本發(fā)明涉及電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁裝置、系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

作為自動(dòng)控制的執(zhí)行元件，為了實(shí)現(xiàn)往復(fù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，常見(jiàn)有氣缸動(dòng)作，馬達(dá)工作等工作方式。市面也有電磁鐵裝置利用電磁場(chǎng)產(chǎn)生的直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)彈子軌道轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)電結(jié)構(gòu)，該類電磁鐵裝置有以下缺陷：a，因其工作原理是將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在工作時(shí)會(huì)有軸向位移，b，軌道在加工和組裝中無(wú)法確保一致精度，輸出力矩會(huì)出現(xiàn)不同角度與不同的力矩，c，純鐵表面硬度局部淬硬等實(shí)施工藝的難度較大，且工作壽命一般只有200萬(wàn)次，d，因工作時(shí)有鋼珠和軌道的摩擦，該類電磁鐵裝置需要先克服摩擦力才能工作，電-磁-力轉(zhuǎn)化的效率不高，產(chǎn)品發(fā)熱嚴(yán)重。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，有必要針對(duì)上述的問(wèn)題，提出一種恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁裝置、系統(tǒng)及控制方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下的技術(shù)方案：

一種恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁裝置，包括：永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件、電磁控制鐵芯組件和機(jī)殼固定組件；

所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件的左部可旋轉(zhuǎn)地套接于所述機(jī)殼固定組件內(nèi)的左部，所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件的中部穿過(guò)所述電磁控制鐵芯組件的中心通孔，所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件的右部可旋轉(zhuǎn)地套接于所述電磁控制鐵芯組件的右部；

所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件用于通過(guò)與電磁控制鐵芯組件進(jìn)行磁體之間相互作用從而實(shí)現(xiàn)恒力矩旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，通過(guò)機(jī)殼固定組件的機(jī)械限位方式以及電磁控制鐵芯組件定時(shí)改變電磁極性的方式實(shí)現(xiàn)按角度比例旋轉(zhuǎn)；

所述電磁控制鐵芯組件的右部安裝于所述機(jī)殼固定組件的右端面，所述電磁控制鐵芯組件的左部設(shè)置于所述機(jī)殼固定組件內(nèi)的內(nèi)部并且與所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件的右部進(jìn)行接觸；

所述電磁控制鐵芯組件用于將電能轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)，并且通過(guò)與所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件進(jìn)行磁體間相互作用的方式，驅(qū)動(dòng)所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件的軸輸出；

所述機(jī)殼固定組件作為永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件、電磁控制鐵芯組件的固定機(jī)架，用于保護(hù)所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件與所述電磁控制鐵芯組件，限制所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件的旋轉(zhuǎn)角度，整機(jī)封蓋及散熱。

進(jìn)一步地，所述機(jī)殼固定組件包括端蓋和外殼；

所述端蓋固定安裝于外殼的左端面，用于封蓋該恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁裝置，承載所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件，使所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件得以旋轉(zhuǎn)，限制所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件的旋轉(zhuǎn)角度；

所述外殼作為端蓋與電磁控制鐵芯組件安裝機(jī)架，用于封蓋該恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁裝置，使整機(jī)散熱，使端蓋與電磁控制鐵芯組件固定在外殼上。

進(jìn)一步地，所述電磁控制鐵芯組件包括電磁鐵芯和線圈；

所述電磁鐵芯的右部固定安裝于外殼的右端面，所述電磁鐵芯的左端面中心處設(shè)有一個(gè)橫向的貫通至所述電磁鐵芯右端面的中心通孔，所述電磁鐵芯的左部設(shè)置于外殼內(nèi)；

所述線圈分布于電磁鐵芯的左部，所述線圈的控制線引出至機(jī)殼固定組件外。

進(jìn)一步地，所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件包括永磁鐵芯、永磁體和輸出軸；

所述永磁鐵芯的左部可轉(zhuǎn)動(dòng)地套于端蓋中，永磁鐵芯的右端面與永磁體進(jìn)行固定連接，作為輸出軸的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)輸出軸旋轉(zhuǎn)，所述永磁鐵芯作為永磁體的安裝固定結(jié)構(gòu)用于束縛永磁體的磁力線從而使永磁鐵芯具有磁場(chǎng)與極性；

