本發(fā)明涉及一種阻尼定位彈簧，具體涉及一種基于halbach永磁陣列的阻尼定位彈簧。

背景技術(shù)：

帶有定位功能的旋轉(zhuǎn)彈簧被廣泛應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域和生活中，例如大廈的彈簧門可以定位到“開”和“關(guān)”的狀態(tài)；自動(dòng)化生產(chǎn)線上的裝載加工件的轉(zhuǎn)臺(tái)，也需要在各個(gè)固定角度切換。定位剛度高、定位角度切換迅速，是工業(yè)定位旋轉(zhuǎn)彈簧的基本要求。

halbach磁極陣列通過將磁場(chǎng)角度旋轉(zhuǎn)排列的磁極拼裝在一起，形成單面高強(qiáng)度磁場(chǎng)。用halbach磁極陣列分別組成的定子和轉(zhuǎn)子，其磁場(chǎng)強(qiáng)度比普通磁極排列更高，所以能提供更高的定位扭矩和切換速度。如美國專利us7265470a公開了一種定位彈簧，包括直線狀或者環(huán)形狀的兩個(gè)halbach永磁陣列，通過永磁陣列之間的相互作用，實(shí)現(xiàn)線性運(yùn)動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。然而，上述專利公開的定位旋轉(zhuǎn)彈簧由于無阻尼，旋轉(zhuǎn)時(shí)容易過猛導(dǎo)致的平衡點(diǎn)振動(dòng)、過高的離心力，對(duì)彈簧上搭載的設(shè)備帶來不必要的晃動(dòng)和沖擊。例如，若將上述專利的旋轉(zhuǎn)定位彈簧安裝至彈簧門上，在開/關(guān)切換過程中，彈簧門會(huì)猛烈地運(yùn)動(dòng)至開或關(guān)的平衡點(diǎn)處，顯然不利于彈簧門的使用和維護(hù)。因此，普通定位彈簧存在旋轉(zhuǎn)或者直線運(yùn)動(dòng)過猛無緩沖的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于halbach永磁陣列的阻尼定位彈簧，本發(fā)明采用高定位剛度、高速切換的磁性彈簧，可用于快速切換結(jié)構(gòu)中，同時(shí)又用電渦流原理增加了磁性彈簧切換過于猛烈的動(dòng)態(tài)特性、同時(shí)不影響高定位剛度的靜態(tài)特性，為工業(yè)和民用領(lǐng)域提供了一種高定位剛度、切換迅速但不會(huì)產(chǎn)生過分振動(dòng)的阻尼旋轉(zhuǎn)定位彈簧。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種基于halbach永磁陣列的阻尼定位彈簧，包括第一halbach永磁陣列和第二halbach永磁陣列，所述第一halbach永磁陣列和所述第二halbach永磁陣列可相對(duì)運(yùn)動(dòng)，還包括電渦流阻尼件，所述電渦流阻尼件設(shè)置在所述第一halbach永磁陣列和所述第二halbach永磁陣列 之間。

進(jìn)一步地，所述電渦流阻尼件與所述第一halbach永磁陣列或所述第二halbach永磁陣列其中一者固定連接，所述電渦流阻尼件與所述第一halbach永磁陣列或所述第二halbach永磁陣列的另一者之間設(shè)置有一空隙。

進(jìn)一步地，所述第一halbach永磁陣列、所述第二halbach永磁陣列以及電渦流阻尼件均為環(huán)形，其中所述第一halbach永磁陣列和所述第二halbach永磁陣列同軸地徑向并列設(shè)置，所述第一halbach永磁陣列設(shè)置在所述第二halbach永磁陣列的外側(cè)，所述電渦流阻尼件固定在第一halbach永磁陣列的內(nèi)側(cè)或者第二halbach永磁陣列的外側(cè)，所述第一halbach永磁陣列和所述第二halbach永磁陣列可相對(duì)旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步地，所述第一halbach永磁陣列、所述第二halbach永磁陣列以及電渦流阻尼件均為環(huán)形，其中所述第一halbach永磁陣列和所述第二halbach永磁陣列也可以同軸地軸向并列設(shè)置，所述第一halbach永磁陣列設(shè)置在所述第二halbach永磁陣列的上方，所述電渦流阻尼件固定在第一halbach永磁陣列上或者第二halbach永磁陣列上，所述第一halbach永磁陣列和所述第二halbach永磁陣列可相對(duì)旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步地，所述第一halbach永磁陣列、所述第二halbach永磁陣列以及電渦流阻尼件可均呈直線狀，所述第一halbach永磁陣列所述第二halbach永磁陣列之間可相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述電渦流阻尼件由金屬制成的。

