DE102022109724A1

DE102022109724A1 - Einstellbarer konstantkraftmechanismus

Info

Publication number: DE102022109724A1
Application number: DE102022109724.2A
Authority: DE
Inventors: Huayan Pu; Xu Chen; Jinglei ZHAO; Jun Luo; Yan Jing
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2021-08-25
Filing date: 2022-04-22
Publication date: 2023-03-02
Also published as: CN113805617B; CN113805617A

Abstract

Es ist ein einstellbarer Konstantkraftmechanismus bereitgestellt und der einstellbare Konstantkraftmechanismus betrifft das Gebiet von Steuertechnologien für konstante Kraft. Der einstellbare Konstantkraftmechanismus umfasst ein Gehäuse, eine Ausgangswelle, ringförmige Statoren, ringförmige Läufer und einen Mechanismus mit positiver Steifigkeit. Die ringförmigen Statoren sind in das Gehäuse eingeschoben und fest mit dem Gehäuse verbunden; jeder ringförmige Läufer der ringförmigen Läufer ist in einen entsprechenden der ringförmigen Statoren eingeschoben, ein Spalt ist zwischen jedem der ringförmigen Läufer und dem entsprechenden der ringförmigen Statoren gebildet; die Ausgangswelle ist fest mit den ringförmigen Läufern und dem Mechanismus mit positiver Steifigkeit verbunden; die Ausgangswelle ist in dem Gehäuse angeordnet und ist drehbar mit dem Gehäuse verbunden; die Ausgangswelle ist entlang einer Achsenrichtung der Ausgangswelle beweglich; jeder ringförmige Läufer ist dazu ausgelegt, eine erste wirkende Kraft für die Ausgangswelle unter einer Wirkung eines Magnetfeldes in einem inneren Hohlraum des entsprechenden der ringförmigen Statoren bereitzustellen, und der Mechanismus mit positiver Steifigkeit ist dazu ausgelegt, eine zweite wirkende Kraft für die Ausgangswelle bereitzustellen; die erste wirkende Kraft und die zweite wirkende Kraft wirken in entgegengesetzte Richtungen und sind kollinear; und ein Ausmaß, um das die erste wirkende Kraft mit einer Verlagerung der Ausgangswelle geändert wird, ist gleich einem Ausmaß, um das die zweite wirkende Kraft mit der Verlagerung der Ausgangswelle geändert wird. Der Konstantkraftmechanismus ist einfach aufgebaut und erfordert eine geringere maschinelle Fertigungsgenauigkeit. Ferner ist der einstellbare Konstantkraftmechanismus praktisch zu fertigen und hat einen geringeren Reibungsverlust, wodurch die Verringerung der Genauigkeit aufgrund von Verschleiß vermieden und die Lebensdauer verlängert wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet von Steuertechnologien für konstante Kraft und insbesondere einen einstellbaren Konstantkraftmechanismus.
STAND DER TECHNIK
Ein Konstantkraftmechanismus kann in einem gewissen Wegbereich eine nahezu konstante Ausgangskraft bereitstellen. In dem Fall, in dem eine Wegeingabe ungewiss ist und eine Gegenkraft konstant sein muss, ist der Konstantkraftmechanismus besonders wichtig, wie z. B. bei Konturdetektion, bei mechanischem Einspannen und beim Endeffektor eines Roboters. Derzeit umfassen Verfahren zum Erlangen einer konstanten Kraft hauptsächlich: ein aktives Konstantkraftsystem auf Grundlage einer Rückkopplungsregelung und einen passiven Konstantkraftmechanismus. Das aktive Konstantkraftsystem auf Grundlage einer Rückkopplungsregelung kann eine genaue Regelung der Kraft erreichen, ist jedoch komplexer in der Struktur, größer und kostenaufwändiger.
Der bisherige passive Konstantkraftmechanismus ist hauptsächlich eine Feder mit konstanter Torsion, die aus Federstahl gewickelt ist; ein Konstantkraftmechanismus auf Grundlage eines Nockens oder dergleichen. Die Feder mit konstanter Torsion, die aus Federstahl gewickelt ist, hat das Problem, dass keine konstante Ausgangskraft eingestellt werden kann. Die chinesische Patentanmeldung Nr. 201610003886.4 offenbart einen einstellbaren Konstantkraftmechanismus (einen Konstantkraftmechanismus auf Grundlage eines Nockens). Der Mechanismus kombiniert das negative Steifigkeitsverhalten eines Nockenmechanismus und das positive Steifigkeitsverhalten einer linearen Feder. Der Nocken ist gleichzeitig in Kontakt mit zwei horizontal beweglichen Komponenten (umfassend die lineare Feder) und auf die zwei horizontal beweglichen Komponenten kann so gedrückt werden, dass sie sich horizontal bewegen, so dass eine konstante Kraft realisiert und die konstante Kraft ausgegeben wird. Obwohl die Größe der konstanten Ausgangskraft durch Einstellen des Vorkompressionsausmaßes der linearen Feder geändert werden kann, muss der Nockenmechanismus einer Vorrichtung mit der linearen Feder mit einer festgelegten Steifigkeit abgestimmt werden, nachdem der Nockenmechanismus der Vorrichtung maschinell gefertigt wird, was eine schlechte Austauschbarkeit bewirkt, und die Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit des Nockens und der damit abgestimmten linearen Feder sind hoch; und das Nockenprofil ist komplex und erfordert daher eine hohe maschinelle Fertigungsgenauigkeit, was für die Fertigung nicht praktisch ist. Es gibt Reibung und Verschleiß zwischen dem Nocken und den beiden horizontal beweglichen Komponenten, so dass die Genauigkeit geringer und die Lebensdauer kürzer ist.
KURZDARSTELLUNG
Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, einen einstellbaren Konstantkraftmechanismus bereitzustellen, um die vorstehend erwähnten Probleme des Standes der Technik zu lösen. Der einstellbare Konstantkraftmechanismus ist einfach aufgebaut und erfordert eine geringere maschinelle Fertigungsgenauigkeit. Ferner ist der einstellbare Konstantkraftmechanismus praktisch maschinell zu fertigen und hat einen geringeren Reibungsverlust, wodurch die Verringerung der Genauigkeit aufgrund von Verschleiß vermieden und die Lebensdauer verlängert wird.
Um das vorstehend genannte Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Offenbarung die folgenden Lösungen bereit.
Die vorliegende Offenbarung stellt einen einstellbaren Konstantkraftmechanismus bereit, der ein Gehäuse, eine Ausgangswelle, ringförmige Statoren, ringförmige Läufer und einen Mechanismus mit positiver Steifigkeit umfasst. Die ringförmigen Statoren sind in das Gehäuse eingeschoben und fest mit dem Gehäuse verbunden; jeder ringförmige Läufer der ringförmigen Läufer ist in einen entsprechenden der ringförmigen Statoren eingeschoben, ein Spalt ist zwischen jedem ringförmigen Läufer und dem entsprechenden der ringförmigen Statoren gebildet; die Ausgangswelle ist fest mit den ringförmigen Läufern und dem Mechanismus mit positiver Steifigkeit verbunden; die Ausgangswelle ist in dem Gehäuse angeordnet und ist drehbar mit dem Gehäuse verbunden; die Ausgangswelle ist entlang einer Achsenrichtung der Ausgangswelle beweglich; jeder ringförmige Läufer ist dazu ausgelegt, eine erste wirkende Kraft für die Ausgangswelle unter einer Wirkung eines Magnetfeldes in einem inneren Hohlraum des entsprechenden der ringförmigen Statoren bereitzustellen, und der Mechanismus mit positiver Steifigkeit ist dazu ausgelegt, eine zweite wirkende Kraft für die Ausgangswelle bereitzustellen; die erste wirkende Kraft und die zweite wirkende Kraft wirken in entgegengesetzte Richtungen und sind kollinear; und ein Ausmaß, um das die erste wirkende Kraft mit einer Verlagerung der Ausgangswelle geändert wird, ist gleich einem Ausmaß, um das die zweite wirkende Kraft mit der Verlagerung der Ausgangswelle geändert wird.
In einigen Ausführungsformen kann der Mechanismus mit positiver Steifigkeit ein elastisches Teil sein; kann die Steifigkeit des Mechanismus mit positiver Steifigkeit ein konstanter Wert sein; kann das elastische Teil ein Vorkompressionsausmaß haben und können eine Achse jedes der ringförmigen Statoren und eine Achse eines entsprechenden der ringförmigen Läufer kollinear sein.
In einigen Ausführungsformen können die ringförmigen Statoren erste Spulen sein und können die ringförmigen Läufer zweite Spulen sein; und kann Strom in jeder der ersten Spulen und Strom in einer entsprechenden der zweiten Spulen in entgegengesetzte Richtungen fließen.
In einigen Ausführungsformen können die ringförmigen Statoren dritte Spulen sein und können die ringförmigen Läufer erste Dauermagnete sein; kann eine Magnetisierungsrichtung jedes ersten Dauermagneten der ersten Dauermagnete parallel zu der Achsenrichtung der Ausgangswelle verlaufen und kann eine Magnetfeldrichtung in der Mitte einer entsprechenden der dritten Spulen nach dem Anlegen von Strom der Magnetisierungsrichtung von jedem ersten Dauermagneten entgegengesetzt sein.
In einigen Ausführungsformen können die ringförmigen Statoren zweite Dauermagnete sein und können die ringförmigen Läufer dritte Dauermagnete sein; können die Magnetisierungsrichtungen der zweiten Dauermagnete und die Magnetisierungsrichtungen der dritten Dauermagnete parallel zu der Achsenrichtung der Ausgangswelle verlaufen und können die Magnetisierungsrichtungen der zweiten Dauermagnete die gleichen sein wie die Magnetisierungsrichtungen der dritten Dauermagnete.