所述永磁體固定安裝于永磁鐵芯右端面，并且與電磁控制鐵芯組件不接觸；

所述輸出軸的左端固定安裝于永磁鐵芯右側(cè)橫向中心處，所述輸出軸的中段穿過(guò)電磁鐵芯的中心通孔，所述輸出軸的右端可轉(zhuǎn)動(dòng)地套接于電磁鐵芯中。

進(jìn)一步地，該恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁裝置還包括輸出軸承和平面軸承；

所述輸出軸承的內(nèi)圈固定套設(shè)于輸出軸的右部，位于所述輸出軸承套右側(cè)的輸出軸部分從所述電磁鐵芯的右端面伸出，所述輸出軸承的外圈固定安裝于所述電磁鐵芯的右部的橫向中心處；

所述平面軸承作為機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件，包括緊環(huán)、混動(dòng)體、松環(huán)；

所述緊環(huán)與松環(huán)的內(nèi)圈都固定套設(shè)于輸出軸的左端，所述松環(huán)的外圈固定套設(shè)于永磁鐵芯右側(cè)橫向中心處，所述緊環(huán)的外圈固定安裝于電磁鐵芯左側(cè)橫向中心處。

進(jìn)一步地，所述永磁體包括第一永磁體和第二永磁體，第一永磁體設(shè)置于永磁鐵芯的右端面的左側(cè)從而形成與電磁控制鐵芯組件相互作用的永磁n極，第二永磁體設(shè)置于永磁鐵芯的右端面的右側(cè)從而形成與電磁控制鐵芯組件相互作用的永磁s極，所述永磁n極與永磁s極呈對(duì)稱分布；

所述電磁鐵芯的左部端面上設(shè)有第一線圈繞線臺(tái)與第二線圈繞線臺(tái)，第一線圈繞線臺(tái)凸設(shè)于所述電磁鐵芯的左端面的左側(cè)，第二線圈繞線臺(tái)凸設(shè)于所述電磁鐵芯的左端面的右側(cè)；

所述線圈包括第一線圈與第二線圈，第一線圈套設(shè)于第一線圈繞線臺(tái)的周邊從而形成電磁第一極，第二線圈套設(shè)于第二線圈繞線臺(tái)的周邊從而形成電磁第二極；

所述電磁控制鐵芯組件通電后形成極性相反的與永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件相互作用的電磁第一極與電磁第二極，電磁第一極與電磁第二極呈對(duì)稱分布。

進(jìn)一步地，所述端蓋右端面的中心處凹設(shè)有一端蓋圓形沉臺(tái)；

所述永磁鐵芯的左部為鐵芯圓柱體，所述鐵芯圓柱體的外徑小于所述端蓋圓形沉臺(tái)的內(nèi)徑，所述鐵芯圓柱體套入所述端蓋圓形沉臺(tái)內(nèi)；

所述端蓋圓形沉臺(tái)的內(nèi)壁凸設(shè)有第一與第二擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)，所述鐵芯圓柱體的外壁凸設(shè)有第三擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)；

所述第一、第二與第三擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)的高度都小于所述端蓋圓形沉臺(tái)內(nèi)徑與所述鐵芯圓柱體外徑的差值；

所述第一擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)作為擺動(dòng)弧度第一端點(diǎn)限制位，用于限制第三擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)的擺動(dòng)弧度，使永磁鐵芯在一擺動(dòng)限位角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)；

所述第二擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)作為擺動(dòng)弧度第二端點(diǎn)限制位，用于限制第三擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)的擺動(dòng)弧度，使永磁鐵芯在所述擺動(dòng)限位角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)；

所述鐵芯圓柱體擺動(dòng)的角度等于輸出軸的擺動(dòng)角度；

所述第三擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)用于同步跟隨著所述鐵芯圓柱體的轉(zhuǎn)動(dòng)，在受到第一或第二擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)的限位后，卡停永磁鐵芯一個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步地，當(dāng)所述擺動(dòng)限位角度為180度時(shí)，所述永磁鐵芯還設(shè)有第四擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)，第三與第四擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)呈對(duì)稱分布；

所述第四擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)用于在受到第一或第二擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)的限位后，與第三擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)共同卡停永磁鐵芯一個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)；

所述第四擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)的高度小于所述端蓋圓形沉臺(tái)內(nèi)徑與所述鐵芯圓柱體外徑的差值；

