往复式电动机构的制作方法

文档序号:2092426阅读:401来源:国知局
专利名称:往复式电动机构的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种电能动力机构,特别是一种作往复式运动的电能动力机构。
现有电能动力机构多为转动式的各类电动机,它把电能转变为转动形式的机械能,在社会得到极为广泛的应用。它的基本工作方式是以较为恒定的转速牵引负载,尽管可以进一步转变成各种形式的机械运动,但被它牵引的负载必须服从它的规律,负载的运动处于相当被动的地位,同时还存在较大的振动和噪声等缺点。在保健、娱乐及工农业生产的某些方面存在着这样的负载,它的运动形式是在负载的每一点按一定的轨迹进行周期性往复运动或摆动,往复频率由负载自身的固有频率所决定,而牵引动力必须服从负载的频率特性,同时要求运动过程无振动无噪声,如保健、娱乐场所中的秋千、安乐椅及托儿所的小儿摇床等便是这种负载,若用转动式电动机来牵引这类负载就很不适用。
本实用新型的目的是要提供一种往复式电动机构,负载的往复运动频率由负载自身固有频率决定,电动机构的工作频率服从于负载的往复运动频率,工作时无振动无噪声。
本实用新型的任务是按如下方式完成的一组负载磁铁通过支架与负载进行刚性连接,随负载一起往复运动,在固定支撑部位安装一个驱动电磁铁和一个传感器,一个控制器通过导线分别和驱动电磁铁、传感器及交流电源连接。当负载有了初始运动,电动机构就牵引负载按负载的固有频率进行连续往复运动每一个往复运动周期,负载磁铁与驱动电磁铁有一个先靠近后离去的过程,当靠近后呈离去趋势时,传感器产生的信号驱使控制器工作,向驱动电磁铁施加一个直流电脉冲,驱动电磁铁产生的磁通恰使负载磁铁获得一个推力,负载在每一个摆动周期都得到动能补充,往复运动持续进行。
本实用新型可作为负载运动是往复形式的有节奏要求的而转动式电动机难于适用的往复运动器械动力机构,使之成为自动往复运动器械。本实用新型应用于安乐椅便成为自动摇椅,把古老家具与现代技术结合一起,使安乐椅的效果大为加强,可以为辛劳一天的人们消除疲劳、调节精神和娱乐,促进身体健康。本实用新型还可应用于保健、幼儿、游乐和工农业生产某些方面的器械。本实用新型使用的均是常规材料和器件,对制造工艺无特殊要求,且耗电省造价低,应用于载人安乐椅瞬时功耗数百瓦,平均功耗数十瓦,造价数十元。
以下结合附图对实用新型作进一步描述。


图1是实用新型的原理框图。
图2是实用新型一个实例原理图。
图3、图4是实用新型应用于往复运动器械的一个实例自动摇椅示意图。
参照
图1,(1)是一组与负载一起往复运动的负载磁铁,(2)是传感器,(3)是控制器,(4)是驱动电磁铁。控制器(3)由信号放大电路(5)、单稳态电路(6)、可控整流电路(7)和直流电源(8)组成。负载磁铁(1)作为能量载体,当驱动电磁铁(4)被施加直流电脉冲时将电能转变为磁能,此磁能就通过负载磁铁(1)传递给负载进而转变为机械能;传感器(2)用来感受负载磁铁(1)的运动过程,当负载磁铁(1)靠近驱动电磁铁(4)后呈离去趋势时发出一个特定的电信号,所说的特定电信号是指信号能被识别,如开关量的开或关、电流量的正方向或反方向、电压量的有或无等;控制器(3)根据传感器的特定电信号控制驱动电磁铁(4),一旦传感器(2)特定电信号出现,控制器(3)就对驱动电磁铁(4)施加一个直流电脉冲,其结果是驱动电磁铁(4)产生一个与负载磁铁(1)方向相反的工作磁通,呈离去趋势的负载磁铁受到推动,从而补充了负载的动能;驱动电磁铁(4)用来进行能量转换,当可控整流电路(7)对其施加直流电脉冲时,它把电能转变为磁能,推动负载磁铁(1)就转变为机械能。