In einigen Ausführungsformen können die ringförmigen Statoren vierte Dauermagnete sein und können die ringförmigen Läufer vierte Spulen sein; kann eine Magnetisierungsrichtung jedes der vierten Dauermagnete von den vierten Dauermagneten parallel zu der Achsenrichtung der Ausgangswelle verlaufen und kann eine Magnetfeldrichtung in einer Mitte einer entsprechenden der vierten Spulen nach dem Anlegen von Strom der Magnetisierungsrichtung jedes der vierten Dauermagnete von den vierten Dauermagneten entgegengesetzt sein.
In einigen Ausführungsformen können die ringförmigen Statoren die gleiche Anzahl wie die ringförmigen Läufer haben; können die ringförmigen Statoren fest mit dem Gehäuse verbunden sein und entlang der Achsenrichtung der Ausgangswelle angeordnet sein; können Spalte mit gleichem Abstand zwischen jeglichen zwei benachbarten ringförmigen Statoren der ringförmigen Statoren vorhanden sein; kann jeder ringförmige Läufer der ringförmigen Läufer in einen entsprechenden der ringförmigen Statoren eingeschoben sein und kann ein Spalt zwischen jedem ringförmigen Läufer der ringförmigen Läufer und dem entsprechenden der ringförmigen Statoren, der dem entsprechenden ringförmigen Läufer radial gegenüberliegt, gebildet sein; können die ringförmigen Läufer fest mit der Ausgangswelle verbunden sein und entlang der Achsenrichtung der Ausgangswelle angeordnet sein und können Spalte mit gleichem Abstand zwischen jeglichen zwei benachbarten ringförmigen Läufern der ringförmigen Läufer vorhanden sein.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Konstantkraftmechanismus ferner einen Einstellmechanismus. Der Einstellmechanismus kann in dem Gehäuse angeordnet sein; ein Ende des elastischen Teils kann fest mit der Ausgangswelle verbunden sein; ein Ausgangsende des Einstellmechanismus kann fest mit einem anderen Ende des elastischen Teils verbunden sein und der Einstellmechanismus kann das Vorkompressionsausmaß des elastischen Teils einstellen.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Einstellmechanismus einen Schnecken- und Schneckenradgetriebemechanismus, eine Verbindungswelle, einen Verbindungsblock und einen Führungsschaft; kann ein Ende des Führungsschafts fest mit dem Gehäuse verbunden sein und kann ein anderes Ende des Führungsschafts gleitbar mit dem Verbindungsblock verbunden sein; kann eine Achse des Führungsschafts parallel zu einer Achse der Verbindungswelle verlaufen; kann ein Schneckenrad des Schnecken- und Schneckenradgetriebemechanismus außerhalb der Verbindungswelle eingeschoben sein und fest mit einem Ende der Verbindungswelle verbunden sein und kann ein anderes Ende der Verbindungswelle in Gewindeverbindung mit dem Verbindungsblock sein; kann sich ein Endteil einer Schnecke des Schnecken- und Schneckenradgetriebemechanismus aus dem Gehäuse heraus erstrecken; kann das eine Ende der Verbindungswelle, das von dem Verbindungsblock entfernt angeordnet ist, drehbar mit dem Gehäuse verbunden sein und kann der Verbindungsblock fest mit dem Mechanismus mit positiver Steifigkeit verbunden sein.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Konstantkraftmechanismus ferner einen Einstellschalter. Das Gehäuse kann mit einem Montageloch versehen sein; ein Eingangsende der Schnecke des Schnecken- und Schneckenradgetriebemechanismus kann durch das Montageloch verlaufen und kann fest mit dem Einstellschalter verbunden sein; das Gehäuse umfasst einen ersten Zylinder, einen zweiten Zylinder und eine Basis; ein Ende des ersten Zylinders kann fest mit einem Ende des zweiten Zylinders verbunden sein und ein anderes Ende des zweiten Zylinders kann fest mit der Basis verbunden sein; ein Ende der Ausgangswelle kann drehbar mit einem anderen Ende des ersten Zylinders verbunden sein und ein anderes Ende der Ausgangswelle kann drehbar mit dem einen Ende des zweiten Zylinders verbunden sein, das sich in der Nähe des ersten Zylinders befindet; das eine Ende der Verbindungswelle, das von dem Verbindungsblock entfernt angeordnet ist, ist drehbar mit der Basis verbunden; der ringförmige Stator kann in den ersten Zylinder eingeschoben sein und fest mit dem ersten Zylinder verbunden sein; der Mechanismus mit positiver Steifigkeit kann in dem zweiten Zylinder angeordnet sein; eine Achse der Verbindungswelle und die Achse der Ausgangswelle können kollinear sein und das elastische Teil kann eine Feder sein.
Im Vergleich zum Stand der Technik erzielen die Ausführungsformen die folgenden technischen Wirkungen.
Der ringförmige Läufer und der Mechanismus mit positiver Steifigkeit in dem einstellbaren Konstantkraftmechanismus, der durch die vorliegende Offenbarung bereitgestellt wird, stellen die erste wirkende Kraft bzw. die zweite wirkende Kraft für die Ausgangswelle bereit. Die erste wirkende Kraft und die zweite wirkende Kraft wirken in entgegengesetzte Richtungen und sind kollinear. Das Ausmaß, um das die erste wirkende Kraft mit der Verlagerung der Ausgangswelle geändert wird, ist gleich dem Ausmaß, um das die zweite wirkende Kraft mit der Verlagerung der Ausgangswelle geändert wird. Auf diese Weise ist die wirkende Kraft, die auf die Ausgangswelle ausgeübt wird, wenn sich die Ausgangswelle in ihrer Achsenrichtung bewegt, immer die gleiche wie die Kraft, die auf die Ausgangswelle ausgeübt wird, wenn sich die Ausgangswelle in einer anfänglichen Position befindet, wodurch die Ausgabe einer konstanten Kraft ermöglicht wird. Die magnetische Feldkraft jedes ringförmigen Stators, die auf die entsprechende Kraft des ringförmigen Läufers wirkt, wird an die Ausgangswelle abgegeben. Es besteht kein Kontakt zwischen jedem ringförmigen Stator und einem entsprechenden ringförmigen Läufer und kein Kontakt zwischen jedem ringförmigen Stator, dem entsprechenden ringförmigen Läufer und dem Mechanismus mit positiver Steifigkeit, was den Reibungsverlust reduziert, die durch Verschleiß verursachte Verringerung der Genauigkeit vermeidet und die Lebensdauer des einstellbaren Konstantkraftmechanismus verlängert. Die ringförmigen Statoren und die ringförmigen Läufer sind einfach aufgebaut und erfordern keine hohe maschinelle Fertigungsgenauigkeit, was die maschinelle Fertigung erleichtert.
Figurenliste
Um die technischen Lösungen in den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung oder des Standes der Technik klarer zu beschreiben, werden im Folgenden kurz die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, die für die Beschreibung der Ausführungsformen erforderlich sind. Offensichtlich sind die beiliegenden Zeichnungen in der folgenden Beschreibung nur einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und kann der Fachmann aus diesen beiliegenden Zeichnungen ohne kreativen Aufwand noch andere Zeichnungen ableiten.

1 ist ein schematisches Strukturdiagramm eines einstellbaren Konstantkraftmechanismus, der durch die vorliegende Offenbarung bereitgestellt wird;
2 ist eine Schnittansicht des einstellbaren Konstantkraftmechanismus, der durch die vorliegende Offenbarung bereitgestellt wird;
3 zeigt die entsprechenden Kraft-Weg-Kurven einer auf eine Ausgangswelle wirkenden Kraft ringförmiger Läufer, einer auf die Ausgangswelle wirkenden Kraft eines Mechanismus mit positiver Steifigkeit und einer resultierenden Kraft der ringförmigen Läufer und des Mechanismus mit positiver Steifigkeit, die auf die Ausgangswelle wirken, wie durch die vorliegende Offenbarung bereitgestellt;
4 ist ein schematisches Diagramm von Magnetfeldrichtungen von ersten Dauermagneten und Stromrichtungen von dritten Spulen, die durch Ausführungsform 2 bereitgestellt werden;
5 ist ein äquivalentes schematisches Diagramm einer ersten Spule und einer zweiten Spule in Ausführungsform 1;
6 zeigt Kraftanalysediagramme eines ersten stromführenden Rings und eines zweiten stromführenden Rings, wenn Strom in verschiedenen Richtungen in Ausführungsform 1 angelegt wird;
7 ist ein schematisches Diagramm einer geometrischen Beziehung zwischen jeglichem Punkt P ' an dem ersten stromführenden Ring und jeglichem Punkt P an dem zweiten stromführenden Ring in Ausführungsform 1;
8 zeigt eine Kraft-Weg-Kurve einer wirkenden Kraft, die die zweite Spule auf die Ausgangswelle in einem Magnetfeld der ersten Spule in Ausführungsform 1 ausübt;
9 ist ein äquivalentes schematisches Diagramm einer dritten Spule und eines ersten Dauermagneten in Ausführungsform 2;
10 ist ein Spannungsanalysediagramm eines zweiten ringförmigen Dauermagneten in dem Magnetfeld des ersten Dauermagneten in Ausführungsform 2;
11 ist ein Spannungsanalysediagramm eines ersten ringförmigen Dauermagneten in dem Magnetfeld des ersten Dauermagneten in Ausführungsform 2;
12 zeigt eine Kraft-Weg-Kurve einer wirkenden Kraft, die der erste Dauermagnet auf die Ausgangswelle in einem Magnetfeld der dritten Spule in Ausführungsform 2 ausübt;
13 zeigt eine Kraft-Weg-Kurve einer wirkenden Kraft, die der dritte Dauermagnet auf die Ausgangswelle in einem Magnetfeld eines zweiten Dauermagneten in Ausführungsform 3 ausübt; und
14 zeigt eine Kraft-Weg-Kurve einer wirkenden Kraft, die eine vierte Spule auf die Ausgangswelle in einem Magnetfeld eines vierten Dauermagneten in Ausführungsform 4 ausübt.

