专利名称：摇摆磁力驱动器的制作方法
技术领域：
本实用新型与驱动器有关，特别与采用磁力驱动的驱动器有关。
背景技术：
实践证明，人体在适当摇摆时不仅能获得舒适奇妙的乐趣且可助眠，吊床、秋千、摇椅和摇床等产品就是为此而设计发明的。然而这类产品是按单摆原理工作的，摇摆时其摆体的运动方向和速度是随着摆体的动能与势能相互转化而不断改变的，要想对它控制比较困难，由于摩擦力和空气阻力的存在，要想维持摆体等幅周期性摆动需要不停地给予外力。为此，国内外曾有许多人提出了各种各样的解决方案，其中有采用电机驱动的，由于离不开皮带、齿轮、连杆、偏心轮等部件，因而存在结构复杂、成本高、噪声大、功耗大、寿命短、舒适性差等缺点。另有一种采用振荡脉冲磁场驱动的，此方法易停摆且有电磁辐射等缺点。因此目前国内外市场上还没有实用的自动摇摆产品面市。
实用新型内容本实用新型的目的就是要克服现有控制技术上的缺陷，为摇摆产品提供一种结构简单、使用舒适、能耗少、安装方便的摇摆磁力驱动器。
本实用新型的目的是这样来实现的摇摆磁力驱动器，包括箱体，空心摆杆，至少一组方向位置传感器和遮光片，置于箱体内的至少一个磁体固定支座，与固定支座连接的至少一个永磁体，空心摆杆内置至少一组空心线圈。空心摆杆摆动时空心摆杆内的空心线圈穿过永磁体，当空心线圈处于离开永磁体的位置时，遮光片正好穿过方向位置传感器，此时方向位置传感器检测到的信号触发单稳态触发器，其输出脉冲经驱动电路使空心线圈获电并产生一个与永磁体同极性相对的脉冲磁场，根据异极相吸、同极相斥的原理，装有空心线圈的摆杆在离开永磁体时会得到一个与其运动方向相同的排斥力即脉冲推力，此脉冲推力通过摆杆下端传递给摆体(如吊床、秋千、摇椅和摇床等)，使摆体摆动，摆体不断重复上述的动作，则不断获得脉冲推力使摆体维持其周期性摆动，摆体获得的脉冲推力好似人推秋千的动作，在每个摆动周期内都向摆体施一推力，以补偿摆体的动能损失，维持其等幅周期性摆动。
上述的摇摆磁力驱动器，其空心摆杆一端通过活动转轴与箱体内壁连接，另一摇摆端伸出箱体外，伸出箱体外的摆杆与摆体连接，空心摆杆摆动时带动摆体摆动。
上述的摇摆磁力驱动器，其遮光片与空心摆杆固定连接、方向位置传感器与箱体固定连接或遮光片与箱体固定连接、方向位置传感器与空心摆杆固定连接。方向位置传感器(光电开关)与遮光片相对运动，发出开关信号，使空心线圈获得脉冲电流，并产生一个与永磁体同极性相对的脉冲磁场。
上述的摇摆磁力驱动器，其箱体内置控制电路板。将控制电路板置于箱内，使驱动器结构紧凑、外形美观。
上述的摇摆磁力驱动器，其控制电路由直流电源，方向位置传感器，单稳态触发器和与单稳态触发器输出端相接的驱动电路构成。
上述的摇摆磁力驱动器，其控制电路板的线路与箱体外的压力传感器连接。压力传感器可与摆体(如吊床、秋千、摇椅和摇床等)相连，当人体坐上去时，压力传感器将信号传到控制电路，可控制电源的开启。
上述的摇摆磁力驱动器，其空心线圈的内孔大于永磁体。这样可使空心线圈穿过永磁体。
本实用新型工作原理科学，结构简单，安装方便，适用面广，节约能源，而且安全性、可靠性、舒适性、经济性和操作性等经济技术指标优异(与现有机械传动技术方案相比显著提高)，可广泛用于摇椅、摇床、吊床、秋千等按单摆原理工作的产品。
图1是本实用新型结构示意图。
图2是空心摆杆两边均设有永磁体的驱动器结构示意图。
图3是图1的A-A剖视结构示意图。
图4是遮光片与箱体固定连接、方向位置传感器与空心摆杆固定连接方式结构示意图。
图5是本实用新型工作示意图。
图6是本实用新型应用在秋千上的示意图。
图7是图6中的B向示意图。
图8是本实用新型控制电路原理框图。
图9是带定时器，压力传感器和电源控制电路的原理框图。
图10是本实用新型电路图。
具体实施方式