當(dāng)所述鐵芯圓柱體可轉(zhuǎn)動(dòng)地套入端蓋圓形沉臺(tái)時(shí)，第一、第二、第三與第四擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)呈環(huán)形分布，其環(huán)形分布順序?yàn)榈谝粩[動(dòng)限位結(jié)構(gòu)、第三擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)、第二擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)、第四擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)。

一種恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁系統(tǒng)，包括如上所述的恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁裝置、直流電源控制器；

所述恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁裝置與直流電源控制器進(jìn)行電連接；

所述直流電源控制器包括第一h橋驅(qū)動(dòng)電路、第二h橋驅(qū)動(dòng)電路、cpu控制模塊、電源模塊，作為電磁裝置驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)所述恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁裝置動(dòng)作；

所述電源模塊分別與第一h橋驅(qū)動(dòng)電路、第二h橋驅(qū)動(dòng)電路、cpu控制模塊進(jìn)行電連接，用于給各連接模塊提供直流電源；

所述cpu控制模塊分別與第一h橋驅(qū)動(dòng)電路、第二h橋驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行電連接，用于控制第一h橋驅(qū)動(dòng)電路與第二h橋驅(qū)動(dòng)電路的電源輸出；

所述第一h橋驅(qū)動(dòng)電路與第一線圈進(jìn)行電連接，用于控制第一線圈的通斷電與電流方向；

所述第二h橋驅(qū)動(dòng)電路與第一線圈進(jìn)行電連接，用于控制第二線圈的通斷電與電流方向；

所述第一線圈包括線圈第一電源輸入端、線圈第二電源輸入端，所述第二線圈包括線圈第三電源輸入端、線圈第四電源輸入端；

所述線圈第一電源輸入端與第一h橋驅(qū)動(dòng)電路的一個(gè)輸出端進(jìn)行電連接，用于作為所述第一線圈的電流輸入端或輸出端；

所述線圈第二電源輸入端與第一h橋驅(qū)動(dòng)電路的另一個(gè)輸出端進(jìn)行電連接，用于作為所述第一線圈的電流輸入端或輸出端；

所述線圈第三電源輸入端與第二h橋驅(qū)動(dòng)電路的一個(gè)輸出端進(jìn)行電連接，用于作為所述第二線圈的電流輸入端或輸出端；

所述線圈第四電源輸入端與第二h橋驅(qū)動(dòng)電路的另一個(gè)輸出端進(jìn)行電連接，用于作為所述第二線圈的電流輸入端或輸出端。

一種恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁控制方法，包括以下步驟：

步驟1，第一h橋驅(qū)動(dòng)電路對(duì)第一線圈進(jìn)行正向使能，從而形成與永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1相互作用的第一線圈的電磁n極；

第二h橋驅(qū)動(dòng)電路同時(shí)對(duì)第二線圈進(jìn)行逆向使能，從而形成與永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1相互作用的第二線圈的電磁s極；

步驟2，第二永磁體迅速帶動(dòng)永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1旋轉(zhuǎn)直至第二永磁體與所述電磁n極異性相吸，同時(shí)第一永磁體同步帶動(dòng)永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件旋轉(zhuǎn)直至第一永磁體與所述電磁s極異性相吸且第三擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)的左側(cè)被限位，在第一、第二h橋驅(qū)動(dòng)電路繼續(xù)保持如步驟1所述的控制方式的過(guò)程中，永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1被鎖定不旋轉(zhuǎn)；

步驟3，第一h橋驅(qū)動(dòng)電路對(duì)第一線圈進(jìn)行逆向使能，從而使與永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1相互作用的第一線圈由電磁n極變成電磁s極；

第二h橋驅(qū)動(dòng)電路同時(shí)對(duì)第二線圈進(jìn)行正向使能，從而使與永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1相互作用的第二線圈的電磁s極變成電磁n極；

步驟4，第二永磁體迅速帶動(dòng)永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1逆向旋轉(zhuǎn)直至第二永磁體與所述電磁n極異性相吸，同時(shí)第一永磁體同步帶動(dòng)永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1逆向旋轉(zhuǎn)直至第一永磁體與所述電磁s極異性相吸且第三擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)的右側(cè)被限位，在第一、第二h橋驅(qū)動(dòng)電路繼續(xù)保持如步驟3所述的控制方式的過(guò)程中，永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1被鎖定不旋轉(zhuǎn)；