Bezugszeichen in den Zeichnungen:

100: einstellbarer Konstantkraftmechanismus,
1: Gehäuse,
101: Montageloch,
102: erster Zylinder,
103: zweiter Zylinder,
104: Basis,
2: Ausgangswelle,
3: ringförmiger Stator,
301: erste Spule,
302: dritte Spule,
303: zweiter Dauermagnet,
304: vierter Dauermagnet,
4: ringförmiger Läufer,
401: zweite Spule,
402: erster Dauermagnet,
403: dritter Dauermagnet,
404: vierte Spule,
5: Mechanismus mit positiver Steifigkeit,
501: elastisches Teil,
502: Vorkompressionsausmaß,
503: Feder,
6: Einstellmechanismus,
601: Schnecken- und Schneckenradgetriebemechanismus,
602: Verbindungswelle,
603: Verbindungsblock,
604: Führungsschaft,
605: Einstellschalter,
7: erster stromführender Ring,
8: zweiter stromführender Ring,
9: Mittelebene,
10: erster ringförmiger Dauermagnet,
11: zweiter ringförmiger Dauermagnet und
12: dritter stromführender Ring.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die technischen Lösungen in den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend klar und vollständig mit Bezugnahme auf die Zeichnungen in den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Offensichtlich sind die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen nur ein Teil der und nicht alle Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Auf Grundlage der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung fallen alle anderen Ausführungsformen, die vom Fachmann ohne kreative Arbeit erlangt werden können, in den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung.
Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, einen einstellbaren Konstantkraftmechanismus bereitzustellen, um die Probleme des Standes der Technik zu lösen. Der einstellbare Konstantkraftmechanismus ist einfach aufgebaut und erfordert eine geringere maschinelle Fertigungsgenauigkeit. Ferner ist der einstellbare Konstantkraftmechanismus praktisch maschinell zu fertigen und hat einen geringeren Reibungsverlust, wodurch die Verringerung der Genauigkeit aufgrund von Verschleiß vermieden und die Lebensdauer verlängert wird.
Um die vorstehend genannten Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung deutlicher und verständlicher zu machen, wird die vorliegende Offenbarung nachstehend mit Bezugnahme auf die Zeichnungen und die speziellen Umsetzungsweisen ausführlicher beschrieben.
Ausführungsform 1
Wie in 1 bis 8 dargestellt, stellt die vorliegende Ausführungsform einen einstellbaren Konstantkraftmechanismus bereit, der ein Gehäuse 1, eine Ausgangswelle 2, ringförmige Statoren 3, ringförmige Läufer 4 und einen Mechanismus mit positiver Steifigkeit 5 umfasst. Die ringförmigen Statoren 3 sind in das Gehäuse 1 eingeschoben und fest mit dem Gehäuse 1 verbunden. Der ringförmige Läufer 4 ist in den ringförmigen Stator 3 eingeschoben und zwischen dem ringförmigen Läufer 4 und dem ringförmigen Stator 3 ist ein Spalt gebildet. Die Ausgangswelle 2 ist fest mit den ringförmigen Läufern 4 und dem Mechanismus mit positiver Steifigkeit 5 verbunden. Die Ausgangswelle 2 ist in dem Gehäuse 1 angeordnet und drehbar mit dem Gehäuse 1 verbunden. Die Ausgangswelle 2 ist entlang einer Achsenrichtung davon beweglich. Die ringförmigen Läufer 4 sind dazu ausgelegt, eine erste Kraft F_a für die Ausgangswelle 2 unter der Wirkung eines Magnetfeldes in einem inneren Hohlraum des ringförmigen Stators 3 bereitzustellen, und der Mechanismus mit positiver Steifigkeit 5 ist dazu ausgelegt, eine zweite wirkende Kraft F_b für die Ausgangswelle 2 bereitzustellen. Die erste wirkende Kraft F_a und die zweite wirkende Kraft F_b verlaufen in entgegengesetzte Richtungen und sind kollinear. Das Ausmaß, um das die erste wirkende Kraft F_a mit einer Verlagerung der Ausgangswelle 2 geändert wird, ist gleich dem Ausmaß, um das die zweite wirkende Kraft F_b mit einer Verlagerung der Ausgangswelle 2 geändert wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass eine resultierende Kraft der wirkenden Kraft, die in einem Auf-Ab-Bewegungsprozess der Ausgangswelle 2 auf die Ausgangswelle 2 ausgeübt wird, ein konstanter Wert ist. Das heißt, die resultierende Kraft ist die gleiche wie eine Kraft, die auf die Ausgangswelle 2 in einer anfänglichen Position ausgeübt wird, was eine Ausgabe einer konstanten Kraft ermöglicht. Die Magnetfeldkraft jedes ringförmigen Stators 3, die auf den entsprechenden ringförmigen Läufer 4 wirkt, wird an die Ausgangswelle 2 abgegeben. Es besteht kein Kontakt zwischen jedem ringförmigen Stator 3 und dem entsprechenden ringförmigen Läufer 4 und es besteht kein Kontakt zwischen jedem ringförmigen Stator 3, dem entsprechenden ringförmigen Läufer 4 und dem Mechanismus mit positiver Steifigkeit 5, was den Reibungsverlust reduziert, die durch Verschleiß verursachte Verringerung der Genauigkeit vermeidet und die Lebensdauer des einstellbaren Konstantkraftmechanismus verlängert. Die ringförmigen Statoren 3 und die ringförmigen Läufer 4 sind einfach aufgebaut und erfordern keine hohe maschinelle Fertigungsgenauigkeit, was die maschinelle Fertigung erleichtert.
Der Mechanismus mit positiver Steifigkeit 5 ist ein elastisches Teil 501. Vorzugsweise ist das elastische Teil 501 eine Feder 503. Wie in 3 gezeigt, ist die Steifigkeit des Mechanismus mit positiver Steifigkeit 5 ein konstanter Wert. Das elastische Teil 501 hat ein Vorkompressionsausmaß 502. Die Kraft des Mechanismus mit positiver Steifigkeit 5, die auf die Ausgangswelle 2 wirkt, ist entgegengesetzt zu einer Richtung der Ausgangswelle 2 weg von der ausgeglichenen Verlagerung (wie F_b1 und F_b2 gemäß 3). Eine Achse des ringförmigen Stators 3 und eine Achse des ringförmigen Läufers 4 sind kollinear.
Die ringförmigen Statoren 3 sind erste Spulen 301 und die ringförmigen Läufer 4 sind zweite Spulen 401. Der Strom in den ersten Spulen 301 und der Strom in den zweiten Spulen 401 fließen in entgegengesetzte Richtungen. Wie in 5 gezeigt, kann die erste Spule 301 gemäß einem Amperestrommodell in mehrere Schichten gleichförmiger und koaxialer erster stromführender Ringe 7 unterteilt sein. Eine Anzahl von Schichten der ersten stromführenden Ringe 7 in einer radialen Richtung der ersten Spule 301 beträgt N_r1 und eine Anzahl von Schichten der ersten stromführenden Ringe 7 in axialer Richtung der ersten Spule 301 beträgt N_Z1). Die zweite Spule 401 kann in mehrere Schichten gleichförmiger und koaxialer zweiter stromführender Ringe 8 unterteilt sein. Eine Anzahl von Schichten der zweiten stromführenden Ringe 8 in radialer Richtung der zweiten Spulen 401 beträgt N_r2 und die Anzahl von Schichten der zweiten stromführenden Ringe 8 in axialer Richtung der zweiten Spulen 401 beträgt N_z2. Die zweiten stromführenden Ringe 8 sind äquivalent zu mehreren Segmenten von linearen Stromelementen und die Amperekraft jedes der Stromelemente wird nach der Linke-Hand-Regel beurteilt. Wenn die Mittelpunkte der Kreise der ersten stromführenden Ringe 7 und die Mittelpunkte der Kreise der zweiten stromführenden Ringe 8 überlappen, sind die Richtungen der Amperekräfte, denen die Stromelemente der zweiten stromführenden Ringe 8 in den Magnetfeldern der ersten stromführenden Ringe 7 ausgesetzt sind, alle zu den oder weg von den Mittelpunkten der Kreise gerichtet. Auf diese Weise sind die Amperekräfte, denen die mehreren Stromelemente ausgesetzt sind, zueinander versetzt und ist die resultierende Kraft der Amperekräfte, denen die zweiten stromführenden Ringe 8 ausgesetzt sind, 0. Wenn die Mittelpunkte der Kreise der ersten stromführenden Ringe 7 und die Mittelpunkte der Kreise der zweiten stromführenden Ringe 8 nicht überlappen, sind radiale Komponentenkräfte der Amperekraft, der jedes der mehreren Stromelemente ausgesetzt ist, zueinander versetzt. Und die Amperekraft, der der zweite stromführende Ring 8 in dem Magnetfeld des ersten stromführenden Rings 7 ausgesetzt ist, ist eine resultierende Kraft von axialen Komponentenkräften der Amperekraft, der die mehreren Stromelemente ausgesetzt sind. Wie in 6 gezeigt, verlaufen, wenn die Stromrichtungen der ersten stromführenden Ringe 7 und die Stromrichtungen der zweiten stromführenden Ringe 8 die gleichen sind, die Richtungen der Amperekräfte, denen die zweiten stromführenden Ringe 8 in dem Magnetfeld der ersten stromführenden Ringe 7 ausgesetzt sind, parallel zu der Achsenrichtung der Ausgangswelle 2 und sind auf die ersten stromführenden Ringe 7 gerichtet. Wenn der Strom der ersten stromführenden Ringe 7 und der Strom der zweiten stromführenden Ringe 8 in entgegengesetzter Richtung fließen, verlaufen die Richtungen der wirkenden Kräfte, denen die zweiten stromführenden Ringe 8 in dem Magnetfeld der ersten stromführenden Ringe 7 ausgesetzt sind, parallel zu der Achsenrichtung der Ausgangswelle 2 und von den ersten stromführenden Ringen 7 weg.
