本发明属于电气元件技术领域，尤其涉及一种三工位永磁机构。
背景技术：
在工业应用中，大量需要具有三个工作位置的驱动机构。为了方便说明，定义三个工作位置分别为上工位、中工位和下工位。最难实现的是在中工位位置上精确的定位并处于稳定状态。
中国专利cn102789928b公开了一种《驱动机构》，是具有三个工位的永磁操动机构。该发明的缺陷是：动铁芯由上工位到中工位和动铁芯由中工位到下工位是由同一个线圈驱动。这会出现如下情况：动铁芯由上工位到中工位时，下驱动线圈通电产生电磁力，驱动动铁芯运动；当动铁芯到达中工位需要其停止时，只有永磁铁产生的吸力和机构阻力阻止动铁芯继续前行，驱动线圈产生的电磁力和运动的惯性力依然驱动动铁芯继续前行。所以，动铁芯很容易越过中位置直达下工位。类似的，当动铁芯由下工位到中工位时，也可能动铁芯越过中间位置直达上工位位置。就算把线圈产生的电磁力、动铁心惯性力、机构阻力、永磁铁的吸力等各种力精确平衡，使动铁心可以停在中工位上，但由上工位到中工位的停留点与下工位到中工位的停留点不是同一点，两个停留点是错开的，即在中工位的停留点并不确定。
中国专利cn102064600a公开了一种《三稳态差动式永磁操动机构》。该三稳态机构是在双稳态永磁机构上增加了两个弹簧，靠这两个弹簧把动铁心维持在中工位位置。但永磁铁的磁力对动铁心不是稳定状态，一有外力位置就会移动。动铁心每次运行到中工位，要经过多次振荡才停留下来。所以，这种机构在中工位不是稳定状态，是假的三稳态。
中国专利cn102610407a公开了一种《三工位双稳态永磁机构》。该机构构思虽然巧妙，但缺点也明显：1、因为动铁心是分成两段的，动铁心由中工位到下工位运行时，分离的两段动铁心是由永磁铁的磁力吸合在一起，当机构出现卡滞阻力增加时，靠磁力吸合在一起的两段动铁心会分离，这导致不可靠；2、永磁铁安装在动铁心上，动铁心在极大的、频繁的冲击下可能使永磁铁的磁力减退，甚至使易碎的永磁铁碎掉；3、结构复杂，制造困难。
中国专利cn20545579u公开了一种《一种三稳态永磁机构》。该专利依然把动铁心分成两段，相当于把两个双稳态的永磁机构背靠背的放置在一起，每个永磁机构动一下，貌似组合成三稳态永磁机构的运动。但动杆的着力点工位只是两个，不是三工位。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提供一种中工位定位准确、状态稳定，故障率低的三工位永磁机构。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种永磁机构，包括定子磁轭、动铁芯、驱动杆及永磁体，所述定子磁轭包括壳体、上端盖及下端盖；所述壳体内设有上线圈、第一中线圈、第二中线圈、下线圈、设于上线圈与第一中线圈之间的上导磁环及设于第二中线圈与下线圈之间的下导磁环；所述动铁芯可上下动作地穿设于所述壳体内，且动铁芯相对于壳体具有中工位位置、上工位位置及下工位位置；所述动铁芯上设有中凸部、上凸部及下凸部；
当动铁芯处于中工位位置时，所述上凸部上表面与所述上导磁环上表面平齐或/和所述下凸部下表面与所述下导磁环下表面平齐；所述永磁体、中导磁环、动铁芯、上导磁环、壳体形成第一磁路；所述永磁体、中导磁环、动铁芯、下导磁环、壳体形成第二磁路。动铁芯是稳定状态；
当动铁芯处于上工位时，所述永磁体、中导磁环、动铁芯、上端盖、壳体形成第三磁路；动铁芯是稳定状态；
当动铁芯处于下工位时，所述永磁体、中导磁环、动铁芯、下端盖、壳体形成第四磁路；动铁芯是稳定状态；