步驟5，判斷第一、第二h橋驅(qū)動(dòng)電路是否停止輸出，是則結(jié)束該恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁控制方法的工作流程，否則循環(huán)到步驟1。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明的一種恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁裝置、系統(tǒng)及控制方法，通過(guò)電磁控制鐵芯組件與所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件之間相互作用以及機(jī)殼固定組件的限位作用實(shí)現(xiàn)了恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的軸輸出，通過(guò)切換電磁線圈的控制電極實(shí)現(xiàn)了往復(fù)擺動(dòng)的軸輸出，提高了驅(qū)動(dòng)精度與穩(wěn)定性，且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易裝配的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的一種恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中的永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明涉及的關(guān)于實(shí)施原理的示范裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中的電磁鐵芯的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中的線圈的安裝示意圖；

圖6為本發(fā)明中的端蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明中的永磁鐵芯的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明中的u-u剖視方向的永磁鐵芯與端蓋的安裝示意圖；

圖9為本發(fā)明的一種恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明的一種恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁控制方法的工作流程圖；

圖11為本發(fā)明涉及的典型的h橋驅(qū)動(dòng)線圈電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步清楚、完整地描述。需要說(shuō)明的是，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“對(duì)稱”、“上方”、“下方”、“左部”、“中部”、“右部”、“內(nèi)”、“底”、“中”、“橫向”、“左端”、“右端”、“左端面”、“右端面”、“中心”、“左側(cè)”、“右側(cè)”、“中段”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”、“第四”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁裝置，其特征在于，包括：永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1、電磁控制鐵芯組件2和機(jī)殼固定組件3；

所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1的左部可旋轉(zhuǎn)地套接于所述機(jī)殼固定組件3內(nèi)的左部，所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1的中部穿過(guò)所述電磁控制鐵芯組件2的中心通孔，所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1的右部可旋轉(zhuǎn)地套接于所述電磁控制鐵芯組件2的右部；

所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1用于通過(guò)與電磁控制鐵芯組件2進(jìn)行磁體之間相互作用從而實(shí)現(xiàn)恒力矩旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，通過(guò)機(jī)殼固定組件3的機(jī)械限位方式以及電磁控制鐵芯組件2定時(shí)改變電磁極性的方式實(shí)現(xiàn)按角度比例旋轉(zhuǎn)；

所述電磁控制鐵芯組件2的右部安裝于所述機(jī)殼固定組件3的右端面，所述電磁控制鐵芯組件2的左部設(shè)置于所述機(jī)殼固定組件3內(nèi)的內(nèi)部并且與所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1的右部進(jìn)行接觸；

所述電磁控制鐵芯組件2用于將電能轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)，并且通過(guò)與所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1進(jìn)行磁體間相互作用的方式，驅(qū)動(dòng)所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1的軸輸出；

所述機(jī)殼固定組件3作為永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1、電磁控制鐵芯組件2的固定機(jī)架，用于保護(hù)所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1與所述電磁控制鐵芯組件2，限制所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1的旋轉(zhuǎn)角度，整機(jī)封蓋及散熱；

所述機(jī)殼固定組件3包括端蓋31和外殼32；

所述端蓋31固定安裝于外殼32的左端面，用于封蓋該恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁裝置，承載所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1，使所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1得以旋轉(zhuǎn)，限制所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1的旋轉(zhuǎn)角度；

所述端蓋31為采用高強(qiáng)度鋁合金的端蓋31；

所述外殼32作為端蓋31與電磁控制鐵芯組件2安裝機(jī)架，用于封蓋該恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁裝置，使整機(jī)散熱，使端蓋31與電磁控制鐵芯組件2固定在外殼32上；

所述外殼32為采用具有阻斷磁路作用的奧氏體不銹鋼的外殼32；

所述電磁控制鐵芯組件2包括電磁鐵芯21和線圈22；

所述電磁鐵芯21的右部固定安裝于外殼32的右端面，所述電磁鐵芯21的左端面中心處設(shè)有一個(gè)橫向的貫通至所述電磁鐵芯21右端面的中心通孔，所述電磁鐵芯21的左部設(shè)置于外殼32內(nèi)；

