一种高效双稳态电磁离合器.pdf

1、10申请公布号CN103148120A43申请公布日20130612CN103148120ACN103148120A21申请号201310093109X22申请日20130322F16D27/14200601D06F37/4020060171申请人哈尔滨工业大学地址150000黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号72发明人李勇陆永平邹继斌徐永向刘彦彬孙福春54发明名称一种高效双稳态电磁离合器57摘要一种高效双稳态电磁离合器，本发明涉及的是驱动技术领域。它是为了解决现有的离合器的这种结构和这种通电方式存在需要施加较大的电流，才会产生足够的起动力，而启动起来后，中间产生的作用力又过大，是启动力的几

2、十倍的问题。它的第一定子的上导磁柱的右端面与第一定子的上导磁柱的上端面之间设置有倒角、第一定子的下导磁柱的右端面与第一定子的下导磁柱的下端面之间设置有倒角；第二定子的上导磁柱的左端面与第二定子的上导磁柱的上端面之间设置有倒角、第二定子的下导磁柱的左端面与第二定子的下导磁柱的下端面之间设置有倒角。本发明适用于一般精度要求的双稳态电磁离合器系统，用于无刷直流电机与双稳态电磁离合器的直接驱动控制。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页10申请公布号CN103148120ACN103148120A1/1页21一种高

3、效双稳态电磁离合器，它是由动子（1）、第一定子（2）、第二定子（3）组成；所述动子（1）由上圆片形导磁体（11）、圆片形永磁体（12）、下圆片形导磁体（13）、中轴（14）组成；上圆片形导磁体（11）的下端面连接圆片形永磁体（12）的上端面，圆片形永磁体（12）的下端面连接下圆片形导磁体（13）的上端面；上圆片形导磁体（11）的圆心孔、圆片形永磁体（12）的圆心孔、下圆片形导磁体（13）的圆心孔都套接在中轴（14）上；第一定子（2）和第二定子（3）都为E型导磁体，第一定子（2）的中间导磁柱上镶嵌有第一线圈（21），第二定子（3）的中间导磁柱上镶嵌有第二线圈（31）；第一定子（2）和第二定子（3

4、）分别对称设置在动子（1）的两侧；动子（1）在最下端时，上圆片形导磁体（11）的外圆边分别与第一定子（2）中间导磁柱的右端面、第二定子（3）中间导磁柱的左端面间隙对齐，下圆片形导磁体（13）的外圆边分别与第一定子（2）下导磁柱的右端面、第二定子（3）下导磁柱的左端面间隙对齐；动子（1）在最上端时，上圆片形导磁体（11）的外圆边分别与第一定子（2）上导磁柱的右端面、第二定子（3）上导磁柱的左端面间隙对齐，下圆片形导磁体（13）的外圆边分别与第一定子（2）中间导磁柱的右端面、第二定子（3）中间导磁柱的左端面间隙对齐；其特征在于第一定子（2）的上导磁柱的右端面与第一定子（2）的上导磁柱的上端面之间设

5、置有倒角（22）、第一定子（2）的下导磁柱的右端面与第一定子（2）的下导磁柱的下端面之间设置有倒角（23）；第二定子（3）的上导磁柱的左端面与第二定子（3）的上导磁柱的上端面之间设置有倒角（32）、第二定子（3）的下导磁柱的左端面与第二定子（3）的下导磁柱的下端面之间设置有倒角（33）。权利要求书CN103148120A1/3页3一种高效双稳态电磁离合器技术领域0001本发明涉及的是驱动技术领域。背景技术0002在全自动波轮洗衣机中，为了采用无刷直流电机直接驱动方式，需要一个离合器来完成洗涤与脱水状态的切换。传统的减速离合器采用的都是机械的方法实现工作状态的离合,一般的电磁离合器机构多数都是单

6、稳态结合弹性恢复方法,即连续通电保持某个稳定状态,不通电时啮合面会在弹性作用下脱开,恢复另外一种状态。在洗衣机中对应洗涤和脱水的时间都比较长,从节约能源和结构设计简化的角度考虑,采用通电保持的方法并不是最佳选择。在已经设计的新型电磁离合器中是利用永磁体与铁磁材料之间的作用力产生两个稳定状态,用通电的方法进行状态切换。该双稳态电磁离合器的切换机构由离合器定子部件和转子部件组成。由于圆周结构的对称效果,作用力的径向分量合成为零，而轴向分量与部件的相对位置有关,产生的作用力称为定位作用力。离合器在工作时，对应启动点，活动部件所受的轴向力很小，需要施加较大的电流，才会产生足够的起动力，而启动起来后，中

7、间产生的作用力又过大，是启动力的几十倍，而不易控制，甚至会产生机械撞击和噪声。因此，现有的离合器的这种结构和这种通电方式需要进行改善，才能真正满足白色家电降耗降噪的要求。发明内容0003本发明的目的是提供一种高效双稳态电磁离合器，为了解决现有的离合器的这种结构和这种通电方式存在需要施加较大的电流，才会产生足够的起动力，而启动起来后，中间产生的作用力又过大，是启动力的几十倍，不易控制，甚至会产生机械撞击和噪声，而不能真正满足白色家电降耗降噪的要求。0004所述的目的是通过以下方案实现的所述的一种高效双稳态电磁离合器，是由动子、第一定子、第二定子组成；所述动子由上圆片形导磁体、圆片形永磁体、下圆片

