专利名称：电磁式线性大位移执行器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机电领域，涉及一种电磁式线性大位移执行器。
随着电子技术的飞速发展，自动控制的领域越来越广，特别是在汽车、机械制造等领域。需要对位移进行精确控制的场合越来越多，同时需要控制的位移也越来越大，输出的力的要求也越来越大，对控制精度的要求又越来越高(1/1000到1/10000的控制精度)，可靠性要求也进一步提高。实际操作中迫切需要一种位移量大，可以对位移进行精确控制，结构简单的执行器。
本实用新型的目的就是提供一种位移量大、可以对位移进行精确控制的电磁式线性大位移执行器。
本实用新型所述的电磁式线性大位移执行器由外壳、一个固定的契型铁磁性衔铁、一个可移动的契型铁磁性衔铁及与可移动的铁磁性衔铁刚性联接的活动杆、在外壳内绕有的线圈组成，可移动的铁磁性衔铁与固定的铁磁性衔铁凹凸设置并相向放置，可移动的铁磁性衔铁套置在固定的铁磁性衔铁外面，通过后轴套与外壳套装，活动杆通过前轴套与固定契型铁磁性衔铁套装。通过选择磁性材料的种类及设计相关部件的尺寸，可以更好地达到本实用新型的目的。本实用新型产品外部形状为一圆柱体。
当线圈通有电流时，在两个契型的铁磁性衔铁间产生相互吸引的力，可移动的铁磁性衔铁带动活动杆向前运动，从而来产生位移。用一弹簧与活动杆相连接，当线圈中的电流发生变化时，电磁铁间产生的力也发生变化，在活动杆在和弹簧的相互作用下，可以根据要求产生不同的位移。
本新型的技术要点是利用契型的铁磁性衔铁内部的特殊形状可以使得可动契型的铁磁性衔铁在整个的位移范围内的位移量和线圈中的电流基本成线性关系。
本实用新型主要应用于各种需要用电子的方法在比较大的范围内(10到30毫米)对需要输出比较大的力(3到10公斤力)进行精确控制位移的场合。
实验结果显示，用最大5安培的电流对2欧姆的线圈进行驱动，在25毫米的范围内，可对位移进行精确的控制，最大可产生约5公斤的力。
由此可见，本实用新型具有设计原理简单，位移量大、可以对位移进行精确控制，操作简便等优良效果。
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。
图1本实用新型所述位移执行器剖视图；图2本实用新型所述位移执行器各部分尺寸视意图3本实用新型产品所用驱动电路框图；如图1所示，01为外壳，材料为铁磁性材料。如工业纯铁、R3铁；02为前盖及固定契型的铁磁性衔铁，材料为铁磁性材料，如工业纯铁、R3铁；03为可动契型的铁磁性衔铁，材料为铁磁性材料，如工业纯铁、R3铁，和活动杆04刚性相连；04为活动杆，为各种所需强度的刚性材料；05为线包及线包支架，线包线径为0.5到2.0毫米漆包线，匝数为300到2000匝；06为线包护套，材料为黄铜；07为前轴套，起固定和润滑作用，材料为铜铅、石墨、聚四氟乙烯；08为后轴套，起固定和润滑作用，材料为铜铅、石墨、聚四氟乙烯；09为定位销，用以确定外壳及固定铁磁性衔铁间相互位置。
本位移执行器的初始位置为活动杆04和与之刚性相连可动契型的铁磁性衔铁03与前盖及固定契型铁磁性衔铁02的平面相平，有一弹簧(可有一定的预压)和活动杆04相连。当线圈通电后，活动杆04和与之刚性相连的可移动契型铁磁性衔铁03在电磁力的作用下向左移动，由于两个铁磁性衔铁所具有的特殊形状，能够保证通过精确控制线圈的电流就可以精确控制活动杆04的位置。
根据控制不同力和位移的需求，通过调整两个契型的铁磁性衔铁的角度和体积以及线圈的匝数，以达到不同的位移量和力的要求，在安匝数(线圈中通过的电流安培数与线圈数相乘)为2000到3000安匝时，最大可产生约5公斤的力。位移的精度完全由线圈的电流的控制精度决定，而线圈电流的控制精度完全可以由现有技术解决。
