CN113556019B - 一种直线电机的自动折叠机构及折叠式直线电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直线电机的自动折叠机构及折叠式直线电机，包括悬挂支撑架、驱动机构、传动机构和转动副，所述悬挂支撑架设置于直线电机上且沿直线电机的竖直方向布置，其中，所述转动副沿竖直方向设置，所述转动副包括转动侧和固定侧，所述转动侧与直线电机的折叠段连接，所述固定侧与直线电机的非折叠段连接，所述驱动机构通过所述传动机构传动并带动所述转动侧围绕所述转动副的轴线旋转，进而带动直线电机的折叠段相对直线电机的非折叠段做折叠或展开动作。本发明既能保证直线电机动子具有足够的行程又能实现电机自动折叠方便运输。同时，该折叠机构具有结构紧凑、质量轻、运动精度高等优点。

Description

一种直线电机的自动折叠机构及折叠式直线电机

技术领域

本发明涉及直线电机技术领域，特别涉及一种直线电机的自动折叠机构及折叠式直线电机。

背景技术

永磁直线电机具有推力密度高、运行可靠性好、响应速度快、可实现直接驱动等优点，已广泛应用于轨道交通、航空航天等工业领域。

随着先进技术、先进设备的不断发展，相应领域对直线电机也提出了更高的要求，如更高的控制精度、更高的推力密度、更高的运行稳定性。为了使直线电机具有更大推力、更高运行速度，直线电机的尺寸也相应越来越大，这对直线电机的转运及配套相应运输装备造成了困难。

针对大尺寸直线电机运输困难，出现了可折叠式直线电机。在运输时通过将直线电机折叠来降低直线电机占用面积，在电机运行时通过将其展开恢复为大尺寸，既保证了电机运行时动子具有较大行程和电机整体的刚度，又方便电机转运。然而，现有可折叠式直线电机折叠和展开均需人工操作，由于大尺寸直线电机长度很长且重量很重，需要大量人力，操作起来非常费力且不便。此外，通过人工执行直线电机的展开操作，可能会因展开的位置不到位，而影响直线电机的正常运行，甚至造成直线电机损坏。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种能够实现直线电机的自动展开折叠功能，且运行精度更高的自动折叠机构以及包含该自动折叠机构的折叠式直线电机。

为实现上述目的，本发明的直线电机自动折叠装置，包括悬挂支撑架、驱动机构、传动机构和转动副，所述悬挂支撑架设置于直线电机上且沿直线电机的竖直方向布置，所述驱动机构、传动机构和转动副设置在所述悬挂支撑架上并通过所述悬挂支撑架支撑固定；其中，所述驱动机构与所述传动机构动力连接，所述传动机构与所述转动副转动连接，所述转动副沿竖直方向设置，所述转动副包括转动侧和固定侧，所述转动侧与直线电机的折叠段连接，所述固定侧与直线电机的非折叠段连接，所述驱动机构通过所述传动机构传动并带动所述转动侧围绕所述转动副的轴线旋转，进而带动直线电机的折叠段相对直线电机的非折叠段做折叠或展开动作。

进一步，所述转动副包括转轴、转动侧合页和固定侧合页，所述转动侧合页和所述固定侧合页拼合形成容置所述转轴的通道，所述转轴容置在所述通道中并与所述转动侧合页通过键连接且所述传动机构与所述转轴传动连接。

进一步，所述传动机构包括蜗轮和蜗杆，所述驱动机构的动力输出端通过联轴器与所述蜗杆连接，所述蜗轮与所述蜗杆动力连接，所述转轴沿竖直方向穿设在蜗轮上。

进一步，还包括锁定机构，所述锁定机构包括锁扣和锁体，所述锁扣设置在直线电机的折叠段，所述锁体设置在直线电机的非折叠段，在直线电机折叠段和直线电机非折叠展开形成直线电机时通过锁扣和锁体配合锁定。

