[實用新型]一種磁性換向鎖緊機構

有效

• 申請號: 201821597743.1
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN209267478U
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 周曉明;蔣志豪
• 申請（專利權）人: 成都酷卓生命科技有限公司
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00;B25J15/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種磁性換向鎖緊機構，包括同軸的定子和轉子，二者通過軸承聯接；定子和轉子具有同樣數量的磁極對，且任意相鄰的定子磁極和轉子磁極的極性相反；轉子可在定子中繞軸線旋轉，帶動轉子的磁極對運動，使其接近或遠離定子的磁極對；當轉子的磁極對接近定子的磁極對時，磁極間的吸合力形成對轉子轉軸的扭矩，通過轉子轉軸向外傳遞實現鎖緊作用；轉子的磁極對可與相鄰的不同定子磁極對貼合，實現不同方向的鎖緊作用；由于磁極間的吸合力自發而持續地存在，該鎖緊作用可在無外部驅動條件下長時間保持。本實用新型所述磁性換向鎖緊機構能耗低，發熱小，杜絕了傳統機構的過熱失效風險，且鎖緊力可靈活調整，可各種閥門和機械手系統。

技術領域

本實用新型屬于機械設備自動化領域，涉及一種可以實現在多個位置保持鎖緊的機構，特別適用于閥門系統的通斷控制或選通控制，以及機械手的夾持或釋放控制。

背景技術

閥門廣泛應用于各種流體輸送系統，用于實現對管內流動過程的控制，包括通斷控制或換向控制等。特別在自動化的工業系統或儀器設備中，大量應用電磁閥，它由電磁鐵驅動閥芯運動改變閥門狀態，并在電磁鐵釋放后通過彈簧回位。以常用的常閉式電磁夾管閥為例，在斷電時閥門由彈簧推動閥芯擠壓軟管，提供一定的夾緊力；在上電時則由電磁鐵帶動閥芯釋放，使軟管內流體能夠自由流動。

此類電磁閥原理成熟，應用廣泛。但電磁閥必然存在多個工作狀態(如通斷閥的“通”和“斷”狀態)，相應地閥芯必然將處于不同的位置；當其中一個位置由機械裝置維持時(如彈簧力鎖緊)，另外的位置往往就需要由電磁鐵持續工作來維持，因此普遍存在能耗高、發熱大和可靠性低等問題。仍以上述常閉式通電磁夾管閥為例，當閥門打開時需要向電磁鐵施加足夠的電流以使其足以克服彈簧彈力，而且在連續工作狀態下，需要持續向電磁鐵供電以維持閥門打開，因此將消耗較大的電能；而由于在連續工作狀態下電磁鐵并不做功，所消耗的電能都將直接轉化為熱能，導致器件發熱；若耗散的熱量不能被及時排出，器件過熱則會對系統的安全產生重要影響，特別在長時間連續工作情況下存在失效風險。以血液治療為例，血液透析或CRRT設備都會應用一定數量的常閉式電磁夾管閥，在長達數小時甚至數十小時的治療過程中為維持閥門打開會消耗大量的電能，散發大量的熱量，并且產生不可忽視的設備可靠性隱患。現有的一些比較先進的電磁閥系統通常還會配套復雜的驅動控制系統，如ACRO的VERSAGRIP電磁夾管閥通常配套專用驅動板使用，通過PWM方式向閥體供電。驅動控制系統的應用可以在一定程度上減小發熱提高可靠性，但并沒有從原理上克服問題，而且增加了系統的復雜性和使用成本。

此外，在機器人領域也通常會有機械手對工件的夾持和釋放功能的需求，其面臨的情況與閥門有很大的相似性，也迫切需要更可靠的、低能耗的換向鎖緊機構。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種換向鎖緊機構，可通過自發的作用力在多個位置狀態下鎖緊，僅在換向切換過程中需要能量驅動，從而減小閥門或機械手工作中的能量消耗，并杜絕器件過熱及相應的系統失效風險。

為實現上述目的，本實用新型提供如下解決方案：一種磁性換向鎖緊機構，包括同軸的定子和轉子，二者通過軸承聯接；定子和轉子具有同樣數量的磁極對，且任意相鄰的定子磁極和轉子磁極的極性相反；轉子可繞軸線旋轉，帶動轉子的磁極對運動，使其接近或遠離定子的磁極對；當轉子的磁極對接近定子的磁極對時，磁極間的吸力形成對轉子轉軸的鎖緊扭矩，使轉子的磁極趨向于與定子的磁極貼合；該鎖緊扭矩通過轉子轉軸向外部對象傳遞，實現夾緊或固定作用；由于轉子的磁極和定子的磁極間的吸合力自發而持續地存在，該夾緊或固定作用可在無外部驅動條件下長時間保持。

所述定子或轉子的磁極對的數量大于1個，沿截面周線均勻分布；轉子的磁極對可與相鄰的不同定子磁極對貼合，實現多個位置的鎖緊作用。

所述轉子在定子內的旋轉運動可由電機或氣缸驅動，實現鎖緊狀態的自動切換。

所述定子或轉子的磁極對的磁極為永磁體，材料為燒結釹鐵硼；磁極對可由永磁材料整體成型后充磁形成，也可由非磁性材料加工成型后鑲嵌永磁體形成。