专利名称：往复运动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于新型电机领域，涉及一种沿固定圆弧形导轨作弧形轨迹往复运动的装置。
背景技术：
目前，传统的电机有连续旋转运动的各类交、直流电机，断续旋转运动的步进、伺服电动机，以及直线运动的直线电机。但是，在实际应用中，存在很多仅需要在某一特定的角度范围内绕轴心线往复摆动，而不必360°驱动负载旋转的场合，如卫星辐射仪扫描镜、陀螺仪稳定平台、天线扫瞄系统、机器人关节、机载炮塔和冲压成型等。此种场合下，一般采用旋转运动的电机与机械或电子限位机构相结合的方式来实现。这样，不仅系统复杂，而且降低了可靠性，影响了效率和控制精度。
实用新型内容为了解决上述现有技术的问题，本实用新型提供一种能够直接实现在某一特定的角度范围内绕轴心线作弧形运动的往复运动装置。本实用新型是通过下述技术方案实现的一种往复运动装置，包括弧形的导轨、第一螺线管、第二螺线管和磁性滑动组件，其中，第一螺线管和第二螺线管固定于导轨上，磁性滑动组件可移动地设于导轨上。所述磁性滑动组件包括永磁体和滑块，永磁体固定于滑块上，滑块位于导轨上。所述磁性滑动组件还包括滚轮，滚轮安装于滑块下方，永磁体位于滑块上方。所述滚轮的边缘设有一个限位板。所述永磁体的磁化方向为轴向磁化的磁力线的方向或者外磁场的磁力线的方向。所述导轨为半圆形。所述第一螺线管和第二螺线管分别位于导轨底部中央的两侧对称位置。所述导轨为两条平行的单轨组成，所述第一螺线管、第二螺线管安装于两条单轨之间。还包括支架，所述支架位于所述导轨下方，支架与导轨固定连接，并且支架将第一螺线管和第二螺线管固定于两条导轨之间。还包括第三螺线管和第四螺线管，安装于所述导轨上，并分别位于第一螺线管和第二螺线管的上方，并位于所述导轨底部中央两侧的对称位置。本实用新型的往复运动装置，采用弧形导轨，并在弧形导轨上固定第一螺线管和第二螺线管，通过控制第一螺线管和第二螺线管的电流大小和方向，可对磁性滑动组件产生吸引或者排斥作用，从而控制磁性滑动组件的运动方向，能够直接驱动被控对象在有限的角度范围内进行往复摆动，而不需要采用传统的旋转式电机与机械或电子限位机构结合的方式，因而结构简单，具有较高的可靠性和较高的工作效率与控制精度。
[0015]图I为本实用新型的往复运动装置的立体图；图2为图I所示的往复运动装置的正视图；图3为图I所示的往复运动装置的俯视图。支架I导轨2永磁体3滑块4滚轮5第一螺线管61第二螺线管62第三螺线管63第四螺线管64。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的往复运动装置进行具体的描述。本实用新型的整体结构如图I至图3所示，包括支架I、导轨2、永磁体3、滑块4、滚轮5和第一螺线管61、第二螺线管62、第三螺线管63、第四螺线管64。其中，弧形的导轨2为平行的两条单轨(2a、2b)组成，从正视图看，导轨2为半圆形。弧形是正圆的周缘的一部份，优先半圆。永磁体3大致呈现瓦片状，其一端为S极、一端为N极，以焊接的方式固定在滑块4上。滑块4通过滚动轴承与四个滚轮5相连，这样，永磁体3、滑块4、滚轮5形成了一个可活动的磁性滑动组件，两个滚轮5组成一对，两对滚轮各在一条单轨上。滚轮5的边缘部位设置有一个限位板(图中未进行标注)，此限位板的作用是对滚轮5进行限位，以确保其沿着导轨2滚动，而不会滑出导轨2的轨道。第一螺线管61、第二螺线管62、第三螺线管63和第四螺线管64可分别通过螺钉固定于两个单轨(2a、2b)之间，如图I和图2所示，导轨2下方的两支架I既对导轨2进行支撑，又对第一螺线管61、第二螺线管62、第三螺线管63和第四螺线管64进行固定连接，并限制第一至第四螺线管位于两单轨(2a、2b)之间。其中，第一螺线管61和第二螺线管62分别位于导轨底部下方的中央位置的两侧对称位置，第三螺线管63和第四螺线管64分别位于第一螺线管61和第二螺线管62的上方，位于相对于导轨2底部下方的中央位置两侧对称的位置。本实用新型的永磁体的磁化方式之一为轴向磁化，永磁体内部磁场的磁感线平行分布。本实用新型永磁体的另一种磁化方式,为沿外磁场磁力线磁化,此时,永磁体内部的磁感线呈发散状分布，磁化方向为沿外磁场磁力线的方向。这种磁化方式可以使得永磁体更容易与外部磁场产生相互作用。当螺线管通电后，根据安培定则(也称右手螺旋定则)，螺线管一端被磁化为N极，另一端被磁化为S极，其外部磁场与条形磁铁的磁场相似。因此，由于通电螺线管周围磁场的作用，根据同极相斥、异极相吸的原理，永磁体将被吸引或排斥，于是沿着圆弧形导轨产生运动。以下进行具体的工作状态说明。当第一至第四螺线管均未通电时，由永磁体3、滑块4和滚轮5组成的磁性滑动组件在重力的作用下，处于圆弧形导轨的底部中心处，如图I和图2所示。当第一螺线管61通电时，在其外部产生电磁场，根据同极相斥、异极相吸的原理，在电磁场的作用下，永磁体3被吸引，从而带动整个磁性滑动组件沿着导轨2向第一螺线管61的方向，最高可运动至第一螺线管61的最左端处。