8、形导磁体、中轴组成；上圆片形导磁体的下端面连接圆片形永磁体的上端面，圆片形永磁体的下端面连接下圆片形导磁体的上端面；上圆片形导磁体的圆心孔、圆片形永磁体的圆心孔、下圆片形导磁体的圆心孔都套接在中轴上；第一定子和第二定子都为E型导磁体，第一定子的中间导磁柱上镶嵌有第一线圈，第二定子的中间导磁柱上镶嵌有第二线圈；第一定子和第二定子分别对称设置在动子的两侧；动子在最下端时，上圆片形导磁体的外圆边分别与第一定子中间导磁柱的右端面、第二定子中间导磁柱的左端面间隙对齐，下圆片形导磁体的外圆边分别与第一定子下导磁柱的右端面、第二定子下导磁柱的左端面间隙对齐；动子在最上端时，上圆片形导磁体的外圆边分别与第一定

9、子上导磁柱的右端面、第二定子上导磁柱的左端面间隙对齐，下圆片形导磁体的外圆边分别与第一定子中间导磁柱的右端面、第二定子中间导磁柱的左端面间隙对齐；第一定子的上导磁柱的右端面与第一定子的上导磁柱的上端面之间设置有倒说明书CN103148120A2/3页4角、第一定子的下导磁柱的右端面与第一定子的下导磁柱的下端面之间设置有倒角；第二定子的上导磁柱的左端面与第二定子的上导磁柱的上端面之间设置有倒角、第二定子的下导磁柱的左端面与第二定子的下导磁柱的下端面之间设置有倒角。0005本发明适用于一般精度要求的双稳态电磁离合器系统，用于无刷直流电机与双稳态电磁离合器的直接驱动控制，具有起动特性好、运行平稳、作

10、用力均匀、结构简单、成本低廉、节能的优点。附图说明0006图1是本发明的结构示意图。具体实施方式0007具体实施方式一如图1所示，它是由动子1、第一定子2、第二定子3组成；所述动子1由上圆片形导磁体11、圆片形永磁体12、下圆片形导磁体13、中轴14组成；上圆片形导磁体11的下端面连接圆片形永磁体12的上端面，圆片形永磁体12的下端面连接下圆片形导磁体13的上端面；上圆片形导磁体11的圆心孔、圆片形永磁体12的圆心孔、下圆片形导磁体13的圆心孔都套接在中轴14上；第一定子2和第二定子3都为E型导磁体，第一定子2的中间导磁柱上镶嵌有第一线圈21，第二定子3的中间导磁柱上镶嵌有第二线圈31；第一定

11、子2和第二定子3分别对称设置在动子1的两侧；动子1在最下端时，上圆片形导磁体11的外圆边分别与第一定子2中间导磁柱的右端面、第二定子3中间导磁柱的左端面间隙对齐，下圆片形导磁体13的外圆边分别与第一定子2下导磁柱的右端面、第二定子3下导磁柱的左端面间隙对齐；动子1在最上端时，上圆片形导磁体11的外圆边分别与第一定子2上导磁柱的右端面、第二定子3上导磁柱的左端面间隙对齐，下圆片形导磁体13的外圆边分别与第一定子2中间导磁柱的右端面、第二定子3中间导磁柱的左端面间隙对齐；第一定子2的上导磁柱的右端面与第一定子2的上导磁柱的上端面之间设置有倒角22、第一定子2的下导磁柱的右端面与第一定子2的下导磁柱

12、的下端面之间设置有倒角23；第二定子3的上导磁柱的左端面与第二定子3的上导磁柱的上端面之间设置有倒角32、第二定子3的下导磁柱的左端面与第二定子3的下导磁柱的下端面之间设置有倒角33。0008工作原理1、以下面的稳态为例。当动子1处于下面的稳态位置时，磁钢通过导磁体以及导磁柱2形成磁路。此时，在气隙磁场的作用下，定子2上下面的导磁柱和动子1上的导磁柱一定是对齐的。00092、在线圈21和31中通电，产生的合成磁场会在动子1上产生一个轴向作用力，使得动子1向上运动，这个过程就是起动。等到动子1上的导磁柱与定子2上上面的导磁柱对齐时，就达到第二个稳态，动子就位置固定了。这时断电，动子1的位置也不再

13、变化。00103、起动过程中，产生的向上的轴向电磁力需要克服动子重力，摩擦力，定位力等各种负载。一般地，所通的电流越大，产生的电磁力越大，越容易起动。但起动起来后，产生的作用力是起动力的几十倍，使得动子1快速向上运动，可能会冲过第二个稳定平衡点。如果用限位措施，就会产生机械撞击和噪声。说明书CN103148120A3/3页500114、在本设计中，动子在第一个稳态位置时，由于存在倒角23和33，使得稳定平衡点位置上移。起动时，由于稳定平衡点上移了，处于更有利的初始位置，因此产生同样大的起动转矩，就不需要那么大的电流了。因此，采用本设计后，离合器的工作更高效更低噪。00125、当需要动子1从上面的第二个稳态位置回到第一个稳态位置时，同样通电但改变电流方向，产生的效果是相同的。说明书CN103148120A1/1页6图1说明书附图CN103148120A