CN108418343B - 由限位空转、滚珠相序自锁的两位推拉电动机 - Google Patents
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Abstract
由限位空转、滚珠相序自锁的两位推拉电动机，包括滚珠转子、推拉销销、外壳体、滑动顶套、滚珠压簧和电机驱动部分；滚珠转子的一端外侧均匀分布有四个螺旋沟槽，在滚珠转子上位于螺旋沟槽的两端分别设有弧形的环状的拉回狱槽和推出狱槽，四个螺旋沟槽的两端与所述的拉回狱槽和推出狱槽相贯通；推拉销轴的一端呈柱状，另一端呈管状，在管状部分上沿圆周方向分布有四个圆透孔，在四个圆透孔的同一截面上位于各圆透孔之间分布有两个左向长透孔和两个右向长透孔，圆透孔、左向长透孔、右向长透孔在圆周上均匀分布；外壳体内侧壁上分布有八个轴向直线槽，在壳体的一端有推拉销轴孔，另一端内侧有电机座孔。具有节能、结构简单、体积小、安全可靠的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种由限位空转、滚珠相序自锁的两位推拉电动机，是一种机电一体化使用的高机械集成度、高开闭简捷度、高安保性能的两位推拉电机。
背景技术
随着网络科技、人工智能以及日用科技的高速发展，人们对日常生活的舒适度、方便性、安保级别和节能要求，都有了大幅度的提升；推拉杆作为伴随人类发展、更是在人类活动中占据着不可或缺的地位。目前，智能车锁、智能门锁多数是通过推拉电磁铁机构进行控制，推拉电磁铁主要是由铁芯、衔铁、线圈、触点、引线、簧片、引脚、外壳组成，然后使用较小交流电流或者直流电流自动控制较大电流的自动开关，然后吸合后继续用电就是无为功耗。现有的推拉电磁铁有普通电磁铁（交流型和直流型）和磁保持电磁铁（永磁型和剩磁型）。普通电磁铁的缺点就是持续耗电较大，而控制端线圈易热，交流型的电磁铁容易产生交流的噪声。磁保持电磁铁的缺点则是控制端需要改变电流方向来控制触点开或关，电路上也比较复杂，一旦停电或者控制电路出故障时，就完全不知道这个电磁铁的触点是开还是关，而且它也无法直接代替普通的电磁铁，应用领域并不广泛。
发明内容
本发明的目的是提供一种机电一体化的高机械集成度、高开闭简捷度、高安保性能的限位空转、滚珠相序自锁的推拉电动机构，以克服推拉电磁铁：耗电多、重量大、有撞击声，以及难于轴向锁定等现有技术的不足；还克服现有机电推杆结构繁琐、体积大、易烧毁电机，以及难于轴向定位等缺点；还可以加长螺旋杆长度，组成快速滚珠丝杠螺母机构用以替代机械往复推拉机构。
本发明的由限位空转、滚珠相序自锁的两位推拉电动机，包括包括滚珠转子、推拉销轴、外壳体、滑动顶套、滚珠压簧和电机定子部分；
所述的滚珠转子作为旋转驱动电机外转子或旋转驱动电机主轴的一部分，在旋转外转子或主轴轴伸端的外侧均匀分布有四个螺旋沟槽，在滚珠转子上位于螺旋沟槽的两端分别设有弧形的环状的拉回狱槽和推出狱槽，所述的四个螺旋沟槽的两端与所述的拉回狱槽和推出狱槽相贯通；还在滚珠转子的内孔壁上分布有永磁磁极。
所述的推拉销轴的一端呈柱状，另一端呈管状，在管状部分上沿圆周方向分布有四个圆透孔，在四个圆透孔的径向同一截面上位于各圆透孔之间分布有两个左向长透孔和两个右向长透孔，所述的圆透孔、左向长透孔、右向长透孔在圆周上等分均匀分布；
所述的外壳体内侧壁上分布有八个轴向直线槽，在外壳体的一端有推拉销轴孔，另一端内侧有固定电机定子驱动部分的电机座孔；
所述的推拉销轴位于外壳体内，推拉锁销的柱状部分自外壳体上的推拉销轴孔伸出，所述滚珠转子上有螺旋沟槽、拉回狱槽、推出狱槽部分插入推拉销轴孔的管状部分内孔处，在所述的四个圆透孔内均设有推拉滚珠，推拉滚珠分别与外壳体内侧的直线槽、滚珠转子上的螺旋沟槽、拉回狱槽、推出狱槽相匹配；
