CN109995181A - 一种低温下电磁驱动一体化装置 - Google Patents

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Abstract

一种低温下电磁驱动一体化装置，其特征在于它包括基座部、驱动部和旋转部；所述的基座部包括密封壳体（2）和支撑体（5），密封壳体内为低温环境，用于安装旋转部，支撑体用于支撑驱动部；所述的旋转部包括旋转件（1）和转动轴（3），旋转件安装在转动轴位于密封壳体的主体中的一端上，转动轴的另一端通过轴承（8）安装在与密封壳体的主体相连通的圆柱形密封腔中并贴装表贴磁钢（7）；所述的驱动部包括导线（4）、线圈支架（6）和外壳体（9），导线缠绕在线圈支架上，线圈支架安装在外壳体中，其感应部与所述的表贴磁钢相对，外壳体安装在支撑体（5）上，本发明结构简单，设计制造方便，传动效率高。

Description

一种低温下电磁驱动一体化装置
技术领域
本发明属于电磁驱动器技术领域，尤其涉及一种低温下电磁驱动一体化装置。
背景技术
随着航天技术的发展，越来越多的研究者们更倾向于将材料和结构放在恶劣的工况环境下进行研究，如外太空中经常遇到的真空、低温、失重等环境。对于某些工作在低温环境下的装置需要电机驱动时，通常是将电机与装置一起置于低温环境中（如附图（1）所示），或者采用磁齿轮进行连接（如附图（2）所示），但是前者涉及的电机要完全处在低温环境下工作，对电机的工作性能要求较高，相应的电机设计难度较大；后者因为用到磁齿轮，导致整个装置机械效率不高。
发明内容
本发明的目的是针对现有的低温驱动装置中的电机需工作在低温下，从而导致设计困难或效率不高的问题，设计一种运动部置于低温环境中而驱动部置于常温环境中的低温下电磁驱动一体化装置，利用常温下电磁线圈产生的磁场带动处在低温下的旋转件进行旋转运动，采用易于实现的结构，提高了工作效率，同时能够对转动轴保持良好的位置和速度等控制性能，以满足低温旋转实验的要求。
本发明的技术方案是：
一种低温下电磁驱动一体化装置，其特征在于它包括基座部、驱动部和旋转部；所述的基座部包括密封壳体2和支撑体5，密封壳体2内为低温环境，用于安装旋转部，支撑体5用于支撑驱动部；所述的旋转部包括旋转件1和转动轴3，旋转件1安装在转动轴3位于密封壳体2的主体中的一端上，转动轴3的另一端通过轴承8安装在与密封壳体2的主体相连通的圆柱形密封腔中并贴装表贴磁钢7；所述的驱动部包括导线4、线圈支架6和外壳体9，导线4缠绕在线圈支架6上，线圈支架6安装在外壳体9中，其感应部与所述的表贴磁钢7相对，外壳体9安装在支撑体5上，
所述的密封壳体2主体为一方形箱体2.1，方形箱体2.1右端面与一圆柱体2.2密封腔体相通，圆柱体2.2为一中空结构，其左侧端面与方形箱体2.1右侧端面连接，且在内部连通，圆柱体2.2右侧为一壁面，方形箱体2.1与圆柱体2.2构成一内部连通的密闭空间。
所述的支撑体5上端为一圆弧端面5.1，下端由两根支撑架5.2构成，两根支撑架5.2呈“V型”分布。
所述的表贴磁钢7贴装在旋转轴3的轴表面上，相邻的表贴磁钢7之间加装有磁钢填充物10。
所述的表贴磁钢7有4片且均匀分布，粘贴于转动轴3的磁钢粘贴面3.2上，磁钢填充物10有4个且均匀分布，分别安装于相邻的两片表贴磁钢7之间，用于将相邻的两片表贴磁钢7隔开。旋转件1安装于转动轴3的细端，并与转动轴固连。
所述的轴承8有两个且对称布置，其外圈安装于密封壳体2的轴承安装面2.3，2.4内，与密封壳体2的内壁面接触，轴承8的内圈安装于转动轴3的轴承安装面3.1，3.3上，并与转动轴3接触，从而使密封壳体2与转动轴3之间实现相对转动。
所述的驱动部包括导线4、线圈支架6和外壳体9，全部由支撑体5支撑，且全部置于密封壳体2构成的密闭空间之外。
所述的外壳体9为一圆柱体中空结构，其外圆面固定安装于支撑体5的圆弧端面5.1上，线圈支架6内部有凸出的“条形结构”6.1，导线4缠绕在线圈支架6的“条形结构”6.1上，线圈支架6的外端面与外壳体9的内端面固连，线圈支架6的内端面与表贴磁钢7相对，线圈支架6和表贴磁网7之间通过密封壳体的圆柱体壳体隔开而不直接接触，整个驱动部在支撑体5的支撑下置于密封壳体2的外部。
