化,此時(shí),永磁體內(nèi)部的磁感線呈發(fā)散狀分布，磁化方向?yàn)檠赝獯艌?chǎng)磁力線的方向。這種磁化方式可以使得永磁體更容易與外部磁場(chǎng)產(chǎn)生相互作用。當(dāng)螺線管通電后，根據(jù)安培定則(也稱右手螺旋定則)，螺線管一端被磁化為N極，另一端被磁化為S極，其外部磁場(chǎng)與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似。因此，由于通電螺線管周圍磁場(chǎng)的作用，根據(jù)同極相斥、異極相吸的原理，永磁體將被吸引或排斥，于是沿著圓弧形導(dǎo)軌產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。以下進(jìn)行具體的工作狀態(tài)說(shuō)明。當(dāng)?shù)谝恢恋谒穆菥€管均未通電時(shí)，由永磁體3、滑塊4和滾輪5組成的磁性滑動(dòng)組件在重力的作用下，處于圓弧形導(dǎo)軌的底部中心處，如圖I和圖2所示。當(dāng)?shù)谝宦菥€管61通電時(shí)，在其外部產(chǎn)生電磁場(chǎng)，根據(jù)同極相斥、異極相吸的原理，在電磁場(chǎng)的作用下，永磁體3被吸引，從而帶動(dòng)整個(gè)磁性滑動(dòng)組件沿著導(dǎo)軌2向第一螺線管61的方向，最高可運(yùn)動(dòng)至第一螺線管61的最左端處。當(dāng)?shù)诙菥€管62通電時(shí)，同理，永磁體3也會(huì)沿著導(dǎo)軌2向第二螺線管62的方向運(yùn)動(dòng)，最高可運(yùn)動(dòng)至第二螺線管62的最右端處。需要指出的是，通過(guò)調(diào)節(jié)螺線管的通電狀態(tài)可以產(chǎn)生不同方向和不同強(qiáng)度的電磁場(chǎng)，從而對(duì)永磁體產(chǎn)生吸引或者排斥的作用，永磁體帶動(dòng)整個(gè)磁性滑動(dòng)組件沿著導(dǎo)軌進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。螺線管的導(dǎo)線纏繞方式和外加電流的方向的配合，應(yīng)使在磁性滑動(dòng)組件在第一螺線管61通電時(shí)或第二螺線管62通電時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向是相反的。若第一螺線管61與第二螺線管62連續(xù)交錯(cuò)通電，由永磁體3、滑塊4和滾輪5組成的磁性滑動(dòng)組件可在第一螺線管61的最左端和第二螺線管62的最右端之間沿著導(dǎo)軌2進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)谝宦菥€管61和第三螺線管63同時(shí)通電時(shí)，在其外部都產(chǎn)生電磁場(chǎng)，則永磁體3會(huì)在此電磁場(chǎng)的作用下依次向第一螺線管61左端、第三螺線管63左端的方向運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)整個(gè)磁性滑動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)，此滑動(dòng)組件最高可運(yùn)動(dòng)至第三螺線管63的最左端處。同理，若第二螺線管62和第四螺線管64同時(shí)通電，磁性滑動(dòng)組件依次向第二螺線管62右端、第四螺線管64右端的方向運(yùn)動(dòng)，可運(yùn)動(dòng)至第四螺線管64的最右端。此處需要指出的是，螺線管的導(dǎo)線纏繞方式和外加電流的方向的配合，應(yīng)使在磁性滑動(dòng)組件在第一螺線管61和第三螺線管63通電時(shí)，磁性滑動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)方向相同；第二螺線管62和第四螺線管64通電時(shí)，磁性滑動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)方向相同，但這個(gè)運(yùn)動(dòng)與第一螺線管61和第三螺線管63通電時(shí)的磁性滑動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)方向是相反的。當(dāng)?shù)谝宦菥€管61和第三螺線管63同時(shí)通電，第二螺線管62和第四螺線管64同時(shí)通電，且第一螺線管61和第三螺線管63與第二螺線管62和第四螺線管64連續(xù)交錯(cuò)通電時(shí)，磁性滑動(dòng)組件可在第三螺線管63的最左端和第四螺線管64的最右端之間進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。若需要讓滑動(dòng)組件停止運(yùn)動(dòng)，則需將第一螺線管61、第二螺線管62、第三螺線管63和第四螺線管64均斷電，這樣，在重力的作用下，磁性滑動(dòng)組件就會(huì)沿導(dǎo)軌2滑動(dòng)至導(dǎo)軌2的底部中央部位，即通電前的原始狀態(tài)。