Wenn der Strom in der ersten Spule 301 und der Strom in der zweiten Spule 401 in entgegengesetzte Richtungen fließen, sind somit eine Symmetrieebene in der radialen Richtung des ringförmigen Stators 3 und eine Symmetrieebene in der radialen Richtung des ringförmigen Läufers 4 Mittelebenen 9. Die Richtung der axialen Kraftkomponente der Amperekraft, der die ersten stromführenden Ringe 7 auf einer der beiden Seiten der Mittelebene 9 der ersten Spule 301 ausgesetzt sind, ist derjenigen der Amperekraft entgegengesetzt, der die ersten stromführenden Ringe auf einer anderen Seite der Mittelebene 9 ausgesetzt sind. Wenn die Mittelebene 9 der ersten Spule 301 mit der Mittelebene 9 der zweiten Spule 401 überlappt, ist die resultierende Kraft der Amperekräfte, denen die zweiten stromführenden Ringe 8 auf den beiden Seiten der Mittelebene 9 der zweiten Spule 401 ausgesetzt sind, 0. Wenn sich die Mittelebene 9 der zweiten Spule 401 abweichend von der Mittelebene 9 der ersten Spule 301 aufwärts bewegt, ist die resultierende Kraft der ersten stromführenden Ringe 7 oberhalb der Mittelebene 9 der ersten Spule 301 größer als die der ersten stromführenden Ringe 7 unterhalb der Mittelebene 9 der zweiten Spule 401. Die Richtung der Amperekraft, der die zweite Spule 401 ausgesetzt ist, ist aufwärts gerichtet. Auf ähnliche Weise ist, wenn sich die Mittelebene 9 der zweiten Spule 401 abweichend von der Mittelebene 9 der ersten Spule 301 abwärts bewegt, die Richtung der Amperekraft, der die zweite Spule 401 ausgesetzt ist, abwärts gerichtet. Der ringförmige Stator 3 und der ringförmige Läufer 4 sind kombiniert, um einen Mechanismus mit negativer Steifigkeit zu bilden, der auf den Mechanismus mit positiver Steifigkeit so abgestimmt ist, dass die Ausgangswelle eine Ausgabe einer konstanten Kraft ermöglicht. Die Steifigkeit des Mechanismus mit negativer Steifigkeit kann durch Einstellen der Stromstärke des ringförmigen Stators 3 und/oder des ringförmigen Läufers 4 geändert werden, so dass eine Gruppe von ringförmigem Stator 3 und ringförmigem Läufer 4 mit mehreren Mechanismen mit positiver Steifigkeit 5 abgestimmt werden kann, was eine gute Austauschbarkeit bietet und vorteilhaft für die Modellauswahl und die Reduzierung der Kosten ist. Währenddessen können Montage- und Herstellungsfehler und dergleichen des Mechanismus mit positiver Steifigkeit 5 durch Einstellen der wirkenden Kraft der ringförmigen Läufer 4, die auf die Ausgangswelle 2 wirkt, kompensiert werden, so dass die Genauigkeit höher ist.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird eine Wechselwirkungskraft zwischen der ersten Spule 301 und der zweiten Spule 401 mittels des Konzepts des Vektormagnetpotentials abgeleitet. Der Magnetvektor A des ersten stromführenden Rings 7 an jeglichem Punkte an dem zweiten stromführenden Ring 8 ist: $A = \frac{μ_{0} I_{1}}{4 π} \oint_{c_{1}} \frac{d l'}{R_{1}}$
Wobei µ₀ magnetische Permeabilität im Vakuum ist, I₁ Strom in dem ersten stromführenden Ring 7 ist, C₁ ein Umfang des ersten stromführenden Rings 7 ist und R₁ ein Abstand von dem Punkt p', an dem sich ein infinitesimales Element dl' des ersten stromführenden Rings 7 befindet, zu jeglichem Punkt p an dem zweiten stromführenden Ring 8 ist.
Die geometrische Einsetzung wird an dl' und R₁ in Formel (1) gemäß einer in 7 beschriebenen geometrischen Beziehung durchgeführt, so dass man erhält: $A = a_{φ} ƒ (R, θ)$
$ƒ (R, θ) = \frac{μ_{0} I_{1}}{4 π} \int_{0}^{2 π} \frac{r_{1} s i n ϕ'}{\sqrt{R^{2} + r_{1}^{2} - 2 r_{1} R s i n θ s i n ϕ'}} d ϕ'$
Wobei ϕ ein eingeschlossener Winkel zwischen einer Verbindungslinie von jeglichem Punkt p an dem zweiten stromführenden Ring 8 zu einem Mittelpunkt eines Kreises des ersten stromführenden Rings 7 und einer Verbindungslinie von jeglichem Punkt p' an den ersten stromführenden Ringen 7 zu dem Mittelpunkt eines Kreises des ersten stromführenden Rings 7 ist, α_φ ein Richtungsbasisvektor eines Parameters ϕ ist, r₁ ein Radius des ersten stromführenden Rings 7 ist, R ein Abstand von jeglichem Punkt p an dem zweiten stromführenden Ring 8 zu dem Mittelpunkt des Kreises des ersten stromführenden Rings 7 ist und θ ein eingeschlossener Winkel zwischen der Verbindungslinie von jeglichem Punkt p an dem zweiten stromführenden Ring 8 zu dem Mittelpunkt des Kreises des ersten stromführenden Rings 7 und der Achse des zweiten stromführenden Rings 8 ist.
Die magnetische Feldstärke des ersten stromführenden Rings 7 erhält man aus folgender Formel: $B = \nabla \times A$
Formeln (2) und (3) werden in Formel (4) eingesetzt, so dass man erhält: $B = a_{R} g_{1}^{(R, θ)} + a_{θ} g_{2}^{(R, θ)}$
$g_{1}^{(R, θ)} = - \frac{1}{R s i n θ} [c o s θ ƒ (R, θ) + s i n θ \frac{\partial}{\partial θ} ƒ (R, θ)]$
$g_{2}^{(R, θ)} = - \frac{1}{R} [ƒ (R, θ) + R \frac{\partial}{\partial R} ƒ (R, θ)]$
Wobei α_R ein Richtungsbasisvektor von Parameter R ist und α₀ ein Richtungsbasisvektor eines Parameters θ ist.
Eine magnetische Kraft F_f des ersten stromführenden Rings 7, die auf den zweiten stromführenden Ring 8 ausgeübt wird, wird wie folgt dargestellt: $F_{ƒ} = I_{2} \oint_{c_{2}} d l_{2} \times B$
Wobei I₂ ein Strom in dem zweiten stromführenden Ring 8 ist und dl₂ ein infinitesimales Element des zweiten stromführenden Rings 8 ist.
Gemäß Formel (3) bis Formel (8) erhält man folgende Formel: $F_{ƒ} = - a_{z} \frac{μ_{0} r_{1} r_{2} I_{1} I_{2} z}{2} \int_{0}^{2 π} \frac{s i n ϕ'}{{[z^{2} + r_{1}^{2} + r_{2}^{2} - 2 r_{1} r_{2} s i n ϕ']}^{3 / 2}} d ϕ'$
Wobei α_z ein Richtungsbasisvektor eines Parameters z ist, r₂ ein Radius des zweiten stromführenden Rings 8 ist und z ein axialer Abstand zwischen dem ersten stromführenden Ring 7 und dem zweiten stromführenden Ring 8 ist.
Auf Formel (9) wird numerische Integration angewendet und ϕ' wird durch $\frac{3 π}{2} + 2 θ$
ersetzt, wodurch man die folgende Formel erhält: $F_{ƒ} (r_{1}, r_{2}, z) = μ_{0} I_{1} I_{2}^{z} \sqrt{\frac{m}{4 r_{1} r_{2}}} [K (m) - \frac{\frac{m}{2} - 1}{m - 1} E (m)]$
In Formel (10) werden die Parameter m, K(m) und E(m) durch die folgenden Formeln dargestellt. $m = \frac{4 r_{1} r_{2}}{{(r_{1} + r_{2})}^{2} + z^{2}}$
$K (m) = \int_{0}^{\frac{π}{2}} \frac{1}{\sqrt{I - m s i n^{2} θ}} d θ$
$E (m) = \int_{0}^{\frac{π}{2}} \sqrt{1 - m s i n^{2} θ} d θ$
Gemäß einem Überlagerungsprinzip erhält man eine elektromagnetische Kraft F der ersten Spule 301, die auf die zweite Spule 401 ausgeübt wird, aus der folgenden Formel. $F= \sum_{n_{r 1} = 1}^{N_{r 1}} \sum_{n_{r 2} = 1}^{N_{r 2}} \sum_{n_{z 1} = 1}^{N_{z 1}} \sum_{n_{z 2} = 1}^{N_{z 2}} F_{ƒ} (r (n_{r 1}), r (n_{r 2}), L (n_{z 1}, n_{z 2}))$
Wobei $r (n_{r 1}) = r_{c 1} + \frac{n_{r 1} - 1}{N_{r 1} - 1} (R_{c 1} - r_{c 1})$
Wobei $r (n_{r 2}) = r_{c 2} + \frac{n_{r 2} - 1}{N_{r 2} - 1} (R_{c 2} - r_{c 2})$
Wobei $L (n_{z 2}, n_{z 2}) = x - \frac{1}{2} (b_{c} + b_{m}) + \frac{n_{r 1} - 1}{N_{r 1} - 1} b_{c} + \frac{N_{z 2} - n_{z 2}}{N_{z 2} - 1} b_{m}$
Wobei r_c1 ein Innendurchmesser des ringförmigen Stators 3 ist, R_c1 ein Außendurchmesser des ringförmigen Stators 3 ist, r_c2 ein Innendurchmesser des ringförmigen Läufers 4 ist, R_c2 ein Außendurchmesser des ringförmigen Läufers 4 ist, x ein Abstand zwischen den Mittelebenen 9 des ringförmigen Stators 3 und des ringförmigen Läufers 4 ist, b_c eine Dicke des ringförmigen Stators 3 ist und b_m eine Dicke des ringförmigen Läufers 4 ist.