在两个左向长透孔内均设有推出锁相珠，在两个右向长透孔内均设有拉回锁相珠，推出锁相珠和拉回锁相珠分别与外壳体内侧的直线槽、滚珠转子上的螺旋沟槽、拉回狱槽、推出狱槽相匹配；
在推拉销轴的内孔处位于滚珠转子上套装有对称的滑动顶套，滑动顶套的端头分别设有滚珠压簧，一侧的滚珠压簧位于滑动顶套端头和推拉销轴内孔的底面之间，另一侧的滚珠压簧位于滑动顶套端头和钢丝弹簧挡圈之间，钢丝弹簧挡圈卡装在推拉销轴内孔边沿处的卡环槽内；滑动顶套的内端均有定位推柄，定位推柄之间形成推口圆槽，一端的定位推柄顶靠在拉回锁相珠上，另一端的定位推柄顶靠在推出锁相珠上；
所述的滚珠转子是驱动电机的一部分。
所述的电机定子部分连接在端盖上，电机定子部分位于滚珠转子的内孔，电机定子部分的外侧滚珠转子的部分为电机转子部分，端盖与外壳体的端头固定连接。
本发明的由限位空转、滚珠相序自锁的两位推拉电动机，外形与功能可与现有的推拉电磁铁相当，但性能比推拉电磁铁更优越，其一、体积小、重量轻、推力大、声音小；二、推出、拉回位置可断电自锁，节省电力能源；三、本发明的推拉电动机所有零件均呈中心轴线、笔式结构布置，配内部定子驱动可成推拉电动机，无内部驱动可通过旋转主轴成手动推拉装置；该推拉电动机增加相应附件，即可组成现在楼宇及家用的机械钥匙和机电两用门锁，还可以替代汽车电子车门锁中的电磁执行器或机电执行器；若配备相应附件，则可构成机械钥匙和机电两用汽车门锁总成，也可用于自行车锁、U型门锁、及各种类锁，还可在很多工业领域里应用，如：用在推拉电磁铁广泛使用的工业电磁阀、电磁离合器等长时间耗能的执行器器件中；稍做改动构成快速滚珠丝杠螺母机构，用以替代机械快速往复推拉机构，或可用在电动自动雨伞等民用产品。
本发明的推拉电动机通过数学建模于机械联动机构中，采用数学机械概念，按照三组共八个滚珠，四条螺旋滑槽、两个限位狱槽，滚珠以相差45度，采用后进先出、先进后出的数学逻辑和运动规律在推拉限位置处形成空转自动锁止，与反转自动开启形成两位推拉自锁动作；还可以根据机械强度需要，增加偶数螺旋滑槽数，如：6、8、10……等。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的结构示意图。
图2是图1所示的A-A剖视示意图。
图3是图1所示的滚珠转子的结构示意图。
图4是图1所示推拉销轴的结构示意图。
图5是图4的示的B-B剖视示意图。
图6是图1所示的外壳体的结构示间图。
图7是图6所示的右视示意图。
图8是图6所示的C-C剖视示意图。
图9是图1所示的滑动顶套的结构示意图。
图10是图9所示的俯视示意图。
图11是图9所示的左视示意图。
图12是本发明具体实施方式的另一种结构（中心推杆式）形式。
图13是图12所示的D-D所示的视剖示意图。
具体实施方式
如图1、2所示：本发明的由限位空转、滚珠相序自锁的两位推拉电动机，包括滚珠转子1、推拉销轴2、外壳体3、滑动顶套4、滚珠压簧8和电机定子部分。
如图3所示：滚珠转子1的一端外侧均匀分布有四个螺旋沟槽1-2，在滚珠转子1上位于螺旋沟槽1-2的两端分别设有弧形的环状的拉回狱槽1-1和推出狱槽1-3，四个螺旋沟槽1-2的两端与拉回狱槽1-1和推出狱槽1-3相贯通；在滚珠转子1的内孔壁上分布有永磁磁极1-4。
如图4、5所示：推拉销轴2的一端（左端）呈柱状，另一端（右端）呈管状，在管状部分上沿圆周方向分布有四个圆透孔2-2，在四个圆透孔2-2的同一截面上位于各圆透孔2-2之间分布有两个对称的左向长透孔2-1和两个对称的右向长透孔2-3，圆透孔2-2、左向长透孔2-1、右向长透孔2-3在圆周上均匀分布。
如图6、7、8所示：外壳体3为圆柱状，内侧壁上分布有八个轴向直线槽3-1，在外壳体3的一端有推拉销轴孔3-2，另一端内侧有电机座孔3-3。