当所述第一中线圈通电时，所述动铁芯在磁力的驱动下由下工位位置移动至中工位位置；
当所述第二中线圈通电时，所述动铁芯在磁力的驱动下由上工位位置移动至中工位位置。
本发明中需要控制动铁芯由下工位到中工位，对第一中线圈通电，所述动铁芯在电磁力的驱动下由下工位移动至中工位，这个过程中动铁芯受到的电磁力拉拽方向与移动方向保持一致；一旦动铁芯到达中工位后，若动铁芯在惯性作用下上移，使得上凸部的上表面移动出上导磁环的上表面时，此时的电磁力的拉拽方向将转换为与动铁芯移动方向相反，此时，第一中线圈产生的电磁力、永磁铁的吸力以及机构阻力共同阻止动铁芯的惯性力，使其不能继续前行，保证动铁芯稳定的停在中工位位置；
类似的，如果动铁芯由上工位到中工位，使所述第二中线圈通电，所述动铁芯在电磁力的驱动下由上工位移动至中工位，这个过程中动铁芯受到的电磁力的拉拽方向与移动方向保持一致；一旦动铁芯到达中工位后，电磁力的拉拽方向与动铁芯移动方向相反，此时，第二中线圈产生的电磁力、永磁铁的吸力以及机构阻力共同阻止动铁芯的惯性力，使其不能继续前行，停在中工位位置；
其次，设置了四个线圈，在控制动铁芯由上工位和下工位这两个工作位置移动至中工位时，通过分别向两个中线圈通电来实现，动铁芯移动至中线圈所在位置后，中线圈产生的电磁力、永磁铁的吸力以及机构阻力都会共同阻止动铁芯继续前行，进而不会出现动铁芯运动过度的情况，保证动铁芯能够稳定的停留在中工位上，动态定位准确，静态是稳定状态。
进一步的，当动铁芯处于中工位时，所述永磁体、中导磁环、中凸部、动铁芯本体、上凸部、上导磁环、壳体形成第一磁路；所述永磁体、中导磁环、中凸部、动铁芯本体、下凸部、下导磁环、壳体形成第二磁路；
当动铁芯处于上工位时，所述永磁体、中导磁环、下凸部、动铁芯本体、上端盖、壳体形成第三磁路；
当动铁芯处于下工位时，所述永磁体、中导磁环、上凸部、动铁芯本体、下端盖、壳体形成第四磁路。
进一步的，所述中凸部的宽度与所述中导磁环的宽度相等；动铁心上的三个凸部与三个导磁环会对应地自动寻找最稳定状态的停在中工位位置上；当动铁心由下工位到中工位时，第一中线圈通电，动铁芯受到的电磁力的拉拽向中工位运动，一旦动铁芯的上凸部的上表面与上导磁环的上表面平齐，而动铁芯想要继续上移时，此时电磁力的拉拽方向将转换为与动铁芯移动方向相反，此时，第二中线圈产生的电磁力、永磁铁的吸力以及机构阻力共同阻止动铁芯的惯性力，使其不能继续前行，保证动铁心精确的定位在中工位位置上。类似的，当动铁心由上工位到中工位时的原理相同，不再赘述。
进一步的，所述上凸部上设有上延伸部，所述下凸部上设有下延伸部；通过上下延伸部的设置，保证在中工位位置的状态下，动铁芯依旧有部分穿入至上下线圈内，保证上下线圈通电后动铁芯能够快速实现向上或向下运动，且在上下线圈上通较小的电流时即可驱动动铁芯移动。
进一步的，所述动铁芯处于中工位位置时，所述上延伸部至少部分穿入至所述上线圈内，所述下延伸部至少部分穿入至所述下线圈内；极大程度的减小了动铁芯由中工位向上工位或者向下工位转换时，上线圈或者下线圈的启动电流，节能减耗。
进一步的，所述上凸部和下凸部对称设置在所述中凸部两侧；从而动铁芯为对称结构，进而在各个工作位置上受到的磁力作用更为均衡，进一步保证动铁芯能够稳定保持在各个工作位置。
进一步的，当所述上线圈通电时，所述动铁芯在上线圈产生的电磁力驱动下由中工位移动至上工位；动铁芯在电磁力的拉拽下快速运动至上工位，工位切换速度快，工作效率高。
