电磁直线驱动器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电磁直线驱动器，特别是涉及一种无传感器的用于往复运动的电磁直线驱动器。
【背景技术】
[0002]在一些场合往往需要直线往复运动，如车辆主动挂载系统、用于制冷的空气泵与压缩机等。以制冷空气泵与压缩机为例，空气泵与压缩机中的活塞通常由马达带动曲柄和连杆所驱动，这种旋转的马达一曲柄一连杆直线运动机制会导致较多的能量损耗及活塞的不间断运动。其导致的结果是，系统的效率较低，而活塞亦因不间断的运动而容易损坏。
[0003]还有另一种驱动方式，即使用直线励磁绕组直接驱动活塞往复运动。这种直接驱动的机制可以解决在传统的压缩机中由曲柄端往复运动的侧向力导致的汽缸壁磨损问题，进而显著提高整个系统的转换效率。另外，由于活塞的运动状态可以被改变，因此还可据此调整压缩机的输出功率。
[0004]虽然目前直线永磁激励励磁线圈已有被用来驱动压缩机。然而，这些直线永磁铁激励励磁线圈由于使用永磁铁频繁往复冲击动子/换向器结构，从而导致永磁铁结构复杂和成本昂贵以及潜在的不可靠性，并减短了使用寿命。
[0005]另外，有些电磁直线驱制器是通过电机内部的位置传感器来检测动子位置的，整个电机的运行状态极大地依赖于动子位置，这些位置传感器有直线位移传感器等。但是位置传感器检测动子位置有很多缺陷，比如说传感器故障了，那么整个系统都会无法运转，这种电磁直线驱制器无疑是很不稳定的，也增加了整个驱动器系统的成本和复杂性。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中电磁直线驱制器的上述缺陷，提供一种稳定度高、寿命长、直线往复运动的频率和行程可调且成本较低的电磁直线驱制器。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种电磁直线驱动器包括:筒形外壳及两端盖，所述两端盖与所述外壳固定连接，所述端盖上分别固定设置有一支座；固定在所述外壳中的两定子铁心，所述定子铁心分别包括环形的定子磁轭及由所述定子磁轭向内延伸形成且沿所述定子铁心的周向均匀分布的偶数个定子极，每个所述定子极上绕有励磁线圈，沿同一所述定子铁心周向的任意相邻两定子极上的励磁线圈的磁极方向相反；动子轴、两动子铁心，所述动子轴的两端分别与一所述支座形成可沿所述动子轴的轴向滑动的连接，所述两动子铁心固定套设在所述动子轴外，所述动子铁心向内延伸形成偶数个定子极；及一电控制器，所述电控制器用于控制由一所述定子铁心上的所有所述励磁线圈构成的第一绕组及由另一所述定子铁心上的所有所述励磁线圈构成的第二绕组交替通电；其中，所述定子铁心延伸出的定子极与相邻的所述动子铁心延伸出的动子极一一对应，所述定子铁心和动子铁心由导磁材料制成。
[0008]在根据本发明所述的电磁直线驱动器中，同一所述定子铁心上的所述励磁线圈之间相串联。
[0009]在根据本发明所述的电磁直线驱动器中，同一所述定子铁心上的所述励磁线圈之间相并联。
[0010]在根据本发明所述的电磁直线驱动器中，同一所述定子铁心上的所述励磁线圈之间部分相串联部分相并联。
[0011]在根据本发明所述的电磁直线驱动器中，所述动子轴的两端分别与一所述支座形成可沿所述动子轴的周向转动的连接。
[0012]在根据本发明所述的电磁直线驱动器中，所述电控制器包括整流滤波电路、负载电路，驱动模块、控制模块及采样模块，其中:所述负载电路两端分别与整流滤波电路的两输出端电连接；所述负载电路与所述第一绕组及所述第二绕组分别电连接，以给所述第一绕组及所述第二绕组供电；所述采样模块对通过所述第一绕组及所述第二绕组的电流进行采样，并将获得的采样信号输出至控制模块；所述控制模块根据外部指令及所述采样信号计算得到脉宽调制控制信号，并将所述脉宽调制控制信号输出至所述驱动模块；所述驱动模块根据所述脉宽调制控制信号，分别控制所述第一绕组及所述第二绕组的通断。