在控制器(3),信号放大电路(5)用来对传感器(2)送来的特定电信号加以放大,有效地触发单稳态电路(6)工作;单稳态电路(6)用来触发可控整流电路(7),当信号放大电路(5)对单稳态电路(6)触发时,它就向可控整流电路(7)输出一个电脉冲进行触发,此电脉冲为弱电脉冲;可控整流电路(7)根据单稳态电路(6)发来的弱电脉冲向驱动电磁铁(4)施加一个直流电脉冲,此脉冲为强电脉冲,由可控整流电路(7)将市电直接整流而得,其脉冲宽度与单稳态电路(6)发来的弱电脉冲宽度一致;直流电源(8)把市电降压整流后向信号放大电路(5)、单稳态电路(6)提供直流电源。当负载有了初始运动,负载磁铁(1)靠近驱动电磁铁(4)后呈离去趋势时,传感器(2)产生的特定电信号经信号放大电路(5)的放大后触发单稳态电路(6),单稳态电路(6)输出的脉冲触发可控整流电路(7),使可控整流电路(7)向驱动电磁铁(4)施加一个直流电脉冲,驱动电磁铁(4)产生一个与负载磁铁(1)方向相反的工作磁通,呈离去趋势的负载磁铁(1)恰获得一个推力,负载在每一个运动周期都得到动能补充,往复运动持续进行。控制器(3)与传感器(2)、驱动电磁铁(4)及交流电源(9)通过导线连接,负载磁铁(1)与驱动电磁铁(4)及传感器(2)通过空间气隙联系。控制器(3)在工作过程中仅对负载补充能量,不会改变负载往复运动的频率,这与钟摆的原理是一致的,而向负载补充能量的方式是对运动中的负载磁铁(1)施于直流电磁推力,因而电动机构的工作无振动无噪声。
参照图2,一个往复式电动机构实例原理图。负载磁铁(1)由一对永磁铁(CT)组成,它固定安装在负载的适当部位,与负载一起作往复运动,永磁铁(CT)相对的两个端面是两个不同极性的端面,如左边永磁铁的右端面是N极,则右边永磁铁的左端面是S极,因此在这两个端面之间形成一个磁通;驱动电磁铁(4)由铁芯(TX)和绕于其上的线圈(L1)组成,永磁铁(CT)沿铁芯(TX)轴线的垂直方向上下或前后往复运动,运动过程中永磁铁(CT)两个端面形成的磁通会贯穿铁芯(TX);传感器(2)由绕在铁芯(TX)的另一个线圈(L2)组成,当永磁铁(CT)对铁芯(TX)靠近和离去时,线圈(L2)分别产生两个方向相反的脉动电压;信号放大电路(5)由三极管(G1)和电阻(R1)组成,三极管(G1)的发射极与电源正极和线圈(L2)的一端连接,基极与线圈(L2)的另一端连接,集电极通过电阻(R1)与单稳态电路(6)的三极管(G2)的基极连接,当永磁铁(CT)向铁芯(TX)靠近时,线圈(L2)产生的脉动电压对三极管(G1)的发射结是反向电压,三极管(G1)处于截止,当永磁铁(CT)向铁芯(TX)靠近后呈离去趋势时,线圈(L2)产生的脉动电压对三极管(G1)的发射结是正向电压,此时三极管(G1)导通,通过电阻(R1)向单稳态电路(6)的三极管(G2)的基极输出正脉冲进行触发;单稳态电路(6)采用发射极耦合单稳态电路,由三极管(G2)、(G3)、电阻(R2)、(R3)、(R4)、(R5)、(R6)、(R8)、电位器(R7)和电容器(C1)组成,三极管(G2)的基极通过电阻(R2)与电源正极连接、通过电阻(R3)与电源负极连接,三极管(G2)的集电极通过电阻(R4)与电源正极连接,三极管(G3)的基极通过电位器(R7)和电阻(R