[發明專利]高性能旋轉電磁執行器

有效

• 申請號: 201610303456.4
• 申請日: 2016-05-10
• 公開（公告）號: CN105790457B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 汪旭東;許寶玉;許孝卓;汪慧;封海潮
• 申請（專利權）人: 焦作市華鷹機電技術有限公司
• 主分類號: H02K1/14
• 分類號: H02K1/14;H02K1/24
• 代理公司: 鄭州浩德知識產權代理事務所(普通合伙) 41130
• 代理人: 王國旭;邊鵬

本發明公開了高性能旋轉電磁執行器。利用定轉子或定轉子軛本身作為貫通式導磁鐵芯或導磁軛，形成“一吸一排”增力型并聯勵磁通道，工作氣隙降為原來的一半，相同勵磁安匝下本發明電磁力矩可達普通旋轉電磁鐵的20~30倍以上，長時維持電流僅為普通的5%以下或為零，本身具有長時自保持堵轉功能。從根本上解決了現有旋轉電磁鐵出力小、吸合和維持電流大、體積大、成本高、可靠性差等長期制約工程應用的瓶頸問題，提供了一種結構緊湊、工藝簡單、輸出扭矩和轉動角度大、具有長時自保持功能、控制簡單的高性能旋轉電磁執行器。本發明可廣泛應用于通用電磁執行器、電磁操作機構（包括斷路器、電磁閥、制動器等）等工業和民用多個領域。

技術領域

本發明屬于機電領域，具體涉及一種高性能旋轉電磁執行器。

背景技術

電磁鐵、接觸器作為電磁執行器已經廣泛應用于各行各業，主要分為直線直動式和旋轉式兩種。直線直動式電磁鐵因結構簡單，功率范圍寬，應用范圍最為廣泛。目前市場上出售的旋轉式電磁鐵的輸出扭矩一般較小，大都在幾十毫牛米到幾牛米，一般僅能用于小功率應用場合，對于多數大功率應用場合，難以滿足使用要求。旋轉電磁鐵或旋轉電磁執行器的現有技術主要有:常規的旋轉電磁鐵、利用滾珠的軸向磁路電磁旋轉裝置、磁鋼轉角電磁鐵、撥桿式轉角電磁鐵、磁阻式轉角電磁鐵、有限轉角電動機、低速大扭矩電機。在這些旋轉電磁執行器中，常規電勵磁旋轉電磁鐵，輸出力矩較小；利用滾珠的軸向磁路電磁旋轉裝置靠機械將軸向運動轉變成徑向運動，轉軸軸向顫動較大，可靠性較差；磁鋼轉角電磁鐵工作時需用專門的脈沖電流控制；撥桿式轉角電磁鐵是利用放置在左、右兩個常規直動電磁鐵中間的與旋轉軸相連的撥桿帶動轉軸旋轉，結構上較為復雜、體積較大、轉換環節多、轉軸周向顫動和轉動慣量較大；磁阻式轉角電磁鐵是將繞在定子上的單個通電線圈產生的軸向磁場引導到錯位配置的動磁極與靜磁極之間形成N、S異性磁極進而產生切向分力和切向力矩使轉軸旋轉，因無永磁的參與，輸出扭矩和轉角難以有根本性提高；有限轉角電動機結構工藝復雜、制作成本較高；由于旋轉負載一般僅要求轉動幾度到幾十度，而且是間歇工作制，直接選用低速大扭矩旋轉電機充當旋轉電磁鐵來工作，不僅體積、功率很大，造成“大馬拉小車”現象，而且還面臨電機長期堵轉（零轉速）問題，需要變頻控制或特殊結構才能維持零轉速狀態，長時堵轉工作電流大，電機及其控制裝置復雜，一般只在不得已情況下才采用。此外，在制動器、離合器、電磁閥、接觸器、操作機構等長工作行程（大工作氣隙）、重載領域作為打開（松開）動力源，為了克服很大的制動彈簧力等重型負載力矩，還存在吸合電流過大（可達維持電流的十幾倍甚至數十倍）、振動沖擊大、體積大、控制裝置復雜、功耗大、成本高等固有缺陷，已成為制約其工程應用的瓶頸問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是現有旋轉電磁執行器結構復雜，轉換環節多，轉動角度小，輸出功率低，動作和長時維持電流大，體積大，自重大，成本高、控制裝置復雜等一系列瓶頸問題。

本發明的技術方案是以下述方法實現的：

高性能旋轉電磁執行器，包括定子軛、設置在定子軛上的至少一個定子、轉子軛、設置在轉子軛上的至少一個轉子，所述定子軛為圓筒型，所述轉子軛為圓柱型或圓筒型，定子固定在定子軛的內緣上并與轉子軛間隙設置，轉子固定在轉子軛的外緣上并與定子軛間隙設置，定子和轉子之間為可變間隙設置。

進一步，所述定子或轉子由至少一組鐵芯組成，或由至少一組外表面開槽、槽內嵌有磁體的鐵芯組成，或由至少一組鐵芯和至少一組磁體沿徑向排列而成，至少一個定子或轉子的鐵芯上設置至少一個勵磁線圈。

進一步，所述定子軛、轉子軛為非導磁材料，至少一組勵磁線圈或磁體位于定子鐵芯或轉子鐵芯的中部或中部附近或內外圓周表面之間，使定子鐵芯和轉子鐵芯之間形成勵磁通路。

進一步，所述定子軛為導磁材料、轉子軛為非導磁材料，至少一組勵磁線圈或磁體位于定子或轉子的鐵芯外圓周表面或外圓周表面附近，使定子鐵芯、轉子鐵芯與定子軛之間形成勵磁通路。