專利名稱：微小圓柱形永磁直流直線驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種永磁直流直線驅(qū)動器，尤其涉及一種能獲得近似全徑向充磁永磁體的微小圓柱形永磁直流直線驅(qū)動器，屬于機電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
直線驅(qū)動器是一種將電能直接轉(zhuǎn)換為直線運動機械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)的驅(qū)動裝置，可廣泛應用于航天、工業(yè)檢測、自動化控制、信息系統(tǒng)、民用及其它各個技術(shù)領(lǐng)域。永磁直流直線驅(qū)動器采用永磁勵磁，雖然永磁材料價格貴、質(zhì)硬而難于加工，但是其效率較高，而且結(jié)構(gòu)簡單，具有微小化的潛在可能。目前市場上能夠見到的永磁直流直線驅(qū)動器基本上都是扁平型的，體積一般都很大。在微小型機電系統(tǒng)中，驅(qū)動技術(shù)十分關(guān)鍵，在一定的使用場合要求驅(qū)動器為圓筒形，直徑在φ11mm以下，長度在15mm以下。能否將大尺寸的驅(qū)動器結(jié)構(gòu)設計和制造方法應用于微小驅(qū)動器是目前關(guān)注的問題。在大尺寸的前提下，目前公認的能夠使永磁塊的磁場和線圈繞組最大利用的結(jié)構(gòu)需要使用全徑向充磁的管形磁鐵，這在技術(shù)上已不成問題，但是在微小化以后全徑向充磁變得十分困難。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種微小圓柱形永磁直流直線驅(qū)動器，解決微小化前提下全徑向充磁困難的技術(shù)問題，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉、性能良好。
為實現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案中，采用多塊條形永磁塊拼接來近似逼近全徑向充磁的管形永久磁鐵，磁場通過永磁塊外部的導磁筒、前后端蓋以及永磁塊內(nèi)部的圓柱形鐵芯形成閉合回路，在鐵芯和永磁塊之間的空氣隙中形成近似徑向輻射狀的磁場。處于空氣隙中的載流螺線管線圈可在鐵芯上自由滑動，通電時在電磁力作用下運動，并通過輸出軸將力和運動輸出。為了引線方便，本發(fā)明在動子骨架上制作了穿線孔、槽等結(jié)構(gòu)，采用鑲嵌印制板的形式將引線引出。
本發(fā)明的永磁直流直線驅(qū)動器由動子骨架、左端蓋、線圈繞組、永磁塊、導磁筒、右端蓋和鐵芯組成，其中由左端蓋、永磁塊、鐵芯、導磁筒和右端蓋一起組成定子，由動子骨架及繞在其上的線圈繞組組成動子。若干永磁塊均勻鑲嵌在導磁筒內(nèi)壁的槽里面并固定，永磁塊的極化方向一致朝外或朝內(nèi)，左端蓋和右端蓋在導磁筒兩端嵌入，鐵芯穿過左端蓋、動子骨架和右端蓋的中心孔，動子骨架和鐵芯為寬松配合，能在鐵芯上沿軸向自由滑動。動子骨架兩端的輸出連接板上割有方形槽，線圈繞組的引線通過穿線孔在內(nèi)側(cè)焊接在印制電路板上，印制電路板鑲嵌在其中一個方形槽內(nèi)并固定，左端蓋和右端蓋上開有輸出槽，動子骨架的輸出連接板可從輸出槽中伸出。
本發(fā)明中，多塊永磁塊鑲嵌在導磁筒內(nèi)壁的槽里拼成正多邊形，永磁塊的充磁方向通過正多邊形的中心，而且排列永磁塊時使其充磁方向一致朝外或朝內(nèi)，這樣的結(jié)構(gòu)可以近似代替全徑向充磁的圓管形永磁體。
