專利名稱：磁推力直線電機及其工作方法
技術領域：
本發明涉及一種適用于精密測量、計量、辦公自動化設備、工業電器、家用電器、機 器人、汽車、航空航天設備等各種場合的定位和驅動的磁推力直線電機及其工作方法。
背景技術：
傳統的直線感應電機與旋轉式感應電機的工作原理相似，當初級繞組通入交流電 源時，便在氣隙中產生行波磁場，次級在行波磁場切割下，感應出電動勢并產生電流，該電 流與氣隙中的磁場相作用就產生電磁推力。如果初級固定，則次級在推力作用下做直線運 動；反之，則初級做直線運動。直線電機具有以下特點
1、高速響應由于系統中直接取消了一些響應時間常數較大的機械傳動件(如絲杠 等)，使控制系統動態響應性能大大提高，反應異常靈敏快捷。2、高精度直線驅動系統取消了由于絲杠等機械機構產生的傳動間隙和誤差，減 少了插補運動時因傳動系統滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制，即可大大 提高機床的定位精度。3、動剛度高由于“直接驅動”，避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環節的彈性 變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現象，同時也提高了其傳動剛度。4、行程長度不受限制在導軌上通過串聯直線電動機，可以無限延長其行程長度。5、運動安靜、噪音低由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦，且導軌又可采用滾 動導軌或磁墊懸浮導軌(無機械接觸)，其運動時噪音將大大降低。直線電機適用于機械、精密測量、計量、辦公自動化設備、工業電器、家用電器、機 器人、汽車、航空航天設備等各種場合的定位和驅動。但是，現有的感應式直線電機由于工作原理、結構和力傳遞方式的限制，存在推力 小、效率低、損耗大、質量功率比小等缺陷，不能滿足所有場合的使用要求，需要有特殊性能 的直線電機來彌補。
發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種推力大、效率高、損 耗小、質量功率比大的磁推力直線電機。本發明的另一目的是提供一種基于上述磁推力直線電機的工作方法。本發明的目的通過下述技術方案實現磁推力直線電機，主要由設置有中心孔的 電機定子、以及貫穿設置在中心孔內的電機動子構成，所述電機定子主要由定子殼體、以及 設置在定子殼體上的徑向凹槽和軸向凹槽構成，所述徑向凹槽和軸向凹槽分別沿中心孔呈 徑向設置和軸向設置；所述徑向凹槽一端與中心孔相連通，且徑向凹槽的左側或右側設置 有與其相連通的彈簧凹槽；軸向凹槽位于徑向凹槽的右側或左側，且與徑向凹槽相連通； 所述徑向凹槽內設置有徑向頂桿，軸向凹槽內設置有軸向頂桿，彈簧凹槽內設置有彈簧；所述徑向凹槽遠離中心孔的一端還依次連通有徑向扛桿腔和徑向磁力推動腔，徑向扛桿腔內 設置有一端與徑向頂桿相接觸的徑向扛桿，徑向扛桿的另一端與設置在徑向磁力推動腔內 的徑向磁推動裝置相接觸；所述軸向凹槽遠離徑向凹槽的一端還依次連通有軸向扛桿腔和 軸向磁力推動腔，軸向扛桿腔內設置有一端與軸向頂桿相接觸的軸向扛桿，軸向扛桿的另 一端與設置在軸向磁力推動腔內的軸向磁推動裝置相接觸。
