高性能电磁执行器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机电领域，具体涉及一种高性能电磁执行器或制动器、压缩机。
【背景技术】
[0002]电磁铁、电动执行器等电磁执行器已经广泛应用于各行各业。以电磁铁为例，现有的电磁铁主要有电励磁和混合励磁两种结构，前者为带励磁线圈的定铁芯和动铁芯，后者在带励磁线圈的定铁芯或动铁芯上还贴有永磁体实现永磁、电励磁的混合励磁。电励磁结构最为简单，但电磁力需克服全部负载力、维持电流较大，混合励磁的优点在于电磁铁吸合后永磁吸力帮助克服一部分负载力、维持电流减小，但也带来等效工作气隙增大、吸合电流剧增等新的问题。混合励磁结构从原理来看主要有隐极式和凸极式两种。凸极式结构如图1所示，至少一块永磁体(35)(磁化方向沿纵向或径向，指向两侧的凸铁)夹在两块凸铁(32)之间，相邻永磁体的磁化方向相反，在凸铁(32)上汇集形成N、S交替的凸铁极与定铁芯(36)间隙配合设置，励磁线圈(4) 一般设置在定铁芯上，该结构要求凸铁极的非工作气隙一侧为非导磁的轭部且要求足够的厚度或不设轭部为足够的厚度空气区域，使永磁场(磁力线)主要流向定铁芯一侧，但不可避免仍有相当一部分永磁场(可达30%以上)漏到非导磁的轭部或外层空气中了，轭部为非导磁材料或空气(因磁阻很大难以构成电励磁通路)的特点决定了其加装励磁线圈需要提供的励磁电流和供电功率很大，导致电磁铁体积大，成本高。对于隐极式结构，如图2所示，轭部为导磁铁轭(31)，N、S交替排列的永磁体(35)(磁化方向沿法向方向)粘贴在导磁铁轭上与定铁芯(36)间隙配合设置，励磁线圈(4)设置在定铁芯(36)上或设置在永磁体(35)背后的导磁铁轭上用来产生电励磁场，该结构永磁场漏磁小，但由于永磁体可看成通电的空芯线圈，永磁体厚度(沿法向方向)对于电励磁磁路来说，可以看做空气隙，会造成很大的磁阻和磁压降，使得电励磁磁势(即励磁电流与线圈匝数的乘积)大部分消耗到永磁体等效空气隙中了，相当于工作气隙增加了数倍，故其需要提供的励磁电流和供电功率也很大，形成的磁场和电磁吸力一般较凸极小，线圈容易发热，也导致电磁铁体积很大，成本高，一般仅能用于工作气隙很小、永磁体厚度很薄的场合，对于多数应用场合，难以满足使用要求。此外，上述电磁铁用在制动器等大工作行程(大工作气隙)、重载领域作为打开(松闸)动力源，为了克服的制动弹簧力等重型负载力，还存在电磁铁吸合电流过大(可达维持电流的十几倍甚至数十倍)、维持电流较大、体积过大、噪声大等固有缺陷，已成为制约其工程应用的瓶颈问题。
[0003]本发明申请人和发明人在2016年3月12日在已申请受理(目前尚未公开)的专利“高性能电磁增力安全制动器及直驱电梯”(专利申请号:201610138692.5)、“高效永磁增力安全制动器及直驱电梯”(201610138399.9)、“高性能双增力安全制动器及无绳电梯”(201610138707.8)中提出了一种平板(平面)型永磁增力制动器，复合板、动磁级或复合级均为平板(平面)型结构，复合板由导磁、非导磁材料沿纵向依次排列组成，动磁级或复合级由磁体、铁芯沿纵向依次排列组成，复合板与动磁级或至少两个动磁级间隙配合形成动子部和定子部，外驱动机构(如直线电机)驱动动子部沿纵向移动，使动子部与定子部在纵向错位，从而使磁体与导磁材料、磁体与磁体耦合或不耦合来产生或失去永磁法向力，该专利技术非常适合垂直提升等本就具有直线电机驱动源(直线电机的动子本身就可充当磁级或复合板，因此不需要设置专门的外驱动机构及其控制器)的直线运动场合，具有结构简单、不需要设置专门的外驱动机构及其控制器、体积小、质量轻等显著优点，但不太适合通用电磁铁、通用电磁执行器、通用制动器领域，因为在通用领域，如采用平板型结构不但需要设置专门的动磁级、复合板，还需要设置专门的纵向滑动副、法向浮动定位副和专门的外驱动机构及其控制器，而且动子部与定子部还需要长/短配合设置以便形成纵向位移，这样它的体积、自重过大，结构过于复杂，起不到应有的效果。