实施例1图1、图3、图5、图8给出了本实施例1图。参见图1和图3，驱动器由箱体1、空心摆杆2、方向位置传感器3、遮光片4、磁体固定支座5、与固定支座连接的永磁体6、空心线圈7组成，空心线圈7被固定在空心摆杆2内，空心摆杆2一端通过活动转轴8与箱体内壁连接，另一端伸出箱体外，控制电路板9固定安装在箱体1内。
参见图5和图8，本实施例驱动器是这样工作的空心摆杆2由M位置向G位置摆动时，永磁体6穿过空心摆杆内的空心部分10，当空心摆杆2摆动到位置F后且空心线圈7处于离开永磁体6的位置时，遮光片4正好穿过方向位置传感器3(光电开关)，此时方向位置传感器检测到的信号触发单稳态触发器，其输出脉冲经驱动电路使空心线圈7获得脉冲电流并产生一个与永磁体极性相异的脉冲磁场(若一个左S极右N极，则另一个为左N极右S极)。根据异极相吸、同极相斥的原理，装有空心线圈7的摆杆2在离开永磁体6时摆杆右面与永磁体左面相对，即得到一个与其运动方向相同的排斥力即脉冲推力，此脉冲推力将摆杆2向左上方向上推一下使摆杆2到达最高位置G，然后摆杆2向回摆动。当摆杆经过F位置时，此时方向位置传感器检测到的信号则触发另一个单稳态触发器，其输出脉冲经驱动电路使空心线圈7又一次获脉冲电流并产生一个与永磁体极性相异的脉冲磁场，装有空心线圈7的摆杆2在离开永磁体6时摆杆左面与永磁体右面相对，得到一个与其运动方向相同的排斥力即脉冲推力，此脉冲推力将摆杆2向右方向推一下使摆杆2到达另一边最高位置H。控制电路由直流电源14、方向位置传感器3、单稳态触发器15和与单稳态触发器输出端相接的驱动电路16构成。单稳态电路的输入端与方向位置传感器3相接，驱动电路的输出端与空心线圈7相接。电路框图见图8。摆杆2上端可用转轴支座8固定在箱体中的上部，摆杆2中段可固定空心线圈7及遮光片4，摆杆2下端则伸出箱体外用来连接摆体，向摆体传递动能，以维持摆体连续摆动。永磁体6和方向位置传感器3可固定在箱体中部摆杆平衡位置一侧，其结构位置参见图1。(也可将永磁体6与空心线圈7的安装位置互换，但要保证摆杆2每次摆动时永磁体6都能穿过空心线圈7。)方向位置传感器3安装位置应和遮光片4长短配合固定，只有在摆动过程中空心线圈离开永磁体时，方向位置传感器检测到的信号才会触发单稳态触发器，其输出脉冲经驱动电路使空心线圈获电并产生一个与永磁体极性相异的脉冲磁场。根据异性相吸，同性相斥的原理，装有空心线圈的摆杆在每次离开永磁体时都会得到一个与其运动方向相同的脉冲推力(排斥力)。此推力通过摆杆下端的连接传递给摆体，使摆体不断获得动能而维持其周期性摆动。通过摆杆下端传递给摆体(如吊床、秋千、摇椅和摇床等)，使摆体摆动，摆体不断重复上述的动作，则不断获得脉冲推力使摆体维持其周期性摆动，摆体获得的脉冲推力好似人推秋千的动作，在每个摆动周期内都向摆体施一推力，以补偿摆体的动能损失，维持其等幅周期性摆动。若正常摇摆时使用者想停下来，只需给摆体施加一阻力，使摆杆的摆幅减少到不能被方向位置传感器所感知，空心线圈就不会得电产生磁场，摆体因得不到推力而会逐渐停止摆动。
实施例2图2、图9给出了本实用新型实施例2图。本实施例2基本与实施例1同，不同处是在摆杆2两边均设置了方向位置传感器3、遮光片4、磁体固定支座5、与固定支座连接的永磁体6，这种采用双磁体单线圈(或双线圈)对称结构方式工作，若是单线圈则需在摆杆左右摆动时分别改变(控制)流向线圈的电流方向以改变其磁场极性，若是双线圈则需要在摆杆左右摆动时分别通电使两线圈产生的磁场极性相反。由于线圈两侧永磁体同极性相对，所以只要向两磁体间的线圈通电，其产生的磁场都有会一侧相吸一侧相斥，从而使摆杆获得的脉冲推力倍增。还可在控制电路中增加定时器18、压力传感器13和电源控制电路17，定时器由计数器和延时电路组成，其输入端与单稳态触发器输出端相接，当单稳态触发器输出脉冲达到计数器设定条件或无脉冲时间达到设定要求时，定时器均能通过电源控制电路切断电源，既节能又安全。
实施例3图4给出了本实用新型实施例3图。本实施例3基本与实施例1同，不同处是将方向位置传感器3、遮光片4的安装位置互换了一下，方向位置传感器3安装到摆杆2上随摆杆一起来回运动，而遮光片4固定在箱体中不动。