进一步，所述锁体为电磁锁体。

进一步，还包括编码器，所述传动机构处设置检测直线电机折叠段与直线电机非折叠段夹角的编码器。

进一步，还包括控制器，所述编码器将角度信号反馈至所述控制器，所述控制器根据反馈的角度信号控制驱动装置是否工作，并在直线电机的折叠段与直线电机的非折叠段夹角为180°时控制所述电磁锁体与锁扣自动锁定，或者在所述控制器发送折叠指令时控制所述电磁锁体与锁扣自动解锁。

进一步，所述驱动机构为伺服电机。

进一步，所述悬挂支撑架固定设置在直线电机的下方。

本发明还提供一种折叠式直线电机，包括直线电机折叠段、直线电机非折叠段和上述的直线电机自动折叠装置。

本发明的直线电机自动折叠机构通过驱动装置、传动装置以及转动副配合下可以实现直线电机的自动折叠，操作简单方便，节省了人力成本，且运行精度高，避免折叠不到位而造成直线电机无法运行，甚至损坏。此外，自动折叠机构还具有沿直线电机竖直方向设置的悬挂支撑架，驱动装置、传动装置以及转动副均安装在悬挂支撑架上，既确保了折叠机构工作时的稳固可靠，又不占用直线电机的横向空间，确保折叠后的直线电机结构更为紧凑，方便转运。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的自动折叠装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例的自动折叠装置驱动直线电机展开状态的示意图；

图3为本发明一实施例的自动折叠装置折叠状态的示意图；

图4为本发明一实施例的转动幅的剖视图；

图5为本发明一实施例的蜗轮蜗杆传动机构与驱动机构连接示意图；

图6为本发明一实施例的锁定机构的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在……上方”、“下”和“在……上”、“左右方向”、“上下方向”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，直线电机自动折叠装置，包括悬挂支撑架1、驱动机构2、传动机构3和转动副4，所述悬挂支撑架1设置于直线电机上且沿直线电机的竖直方向布置，所述驱动机构2、传动机构3和转动副4设置在所述悬挂支撑架1上并通过所述悬挂支撑架1支撑固定；其中，所述驱动机构2与所述传动机构3动力连接，所述传动机构3与所述转动副4转动连接，所述转动副4沿竖直方向设置，所述转动副4包括转动侧和固定侧，所述转动侧与直线电机的折叠段51连接，所述固定侧与直线电机的非折叠段52连接，所述驱动机构2通过所述传动机构3传动并带动所述转动侧围绕所述转动副4的轴线旋转，进而带动直线电机的折叠段相对直线电机的非折叠段做折叠或展开动作。

本实施例中直线电机与外部安装基座固定连接部分为非折叠段，其位置相对固定，直线电机的剩余部分为折叠段，其能够围绕转动幅轴线转动。通过驱动装置、传动装置以及转动副配合下可以实现直线电机的自动折叠，操作简单方便，节省了人力成本，且运行精度高，避免直线电机折叠不到位而造成直线电机无法运行，甚至损坏。此外，自动折叠机构还具有沿直线电机竖直方向设置的悬挂支撑架，驱动装置、传动装置以及转动副均安装在悬挂支撑架上，既确保了折叠机构工作时的稳固可靠，又不占用直线电机的横向空间，确保折叠后的直线电机结构更为紧凑，方便转运。

如图2所示，直线电机的折叠段51在驱动机构的动力作用下围绕转动副4的轴线转动，在直线电机的折叠段51转动至与直线电机的非折叠段52间的夹角为180°，直线电机的折叠段51与直线电机的非折叠段52对接形成完成的大尺寸直线电机，此时直线电机在自动折叠机构驱动下到达展开状态，在展开状态下直线电机可以开机运行，直线电机长度方向行程最长，可以应用在对直线电机控制精度、推力密度以及运行稳定性等对直线电机性能有更高要求的领域。