同時(shí)，為了防止往復(fù)震蕩的發(fā)生，需將第一螺線管61和第三螺線管63，或者第二螺線管62和第四螺線管64輸入反向電流。通入反向電流的螺線管能夠產(chǎn)生與工作時(shí)相反方向的磁場(chǎng)，從而有效地阻止了磁性滑動(dòng)組件的往復(fù)震蕩，使磁性滑動(dòng)組件能夠較快地停止運(yùn)動(dòng)，并最終停止在導(dǎo)軌底部的中央位置，整個(gè)裝置停止工作。上述的結(jié)構(gòu)和工作方式使本實(shí)用新型的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象在有限的角度范圍內(nèi)進(jìn)行往復(fù)擺動(dòng)的功能，而不需要采用傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式電機(jī)與機(jī)械或電子傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)合的方式，因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有較高的可靠性和較高的效率與控制精度。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，包括弧形的導(dǎo)軌、第一螺線管、第二螺線管和磁性滑動(dòng)組件，其中，第一螺線管和第二螺線管固定于導(dǎo)軌上，磁性滑動(dòng)組件可移動(dòng)地設(shè)于導(dǎo)軌上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，所述磁性滑動(dòng)組件包括永磁體和滑塊，永磁體固定于滑塊上，滑塊位于導(dǎo)軌上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，所述磁性滑動(dòng)組件還包括滾輪，滾輪安裝于滑塊下方，永磁體位于滑塊上方。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，所述滾輪的邊緣設(shè)有一個(gè)限位板。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，所述永磁體的磁化方向?yàn)檩S向磁化的磁力線的方向或者外磁場(chǎng)的磁力線的方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，所述導(dǎo)軌為半圓形。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一螺線管和第二螺線管分別位于導(dǎo)軌底部中央的兩側(cè)對(duì)稱位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，所述導(dǎo)軌為兩條平行的單軌組成，所述第一螺線管、第二螺線管安裝于兩條單軌之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，還包括支架，所述支架位于所述導(dǎo)軌下方，支架與導(dǎo)軌固定連接，并且支架將第一螺線管和第二螺線管固定于兩條導(dǎo)軌之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，還包括第三螺線管和第四螺線管，安裝于所述導(dǎo)軌上，并分別位于第一螺線管和第二螺線管的上方，并位于所述導(dǎo)軌底部中央兩側(cè)的對(duì)稱位置。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，包括弧形的導(dǎo)軌、第一螺線管、第二螺線管和磁性滑動(dòng)組件，其中，第一螺線管和第二螺線管固定于導(dǎo)軌上，磁性滑動(dòng)組件可移動(dòng)地設(shè)于導(dǎo)軌上。所述磁性滑動(dòng)組件包括永磁體和滑塊，永磁體固定于滑塊上，滑塊位于導(dǎo)軌上。上述的結(jié)構(gòu)使往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置能夠直接驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象，使之在有限的角度范圍內(nèi)進(jìn)行往復(fù)擺動(dòng)。本裝置能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的電機(jī)與機(jī)械限位或電子限位裝置結(jié)合的工作方式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率和控制精度高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02K33/18GK202818060SQ20122033881
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者張弓, 陳賢帥, 杜如虛, 周雪峰, 文武 申請(qǐng)人:廣州中國(guó)科學(xué)院先進(jìn)技術(shù)研究所