[发明专利]空间机械臂用无通电结构电机制动器

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间机械臂用无通电结构电机制动器，属于电机技术领域。

背景技术

机械臂系统中电机需要快速的制动以保证其控制位置的精度。普通工业用机械臂的制动可以采用多种方式，如：利用电机进行制动、加单独制动器进行制动等。利用电机进行制动包括反接制动和能耗制动等方式，它们的实现方式会增加控制电路系统中电路的复杂性，给系统造成相对的安全隐患，在航天应用领域，如空间机械臂领域不适合。还可以采用单独的制动器，这种单独的制动器有电磁式和机械接触式，机械接触式存在磨损的缺陷；电磁式则需要单独的电路来进行控制，对于航天用电机系统的制动，多出一套单独控制电路和电源使设备的复杂性提高，会造成许多不确定因素；同时电磁式制动器磁场密度小，在完成相同制动转矩前提下制动器体积较大，质量较大，不利于其在航天系统中的应用。综上所述，已有的机械臂系统中对电机制动的实现均需要通电才能进行，它们的实现方式均不适用于空间机械臂用系统中对电机的制动。

发明内容

本发明的目的是提供一种空间机械臂用无通电结构电机制动器，它实现了无通电情况下对空间机械臂系统中电机的制动，解决了现有技术中需要通电才能对电机进行制动，而使系统控制电路复杂的问题。

本发明包括永磁式定子和涡流转子，所述永磁式定子包括多对定子磁极和定子磁极轭，多对定子磁极的N极与S极相互间隔粘接在定子磁极轭的内圆表面上；所述涡流转子包括涡流转子铜环和转子铁轭支架，转子铁轭支架支撑于转子铜环的内圆表面；涡流转子铜环的外圆表面与定子磁极的内圆表面之间为气隙；所述转子铁轭支架和定子磁极轭的材质均为导磁性材料。

本发明的优点是：

本发明采用无通电结构，在使用中可直接与空间机械臂系统中电机的转轴固定安装，实现对电机的制动。涡流转子铜环切割永磁式定子形成的永磁交变磁场，可在涡流转子铜环中产生涡流电流，进而形成对电机具有制动作用的电磁制动转矩。由于制动器整体无需通电，并且为无绕组结构，不需要控制电路对其进行控制，所以实现方式简单，对被制动电机的控制电路无影响；本发明的制动方式为无接触式，无磨损，所以使用寿命长；同时本发明装置的整体体积小、重量轻，从而本身固有的转动惯量小，具有整体性好、体积小、结构紧凑的优点。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；图2是带有转子端环的涡流转子的轴向剖示图；图3是本发明安装于被制动电机时的结构示意图，图中3表示被制动电机的机壳，4表示被制动电机的转轴，5表示被制动电机的转子铁心，6表示被制动电机的定子铁心；图4是本发明产生制动转矩的原理图，图中n为被制动电机转轴的旋转方向，I为涡流电流，T为电磁制动转矩.

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1、图3和图4说明本实施方式，本实施方式包括永磁式定子1和涡流转子2，所述永磁式定子1包括多对定子磁极1-1和定子磁极轭1-2，多对定子磁极1-1的N极与S极相互间隔粘接在定子磁极轭1-2的内圆表面上；所述涡流转子2包括涡流转子铜环2-1和转子铁轭支架2-2，转子铁轭支架2-2支撑于转子铜环2-1的内圆表面；涡流转子铜环2-1的外圆表面与定子磁极1-1的内圆表面之间为气隙；所述转子铁轭支架2-2和定子磁极轭1-2的材质均为导磁性材料。

转子铁轭支架2-2采用导磁性材料制成，对涡流转子铜环2-1具有支撑与导磁两种作用，可以选用导磁性不锈钢或者10号钢等材料。

工作原理：

将本发明的涡流转子2套接于空间机械臂系统中电机的机械转轴4上并紧固，永磁式定子1置于电机轴系不动的机壳3内部紧固，当机械臂系统正常运行时，制动器的作用可以忽略；当机械臂系统中电机断电时，与电机的机械转轴4同轴旋转的涡流转子2与永磁式定子1之间具有相对旋转运动。首先，根据电磁感应定律，涡流转子2旋转，永磁式定子1静止，它们之间具有相对运动，旋转磁场会在涡流转子铜环2-1中产生感应电势，进而在涡流转子铜环2-1中产生涡流电流，其为环形涡流，如图4所示，此环形涡流在定子磁极下为轴向，在涡流转子铜环2-1端部闭合。