CN102737916A - 一种永磁保持双稳态执行机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种采用串联磁路并具有三维变向作动功能的永磁保持双稳态执行机构，该执行机构的底座由导磁材料制成，两块永磁体安装在两块竖壁的内侧，滑道安装在凸台上，衔铁置于滑道中，线圈与换向开关和电源串联组成闭合回路，拨杆安装在衔铁的侧壁上，通过滑道侧壁上的通孔槽伸出。变向作动机构中杠杆的一端有开口槽，拨杆能够在开口槽内滑动，杠杆的另一端从套筒的侧面开口内伸入，与轴突的底盘接触，轴突能够从套筒的顶端孔中伸出。该永磁保持双稳态执行机构采用串联磁路结构，永磁体用量少，体积小且扁平化，可以将衔铁的平行运动转换为其他运动方式，应用范围广，更适合于有三维或特殊动作需求的场合以及安放空间受到限制的场合。

Description

一种永磁保持双稳态执行机构

技术领域

本发明涉及一种电磁执行机构，特别涉及一种永磁保持双稳态执行机构。

背景技术

现有的双稳态执行机构主要有机械式、电磁式和永磁式三种类型。机械式依靠挂钩和弹簧保持稳态，接合与分离过程不可控，结构易磨损，致使稳态保持能力下降。电磁式通过调节线圈电流调整接合与分离的运动过程，但稳态保持需要线圈持续通电，消耗能量，且意外断电还会造成稳态保持失效。永磁式通过线圈调整接合与分离过程，依靠永磁体磁拉力保持稳态，相对于机械式和电磁式，具有明显优势。

但现有永磁保持双稳态执行机构多采用并联磁路结构，即永磁体磁动势和线圈磁动势在磁路中并联，相对于串联磁路，其结构复杂，比功率密度小，永磁体用量大，且多为方块或短粗圆柱状外形，不适合于狭小扁平空间内的应用，更不具备三维作动转换能力。

发明内容

为克服上述技术缺陷，本发明提供了一种采用串联磁路并具有三维变向作动功能的新型永磁保持双稳态执行机构。

本发明提供了一种永磁保持双稳态执行机构，包括底座、两块永磁体、衔铁、线圈、滑道、拨杆、换向开关和电源，底座由导磁材料制成，包括底板、两块竖壁和凸台，竖壁和凸台位于底板之上，凸台位于两块竖壁之间，两块永磁体以同极性相向的方式分别安装在两块竖壁的内侧，滑道安装在凸台上，两端伸出凸台，衔铁置于滑道中，线圈同向绕制于滑道的两端伸出部分，线圈与换向开关和电源串联组成闭合回路，滑道的一侧壁上开有一通孔槽，拨杆安装在衔铁的侧壁上，通过滑道侧壁上的通孔槽伸出。

进一步的，其还包括两个行程开关，两个行程开关分别安装在底座的凸台两侧，均接入换向开关，当衔铁触发行程开关时，断开电源。

进一步的，其还包括变向作动机构，所述变向作动机构包括杠杆、轴突、弹簧和套筒，套筒为一顶端开孔的圆柱罩状体，侧面有一开口，轴突为一带底盘的圆柱，轴突位于套筒内，杠杆为一以杠杆支点为转折点的折杆，杠杆的一端有一开口槽，拨杆穿过开口槽，能够在开口槽内滑动，杠杆的另一端从套筒的侧面开口内伸入，与轴突的底盘接触，轴突的圆柱能够从套筒的顶端孔中伸出，杠杆的开口槽远离杠杠支点的一端有一水平转折，轴突的圆柱上套有弹簧，弹簧与轴突的底盘和套筒的顶端抵接。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1.相比于机械式和电磁式双稳态执行机构，本发明所述的永磁保持双稳态执行机构结构简单，可靠性高；依靠同极性相向的永磁体和线圈电流换向实现通电动作，静止常开，断电自持，能耗极低；采用电磁控制，实施线圈开通与关断过程的最优化，反应快捷，操控性好。

2.相比于传统并联磁路结构永磁保持双稳态执行机构，本发明所述的永磁保持双稳态执行机构采用串联磁路结构，永磁体用量少，经济性好；体积小且扁平化，更适合于安放空间受到限制的应用场合。