所述徑向磁推動裝置包括彼此相接觸的徑向電磁鐵和徑向永久磁鐵，且徑向電磁 鐵通電后與永久磁鐵相近的一端磁極性相同，徑向扛桿遠離徑向頂桿的一端與徑向電磁鐵 或徑向永久磁鐵相接觸，當給徑向電磁鐵通電，徑向電磁鐵產生與徑向永久磁鐵相反的磁 場，互相之間產生推力，該推力即為驅動徑向位移機構頂桿移動的動力；所述軸向磁推動 裝置包括彼此相接觸的軸向電磁鐵和軸向永久磁鐵，且軸向電磁鐵通電后與軸向永久磁鐵 相近的一端磁極性相同，軸向扛桿遠離軸向頂桿的一端與軸向電磁鐵或軸向永久磁鐵相接 觸，當給軸向電磁鐵通電，軸向電磁鐵產生與軸向永久磁鐵相反的磁場，互相之間產生推 力，該推力即為驅動軸向位移機構頂桿移動的動力。所述徑向電磁鐵和軸向電磁鐵均通過電源線與外部電源相連，所述外部電源為電 機的供電電源和控制電源；電源裝置和控制裝置按照預先的設定分別對電機各徑向電磁鐵 和軸向電磁鐵的通電的時間、矢量、頻率以及邏輯順序進行控制，從而控制電機的速度、推 力、位移、運行方向；上述參數可預先設置且可根據使用要求隨時修改。所述徑向扛桿腔的軸線分別垂直于徑向凹槽和徑向磁力推動腔的軸線，且徑向扛 桿腔內設置有徑向扛桿軸，徑向扛桿與徑向扛桿軸配合設置且能繞其轉動；軸向扛桿腔的 軸線分別垂直于軸向凹槽和軸向磁力推動腔的軸線，且軸向扛桿腔內設置有軸向扛桿軸， 軸向扛桿與軸向扛桿軸上配合設置且能繞其轉動；從而構成類似扛桿原理的推動機構，具 有將力放大或將位移放大的功能。所述中心孔的內壁上鑲嵌有若干個滾珠，所述電機動子的外圓沿軸向設置有與滾 珠位置相匹配的滑槽，電機動子通過滑槽和滾珠與電機定子形成滑動配合；由于采用了此 種結構，從而減小了電機動子在中心孔內運動所受到的摩擦力。所述定子殼體主要由定子殼體A和定子殼體B扣合在一起構成，便于安裝和拆卸， 本發明中的定子殼體不限于由兩塊殼體組裝而成，也可根據實際情況另行設計。所述徑向凹槽、與徑向凹槽遠離中心孔的一端依次連通的徑向扛桿腔和徑向磁力 推動腔、設置在徑向凹槽左側的彈簧凹槽、設置在徑向凹槽右側的軸向凹槽、與軸向凹槽遠 離徑向凹槽的一端依次連通的軸向扛桿腔和軸向磁力推動腔、設置在徑向凹槽內的徑向頂 桿、設置在軸向凹槽內的軸向頂桿、設置在彈簧凹槽內的彈簧、分別設置在徑向扛桿腔和徑 向磁力推動腔內的徑向扛桿和徑向磁推動裝置、分別設置在軸向扛桿腔和軸向磁力推動腔 內的軸向扛桿和軸向磁推動裝置構成左驅動結構；所述徑向凹槽、與徑向凹槽遠離中心孔 的一端依次連通的徑向扛桿腔和徑向磁力推動腔、設置在徑向凹槽右側的彈簧凹槽、設置 在徑向凹槽左側的軸向凹槽、與軸向凹槽遠離徑向凹槽的一端依次連通的軸向扛桿腔和軸 向磁力推動腔、設置在徑向凹槽內的徑向頂桿、設置在軸向凹槽內的軸向頂桿、以及設置在 彈簧凹槽內的彈簧、分別設置在徑向扛桿腔和徑向磁力推動腔內的徑向扛桿和徑向磁推動 裝置、分別設置在軸向扛桿腔和軸向磁力推動腔內的軸向扛桿和軸向磁推動裝置構成右驅 動結構；當電機只需單方向運行的功能時只設立左驅動結構或右驅動結構，當需要正反向運行的功能時則左右驅動結構都要設置，即左驅動結構和右驅動結構均至少為一個。