具有电磁永磁直接驱动的自转动轴的帆板系统的制作方法_2

文档序号:10057839阅读:来源:国知局
,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
[0071]根据本实用新型提供的一种具有电磁永磁直接驱动的自转动轴的帆板系统,如图14-图17所示,包括第一帆板1001、第一自驱动转动轴I,还可以进一步包括第二帆板1002和/或第二自驱动转动轴II。其中,所述第一自驱动转动轴I包括转动轴定子、转动轴动子;所述第一帆板1001安装固定于所述第一自驱动转动轴I的转动轴定子或者转动轴动子。第一帆板1001与第二帆板1002之间通过第一自驱动转动轴I开合;第一自驱动转动轴I与第二自驱动转动轴II的轴向相互垂直或呈小于180°角度构成交叉连接,形成两个旋转方向自由度的组合式精密可控驱动装置。其中:所述第一帆板1001、第二帆板1002分别安装固定于所述第一自驱动转动轴I的转动轴定子、转动轴动子;或者,所述第一帆板1001、第二帆板1002分别安装固定于所述第一自驱动转动轴I的转动轴动子、转动轴定子。
[0072]进一步地,第一自驱动转动轴I与第二自驱动转动轴II之间的连接关系为:第一自驱动转动轴I的转动轴定子与第二自驱动转动轴II的转动轴定子或转动轴动子安装固定;或者,第一自驱动转动轴I的转动轴动子与第二自驱动转动轴II的转动轴定子或转动轴动子安装固定。
[0073]在图14示出的优选例中,所述第一帆板1001安装固定于所述转动轴定子、转动轴动子两者中的一者,所述第二帆板1002安装固定于所述转动轴定子、转动轴动子两者中的另一者。具体地,所述第一帆板1001安装固定于精密可控自驱动转动轴的中心轴,所述第二帆板1002安装固定于所述精密可控自驱动转动轴的套筒。
[0074]在图15示出的优选例中,所述第一帆板1001安装固定于精密可控自驱动转动轴的中心轴,所述第二帆板1002安装固定于所述精密可控自驱动转动轴的套筒,并且所述精密可控自驱动转动轴的数量为两个,其中一个精密可控自驱动转动轴安装固定有第一帆板1001和第二帆板1002,并与另一个精密可控自驱动转动轴十字交叉连接,形成两个旋转方向自由度的组合式精密可控驱动装置。其中,两个精密可控自驱动转动轴之间可以通过中心轴或套筒上的连接部件进行连接。
[0075]在图16示出的优选例中,所述第一帆板1001安装固定于精密可控自驱动转动轴的套筒,精密可控自驱动转动轴的中心轴安装固件于底座,使得第一帆板1001可以相对于底座转动。
[0076]图17示出的优选例中,所述第一帆板1001安装固定于一个精密可控自驱动转动轴的套筒,所述一个精密可控自驱动转动轴的套筒连接于另一个交叉设置的精密可控自驱动转动轴的套筒。
[0077]优选地,所述第一自驱动转动轴I采用精密可控自驱动转动轴,所述第二自驱动转动轴II采用精密可控自驱动转动轴。下面对所述精密可控自驱动转动轴进行详细描述。
[0078]如图1所示,根据本实用新型提供的精密可控自驱动转动轴,包括:转动轴定子、转动轴动子、驱动体电磁线圈2、转盘3、永磁体4 ;
[0079]所述精密可控自驱动转动轴可以包括若干个(即一个或多个)驱动体电磁线圈2。所述若干个驱动体电磁线圈2和转盘3相对同一转轴线L设置。转盘3的转轴可以与该转轴线L重叠,也可以不与该转轴线L重叠。当驱动体电磁线圈2的数量为一个时,该驱动体电磁线圈2的转轴不与该转轴线L重叠。当驱动体电磁线圈2的数量为多个时,这些驱动体电磁线圈2构成电磁线圈组体;若电磁线圈组体中的各个驱动体电磁线圈2在周向上均布,则该电磁线圈组体的转轴优选地与转轴线L重叠,当然在非优选情况下也可以不重叠;若电磁线圈组体中的各个驱动体电磁线圈2集中布置在周向某一段内,则该电磁线圈组体的转轴优选地与转轴线L不重叠。
[0080]所述驱动体电磁线圈采用空心电磁线圈、电磁铁、带磁轭的线圈或者电磁线圈和工业纯铁、软磁材料组合。
[0081]驱动体电磁线圈2的轴向平行于转盘3的法向。驱动体电磁线圈2安装固定于转动轴定子与转动轴动子两者中的一者,转盘3安装固定于转动轴定子与转动轴动子两者中的另一者,也就是说,可以是驱动体电磁线圈2安装固定于转动轴定子,转盘3安装固定于转动轴动子,也可以是驱动体电磁线圈2安装固定于转动轴动子,转盘3安装固定于转动轴定子;