3.本发明所述的永磁保持双稳态执行机构采用了特殊的作动机构，可以将衔铁的平行运动转换为其他运动方式，应用范围更广，更适合于有三维或特殊动作需求的应用场合。

附图说明

图1为本发明的第一个实施例结构图；

图2为本发明的第二个实施例结构图；

图3为第一个实施例中执行机构的截面图；

图4为第二个实施例中变向作动机构的截面图(轴突为回缩状态)；

图中：1、底座，2、永磁体，3、衔铁，4、线圈，5、滑道，6、行程开关，7、杠杆，8、拨杆，9、套筒，10、轴突，11、弹簧，12、换向开关，E、电源。

具体实施方式

下面结合图1至4实施例对本发明做进一步详细的说明。

本发明所述的永磁保持双稳态执行机构如图1和3所示，其包括底座1、永磁体2、衔铁3、线圈4、滑道5、拨杆8、行程开关6、换向开关12和电源E。底座1包含底板、两侧竖壁和中央凸台，凸台位于两竖壁中间。两侧永磁体2分别固定在底座1左右竖壁的内侧，同极性相向。滑道5固定于底座1的凸台上，两端均伸出凸台，中心线与两块永磁体2的中心线基本重合。衔铁3置于滑道5中。线圈4同向绕制于凸台两侧滑道5的伸出部分外，并经换向开关12与电源E相连。衔铁3分别与两块永磁体2吸合时为该执行机构的两个稳态，其依靠换向开关12改变线圈4中电流方向，使衔铁3改变极性，向另一稳态位置滑动，实现两个稳态之间的切换。拨杆8为圆柱形，固定安装在衔铁3的侧壁上，从滑道5侧边的通孔槽伸出。行程开关6左右各一，均位于底座1的凸台与竖壁之间，固定于底板上，并且都接入换向开关12。当衔铁3接近任一稳态位置时，都会触发行程开关6，断开电源E，自动进入静止常开、稳定自持状态，不再消耗能量。行程开关6可采用机械式、光电式、霍尔式等等。

本发明所述的永磁保持双稳态执行机构还包括特殊的变向作动机构，用于将衔铁的平行运动转换为其他任意三维运动形式。如图2和4所示，所述变向作动机构包括杠杆7、轴突10、弹簧11和套筒9。衔铁3的平行运动转换为轴突10的垂直运动，轴突10具有伸出和回缩两个稳态，亦构成轴突式离合器。同理，还可实现摩擦、牙嵌等其他离合方式。杠杆7为一刚性折杆，其转折点为杠杆支点，杠杆7的一端有一开口槽，拨杆8穿过开口槽，所述开口槽远离杠杠支点的一端有一水平转折，当拨杆8运动至该转折部分后，杠杆沿竖直方向被锁死，不再出现削减磁拉力的水平作用力，同理，转折部分亦可设计棘轮、压簧等其他锁定方式；杠杆7另一端伸入套筒9与轴突10底面接触。套筒9为一钢制顶端开孔的圆柱罩状物体，其侧面有开口。轴突10为一带底盘圆柱，轴突10圆柱上套有弹簧11，两者均位于套筒9内，轴突10可从套筒9的顶端孔中伸出，弹簧11与轴突10底盘和套筒9顶部抵接。弹簧力确保所述离合式作动机构切入平稳，保持有力，分离快捷。

本发明所述的永磁保持双稳态执行机构及其作动机构的工作原理如下：以图3和4为例，设两侧永磁体2以N极相向，衔铁3吸合于任一侧永磁体，轴突10在磁拉力作用下处于伸出或回缩稳态。操作换向开关12，线圈4中通入与产生现稳态方向相反的电流，衔铁3极性改变，与两侧永磁体2作用，受拉力一侧变为斥力，受斥力一侧变为拉力，合力使衔铁3和拨杆8向相反方向移动，驱使杠杆7绕支点旋转，轴突10在杠杆7和弹簧11的共同作用下回缩或伸出；当衔铁3与另一侧永磁体2吸合时，拨杆8停止移动，轴突10进入新的稳态，与此同时，与衔铁3吸合侧同向的行程开关6动作，电源E自动关断，并进入静止常开断电状态，执行机构和作动机构依靠永磁体磁拉力自持，不再消耗电能，直至下一次操作。

本发明不局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本发明。因此，凡是采用本发明的设计结构和基本思路，做一些简单的变化或更改的设计，都在本发明所要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种永磁保持双稳态执行机构，包括底座（1）、两块永磁体（2）、衔铁（3）、线圈（4）、滑道（5）、拨杆（8）、换向开关（12）和电源，底座（1）由导磁材料制成，包括底板、两块竖壁和凸台，竖壁和凸台位于底板之上，凸台位于两块竖壁之间，两块永磁体（2）以同极性相向的方式分别安装在两块竖壁的内侧，滑道（5）安装在凸台上，两端伸出凸台，衔铁（3）置于滑道（5）中，线圈（4）同向绕制于滑道（5）的两端伸出部分，线圈（4）与换向开关（12）和电源串联组成闭合回路，滑道（5）的一侧壁上开有一通孔槽，拨杆（8）安装在衔铁（3）的侧壁上，通过滑道（5）侧壁上的通孔槽伸出。

2.根据权利要求1所述的永磁保持双稳态执行机构，其特征在于，其还包括两个行程开关（6），两个行程开关（6）分别安装在底座（1）的凸台两侧，均接入换向开关（12），当衔铁（3）触发行程开关（6）时，断开电源。

3.根据权利要求1或2所述的永磁保持双稳态执行机构，其特征在于，其还包括变向作动机构，所述变向作动机构包括杠杆（7）、轴突（10）、弹簧（11）和套筒（9），套筒（9）为一顶端开孔的圆柱罩状体，侧面有一开口，轴突（10）为一带底盘的圆柱，轴突（10）位于套筒（9）内，杠杆（7）为一以杠杆支点为转折点的折杆，杠杆（7）的一端有一开口槽，拨杆（8）穿过开口槽，能够在开口槽内滑动，杠杆（7）的另一端从套筒（9）的侧面开口内伸入，与轴突（10）的底盘接触，轴突（10）的圆柱能够从套筒（9）的顶端孔中伸出。

4. 根据权利要求3所述的永磁保持双稳态执行机构，其特征在于，杠杆（7）的开口槽远离杠杠支点的一端有一水平转折。

5. 根据权利要求3或4所述的永磁保持双稳态执行机构，其特征在于，轴突（10）的圆柱上套有弹簧（11），弹簧（11）与轴突（10）的底盘和套

筒（9）的顶端抵接。

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