所述線圈22分布于電磁鐵芯21的左部，所述線圈22的控制線引出至機(jī)殼固定組件3外；

所述線圈22為采用繞制成馬蹄形的耐溫漆包銅線的線圈22；

所述永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1包括永磁鐵芯11、永磁體12和輸出軸13；

所述永磁鐵芯11的左部可轉(zhuǎn)動(dòng)地套于端蓋31中，永磁鐵芯11的右端面與永磁體12進(jìn)行固定連接，作為輸出軸13的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)輸出軸13旋轉(zhuǎn)，所述永磁鐵芯11作為永磁體12的安裝固定結(jié)構(gòu)用于束縛永磁體12的磁力線從而使永磁鐵芯11具有磁場(chǎng)與極性；

所述永磁鐵芯11為采用高磁導(dǎo)率材料的永磁鐵芯11，以形成磁回路，本實(shí)施例具體采用c＜0.08％優(yōu)質(zhì)碳素鋼作為所述永磁鐵芯的材料；

所述永磁體12固定安裝于永磁鐵芯11右端面，并且與電磁控制鐵芯組件2不接觸；

所述永磁體12為采用預(yù)充磁耐溫的ndfeb材料的永磁體12，具有良好的永磁性；

所述輸出軸13的左端固定安裝于永磁鐵芯11右側(cè)橫向中心處，所述輸出軸13的中段穿過(guò)電磁鐵芯21的中心通孔，所述輸出軸13的右端可轉(zhuǎn)動(dòng)地被套接于電磁鐵芯21中；

所述輸出軸13為采用順磁材料的輸出軸13，用以減少對(duì)工作磁路的影響，本實(shí)施例的輸出軸13具體使用不銹鋼材料；

該恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁裝置，還包括輸出軸承131和平面軸承132；

所述輸出軸承131的內(nèi)圈固定套設(shè)于輸出軸13的右部，位于所述輸出軸承套131右側(cè)的輸出軸13部分從所述電磁鐵芯21的右端面伸出，所述輸出軸承131的外圈固定安裝于所述電磁鐵芯21的右部的橫向中心處；

所述平面軸承132作為機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件，包括緊環(huán)、混動(dòng)體、松環(huán)；

所述緊環(huán)與松環(huán)的內(nèi)圈都固定套設(shè)于輸出軸13的左端，所述松環(huán)的外圈固定安裝于永磁鐵芯11右側(cè)橫向中心處，所述緊環(huán)的外圈固定安裝于電磁鐵芯21左側(cè)橫向中心處。

如圖1、圖2所示，所述永磁體12包括第一永磁體121和第二永磁體122，第一永磁體設(shè)置于永磁鐵芯11的右端面的左側(cè)從而形成與電磁控制鐵芯組件2相互作用的永磁n極，第二永磁體設(shè)置于永磁鐵芯11的右端面的右側(cè)從而形成與電磁控制鐵芯組件2相互作用的永磁s極，所述永磁n極與永磁s極呈對(duì)稱分布；

所述第一永磁體121和第二永磁體122都為半圓環(huán)狀，使輸出軸具有最大的擺動(dòng)(旋轉(zhuǎn))可調(diào)角度；

如圖3所示，本發(fā)明的實(shí)施原理說(shuō)明如下：

通過(guò)可控方向的電流，控制線圈和鐵芯的n、s方向，吸引或排斥與之對(duì)應(yīng)的永磁鐵，在中心軸的束縛下實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)180°，為獲得合適的初始扭矩，實(shí)際的扭轉(zhuǎn)角度小于180°(本例選擇110°)，避開(kāi)死點(diǎn)位置，因此也可稱作擺動(dòng)；

根據(jù)現(xiàn)代電磁學(xué)原理，單向電流通過(guò)螺旋線圈可產(chǎn)生特定方向的磁場(chǎng)，右手螺旋定則拇指指向n極，而s極相反，在線圈中放置鐵芯可以增強(qiáng)磁場(chǎng)強(qiáng)度，提高電磁轉(zhuǎn)換效率；

現(xiàn)有技術(shù)的電磁裝置只能直線運(yùn)動(dòng)，一般直流或交流電通過(guò)線圈形成磁場(chǎng)，吸合其中的軟磁鐵芯靠近，斷電后靠彈簧復(fù)位，在通電與斷電變換過(guò)程中實(shí)現(xiàn)往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。

如圖4所示，所述電磁鐵芯21的左部端面上設(shè)有第一線圈繞線臺(tái)211與第二線圈繞線臺(tái)212，第一線圈繞線臺(tái)凸設(shè)于所述電磁鐵芯21的左端面的左側(cè)，第二線圈繞線臺(tái)凸設(shè)于所述電磁鐵芯21的左端面的右側(cè)。