作為本發明的一種優選方式，所述左驅動結構和右驅動結構中的徑向凹槽均為兩 個，且沿中心孔對稱設置，兩個徑向凹槽遠離中心孔的一端均分別連通有徑向扛桿腔，兩個 徑向扛桿腔與同一個徑向磁力推動腔相連通；所述左驅動結構和右驅動結構中的軸向凹槽 也均為兩個，且分別與左驅動結構和右驅動結構中的兩個徑向凹槽相連通；本發明中的左 驅動結構和右驅動結構中的徑向凹槽和軸向凹槽數目不限于此，也可根據實際需要另行選 擇。
上述電機動子和電機定子零部件的材質可以是金屬材料也可以是非金屬材料。上述徑向凹槽優先設計為垂直于中心孔的中軸線，由于電機動子與中心孔為同心 設置，即徑向凹槽優先設計為垂直于電機動子的中軸線，在實際使用中，根據需要可有小角 度的傾角；所述軸向凹槽平行于電子動子的中軸線。基于上述磁推力直線電機的工作方法，包括左驅動過程和右驅動過程，其中 左驅動過程電機初始狀態下，向其左驅動結構中的徑向電磁鐵通電，使徑向電磁鐵勵
磁并與徑向永久磁鐵磁性方向相反，在同極相斥的磁力作用下，徑向永久磁鐵向中心孔相 反方向運動，推動徑向扛桿的一端向中心孔相反方向運動，進而使得徑向扛桿的另一端向 中心孔方向運動，帶動徑向頂桿向電機動子擠壓，使徑向頂桿與電機動子形成緊配合；然后 向左驅動結構中的軸向電磁鐵通電，使軸向電磁鐵勵磁并與軸向永久磁鐵磁性方向相反， 在同極相斥的磁力作用下，軸向電磁鐵沿電機定子右側運動，推動軸向扛桿的一端沿電機 定子右側運動，進而推動徑向頂桿的另一端沿電機定子左側運動，從而推動徑向頂桿帶動 電機動子向左移動；驅動結束后，對徑向電磁鐵和軸向電磁鐵斷電，徑向頂桿和軸向頂桿恢 復常態，且在彈簧的作用下，徑向頂桿移動到最右側；
右驅動過程當電機動子左移到極限位置后，向右驅動結構中的徑向電磁鐵通電，使徑 向電磁鐵勵磁并與徑向永久磁鐵磁性方向相反，在磁力作用下，徑向永久磁鐵向中心孔相 反方向運動，推動徑向扛桿的一端向中心孔相反方向運動，進而使得徑向扛桿的另一端向 中心孔方向運動，帶動徑向頂桿向電機動子擠壓，使徑向頂桿與電機動子形成緊配合；然后 向右驅動結構中軸向電磁鐵通電，使軸向電磁鐵勵磁并與軸向永久磁鐵磁性方向相反，在 磁力作用下，軸向電磁鐵沿電機定子左側運動，推動軸向扛桿的一端沿電機定子左側運動， 進而推動徑向頂桿的另一端沿電機定子右側運動，從而推動徑向頂桿帶動電機動子向右移 動；驅動結束后，對徑向電磁鐵和軸向電磁鐵斷電，徑向頂桿和軸向頂桿恢復常態，且在彈 簧的作用下，徑向頂桿移動到最左側；
重復上述左驅動過程，電機動子即相對于電機定子進行連續的向左的直線運動；重復 上述右驅動過程，電機動子即相對于電機定子進行連續的向右的直線運動。上述電機工作方法針對只有一個左驅動結構和一個右驅動結構的情況，在實際工 作中常常根據需要設計多個左驅動結構和右驅動結構，其驅動原理均建立在上述方法的基 礎上，在此不再贅述。綜上所述，本發明的有益效果是