如图1、2所示：推拉销轴2位于外壳体3内，推拉销轴2的柱状部分自外壳体3上的推拉销轴孔3-2伸出，滚珠转子1上有螺旋沟槽1-2、拉回狱槽1-1、推出狱槽1-3部分插入推拉锁销2的管状部分内孔处。在四个圆透孔2-2内均设有推拉滚珠5，推拉滚珠5分别与外壳体3内侧的直线槽3-1、滚珠转子1上的螺旋沟槽1-2、拉回狱槽1-1、推出狱槽1-3相匹配，
在两个左向长透孔2-1内均设有推出锁相珠7，在两个右向长透孔2-3内均设有拉回锁相珠6，推出锁相珠7和拉回锁相珠6分别与外壳体3内侧的直线槽3-1、滚珠转子1上的螺旋沟槽1-2、拉回狱槽1-1、推出狱槽1-3相匹配。
在推拉销轴2的内孔处位于滚珠转子1上套装有对称的滑动顶套4，滑动顶套4的端头分别设有滚珠压簧8，一侧的滚珠压簧8位于滑动顶套4端头和推拉销轴2内孔的底面之间，另一侧的滚珠压簧8位于滑动顶套4端头和弹簧挡圈9之间，弹簧挡圈9卡装在推拉销轴2内孔边沿处的卡环槽2-4内；滑动顶套4的内端均有定位推柄4-2，定位推柄4-2之间形成推口圆槽4-1，一端的定位推柄4-2顶靠在拉回锁相珠6上，另一端的定位推柄4-2顶靠在推出锁相珠7上。
电机定子部分10与滚珠转子1相接。电机定子部分10与端盖11相接，电机定子部分10位于滚珠转子1的内孔，电机定子部分10的外侧滚珠转子1的部分为电机转子部分，端盖11与外壳体3的端头发兰固定连接。
电机驱动部分也可为主轴电机，滚珠转子1的端头与电机的输出轴相接或共轴，伺服电机固定于外壳体3内，外壳体3的端头配有端盖11。
如图12、13所示：本发明还可心有另一种结构形式，与上述不同的是：滚珠转子1只能轴向移动，并且端头伸出外壳体3，与外壳体3之间有花键结构的径向转动限位，推拉销轴2为套筒状并且全部位于外壳体3内，外壳体3内侧壁上不再有直线槽，永磁磁极1-4镶嵌在推拉销轴2的外部，与永磁磁极1-4相匹配的电机定子部分10固定于外壳体3的内侧壁上。工作时，通过电机定子部分10和永磁磁极1-4驱动推拉销轴2转动，滚珠转子1即可轴向移动，其端头可相对于外壳体3推拉伸缩。
工作过程如下：按设定安装好后，若推拉销轴2处于拉回自锁位置，此时，四个推拉滚珠5和两个拉回锁相滚珠6、两个推出锁相滚珠7都处于滚珠转子1的环形狱槽1-1内，八个滚珠呈45度间隔圆周均布排列，两个拉回锁相珠6和两个推出锁相珠7均受到滚珠压簧8通过推套4沿左向长透孔2-1和右向长透孔2-3方向上的轴向推力；此时，推拉销轴2受八个滚珠的径向高点球冠插入外壳体3内孔的八个按圆周均布的圆缺型内侧的直线槽制约，而只能轴向滑动，不能转动，推拉销轴2被开启的充分必要条件是四个推拉钢珠(5)同时来到环形的拉回狱槽1-1与四个螺旋沟槽1-2交接连通的狱口处，且两个推出锁相珠7已经呈相差45度提前导出至所处左向长透孔2-1的另一端，即八分之一螺距处；所以，常态下，当外力轴向作用推拉销轴2时，将被四个推拉钢珠5和两个推出锁相珠7在拉回狱槽1-1内共同锁止；滚珠转子1此时再做拉回方向的旋转，将形成空转，不会影响推拉销轴的自锁状态。当需要开锁时，使滚珠转子1按设定的推出方向转动，当两个推出锁相珠7转动至狱槽口处时，在滚珠压簧8的轴向推力作用下，两个推出锁相珠7沿左向长透孔2-1的长孔方向推出进入到滚珠转子1的螺旋沟槽1-2内，当即将移动到左向长透孔2-1的另一端时，两个推出锁相珠7受螺旋沟槽1-2的旋转推力以及滚珠压簧4在右向长透孔2-3内两个拉回锁相珠6上的反作用力作用，推动推拉销轴2并带动四个推拉滚珠5进入到滚珠转子1的螺旋沟槽1-2内，这时，四个推拉钢珠5与滚珠转子1的螺旋滑道呈螺母与螺栓式的配合状态，带动推动推拉销轴2向外推出，同时，两个拉回锁相珠6受推拉销轴2移动作用，在右向长透孔2-3远端，滞后45度相差后，来到狱槽口进入螺旋沟槽1-2内。随着滚珠转子1继续转动，两个推出锁相珠7、四个推拉钢珠5以及两个拉回锁相珠6将克服滚珠压簧8的弹力，被依次被压入到环形的推出狱槽1-3内，推拉销轴2被完全推出（如图1所示的位置），滚珠转子1形成空转后完成在这一端的自锁。推拉销轴2由推出位置解锁，则是前一动作的反过程，在逻辑上本着先进后出、后进先出的原则，滚珠转子1做拉回方向的转动，使两个拉回锁相珠6先行导出，四个推拉钢珠5滞后45度转出，两个推出锁相珠7再滞后45度转出，完成推拉锁销2的拉回自锁过程，以此循环往复。