所述第一線圈繞線臺(tái)211與第二線圈繞線臺(tái)212都采用低矯頑力高磁感應(yīng)強(qiáng)度軟磁材料，用以保證電磁驅(qū)動(dòng)力；

所述第一線圈繞線臺(tái)211與第二線圈繞線臺(tái)212的截面形成雙馬蹄形的截面，配合馬蹄形的線圈，使得結(jié)構(gòu)緊湊，并且具有密封槽、出線孔、安裝螺孔；

如圖5所示，所述線圈22包括第一線圈221與第二線圈222，第一線圈套設(shè)于第一線圈繞線臺(tái)的周邊從而形成電磁第一極，第二線圈套設(shè)于第二線圈繞線臺(tái)的周邊從而形成電磁第二極；

所述電磁控制鐵芯組件2通電后形成極性相反的與永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1相互作用的電磁第一極與電磁第二極，電磁第一極與電磁第二極呈對(duì)稱分布。

如圖6、7、8所示，所述端蓋31右端面的中心處凹設(shè)有一端蓋圓形沉臺(tái)311；

所述永磁鐵芯11的左部為鐵芯圓柱體111，所述鐵芯圓柱體111的外徑小于所述端蓋圓形沉臺(tái)的內(nèi)徑，所述鐵芯圓柱體111套入所述端蓋圓形沉臺(tái)311內(nèi)；

所述端蓋圓形沉臺(tái)的內(nèi)壁凸設(shè)有第一擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)312與第二擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)313，所述鐵芯圓柱體111的外壁凸設(shè)有第三擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)1111；

所述第一擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)312、第二擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)313與第三擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)1111的高度都小于所述端蓋圓形沉臺(tái)內(nèi)徑與所述鐵芯圓柱體111外徑的差值；

所述第一擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)312作為擺動(dòng)弧度第一端點(diǎn)限制位，用于限制第三擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)1111的擺動(dòng)弧度，使永磁鐵芯11在一擺動(dòng)限位角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)；

所述第二擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)313作為擺動(dòng)弧度第二端點(diǎn)限制位，用于限制第三擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)1111的擺動(dòng)弧度，使永磁鐵芯11在所述擺動(dòng)限位角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)；

所述鐵芯圓柱體111擺動(dòng)的角度等于輸出軸13的擺動(dòng)角度；

所述第三擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)1111用于同步跟隨著所述鐵芯圓柱體111的轉(zhuǎn)動(dòng)，在受到第一擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)312或第二擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)313的限位后，卡停永磁鐵芯11一個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)；

當(dāng)所述擺動(dòng)限位角度為180度時(shí)，永磁鐵芯11還設(shè)有第四擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)1112，第三擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)1111與第四擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)1112呈對(duì)稱分布；

所述第四擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)1112用于在受到第一擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)312或第二擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)313的限位后，與第三擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)1111共同卡停永磁鐵芯11一個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)；

所述第四擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)1112的高度小于所述端蓋圓形沉臺(tái)內(nèi)徑與所述鐵芯圓柱體111外徑的差值；

當(dāng)所述鐵芯圓柱體111可轉(zhuǎn)動(dòng)地套入端蓋圓形沉臺(tái)時(shí)，第一擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)312、第二擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)313、第三擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)1111與第四擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)1112呈環(huán)形分布，其環(huán)形分布順序?yàn)榈谝粩[動(dòng)限位結(jié)構(gòu)312、第三擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)1111、第二擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)313、第四擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)1112。

如圖9所示，一種恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁系統(tǒng)，包括如上所述的恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁裝置、直流電源控制器；

所述恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁裝置與直流電源控制器進(jìn)行電連接；

所述直流電源控制器包括第一h橋驅(qū)動(dòng)電路、第二h橋驅(qū)動(dòng)電路、cpu控制模塊、電源模塊，作為電磁裝置驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)所述恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁裝置動(dòng)作；

所述電源模塊分別與第一h橋驅(qū)動(dòng)電路、第二h橋驅(qū)動(dòng)電路、cpu控制模塊進(jìn)行電連接，用于給各連接模塊提供直流電源；

所述cpu控制模塊分別與第一h橋驅(qū)動(dòng)電路、第二h橋驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行電連接，用于控制第一h橋驅(qū)動(dòng)電路與第二h橋驅(qū)動(dòng)電路的輸出；