(1)本發明相對于現有的感應式直線電機，在同等輸入功率下具有更大的推力；
(2)本發明相對于現有的感應式直線電機，可以具有更高的運行速度；
(3)本發明相對于現有的感應式直線電機，具有更高的工作效率；(4)本發明相對于現有的感應式直線電機，工作損耗小，使用壽命更長；
(5)本發明通過設置徑向推力放大機構和軸向推力放大機構，提高了在同等功率下電 機的推力，降低了電機的制造成本。
圖1為本發明實施例1的剖視圖； 圖2為圖1中A向結構示意圖。附圖中標記及相應的零部件名稱1 一電機動子；2—徑向頂桿；3—軸向頂桿；4一 彈簧；5—徑向扛桿；6—軸向扛桿；7—徑向電磁鐵；8—徑向永久磁鐵；9一軸向電磁鐵； 10—軸向永久磁鐵；11一徑向扛桿軸；12—軸向扛桿軸；13—滾珠；14一定子殼體A ； 15— 定子殼體B ;16 —電源線；17—滑槽。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖，對本發明作進一步的詳細說明，但本發明的實施方式不 僅限于此。實施例1
如圖1和2所示，本發明主要由設置有中心孔的電機定子、以及貫穿設置在中心孔內的 電機動子1構成，所述電機定子主要由定子殼體A14和定子殼體B15扣合在一起構成的定 子殼體、以及設置在定子殼體上的徑向凹槽和軸向凹槽構成，所述徑向凹槽和軸向凹槽分 別沿中心孔呈徑向設置和軸向設置；所述徑向凹槽一端與中心孔相連通，且徑向凹槽的左 側或右側設置有與其相連通的彈簧凹槽；軸向凹槽位于徑向凹槽的右側或左側，且與徑向 凹槽相連通；所述徑向凹槽內設置有徑向頂桿2，軸向凹槽內設置有軸向頂桿3，彈簧凹槽 內設置有彈簧4 ；所述徑向凹槽遠離中心孔的一端還依次連通有徑向扛桿腔和徑向磁力推 動腔，徑向扛桿腔內設置有一端與徑向頂桿2相接觸的徑向扛桿5，徑向扛桿5的另一端與 設置在徑向磁力推動腔內的徑向磁推動裝置相接觸；所述軸向凹槽遠離徑向凹槽的一端還 依次連通有軸向扛桿腔和軸向磁力推動腔，軸向扛桿腔內設置有一端與軸向頂桿3相接觸 的軸向扛桿6，軸向扛桿6的另一端與設置在軸向磁力推動腔內的軸向磁推動裝置相接觸。所述徑向磁推動裝置包括彼此相接觸的徑向電磁鐵7和徑向永久磁鐵8，且徑向 電磁鐵7通電后與永久磁鐵8相近的一端磁極性相同，徑向扛桿5遠離徑向頂桿2的一端 與徑向電磁鐵7或徑向永久磁鐵8相接觸；所述軸向磁推動裝置包括彼此相接觸的軸向電 磁鐵9和軸向永久磁鐵10，且軸向電磁鐵9通電后與軸向永久磁鐵10相近的一端磁極性相 同，軸向扛桿6遠離軸向頂桿3的一端與軸向電磁鐵9或軸向永久磁鐵10相接觸
所述徑向電磁鐵7和軸向電磁鐵9均通過電源線16與外部電源相連，所述外部電源為 電機的供電電源和控制電源；電源裝置和控制裝置按照預先的設定分別對電機各徑向電磁 鐵7和軸向電磁鐵9的通電的時間、矢量、頻率以及邏輯順序進行控制，從而控制電機的速 度、推力、位移、運行方向；上述參數可預先設置且可根據使用要求隨時修改。所述中心孔的內壁上鑲嵌有若干個滾珠13，所述電機動子1的外圓沿軸向設置有 與滾珠位置相匹配的滑槽17，電機動子1通過滑槽17和滾珠13與電機定子形成滑動配合； 由于采用了此種結構，從而減小了電機動子1在中心孔內運動所受到的摩擦力。