x wird ein Wert zugewiesen und das Anpassen der berechneten Werte wird dann durchgeführt, wodurch erreicht werden kann, dass die elektromagnetische Kraft F , der die zweite Spule 401 ausgesetzt ist, in einem gewissen Bewegungsbereich linear ist, wenn sich die zweite Spule 401 entlang ihrer Achse bewegt. Währenddessen können die Dicke des ringförmigen Läufers 4 und die Dicke des ringförmigen Stators 3 den Bewegungsbereich beeinflussen und kann eine Steigung einer elektromagnetischen Kraft-Weg-Kurve, der die zweite Spule 401 in dem Magnetfeld der ersten Spule 301 ausgesetzt ist, durch Ändern der Stromstärke des ringförmigen Läufers 4 und der Stromstärke des ringförmigen Stators 3 geändert werden. Wie in 8 gezeigt, ist, wenn b_c=b_m=10 mm und der Strom in der ersten Spule 301 und der Strom in der zweiten Spule 401 0,1 A, 0,2 A, 0,3 A bzw. 0,4 A beträgt, die elektromagnetische Kraft F , der die zweite Spule 401 im Bereich von ± 5 ×10 ^-3 m abweichend von der Mittelebene 9 der ersten Spule 301 ausgesetzt ist, linear. Und die Steigungen der elektromagnetischen Kraft-Weg-Kurven der zweiten Spule 401 in dem Magnetfeld der ersten Spule 301 sind unterschiedlich. Das heißt, die Steifigkeit des Mechanismus mit negativer Steifigkeit kann durch Einstellen der Stromstärke der ersten Spule 301 und/oder der Stromstärke der zweiten Spule 401 geändert werden, so dass die gleiche Gruppe von ringförmigem Stator 3 und ringförmigem Läufer 4 mit mehreren Mechanismen mit positiver Steifigkeit 5 abgestimmt werden kann. Dementsprechend kann die Ausgangswelle 2 unter der kombinierten Wirkung der zweiten Spule 401 und des Mechanismus mit positiver Steifigkeit 5 eine Ausgabe einer konstanten Kraft im Bewegungsbereich von ± 5×10m^-3 abweichend von der Mittelebene 9 der ersten Spule 301 ermöglichen. Bei Verwendung können der ringförmige Läufer und der ringförmige Stator, die sich in der Dicke entsprechen, gemäß dem Bewegungsbereich der Ausgangswelle 2 ausgewählt werden.
Es gibt mehrere ringförmige Statoren 3 und mehrere ringförmige Läufer 4 und eine Anzahl der mehreren ringförmigen Statoren 3 ist die gleiche wie die der mehreren ringförmigen Läufer 4. Die mehreren ringförmigen Statoren 3 sind alle fest mit dem Gehäuse 1 verbunden und sind entlang der Achsenrichtung der Ausgangswelle 2 angeordnet. Zwischen jeglichen zwei benachbarten ringförmigen Statoren 3 der mehreren ringförmigen Statoren 3 befinden sich Spalte mit gleichem Abstand. Jeder der mehreren ringförmigen Läufer 4 ist in einen entsprechenden der mehreren ringförmigen Statoren 3 eingeschoben und zwischen jedem ringförmigen Läufer der mehreren ringförmigen Läufer 4 und dem entsprechenden der mehreren ringförmigen Statoren 3, der diesem radial gegenüberliegt, ist ein Spalt gebildet. Die mehreren ringförmigen Läufer 4 sind alle fest mit der Ausgangswelle 2 verbunden und entlang der Achsenrichtung der Ausgangswelle 2 angeordnet. Zwischen jeglichen zwei benachbarten ringförmigen Läufern 4 der mehreren ringförmigen Läufer 4 befinden sich Spalte mit gleichem Abstand. Jeder der ringförmigen Läufer 4 kann eine bessere lineare Ausgabe ermöglichen. In einigen Ausführungsformen, wie in 4 gezeigt, gibt es zwei ringförmige Statoren 3 und zwei ringförmige Läufer 4. Eine Stromrichtung eines der beiden ringförmigen Statoren 3 ist einer Stromrichtung eines anderen der beiden ringförmigen Statoren 3 entgegengesetzt und die Magnetfelder der beiden ringförmigen Läufer 4 verlaufen in entgegengesetzte Richtungen.
Der von der vorliegenden Ausführungsform bereitgestellte einstellbare Konstantkraftmechanismus umfasst ferner einen Einstellmechanismus 6. Der Einstellmechanismus 6 ist in dem Gehäuse 1 angeordnet. Ein Ende des elastischen Teils 501 ist fest mit der Ausgangswelle 2 verbunden. Ein Ausgangsende des Einstellmechanismus 6 ist fest mit einem anderen Ende des elastischen Teils 501 verbunden. Der Einstellmechanismus 6 stellt das Vorkompressionsausmaß 502 des elastischen Teils 501 ein. Ein Produkt aus der Steifigkeit des elastischen Teils 501 und dem Vorkompressionsausmaß 502 ist gleich der Größe der resultierenden Kraft des elastischen Teils 501 und des ersten Dauermagneten 401, die auf die Ausgangswelle 2 wirkt. Eine Größe der konstanten Kraft, die von der Ausgangswelle 2 abgegeben wird, kann durch Einstellen des Vorkompressionsausmaßes 502 eingestellt werden.
Der Einstellmechanismus 6 umfasst einen Schnecken- und Schneckenradgetriebemechanismus 601, eine Verbindungswelle 602, einen Verbindungsblock 603 und einen Führungsschaft 604. Vorzugsweise ist der Verbindungsblock 603 eine Mutter. Ein Ende des Führungsschafts 604 ist fest mit dem Gehäuse 1 verbunden und ein anderes Ende des Führungsschafts 604 ist gleitbar mit dem Verbindungsblock 603 verbunden. Eine Achse des Führungsschafts 604 verläuft parallel zu der der Verbindungswelle 602. In einigen Ausführungsformen sind die Achse der Verbindungswelle 602 und die Achse der Ausgangswelle 2 kollinear. Ein Schneckenrad des Schnecken- und Schneckenradgetriebemechanismus 601 ist außerhalb der Verbindungswelle 602 eingeschoben und ist fest mit einem Ende der Verbindungswelle 602 verbunden und ein anderes Ende der Verbindungswelle 602 ist in Gewindeverbindung mit dem Verbindungsblock 603. Ein Endteil einer Schnecke des Schnecken- und Schneckenradgetriebemechanismus 601 erstreckt sich aus dem Gehäuse 1 heraus. Der Endteil der Verbindungswelle 602, der von dem Verbindungsblock 603 entfernt angeordnet ist, ist drehbar mit dem Gehäuse 1 verbunden. Der Verbindungsblock 603 ist fest mit dem Mechanismus mit positiver Steifigkeit verbunden. Der Endteil der Schnecke des Schnecken- und Schneckenradgetriebemechanismus 601 wird gedreht und dann wird das Schneckenrad von der Schnecke angetrieben, so dass es sich dreht. Ferner wird die Verbindungswelle 602 von dem Schneckenrad angetrieben, so dass sie sich dreht, und kann sich der Verbindungsblock 603 entlang des Führungsschafts 604 auf und ab bewegen. Auf diese Weise wird das Vorkompressionsausmaß 502 des elastischen Teils 501 geändert. Der einstellbare Konstantkraftmechanismus ist einfach aufgebaut und lässt sich praktisch einstellen.
Der Einstellmechanismus 6 umfasst ferner einen Einstellschalter 605. Das Gehäuse 1 ist mit einem Montageloch 101 versehen. Ein Eingangsende der Schnecke des Schnecken- und Schneckenradgetriebemechanismus 601 verläuft durch das Montageloch 101 und ist fest mit dem Einstellschalter 605 verbunden. Die Vorwärtsdrehung oder Rückwärtsdrehung der Schnecke wird durch Schrauben des Einstellschalters 605 erreicht, um das Vorkompressionsausmaß 502 des elastischen Teils 501 zu ändern. Das Gehäuse 1 umfasst einen ersten Zylinder 102, einen zweiten Zylinder 103 und eine Basis 104. Ein Ende des ersten Zylinders 102 ist fest mit einem Ende des zweiten Zylinders 103 verbunden und ein anderes Ende des zweiten Zylinders 103 ist fest mit der Basis 104 verbunden. Ein Ende der Ausgangswelle 2 ist drehbar mit einem anderen Ende des ersten Zylinders 102 verbunden. Und in einigen Ausführungsformen ist die Ausgangswelle 2 durch ein Linearlager drehbar mit dem anderen Ende des ersten Zylinders 102, das von dem zweiten Zylinder 103 entfernt angeordnet ist, verbunden. Ein anderes Ende der Ausgangswelle 2 ist drehbar mit dem einen Ende des zweiten Zylinders 103 verbunden, das sich in der Nähe des ersten Zylinders 102 befindet, vorzugsweise durch ein Linearlager. Das obere Ende und das untere Ende der Ausgangswelle 2 sind beide drehbar mit dem Gehäuse 1 verbunden, wodurch ein Wackeln vermieden werden, das entsteht, wenn sich die Ausgangswelle 2 entlang einer Achse des Gehäuses 1 bewegt. Die Basis 104 ist drehbar mit dem von dem Verbindungsblock 603 entfernt angeordneten Endteil der Verbindungswelle 602 verbunden, vorzugsweise durch ein Axialnadelrollenlager. Der ringförmige Stator 3 ist in den ersten Zylinder 102 eingeschoben und ist fest mit dem ersten Zylinder 102 verbunden. Der Mechanismus mit positiver Steifigkeit 5 ist in dem zweiten Zylinder 103 angeordnet. In einigen Ausführungsformen sind der erste Zylinder 102, der zweite Zylinder 103 und die Basis 104 lösbar miteinander verbunden, was das Demontieren, das Montieren und das Warten der ringförmigen Statoren 3, der ringförmigen Läufer 4, des Mechanismus mit positiver Steifigkeit 5, des Einstellmechanismus 6 und dergleichen erleichtert.