[0004]本发明公开了一种高性能电磁执行器。圆柱结构的定子部和动子部间隙设置，传动机构和动子部相连，定子部和动子部为磁级或复合板，且定子部和动子部中至少有一个为磁级，所述磁级由至少一组磁体或由至少一组磁体、非导磁材料依次沿圆周向交替排列而成，或由至少一组非导磁材料与沿径向交替排列的铁芯和磁体沿圆周交替排列而成;所述复合板为至少一组铁芯或由至少一组铁芯和非导磁材料依次沿圆周向交替排列而成，或由至少一组非导磁材料与沿径向交替排列的铁芯和非导磁材料沿圆周交替排列而成。通过转动磁级或复合板逐渐增加或减少相互耦合面积，来控制法向力的逐渐增大或减小，实现电磁铁或制动器的平稳闭合和平稳打开，具有结构紧凑、动作平稳可靠、降噪减震等显著优点，解决了现有电磁铁、接触器、制动器动作和维持电流大、噪声大、体积大、自重大等问题。本发明结构简单、成本低、法向制动力超强、安全可靠、体积小、质量轻、冲击小、噪声低、维护方便、耗电低、寿命长，大大简化了电磁执行器、制动器结构。本发明可应用于通用电磁执行器、制动器、压缩机、电梯、起重升降机、交通运输系统等多个领域。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是最大限度解决现有包括电磁铁、接触器在内的电磁执行器和制动器、压缩机等结构复杂、动作和维持电流大、噪声大、体积大、自重大等瓶颈问题。
[0006]本发明的技术方案是以下述方法实现的:
一种高性能电磁执行器，包括至少一组定子部、至少一组动子部、外驱动机构和传动机构，定子部和动子部间隙设置，传动机构和动子部相连，定子部和动子部为磁级或复合板，且定子部和动子部中至少有一个为磁级；
所述磁级由至少一组磁体或由至少一组磁体、非导磁材料依次沿圆周向交替排列而成，或由至少一组非导磁材料与沿径向交替排列的铁芯和磁体沿圆周交替排列而成；
所述复合板为至少一组铁芯或由至少一组铁芯和非导磁材料依次沿圆周向交替排列而成，或由至少一组非导磁材料与沿径向交替排列的铁芯和非导磁材料沿圆周交替排列而成。
[0007]进一步，还包括机座，动子部和定子部中至少一个转动或滑动设置并与外驱动机构连接。
[0008]进一步，机座或定子部上设置有滑动转动副，动子部设置在滑动转动副上；
或者机座上设置有滑动副和转动副，动子部设置在滑动副上、定子部设置在转动副上。
[0009]进一步，外驱动机构为电磁铁传动机构、齿轮齿条传动机构、槽轮传动机构、蜗杆或螺旋传动机构、旋转电机或弧形电机或直线电机传动机构。
[0010]进一步，所述的传动机构、动子部或定子部与机座之间设置复位弹簧和限位装置。
[0011]进一步，磁级和复合板沿圆周方向展开成为平板型磁级和平板型复合板。
[0012]—种高性能电磁制动器，包括至少一个摩擦制动机构和至少一个与摩擦制动机构相连的制动驱动机构，其特征在于，所述制动驱动机构为电磁执行器，所述电磁执行器包括至少一组定子部、至少一组动子部、外驱动机构和传动机构，定子部和动子部间隙设置，传动机构和动子部相连，定子部和动子部为磁级或复合板，且定子部和动子部中至少有一个为磁级；
所述磁级由至少一组磁体或由至少一组磁体、非导磁材料依次沿圆周向交替排列而成，或由至少一组非导磁材料与沿径向交替排列的铁芯和磁体沿圆周交替排列而成；
所述复合板为至少一组铁芯或由至少一组铁芯和非导磁材料依次沿圆周向交替排列而成，或由至少一组非导磁材料与沿径向交替排列的铁芯和非导磁材料沿圆周交替排列而成。
[0013]进一步，所述的摩擦制动机构为带有制动摆臂的钳盘式制动器、带制动块或制动盘的直动式制动器。
[0014]—种高性能电磁压缩机，至少包括带进气装置和出气装置的外壳、至少一组驱动部、至少一组活塞、外驱动机构，驱动部和活塞间隙设置，驱动部和活塞为磁级或复合板，且驱动部和活塞中至少有一个为磁级；
所述磁级由至少一组磁体或由至少一组磁体、非导磁材料依次沿圆周向交替排列而成，或由至少一组非导磁材料与沿径向交替排列的铁芯和磁体沿圆周交替排列而成；
所述复合板为至少一组铁芯或由至少一组铁芯和非导磁材料依次沿圆周向交替排列而成，或由至少一组非导磁材料与沿径向交替排列的铁芯和非导磁材料沿圆周交替排列而成。
[0015]—种高性能电磁压缩机，包括压缩机本体和与压缩机本体相连的压缩机驱动机构，其特征在于，所述压缩机驱动机构为电磁执行器，所述电磁执行器