進桿安裝孔固定于動磁極2上(如圖13所示)。如圖14所示，動磁極2設于靜磁極I內部，且推進桿3與外殼導向滑動配合，動磁極2與靜磁極I之間的間隙很小，較佳的是小于0.5mm。圖15所示的是本發明中的驅動電路的電路原理圖，如圖所示，每個靜磁極單元11具有一個獨立控制該靜磁極單元11中線圈11-2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11中線圈11-2的電流方向及電流通斷來驅動動磁極2實現往復運動；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2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11中線圈11-2的電流方向及電流通斷的控制。
[0042]下面結合實施例對本發明作進一步的描述。
[0043]實施例
[0044]如圖1至圖15所示，本實施例的一種疊層磁懸浮式推進器，包括外殼、靜磁極1、動磁極2、推進桿3和驅動電路，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，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，即形成兩個相對的磁爪，兩個線圈安裝槽11-4內各設有一個線圈11-2，且兩個線圈11-2的同名端相連，在靜磁極單元11的兩個線圈11-2通電后，靜磁極單元11產生的磁通方向為靜磁極單元11的直徑方向；磁路環11-1可由硅鋼片疊加而成或由磁性材料鑄型而成，制造方便；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；推進桿3固定于動磁極2上，推進桿3可采用普通鋼材或其他材料制作；靜磁極I固定于外殼內，動磁極2設于靜磁極I內部，且推進桿3與外殼導向滑動配合，動磁極2與靜磁極I之間的間隙小于0.5_，可以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；每個靜磁極單元11具有一個獨立控制該靜磁極單元11中線圈11-2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11中線圈11-2的電流方向及電流通斷來驅動動磁極2實現往復運動。本實施例中的驅動電路包括電源、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2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11中線圈11-2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。當然，驅動電路中的位置檢測元件元件并不是必須的，也可以不用。驅動電路可以實現為線圈11-2通入正向電流、通入反向電流和切斷電流三個功能，該功能主要由功率開關完成，功率開關的電路原理如圖16所示，當TVl和TV4導通，TV2和TV3截止時，線圈11-2通過正向電流；當171和TV4截止，TV2和TV3導通時，線圈11_2通過反向電流；當TV1、TV2、TV3和TV4均截止時，線圈11_2沒有電流流過。
[0045]本實施例的一種疊層磁懸浮式推進器，其外殼包括桶狀殼體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還各設有一個緩沖墊6，外殼結構簡單，便于加工制造。另外，將推進桿3兩端分別穿出外殼，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。值得說明的是，驅動電路通過改變靜磁極單元11中線圈11-2的電流大小及通斷來改變相應靜磁極單元11疊層構成的推進段的推進力，實現推進器的分段推進，即可以先用較大的推進力推進再用較小的推進力推進，也可以僅在推進行程的某一段進行推進，具體可根據實際情況設定，可適用于不同的推進距離，推進桿在行程范圍內能夠精確停留在任意位置，這是傳統推進器難以做到的。
[0046]本實施例的一種疊層磁懸浮式推進器，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。下面以4組靜磁極單元11組成的推進器闡述本發明的一種疊層磁懸浮式推進器的工作原理及過程:
[0047]參見圖17所示，將4組靜磁極單元11分別由下往上定義為磁極A、磁極B、磁極C和磁極D，在自然狀態下，推進桿3的位置是隨機的，當磁極A中通入正向電流時，動磁極2的位置將被固定在如圖17的1#位置處，即動磁極2位于磁極A的位置處；這是，如果在磁極B中也通入正向電流，則動磁極2會上浮到磁極A和磁極B之間的位置，關斷磁極A的電流，則動磁極2會繼續上浮到如圖17的2#位置處，即動磁極2位于磁極B的位置處；然后，將磁極C中通入正向電流，則動磁極2會上浮到磁極B和磁極C之間的位置，關斷磁極B的電流，則動磁極2會繼續上浮到如圖17的3#位置處，即動磁極2將位于磁極C的位置處；將磁極D中通入正向電流，則動磁極2會上浮到磁極C和磁極D之間的位置，關斷磁極C的電流，則動磁極2會繼續上浮到如圖17的4#位置處，即動磁極2將位于磁極D的位置處，完成推進器的推進過程。
[0048]推進器的縮回過程與推進過程相反，依次按照“磁極C通電、磁極D斷電一一磁極B通電、磁極C斷電——磁極A通電、磁極B斷電”的順序，動磁極2即可返回到如圖17的5#位置處，完成推進器的復位。
[0049]本發明的一種疊層磁懸浮式推進器，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。
[0050]以上示意性地對本發明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性地設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種疊層磁懸浮式推進器，包括外殼、靜磁極(I)、動磁極(2)、推進桿(3)和驅動電路，其特征在于:所述的靜磁極(I)由若干靜磁極單元(11)以相同角度疊層在一起組成，所述的靜磁極單元(11)包括磁路環(11-1)和線圈(11-2)，所述的磁路環(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)，兩個所述的線圈安裝槽(11-4)內各設有一個線圈(11-2)，且兩個線圈(11-2)的同名端相連；所述的動磁極(2)包括永磁磁環(21)和軟鐵鐵芯(22)，所述的軟鐵鐵芯(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⑵的直徑方向；所述的推進桿⑶固定于動磁極⑵上；所述的靜磁極⑴固定于外殼內，所述的動磁極(2)設于靜磁極(I)內部，且推進桿(3)與外殼導向滑動配合；每個所述的靜磁極單元(11)具有一個獨立控制該靜磁極單元(11)中線圈(11-2)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(11)中線圈(11-2)的電流方向及電流通斷來驅動動磁極(2)實現往復運動。2.根據權利要求1所述的一種疊層磁懸浮式推進器，其特征在于: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(2)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(11)中線圈(11-2)的電流方向及電流通斷的控制。3.根據權利要求2所述的一種疊層磁懸浮式推進器，其特征在于:所述的驅動電路通過改變靜磁極單元(11)中線圈(11-2)的電流大小及通斷來改變相應靜磁極單元(11)疊層構成的推進段的推進力，實現推進器的分段推進。4.根據權利要求1或2或3所述的一種疊層磁懸浮式推進器，其特征在于:所述的動磁極⑵與靜磁極⑴之間的間隙小于0.5mm。5.根據權利要求4所述的一種疊層磁懸浮式推進器，其特征在于:所述的磁路環(11-1)由硅鋼片疊加而成或由磁性材料鑄型而成。6.根據權利要求5所述的一種疊層磁懸浮式推進器，其特征在于:所述的外殼包括桶狀殼體(4)和密封殼體(4)的端蓋(5)，所述的端蓋(5)上設有一與推進桿(3)相配合的導孔。7.根據權利要求6所述的一種疊層磁懸浮式推進器，其特征在于: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(6)。
【專利摘要】本發明公開了一種疊層磁懸浮式推進器，屬于電磁技術領域。本發明包括外殼、靜磁極、動磁極、推進桿和驅動電路，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，磁路環上對稱設有兩個半圓形的線圈，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。本發明利用疊層式磁極實現連續推進，可以高速長距離推進，推進過程保持推力恒定，且耗電較低，充分利用電磁力的作用，還可利用疊層式磁極實現分段推進，適用于不同的推進距離。
【IPC分類】H02K41/02, H02K33/00, H02N15/00
【公開號】CN105071630
【申請號】CN201510518985
【發明人】高敏, 馬會全, 王雁平
【申請人】常州工學院
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年8月21日