一種疊層磁懸浮式推進器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種磁力推進器，更具體地說，涉及一種疊層磁懸浮式推進器。
【背景技術】
[0002]常見的推進器有氣動式推進器和電動式推進器，電動式推進器按驅動方式又分為電機驅動和電磁驅動。電機驅動的推進器一般需要采用齒輪減速箱減速后推動推進桿運動，將電機的旋轉運動變成直線運動，利用電機的正反轉完成推桿動作，適用于推動距離長，推動速度較慢的場合。電磁驅動的推進器一般采用磁極的吸引和排斥作用實現推進桿的運動，由于現有的電磁驅動的推進器推力的大小與距離的平方成反比，當距離較遠時，推力會明顯減小，因此適用于推進速度快，推進距離較短的場合。例如，中國專利號ZL201220246701.X，授權公告日為2012年12月5日，發明創造名稱為:直線往復無刷電動機，該申請案涉及一種直線往復無刷電動機，它由機體、電磁鐵、紅外感應器、動磁極構成，機體中央設有滑槽，電磁鐵分為電磁鐵a和電磁鐵b，分別固定在滑槽的上下端；動磁極為永磁鐵結構，外形呈圓柱狀，置于滑槽中，動磁極上下端對稱固定運動軸；紅外感應器設有兩對，紅外發射器a和紅外接收器b為一對，紅外發射器c和紅外接收器d為一對；紅外發射器a和紅外接收器b設在滑槽上端兩側，紅外發射器c和紅外接收器d設在滑槽下端兩側。該申請案通過磁鐵之間的磁力實現動力的往復運動，它改變了現有電動機的運動模式，能廣泛應用于往復運動機構或間歇式運動機構。該申請案就存在推力的大小與距離的平方成反比，行程距離較遠時，推力會明顯減小的問題，只能適用于推進距離較短的場合。
【發明內容】
[0003]1.發明要解決的技術問題
[0004]本發明的目的在于克服現有電磁推進器的上述不足，提供一種疊層磁懸浮式推進器，采用本發明的技術方案，利用疊層式磁極實現連續推進，不但可以高速長距離推進，推進過程基本保持線性，推進過程保持推力恒定，推力不受距離限制，而且耗電較低，充分利用電磁力的作用，小電流即可產生大的作用力，還可以利用疊層式磁極實現分段推進，適用于不同的推進距離。
[0005]2.技術方案
[0006]為達到上述目的，本發明提供的技術方案為:
[0007]本發明的一種疊層磁懸浮式推進器，包括外殼、靜磁極、動磁極、推進桿和驅動電路，所述的靜磁極由若干靜磁極單元以相同角度疊層在一起組成，所述的靜磁極單元包括磁路環和線圈，所述的磁路環的兩端端面上分別設有一個環形槽，且該環形槽被開設于磁路環上的兩個線圈安裝孔分為兩個半圓形的線圈安裝槽，兩個所述的線圈安裝槽內各設有一個線圈，且兩個線圈的同名端相連；所述的動磁極包括永磁磁環和軟鐵鐵芯，所述的軟鐵鐵芯設于永磁磁環的內部，且動磁極的磁通方向為動磁極的直徑方向；所述的推進桿固定于動磁極上；所述的靜磁極固定于外殼內，所述的動磁極設于靜磁極內部，且推進桿與外殼導向滑動配合；每個所述的靜磁極單元具有一個獨立控制該靜磁極單元中線圈的電流方向及電流通斷的驅動電路，所述的驅動電路通過控制每層靜磁極單元中線圈的電流方向及電流通斷來驅動動磁極實現往復運動。
[0008]更進一步地，所述的驅動電路包括電源、微處理器、功率開關和位置檢測元件，所述的位置檢測元件將動磁極的位置信號反饋給微處理器，所述的微處理器通過電平轉換電路控制功率開關實現對應靜磁極單元中線圈的電流方向及電流通斷的控制。
[0009]更進一步地，所述的驅動電路通過改變靜磁極單元中線圈的電流大小及通斷來改變相應靜磁極單元疊層構成的推進段的推進力，實現推進器的分段推進。
[0010]更進一步地，所述的動磁極與靜磁極之間的間隙小于0.5mm。
[0011 ] 更進一步地，所述的磁路環由硅鋼片疊加而成或由磁性材料鑄型而成。
[0012]更進一步地，所述的外殼包括桶狀殼體和密封殼體的端蓋，所述的端蓋上設有一與推進桿相配合的導孔。
[0013]更進一步地，所述的外殼上位于推進器運動行程的兩端各設有一個緩沖墊。
[0014]3.有益效果
[0015]采用本發明提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下顯著效果:
[0016](I)本發明的一種疊層磁懸浮式推進器，其靜磁極由若干靜磁極單元以相同角度疊層在一起組成，靜磁極單元包括磁路環和線圈，磁路環的兩端端面上分別設有一個環形槽，且該環形槽被開設于磁路環上的兩個線圈安裝孔分為兩個半圓形的線圈安裝槽，兩個線圈安裝槽內各設有一個線圈，且兩個線圈的同名端相連；動磁極包括永磁磁環和軟鐵鐵芯，軟鐵鐵芯設于永磁磁環的內部，且動磁極的磁通方向為動磁極的直徑方向；推進桿固定于動磁極上；每個靜磁極單元具有一個獨立控制該靜磁極單元中線圈的電流方向及電流通斷的驅動電路，驅動電路通過控制每層靜磁極單元中線圈的電流方向及電流通斷來驅動動磁極實現往復運動；利用疊層式磁極可以方便地實現推進桿的連續推進，且推進過程基本保持線性，推進過程保持推力恒定，推力不受距離限制，通過增減靜磁極單元可以改變推進行程，可以實現高速長距離推進；