[0013]在根据本发明所述的电磁直线驱动器中，所述负载电路包括第一绕组电路及第二绕组电路；所述第一绕组电路包括第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管及所述第一绕组；所述第一绕组的一端与所述第一开关管的第一端及所述第一二极管的负极相连，所述第一绕组的另一端与所述第二开关管的第二端及所述第二二极管的正极相连；所述整流滤波电路的正极输出端与所述第一开关管的第二端及所述第二二极管的负极相连，所述整流滤波电路的负极输出端与所述第二开关管的第一端及所述第一二极管的正极相连；所述第二绕组电路包括第三开关管、第四开关管、第三二极管、第四二极管及所述第二绕组；所述第二绕组的一端与所述第三开关管的第一端及所述第三二极管的负极相连，所述第二绕组的另一端与所述第四开关管的第二端及所述第四二极管的正极相连；所述整流滤波电路的正极输出端与所述第三开关管的第二端及所述第四二极管的负极相连，所述整流滤波电路的负极输出端与所述第四开关管的第一端及所述第三二极管的正极相连；所述第一开关管的第三端、所述第二开关管的第三端、所述第三开关管的第三端及所述第四开关管的第三端与所述驱动模块的输出端相连。
[0014]本发明的电磁直线驱动器，通过调节电控制器的驱动频率，可方便地控制驱动器的运动频率及行程大小，且不需要传感器，进而节省了成本；以电控制换向取代机械控制换向、不使用永磁体，因而无永磁铁频繁往复冲击动子/换向器结构所带来的损伤，因而稳定性高，使用寿命长、能量转换效率高。
【附图说明】
[0015]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0016]图1为本发明优选实施例的电磁直线驱动器的立体结构示意图；
[0017]图2为本发明优选实施例的电磁直线驱动器的纵向结构示意图；
[0018]图3为本发明优选实施例的电磁直线驱动器的一定子铁心与一动子铁心的横向结构示意图；
[0019]图4为本发明优选实施例的电磁直线驱动器的另一定子铁心与另一动子铁心的横向结构示意图；
[0020]图5为本发明优选实施例的电磁直线驱动器横向截面上的电流与磁通路示意图；
[0021]图6为本发明优选实施例的电磁直线驱动器的电控制器的电路原理示意图；
[0022]图7为本发明优选实施例的第一绕组在电流激励下的典型磁力特性示意图；
[0023]图8为本发明优选实施例的第二绕组在电流激励下的典型磁力特性示意图；
[0024]图9为本发明优选实施例的电磁直线驱动器和电控制器的典型波形示意图。
【具体实施方式】
[0025]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026]如图1所示，为本发明优选实施例的电磁直线驱动器的立体结构示意图。本实施例的电磁直线驱动器包括外壳1、定子铁心2、定子铁心3，动子铁心4、动子铁心5、励磁线圈6 - 13、动子极、动子轴14、端盖15、端盖16，支座17、支座18。
[0027]请结合参阅图1、图2。图2为本发明优选实施例的电磁直线驱动器的纵向结构示意图。如图1、图2所示，外壳I为筒形，端盖15、16固定连接在外壳I两端。外壳I与端盖15、端盖16形成一柱形容纳空间。端盖15的中心分别开设有一支座17，端盖16的中心开设有一支座18。动子轴14的两端分别穿设支座17、支座18，动子轴14可沿动子轴14的轴向左右移动。在其他的一些实施例中，动子轴14还可沿动子轴14的周向转动，以方便动子轴14的定位。
[0028]在外壳I内，动子轴14上还固定套设有动子铁心4和动子铁心5，动子铁心4和动子铁心5可带动动子轴14沿动子轴14的轴向方向向左或向右移动。定子极21与动子铁心4、动子铁心5之间分别形成有气隙19。两动子极之间的距离小于定子铁心2与定子铁心3之间的距离。
[0029]请参阅图3，图3为本发明优选实施例的电磁直线驱动器的一定子铁心与一动子铁心的横向结构示意图。定子铁心2包括一环形的定子磁轭22及由定子磁轭22向内延伸出的四个定子极21，四个定子极21沿定子磁轭22的周向均匀分布。励磁线圈6、励磁线圈7、励磁线圈8、励磁线圈9分别缠绕在由定子磁轭的内周向内延伸出的四个定子极21上。
[0030]请参阅图4，图4为本发明优选实施例的电磁直线驱动器的另一定子铁心与另一动子铁