[发明专利]含稳态的永磁体电磁驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及电学领域中的电磁驱动装置，特别涉及一种含稳态的永磁体电磁驱动装置。

背景技术

本发明人在2009年11月26日申请的申请号为200910234647.X和2010年5月18日申请的申请号为201010175164.X的发明公开了一种永磁体电磁驱动装置，这种电磁驱动装置能产生较大的行程，并在大行程范围内提供比较均衡的电磁力。

原发明的永磁体电磁驱动装置没有专门提及稳态问题。当输出件运动到一端时，如果使线圈继续通电使输出件保持在该端，需要持续的电能消耗。为节约电能并减少线圈持续发热，当输出件运动到一端时，线圈断电，输出件被锁定机构以一定的保持力锁定在该端。这就是本发明人在前两个发明的基础上研制出的含稳态的永磁体电磁驱动装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中当动磁铁运动到行程终端时必须继续对线圈通电才能使动磁铁保持在该位置的不足之处，提供一种含有锁定机构的、无需继续通电就能使动磁铁保持在行程一端的电磁驱动装置。本装置是对本人前两个关于永磁体电磁驱动装置发明的改进。

本发明是通过以下技术方案实现的：所述大行程永磁体电磁驱动装置也是由动磁铁、输出件、基体及线圈组成。除此之外还包含锁定机构，既可以只在一端安装锁定机构，成为单稳态永磁体电磁驱动装置；也可以在两端都安装锁定机构，成为双稳态永磁体电磁驱动装置；当在某端安装锁定机构后，动磁铁在线圈的电磁力作用下沿轴线运动到该端时，线圈断电，动磁铁能被该机构以一定的保持力锁定在该端。

动磁铁、输出件、基体、电磁力、磁场力以及其他一些概念与专利200910234647.X及专利201010175164.X规定相同。

一种简单的锁定机构是由静磁铁构成的，静磁铁被固定在所述基体的一端或两端；当动磁铁运动到一端时，被固定在该端的静磁铁吸引，其磁场力就是保持力。动磁铁被静磁铁吸保持时，动磁铁与静磁铁之间并不一定直接接触，可以相隔适当距离，距离越远，保持力就越小。可根据实际需要调整它们之间的距离，它们之间可通过软质垫片相隔。静磁铁越大，保持力也越大。

另一种更简单的锁定机构是由静铁构成的，静铁是铁磁性材料，例如普通碳钢。静铁被固定在所述基体的一端或两端。当动磁铁运动到一端时，被固定在该端的静铁吸引，其磁场力就是保持力。动磁铁被静铁吸保持时，动磁铁与静铁之间并不一定直接接触，可以相隔适当距离，距离越远，保持力就越小。可根据实际需要调整它们之间的距离，它们之间可通过软质垫片相隔。静铁越大，保持力也越大。静铁通常就是低碳钢垫片或其他铁质垫片，或者就是永磁体电磁驱动装置铁磁性材料外套的一部分。

锁定机构可由机械自锁机构组成，包含外锁套、内锁套、簧片、导柱，外锁套被固定在基体内部一端或就是基体的一部分，内锁套被套在输出件轴上并可灵活地绕轴线转动，内锁套外表面有槽形导轨、锁岛，导柱固定在簧片一端，簧片另一端固定在外锁套的外面，导柱穿过外锁套侧面的小孔伸入内部；当输出件带动内锁套运动到基体的一端时，受内锁套外表面的导向机构导引，使导柱只能沿固定方向进入内锁套外表面的槽形导轨，槽形导轨底面形状使得导柱只能按固定方向沿导轨相对运动，直至运动到锁岛的卡槽中被锁定在此位置。内锁套外表面的槽形导轨及锁岛结构形状类似于带自锁的按钮开关中的锁定机构，尤其是家用彩电的电源开关中的自锁结构。这种开关，按下按钮时被锁定，再次按下时被解锁弹起。

在这种机械锁定机构中，每一个内锁套的外表面上可以有多条形状相同的槽形导轨和多个锁岛，它们均匀分布在内锁套外圆周上，对应的外锁套上也分布着同样数量的导柱。通常沿外锁套圆周均匀分布3个或4个导柱，它们卡在内锁套的对应锁岛凹槽中。这样，保持力沿输出件圆周均匀分布。

当永磁体电磁驱动装置体积较大时，锁定机构还可由另一个小电磁锁构成。电磁锁可以是传统意义上的电磁锁或电磁铁，也可是由永磁体电磁驱动装置构成的电磁锁。

锁定机构并不一定要安装在端部，可以在其他位置安装锁定机构，使其含有稳态即可。锁定机构可以是由几根相同的弹簧构成，每根弹簧的一端固定在输出件上，另一端固定在基体上；弹簧的轴线在垂直于线圈轴线的平面内的投影，呈均匀分布；输出件运动到某个位置时，这几根弹簧的轴线都垂直于线圈的轴线，这时弹簧的压缩量最大，弹簧对输出件的合力为零；输出件偏离这个位置，弹簧的弹力方向将有助于输出件向更加偏离这个位置的方向运动，形成稳态；弹簧弹力的合力就是保持力。如果在行程的中间位置时，弹簧的压缩量最大，则可构成双稳态永磁体电磁驱动装置。如果在行程的一端位置时，弹簧的压缩量最大，则可构成单稳态电磁驱动装置。