CN104919687B - 具有减少齿槽磁滞的磁性制动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有减少齿槽磁滞的磁性制动器，其包括具有至少一个控制线圈的定子和相对于定子磁极可运动地安装的转子，其特征在于制动器包括安装在定子上的至少一个磁体，定子与转子相对，磁体具有足够的能量以在转子中局部地产生一个级别的感应，该感应实质上等于所述线圈被供电时由所述线圈产生的最大级别的感应。

Description

具有减少齿槽磁滞的磁性制动器

本发明涉及磁滞制动器，其例如可以用于，人/机接口以产生阻止由用户操控的诸如控制工具之类的物***移的力。

所涉及的阻力是施加到与将要减速(slow down)的物体关联的部分上的磁摩擦的结果。

磁滞制动器通常包括具有磁极的定子，转子被安装成能够面对该定子枢转。转子由具有强顽磁的材料制成，定子设置有用于产生磁场的装置，转子在该磁场的作用下产生针对转子位移的阻力。

转子连接到诸如由用户位移的设备以例如控制诸如马达的装置。转子所承受的磁场产生针对转子位移的阻力，进而针对用户操控的工具的位移产生阻力。

依据制动器获得的摩擦力是恒定的还是可变的，可以分为两类制动器。

在具有恒定摩擦力的制动器中，产生磁场的装置是产生恒定磁场的磁体。本发明不涉及这种类型的制动器。

在具有受控摩擦力的制动器中，产生磁场的装置由线圈形成，其通电受到控制从而改变产生的磁场。在工具控制发动机速度的情况下，这使得下面的情况成为可能，例如随发动机速度的增加而增加阻止用户操控的工具的位移的阻力或当发动机的速度偏离预定的最佳运行范围时突然增加阻止控制工具的位移的阻力。这个特性使得具有受控摩擦力的制动器在人-机接口领域是显著有益的。

然而，这些具有受控摩擦力的制动器展现出齿槽转矩，该齿槽转矩对于用户感知的反馈是不利的。这样的齿槽转矩是转子停止时线圈中流通的励磁电流突然下降的结果。这种突然下降局部地留下一个残存在转子中的剩余磁场，该剩余磁场抵抗转子仅在转子旋转运动的一部分上的位移，以及因此用户对齿槽转矩的感知。当转子运动时，发生电流减小时并不出现这种现象，因为这种运动使得转子的整个圆周上的剩余磁场逐渐消除。

为了解决这个问题，已经设想了两种方案。第一种方案中，转子采用弱顽磁材料。为了获得预定的摩擦力，那么必须增加转子体积并且因此必须增加转子的重量，其与某些场合是不能兼容的，特别是在航空领域。第二种方案中，为了总是必须保持转子在摩擦制动器的励磁减小的状态下运动，提供一种推荐性的使用。这相当于在特殊情况下强加给用户一个运动，而在这些情况下这个运动可能是不适于设备的控制。

当齿槽转矩已经出现时，只有一种方法可以消除它，就是将励磁电流增加到其最大值，然后在保持转子运动时降低励磁电流。这里再次强调，这些操作与适于所述情况的设备的控制是不相容的。

本发明的一个目的是提供一种用于消除至少一些上述缺点的装置。

为了这个目的，根据本发明，提供一种磁滞制动器，该磁滞制动器包括装配有至少一个控制线圈的定子和安装成可面向定子磁极运动的转子。制动器包括至少一个安装在面对转子的定子上的磁体，该磁体具有足够大的能量以在转子中局部产生一个级别的感应，这个级别的感应实质上等于在线圈被供电时由线圈产生的最大级别的感应。

