[发明专利]一种无源磁性弹簧

说明书

本发明公开了一种无源磁性弹簧，包括定子和动子，所述的定子包括外壳以及位于外壳端部、与动子相对滑动的定子轴端，所述的定子内设有定子永磁体，定子永磁体的磁极方向平行于定子轴向，所述的动子上设有至少两个动子永磁体，所述动子永磁体沿动子的轴向布置，所述的动子永磁体中至少有一个与定子永磁体的同极性排列。本发明旨在提供一种结构紧凑、可有效降低制造难度和成本的无源磁性弹簧。

技术领域

本发明属于弹簧领域，尤其涉及一种无源磁性弹簧。

背景技术

弹簧广泛应用于机械设备与仪器仪表中，按作用原理分类有机械式、气动、液压、电磁等，按功能分类有线性与恒力。对于磁性弹簧，通过适当的磁路设计，利用永磁体同性相斥、异性相吸的特性，可构成与位移成比例关系的线性弹簧，或者在一定范围内与位移无关的恒力弹簧。如专利US9016446披露了可实现类似功能的磁性弹簧，磁性弹簧利用位于定子和滑块的磁性区域调制磁场特性，允许在运动范围内自定义力曲线，还公开了一种磁性弹簧，其滑块可以相对于定子在轴线上旋转，使得滑块和定子所在空间的调制磁场特性的准线改变，导致弹簧力曲线的改变，优选通过旋转滑块实现这一过程。然而，由于该方案采用HALBACH的磁路结构，因此制造工艺复杂，成本较高。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的上述不足，提供了一种结构紧凑、可有效降低制造难度和成本的无源磁性弹簧。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种无源磁性弹簧，包括定子和动子，所述的定子包括外壳以及位于外壳端部、与动子相对滑动的定子轴端，所述的定子内设有定子永磁体，定子永磁体的磁极方向平行于定子轴向，所述的动子上设有至少两个动子永磁体，所述动子永磁体沿动子的轴向布置，所述的动子永磁体中至少有一个与定子永磁体的同极性排列。这样，定子通过外壳与外界进行定位，动子可相对定子滑动，定子上的定子轴端对动子进行限位，使得动子可沿轴向来回往复移动。动子上设有多个动子永磁体，通过动子永磁体之间同极或异极排布方式，可使磁性弹簧实现恒力输出或者线性输出，整体结构紧凑，可有效降低制造难度，节约生产成本，并且推力密度高，无需外部激励，可以取代机械弹簧或结构笨重的液压弹簧。

作为优选，所述的动子永磁体包括第一动子永磁体和第二动子永磁体，所述动子的两端分别设有将第一动子永磁体和第二动子永磁体压紧的动子轴端。这样，动子轴端的内侧与第一动子永磁体和第二动子永磁体接触，将第一动子永磁体和第二动子永磁体定位在动子轴端之间。

作为优选，所述的动子上设有导向外套，所述导向外套的端部和动子轴端套接固定，所述的动子永磁体位于导向外套内部。导向外套同时与两个动子轴端固定，导向外套的表面与动子轴端滑动接触，两者构成运动副，实现动子的往复运动。导向外套可对动子轴端和动子永磁体起到保护作用，有效延长使用寿命。

作为优选，所述外壳的端部与定子轴端螺纹配合，所述的定子永磁体位于两个定子轴端之间，定子轴端对定子永磁体夹紧定位。这样，外壳和定子轴端安装时，即可将定子永磁体进行夹紧定位，装配过程较为方便。

作为优选，所述的动子上设有外螺纹，所述动子轴端设有与外螺纹配合的内螺纹，动子的端部设有向动子中心压紧动子轴端的锁紧螺母。动子轴端和动子通过螺纹配合连接，动子轴端又通过锁紧螺母紧固，可保证动子轴端定位稳定可靠。

作为优选，所述的第一动子永磁体和第二动子永磁体同极性布置。第一动子永磁体和第二动子永磁体同极性布置时，磁性弹簧近似为恒力输出，即恒力磁性弹簧，恒力磁性弹簧可用于平衡Z轴运动质量，可明显提高运动系统的响应和稳定性。

作为上述方案的替代方案，所述的第一动子永磁体和第二动子永磁体异极性布置。第一动子永磁体和第二动子永磁体异极性布置时，磁性弹簧近似为线性输出，即线性磁性弹簧。