[实用新型]新型螺旋电磁铁线性动力装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电机技术，具体是一种新型螺旋电磁铁线性动力装置。

背景技术

常见的机械设备的驱动装置为了实现线性传动，大都采用旋转电机配合曲柄连杆、凸轮等运动副可以实现线性传动。譬如公告号CN2810570所公开的电动摇摆床，包括机架、床身，床身通过固定于其底中部的转轴支撑于机架上，床身的一侧底部铰接有连杆，连杆的另一端与采用电机驱动的曲柄铰接，电机驱动曲柄并通过连杆使床身摆动。

鉴于上述结构中的运动副以偏心运转的方式工作，会产生很大的不平衡惯性力，导致负载产生过高的振动及噪声。鉴于上述运动副体积庞大结构复杂，需要较高的制造精度，而且具有较高的运动速度，会产生较大的摩擦损耗。

由此可见，现有技术中所采用的驱动装置功耗大，易磨损，具有噪声污染，尤其难以适用于日常生活的范畴，应用范围受到局限。

实用新型内容

本实用新型为了克服上述现有技术中采用旋转电机实现线性传动的诸多不足，提供了一种新型螺旋电磁铁线性动力装置，采用螺旋电磁线圈驱动与之同轴的主轴做线性运动，结构简单，摩擦小，又克服了振动及噪声。

具体的，本实用新型的新型螺旋电磁铁线性动力装置，包括：

外壳，采用非导磁材料制成，成筒状；

线圈架，采用非导磁材料制成，设于外壳内部的上方，具有中空轴；

线圈，绕设于线圈架上；

主轴，自外壳的顶部插设于线圈架的中空轴内并与之滑动配合，该主轴包括固接而成的上段和下段，上段采用非导磁材料制成，下段则采用导磁材料制成；

导轮架，采用非导磁材料制成，至少三个导轮架沿主轴的轴向对称分布并固定在外壳的顶部，导轮架沿主轴的轴向至少设有两个导轮，导轮的轮轴与主轴的轴向正交，导轮的轮面恰与主轴的柱面相切。

上述结构在静止状态下，主轴的下段落入外壳内的线圈下方。当线圈连通电源时，根据电磁学常识，线圈将产生一个磁场空间，此时主轴的下段若进入线圈的高度范围即被自动吸进线圈架的中空轴内，当线圈断开电源后，由于磁场消失，在重力作用下主轴的下段重新回落入外壳内的线圈下方，在主轴的行程过程中，由于导轮架的夹持，使得整个行程无限趋于直线。如此可通过主轴的行程来实现直线方向的线性动力，而线圈的磁力大小则可以通过电流强度、线圈匝数等进行调节。

显然，主轴的上段是上述动力模式的主要输出途径，主轴的上段的长度可根据应用环境进行适配。上述动力模式可替代现有电动摇摆床的动力装置或助力装置，也可以应用于回转木马等游乐装置的升降动力装置或助力装置，以及其他类似的采用线性行程的机械装置。

为了精确的控制主轴的行程，设置线圈的高度为h1，设置主轴的下段的高度为h2，设置h2≤h1，优选为h2=h1。根据电磁学常识，主轴的下段被吸进线圈架的中空轴之后为了达到稳定状态，两者的中心点趋于重叠。因此，采用上述设置时，主轴的行程大小为（h1+h2）/2，线圈的高度越高，主轴的行程越大。

由于主轴的行程启动时需要初始化主轴的下段与线圈的相对位置，使主轴的下段进入线圈的高度范围内，可选择两种结构进行初始化：

其一，设置外壳的高度为h3，设置（h3-h1）<h2，在静止状态下，主轴的下段的大部分落入外壳内的线圈下方，局部位于线圈的高度范围内；

其二，设置外壳的高度为h3，设置（h3-h1）>h2，在静止状态下，主轴的下段的全部落入外壳内的线圈下方，主轴的行程开始前，通过外部连接结构向上牵引主轴的上段，使主轴的下段局部进入线圈的高度范围内。

主轴的运动可能导致外壳内产生高压或负压，也可能产生活塞效应，为了克服这些缺陷，可在所述的外壳的侧壁上开设排气口，同时还利于线圈散热。

更进一步的，还设有缓冲轴承副，由支撑轴、轴承和轴承座构成，在外壳的两侧各设一根支撑轴，各支撑轴分别通过轴承与轴承座连接。

比如在应用于摇摆床时，缓冲轴承副与摇摆床的机架连接，通过主轴的行程为摇摆床提供自动摇摆的动力或助力，缓冲轴承副可以为外壳提供一定的摆幅缓冲空间。

当然，在应用于摇摆床时，可利用上述技术方案的结构特点实现两种摇摆床的激活模式：

其一，（h3-h1）<h2时，主轴的下段局部位于线圈的高度范围内，线圈连通电源后即被吸入线圈架的中空轴内；

其二，（h3-h1）>h2时，主轴的下段的全部落入外壳内的线圈下方，需依靠人体的重力使摇摆床的床体倾斜，通过其他连接机构拉高主轴，使主轴的下段进入线圈的高度范围内，线圈连通电源后即被吸入线圈架的中空轴内。