[发明专利]逆磁轴复线螺旋管型双向应衡器

说明书

该发明涉及逆磁轴复线螺旋管型双向应衡器。

电螺旋管又称螺线管，原意指一层极细的圆线圈。它的通道与普通磁体相互作用力弱，因此在力方面应用极少。近年来，强磁体发展很快，市场上现有3000高斯磁铁。我现在利用这种条件发明有关产品。双向应衡器也称直线电动机，它主要由一根设制的磁导轴穿过一组线圈通道构成，线圈长度与伸出长度最大比例值为15∶7。常用方式以额定线圈电流值工作，直流电、非直流均可用。用直流电时，无负载时自动伸出至最大值，伸出方向随电流方向确定；在有负载时，导轴与通道相对移动位置是电流值的正向函数，线性良好；用非直流电自动循环滑动。工作时导轴与通道间有一定的悬滑性。适用于自动支撑、连续自动正、逆滑动，测量各种力、控制位移、机器人活动器件等。

现在先参照附表和附图，介绍该发明的原理、构思及有关设计和生产规范系列所需用的实用公式来源。

图1是普通双向应衡器的试样品。图2是带有散热器的双向应衡器试样品。图3和图4是小型普通双向应衡器的试样品。图4是该试样品的特性曲线。图5和图6是本产品生产中线圈和导轴组合指导图。

图7是本产品结构剖面图。其各部分的标号和意义参考附表。

在经典物理学里，螺线管通道里磁通密度分布为：设线圈由载有电流I的n匝细导线绕成。线圈长为L₀，半径为R₀，线匝间的间隔比线圈半径R₀小，积分得出：线圈中心处的总磁通密度线圈L₀长度远大于其半径(L₀＞R₀)时，线圈两端通量密度均为L₀＞R₀里，其中：B₀、u₀、R₀分别指螺旋管磁通密度、导磁率、半径。

我在有关实践过程得出：普通空芯多层均匀分布的线圈载入电流时，产生线圈通道磁通密度的分布曲线与原始螺旋线管相似，因此称为复线螺旋管。虽然失去一些精确性，而是建立双向应衡器的基本条件。考虑线圈通道长度方向的磁通密度为两端头相等，中心处为高峰。形如1∶2∶1。可以利用这个条件，设定导轴磁分布为SN·SN→φ←NS←NS或NS·NS→φ←SN·SN形式，既构成导轴磁性与线圈通道长度方向磁通密度的推力或拉力关系。产品系列化之前，必须确定一条有关其结构和功能及尺寸的参考公式，应以物理学中类似的公式参考，实际试验确定。根据电磁铁拉脱力(S是铁芯的截面面积，B是磁感应强度)，期望公式应与联系。

这里参照图3和图4，举一实例说明该种应衡器有关结构及尺寸的适应关系。线圈长度L₀＝15mm，线圈基层直径为2R₀＝10mm，导轴直径为2R＝9mm，导轴长度为L₃＝22mm，在自由条件下对称放置时，导轴伸出长度为2L₂＝22mm-15mm＝2×3.5mm，可伸出最大长度为7mm，线圈壳架厚度为0.25mm，因而导轴实际伸出长度为6.5mm。线圈绕数为n＝1950匝。额定电流为64mA时，线圈基层半径(R₀)处磁铁产生的磁场强度为2600GS＝0.26wb/m²。用测定线圈和导轴的相对拉脱重力为0.069kg。将其数据与期望公式套试融合，得出g＝9.81N/kg。这是导轴磁性与线圈通道长度方向磁性互相排斥或吸引力的上限范围。

现在对该发明产品系列方案的具体实施情况给以说明。

1、参照图1、图2、图3、图7。该产品系列的结构主要由一组线圈SQ和导轴CZ组成。一组线圈端子D₁、D₂。接入额定电流下运作。当接入交流型电流时，导轴跟随着电源频率在线圈通道直线方向正、反滑动，连续正反滑动频率＜15Hz/S；当接入直流时，导轴随既定的方向移动，移动至位置由导轴所承载力确定。

根据复线螺旋管与原始螺旋管磁性共同性，既具有线圈两端头与中心处的磁通密度值为1∶2∶1特点，设定与其相对应的导轴恒磁结构。