实施例4图6、图7、图9、图10给出了本实用新型实施例4图。本施例4以本实用新型应用于秋千11为例作更进一步说明。本实施例中采用单磁体单线圈结构，控制电路结构框图见图9，电路原理图见图10。其方向位置传感器由发光二极管D1和光敏管BG-1、BG-2共同组成。两个单稳态触发器分别由IC1(CD4013)、C4-1、R4-1、C4-2、R4-2共同组成。定时器由计数器IC2(CD4024)和延时电路三极管BG2、BG3、BG4、电容C5、电阻R9等组成，K2为定时选择开关。直流电源可选用现有商品。电源控制电路由继电器J1、J2、电阻R1、R2、电容C3、三极管BG1、BG4等组成。压力传感器13(K1)采用微动压力开关并设置在椅子下部隐蔽处。空心线圈7(L1)设置在摆杆中部且在摆杆摆动时能被永磁体穿过。摆杆下端伸出箱体外并与固定在秋千吊杆上的横摆杆12相连。驱动电路由BG5-1、BG5-2三极管组成。
工作过程若不接直流电源，摆杆随秋千一起摆动时固定在摆杆中部的空心线圈L1始终无电，不会产生磁场，因此摆杆得不到推力，秋千会逐渐停止摆动。接通直流电源后，如果没有人坐在秋千上使安装在椅子下部的微动压力开关K1闭合，则电源控制电路不会启动，摆杆在摆动过程中就不会得到推力。此时若有人坐在秋千上，使微动压力开关K1闭合，则红外发光二极管D-1、D-2工作，来自直流电源的直流电经电容C3、电阻R2、三极管BG1向电容C3充电，其充电电流使三极管BG1导通，继电器J1吸合，J1常开触点闭合。一部份直流电经J1触点，电容C5、电阻R9、三极管GB4向电容C5充电，从而导致BG4导通，继电器J2吸合，J2触点也闭合。J1很快会因电容C3充电结束三极管BG1截止而释放。此时BG1、BG2、BG3、BG5-1、BG5-2截止，BG4导通，摇摆磁力驱动器处于待机状态。此时若不及时摇动秋千，则过一段时间后J2也会因电容C5充电结束三极管BG4截止而释放，使控制电路部份失电。若在此时开始摇动秋千，则固定在驱动器摆杆上的空心线圈L1也会一起沿固定轨迹来回摆动。由于两个单稳态触发器都采用上升沿触发，且光敏管BG-1、BG-2安装在同一位置，因此当摆杆从平衡位置M向位置G摆动且经过位置F(空心线圈与永磁体重合)时，BG-1、BG-2两个光敏管都因固定在摆杆上的遮光片的遮挡而截止，导致两个单稳态触发器输入端IC、(CD4013)3脚电位下降，11脚电位上升，此上升没(电位)触发了由C4-2、R4-2决定脉冲长短的一个单稳态触发器，其输出端IC1(CD4013)13脚输出一个正脉冲，此脉冲一路经R5-2流向驱动管BG5-2使固定在摆杆上的空心线圈L1通电产生左N极右S极磁场，由于此时摆杆处于由位置F向G位置的摆动过程中，因此摆杆右边S极磁场正好面对永磁体左边的S极磁场，根据同性相斥原理使摆杆得到一向左的脉冲推力；另一路流经R6使三极管BG2导通，释放电容C5所存电荷，延长延时时间，保持J2吸合。此脉冲结束后摆杆将从最左端位置G向最右端位置H摆动，在经过位置F时遮光片失去作用，光敏管BG-1、BG-2导通，导致两个单稳态触发器的输入端11脚电位下降，3降电位上升，此上升沿(电位)触发了由C4-1、R4-1决定脉冲长短的另一个单稳态触发器，其输出端IC1(CD4013)1脚输出—正脉冲，此脉冲一路经R5-1流向驱动管BG5-1传空心线圈L1通电产生相同的左N极右S极磁场，由于此时摆杆处于由位置F向位置H的摆动过程中，因此摆杆左边的N极磁正好面对永磁体右边的N极磁，根据同性相斥原理传摆杆得到—向右的脉冲推力；另一路经IC2(CD4024)1脚供给计数器做定时计数用。由于摆杆不论怎样，只要摆动到位置F(空心线圈与永磁体重合)后都会立即得到一个与其运动方向相同的脉冲推力。因此与摆杆相连的秋千就会因不断得到推力而维持等幅周期性摆动。当计数器IC2所接收的脉冲个数满足定时开关K2所选定的条件时，IC2输出的高电平信号经开关K2、电阻R7使三极管BG3导通，BG4截止，继电器J2释放，各控制电路失电不工作，秋千将逐渐减小摆幅直至停止摆动。若在所设定时间未到时使用者想停下来，只需给秋千施加—阻力，使摆杆(即秋千)的摆幅达不到位置F，方向位置传感器上的光敏管不会触发单稳态触发器，空心线圈L1就不会产生磁场，摆杆就得不到推力。待延时电路中电容C5充电结束后J2即释放，各控制电路失电不工作，秋千停止摆动。