[0017](2)本發明的一種疊層磁懸浮式推進器，其驅動電路包括電源、微處理器、功率開關和位置檢測元件，位置檢測元件將動磁極的位置信號反饋給微處理器，微處理器通過電平轉換電路控制功率開關實現對應靜磁極單元中線圈的電流方向及電流通斷的控制；驅動電路結構簡單，推進器控制容易；
[0018](3)本發明的一種疊層磁懸浮式推進器，其驅動電路通過改變靜磁極單元中線圈的電流大小及通斷來改變相應靜磁極單元疊層構成的推進段的推進力，實現推進器的分段推進，推進桿在行程范圍內能夠精確停留在任意位置，適用于不同的推進距離，這是傳統推進器難以做到的；
[0019](4)本發明的一種疊層磁懸浮式推進器，其動磁極與靜磁極之間的間隙小于0.5mm，充分利用電源產生的電磁力的相互作用，小電流即可產生大的作用力，耗電較低；
[0020](5)本發明的一種疊層磁懸浮式推進器，其推進和縮回過程可逆，可以實現雙向推進，并能夠在不損失速度和減小能耗的情況下，實現長距離推進。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明的一種疊層磁懸浮式推進器的剖視結構示意圖；
[0022]圖2為本發明中的靜磁極單元的結構示意圖；
[0023]圖3為圖2中的A-A方向剖視示意圖；
[0024]圖4為圖2中的B-B方向剖視示意圖；
[0025]圖5 (a)和圖5 (b)為靜磁極的疊層方式示意圖；
[0026]圖6為本發明中的磁路環的結構示意圖；
[0027]圖7為圖6中的C-C方向剖視示意圖；
[0028]圖8為圖6中的D-D方向剖視示意圖；
[0029]圖9為本發明中一組靜磁極單元中的兩個線圈的示意圖；
[0030]圖10為圖9中所示的兩個線圈的電連接示意圖；
[0031]圖11為本發明中的動磁極的軸向剖視結構示意圖；
[0032]圖12為本發明中的動磁極的橫斷面結構示意圖(磁通方向)；
[0033]圖13為本發明中動磁極與推進桿的連接結構示意圖；
[0034]圖14為本發明中動磁極與靜磁極的裝配斷面示意圖；
[0035]圖15為本發明中的驅動電路的電路原理圖；
[0036]圖16為本發明中驅動電路的功率開關的電路圖；
[0037]圖17為本發明的一種疊層磁懸浮式推進器的運動狀態示意圖。
[0038]不意圖中的標號說明:
[0039]1、靜磁極；11、靜磁極單元；11_1、磁路環；11_2、線圈；11_3、線圈安裝孔；11_4、線圈安裝槽；2、動磁極；21、永磁磁環；22、軟鐵鐵芯；3、推進桿；4、殼體；5、端蓋；6、緩沖墊。
【具體實施方式】
[0040]為進一步了解本發明的內容，結合附圖對本發明作詳細描述。
[0041]圖1為本發明的一種疊層磁懸浮式推進器的軸截面剖視結構示意圖，由圖可知，本發明的推進器，在結構上，主要由外殼、靜磁極1、動磁極2和推進桿3組成，靜磁極I由若干靜磁極單元11以相同角度疊層在一起組成，外殼包括桶狀殼體4和密封殼體4的端蓋5，端蓋5上設有一與推進桿3相配合的導孔，外殼上位于推進器運動行程的兩端各設有一個緩沖墊6。圖2至圖5所示的是靜磁極單元11的結構示意圖，靜磁極單元11包括磁路環11-1和線圈11-2，磁路環11-1的兩端端面上分別設有一個環形槽，且該環形槽被開設于磁路環11-1上的兩個線圈安裝孔11-3分為兩個半圓形的線圈安裝槽11-4(如圖6、圖7和圖8所示)，兩個線圈安裝槽11-4內各設有一個線圈11-2 (線圈11-2的結構如圖9所示)，且兩個線圈11-2的同名端相連，使當一組靜磁極單元11中的兩個線圈11-2按圖10所示電連接時，這兩個線圈11-2在同一個線圈安裝孔11-3中的極性相同。上述的“靜磁極I由若干靜磁極單元11以相同角度疊層在一起組成”中的“相同角度”是指各組靜磁極單元11堆疊時，其上的各個線圈11-2的位置時對應的，例如圖5所示，假設靜磁極單元11的左側線圈11-2以a表示，右側線圈11-2以b表示(如圖5(a)所示)，則在多組靜磁極單元11堆疊時，以a表示的線圈11-2均重疊，以b表示的線圈11-2也均重疊(如圖5(b)所示)。圖11和圖12為本發明中的動磁極2的結構示意圖，動磁極2包括永磁磁環21和軟鐵鐵芯22，軟鐵鐵芯22設于永磁磁環21的內部，且動磁極2的磁通方向為動磁極2的直徑方向(如圖12所示);軟鐵鐵芯22的中心設有推進桿安裝孔，推進桿3通過推