当第二螺线管62通电时，同理，永磁体3也会沿着导轨2向第二螺线管62的方向运动，最高可运动至第二螺线管62的最右端处。需要指出的是，通过调节螺线管的通电状态可以产生不同方向和不同强度的电磁场，从而对永磁体产生吸引或者排斥的作用，永磁体带动整个磁性滑动组件沿着导轨进行往复运动。螺线管的导线缠绕方式和外加电流的方向的配合，应使在磁性滑动组件在第一螺线管61通电时或第二螺线管62通电时的运动方向是相反的。若第一螺线管61与第二螺线管62连续交错通电，由永磁体3、滑块4和滚轮5组成的磁性滑动组件可在第一螺线管61的最左端和第二螺线管62的最右端之间沿着导轨2进行往复运动。当第一螺线管61和第三螺线管63同时通电时，在其外部都产生电磁场，则永磁体3会在此电磁场的作用下依次向第一螺线管61左端、第三螺线管63左端的方向运动，并带动整个磁性滑动组件的运动，此滑动组件最高可运动至第三螺线管63的最左端处。同理，若第二螺线管62和第四螺线管64同时通电，磁性滑动组件依次向第二螺线管62右端、第四螺线管64右端的方向运动，可运动至第四螺线管64的最右端。此处需要指出的是，螺线管的导线缠绕方式和外加电流的方向的配合，应使在磁性滑动组件在第一螺线管61和第三螺线管63通电时，磁性滑动组件的运动方向相同；第二螺线管62和第四螺线管64通电时，磁性滑动组件的运动方向相同，但这个运动与第一螺线管61和第三螺线管63通电时的磁性滑动组件的运动方向是相反的。当第一螺线管61和第三螺线管63同时通电，第二螺线管62和第四螺线管64同时通电，且第一螺线管61和第三螺线管63与第二螺线管62和第四螺线管64连续交错通电时，磁性滑动组件可在第三螺线管63的最左端和第四螺线管64的最右端之间进行往复运动。若需要让滑动组件停止运动，则需将第一螺线管61、第二螺线管62、第三螺线管63和第四螺线管64均断电，这样，在重力的作用下，磁性滑动组件就会沿导轨2滑动至导轨2的底部中央部位，即通电前的原始状态。同时，为了防止往复震荡的发生，需将第一螺线管61和第三螺线管63，或者第二螺线管62和第四螺线管64输入反向电流。通入反向电流的螺线管能够产生与工作时相反方向的磁场，从而有效地阻止了磁性滑动组件的往复震荡，使磁性滑动组件能够较快地停止运动，并最终停止在导轨底部的中央位置，整个装置停止工作。上述的结构和工作方式使本实用新型的往复运动装置能够实现直接驱动被控对象在有限的角度范围内进行往复摆动的功能，而不需要采用传统的旋转式电机与机械或电子传动机构结合的方式，因而结构简单，具有较高的可靠性和较高的效率与控制精度。以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种往复运动装置，其特征在于，包括弧形的导轨、第一螺线管、第二螺线管和磁性滑动组件，其中，第一螺线管和第二螺线管固定于导轨上，磁性滑动组件可移动地设于导轨上。
2.根据权利要求I所述的往复运动装置，其特征在于，所述磁性滑动组件包括永磁体和滑块，永磁体固定于滑块上，滑块位于导轨上。
3.根据权利要求2所述的往复运动装置，其特征在于，所述磁性滑动组件还包括滚轮，滚轮安装于滑块下方，永磁体位于滑块上方。
4.根据权利要求3所述的往复运动装置，其特征在于，所述滚轮的边缘设有一个限位板。
5.根据权利要求2所述的往复运动装置，其特征在于，所述永磁体的磁化方向为轴向磁化的磁力线的方向或者外磁场的磁力线的方向。
6.根据权利要求I所述的往复运动装置，其特征在于，所述导轨为半圆形。
7.根据权利要求I所述的往复运动装置，其特征在于，所述第一螺线管和第二螺线管分别位于导轨底部中央的两侧对称位置。
8.根据权利要求I所述的往复运动装置，其特征在于，所述导轨为两条平行的单轨组成，所述第一螺线管、第二螺线管安装于两条单轨之间。
9.根据权利要求8所述的往复运动装置，其特征在于，还包括支架，所述支架位于所述导轨下方，支架与导轨固定连接，并且支架将第一螺线管和第二螺线管固定于两条导轨之间。
10.根据权利要求I所述的往复运动装置，其特征在于，还包括第三螺线管和第四螺线管，安装于所述导轨上，并分别位于第一螺线管和第二螺线管的上方，并位于所述导轨底部中央两侧的对称位置。
专利摘要本实用新型涉及一种往复运动装置，包括弧形的导轨、第一螺线管、第二螺线管和磁性滑动组件，其中，第一螺线管和第二螺线管固定于导轨上，磁性滑动组件可移动地设于导轨上。所述磁性滑动组件包括永磁体和滑块，永磁体固定于滑块上，滑块位于导轨上。上述的结构使往复运动装置能够直接驱动被控对象，使之在有限的角度范围内进行往复摆动。本装置能够代替传统的将旋转运动的电机与机械限位或电子限位装置结合的工作方式，具有结构简单，效率和控制精度高的特点。
文档编号H02K33/18GK202818060SQ20122033881
公开日2013年3月20日 申请日期2012年7月13日 优先权日2012年7月13日
发明者张弓, 陈贤帅, 杜如虚, 周雪峰, 文武 申请人:广州中国科学院先进技术研究所