6)串联后与电源正极连接、通过电容器(C1)与三极管(G2)的集电极连接,三极管(G3)的集电极通过电阻(R8)与电源正极连接,三极管(G3)的发射极与三极管(G2)的发射极并接后再通过电阻(R5)与电源负极连接,单稳态电路(6)在不被外来信号触发时,三极管(G2)处于截止,三极管(G3)处于饱和导通其集电极电位接近为零,电源通过电阻(R4)、电容器(C1)、三极管(G3)的发射结和电阻(R5)对电容器(C1)充电,当三极管(G2)的基极受一个正脉冲触发后,三极管(G2)进入饱和导通,其集电极电位由正跃变为零,通过电容器(C1)的耦合三极管(G3)的基极电位跃变为负,三极管(G3)进入截止其集电极电位由零跃变为正,由于电阻(R5)的作用使这种状态暂以维持,但电容器(C1)通过电阻(R6)、电位器(R7)、三极管(G2)和电阻(R5)进行放电,放电过程使三极管(G3)的基极电位逐渐升高,升到适当高时三极管(G3)恢复饱和导通、(G2)恢复截止,三极管(G3)的集电极电位又由正跃变为零,这样单稳态电路(6)被触发一次就在三极管(G3)的集电极输出一个电压脉冲,此脉冲宽度由电容器(C1)的放电速度决定,即由电阻(R6)、电位器(R7)、电阻(R5)阻值之和与电容器(C1)的电容量的乘积所决定,调节电位器(R7)可改变此脉冲的宽度;可控整流电路(7)由可控硅管(G6)、(G7)和二极管(G4)、(G5)、(G8)及电阻(R9)组成,可控硅管(G6)、(G7)与二极管(G4)、(G5)被接成桥式半控形式,输入端直接与市电连接,输出端并接二极管(G8)后与驱动电磁铁(4)的线圈(L1)的两端连接,二极管(G8)作为线圈(L1)的续流管,电阻(R9)作为限流电阻,其一端与可控硅管(G6)、(G7)的控制极连接,另一端与单稳态电路(6)的三极管(G3)的集电极连接,当由单稳态电路(6)的三极管(G3)的集电极发来脉冲电压时,可控硅管(G6)、(G7)被触发导通,可控整流电路(7)把市电直接整流输出一个强电直流脉冲施加于驱动电磁铁(4)的线圈(L1),使之产生一个与永磁铁(CT)方向相反的工作磁通,呈离去趋势的永磁铁(CT)沿其运动方向被电磁力向前推动;直流电源(8)由电源变压器(B)、接成桥式整流器的二极管(G9)、(G10)、(G11)、(G12)和用来滤波的电容器(C2)组成。与负载一起作往复式运动的永磁铁(CT)每一次靠近铁芯(TX)后呈离去趋势时都受到一次推动,动能不断得到补充,往复运动持续进行。调节单稳态电路(6)的电位器(R7)可改变单稳态电路(6)输出脉冲的宽度,从而改变可控整流电路(7)施加于驱动电磁铁(4)的线圈(L1)强电直流脉冲的宽度,从而改变向负载补充的动能,使得在不同负载的情况下保持适当的往复运动幅度。
在控制器(3),信号放大电路(5)与传感器(2)的连接点是信号放大电路(5)的信号输入端;信号放大电路(5)与单稳态电路(6)的连接点,对信号放大电路(5)是输出端,对单稳态电路(6)是触发端;单稳态电路(6)与可控整流电路(7)的连接点,对单稳态电路(6)是输出端,对可控整流电路(7)是触发端;可控整流电路(7)与驱动电磁铁(4)的连接点是可控整流电路(7)的输出端,与市电的连接点是其输入端。