所述第一h橋驅(qū)動(dòng)電路與第一線圈進(jìn)行電連接，用于控制第一線圈的通斷電與電流方向；

所述第二h橋驅(qū)動(dòng)電路與第一線圈進(jìn)行電連接，用于控制第二線圈的通斷電與電流方向；

所述第一線圈包括線圈第一電源輸入端、線圈第二電源輸入端，所述第二線圈包括線圈第三電源輸入端、線圈第四電源輸入端；

所述線圈第一電源輸入端與第一h橋驅(qū)動(dòng)電路的一個(gè)輸出端進(jìn)行電連接，用于作為所述第一線圈的電流輸入端或輸出端；

所述線圈第二電源輸入端與第一h橋驅(qū)動(dòng)電路的另一個(gè)輸出端進(jìn)行電連接，用于作為所述第一線圈的電流輸入端或輸出端；

所述線圈第三電源輸入端與第二h橋驅(qū)動(dòng)電路的一個(gè)輸出端進(jìn)行電連接，用于作為所述第二線圈的電流輸入端或輸出端；

所述線圈第四電源輸入端與第二h橋驅(qū)動(dòng)電路的另一個(gè)輸出端進(jìn)行電連接，用于作為所述第二線圈的電流輸入端或輸出端。

如圖11所示，圖中的電路為一個(gè)典型的h橋驅(qū)動(dòng)線圈電路；

所述h橋驅(qū)動(dòng)線圈電路包括4個(gè)三極管和一個(gè)線圈，h橋驅(qū)動(dòng)線圈電路的4個(gè)三極管組成h的4條垂直腿，h中的線圈符號(hào)代表著實(shí)際的線圈，要使線圈通電，必須導(dǎo)通對(duì)角線上的一對(duì)三極管，根據(jù)不同三極管對(duì)的導(dǎo)通情況，電流可能會(huì)從左至右或從右至左流過(guò)線圈，從而改變線圈的磁極屬性；

所述第一h橋驅(qū)動(dòng)電路與第二h橋驅(qū)動(dòng)電路都利用了所述h橋驅(qū)動(dòng)線圈電路的工作原理。

如圖10所示，一種恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁控制方法，包括以下步驟：

步驟1，第一h橋驅(qū)動(dòng)電路對(duì)第一線圈進(jìn)行正向使能，從而形成與永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1相互作用的第一線圈的電磁n極；

第二h橋驅(qū)動(dòng)電路同時(shí)對(duì)第二線圈進(jìn)行逆向使能，從而形成與永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1相互作用的第二線圈的電磁s極；

步驟2，第二永磁體迅速帶動(dòng)永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1旋轉(zhuǎn)直至第二永磁體與所述電磁n極異性相吸，同時(shí)第一永磁體同步帶動(dòng)永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1旋轉(zhuǎn)直至第一永磁體與所述電磁s極異性相吸且第三擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)的左側(cè)被限位，在第一、第二h橋驅(qū)動(dòng)電路繼續(xù)保持如步驟1所述的控制方式的過(guò)程中，永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1被鎖定不旋轉(zhuǎn)；

步驟3，第一h橋驅(qū)動(dòng)電路對(duì)第一線圈進(jìn)行逆向使能，從而使與永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1相互作用的第一線圈由電磁n極變成電磁s極；

第二h橋驅(qū)動(dòng)電路同時(shí)對(duì)第二線圈進(jìn)行正向使能，從而使與永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1相互作用的第二線圈的電磁s極變成電磁n極；

步驟4，第二永磁體迅速帶動(dòng)永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1逆向旋轉(zhuǎn)直至第二永磁體與所述電磁n極異性相吸，同時(shí)第一永磁體同步帶動(dòng)永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1逆向旋轉(zhuǎn)直至第一永磁體與所述電磁s極異性相吸且第三擺動(dòng)限位結(jié)構(gòu)的右側(cè)被限位，在第一、第二h橋驅(qū)動(dòng)電路繼續(xù)保持如步驟3所述的控制方式的過(guò)程中，永磁旋轉(zhuǎn)輸出組件1被鎖定不旋轉(zhuǎn)；

步驟5，判斷第一、第二h橋驅(qū)動(dòng)電路是否停止輸出，是則結(jié)束該恒力矩比例旋轉(zhuǎn)的電磁控制方法的工作流程，否則循環(huán)到步驟1。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。