摇摆磁力驱动器也可采用双磁体单线圈或双线圈对称结构方式工作。若是采用双线圈只需将图10中的驱动管BG5-2集电极连线由1改为2，将R3-2与光敏管BG-2位置互换并安装在图2相应位置上即可。工作过程电源启动后，当摆杆从最左端向右摆动且经过左端永磁体时，左边方向位置传感器上的光敏管BG-1因左侧遮光片的离开而导通，单稳态触发器输入端IC1(CD4013)3脚电位由低变高，触发器被触发且1脚输出—正脉冲，此脉冲一路经电阻R5-1流向驱动管BG5-1使L1得电产生左N极右S极的磁场，此磁场与左侧永磁场体产生排斥力，与右侧永磁体产生吸引力因而使摆杆得到增大1倍的向右的脉冲推力。另一路供计数器作计数定时用；当摆杆从最右端向左端摆动且经过右端永磁体时，右边方向位置传感器上的光敏管BG-2的导通，使另一单稳态触发器输出端IC1(CD4013)13脚也输出—正脉冲，此脉冲一路经电阻R5-2流向驱动管BG5-2使L2得电产生L1极性相反的磁场，即左S极右N极的磁场，该磁场与右侧永磁体产生排斥力，与左侧永磁体产生吸引力，因而使摆杆得到增大1倍的向左的脉冲推力。另一路经电阻R6、流向三极管BG2使其导通，释放电容C5所存电荷，延长延时时间，保持J2吸合。如此循环往复。
若采用单线圈驱动，则需在摆杆左右摆动时分别控制改变流向空心线圈的电流方向以改变磁场极性。其工作原理与双线圈相同，控制电路的变动由于篇幅所限，这里不再赘述。
上述各实施例是对本实用新型的上述内容作进一步的说明，但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于上述实施例。凡基于上述内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。
权利要求1.摇摆磁力驱动器，包括箱体，空心摆杆，至少一组方向位置传感器和遮光片，置于箱体内的至少一个磁体固定支座，与固定支座连接的至少一个永磁体，其特征在于空心摆杆内置至少一组空心线圈。
2.根据权利要求1所述的摇摆磁力驱动器，其特征在于空心摆杆一端通过活动转轴与箱体内壁连接，另一摇摆端伸出箱体外。
3.根据权利要求1所述的摇摆磁力驱动器，其特征在于遮光片与空心摆杆固定连接、方向位置传感器与箱体固定连接或遮光片与箱体固定连接、方向位置传感器与空心摆杆固定连接。
4.根据权利要求1所述的摇摆磁力驱动器，其特征在于箱体内置控制电路板。
5.根据权利要求4所述的摇摆磁力驱动器，其特征在于控制电路由直流电源，方向位置传感器，单稳态触发器和与单稳态触发器输出端相接的驱动电路构成。
6.根据权利要求1所述的摇摆磁力驱动器，其特征在于控制电路板的线路与箱体外的压力传感器连接。
7.根据权利要求1所述的摇摆磁力驱动器，其特征在于空心线圈的内孔大于永磁体。
专利摘要本实用新型提供了一种摇摆磁力驱动器，包括箱体，空心摆杆，至少一组方向位置传感器和遮光片，置于箱体内的至少一个磁体固定支座，与固定支座连接的至少一个永磁体，空心摆杆内置至少一个空心线圈。本实用新型采用磁力推动摆杆往返运动去驱动摆体(如吊床、秋千、摇椅和摇床等)维持其周期性摆动，节约能源，工作稳定可靠。
文档编号H02K33/18GK2822019SQ200520035528
公开日2006年9月27日 申请日期2005年9月22日 优先权日2005年9月22日
发明者冯立开 申请人:冯立开