CN205811757U - 单向阻尼电机 - Google Patents

Abstract

一种体积小、结构紧凑且节能环保的单向阻尼电机。包括电机的前后端盖、定子、转子和驱动主轴，驱动主轴的后端部穿过后端盖向外延伸，在其后端盖外表面上固接有一个能使驱动主轴在反向转动时受阻停转的无源阻尼装置，该无源阻尼装置中的磁滞阻尼组件套接在后端部。本实用新型体积小、结构紧凑且反向阻尼无需电源，无需控制，在环保方面最为有利。无噪音，长使用寿命的特征，更加适用于医疗等高端行业。本实用新型无增设任何多余动力，成本低、节能环保，所采用的磁滞阻尼器力矩均衡、耐久可靠，使得驱动电机无额外做功，无需增加任何额外控制信号、占用空间小、安装方便。

Description

单向阻尼电机

技术领域

本实用新型涉及一种阻尼电机，特别涉及一种无需动力源的单向阻尼电机。该种电机多适用于自动化设备或医疗行业中的直线运动模组设备中。

背景技术

电机在工业应用中，经常需要在一个方向上自由旋转，而在另外一个方向有一定的阻尼，以此防止因意外断电导致的危险事故的发生。

由于电机应用的场合不同，反向受力的负载也不同。为让电机在断电状态仍然保持静止，需要克服其反向的负载，这就要求阻尼是可以在电机扭矩范围内随意调节，以克服不同大小的反向负载。

现有技术中的电机常常采用在驱动电机上设置刹车或电磁铁插销等结构来实现断电后电机自锁的功能。

带刹车的电机：在工作状态下，刹车必须通电，处于一直做功状态，电机会因此发热。其缺点是成本高且不利于节能环保。

电磁铁插销结构：是在断电时，采用电磁铁插销的方式阻止电机反转。其缺点与上基本相同。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种体积小、结构紧凑且节能环保的单向阻尼电机。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型的单向阻尼电机，包括常规电机的前端盖、后端盖、定子、转子和驱动主轴，所述驱动主轴的后端部穿过所述后端盖向外延伸，在其后端盖外表面上固接有一个能使所述驱动主轴在反向转动时受阻停转的无源阻尼装置，该无源阻尼装置中的磁滞阻尼组件套接在所述的后端部。

所述无源阻尼装置由以拆装结构安装在所述后端盖外表面上的基板、套置在所述后端部上的所述磁滞阻尼组件和连接在所述基板上的封盖构成，所述基板为隔磁材质所制，其上设有使所述后端部穿过的中心孔，所述磁滞阻尼组件位于所述基板与封盖之间。

所述磁滞阻尼组件由单向轴承、磁滞阻尼片、阻尼片固定环和磁环组成，单向轴承的内圈套接固定在所述的后端部上，所述磁滞阻尼片为具有磁滞特性的软磁材料制作的圆盘，其套接在所述单向轴承的外圈上，所述阻尼片固定环为两个分别固定在所述磁滞阻尼片前后两侧的单向轴承的外圈上，所述磁环为两个分别固定在所述基板的内侧和所述封盖的内侧；所述磁环上的磁极以绕其圆周方向依次为N极、S极、N极和S极分布。

所述封盖以卡扣或螺纹连接方式连接在所述基板上，旋转所述封盖能使两个磁环之间的极性由同性磁极相对结构逐渐切换至异性磁极相对结构。

所述基板为铜材所制。

与现有技术相比，本实用新型是在普通电机的后端盖外侧设置无源阻尼装置，使其构成一个体积小、结构紧凑且无额外能量消耗的单向阻尼电路。无源阻尼装置采用由单向轴承、磁滞阻尼片、阻尼片固定环和磁环组成的磁滞阻尼组件，在电机正向工作时，正常旋转，当电机不论是因意外或者电路事故导致其反向转动时，该磁滞阻尼组件中与电机主轴固定连接的磁滞阻尼片会在由双磁环形成的磁场中受到较大阻尼力，由此，使电机反向转动受阻。本实用新型反向阻尼无需电源，无需控制，在环保方面最为有利。无噪音，长使用寿命的特征，更加适用于医疗等高端行业。

本实用新型无增设任何多余动力，成本低、节能环保，所采用的磁滞阻尼器力矩均衡、耐久可靠，使得驱动电机无额外做功，无需增加任何额外控制信号、占用空间小、安装方便。

附图说明

图1为本实用新型的外形示意图。

图2为图1中A－A向的剖视图。

图3为图1的爆炸示意图。

图4为阻尼力最大时对应的双磁环极性位置示意图。

图5为阻尼力较小时对应的双磁环极性位置示意图。

附图标记如下：

驱动主轴1、前端盖2、定子3、转子4、后端盖5、无源阻尼装置6、基板61、固环圈62、单向轴承63、磁滞阻尼片64、磁环65、阻尼片固定环66、端面滑动轴承67、封盖68。

