[发明专利]电磁产生机械往复双稳态运动的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及机电一体化装置或器件技术领域，尤其为一种以电磁力直接获得机械式往复双稳态运动的方法及其装置。

背景技术

往复运动是机械运动中经常出现的运动形式，有着十分广泛的用途。传统机械往复运动是以电动机或直接用发动机输出轴为动力，将电动机或发动机动力输出轴的转动力矩经特定的机械变换机构，如曲轴连杆机构、偏心轮机构、扇形齿轮机构等转变成机械往复运动，由于需要经过机械变换机构，势必会影响到整个系统的效能及可靠性。

发明内容

本发明目的是提出一种不再需要传统机械变换机构，而由旋转永磁体、软磁体、励磁线圈、永磁体等直接产生机械式往复运动的方法及装置。

为实现上述目的，本发明提出的用电磁产生机械往复双稳态运动的方法是，在运动部件导磁基板上按磁极性对称贴合两块相同的永磁体，并将运动部件贴合永磁体的部位放置于交变磁场的两磁极磁路气隙之间，运动部件上的永磁体即能被交变磁场的两磁极反复吸合和排斥，进而带动运动部件做往复双稳态运动。

在上述电磁产生机械往复双稳态运动的方法中，一种获取交变磁场方法是，为软磁体附加励磁线圈，交变激励电流输入到励磁线圈中，即在软磁体磁场引出端处产生交变磁场，即构成所谓“电能激励获取交变磁场组件”。另一种获取交变磁场方法是，用若干软磁体包围可旋转永磁体，软磁体相互之间被磁隔离，软磁体与可旋转永磁体之间留有很小气隙，施加外力旋转该永磁体，即能在软磁体磁场引出端处产生交变磁场，即构成所谓“磁能磁化获取交变磁场组件”。

在上述电磁产生机械往复双稳态运动的方法中，电磁产生机械式往复双稳态摆动的方法是，运动部件是导磁摆杆，导磁摆杆能围绕支点转动，呈现机械杠杆特性，在该导磁摆杆的主动臂按极性对称固定两个永磁体，即，两块永磁体的S极或N极贴合在导磁摆杆主动臂导磁基板的两侧，导磁摆杆主动臂贴合永磁体部位被置于“电能激励获取交变磁场组件”或“磁能磁化获取交变磁场组件”软磁体磁场引出端磁路气隙之间，并保持所贴合永磁体磁极方向和软磁体磁场引出端气隙的磁极方向一致，当交变激励电流通入励磁线圈或旋转永磁体，组件中软磁体磁场引出端处的交变磁场对导磁摆杆主动臂上贴合的永磁体反复地施加吸引力和排斥力，进而使导磁摆杆的从动臂也随之往复摆动。

在上述电磁产生机械往复双稳态运动的方法中，电磁产生机械式往复双稳态直线运动的方法是，运动部件的构成，是在一块导磁基板的中心垂直固定一根非导磁推杆，并在导磁基板的两侧贴合两块尺寸相同而极性相反的永磁体，所贴合两块永磁体的磁极方向与推杆的轴向一致，推杆贴合有永磁体部位被置于“电能激励获取交变磁场组件”或“磁能磁化获取交变磁场组件”软磁体磁路气隙之间，软磁体磁极方向也与推杆的轴向一致，当向励磁线圈通入交变激励电流或旋转永磁体，即能在组件软磁体磁场引出端处产生交变磁场，贴合于推杆上的永磁体在该交变磁场作用下，被反复吸合和排斥，进而带动推杆作往复直线运动。

本发明给出的上述电磁产生机械往复双稳态运动的方法中，永磁体由硬磁材料制成，永磁体具有高矫顽力、剩磁大、磁化后不易退磁，而软磁体是由软磁材料制成，矫顽力低、剩磁低、易磁化、易去磁，。永磁体能磁化其周围软磁体，使软磁体也呈现磁极性。永磁体与软磁体之间的气隙越小，永磁体对软磁体的磁化作用越强。另外，被磁化软磁体与永磁体之间存在静磁能量，使永磁体与软磁体之间存在磁场吸力，如果要将永磁体与软磁体分离，则需要外加一定的外力以克服永磁体与软磁体之间磁吸力，所以上述电磁产生机械往复双稳态运动方法中的导磁摆杆或推杆在没有外部能量输入的情况下，仍能稳定地维持在一种状态，只有当外部输入能量使变化磁场磁极性反向时，导磁摆杆或推杆才会改变到另一种状态。

为实现上述目的，本发明给出了电磁产生机械往复双稳态运动的装置，该装置构成包括有，运动部件、永磁体、交变磁场组件，运动部件上按极性对称贴合两块相同的永磁体，并将运动部件贴合永磁体的部位放置于交变磁场组件的两磁极磁路气隙之间，运动部件上的永磁体即能被交变磁场的两磁极反复吸合和排斥，进而带动运动部件作往复双稳态运动。