Ausführungsform 2
Wie in 1 bis 12 gezeigt, sind in der vorliegenden Ausführungsform die ringförmigen Statoren 3 dritte Spulen 302 und die ringförmigen Läufer 4 erste Dauermagnete 402. Eine Magnetisierungsrichtung des ersten Dauermagneten 402 verläuft parallel zu der Achsenrichtung der Ausgangswelle 2. Die Magnetfeldrichtung in einer Mitte der dritten Spule 302 verläuft nach dem Anlegen eines Stroms entgegengesetzt zu der Magnetisierungsrichtung des ersten Dauermagneten 402. Wie in 9 bis 11 dargestellt, ist der erste Dauermagnet 402 axial und abwärts magnetisiert. Eine Stromrichtung der dritten Spule 302 verläuft gegen den Uhrzeigersinn (eine Richtung der Ansicht auf die erste Spule 301 von oben nach unten). Gemäß einem Amperestrommodell ist der erste Dauermagnet 402 äquivalent zu einem ersten ringförmigen Dauermagneten 10 mit einem Radius von r_m und einem zweiten ringförmigen Dauermagneten 11 mit einem Radius von R_m . Die Magnetisierungsrichtungen sowohl des ersten ringförmigen Dauermagneten 10 als auch des ersten Dauermagneten 402 verlaufen entgegengesetzt. Die Magnetisierungsrichtungen des zweiten ringförmigen Dauermagneten 11 und des ersten Dauermagneten 402 sind gleich. Der erste ringförmige Dauermagnet 10 und der zweite ringförmige Dauermagnet 11 sind äquivalent zu einem dritten stromführenden Ring 12, der in radialer Richtung einschichtig und in axialer Richtung mehrschichtig ist. Ein Berechnungsverfahren für eine elektromagnetische Kraft, der der erste Dauermagnet 402 in einem Magnetfeld der dritten Spule 302 ausgesetzt ist, ist wie folgt.
Ein äquivalenter Strom I₂ des dritten stromführenden Rings 12 wird wie folgt dargestellt: $I_{2} = \frac{B_{r} b_{m}}{N_{m} μ_{0}}$
Wobei B_r eine magnetische Restflussdichte des ersten Dauermagneten 402 ist und N_m eine Anzahl von Schichten der dritten stromführenden Ringe 12 in der Achsenrichtung des ersten Dauermagneten 402 ist.
Eine elektromagnetische Kraft F₁, der der erste ringförmige Dauermagnet 10 in dem Magnetfeld der dritten Spule 302 ausgesetzt ist, erhält man durch Ersetzen von r(n_r2) in Formel (14) von Ausführungsform 1 durch r_m.
Eine elektromagnetische Kraft F₂, der der zweite ringförmige Dauermagnet 11 in dem Magnetfeld der dritten Spule 302 ausgesetzt ist, erhält man durch Ersetzen von r(n_r2) in Formel (14) von Ausführungsform 1 durch R_m.
Eine elektromagnetische Kraft, der der erste Dauermagnet 402 in dem Magnetfeld der dritten Spule 302 ausgesetzt ist, ist eine Summe aus F₁ und F₂. x wird ein Wert zugewiesen und ein Anpassen der berechneten Werte wird durchgeführt, wodurch eine Kraft-Weg-Kurve der zweiten Spule 401 erlangt werden kann. Das heißt, dass die elektromagnetische Kraft, der der erste Dauermagnet 402 in dem Magnetfeld der dritten Spule 302 ausgesetzt ist, und der Weg in die gleiche Richtung verlaufen und in einem gewissen Bewegungsbereich, wo der erste Dauermagnet 402 von der Mittelebene 9 der dritten Spule 302 abweicht, linear sind. Wie in 12 gezeigt, beträgt eine magnetische Restflussdichte des ersten Dauermagneten 402 1,25 T, wenn b_c =b_m=10 mm. Wenn der Strom in der dritten Spule 302 0,1 A, 0,2 A, 0,3 A bzw. 0,4 A beträgt, ist die elektromagnetische Kraft F, der der erste Dauermagnet 402 im Bereich von ± 5×10^-3 m abweichend von der Mittelebene 9 der dritten Spule 302 ausgesetzt ist, linear. Und die Steigungen der elektromagnetischen Kraft-Weg-Kurven des ersten Dauermagneten 402 in dem Magnetfeld der dritten Spule 302 sind unterschiedlich. Das heißt, die Steifigkeit des Mechanismus mit negativer Steifigkeit kann durch Einstellen der Stromstärke der dritten Spule 302 geändert werden, so dass die Gruppe von ringförmigem Stator 3 und ringförmigem Läufer 4 mit mehreren Mechanismen mit positiver Steifigkeit 5 abgestimmt werden kann. Dementsprechend kann die Ausgangswelle 2 eine Ausgabe einer konstanten Kraft im Bewegungsbereich von ± 5 ×10^-3 m abweichend von der Mittelebene 9 der dritten Spule 302 unter einer kombinierten Wirkung des ersten Dauermagneten 402 und des Mechanismus mit positiver Steifigkeit 5 ermöglichen.
Andere Teile von Ausführungsform 2 sind die gleichen wie Ausführungsform 1.
Ausführungsform 3
Wie in 1 bis 13 gezeigt, sind in der vorliegenden Ausführungsform die ringförmigen Statoren 3 zweite Dauermagnete 303 und die ringförmigen Läufer 4 dritte Dauermagnete 403. Die Richtungen der Magnetfelder des zweiten Dauermagneten 303 und des dritten Dauermagneten 403 verlaufen beide parallel zu der Achsenrichtung der Ausgangswelle 2. Die Richtungen der Magnetfelder des zweiten Dauermagneten 303 und des dritten Dauermagneten 403 sind gleich. Ein Analyseverfahren für eine elektromagnetische Kraft, der der dritte Dauermagnet 403 in dem Magnetfeld des zweiten Dauermagneten 303 ausgesetzt ist, ist das gleiche wie in Ausführungsform 2. Die elektromagnetische Kraft, der der dritte Dauermagnet 403 in dem Magnetfeld des zweiten Dauermagneten 303 ausgesetzt ist, und der Weg verlaufen in der gleichen Richtung und sind in einem gewissen Bewegungsbereich, wo der dritte Dauermagnet 403 von der Mittelebene 9 des zweiten Dauermagneten 303 abweicht, linear. Wie in 13 gezeigt, ist, wenn b_c=b_m=10 mm und eine magnetische Restflussdichte des zweiten Dauermagneten 303 und eine magnetische Restflussdichte des dritten Dauermagneten 403 beide 1,25 T betragen, die elektromagnetische Kraft F , der der dritte Dauermagnet 403 im Bereich von ± 5×10^-3 m abweichend von der Mittelebene 9 des zweiten Dauermagneten 303 ausgesetzt ist, linear. Dementsprechend kann die Ausgangswelle 2 eine Ausgabe einer konstanten Kraft im Bewegungsbereich von ± 5× 10^-3 m abweichend von der Mittelebene 9 des zweiten Dauermagneten 303 unter einer kombinierten Wirkung des dritten Dauermagneten 403 und des Mechanismus mit positiver Steifigkeit 5 ermöglichen.
Andere Teile von Ausführungsform 3 sind die gleichen wie Ausführungsform 1.