本發(fā)明的動子骨架使用具有較好剛度的非磁性材料加工，在動子骨架上繞制線圈，類似螺線管線圈的骨架，但是多了一些小的結(jié)構(gòu)，一個是將力和運動輸出的輸出板，一個是為了引線方便割出的方形槽和鑲嵌在其中的印制板。同時，為了將力和運動輸出，在前后兩端蓋上開有輸出槽，動子骨架的輸出連接板從其中伸出。
在整個驅(qū)動器中，永磁塊產(chǎn)生的磁場通過導磁筒、左端蓋(右端蓋)、鐵芯，通過空氣隙閉合，在空氣隙中產(chǎn)生近似徑向輻射方向的磁場，處于其中的線圈繞組通電時，在電磁力作用下動子沿鐵芯向一端運動，反向通電則向另外一端運動。運動和力通過動子骨架的輸出連接板輸出到定子外部。
本發(fā)明的驅(qū)動器外形為圓柱形，鑲嵌永磁塊在市場上有現(xiàn)成的規(guī)格可以購買，制作方便，結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸小(φ11mm以下)。
本發(fā)明采用多個永磁塊鑲嵌在具有特殊截面形狀的導磁筒上，在空氣隙中近似獲得全徑向輻射狀磁場，提高了永磁塊和線圈繞組的利用率，磁路基本閉合，漏磁通很小。具有特殊結(jié)構(gòu)的動子骨架通過輸出軸可以將運動和驅(qū)動力輸出，穿線孔和鑲嵌印制板的方形槽使連線方便可靠。本發(fā)明的直線驅(qū)動器結(jié)構(gòu)簡單，避免采用形狀復雜的導磁體，價格低廉，性能良好，能量轉(zhuǎn)化率較高。
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1中，1為動子骨架，2為左端蓋，3為線圈繞組，4為永磁塊，5為導磁筒，6為右端蓋，7為鐵芯。
圖2為本發(fā)明中永磁塊的安裝示意圖。
圖2中，4為永磁塊，5為導磁筒，7為鐵芯。(a)為永磁塊4鑲嵌在導磁筒5內(nèi)壁的槽里面的結(jié)構(gòu)示意圖，(b)為沒有嵌入永磁塊4時導磁筒5的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明中動子骨架的外形示意圖。
圖3中，8為印制板，9為方形槽，10為輸出連接板，11為穿線孔。
圖4為端蓋的截面外形示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步描述。
本發(fā)明的永磁直流直線驅(qū)動器結(jié)構(gòu)如圖1所示，由動子骨架1、左端蓋2、線圈繞組3、永磁塊4、導磁筒5、右端蓋6和鐵芯7組成。永磁塊4鑲嵌在導磁筒5內(nèi)壁的槽里面，并加粘結(jié)劑粘牢，左端蓋2和右端蓋6在導磁筒5兩端嵌入，為過盈配合，鐵芯7通過左端蓋2和右端蓋6的中心孔，也是過盈配合，這樣永磁塊4、鐵芯7、導磁筒5、左端蓋2和右端蓋6裝配成一個整體，稱為定子。線圈繞組3繞在動子骨架1的中部，為螺線管線圈，和動子骨架1為一個整體，稱為動子。
裝配時，先將永磁塊4嵌入導磁筒5內(nèi)壁的槽里并粘結(jié)固定，裝上左端蓋2，然后將繞好線圈繞組3的動子骨架1裝進導磁筒5內(nèi)，裝上右端蓋6，再將鐵芯7穿過左端蓋2、動子骨架1和右端蓋6的中心孔，動子骨架1和鐵芯7為寬松配合，動子骨架1能在鐵芯7上沿軸向自由滑動。