所述徑向扛桿腔的軸線分別垂直于徑向凹槽和徑向磁力推動腔的軸線，且徑向扛 桿腔內設置有徑向扛桿軸11，徑向扛桿5與徑向扛桿軸11配合設置且能繞其轉動；軸向扛 桿腔的軸線分別垂直于軸向凹槽和軸向磁力推動腔的軸線，且軸向扛桿腔內設置有軸向扛 桿軸12，軸向扛桿6與軸向扛桿軸12上配合設置且能繞其轉動。
本發明涉及的直線電機中左驅動結構主要由徑向凹槽、與徑向凹槽遠離中心孔的 一端依次連通的徑向扛桿腔和徑向磁力推動腔、設置在徑向凹槽左側的彈簧凹槽、設置在 徑向凹槽右側的軸向凹槽、與軸向凹槽遠離徑向凹槽的一端依次連通的軸向扛桿腔和軸向 磁力推動腔、設置在徑向凹槽內的徑向頂桿2、設置在軸向凹槽內的軸向頂桿3、設置在彈 簧凹槽內的彈簧4、分別設置在徑向扛桿腔和徑向磁力推動腔內的徑向扛桿5和徑向磁推 動裝置、分別設置在軸向扛桿腔和軸向磁力推動腔內的軸向扛桿6和軸向磁推動裝置構 成；右驅動結構主要由徑向凹槽、與徑向凹槽遠離中心孔的一端依次連通的徑向扛桿腔和 徑向磁力推動腔、設置在徑向凹槽右側的彈簧凹槽、設置在徑向凹槽左側的軸向凹槽、與軸 向凹槽遠離徑向凹槽的一端依次連通的軸向扛桿腔和軸向磁力推動腔、設置在徑向凹槽內 的徑向頂桿2、設置在軸向凹槽內的軸向頂桿3、以及設置在彈簧凹槽內的彈簧4、分別設置 在徑向扛桿腔和徑向磁力推動腔內的徑向扛桿5和徑向磁推動裝置、分別設置在軸向扛桿 腔和軸向磁力推動腔內的軸向扛桿6和軸向磁推動裝置構成右驅動結構；當電機只需單方 向運行的功能時只設立左驅動結構或右驅動結構，當需要正反向運行的功能時則左右驅動 結構都要設置，即左驅動結構和右驅動結構均至少為一個。本實施中的圖1和圖2所示的電機僅僅是例針對左驅動結構和右驅動結構均為一 個的情況，但本發明涉及的電機的左驅動結構和右驅動結構數目可以根據實際情況隨意設 計；且在圖1和圖2中，左驅動結構和右驅動結構中的徑向凹槽均為兩個，且沿中心孔對稱 設置，兩個徑向凹槽遠離中心孔的一端均分別連通有徑向扛桿腔，兩個徑向扛桿腔與同一 個徑向磁力推動腔相連通；所述左驅動結構和右驅動結構中的軸向凹槽也均為兩個，且分 別與左驅動結構和右驅動結構中的兩個徑向凹槽相連通。現結合圖1和圖2所示的電機，詳細闡述本發明的工作原理及其過程，其包括左驅 動過程和右驅動過程，其中
左驅動過程電機初始狀態下，向其左驅動結構中的徑向電磁鐵7通電，使徑向電磁鐵 7勵磁并與兩塊徑向永久磁鐵8磁性方向相反，在同極相斥的磁力作用下，兩塊徑向永久磁 鐵8均向中心孔相反方向運動，各自推動與其相接觸的徑向扛桿5的一端向中心孔相反方 向運動，進而使得徑向扛桿5的另一端向中心孔方向運動，帶動徑向頂桿2向電機動子1擠 壓，使徑向頂桿2與電機動子1形成緊配合；然后向左驅動結構中的兩塊軸向電磁鐵9通 電，使兩塊軸向電磁鐵9勵磁并分別與兩塊軸向永久磁鐵10磁性方向相反，在同極相斥的 磁力作用下，兩塊軸向電磁鐵9均沿電機定子右側運動，并分別推動軸向扛桿6的一端沿電 機定子右側運動，進而推動徑向頂桿2的另一端沿電機定子左側運動，從而推動徑向頂桿2 帶動電機動子1向左移動；驅動結束后，對徑向電磁鐵7和軸向電磁鐵9斷電，徑向頂桿2 和軸向頂桿3恢復常態，且在彈簧4的作用下，徑向頂桿2移動到最右側；