Ausführungsform 4
Wie in 1 bis 14 gezeigt, sind in der vorliegenden Ausführungsform die ringförmigen Statoren 3 vierte Dauermagnete 304 und sind die ringförmigen Läufer 4 vierte Spulen 404. Eine Magnetisierungsrichtung des vierten Dauermagneten 304 verläuft parallel zu der Achsenrichtung der Ausgangswelle 2. Eine Magnetfeldrichtung in der Mitte der vierten Spule 404 ist nach dem Anlegen eines Stroms entgegengesetzt zu der Magnetisierungsrichtung des vierten Dauermagneten 304. Ein Analyseverfahren für eine elektromagnetische Kraft, der die vierte Spule 404 in dem Magnetfeld des vierten Dauermagneten 304 ausgesetzt ist, ist das gleiche wie in Ausführungsform 2. Die elektromagnetische Kraft, der die vierte Spule 404 in dem Magnetfeld des vierten Dauermagneten 304 ausgesetzt ist, und der Weg verlaufen in der gleichen Richtung und sind in einem gewissen Bewegungsbereich, wo die vierte Spule 404 von der Mittelebene 9 des vierten Dauermagneten 304 abweicht, linear. Wie in 14 gezeigt, beträgt, wenn b_c = b_m =10 mm, die magnetische Restflussdichte des vierten Dauermagneten 304 1,25 T. Wenn der Strom in der vierten Spule 404 0,1 A, 0,2 A, 0,3 A bzw. 0,4 A beträgt, ist die elektromagnetische Kraft F, der die vierte Spule 404 im Bereich von ± 5×10^-3m abweichend von der Mittelebene 9 des vierten Dauermagneten 304 ausgesetzt ist, linear. Und die Steigungen der elektromagnetischen Kraft-Weg-Kurven der vierten Spule 404 in dem Magnetfeld des vierten Dauermagneten 304 sind unterschiedlich. Das heißt, die Steifigkeit des Mechanismus mit negativer Steifigkeit kann durch Einstellen der Stromstärke der vierten Spule 404 geändert werden, so dass die gleiche Gruppe von ringförmigem Stator 3 und ringförmigem Läufer 4 mit mehreren Mechanismen mit positiver Steifigkeit 5 abgestimmt werden kann. Dementsprechend kann die Ausgangswelle 2 eine Ausgabe einer konstanten Kraft im Bewegungsbereich von ± 5m×10^-3 abweichend von der Mittelebene 9 des vierten Dauermagneten 304 unter einer kombinierten Wirkung der vierten Spule 404 und des Mechanismus mit positiver Steifigkeit 5 ermöglichen.
Andere Teile von Ausführungsform 4 sind die gleichen wie in Ausführungsform 1.
In der vorliegenden Offenbarung werden spezielle Beispiele verwendet, um das Prinzip und die Art der Umsetzung der vorliegenden Offenbarung darzustellen. Die Beschreibung der vorstehend genannten Ausführungsformen dient nur dazu, das Verfahren und die Kernidee der vorliegenden Offenbarung zu verstehen. Währenddessen wird es für den Durchschnittsfachmann Änderungen in der speziellen Art der Umsetzung und dem Umfang der Anmeldung gemäß der Idee der vorliegenden Offenbarung geben. Abschließend sei angemerkt, dass der Inhalt der vorliegenden Beschreibung nicht als Einschränkung der vorliegenden Offenbarung zu verstehen ist.
Lösung 1: Ein einstellbarer Konstantkraftmechanismus, der ein Gehäuse, eine Ausgangswelle, ringförmige Statoren, ringförmige Läufer und einen Mechanismus mit positiver Steifigkeit umfasst, wobei die ringförmigen Statoren in das Gehäuse eingeschoben und fest mit dem Gehäuse verbunden sind; jeder ringförmige Läufer der ringförmigen Läufer in einen entsprechenden der ringförmigen Statoren eingeschoben ist, ein Spalt zwischen jedem der ringförmigen Läufer und dem entsprechenden der ringförmigen Statoren gebildet ist; die Ausgangswelle fest mit den ringförmigen Läufern und dem Mechanismus mit positiver Steifigkeit verbunden ist; die Ausgangswelle in dem Gehäuse angeordnet ist und drehbar mit dem Gehäuse verbunden ist; die Ausgangswelle entlang einer Achsenrichtung der Ausgangswelle beweglich ist; jeder ringförmige Läufer dazu ausgelegt ist, eine erste wirkende Kraft für die Ausgangswelle unter einer Wirkung eines Magnetfeldes in einem inneren Hohlraum des entsprechenden der ringförmigen Statoren bereitzustellen, und der Mechanismus mit positiver Steifigkeit dazu ausgelegt ist, eine zweite wirkende Kraft für die Ausgangswelle bereitzustellen; die erste wirkende Kraft und die zweite wirkende Kraft in entgegengesetzte Richtungen wirken und kollinear sind; und ein Ausmaß, um das die erste wirkende Kraft mit einer Verlagerung der Ausgangswelle geändert wird, gleich einem Ausmaß ist, um das die zweite wirkende Kraft mit der Verlagerung der Ausgangswelle geändert wird.
Lösung 2: Der einstellbare Konstantkraftmechanismus gemäß Lösung 1, wobei der Mechanismus mit positiver Steifigkeit ein elastisches Teil ist; die Steifigkeit des Mechanismus mit positiver Steifigkeit ein konstanter Wert ist; das elastische Teil ein Vorkompressionsausmaß hat und eine Achse jedes der ringförmigen Statoren und eine Achse eines entsprechenden der ringförmigen Läufer kollinear sind.
Lösung 3: Der einstellbare Konstantkraftmechanismus gemäß einer der vorhergehenden Lösungen, wobei die ringförmigen Statoren erste Spulen sind und die ringförmigen Läufer zweite Spulen sind und Strom in jeder der ersten Spulen und Strom in einer entsprechenden der zweiten Spulen in entgegengesetzte Richtungen fließen.
Lösung 4: Der einstellbare Konstantkraftmechanismus gemäß einer der vorhergehenden Lösungen, wobei die ringförmigen Statoren dritte Spulen sind und die ringförmigen Läufer erste Dauermagnete sind; eine Magnetisierungsrichtung jedes ersten Dauermagneten der ersten Dauermagnete parallel zu der Achsenrichtung der Ausgangswelle verläuft und eine Magnetfeldrichtung in einer Mitte einer entsprechenden der dritten Spulen nach dem Anlegen von Strom der Magnetisierungsrichtung von jedem ersten Dauermagneten entgegengesetzt ist.
Lösung 5: Der einstellbare Konstantkraftmechanismus gemäß einer der vorhergehenden Lösungen, wobei die ringförmigen Statoren zweite Dauermagnete sind und die ringförmigen Läufer dritte Dauermagnete sind; die Magnetisierungsrichtungen der zweiten Dauermagnete und die Magnetisierungsrichtungen der dritten Dauermagnete parallel zu der Achsenrichtung der Ausgangswelle verlaufen und die Magnetisierungsrichtungen der zweiten Dauermagnete die gleichen sind wie die Magnetisierungsrichtungen der dritten Dauermagnete.
Lösung 6: Der einstellbare Konstantkraftmechanismus gemäß einer der vorhergehenden Lösungen, wobei die ringförmigen Statoren vierte Dauermagnete sind und die ringförmigen Läufer vierte Spulen sind; eine Magnetisierungsrichtung jedes der vierten Dauermagnete von den vierten Dauermagneten parallel zu der Achsenrichtung der Ausgangswelle verläuft und eine Magnetfeldrichtung in einer Mitte einer entsprechenden der vierten Spulen nach dem Anlegen von Strom der Magnetisierungsrichtung jedes der vierten Dauermagnete von den vierten Dauermagneten entgegengesetzt ist.
Lösung 7: Der einstellbare Konstantkraftmechanismus gemäß einer der vorhergehenden Lösungen, wobei die ringförmigen Statoren eine gleiche Anzahl wie die ringförmigen Läufer haben; die ringförmigen Statoren fest mit dem Gehäuse verbunden sind und entlang der Achsenrichtung der Ausgangswelle angeordnet sind; Spalte mit gleichem Abstand zwischen jeglichen zwei benachbarten ringförmigen Statoren der ringförmigen Statoren vorhanden sind; jeder ringförmige Läufer der ringförmigen Läufer in einen entsprechenden der ringförmigen Statoren eingeschoben ist und ein Spalt zwischen jedem ringförmigen Läufer der ringförmigen Läufer und dem entsprechenden der ringförmigen Statoren, der dem entsprechenden ringförmigen Läufer radial gegenüberliegt, gebildet ist; die ringförmigen Läufer fest mit der Ausgangswelle verbunden sind und entlang der Achsenrichtung der Ausgangswelle angeordnet sind und Spalte mit gleichem Abstand zwischen jeglichen zwei benachbarten ringförmigen Läufern der ringförmigen Läufer vorhanden sind.
Lösung 8: Der einstellbare Konstantkraftmechanismus gemäß einer der vorhergehenden Lösungen, der ferner einen Einstellmechanismus umfasst, wobei der Einstellmechanismus in dem Gehäuse angeordnet ist; ein Ende des elastischen Teils fest mit der Ausgangswelle verbunden ist; ein Ausgangsende des Einstellmechanismus fest mit einem anderen Ende des elastischen Teils verbunden ist und der Einstellmechanismus das Vorkompressionsausmaß des elastischen Teils einstellt.
Lösung 9: Der einstellbare Konstantkraftmechanismus gemäß einer der vorherigen Lösungen, wobei der Einstellmechanismus einen Schnecken- und Schneckenradgetriebemechanismus, eine Verbindungswelle, einen Verbindungsblock und einen Führungsschaft umfasst; ein Ende des Führungsschafts fest mit dem Gehäuse verbunden ist und ein anderes Ende des Führungsschafts gleitbar mit dem Verbindungsblock verbunden ist; eine Achse des Führungsschafts parallel zu einer Achse der Verbindungswelle verläuft; ein Schneckenrad des Schnecken- und Schneckenradgetriebemechanismus außerhalb der Verbindungswelle eingeschoben ist und fest mit einem Ende der Verbindungswelle verbunden ist und ein anderes Ende der Verbindungswelle in Gewindeverbindung mit dem Verbindungsblock ist; sich ein Endteil einer Schnecke des Schnecken- und Schneckenradgetriebemechanismus aus dem Gehäuse heraus erstreckt; das eine Ende der Verbindungswelle, das von dem Verbindungsblock entfernt angeordnet ist, drehbar mit dem Gehäuse verbunden ist und der Verbindungsblock fest mit dem Mechanismus mit positiver Steifigkeit verbunden ist.
