[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

说明书

本发明公开了一种驱动力均衡的大行程电磁驱动装置及其控制方法，所述装置包括壳体、片状线圈、导电滑触板、动磁铁和碳刷；所述片状线圈依次紧贴并环绕于壳体外部，相邻片状线圈首尾相连并依次与所述导电滑触板连接，所述碳刷与动磁铁在壳体内可沿轴线方向同步运动，两个碳刷与导电滑触板接触，通过线圈形成电流回路，利用得电线圈产生的电磁场与动磁铁磁场的几何中心始终存在同一方向的错位，使得动磁铁始终受到一个同一方向的电磁推(或拉)力进行运动，改变电流方向即可改变动磁铁的运动方向。

技术领域

本发明属于电磁驱动技术领域，特别涉及一种驱动力均衡的大行程电磁驱动装置及其控制方法。

背景技术

随着工业的发展以及无处不在的自动化技术应用，一些结构简单、动作迅速、控制方便、能适应各种环境的动力输出装置扮演的角色越来越重要；例如，电磁驱动装置等，特别是推拉式电磁驱动装置。然而，传统的推拉式电磁驱动装置，普遍采用闭合磁路的动铁、静铁结构，电磁驱动力的大小与磁路的间隙有关，间隙越小，产生的电磁力越大，当动铁芯和静铁芯远离时，电磁力急剧减小，大大限制了动铁芯的有效行程。

尽管以往也有采用开放的磁路系统，无需导磁材料构成闭合磁路，规避了磁路间隙问题，从而实现较大行程的电磁驱动装置。例如，申请号为201010175164.X的中国发明专利，其利用通电空心线圈对永磁铁有电磁力的作用，采用开放的磁路系统，从而能产生较大的行程，但其结构较复杂，且需要增加位置检测传感器和精准的电源控制，在运动过程中要随时检测或判断线圈与动磁铁之间的相对位置，然后根据一定原则确定需要通电的线圈及通电方向，一旦位置检测传感器和电源控制失效或者不准，或者两者配合不准确，该装置就无法正常工作，可靠性较弱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种驱动力均衡的大行程电磁驱动装置及其控制方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明的装置，无需位置检测和精准的电源控制即可实现极大行程，增加线圈即可增加行程，可靠性较强；能够在大行程范围内提供均衡的电磁力。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种驱动力均衡的大行程电磁驱动装置，包括：

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

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

其中，所述壳体由不导磁材料制成；所述导电滑触板、碳刷由无磁性材料制成；

所述片状线圈的绕线方向满足同一电流回路内的所有得电的片状线圈中的电流流向相同；

所述片状线圈与与其连接的导电滑触板的几何中心，在所述壳体的轴线方向存在预设的错位距离；所述错位距离满足：动磁铁滑动到任何位置，利用得电的片状线圈产生的电磁场与动磁铁磁场的几何中心始终存在同一方向的错位，使得动磁铁始终受到一个同一方向的电磁推力或拉力进行运动。

本发明的进一步改进在于，所述导电滑触板内嵌或贴合于所述壳体的内壁上，并在壳体内壁的一侧沿壳体的轴线方向排列；导电滑触板之间按预定间隔等距排列，彼此绝缘；n个导电滑触板的内侧面形成一条沿壳体轴线方向的滑道，用于实现与碳刷依次接触；

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

本发明的进一步改进在于，所述片状线圈的厚度尺寸与相邻的两个导电滑触板的中心点之间的距离相等。

本发明的进一步改进在于，所述动磁铁为钕铁硼永磁铁。