具体实施方式

如图1、2、3所示，本实用新型的单向阻尼电机是在常规电机(即通用型电机)结构的基础上进行的改进，其包括电机的前端盖2、后端盖5、定子3、转子4、驱动主轴1和固定在后端盖5上的无源阻尼装置6。该单向阻尼电机工作时，仅在一个方向上正常旋转。若出现事故或意外停电，与该电机连接的负载迫使其反向转动时，该电机则会在所述无源阻尼装置6的作用下即刻受阻停止。

所述无源阻尼装置6是由具有隔磁特性的材质所制的基板61、磁滞阻尼组件、封盖68和设置于封盖68与驱动主轴1之间的端面滑动轴承67构成。

所述基板61优选铜材，其以可拆装结构安装在所述后端盖5的外表面上，在其中心设有可使驱动主轴1的后端部穿过的通孔，环绕该基板61周边还设有圆筒状的固环圈62，在固环圈62外壁上设有外螺纹或卡扣式连接结构。

所述磁滞阻尼组件由前至后(驱动主轴1的输出端为前，反向则为后，下同)依次由套接在驱动主轴1后端部上的前磁环65、前阻尼片固定环66、单向轴承63、磁滞阻尼片64、后阻尼片固定环66和后磁环65组成。单向轴承63的内圈固定在所述后端部上，所述磁滞阻尼片64为具有磁滞特性的软磁材料制作的圆盘，其套接在所述单向轴承63的外圈上，前、后阻尼片固定环66为分别固定在所述磁滞阻尼片64前后两侧的单向轴承63的外圈上，前、后磁环65通过胶粘、卡置或螺钉连接方式分别固定在所述基板61的固环圈62的内侧和所述封盖68的内侧。所述封盖68(又称磁力调整环)以螺纹旋接或卡扣方式可旋转连接在基板61上的固环圈62上。

所述磁环65上的磁极以绕其圆周方向依次为N极、S极、N极和S极分布。旋转所述封盖68能使前、后两个磁环65之间的极性由同性磁极相对的结构逐渐切换至异性磁极相对的结构(参见图4、5所示)。

以下对本实用新型作进一步说明：

如图所示：本实用新型的电机由两大部分组成：驱动电机部分和单向无源阻尼部分(即所述的无源阻尼装置6)。

驱动电机部分为典型电机结构：即由前端盖2与后端盖5为支架，将两球轴承定位，并且夹持定子3，两球轴承通过垫圈，夹持电机转子4，从而定位了整个转子4，并且通过波形垫圈的弹性作用，实现轴向消隙。通过这样的典型结构，电机最终驱动主轴1旋转，主轴1(又称驱动主轴1)为一根贯通轴，即两端均伸出电机主体，以图1纸面为参考，左侧为动力输出端，右侧即为连接单向无源阻尼部分使用。

当电机处于正转时，在电机驱动下，电机主轴1正向旋转，此时电机主轴1与单向轴承63之间相对滚动摩擦运动(此时可将单向轴承63理解为一普通滚针轴承)。磁滞阻尼片64连同阻尼片固定环66，固定于单向轴承63的外圈，磁滞阻尼片64在两侧磁环65形成的磁场中，处于静止状态。此时电机主轴1无任何阻尼力。

当电机处于反转时，在电机驱动或负载拉动作用下，电机主轴1有反向转动的趋势，此时电机主轴1通过单向轴承63，将扭矩传导至磁滞阻尼片64，反向旋转的时候，单向轴承63在滚针的锁死状态下，内圈带动外圈一起旋转，无相对滚动运动(此时单向轴承63可视为内外圈一体的零件)，使该单向轴承63在由前磁环65和后磁环65形成的磁场内有运动的趋势。而与该单向轴承63固定连接的磁滞阻尼片64在所述磁场内受到阻尼力，使得磁滞阻尼片64受阻而不易转动，继而通过单向轴承63对电机主轴1形成一个磁滞阻尼扭矩。

磁滞阻尼的原理大致如下：由于前磁环65与后磁环65上分布着数块极性交替变化的磁钢(如前所述，在所述磁环65上的磁极是以绕其圆周方向依次为N极、S极、N极和S极分布的)，这样，在磁滞阻尼片64就会形成一个复杂的极性交替变化的磁场。当所述磁滞阻尼片64在前磁环65与后磁环65之间相对该磁环65转动时，磁滞阻尼片64上的磁场的变化总是滞后于所述磁环65上磁场的变化，从而产生一个磁滞力矩以阻止它们之间的相对转动，即实现了“磁联接”，当磁滞力矩足以阻止它们之间的相对转动时(即磁滞力矩大于负载的反转力矩时)，则使得驱动主轴1反向转动受阻致停止不转，从而，起到反向阻尼作用。

