CN103490584B - 一种直线电机抱闸装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直线电机抱闸装置，其创新点在于：所述抱闸装置整体固定在直线电机壳体上，其包括一套装在直线电机动子轴外且内圈设置线圈的环形静铁心，动铁心设置在静铁心的内圈与直线电机动子轴之间；若干与动铁心数量向匹配的复位弹簧，所述复位弹簧安装在静铁心内，复位弹簧内端与各动铁心连接并将动铁心压向直线电机动子轴。本发明的优点在于：本发明的线圈在通电状态下，动铁心通过电磁效应克服复位弹簧形变力与静铁心吸合，使得直线电机处于非抱闸状态。而线圈在非通电状态下，通过复位弹簧的预紧压力使动铁心和直线电机动子轴产生足够大的静摩擦力，从而达到将直线电机抱闸的目的。

Description

一种直线电机抱闸装置

技术领域

本发明涉及一种抱闸装置，特别涉及一种直线电机抱闸装置。

背景技术

电力传动是用电动机通过传动系统直接驱动设备完成动作的工作方式，电力传动动作可靠且具有容错能力，与液压系统相比虽电功率增加，但是发热量小、部件磨损小，从而系统的可靠性得到提高。特别地，很多生产机械或特种装备需要双向驱动且有一定推力的直线运动场合，如数控机床的进给、飞机舱门的开启、高压开关的分合、电动阀门的开闭等可以采用直线作动器。目前，直线作动器常采用旋转电动机及涡轮蜗杆与丝杠螺母的传动机构，然而，采用“旋转电机＋丝杠”传动方式的直线作动器，由于受自身结构的限制，在直线运动速度、加速度、快速定位精度等方面很难有突破性的提高。近年来，随着永磁材料技术和电机控制技术的不断发展，出现了一种崭新的传动方式——直线电机直接驱动方式。将旋转电机沿径向剖开并展成平面即为直线电机，由定子演变而来的为初级，由转子演变而来的为次级。直线电机是不需要任何中间转换机构的传动装置。由于直线电机驱动系统取消了中间机械传动环节，大幅减小了机械摩擦和运行噪声，消除了反向间隙，系统的弹性变形和运动惯量大为减小，使整个闭环控制系统动态响应性能和定位精度大大提高，直线移动速度快、加减速度大。早在19世纪40年代就已经出现了直线感应电机的雏形，到20世纪90年代，随着稀土永磁材料、控制技术、计算机技术等相关技术的发展，在先进制造、轨道交通、军事等对高速度、高精度直线传动功能部件需求的有力推动下，直线电机技术及其应用研究得到迅速的发展。

在很多工业应用中，机械系统对直线作动器有位置闭锁要求，例如高压开关需要完成合闸或分闸后保持位置状态不被外力所改变，数控机床进给刀具到达给定位置后要能承受重力和加工过程中的反力而不致改变位置，对于旋转电机+丝杠传动方式，位置保持目的是通过抱闸装置提供静摩擦转矩限制电机旋转来实现的，这种针对旋转电机开发的抱闸装置比较成熟。直线作动的直线电机位置闭锁目的是限制直线电机的沿作动方向的移动，为此需要直线电机抱闸装置提供足够的静摩擦力，有效地将机械设备锁定在工作位置。因此研发一种合理可靠的直线电机抱闸装置势在必行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种控制简便、可靠性高、灵活度大的抱闸装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种直线电机抱闸装置，其创新点在于：所述抱闸装置整体固定在直线电机壳体上，其包括一静铁心，该静铁心为一个环形导磁体，静铁心的内圈处镶嵌线圈；静铁心套装在直线电机动子轴外，静铁心的轴线与直线电机动子轴轴线重合，且静铁心与直线电机动子轴之间留有间隙；所述静铁心的上、下表面通过沉头螺钉连接有上端盖和下端盖；至少一个动铁心，该动铁心为一个内端具有内圆弧形的扇形导磁体，设置在静铁心的内圈与直线电机动子轴之间，动铁心在静铁心径向的尺寸小于所述的间隙，且动铁心与上、下端盖的内表面滑动配合；若干与动铁心数量向匹配的复位弹簧，所述复位弹簧安装在静铁心内，复位弹簧内端与各动铁心连接并将动铁心压向直线电机动子轴；在线圈失电状态，所述动铁心由复位弹簧压紧电机动子轴；在线圈通电状态，所述动铁心通过电磁效应克服复位弹簧形变力与静铁心吸合。