如图3所示，直线电机的的折叠段51在驱动机构的动力作用下围绕转动副4的轴线转动，在直线电机的折叠段51转动至与直线电机的非折叠段52间的夹角为0°，直线电机的折叠段51与直线电机的非折叠段52分开，此时直线电机在自动折叠机构驱动下到达折叠状态，在折叠状态下直线电机结构紧凑，利于直线电机转运运输。

在本发明一实施例中，如图4所示，所述转动副4包括转轴41、转动侧合页42和固定侧合页43，所述转动侧合页42和所述固定侧合页43拼合形成容置所述转轴41的通道，所述转轴41穿设在通道中并与所述转动侧合页42通过键连接。转动侧合页42可以通过螺钉固定在直线电机的折叠段51，固定侧合页43可以通过螺钉固定在直线电机的非折叠段52。转动侧合页42与转轴41之间通过键连接，转轴41转动直线电机的折叠段51也能跟随旋转，固定侧合页43与转轴41之间没有键连接，则直线电机的非折叠段52不随转轴41转动。在实际实现时，转轴41两端可以分别设置外花键和键槽，转动侧合页42具有内花键和键槽，通过设置花键和键槽可以均匀传递扭矩，保证折叠可靠性。

在本发明一实施例中，如图5所示，所述传动机构3包括蜗轮53和蜗杆54，所述驱动机构2的动力输出端通过联轴器21与所述蜗杆52连接，所述蜗轮54与所述蜗杆52动力连接，所述转轴41沿竖直方向穿设在蜗轮54上。蜗轮54与所述蜗杆52设置在箱体中，且该箱体固定在悬挂在直线电机下方的悬挂支撑架上。驱动机构2可以采用伺服电机，伺服电机转动可以带动蜗杆52转动，进而带动与蜗杆52连接的蜗轮54转动，最终将动力传递至转轴41，进而带动直线电机的折叠段51与转轴41绕转动副4轴线同步旋转。通过控制伺服电机的转动方向，可以实现直线电机的自动折叠或展开操作。蜗轮53和蜗杆54具有自锁功能，蜗杆54可以带动蜗轮53转动，反之蜗轮53不能带动蜗杆54转动，可以防止驱动机构在折叠、展开过程中断电导致直线电机的折叠段和非折叠折叠、展开失控。

在本发明一实施例中，如图6所示，直线电机自动折叠装置还包括锁定机构6，所述锁定机构6包括锁扣61和锁体62，所述锁扣61设置在直线电机的折叠段，所述锁体62设置在直线电机的非折叠段，在直线电机折叠段和直线电机非折叠展开形成直线电机时通过锁扣61和锁体62配合锁定。锁体62上具有锁舌621，锁舌621插入锁扣61的锁孔，此时直线电机折叠段与非折叠段被锁定在一起。在直线电机需要折叠时，锁舌621缩回锁体62内，此时电机折叠段与非折叠段解锁，可以控制驱动机构动作执行直线电机的折叠操作。锁定机构能实现折叠架自动锁紧，保证直线电机整体具有较大刚度。需要说明的是，锁体可以为机械锁体也可以为电磁锁体。电磁锁体可以通过控制器或控制开关控制锁定机构锁定或解锁，在开关断电时电磁锁体的锁舌621被弹簧622顶起弹出，开关闭合时电磁铁带动锁舌621压缩弹簧622产生吸合动作锁舌621缩回电磁锁体62内。采用电磁锁体操作更为简单方便，配合折叠执行机构可以实现自动折叠动作。

可选的，电机自动折叠装置还包括编码器，所述传动机构3处设置检测直线电机折叠段与直线电机非折叠段夹角的编码器。例如，将编码器安装在蜗轮蜗杆的箱体底端，来测定转轴转动的角度。

可选的，电机自动折叠装置还包括控制器，所述编码器将角度信号反馈至所述控制器，所述控制器根据反馈的角度信号控制驱动装置是否工作，并在直线电机的折叠段与直线电机的非折叠段夹角为180°时控制所述电磁锁体与锁扣自动锁定，或者在所述控制器发送折叠指令时控制所述电磁锁体与锁扣自动解锁。