右驅動過程向右驅動結構中的徑向電磁鐵7通電，使徑向電磁鐵7勵磁并與兩塊徑向 永久磁鐵8磁性方向相反，在同極相斥的磁力作用下，兩塊徑向永久磁鐵8均向中心孔相反 方向運動，各自推動與其相接觸的徑向扛桿5的一端向中心孔相反方向運動，進而使得徑向扛桿5的另一端向中心孔方向運動，帶動徑向頂桿2向電機動子1擠壓，使徑向頂桿2與 電機動子1形成緊配合；然后向右驅動結構中的兩塊軸向電磁鐵9通電，使兩塊軸向電磁鐵 9勵磁后并與兩塊軸向永久磁鐵10磁性方向相反，在同極相斥的磁力作用下，兩塊軸向電 磁鐵9沿電機定子左側運動，推動軸向扛桿6的一端沿電機定子左側運動，進而推動徑向頂 桿2的另一端沿電機定子右側運動，從而推動徑向頂桿2帶動電機動子1向右移動；驅動結 束后，對徑向電磁鐵7和軸向電磁鐵9斷電，徑向頂桿2和軸向頂桿3恢復常態，且在彈簧 4的作用下，兩塊徑向頂桿2移動到最左側；
重復上述左驅動過程，電機動子1即相對于電機定子進行連續的向左的直線運動；重 復上述右驅動過程，電機動子1即相對于電機定子進行連續的向右的直線運動。
上述過程只針對左驅動結構和右驅動結構均為一個的情況，但不局限于此，在實 際過程中，為了使得電子動子1的左移和右移距離更大，常常設計多個左驅動結構和右驅 動結構，使其連續的進行左驅動過程或右驅動過程，直至達到需求的運動距離，其驅動原理 均建立在上述結構和方法的基礎上，在此不再贅述。如上所述，便可較好的實現本發明。
權利要求
1.磁推力直線電機，主要由設置有中心孔的電機定子、以及貫穿設置在中心孔內的電 機動子(1)構成，其特征在于，所述電機定子主要由定子殼體、以及設置在定子殼體上的徑 向凹槽和軸向凹槽構成，所述徑向凹槽和軸向凹槽分別沿中心孔呈徑向設置和軸向設置； 所述徑向凹槽一端與中心孔相連通，且徑向凹槽的左側或右側設置有與其相連通的彈簧凹 槽；軸向凹槽位于徑向凹槽的右側或左側，且與徑向凹槽相連通；所述徑向凹槽內設置有 徑向頂桿(2)，軸向凹槽內設置有軸向頂桿(3)，彈簧凹槽內設置有彈簧(4);所述徑向凹槽 遠離中心孔的一端還依次連通有徑向扛桿腔和徑向磁力推動腔，徑向扛桿腔內設置有一端 與徑向頂桿(2)相接觸的徑向扛桿(5)，徑向扛桿(5)的另一端與設置在徑向磁力推動腔內 的徑向磁推動裝置相接觸；所述軸向凹槽遠離徑向凹槽的一端還依次連通有軸向扛桿腔和 軸向磁力推動腔，軸向扛桿腔內設置有一端與軸向頂桿(3)相接觸的軸向扛桿(6)，軸向扛 桿(6)的另一端與設置在軸向磁力推動腔內的軸向磁推動裝置相接觸。