进一步的，当所述下线圈通电时，所述动铁芯在下线圈产生的电磁力驱动下由中工位移动至下工位；动铁芯在电磁力的拉拽下快速运动至下工位，工位切换速度快，工作效率高。
进一步的，所述永磁体设置于所述第一中线圈和第二中线圈之间；所述永磁体与所述动铁芯之间设有中导磁环；通过中导磁环实现永磁体与动铁芯之间的磁力连通。当动铁芯处于中工位时，保证永磁体能通过中导磁环分别与上导磁环、下导磁环之间形成磁力线，保证动铁芯稳定停留在中工位上，状态稳定，定位准确。
进一步的，所述中导磁环设于所述永磁体与所述动铁芯之间。
综上所述，本发明的有益效果是：实现的三工位永磁机构结构简单，中工位位置的定位精确，状态稳定，运行可靠。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明动铁芯处于中工位时的结构示意图。
图3为本发明动铁芯处于上工位时的结构示意图。
图4为本发明动铁芯处于下工位时的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
如图1-4所示，一种三工位永磁机构，包括定子磁轭、动铁芯2、驱动杆3及永磁体4，所述定子磁轭包括壳体1、上端盖5及下端盖6;所述驱动杆3固定穿设在该动铁芯2内，且驱动杆3的两端分别穿出至上端盖5和下端盖6；所述壳体1内设有上线圈11、第一中线圈12、第二中线圈13、下线圈14、设于上线圈与第一中线圈之间的上导磁环15及设于第二中线圈与下线圈之间的下导磁环16；所述永磁体4设于所述第一中线圈12和第二中线圈13之间，且所述永磁体4与所述动铁芯2之间设有中导磁环7；所述壳体内形成柱形的运动空间，所述动铁芯2可上下动作地穿设于该柱形空间内，且动铁芯2相对于壳体1具有中工位位置、上工位位置及下工位位置。
具体的，所述动铁芯2包括动铁芯本体21、设于动铁芯本体上的中凸部22、上凸部23及下凸部24、上延伸部25及下延伸部26；所述中凸部22、上凸部23及下凸部24均与所述动铁芯本体21一体成型制成，均由动铁芯本体21的侧壁直接向外延伸形成；进一步的，所述中凸部22位于上凸部23和下凸部24之间，所述上延伸部25设于上凸部上表面，由上凸部直接向上延伸形成；所述下延伸部26设于下凸部下表面，由下凸部直接向下延伸形成；且上凸部23和下凸部24以及上延伸部25及下延伸部26为对称设置在所述中凸部22两侧上，使得动铁芯整体为对称的结构。
如图2所示，此时动铁芯处于中工位，中凸部22与中导磁环7相互对合(本文中的对合可以为贴合、重合、吸合或配合，下文中涉及到的描述也为同样的意思)，所述上凸部23与所述上导磁环15相互对合，所述下凸部24与所述下导磁环16相互对合；并且所述中导磁环的上表面与中凸部的上表面平齐，中导磁环的下表面与中凸部的下表面平齐；所述上凸部23的上表面与所述上导磁环的上表面平齐，所述下凸部24的下表面与所述下导磁环的下表面平齐；当然，于其他实施例中，也可仅设置为上凸部23的上表面与所述上导磁环的上表面平齐或下凸部24的下表面与所述下导磁环的下表面平齐；且该状态下，所述动铁芯2的上延伸部25穿入至所述上线圈11内，所述动铁芯2的下延伸部26穿入至所述下线圈14内；所述永磁体4、中导磁环7、动铁芯2、上导磁环15、壳体1形成封闭的第一磁路；具体为，所述永磁体4、中导磁环7、中凸部22、动铁芯本体21、上凸部23、上导磁环15、壳体1形成封闭的第一磁路；所述永磁体4、中导磁环7、动铁芯2、下导磁环16、壳体1形成封闭的第二磁路；具体为，所述永磁体4、中导磁环7、中凸部22、动铁芯本体21、下凸部24、下导磁环16、壳体1形成封闭的第二磁路，将动铁芯2稳定在中工位上（图中的线条为磁力线）。
