[发明专利]大行程永磁体电磁驱动装置及其控制方法

权利要求书

1.大行程永磁体电磁驱动装置，是由动磁铁、输出件、基体及线圈组成；其特征在于：所述线圈为N个，N大于或等于1；所述动磁铁为M个，M大于或等于1；每个线圈都与基体内部的圆柱形空腔同轴，沿轴线方向各线圈间隔适当距离；每个线圈既可以单独通电使用，也可以与其他线圈适当组合连接通电使用；沿轴线方向各动磁铁间隔适当距离被固定在输出件轴线上；M个沿轴线方向充磁的动磁铁和输出件一起构成可在空腔中沿轴线方向运动的部件。

2.根据权利要求1所述的大行程永磁体电磁驱动装置，其特征在于：它还包含1个或多个用于检测动磁铁位置的部件。

3.根据权利要求1或2所述的大行程永磁体电磁驱动装置，其特征在于：它还包含由铁磁性材料构成的外套，套在线圈的外面或者既套在线圈外面又填充在相邻线圈之间，外套与线圈或基体同轴。

4.根据权利要求1或2或3所述的大行程永磁体电磁驱动装置，其特征在于：N大于或等于1，M小于或等于N，M最小为1。

5.根据权利要求1或2或3所述的大行程永磁体电磁驱动装置，其特征在于：N大于或等于1，M等于N+1。

6.一种控制权利要求1或2或3所述的大行程永磁体电磁驱动装置的方法，首先沿轴线方向从起端向末端将N个线圈依次编号为1、2、…、N，沿同样的方向将M个动磁铁依次编号为1、2、…、M；然后，根据当前线圈和动磁铁的相对位置及计划控制运动的方向判断对哪些线圈通电及通电方向；控制动磁铁运动，具体步骤及原则如下：

(1)凡是当前某线圈几何中心与其最接近的动磁铁几何中心之间的距离既小于该线圈长度的1/4，又小于该动磁铁长度的1/4时，该线圈不通电；

(2)某线圈通电的方向应满足对距离它最近动磁铁产生的电磁力方向与计划控制运动的方向相同；

(3)位于两端动磁铁外侧的线圈是否都通电，需综合考虑；若位于动磁铁1靠近起端一侧的所有线圈通电时都对该动磁铁产生与计划控制运动的方向相同的电磁力，由于距离动磁铁很远地方的线圈产生的电磁力很小，应该考虑该较远处线圈是否有必要也通电；如果提供大的电磁力是主要因素，能源消耗是次要因素，则该线圈就通电，以便对动磁铁提供较大的电磁力；如果电源效率是主要因素，电磁力是次要因素，则该线圈就不必通电，仅距离动磁铁较近的部分线圈通电，以便提高能源效率；同理，位于动磁铁M靠近末端一侧的所有线圈通电时都对该动磁铁产生与计划控制运动的方向相同的电磁力，距离动磁铁很远地方的线圈是否有必要也通电根据同样原则确定；

(4)若控制电路不能改变线圈电流方向，只存在通电和断电两种状态，则只考虑线圈对动磁铁的吸引力，即动磁铁靠近目的地一侧的线圈对其产生吸引力，使其向目的地方向运动；

(5)在电磁力作用下，动磁铁向计划方向运动，在运动过程中随时检测或判断线圈与动磁铁之间的相对位置，并根据上述(1)(2)(3)(4)原则确定通电的线圈及改变通电方向，直到动磁铁运动到达目的地。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：在控制过程中，还包含超时检测程序，即经过一段时间，按正常程序动磁铁应当运动到达行程的终端而实际上未到达，则说明运动中受到阻力过大或电磁力太小，动磁铁被停在途中；出现这种情况，或者报警，或者各线圈断电同时报警。