[发明专利]一种应用于电磁气门驱动的高速响应直线电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种可作为各类自动控制系统中的执行元件应用，也可以作为直线电机应用的电磁直线致动器，特别是一种应用于电磁气门驱动的高速响应直线电机。

背景技术

由于受到内燃机发动机特殊空间、高温环境限制及高速响应技术要求，电磁气门技术至今没有成功的实用化解决方案。当前电磁气门驱动装置都是采用双弹簧双电磁铁的结构，工作时由于控制时间短以及励磁线圈中反电动势的作用，励磁电流不易控制。这样，随着衔铁与铁芯之间气隙的逐渐减小，电磁力急剧增大，导致气门以较大的速度落座，至今不能实用化。

发明内容

本发明的目的是提供一种由动子线圈及与其内侧高磁通导磁体、外侧高磁通导磁体为定子结合组成的一种直线电磁驱动电机，解决在受空间、环境限制，及高速响应技术要求较高的电磁气门等的自动控制系统领域的应用问题。

本发明所采取的技术方案是：

一种电磁气门驱动的直线电机，它由激励体系、导磁材料、永磁体或电磁体组成。所述激励体系由动子线圈及其内侧高磁通导磁体(定子)、外侧的高磁通导磁体(定子)、动子线圈骨架组成。其特征在于：由动子线圈与其内侧高磁通导磁体、外侧高磁通导磁体为定子组成一种直线电磁驱动电机，线圈的内侧高磁通导磁体、外侧高磁通导磁体通过导磁材料分别与永磁体或电磁体两极相连，在保证激励体系磁通高密度同时却又能灵活妥善安排激励体系和永磁体或电磁体安置空间，永磁体或电磁体根据应用空间及高温环境情况灵活利用及安排定位。永磁体或电磁体N极通过导磁材料从内侧高磁通导磁体-线圈-外侧高磁通导磁体或从外侧高磁通导磁体-线圈-内侧高磁通导磁体-导磁材料回到S极，形成磁回路。动子线圈固定在线圈骨架内，线圈骨架直接与内燃机的各气门连接。

动子线圈在内侧高磁通导磁体(定子)与外侧高磁通导磁体(定子)之间的磁场气隙进行激励形成运动。线圈骨架与所驱动的运动部件相联接，通过电控系统调节电流大小和方向，实现所需运动规律。动子线圈及其内、外侧高磁通导磁体设置为圆筒形或椭圆形结构或扁平型、四边形结构，或设置内圆和外圆；磁体能是采用电磁体方式，电控系统调节电流大小和方向可以或应是线圈和电磁体的任意一方。载流动子线圈在内、外侧高磁通导磁体之间产生磁场中受到电磁力，产生直线运动，改变线圈中电流方向就可以改变其运动方向，通过调节电流大小就可以实现不同大小推力或功率的输出。

永磁体或电磁体与内、外高磁通导磁体的导磁连接可以是单组连接或若干组并联组合连接，永磁体或电磁体磁能大小根据功率需要设定，组与组并联组合的相应极性相同。

所述线圈骨架直接与内燃机的各气门连接，一个线圈骨架可以是与单个气门对应连接或与单缸上的整个进气门组或整个排气门组的对应连接。往复运动使气门打开或关闭。在骨架运动打开气门的方向设有弹性材料作为开启顶端限位及铺助回位功能。在限位落座时采用反向刹车或再生能源刹车，来实现软着陆，防止落座冲击。

本发明是在足够空间里存放磁能体，而通过导磁材料把磁能引导到激励体系进行高密度电磁激励，有效解决应用上空间、高温环境限制和高速响应技术要求，具有运力大，运动件质量轻，惯性小的特点，特别适合各类特殊空间环境响应度极高的技术要求的执行元件上应用。

附图说明

图1，动子线圈与其内、外侧高磁通导磁体(定子)的结构示意图；

图2，在缸头上电磁气门独立结构示意图；

图3，一个动子线圈连接2个以上结构示意图；

图4，电磁气门组合结构示意图。

图面说明：外侧高磁通导磁体1，内侧高磁通导磁体2，动子线圈3，永磁体或电磁体4，气门5，弹性材料6，导磁材料7，缸头体8。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述。

在缸头体8，由动子线圈3与其内侧高磁通导磁体2、外侧高磁通导磁体1为定子组成一种直线电磁驱动电机，内侧高磁通导磁体2、外侧高磁通导磁体1通过导磁材料7分别与永磁体或电磁体4两极相连，永磁体或电磁体4N极通过导磁材料7从内侧高磁通导磁体2-线圈3-外侧高磁通导磁体1或从外侧高磁通导磁体1-线圈3-内侧高磁通导磁体2-导磁材料7-回到S极，形成磁回路。线圈骨架直接与内燃机的各气门5连接，一个线圈骨架可以是与单个气门5对应连接或与单缸上的整个进气门5组或整个排气门组的对应连接。骨架运动打开气门的方向设有一个弹性材料6作为开启顶端限位及辅助回位功能。在限位落座时采用反向刹车或再生能源刹车，来实现软着陆，防止落座冲击。往复运动使气门打开或关闭。根据法拉第定律，当载流导体通过磁场时，会受到一个电动力，其方向符合弗来明左手定则，力与电流、磁场方向互相垂直，受力大小与电流、导线长度、磁通密度成正比。当动子线圈输3入交变电流时，动子线圈3受到一个交变推动力产生交变运动，动子线圈3在内侧高磁通导磁体2、外侧高磁通导磁体1定子之间磁场气隙运动。动子线圈3骨架与所驱动的运动部件连接输出动力，通过电控系统调节电流大小和方向，实现所需运动规律。