所述的线圈支架6由多个T形支架组成，T形支架的水平部固定在外壳体9的内壁面上，导线4缠绕在T形支架的与水平部垂直的垂直部上。
本发明的有益效果：
本发明提出的低温下电磁驱动一体化装置，利用放置在常温中的电磁线圈产生的磁场带动处在低温下的旋转件进行旋转运动，从而可实现转动部件在低温环境下正常工作，并保持良好的位置和速度等控制性能。本发明中由于驱动部安装在密封壳体以外，处在常温的工作环境中，因此采用普通的电磁线圈即可实现，避免了因将电机放置在低温环境中导致电机难以设计的难题，同时通过线圈对内部磁钢的作用带动转动轴旋转，提高了机电转换效率，解决了通过磁齿轮传动带来的机械效率低的问题。
附图说明
图1是现有低温环境下电机传动示意图。
图2是现有的磁齿轮传动示意图。
图3是本发明的结构示意图。
图4是本发明支撑体的结构示意图。
图5是本发明的密封壳体的结构示意图。
图6是本发明的旋转部的主体结构示意图。
图7是本发明的驱动部的主体结构示意图。
图中：1为旋转件，2为密闭壳体，2.1为方形箱体，2.2为圆柱体，2.3为轴承安装面，2.4为轴承安装面，3为转动轴，3.1为轴承安装面，3.2为磁钢粘贴面，3.3为轴承安装面，4为导线，5为支撑体，5.1为圆弧端面，5.2为支撑架，6为线圈支架，6.1为条形结构，7为表贴磁钢，8为轴承，9为外壳体，10为磁钢填充物。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图3-7所示。
一种低温下电磁驱动一体化装置，如图3所示，它包括基座部、驱动部和旋转部；所述的基座部包括密封壳体2（可采用塑料件制作）和支撑体5；密封壳体2（如图5所示）主体为一方形箱体2.1，方形箱体2.1右端面与一圆柱体2.2相通，圆柱体2.2为一中空结构，其左侧端面与方形箱体2.1右侧端面连接，且在内部进行连通，圆柱体2.2右侧为一壁面，方形箱体2.1与圆柱体2.2构成一内部连通的密闭空间。支撑体5（如图4所示）上端为一圆弧端面5.1，下端由两根支撑架5.2构成，两根支撑架5.2呈“V型”分布。所述的旋转部（如图3）包括旋转件1、转动轴3、表贴磁钢7、轴承8和磁钢填充物10，转动轴3通过轴承8安装于密封壳体2内，轴承8有两个且对称布置，其外圈安装于密封壳体2的轴承安装面2.3、2.4内，与密封壳体2的内壁面接触，轴承8的内圈安装于转动轴3的轴承安装面3.1、3.3上，并与转动轴3接触，从而使密封壳体2与转动轴3之间实现相对转动。如图6所示，表贴磁钢7有4片且均匀分布，粘贴于转动轴3的磁钢粘贴面3.2上，磁钢填充物10有4个且均匀分布，分别安装于相邻的两片表贴磁钢7之内，用于将相邻的两片表贴磁钢7隔开。旋转件1安装于转动轴3的细端，并与转动轴固连。所述的驱动部包括导线4、线圈支架6和外壳体9；如图7所示，外壳体9为一圆柱体中空结构，其外圆面固定安装于支撑体5的圆弧端面5.1上，线圈支架6内部有凸出的条形结构6.1（形成T形结构），导线4缠绕在线圈支架6的条形结构6.1上，线圈支架6的外端面与外壳体9的内端面固连，整个驱动部在支撑体5的支撑下置于密封壳体2的外部。
以上所述结构中，密封壳体2为由一个中空的方形箱体2.1和一个中空的圆柱体2.2构成的中部连通的密闭容器；整个旋转部（包括旋转件1、转动轴3、表贴磁钢7、轴承8和磁钢填充物10）全部置于密封壳体2构成的密闭空间内；整个驱动部（包括导线4、线圈支架6和外壳体9）由支撑体5支撑，且全部置于塑料壳体2构成的密闭空间之外。
