[发明专利]电涡流快速离合器

说明书

本发明涉及一种适用于主动运动件与从动运动件频繁离合的电涡流离合器。

离合器是主动运动件与从动运动件频繁离合的传动装置的主要部件。现有技术中最常用的离合器是机械插套式结构，这种离合器的特点是结构比较简单，传递扭矩比较大，但只能适用于离合频率很低的情况。另一类是电磁离合器，如奥地利的HIDE公司研制的作为数控机床伺服系统驱动元件的快速电磁离合器，离合反应速度较机械式离合器已有很大的提高，时间常数可达50ms，在其问世之初是较先进的，但以后再也没有提高，因此只能适用于主从运动件离合频率不是很高的情况。后来数控机床步进电机的出现与改进，使该离合器遭到淘汰。

本发明的课题来自国家自然科学基金项目，发明人对各种离合器进行了广泛的调研，对电磁离合器的特点和电涡流阻尼力的特性进行了深入研究，从而创造性地设计出了一种能巧妙地使电涡流阻尼力变为离合器的结合力，并将电涡流阻尼力与机械摩擦力结合在一起的全新的电涡流快速离合器。

本发明的目的在于避免已有技术的不足之处，而提供一种利用电涡流阻尼力与机械摩擦力传递扭矩，反应速度快，传递扭矩大，价格低，使用寿命长的电涡流快速离合器。

本发明的目的是通过采取以下技术措施来实现的：电涡流快速离合器包括与主动运动件和从动运动件之一相连接的磁轭、线圈、铁芯，以及与上述主动运动件和从动运动件之另外一件相连接的衔铁，上述元件的连接方式是：(1)若干线圈与相同数目的铁芯构成若干磁极，所述线圈相互连接在一起；(2)所述磁极沿圆周方向设置在磁轭的环形板面上；(3)所述铁芯与所述衔铁相对的一端的端面位于同一平面上，并与衔铁表面平行；(4)离合器处于分离状态时，所述平面与衔铁表面之间留有间隙。

为了更好地实现本发明的目的，还可进一步采取以下技术措施：

所述衔铁通过弹簧与主动运动件和从动运动件之一相连接。采用的弹簧最好是碟形弹簧。

所述铁芯与衔铁相对的一端设计有外径大于线圈内径的端头，另一端与磁轭可装拆地固定连接。

众所周知，电磁离合器传递扭矩大，但反应速度慢，而电涡流产生的阻尼力效率较低，特别是主从运动件转速接近时，输出力矩急剧下降，传递的扭矩小，因此，长期以来人们认为电涡流阻尼力没有多少使用价值，又加之电涡流的流径路径和分布非常复杂，类似于流体力学的2维场分布，而且电流分布还随主从运动件的相对速度变化而发生变化，这就使得本来就很复杂的流通路径中的电阻和电感产生更加复杂的变化，至今尚无较深入的研究成果，甚至未能建立较粗略的数学模型，定量分析的理论更是一片空白。理论上的贫乏，进一步又阻碍了电涡流阻尼力的应用，甚至连电涡流阻尼力的快速特性都被埋没了。

本发明将电涡流阻尼力与机械摩擦力巧妙地结合在一起，并充分发挥电涡流阻尼力的快速特性，从而创造性地设计出了一种全新的电涡流快速离合器，它充分发挥了二者的优点，且相互弥补了缺点。本发明与已有技术相比，具有反映速度快，即时间常数小，传递的扭矩大，结构简单，重量轻，价格低，寿命长等诸多优点。尤其是在表征离合器性能的主要技术指标方面，即时间常数与传递的扭矩方面更为突出。已试制出的样机，时间常数可达5ms以下，可传递5kg-m的扭矩，并可制作传递各种需要的扭矩。如用该样机同量的线圈制作电磁离合器，只能传递1kg-m的扭矩。

本发明的电涡流快速离合器可作为数控机床伺服系统的驱动元件，尤其是与单板机结合构成的数控机床伺服系统，无论是装置成本费用还是结构，都优于现有技术中的任何一种伺服系统，为数控机床的生产和改造提供了一种可靠的离合器。本发明的电涡流快速离合器也可广泛用于石油开采机械、化工机械和轻工机械，作为主从运动件频繁离合的传动装置的离合器。

下面结合着附图说明，给出本发明的一个实施例，并对本发明作进一步的详细描述。

附图1是本发明一个实施例的结构示意图。

附图2是本发明另一个实施例的结构示意图。