因此，当励磁突然停止时，磁体将构成使转子中的顽磁磁场平坦(even)的装置。

本发明的其他特点和优点通过阅读下面的本发明的特定的、非限制的实施方式的说明而显而易见。

参考附图，其中：

-图1是根据本发明的制动器的沿包含转子的旋转轴线的平面截面的示意图，

-图2是该制动器的横截面视图，

-图3是转子和定子彼此面对的部分的放大细节图。

这里描述了根据本发明的应用于控制工具的制动器，该控制工具例如手柄或控制杆，计划由用户操纵。这里，控制工具是枢转杆。

参考附图，本发明涉及磁滞制动器，整体标记为1，包括定子2，该定子2装配有至少一个控制线圈3。定子2包括保持器，在保持器中形成环形形状的和具有中心轴线5的槽4。槽4具有外侧面和内侧面，它们分别提供形成定子2的磁极6.1、6.2的突出部。磁极6.1相对磁极6.2角偏移，从而每个磁极6.1面对在彼此相邻的两个磁极6.2之间延伸的空间。控制线圈3的直径接近槽4的直径，并且控制线圈3与槽4同轴地安装在定子2中，这样，当控制线圈3被提供励磁电流时，它产生的磁通从磁极6.1到磁极6.2或相反的方向在非径向方向穿过槽4。控制线圈3连接到控制单元，控制单元自身是已知的，这里未提供，设置成向线圈供电。

制动器1还包括环形转子7，转子7容纳在槽4中以绕轴线5枢转。转子7由铁磁材料制成。转子7通过运动传输链连接到控制工具。在这里描述的例子中，传输链包括齿轮传动链，其倍率使得控制工具的十度或如此度数的枢转使转子7产生若干圈旋转。

当控制线圈3被供给励磁电流时，它产生的磁通从磁极6.1到磁极6.2或以相反的方向，穿过槽4并因此转子7，这些磁通在转子7中感应出局部磁场。因此，在转子7中，每个磁通具有一个具有径向分量和圆周方向分量的路径方向。在转子静止时励磁突然中断的情况下，在转子中的磁通流通的每个点建立局部顽磁磁场，顽磁磁场具有与磁通方向相同的方向。

制动器1包括至少一个面对转子7安装到定子2上的磁体8，该磁体8具有足够的能量以在转子7中局部地产生一个级别(程度)的感应，这个级别的感应基本上等于在线圈被供电时由线圈产生的最大级别(程度)的感应。

更特别的是，制动器包括固定在彼此相邻的两个磁极6.1之间的磁体8.1和固定在两个磁极6.2之间的磁体8.2，两个磁极6.2中的一个面对磁体8.1定位。尽管磁体对应于磁极6.1、6.2之间的角度偏移而具有角度偏移，但是磁体实质上彼此面对布置。磁体8被极化以产生径向磁通，该径向磁通在具有径向分量和周向分量的方向上穿过转子7，如同控制线圈3产生的磁通在同样的点穿过转子7时那样。

更好地如图3所示，磁体8产生的磁通建立局部磁场，该局部磁场全部以相同的方向定向地建立在转子7中，消除齿槽效应。

显而易见的是，本发明不限于描述的实施方式，而是包括落入由权利要求限定的本发明的范围内的变形。

特别地，制动器可以包括单个磁体，或相反，包括例如绕槽4分布的几个磁体。

制动器可以具有不同于这里描述和提供的结构。转子可以，例如，具有容纳在形成于定子中的槽中的盘式或环式形式。

磁体可以安装在定子的一个磁极的位置中。

Claims (3)

1.一种磁滞制动器，包括装配有至少一个控制线圈(3)的定子(2)和安装成可面对定子的磁极(6.1，6.2)运动的转子(7)，所述磁滞制动器包括至少一个面对所述转子安装在定子上的磁体(8)，所述磁体具有足够的能量以在所述转子的圆周上局部产生感应，所述感应的程度等于所述控制线圈被供电时由所述控制线圈产生的感应的最大程度，所述转子(7)具有环形形式，并被容纳在所述定子(2)的环形槽(4)中以绕它的中心轴线枢转，所述环形槽具有设置有形成所述定子的所述磁极的突出部的侧面，所述磁滞制动器包括至少一个安装在所述环形槽的所述侧面的一个上的磁体(8)，其特征在于，所述磁滞制动器包括两个磁体(8.1，8.2)，这两个磁体各安装在所述环形槽的所述侧面的一个上，其中所述磁滞制动器是具有受控摩擦力的制动器，并且所述磁体被极化从而产生径向磁通，所述径向磁通消除齿槽效应。

2.根据权利要求1所述的磁滞制动器，其特征在于，所述两个磁体(8.1，8.2)彼此面对布置。

3.根据权利要求1所述的磁滞制动器，其特征在于，所述磁体(8)安装在所述定子的两个磁极之间。