2.根據權利要求1所述的磁推力直線電機，其特征在于，所述徑向磁推動裝置包括彼 此相接觸的徑向電磁鐵(7 )和徑向永久磁鐵(8 )，且徑向電磁鐵(7 )通電后與永久磁鐵(8 ) 相近的一端磁極性相同，徑向扛桿(5 )遠離徑向頂桿(2 )的一端與徑向電磁鐵(7 )或徑向永 久磁鐵(8)相接觸；所述軸向磁推動裝置包括彼此相接觸的軸向電磁鐵(9)和軸向永久磁 鐵(10)，且軸向電磁鐵(9)通電后與軸向永久磁鐵(10)相近的一端磁極性相同，軸向扛桿 (6 )遠離軸向頂桿(3 )的一端與軸向電磁鐵(9 )或軸向永久磁鐵(10 )相接觸。
3.根據權利要求2所述的磁推力直線電機，其特征在于，所述徑向電磁鐵(7)和軸向電 磁鐵(9 )均通過電源線(16 )與外部電源相連。
4.根據權利要求1所述的磁推力直線電機，其特征在于，所述徑向扛桿腔的軸線分別 垂直于徑向凹槽和徑向磁力推動腔的軸線，且徑向扛桿腔內設置有徑向扛桿軸(11)，徑向 扛桿(5)與徑向扛桿軸(11)配合設置且能繞其轉動；軸向扛桿腔的軸線分別垂直于軸向凹 槽和軸向磁力推動腔的軸線，且軸向扛桿腔內設置有軸向扛桿軸(12)，軸向扛桿(6)與軸 向扛桿軸(12)上配合設置且能繞其轉動。
5.根據權利要求1所述的磁推力直線電機，其特征在于，所述中心孔的內壁上鑲嵌有 若干個滾珠(13)，所述電機動子(1)的外圓沿軸向設置有與滾珠(13)位置相匹配的滑槽 (17)。
6.根據權利要求1所述的磁推力直線電機，其特征在于，所述定子殼體主要由定子殼 體A (14)和定子殼體B (15)扣合在一起構成。
7.根據權利要求1 6中任一項所述的磁推力直線電機，其特征在于，所述徑向凹槽、 與徑向凹槽遠離中心孔的一端依次連通的徑向扛桿腔和徑向磁力推動腔、設置在徑向凹槽 左側的彈簧凹槽、設置在徑向凹槽右側的軸向凹槽、與軸向凹槽遠離徑向凹槽的一端依次 連通的軸向扛桿腔和軸向磁力推動腔、設置在徑向凹槽內的徑向頂桿(2)、設置在軸向凹 槽內的軸向頂桿(3)、設置在彈簧凹槽內的彈簧(4)、分別設置在徑向扛桿腔和徑向磁力推 動腔內的徑向扛桿(5)和徑向磁推動裝置、分別設置在軸向扛桿腔和軸向磁力推動腔內的 軸向扛桿(6)和軸向磁推動裝置構成左驅動結構；所述徑向凹槽、與徑向凹槽遠離中心孔 的一端依次連通的徑向扛桿腔和徑向磁力推動腔、設置在徑向凹槽右側的彈簧凹槽、設置 在徑向凹槽左側的軸向凹槽、與軸向凹槽遠離徑向凹槽的一端依次連通的軸向扛桿腔和軸 向磁力推動腔、設置在徑向凹槽內的徑向頂桿(2)、設置在軸向凹槽內的軸向頂桿(3)、以及設置在彈簧凹槽內的彈簧(4)、分別設置在徑向扛桿腔和徑向磁力推動腔內的徑向扛桿(5)和徑向磁推動裝置、分別設置在軸向扛桿腔和軸向磁力推動腔內的軸向扛桿(6)和軸向 磁推動裝置構成右驅動結構；所述左驅動結構和右驅動結構均至少為一個。
8.根據權利要求7所述的磁推力直線電機，其特征在于，所述左驅動結構和右驅動結 構中的徑向凹槽均為兩個，且沿中心孔對稱設置，兩個徑向凹槽遠離中心孔的一端均分別 連通有徑向扛桿腔，兩個徑向扛桿腔與同一個徑向磁力推動腔相連通；所述左驅動結構和 右驅動結構中的軸向凹槽也均為兩個，且分別與左驅動結構和右驅動結構中的兩個徑向凹 槽相連通。