Lösung 10: Der einstellbare Konstantkraftmechanismus gemäß einer der vorhergehenden Lösungen, wobei der Einstellmechanismus ferner einen Einstellschalter umfasst; das Gehäuse mit einem Montageloch versehen ist; ein Eingangsende der Schnecke des Schnecken- und Schneckenradgetriebemechanismus durch das Montageloch verläuft und fest mit dem Einstellschalter verbunden ist; das Gehäuse einen ersten Zylinder, einen zweiten Zylinder und eine Basis umfasst; ein Ende des ersten Zylinders fest mit einem Ende des zweiten Zylinders verbunden ist und ein anderes Ende des zweiten Zylinders fest mit der Basis verbunden ist; ein Ende der Ausgangswelle drehbar mit einem anderen Ende des ersten Zylinders verbunden ist und ein anderes Ende der Ausgangswelle drehbar mit dem einen Ende des zweiten Zylinders verbunden ist, das sich in der Nähe des ersten Zylinders befindet; das eine Ende der Verbindungswelle, das von dem Verbindungsblock entfernt angeordnet ist, drehbar mit der Basis verbunden ist; der ringförmige Stator in den ersten Zylinder eingeschoben und fest mit dem ersten Zylinder verbunden ist; der Mechanismus mit positiver Steifigkeit in dem zweiten Zylinder angeordnet ist; eine Achse der Verbindungswelle und die Achse der Ausgangswelle kollinear sind und das elastische Teil eine Feder ist.

Claims

Einstellbarer Konstantkraftmechanismus, der ein Gehäuse, eine Ausgangswelle, ringförmige Statoren, ringförmige Läufer und einen Mechanismus mit positiver Steifigkeit umfasst, wobei die ringförmigen Statoren in das Gehäuse eingeschoben sind und fest mit dem Gehäuse verbunden sind; jeder ringförmige Läufer der ringförmigen Läufer in einen entsprechenden der ringförmigen Statoren eingeschoben ist, ein Spalt zwischen jedem ringförmigen Läufer und dem entsprechenden der ringförmigen Statoren gebildet ist; die Ausgangswelle fest mit den ringförmigen Läufern und dem Mechanismus mit positiver Steifigkeit verbunden ist; die Ausgangswelle in dem Gehäuse angeordnet ist und drehbar mit dem Gehäuse verbunden ist; die Ausgangswelle entlang einer Achsenrichtung der Ausgangswelle beweglich ist; jeder ringförmige Läufer dazu ausgelegt ist, eine erste wirkende Kraft für die Ausgangswelle unter einer Wirkung eines Magnetfeldes in einem inneren Hohlraum des entsprechenden der ringförmigen Statoren bereitzustellen, und der Mechanismus mit positiver Steifigkeit dazu ausgelegt ist, eine zweite wirkende Kraft für die Ausgangswelle bereitzustellen; die erste wirkende Kraft und die zweite wirkende Kraft in entgegengesetzte Richtungen wirken und kollinear sind; und ein Ausmaß, um das die erste wirkende Kraft mit einer Verlagerung der Ausgangswelle geändert wird, gleich einem Ausmaß ist, um das die zweite wirkende Kraft mit der Verlagerung der Ausgangswelle geändert wird.
Einstellbarer Konstantkraftmechanismus nach Anspruch 1, wobei der Mechanismus mit positiver Steifigkeit ein elastisches Teil ist; die Steifigkeit des Mechanismus mit positiver Steifigkeit ein konstanter Wert ist; das elastische Teil ein Vorkompressionsausmaß hat; und eine Achse jedes der ringförmigen Statoren und eine Achse eines entsprechenden der ringförmigen Läufer kollinear sind.
Einstellbarer Konstantkraftmechanismus nach einem der Ansprüche 1-2, wobei die ringförmigen Statoren erste Spulen sind und die ringförmigen Läufer zweite Spulen sind und Strom in jeder der ersten Spulen und Strom in einer entsprechenden der zweiten Spulen in entgegengesetzte Richtungen fließen.
Einstellbarer Konstantkraftmechanismus nach einem der Ansprüche 1-2, wobei die ringförmigen Statoren dritte Spulen sind und die ringförmigen Läufer erste Dauermagnete sind; eine Magnetisierungsrichtung jedes ersten Dauermagneten der ersten Dauermagnete parallel zu der Achsenrichtung der Ausgangswelle verläuft und eine Magnetfeldrichtung in einer Mitte einer entsprechenden der dritten Spulen nach dem Anlegen von Strom der Magnetisierungsrichtung von jedem ersten Dauermagneten entgegengesetzt ist.
Einstellbarer Konstantkraftmechanismus nach einem der Ansprüche 1-2, wobei die ringförmigen Statoren zweite Dauermagnete sind und die ringförmigen Läufer dritte Dauermagnete sind; die Magnetisierungsrichtungen der zweiten Dauermagnete und die Magnetisierungsrichtungen der dritten Dauermagnete parallel zu der Achsenrichtung der Ausgangswelle verlaufen und die Magnetisierungsrichtungen der zweiten Dauermagnete die gleichen sind wie die Magnetisierungsrichtungen der dritten Dauermagnete.
Einstellbarer Konstantkraftmechanismus nach einem der Ansprüche 1-2, wobei die ringförmigen Statoren vierte Dauermagnete sind und die ringförmigen Läufer vierte Spulen sind; eine Magnetisierungsrichtung jedes der vierten Dauermagnete von den vierten Dauermagneten parallel zu der Achsenrichtung der Ausgangswelle verläuft und eine Magnetfeldrichtung in einer Mitte einer entsprechenden der vierten Spulen nach dem Anlegen von Strom der Magnetisierungsrichtung jedes der vierten Dauermagnete von den vierten Dauermagneten entgegengesetzt ist.
Einstellbarer Konstantkraftmechanismus nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die ringförmigen Statoren eine gleiche Anzahl wie die ringförmigen Läufer haben; die ringförmigen Statoren fest mit dem Gehäuse verbunden sind und entlang der Achsenrichtung der Ausgangswelle angeordnet sind; Spalte mit gleichem Abstand zwischen jeglichen zwei benachbarten ringförmigen Statoren der ringförmigen Statoren vorhanden sind; jeder ringförmige Läufer der ringförmigen Läufer in einen entsprechenden der ringförmigen Statoren eingeschoben ist und ein Spalt zwischen jedem ringförmigen Läufer der ringförmigen Läufer und dem entsprechenden der ringförmigen Statoren, der dem entsprechenden ringförmigen Läufer radial gegenüberliegt, gebildet ist; die ringförmigen Läufer fest mit der Ausgangswelle verbunden sind und entlang der Achsenrichtung der Ausgangswelle angeordnet sind und Spalte mit gleichem Abstand zwischen jeglichen zwei benachbarten ringförmigen Läufern der ringförmigen Läufer vorhanden sind.
Einstellbarer Konstantkraftmechanismus nach Anspruch 2, der ferner einen Einstellmechanismus umfasst, wobei der Einstellmechanismus in dem Gehäuse angeordnet ist; ein Ende des elastischen Teils fest mit der Ausgangswelle verbunden ist; ein Ausgangsende des Einstellmechanismus fest mit einem anderen Ende des elastischen Teils verbunden ist und der Einstellmechanismus das Vorkompressionsausmaß des elastischen Teils einstellt.
Einstellbarer Konstantkraftmechanismus nach Anspruch 8, wobei der Einstellmechanismus einen Schnecken- und Schneckenradgetriebemechanismus, eine Verbindungswelle, einen Verbindungsblock und einen Führungsschaft umfasst; ein Ende des Führungsschafts fest mit dem Gehäuse verbunden ist und ein anderes Ende des Führungsschafts gleitbar mit dem Verbindungsblock verbunden ist; eine Achse des Führungsschafts parallel zu einer Achse der Verbindungswelle verläuft; ein Schneckenrad des Schnecken- und Schneckenradgetriebemechanismus außerhalb der Verbindungswelle eingeschoben ist und fest mit einem Ende der Verbindungswelle verbunden ist und ein anderes Ende der Verbindungswelle in Gewindeverbindung mit dem Verbindungsblock ist; sich ein Endteil einer Schnecke des Schnecken- und Schneckenradgetriebemechanismus aus dem Gehäuse heraus erstreckt; das eine Ende der Verbindungswelle, das von dem Verbindungsblock entfernt angeordnet ist, drehbar mit dem Gehäuse verbunden ist und der Verbindungsblock fest mit dem Mechanismus mit positiver Steifigkeit verbunden ist.
Einstellbarer Konstantkraftmechanismus nach Anspruch 9, wobei der Einstellmechanismus ferner einen Einstellschalter umfasst; das Gehäuse mit einem Montageloch versehen ist; ein Eingangsende der Schnecke des Schnecken- und Schneckenradgetriebemechanismus durch das Montageloch verläuft und fest mit dem Einstellschalter verbunden ist; das Gehäuse einen ersten Zylinder, einen zweiten Zylinder und eine Basis umfasst; ein Ende des ersten Zylinders fest mit einem Ende des zweiten Zylinders verbunden ist und ein anderes Ende des zweiten Zylinders fest mit der Basis verbunden ist; ein Ende der Ausgangswelle drehbar mit einem anderen Ende des ersten Zylinders verbunden ist und ein anderes Ende der Ausgangswelle drehbar mit dem einen Ende des zweiten Zylinders verbunden ist, das sich in der Nähe des ersten Zylinders befindet; das eine Ende der Verbindungswelle, das von dem Verbindungsblock entfernt angeordnet ist, drehbar mit der Basis verbunden ist; der ringförmige Stator in den ersten Zylinder eingeschoben ist und fest mit dem ersten Zylinder verbunden ist; der Mechanismus mit positiver Steifigkeit in dem zweiten Zylinder angeordnet ist; eine Achse der Verbindungswelle und die Achse der Ausgangswelle kollinear sind und das elastische Teil eine Feder ist.