圖2所示為本發(fā)明永磁塊4的安裝示意圖。以八塊永磁塊4為例，其他與此類似。圖2(b)為導磁筒5的截面結(jié)構(gòu)示意圖，導磁筒5的內(nèi)壁開槽，八塊永磁塊4均勻鑲嵌在導磁筒5內(nèi)壁的槽里面，并使用粘結(jié)劑將永磁塊4和導磁筒5牢固的結(jié)合為一體，如圖2(a)所示。要求永磁塊4的極化方向一致朝外(或朝內(nèi))，永磁塊為市場上可以購買的規(guī)格3mm×1.5mm×10mm。導磁筒5選用電工純鐵，利用微細電火花線切割可以很方便的加工出來。
圖3所示為動子骨架1的外形結(jié)構(gòu)圖。動子骨架1使用具有較好剛度的非磁性材料加工，動子骨架1的前后兩端分別有兩塊運動輸出連接板10，輸出連接板10上割有方形槽9，線圈繞組3繞在動子骨架1的中部，繞組引線通過穿線孔11在內(nèi)側(cè)焊接在印制電路板8的焊盤上，另一端可方便連線，將印制電路板8鑲嵌在其中一個方形槽9內(nèi)，并使用快干膠固定。
圖4為端蓋的截面外形示意圖。如圖4所示，在左端蓋2和右端蓋6上開有輸出槽，動子骨架的輸出連接板10可從輸出槽中伸出，這樣力和位移可以在兩個方向上輸出。
在整個驅(qū)動器中，永磁塊4產(chǎn)生的磁場通過導磁筒5、左端蓋2(右端蓋6)、鐵芯7，通過空氣隙閉合，在空氣隙中產(chǎn)生近似輻射方向的磁場，處于其中的線圈繞組3通電時，在電磁力作用下動子沿鐵芯7向一端運動，反向通電則向另外一端運動。運動和力通過動子骨架1的輸出連接板10輸出到定子外部。
權(quán)利要求
1.一種微小圓柱形永磁直流直線驅(qū)動器，其特征在于由左端蓋(2)、永磁塊(4)、鐵芯(7)、導磁筒(5)和右端蓋(6)一起組成定子，由動子骨架(1)及繞在其上的線圈繞組(3)組成動子，若干永磁塊(4)均勻鑲嵌在導磁筒(5)內(nèi)壁的槽里面并固定，永磁塊(4)的極化方向一致朝外或朝內(nèi)，左端蓋(2)和右端蓋(6)在導磁筒(5)兩端嵌入，鐵芯(7)穿過左端蓋(2)、動子骨架(1)和右端蓋(6)的中心孔，動子骨架(1)能在鐵芯(7)上沿軸向滑動，動子骨架(1)兩端的輸出連接板(10)上割有方形槽(9)，線圈繞組(3)的引線通過穿線孔(11)在內(nèi)側(cè)焊接在印制電路板(8)上，印制電路板(8)鑲嵌在其中一個方形槽(9)內(nèi)并固定，左端蓋(2)和右端蓋(6)上開有輸出槽，動子骨架的輸出連接板從輸出槽中伸出。
2.權(quán)利要求1的微小圓柱形永磁直流直線驅(qū)動器，其特征在于所述永磁塊(4)為八塊。
全文摘要
一種微小圓柱形永磁直流直線驅(qū)動器，采用多塊條形永磁塊拼接來近似逼近全徑向充磁的管形永久磁鐵，通過永磁塊外部的導磁筒、前后端蓋以及永磁塊內(nèi)部的圓柱形鐵芯形成閉合回路，在鐵芯和永磁塊之間的空氣隙中形成近似徑向輻射狀的磁場。處于空氣隙中的載流螺線管線圈可在鐵芯上自由滑動，通電時在電磁力作用下運動，并通過輸出軸將力和運動輸出。在動子骨架上制作了穿線孔、槽等結(jié)構(gòu)，采用鑲嵌印制板的形式將引線引出，安全方便可靠。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、能量轉(zhuǎn)化率較高，解決了微小化前提下全徑向充磁困難的技術(shù)問題。
文檔編號H02K41/035GK1588768SQ20041005420
公開日2005年3月2日 申請日期2004年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月2日
發(fā)明者顏國正, 王坤東 申請人:上海交通大學