9.基于上述磁推力直線電機的工作方法，其特征在于，包括左驅動過程和右驅動過程， 其中左驅動過程電機初始狀態下，向其左驅動結構中的徑向電磁鐵(7)通電，使徑向電磁 鐵(7)勵磁并與徑向永久磁鐵(8)磁性方向相反，在同極相斥的磁力作用下，徑向永久磁鐵 (8)向中心孔相反方向運動，推動徑向扛桿(5)的一端向中心孔相反方向運動，進而使得徑 向扛桿(5)的另一端向中心孔方向運動，帶動徑向頂桿(2)向電機動子(1)擠壓，使徑向頂 桿(2 )與電機動子(1)形成緊配合；然后向左驅動結構中的軸向電磁鐵(9 )通電，使軸向電 磁鐵(9)勵磁并與軸向永久磁鐵(10)磁性方向相反，在同極相斥的磁力作用下，軸向電磁 鐵(9)沿電機定子右側運動，推動軸向扛桿(6)的一端沿電機定子右側運動，進而推動徑向 頂桿(2)的另一端沿電機定子左側運動，從而推動徑向頂桿(2)帶動電機動子(1)向左移 動；驅動結束后，對徑向電磁鐵(7)和軸向電磁鐵(9)斷電，徑向頂桿(2)和軸向頂桿(3)恢 復常態，且在彈簧(4)的作用下，徑向頂桿(2)移動到最右側；右驅動過程向右驅動結構中的徑向電磁鐵(7)通電，使徑向電磁鐵(7)勵磁并與徑 向永久磁鐵(8)磁性方向相反，在磁力作用下，徑向永久磁鐵(8)向中心孔相反方向運動， 推動徑向扛桿(5)的一端向中心孔相反方向運動，進而使得徑向扛桿(5)的另一端向中心 孔方向運動，帶動徑向頂桿(2 )向電機動子(1)擠壓，使徑向頂桿(2 )與電機動子(1)形成 緊配合；然后向右驅動結構中軸向電磁鐵(9)通電，使軸向電磁鐵(9)勵磁并與軸向永久磁 鐵(10)磁性方向相反，在磁力作用下，軸向電磁鐵(9)沿電機定子左側運動，推動軸向扛桿(6)的一端沿電機定子左側運動，進而推動徑向頂桿(2)的另一端沿電機定子右側運動，從 而推動徑向頂桿(2)帶動電機動子(1)向右移動；驅動結束后，對徑向電磁鐵(7)和軸向電 磁鐵(9)斷電，徑向頂桿(2)和軸向頂桿(3)恢復常態，且在彈簧(4)的作用下，徑向頂桿(2) 移動到最左側；重復上述左驅動過程，電機動子(1)即相對于電機定子進行連續的向左的直線運動； 重復上述右驅動過程，電機動子(1)即相對于電機定子進行連續的向右的直線運動。
全文摘要
本發明公開了一種磁推力直線電機，包括電機定子和電機動子，電機定子設置有徑向凹槽和軸向凹槽；徑向凹槽與中心孔相通，其左側或右側設置有與其相連通的彈簧凹槽；軸向凹槽位于徑向凹槽右側或左側，且與徑向凹槽相通；徑向凹槽和軸向凹槽內分別設置有徑向頂桿和軸向頂桿，彈簧凹槽內設置有彈簧；徑向凹槽遠離中心孔一端連有徑向扛桿腔和徑向磁力推動腔，徑向扛桿腔內設有徑向扛桿，徑向磁力推動腔內設有徑向磁推動裝置；軸向凹槽遠離徑向凹槽的一端連有軸向扛桿腔和軸向磁力推動腔，軸向扛桿腔內設有軸向扛桿，軸向磁力推動腔內設置有軸向磁推動裝置。本發明還公開了一種磁推力直線電機的工作方法。本發明推力大、效率高、損耗小、質量功率比大。
文檔編號H02N11/00GK102136815SQ20111009339
公開日2011年7月27日 申請日期2011年4月14日 優先權日2011年4月14日
發明者劉勤 申請人:劉勤