[0082]如图2所示,转盘3的部分区域由永磁体4构成,驱动体电磁线圈2与永磁体4相互作用形成磁路结构。其中,所述转盘3可以是由缺失扇形区域的非完整盘状结构与扇形永磁体4刚性连接组合形成完整的盘状结构,所述转盘3、永磁体4与中心轴1刚性连接。所述转盘3可以为导磁材料,也可以为非导磁材料。上述永磁体4的形状采用扇形是优选情况,永磁体4的形状还可以是圆形、矩形、三角形、梯形等规则形状,还是可以不规则形状,均落入本实用新型的保护范围之内。
[0083]多个驱动体电磁线圈2在同一周向或多个周向上均匀分布,如图4-7所示,驱动体电磁线圈2的数量可以为一个或者多个;如图4-6所不,多个驱动电磁线圈2之间在同一周向上均匀分布;如图7所示,多个驱动电磁线圈2之间在两个周向上分别均匀分布。转盘3上的多个永磁体4同样沿周向均匀布置,驱动体电磁线圈2的数量为永磁体4数量的N倍,其中,N为正整数,如图4-7所示。而在变化例中,驱动体电磁线圈2可以在周向上非均匀分布,转盘3的永磁体4同样可以在周向上非均勾分布。
[0084]所述精密可控自驱动转动轴所包含的若干个驱动体电磁线圈2,用于驱使转盘3相对转动至对应于所述磁路结构中磁通量最大值的角度。具体地,驱动体电磁线圈2与转盘3相对转动所产生的驱动体电磁线圈2与永磁体4之间相对面积的变化,引起所述磁路结构中磁通量的变化。当所述磁路结构中磁通量达到最大值时,认为单个的驱动体电磁线圈2或者由多个驱动体电磁线圈2构成的电磁线圈组体与转盘3上的永磁体处于对齐的角度位置关系。当所述磁路结构中磁通量未达到最大值时,认为单个的驱动体电磁线圈2或者由多个驱动体电磁线圈2构成的电磁线圈组体与转盘3上的永磁体处于错位的角度位置关系。驱动体电磁线圈2的作用即包括将处于错位位置的转盘3驱动至对齐位置。
[0085]进一步地,根据本实用新型提供的精密可控自驱动转动轴还包括角度检测传感器和电磁线圈控制器。角度检测传感器用于检测转动轴定子与转动轴动子之间的相对转动角度;电磁线圈控制器用于根据角度检测传感器检测得到的所述转动角度对驱动体电磁线圈2的电流大小和/或电流方向进行控制,以增加或减弱驱动体电磁线圈2与永磁体4之间的磁力相互作用(或者增加/减少磁力相互作用时间)。优选地,所述角度检测传感器为磁电式科里奥利力检测传感器,本领域技术人员可以参见申请号“201410095933.3”的中国专利文献(公开号103913158A,名称“磁电式科里奥利力检测传感器”)以及申请号“201420117614.3”的中国专利文献(公开号203798360U,名称“磁电式科里奥利力检测传感器”)得以实现,在此不再赘述。
[0086]在第一优选例中,如图9所式,转动轴动子为中心轴1,转动轴定子为套筒6。驱动体电磁线圈安装固定于套筒6的内壁,转盘3安装固定于中心轴1。
[0087]在第二优选例中,如图10所示,转动轴定子为中心轴1,转动轴动子为套筒6。驱动体电磁线圈安装固定于中心轴1上的线圈支撑框架,转盘3安装固定于套筒6的内壁,并通过支撑轴承8套于中心轴1上。
[0088]在第三优选例中,如图11所示,转动轴动子为中心轴1与套筒6,转动轴定子为位于中心轴1与套筒6之间的内套筒9。转盘3安装固定在中心轴1与套筒6之间,驱动体电磁线圈2安装于内套筒9内壁。
[0089]在第四优选例中,如图12所示,转动轴定子为中心轴1,转动轴动子为套筒6。驱动体电磁线圈安装固定于中心轴1上的线圈支撑框架,转盘3安装固定于套筒6的内壁,并通过支撑轴承8套于中心轴1上。转盘3上设置有阻尼控制驱动体11,在中心轴1与套筒6之间的空间内设置有磁性介质10和囊状阻尼体12。其中,密封在套筒6与中心轴1之间空腔内的磁性介质10可以是磁流变液体、导磁性粉末颗粒或者软磁颗粒,以在转动轴动子与转动轴定子之间提供可控和变化的阻尼特性;密封在套筒6与中心轴1之间空腔内的囊状阻尼体12,所述囊状阻尼体为一空间囊状体结构,内部填充磁性介质10,以在转动轴动子与转动轴定子之间提供可控和变化的阻尼特性;阻尼控制驱动体11,所述阻尼控制驱动体11安装在套筒6和中心轴1之间的腔体中,用于控制磁流变液体、导磁性粉末颗粒、软磁颗粒或者囊状阻尼体内磁性介质10的分散情况。进一步地,如图12所示,根据本实用新型提供的精密可控自驱动转动轴还包括扭簧5,所述扭簧5可以穿套在中心轴1上,也
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