本实用新型的进一步改进：由于电机所受反向力矩在各个应用场合中有所不同，故将所述的封盖68设计成可以调节所述磁场的磁场强度的部件。即通过手动旋拧封盖68(即磁力调整环)，带动后磁环65一同旋转，使前磁环65与后磁环65之间相对的极性发生变化，当两个磁环65以同性磁极相对设置时(即N极对N极，S极对S极时)，作用于磁滞阻尼片64上的磁滞阻尼力达到最大；当两个磁环65以异性磁极相对设置时(即N极对S极，S极对N极时)，作用于磁滞阻尼片64上的磁滞阻尼力达到最小。由此，可通过旋拧封盖68调整两个磁环65之间相对磁极的变化，可实现由最大磁滞阻尼到最小磁滞阻尼的渐变，从而适应各种反向负载力矩。

以下对本实用新型的有益效果作进一步说明：

1、使用永磁体+磁滞阻尼片64的方式，以切割磁力线产生反向阻尼的原理，实现无附加动力的阻尼。

2、电机主轴1与磁滞阻尼片64之间，通过一单向轴承63连接，在正向旋转的时候，主轴1不会带动阻尼片一同旋转，所以不会有任何阻尼。电机反向旋转的时候，主轴1会通过单向轴承63带动磁滞阻尼片64一同旋转，磁滞阻尼片64在磁场中旋转切割磁力线，从而产生了反向阻尼，使电机不易转动。

3、由于采用磁场阻尼的原理产生反向阻尼。各个阻尼副之间无相对的摩擦，故从使用寿命角度讲，是没有任何磨损等失效，理论上是无穷的。

4、在电机的尾部，有一套专用的磁场用以产生磁滞阻尼，为避免磁场干扰电机的正常运行，在电机后盖与阻尼磁场之间，设有一铜质材料的阻尼器安装板(即所述的基板61)。从而屏蔽了阻尼磁场对电机的干扰。

5、设置磁力调整环，调整磁场强度，得到各种不同阻尼力矩。

本实用新型可解决以下问题：

1、实现无附加动力的阻尼。

2、实现电机在正向旋转时，阻尼器不会对其增加额外负载。

3、实现阻尼的耐久可靠。

4、使阻尼磁场对电机无干扰。

5、实现阻尼力的调节，以适应不同反向力矩。

Claims (5)

1.一种单向阻尼电机，包括常规电机的前端盖(2)、后端盖(5)、定子(3)、转子(4)和驱动主轴(1)，其特征在于：所述驱动主轴(1)的后端部穿过所述后端盖(5)向外延伸，在其后端盖(5)外表面上固接有一个能使所述驱动主轴(1)在反向转动时受阻停转的无源阻尼装置(6)，该无源阻尼装置(6)中的磁滞阻尼组件套接在所述的后端部。

2.根据权利要求1所述的单向阻尼电机，其特征在于：所述无源阻尼装置(6)由以拆装结构安装在所述后端盖(5)外表面上的基板(61)、套置在所述后端部上的所述磁滞阻尼组件和连接在所述基板(61)上的封盖(68)构成，所述基板(61)为隔磁材质所制，其上设有使所述后端部穿过的中心孔，所述磁滞阻尼组件位于所述基板(61)与封盖(68)之间。

3.根据权利要求2所述的单向阻尼电机，其特征在于：所述磁滞阻尼组件由单向轴承(63)、磁滞阻尼片(64)、阻尼片固定环(66)和磁环(65)组成，单向轴承(63)的内圈套接固定在所述的后端部上，所述磁滞阻尼片(64)为具有磁滞特性的软磁材料制作的圆盘，其套接在所述单向轴承(63)的外圈上，所述阻尼片固定环(66)为两个分别固定在所述磁滞阻尼片(64)前后两侧的单向轴承(63)的外圈上，所述磁环(65)为两个分别固定在所述基板(61)的内侧和所述封盖(68)的内侧；所述磁环(65)上的磁极以绕其圆周方向依次为N极、S极、N极和S极分布。

4.根据权利要求3所述的单向阻尼电机，其特征在于：所述封盖(68)以卡扣或螺纹连接方式连接在所述基板(61)上，旋转所述封盖(68)能使两个磁环(65)之间的极性由同性磁极相对结构逐渐切换至异性磁极相对结构。

5.根据权利要求2－4中任一项所述的单向阻尼电机，其特征在于：所述基板(61)为铜材所制。