外壳体9与支撑体5的圆弧端面5.1固连，通过给内部线圈支架6上的导线4通电产生磁场的作用，带动密封壳体2内的转动轴3进行旋转，从而带动转动轴3末端的旋转件1进行转动，密封壳体2内部为低温环境，旋转件1、转动轴3、表贴磁钢7、轴承8和磁钢填充物10均处在低温环境中，密封壳体2外部为常温环境，导线4、线圈支架6、外壳体9和支撑体5均处在常温环境中，本发明中由于电磁线圈处在常温的工作环境中，因此采用普通的电磁线圈即可实现，避免了因将电机放置在低温环境中导致电机难以设计的难题，同时通过线圈对内部磁钢的作用带动转动轴旋转，提高了机电转换效率，解决了通过磁齿轮传动带来的机械效率低的问题。
以上仅是本发明的优选实施例，将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出的若干变形和改进都属于本发明的保护范围。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种低温下电磁驱动一体化装置，其特征在于它包括基座部、驱动部和旋转部；所述的基座部包括密封壳体（2）和支撑体（5），密封壳体（2）内为低温环境，用于安装旋转部，支撑体（5）用于支撑驱动部；所述的旋转部包括旋转件（1）和转动轴（3），旋转件（1）安装在转动轴（3）位于密封壳体（2）的主体中的一端上，转动轴（3）的另一端通过轴承（8）安装在与密封壳体（2）的主体相连通的圆柱形密封腔中并贴装表贴磁钢（7）；所述的驱动部包括导线（4）、线圈支架（6）和外壳体（9），导线（4）缠绕在线圈支架（6）上，线圈支架（6）安装在外壳体（9）中，其感应部与所述的表贴磁钢（7）相对，外壳体（9）安装在支撑体（5）上。
2.根据权利要求1所述的低温下电磁驱动一体化装置，其特征在于所述的密封壳体（2）主体为一方形箱体（2.1），方形箱体（2.1）右端面与一圆柱体（2.2）密封腔体相通，圆柱体（2.2）为一中空结构，其左侧端面与方形箱体（2.1）右侧端面连接，且在内部连通，圆柱体（2.2）右侧为一壁面，方形箱体（2.1）与圆柱体（2.2）构成一内部连通的密闭空间。
3.根据权利要求1所述的低温下电磁驱动一体化装置，其特征在于所述的支撑体（5）上端为一圆弧端面（5.1），下端由两根支撑架（5.2）构成，两根支撑架（5.2）呈“V型”分布。
4.根据权利要求1所述的低温下电磁驱动一体化装置，其特征在于所述的表贴磁钢（7）贴装在旋转轴（3）的轴表面上，相邻的表贴磁钢（7）之间加装有磁钢填充物（10）。
5.根据权利要求1或4所述的低温下电磁驱动一体化装置，其特征在于所述的表贴磁钢（7）有4片且均匀分布，粘贴于转动轴（3）的磁钢粘贴面（3.2）上，磁钢填充物（10）有4个且均匀分布，分别安装于相邻的两片表贴磁钢（7）之间，用于将相邻的两片表贴磁钢（7）隔;旋转件（1）安装于转动轴（3）的细端，并与转动轴固连。
6.根据权利要求1所述的低温下电磁驱动一体化装置，其特征在于所述的轴承（8）有两个且对称布置，其外圈安装于密封壳体（2）的轴承安装面（2.3，2.4）内，与密封壳体（2）的内壁面接触，轴承（8）的内圈安装于转动轴（3）的轴承安装面（3.1，3.3）上，并与转动轴（3）接触，从而使密封壳体（2）与转动轴（3）之间实现相对转动。
7.根据权利要求1所述的低温下电磁驱动一体化装置，其特征在于所述的驱动部包括导线（4）、线圈支架（6）和外壳体（9）），全部由支撑体（5）支撑，且全部置于密封壳体（2）构成的密闭空间之外。
8.根据权利要求1所述的低温下电磁驱动一体化装置，其特征在于所述的外壳体（9）为一圆柱体中空结构，其外圆面固定安装于支撑体（5）的圆弧端面（5.1）上，线圈支架（6）内部有凸出的“条形结构”（6.1），导线（4）缠绕在线圈支架（6）的“条形结构”（6.1）上，线圈支架（6）的外端面与外壳体（9）的内端面固连，线圈支架（6）的内端面与表贴磁钢（7）相对，整个驱动部在支撑体（5）的支撑下置于密封壳体（2）的外部。
9.根据权利要求1或8所述的低温下电磁驱动一体化装置，其特征在于所述的线圈支架（6）由多个T形支架组成，T形支架的水平部固定在外壳体（9）的内壁面上，导线（4）缠绕在T形支架的与水平部垂直的垂直部上。
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