传感器(2)既可采用线圈(L2),其它形式的能在负载磁铁(1)靠近驱动电磁铁(4)后呈离去趋势时产生特定电信号的如行程开关、电子接近开关、力敏元件等也能有效工作;单稳态电路(6)既可采用发射极耦合单稳态电路,其它形式的单稳态电路也同样有效;信号放大电路(5)也可以其它形式,最好调整信号放大电路(5)有较好的灵敏度和稳定性,即在传感器(2)向其输入端发送特定电信号时能在其输出端向单稳态电路(6)的触发端输出有效的触发脉冲,在传感器(2)没有发送特定电信号时又不会产生误触发,解决的办法是提高信号放大电路(5)的放大倍数,同时在其输出端串接一个稳压二极管;控制器(3)的电子元器件既可采用分立电子元器件,也可以采用集成电路;负载磁铁(1)的端面与驱动电磁铁(4)在运动过程靠近时应有一个气隙,最好使此气隙尽量小又不致于直接摩擦,既使能量转换有最高的效率,又不增加摩擦阻力和损坏部件。
参照图3、图4,一个往复式电动机构应用于往复运动器械实例示意图,把电动机构应用于安乐椅使之成为自动摇椅。图3是侧面示意图,图4是按图3从左看电动机构安装示意图。安乐椅由坐椅(11)和摆根(12)组成,摆根(12)放于轨道(13)之上,轨道(13)使安乐椅与其它部件保持一定的空间关系,在安乐椅背部安装的连杆(15)的末端安装两个磁铁(16),参照图4两个磁铁的极性按左右一致排列,它们与安乐椅一起运动,在轨道支架(14)上安装驱动电磁铁(17),包括铁芯和线圈,铁芯上另绕一组线圈作为传感器线圈,两组线圈引线与控制器(18)连接,控制器(18)通过电源线(19)与市电连接,(20)是控制器中单稳态电路可变电阻旋钮,根据坐椅者的体重调节旋钮使之保持适当的摇摆幅度。人坐于椅上有一个初始摇摆,往复式电动机构开始工作,使坐椅者与安乐椅一起按安乐椅的固有频率持续而宁静往复摇摆。
权利要求1.一个由负载磁铁(1)、传感器(2)、控制器(3)和驱动电磁铁(4)组成的往复式电动机构,其特征是a、负载磁铁(1)安装在作往复式运动的负载物之上,驱动电磁铁(4)和传感器(2)安装在相对于运动的负载是固定的支撑物之上,b、驱动电磁铁(4)的工作磁通与负载磁铁(1)的磁通方向相反,c、控制器(3)由信号放大电路(5)、单稳态电路(6)、可控整流电路(7)和直流电源(8)组成,信号放大电路(5)的输出端与单稳态电路(6)的触发端连接,单稳态电路(6)的输出端与可控整流电路(7)的触发端连接,直流电源向信号放大电路(5)和单稳态电路(6)提供直流电源,d、在控制器(3),其信号放大电路(5)的输入端用导线与传感器连接,可控整流电路(7)的输出端用导线与驱动电磁铁(4)的线圈连接,可控整流电路(7)的输入端用导线与市电连接。
2.根据权利要求1所规定的电动机构,其特征是控制器(3)的电子元器件采用分立电子元器件。
3.根据权利要求1所规定的电动机构,其特征是控制器(3)的电子元器件采用集成电路。
专利摘要本实用新型提供一种往复式电动机构。由与负载一起往复运动的负载磁铁、固定安装的传感器、驱动电磁铁和控制器组成。控制器中,信号放大电路的输出端与单稳态电路的触发端连接,单稳态电路的输出端与可控整流电路的触发端连接;信号放大电路的输入端与传感器连接,可控整流电路的输出端与驱动电磁铁连接,输入端与市电连接。负载磁铁靠近驱动电磁铁后呈离去趋势时,传感器产生的信号使控制器向驱动电磁铁施加直流脉冲推动负载。
文档编号A47D9/02GK2110413SQ9122742
公开日1992年7月22日 申请日期1991年10月22日 优先权日1991年10月22日
发明者叶亮俊 申请人:叶亮俊
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