[发明专利]一种电磁驱动直线运动的方法及装置无效
申请号: | 200810196391.3 | 申请日: | 2008-09-08 |
公开(公告)号: | CN101441919A | 公开(公告)日: | 2009-05-27 |
发明(设计)人: | 杨东平 | 申请(专利权)人: | 杨东平;杨肇杰 |
主分类号: | H01F7/18 | 分类号: | H01F7/18;H01F7/08 |
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地址: | 210018江苏省南*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 电磁 驱动 直线运动 方法 装置 | ||
1、一种电磁驱动直线运动的方法及装置,其特征在于:它包括电力电子驱动装置、1个或1组(2个)U型电磁铁,一直金属导体,在金属导体上设有位置传感器,金属导体与电磁铁呈形结构。
所述电力电子驱动装置为,其输出端至少有两路在同一周期输出上下半周期锯齿波脉冲电流,半周期输出特征电流Δi/Δt>0(i≥0)和Δi/Δt<0(i≥0)分别作用在两个电磁铁上,并可以对两路不同特征的输出电流进行换向切换控制,脉冲频率实现可调制。
所述U型电磁铁与金属导体为,U型电磁铁为高导磁率的软磁材料(如冷轧硅钢片)制成的叠片铁芯,金属导体材料可以为铁磁导体(如钢铁),或为非铁磁导体(如铝合金、合金钢、超导体等)更佳,U型电磁铁的伸出部分(或称铁芯脚)与金属导体的平面垂直线有一个夹角θ≥450,电磁铁磁极端面形状与金属导体对应表面形状保持一致,并始终保持均匀气隙δ。
所述电磁驱动直线运动的方法为,根据楞次定律,当在电磁铁绕组上输入i≥0脉冲电流,在U型电磁铁两端形成固定的N、S磁极,电流始终为Δi/Δt>0时,N、S磁极始终存在一个增加变化的磁场ΔB/Δt>0,在金属导体与电磁铁磁极N、S接触δ(足够小)气隙部分,始终存在一个增加变化的磁通ΔΦ/Δt>0,并产生感应电流和感应磁场,感应磁场的直接效果是导体局部形成与电磁铁磁极同性感应磁极N`、S`,与原磁极N、S相斥,因铁芯脚与金属导体有个θ角(θ≥450),故电磁铁与导体之间排斥力的水平分力推动导体正向移动做功,完成电能—磁能—机械能的转换;当在电磁铁绕组上输入Δi/Δt<0脉冲电流,则有减少变化ΔB/Δt<0和ΔΦ/Δt<0,直接效果是导体局部形成与电磁铁磁极异性感应磁极S`、N`,与原磁极N、S相吸,故电磁铁与导体之间吸引力的水平分力拉动导体反向移动做功。
2、根据权利要求1所述的电磁驱动直线运动方法及装置,其特征在于:电力电子驱动装置,由功率电子器件和集成电路等构成,其功能是:提供频率可调,根据运动工况可自动控制切换两路输出电流位置,由逻辑电路判断起始电流i值,当i值为最小域值i1或为最大域值i2时,按周期通断时序输出两路分别为Δi/Δt>0(i≥0)和Δi/Δt<0(i≥0)的锯齿波脉冲电流,分别作用在两个励磁磁极方向不同的U型电磁铁的绕组上,两个电磁铁上绕组电流在同一种工作状态(前进或后退)下脉冲电流变化的方式不变。
3、根据权利要求1所述的电磁驱动直线运动方法及装置,其特征在于:U型电磁铁上的绕组至少为1组,至多为3组,其绕组连接按电流方向围绕铁芯同向串接,且电磁铁励磁磁极N、S在装置中的方向固定;在一个装置中使用多个U型电磁铁的各种参数指标相同。
4、根据权利要求1或2所述的电磁驱动直线运动方法及装置,其特征在于:至少有两个U型电磁铁与金属导体相对并排放置,电磁铁的励磁磁极排列次序为N、S、S、N或为S、N、N、S;或者两个U型电磁铁与金属导体对象放置,一个电磁铁的N、S极分别对应另一个电磁铁的N、S极,金属导体置于两个电磁铁的磁极之间;在两个电磁铁上的绕组始终分别加载周期Δi/Δt>0(i≥0)、Δi/Δt<0(i≥0)的锯齿波脉冲电流。
5、根据权利要求1或4所述的电磁驱动直线运动方法及装置,其特征在于:U型电磁铁为1组(2个),或为多组,磁极端面形状始终与金属导体表面形状相一致,并有气隙δ的接触结构;多组U型电磁铁与金属导体上的结构组合形式可以是多样的,主要根据金属导体的截面形状,多组U型电磁铁可以围绕导体布局,导体截面为矩形则可以有两个面的正背面结构,导体截面为正三角形则可以有三个面结构,导体截面为正方形则可以有四个面结构;导体的截面为圆形,电磁铁磁极端面为与圆形曲率一样的弧面,同时U型电磁铁在圆形导体周边对称布局;任何一种U型电磁铁与金属导体设计布局的结构形状,其气隙δ始终保持足够小。
6、根据权利要求1或2所述的电磁驱动直线运动方法及装置,其特征在于:金属导体上设置位置传感器,位置信号可触发电力电子驱动装置自动切换原两路电流的输出状态,使直线运动装置做直线往复运动,位置信号可反馈速度信号,实现运行速度的自动控制往复运动模式和手动控制模式。
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