进一步的，所述上端盖或下端盖在与动铁心接触的表面设置沿静铁心径向延伸的导槽，动铁心上具有与所述导槽匹配的导向筋结构。

进一步的，所述动铁心至少有两个或以上，动铁心以静铁心轴线为圆心，呈环形阵列分布；复位弹簧的长轴沿静铁心径向设置。

进一步的，所述动铁心的内外圆弧不同心，其中，动铁心的内圆弧的直径与直线电机动子轴直径相等，外圆弧的直径与静铁心的内径相等。

进一步的，所述静铁心具有若干沿径向延伸的通孔，复位弹簧置于各通孔内，通孔的外端螺纹连接调节螺钉。

本发明的优点在于：本发明的线圈在通电状态下，动铁心通过电磁效应克服复位弹簧形变力与静铁心吸合，使得直线电机处于非抱闸状态。而线圈在非通电状态下，通过复位弹簧的预紧压力使动铁心和直线电机动子轴产生足够大的静摩擦力，从而达到将直线电机抱闸的目的。进而保证紧急故障系统失电情况下仍能保证抱闸装置产生抱闸力，从而防止安全事故的产生。

本发明采用多个分段组合的动铁心，并呈环形阵列分布，复位弹簧产生的压力方向基本上和动铁心运动方向一致，在线圈失电状态下，使得动铁心能够均匀压紧在直线电机动子轴表面，保持足够且均匀的抱闸静态摩擦力。

动铁心的内外圆弧不同心，内圆弧的直径与直线电机动子轴直径相等，确保抱闸时动铁心与直线电机动子轴接触面积最大和静态摩擦力最大，外圆弧的直径与静铁心的内径相等，确保线圈通电后动铁心和静铁心接触良好，磁路磁阻最小。

相应在静铁心上放置多个复位弹簧和调节螺钉，通过调节螺钉来调节复位弹簧的压力，非常灵活地组合产生大的静摩擦力，进而改变实际使用时抱闸装置的静态保持力；在装配前可将调节螺钉旋出，使抱闸装置的动铁心和直线电机动子轴间没有静态摩擦力，方便抱闸装置的安装和调整；在紧急情况下，也可旋出调节螺钉释放弹簧，使抱闸装置紧急解锁；由调节螺钉来调整弹簧压力。

附图说明

图1为本发明中直线电机抱闸装置结构示意图。

图2为本发明中直线电机抱闸装置去除上端盖后的俯视图。

图3为本发明中单个动铁心的局部俯视图。

图4为静铁心、绕组和动铁心组合的原理示意图。

具体实施方式

实施例

请参阅图1，本发明揭示了一种直线电机抱闸装置，该抱闸装置整体固定在直线电机壳体上。其包括上端盖1、静铁心2、下端盖3、动铁心4、线圈5、调节螺母6、复位弹簧7、螺栓8、直线电机动子轴9、沉头螺钉10。

静铁心2为一个环形导磁体，静铁心2的内圈处镶嵌线圈5；静铁心2套装在直线电机动子轴9外，静铁心2的轴线与直线电机动子轴9轴线重合，且静铁心2与直线电机动子轴9之间留有间隙。

静铁心2的上、下表面通过分别沉头螺钉10连接有上端盖1和下端盖3，抱闸装置整体则通过穿过上端盖1和下端盖3的螺栓8固定在直线电机壳体1上。

动铁心4至少一个，该动铁心4为一个内端具有内圆弧形的扇形导磁体，设置在静铁心2的内圈与直线电机动子轴9之间，动铁心4在静铁心2径向的尺寸小于上述的间隙，使得动铁心4只能够在同一时间内与静铁心2或者直线电机动子轴9中的一个接触。

动铁心4与上、下端盖的内表面滑动配合；上端盖或下端盖在与动铁心接触的表面设置沿静铁心径向延伸的导槽或导向筋，动铁心上具有与所述导槽或导向筋匹配的导向筋或导槽结构。