Claims (2)
1.一种由限位空转、滚珠相序自锁的两位推拉电动机，其特征在于：包括滚珠转子（1）、推拉销轴（2）、外壳体（3）、滑动顶套（4）、滚珠压簧（8）和电机定子部分（10）；
所述的滚珠转子（1）作为旋转驱动电机外转子或旋转驱动电机主轴的一部分，在旋转外转子或主轴轴伸端的外侧均匀分布有四个螺旋沟槽（1-2），在滚珠转子（1）上位于螺旋沟槽（1-2）的两端分别设有弧形的环状的拉回狱槽（1-1）和推出狱槽（1-3），所述的四个螺旋沟槽（1-2）的两端与所述的拉回狱槽（1-1）和推出狱槽（1-3）相贯通；还在滚珠转子（1）的内孔壁上分布有永磁磁极（1-4）；
所述的推拉销轴（2）的一端呈柱状，另一端呈管状，在管状部分上沿圆周方向分布有四个圆透孔（2-2），在四个圆透孔（2-2）的径向同一截面上位于各圆透孔（2-2）之间分布有两个左向长透孔（2-1）和两个右向长透孔（2-3），所述的圆透孔（2-2）、左向长透孔（2-1）、右向长透孔（2-3）在圆周上等分均匀分布；
所述的外壳体（3）内侧壁上分布有八个轴向直线槽（3-1），在外壳体（3）的一端有推拉销轴孔（3-2），另一端内侧有固定电机定子驱动部分的电机座孔（3-3）；
所述的推拉销轴（2）位于外壳体（3）内，推拉销轴（2）的柱状部分自外壳体（3）上的推拉销轴孔（3-2）伸出，所述滚珠转子（1）上有螺旋沟槽（1-2）、拉回狱槽（1-1）、推出狱槽（1-3）部分插入推拉销轴孔（3-2）的管状部分内孔处，在所述的四个圆透孔（2-2）内均设有推拉滚珠（5），推拉滚珠（5）分别与外壳体（3）内侧的直线槽（3-1）、滚珠转子（1）上的螺旋沟槽（1-2）、拉回狱槽（1-1）、推出狱槽（1-3）相匹配；
在两个左向长透孔（2-1）内均设有推出锁相珠（7），在两个右向长透孔（2-3）内均设有拉回锁相珠（6），推出锁相珠（7）和拉回锁相珠（6）分别与外壳体（3）内侧的直线槽（3-1）、滚珠转子（1）上的螺旋沟槽（1-2）、拉回狱槽（1-1）、推出狱槽（1-3）相匹配；
在推拉销轴（2）的内孔处位于滚珠转子（1）上套装有对称的滑动顶套（4），滑动顶套（4）的端头分别设有滚珠压簧（8），一侧的滚珠压簧（8）位于滑动顶套（4）端头和推拉销轴（2）内孔的底面之间，另一侧的滚珠压簧（8）位于滑动顶套（4）端头和钢丝弹簧挡圈（9）之间，钢丝弹簧挡圈（9）卡装在推拉销轴（2）内孔边沿处的卡环槽（2-4）内；滑动顶套（4）的内端均有定位推柄（4-2），定位推柄（4-2）之间形成推口圆槽（4-1），一端的定位推柄（4-2）顶靠在拉回锁相珠（6）上，另一端的定位推柄（4-2）顶靠在推出锁相珠（7）上；
所述的滚珠转子（1）是驱动电机的一部分。
2.根据权利要求1所述的由限位空转、滚珠相序自锁的两位推拉电动机，其特征在于：所述的电机定子部分（10）连接在端盖（11）上，电机定子部分（10）位于滚珠转子（1）的内孔，电机定子部分（10）的外侧滚珠转子（1）的部分为电机转子部分，端盖（11）与外壳体（3）的端头固定连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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