[发明专利]一种驱动力均衡的大行程电磁驱动装置及其控制方法

权利要求书

1.一种驱动力均衡的大行程电磁驱动装置，其特征在于，包括：

壳体(1)，所述壳体(1)的内壁沿轴线方向固定设置有n个导电滑触板(2)，所述壳体(1)的外壁沿轴线方向固定设置有n个片状线圈(3)，其中，n≥2；n个导电滑触板(2)与n个片状线圈(3)依次对应电连接；n个片状线圈(3)中，相邻的片状线圈(3)以首尾相连的方式电连接；

动磁铁(4)，所述动磁铁(4)可且仅可沿所述壳体(1)轴线方向滑动的设置于所述壳体(1)内；所述动磁铁(4)的两端分别固定设置有碳刷(5)，两个碳刷(5)分别用于与电源的两极电连接；两个碳刷(5)之间彼此绝缘，两个碳刷(5)分别与不同的导电滑触板(2)接触，实现电连接；

其中，n个片状线圈(3)的绕线方向满足同一电流回路内的所有得电的片状线圈(3)中的电流流向相同；

片状线圈(3)与与其连接的导电滑触板(2)的几何中心，在所述壳体(1)的轴线方向存在预设的错位距离；所述错位距离满足：动磁铁(4)滑动到任何位置，利用得电的片状线圈(3)产生的电磁场与动磁铁(4)磁场的几何中心始终存在同一方向的错位，使得动磁铁(4)始终受到同一方向的电磁推力或拉力。

2.根据权利要求1所述的一种驱动力均衡的大行程电磁驱动装置，其特征在于，所述导电滑触板(2)内嵌或贴合于所述壳体(1)的内壁上，并在壳体(1)内壁的一侧沿壳体(1)的轴线方向排列；导电滑触板(2)之间按预定间隔等距排列，彼此绝缘；n个导电滑触板(2)的内侧面形成一条沿壳体(1)轴线方向的滑道，用于实现与碳刷(5)的依次接触；

所述导电滑触板(2)直接贯穿或者通过其外侧面的突起贯穿所述壳体(1)的外壁，用于实现与片状线圈(3)电连接。

3.根据权利要求1所述的一种驱动力均衡的大行程电磁驱动装置，其特征在于，所述片状线圈(3)的厚度尺寸与相邻的两个导电滑触板(2)的中心点之间的距离相等；

所述碳刷(5)沿所述壳体(1)轴线方向上的宽度大于相邻两个导电滑触板(2)之间的间隔。

4.根据权利要求1所述的一种驱动力均衡的大行程电磁驱动装置，其特征在于，所述动磁铁(4)为钕铁硼永磁铁；所述动磁铁(4)沿轴线方向充磁；所述动磁铁(4)的数量为1个或多个。

5.根据权利要求1所述的一种驱动力均衡的大行程电磁驱动装置，其特征在于，还包括：

直流电源(6)，所述直流电源(6)的两极分别通过电缆与两个碳刷(5)相连接；所述直流电源(6)输出电流的大小和方向可调。

6.根据权利要求5所述的一种驱动力均衡的大行程电磁驱动装置，其特征在于，所述电缆(7)为弹簧电缆；

或者，所述电缆(7)通过弹性收纳杆缠绕。

7.根据权利要求1所述的一种驱动力均衡的大行程电磁驱动装置，其特征在于，还包括：

限位块(10)，所述限位块(10)用于限制所述动磁铁(4)的最大运动位置，保证碳刷(5)始终接触到导电滑触板(2)；所述限位块(10)由软质材料制成。

8.根据权利要求1所述的一种驱动力均衡的大行程电磁驱动装置，其特征在于，还包括：

输出件(11)，所述输出件(11)固定设置于所述动磁铁(4)。

9.根据权利要求1所述的一种驱动力均衡的大行程电磁驱动装置，其特征在于，所述壳体(1)内固定设置有滑杆或滑槽，所述动磁铁(4)可且仅可沿所述壳体(1)轴线方向滑动的设置于所述滑杆或滑槽上；滑杆或滑槽的轴线与壳体(1)的轴线共线或者平行。

10.一种权利要求1所述的驱动力均衡的大行程电磁驱动装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

沿壳体轴线方向从起始端向末尾端，将n个片状线圈依次编号为L1、L2、…、Li、…、Ln，1≤i≤n；

将两个碳刷分别与直流电源的两极电连接；两个碳刷与不同的导电滑触板相接触，使得片状线圈Li+1、Li+2、...、Li+k得电，其中，i≥1，2≤i+k≤n；

得电的片状线圈Li+1、Li+2、...、Li+k共同产生一个沿轴线方向的电磁场，电磁场的几何中心与所述动磁铁的几何中心在沿所述壳体轴线方向上存在预定的错位距离；动磁铁受到得电的片状线圈产生的电磁场的推力或拉力进行运动；

其中，在动磁铁运动的过程，两个碳刷也同步运动；在两个碳刷运动的过程中，与其接触的导电滑触板也同步变化，使得得电的片状线圈同步变化，使得得电的片状线圈产生的电磁场的几何中心也同步变化；

通过改变电流的通电方向，改变动磁铁的运动方向；通过调整电流的大小，调整动磁铁的输出力大小或者运动速度。