可选的，悬挂支撑架1可以为斗形，斗内空间用来设置传动机构，传动机构可以通过悬挂支撑架1支撑固定，使得折叠机构运行更为可靠稳定，驱动机构可以设置在悬挂支撑架1侧部，保证结构更为紧凑。

本发明还提供一种折叠式直线电机，包括直线电机折叠段51、直线电机非折叠段52和上述的直线电机自动折叠装置。直线电机自动折叠装置的结构、与直线电机的安装方式以及工作原理在上述实施例中已经详细说明，在此不再赘述。

综上所述，本发明直线电机的自动折叠机构既能保证直线电机动子具有足够的行程又能实现电机自动折叠方便运输。直线电机折叠和展开不需要人工操作，降低了人力成本。同时，该折叠机构具有结构紧凑、质量轻、运动精度高等优点，解决了大推力、大行程直线电机尺寸大与运输不便的问题。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种直线电机自动折叠装置，其特征在于，包括悬挂支撑架、驱动机构、传动机构和转动副，所述悬挂支撑架设置于直线电机上且沿直线电机的竖直方向布置，所述驱动机构、传动机构和转动副设置在所述悬挂支撑架上并通过所述悬挂支撑架支撑固定；其中，所述驱动机构与所述传动机构动力连接，所述传动机构与所述转动副转动连接，所述转动副沿竖直方向设置，所述转动副包括转动侧和固定侧，所述转动侧与直线电机的折叠段连接，所述固定侧与直线电机的非折叠段连接，所述驱动机构通过所述传动机构传动并带动所述转动侧围绕所述转动副的轴线旋转，进而带动直线电机的折叠段相对直线电机的非折叠段做折叠或展开动作。

2.如权利要求1所述的直线电机自动折叠装置，其特征在于，所述转动副包括转轴、转动侧合页和固定侧合页，所述转动侧合页和所述固定侧合页拼合形成容置所述转轴的通道，所述转轴容置在所述通道中并与所述转动侧合页通过键连接。

3.如权利要求2所述的直线电机自动折叠装置，其特征在于，所述传动机构包括蜗轮和蜗杆，所述驱动机构的动力输出端通过联轴器与所述蜗杆连接，所述蜗轮与所述蜗杆动力连接，所述转轴沿竖直方向穿设在蜗轮上。

4.如权利要求1所述的直线电机自动折叠装置，其特征在于，还包括锁定机构，所述锁定机构包括锁扣和锁体，所述锁扣设置在直线电机的折叠段，所述锁体设置在直线电机的非折叠段，在直线电机折叠段和直线电机非折叠段 展开形成直线电机时通过锁扣和锁体配合锁定。

5.如权利要求4所述的直线电机自动折叠装置，其特征在于，所述锁体为电磁锁体。

6.如权利要求5所述的直线电机自动折叠装置，其特征在于，还包括编码器，所述传动机构处设置检测直线电机折叠段与直线电机非折叠段夹角的编码器。

7.如权利要求6所述的直线电机自动折叠装置，其特征在于，还包括控制器，所述编码器将角度信号反馈至所述控制器，所述控制器根据反馈的角度信号控制驱动装置是否工作，并在直线电机的折叠段与直线电机的非折叠段夹角为180°时控制所述电磁锁体与锁扣自动锁定，或者在所述控制器发送折叠指令时控制所述电磁锁体与锁扣自动解锁。

8.如权利要求1所述的直线电机自动折叠装置，其特征在于，所述驱动机构为伺服电机。

9.如权利要求1所述的直线电机自动折叠装置，其特征在于，所述悬挂支撑架固定设置在直线电机的下方。

10.一种折叠式直线电机，其特征在于，包括直线电机折叠段、直线电机非折叠段和如权利要求1-9任一项所述的直线电机自动折叠装置。

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