[发明专利]用于产生线性运动的装置

说明书

本发明涉及一种用于产生线性运动的电磁装置。

由电磁式装置直接产生线性运动的一种装置是由伦敦帝国大学的Laithwaite教授设计的直线电机。该装置可以被当作一种传统的旋转电机，在该电机中定子和电枢已被沿轴向分开且是不转动的。尽管该装置具有较高的效率，但它却具有定子和电枢之间存在相当大的不平衡引力的缺点，从而就不得不使用许多像滑轨或轮式托架这样的装置来维持定子和电枢之间的分离状况。

线性电机的另一种形式是具有像传统电机一样的圆柱形的布局，但产生磁场的元件围绕着轴线横向地布置，从而磁场沿电机轴线方向的极性交替变化。

在专利文献OLS2229711、EP0221228、US4714300、EP0280743、EP0314493、WO93/01646中就公开了像这样的直线电机的例子。

OLS2229711公开了一种具有单一线圈的活塞式直流电机，该活塞受磁场作用在圆柱筒中运动，所述磁场是由轴线方向上沿包围着活塞的圆筒的内表面间隔设置的环形线圈受到连续励磁而产生的。

EP0221228公开了一种装置，在该装置中，使一根主轴产生线性和旋转运动，主轴的线性运动由周边线圈产生，而旋转运动由采用通常方式的轴向圆周线圈产生。

US4714300公开了一种用于防滑制动系统中的压力调节器，在其中，一个插棒式铁芯在纵向变化的磁场的作用下产生在一个腔中沿纵向的来回运动，这些磁场是在该腔体外部的内侧上的绕组和多个围绕插棒式铁芯的外周布置的磁体之间产生的，反之亦然。

EP0280743公开了一种用于注塑机械的螺旋输送机，该机械在位于构成注射螺旋输送机部件的主轴上的磁体和一些围绕主轴的线圈之间的相互作用下作线性运动，且对之施加一个三相交流电流。

EP0314493公开了另一种装置，在该装置中，一个梭形件在两个磁场的相互作用下在腔体中来回运动，其中一个磁场是由位于梭形件上的绕组产生的而另一个磁场是由构成腔体壁的绕组产生的。

WO93/01646公开了另一种装置，在该装置中，一个活塞借助于两个径向磁场的相互作用在圆柱筒中沿着纵向方向被驱动，其中一个磁场由构成圆柱筒壁部分的一系列周边线圈产生的，而另一个磁场则是由构成活塞部分的多个磁体构成，反之亦然。对于许多目的，公开在WO93/01646中的装置非常令人满意。然而，如果WO93/01646的发明被用作一个合成的流体/电磁致动器，则在活塞上和在活塞杆穿过圆柱筒一个端壁的地方处提供流体密封要求就成为一个缺陷，特别是在较重的且偏离轴线的负载条件下会使活塞杆发生弯曲而不精确。同样，活塞和活塞杆的刚性结构意味着该装置的较大的尺寸将使之变得非常笨重。

本发明的目的在于提供一种用于产生线性运动的改进的电磁装置，该装置结构轻巧且横向刚度得到提高。

根据本发明，具体地提供了一种用来产生线性方向的力的电磁装置，包括：至少两个可以伸缩滑动的管状元件，其中一个在另一个内部；用来产生第一磁场的装置，该磁场的磁极沿着内部管状部件的至少一部分轴线长度交替变化；用来产生第二磁场的装置，该磁场的磁极沿着外部管状部件的至少一部分轴线长度交替变化；以及用于改变上述两个磁场中的至少一个的装置，以便使这两个磁场相互作用以提供一个趋向于在管状元件之间产生相对运动的轴向力。

最好，在外部管状元件的内表面和内部管状元件的外表面之间设有至少一个密封件，从而防止有害物质进入产生相对运动的装置的那些部件之间。

管状元件的外端可以含有法兰，通过法兰可以将管状元件连接到另一个装置的元件上。

该装置可以这样构造，内部管状元件装着这一组永磁体而外部管状元件装着一组线圈，两者有选择地被励磁以使两个磁场之一产生所述的变化，反之亦然。其他结构可能是两个管状元件都装有电磁线圈，或者永久磁体可以由低磁阻的磁性元件或一个导电的衬套代替，其中在导电衬套中诱发一种涡流。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于产生线性方向的力的电磁装置，它含有两个杯形元件，其中一个在另一个的里面，且容许两者之间有相对运动；用来产生第一磁场的装置，该磁场的磁极沿着一个杯形元件的至少一部分轴线长度交替变化；用来产生第二磁场的装置，该磁场的磁极沿着另一个杯形元件的至少一部分轴线长度交替变化；以及用于至少改变上述两个磁场中的一个磁场的装置，以便使这两个磁场相互作用以提供一个趋向于在杯形元件之间产生相对运动的轴向力。

最好，在杯形元件之间插有密封件，从而这些密封件就构成一个密闭的空间且其中一个杯形元件有一个开口以便使流体流进或流出该密闭空间。