作为本发明更具体的实施方式，动铁心4有四个，动铁心4以静铁心2轴线为圆心，呈环形阵列分布。动铁心4的内外圆弧不同心，其中，动铁心4的内圆弧的直径与直线电机动子轴9直径相等，外圆弧的直径与静铁心2的内径相等。

复位弹簧7的数量与动铁心4向匹配，复位弹簧7的长轴沿静铁心径向设置，并在静铁心2内，复位弹簧7内端与各动铁心4连接并将动铁心4压向直线电机动子轴9。本实施例中，每个动铁心4配备上、下两层复位弹簧7，每层复位弹簧7均布三个。

在线圈5失电状态，动铁心4由复位弹簧7压紧电机动子轴9；在线圈5通电状态，动铁心4通过电磁效应克服复位弹簧形变力与静铁心吸合。

为方便调节动铁心4压紧电机动子轴9的压紧力，静铁心2具有若干沿径向延伸的通孔，复位弹簧7则置于各通孔内，通孔的外端螺纹连接调节螺钉10。

工作原理：

线圈失电状态：

各动铁心4在复位弹簧7的形变力作用以及上、下端盖的导槽导向筋作用下，沿静铁心2的径向移动抵住并压紧电机动子轴9；使动铁心4和直线电机动子轴9之间保持有静态摩擦力，该静态摩擦力可通过调节螺钉10来调整；进而实现电机动子轴9的抱闸；

线圈得电状态：

由图4可见，本发明的静铁心2、动铁心4和线圈5的组合方式，当为环形结构的线圈5通入直流电的方向为流出纸面方向I，所产生的磁通路径匝链了动铁心4和静铁心2，根据机电能量转换原理，动铁心4上获得一个指向静铁心2的径向电磁力F，该径向电磁力F如足够大将克服复位弹簧7的静态压缩力，使动铁心4和直线电机动子轴9脱离接触，转而和静铁心2接触，此时直线电机处于正常工作状态。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。另外，本发明中的抱闸装置也不仅仅局限于直线电机的抱闸，同样可适用于其他类似的轴类抱闸。

Claims (4)

1.一种直线电机抱闸装置，其特征在于：所述抱闸装置整体固定在直线电机壳体上，其包括一静铁心，该静铁心为一个环形导磁体，静铁心的内圈处镶嵌线圈；静铁心套装在直线电机动子轴外，静铁心的轴线与直线电机动子轴轴线重合，且静铁心与直线电机动子轴之间留有间隙；所述静铁心的上、下表面通过沉头螺钉连接有上端盖和下端盖；至少一个动铁心，该动铁心为一个内端具有内圆弧形的扇形导磁体，设置在静铁心的内圈与直线电机动子轴之间，动铁心在静铁心径向的尺寸小于所述的间隙，且动铁心与上、下端盖的内表面滑动配合；若干与动铁心数量向匹配的复位弹簧，所述复位弹簧安装在静铁心内，复位弹簧内端与各动铁心连接并将动铁心压向直线电机动子轴；在线圈失电状态，所述动铁心由复位弹簧压紧电机动子轴；在线圈通电状态，所述动铁心通过电磁效应克服复位弹簧形变力与静铁心吸合；所述上端盖或下端盖在与动铁心接触的表面设置沿静铁心径向延伸的导槽，动铁心上具有与所述导槽匹配的导向筋结构。

2.根据权利要求1所述的直线电机抱闸装置，其特征在于：所述动铁心至少有两个或以上，动铁心以静铁心轴线为圆心，呈环形阵列分布；复位弹簧的长轴沿静铁心径向设置。

3.根据权利要求1或2所述的直线电机抱闸装置，其特征在于：所述动铁心的内外圆弧不同心，其中，动铁心的内圆弧的直径与直线电机动子轴直径相等，外圆弧的直径与静铁心的内径相等。

4.根据权利要求1所述的直线电机抱闸装置，其特征在于：所述静铁心具有若干沿径向延伸的通孔，复位弹簧置于各通孔内，通孔的外端螺纹连接调节螺钉。