如图3所示，此时动铁芯处于上工位，上延伸部25与上端盖5相互对合，所述下凸部24与中导磁环7相互对合；上导磁环15对在铁芯2的凹陷处；从而永磁体4、中导磁环7、下凸部24、动铁芯本体21、上延伸部25、上端盖5、壳体1形成封闭的第三磁路，将动铁芯2稳定在上工位位置上（图中的线条为磁力线）。
如图4所示，当动铁芯2处于下工位时，所述下延伸部26与下端盖6相互对合，所述上凸部23与中导磁环7相互对合，下导磁环16对在铁芯2的另外一个凹陷处；从而使得永磁体4、中导磁环7、上凸部23、动铁芯本体21、下延伸部26、下端盖6、壳体1形成封闭的第四磁路，将动铁芯2稳定在下工位位置上（图中的线条为磁力线）。
当动铁芯需要由中工位运动至上工位时，控制上线圈11通电，上线圈11产生的磁力线与永磁体的磁力线方向相反，当上线圈11产生的磁力大于永磁体4产生的磁力时，动铁心向上运动到达上端盖，上线圈11断电；此时永磁体4产生的磁力线经过中导磁环7、动铁芯2、上端盖5、壳体1形成回路，达到稳定状态。
当动铁芯需要由上工位回到中工位时，控制第二中线圈13通电，第二中线圈13产生的电磁力与与永磁体的磁力线方向相反，当第二中线圈13产生的电磁力大于永磁体4产生的磁力时，电磁力拉拽动铁心2向下运动；当动铁芯的下凸部24的下表面与下导磁环16的下表面平齐时，电磁力由拉拽动铁心2向前运动转换为阻止动铁心2向前运动。此时，第二中线圈13产生的电磁力、永磁铁4的吸力以及机构阻力共同阻止动铁芯2的惯性力，使其不能继续前行，停在中工位，第二中线圈13断电；动铁芯的中凸部22、上凸部23和下凸部24会自动找寻对齐中导磁环7、上导磁环15和下导磁环16，以获得最稳定的状态。此时永磁体4产生的磁力线经过中导磁环7、动铁芯2、上导磁环15、壳体1形成第一回路，经过中导磁环7、动铁芯2、下导磁环16、壳体1形成第二回路，达到稳定状态。
当动铁芯需要由中工位到下工位时，控制下线圈14通电，下线圈14产生的磁力与与永磁体的磁力线方向相反，当下线圈14产生的磁力大于永磁体4产生的磁力时，动铁心向下运动到达下端盖6，下线圈14断电；此时永磁体4产生的磁力经过中导磁环7、动铁芯2、下端盖6、壳体1形成回路，达到稳定状态。
当动铁芯需要由下工位回到中工位时，控制第一中线圈12通电，第一中线圈12产生的电磁力与与永磁体的磁力线方向相反；当第一中线圈12产生的电磁力大于永磁体4产生的磁力时，电磁力拉拽动铁心2向上运动；当动铁芯的上凸部23的上表面与上导磁环15的上表面平齐时，电磁力由拉拽动铁心2向前运动转换为阻止动铁心2向前运动。此时，第一中线圈12产生的电磁力、永磁铁4的吸力以及机构阻力共同阻止动铁芯2的惯性力，使其不能继续前行，停在中工位，第一中线圈12断电；动铁芯的中凸部22、上凸部23和下凸部24会自动找寻对齐中导磁环7、上导磁环15和下导磁环16，以获得最稳定的状态。此时永磁体4产生的磁力线经过中导磁环7、动铁芯2、上导磁环15、壳体1形成第一回路，经过中导磁环7、动铁芯2、下导磁环16、壳体1形成第二回路，达到稳定状态。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。