如图2所示，本实用新型所述执行器各部尺寸如下1’运动杆直径，5到15毫米；2’外壳厚度，3到10毫米；3’长度，30到100毫米；4’外径，30到100毫米；5’固定契型的铁磁性衔铁直径最大处，20到35毫米；6’活动契型的铁磁性衔铁直径最小处，10到22毫米；7’契型的铁磁性衔铁的长度，18到35毫米；
8’后盖的厚度，4到20毫米。
如图3所示，其中脉宽调制器产生脉宽调制信号用以驱动执行器，通过控制脉宽来控制输出的电流。这样执行器的电流控制电路都工作在开关状态，比用线行调节的方式功耗低，便于散热和减小整个装置的体积。考虑到开关管的功耗、电磁辐射和控制精度，脉宽调制的频率在1到35KHz。比较低的开关频率开关管的功耗低，电磁辐射小，但控制精度低；反之开关管的功耗高，电磁辐射大，但控制精度高。通过驱动电路，来驱动功率输出级的功率管输出到执行器。功率管必须满足在最恶劣的情况下(在最大功耗下长时间工作)能长时间工作的要求。再用位移传感器将信号反馈给脉宽调制器，用来控制脉宽调制器以达到给定的位移。
宽调制器可用成品的宽调制器发生器(如SG3524，494等)，也可用单片机实现(INTEL51，96或MICROCHIP，PIC72系列)。驱动电路要能产生足以驱动满足输出功率要求的输出级功率管的驱动电压、电流和速度的要求。功率输出可根据不同的功率要求选用不同的功率管(如MOSFET，IGBT等)。对不同的输出功率管其驱动电路应作相应的变化(如MOSFET只要正电压驱动就可以了，而IGBT要有一定的负电压驱动)。
位移传感器选用能达到要求的控制精度的位移传感器，传感器的处理电路的精度也要达到和超过位移传感器并达到或超过所要控制的位移的要求。通过如图3的电路就可以实现对位移的所要求精度的精确控制。
所述及的电路部分皆为常规技术，任何本领域的技术人员根据实际需要，不需要创造性劳动均可进行操作，完成本实用新型目的。且电路部分也不是本实用新型的发明点，故而只作如上简单的和原则性的介绍。
权利要求1.一种电磁式线性大位移执行器，其特征在于由外壳(01)、固定的契型铁磁性衔铁(02)、可移动的契型铁磁性衔铁(03)及与可移动的铁磁性衔铁刚性连接的活动杆(04)、在外壳(01)内绕有的线圈(05)组成，可移动的铁磁性衔铁(03)与固定的铁磁性衔铁(02)凹凸设置并相向放置，可移动的铁磁性衔铁(03)套置在固定的铁磁性衔铁(02)的外面，通过后轴套(08)与外壳(01)套装，活动杆(04)通过前轴套(07)与固定契型铁磁性衔铁(02)套装。
2.如权利要求1所述的电磁式线性大位移执行器，其特征在于各部分尺寸为，1’运动杆直径，5到15毫米；2’外壳厚度，3到10毫米；3’长度，30到100毫米；4’外径，30到100毫米；5’固定契型的铁磁性衔铁直径最大处，20到35毫米；6’活动契型的铁磁性衔铁直径最小处，10到22毫米；7’契型的铁磁性衔铁的长度，18到35毫米；8’后盖的厚度，4到20毫米。
专利摘要本实用新型属于机电领域，涉及一种电磁式线性大位移执行器，由外壳(01)、相向放置的固定楔型铁磁性衔铁(02)、移动楔型铁磁性衔铁(03)及与之刚性连接的活动杆(04)、线圈(05)组成。外壳、固定楔型铁磁性衔铁、移动楔型铁磁性衔铁均为铁磁性材料，如工业纯铁、R3铁；前轴套(07)、后轴套(08)为铜铅、石墨或聚四氟乙烯材料。本实用新型具有设计原理简单，位移量大、可以对位移进行精确控制、应用广泛等优点。
文档编号H02K41/02GK2543272SQ0221079
公开日2003年4月2日 申请日期2002年3月22日 优先权日2002年3月22日
发明者龚依民, 韩炜, 王法堂 申请人:韩炜