進(jìn)一步地，所述電渦流阻尼件是由金屬一體成型制成的；或者所述電渦流阻尼件是由互相絕緣的金屬條構(gòu)成。

進(jìn)一步地，所述電渦流阻尼件是具有可變電阻的電渦流阻尼件。

進(jìn)一步地，所述電渦流阻尼件上設(shè)置有滑動(dòng)變阻器，所述滑動(dòng)變阻器用于調(diào)節(jié)電渦流阻尼件的電阻。

進(jìn)一步地，所述電渦流阻尼件上設(shè)置有開關(guān)電路，所述開關(guān)電路用于調(diào)節(jié)電渦流阻尼件的電阻。

進(jìn)一步地，所述第一halbach永磁陣列或所述第二halbach永磁陣列其中一者為定子，另一者為轉(zhuǎn)子；所述定子與外部固定結(jié)構(gòu)連接。

進(jìn)一步地，第一halbach永磁陣列和所述第二halbach永磁陣列的定位間隔均為360°/n，其中定位點(diǎn)n為大于等于1的正整數(shù)。

本發(fā)明的有益效果如下：

1.由于本發(fā)明采用了halbach永磁陣列，比普通定位彈簧的靜態(tài)定位扭矩更大。

2.本發(fā)明采用電渦流阻尼器，能夠增加定位彈簧的動(dòng)態(tài)阻尼特性，使得定位彈簧在動(dòng)作時(shí)得到緩沖，整個(gè)動(dòng)作過程更為平緩，防止了動(dòng)作過程過猛現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3.本發(fā)明的電渦流阻尼器具有可變電阻，能夠更精確地控制不同位置下的阻尼系數(shù)，定制出更精確的阻尼特性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于halbach永磁陣列的阻尼定位彈簧的第一實(shí)施例。

圖2為本發(fā)明中的電渦流阻尼件的不同實(shí)施方式。

圖3為本發(fā)明基于halbach永磁陣列的阻尼定位彈簧的第二實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。但本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉，本發(fā)明并不局限于圖和以下實(shí)施例。

本發(fā)明提出的基于halbach永磁陣列的阻尼定位彈簧的第一實(shí)施例如圖1所示?；趆albach永磁陣列的阻尼定位彈簧1、包括環(huán)形的第一halbach永磁陣列2、第二halbach永磁陣列3以及設(shè)置在第一halbach永磁陣列2和第二halbach永磁陣列3之間的環(huán)形電渦流阻尼件4。第一halbach永磁陣列2為定子，與外部的固定結(jié)構(gòu)連接；第二halbach永磁陣列3為轉(zhuǎn)子，可與軸承或者其他支撐結(jié)構(gòu)相連。第一halbach永磁陣列2和第二halbach永磁陣列3同軸地徑向并列設(shè)置，第一halbach永磁陣列2設(shè)置在第二halbach永磁陣列3的外側(cè)，電渦流阻尼件4設(shè)置在第一halbach永磁陣列2的內(nèi)側(cè)，且電渦流阻尼件4與第二halbach永磁陣列3之間設(shè)置有一空隙5，以使第二halbach永磁陣列3能夠順利旋轉(zhuǎn)。第一halbach永磁陣列2和第二halbach永磁陣列3可相對(duì)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生徑向磁場(chǎng)。

電渦流阻尼件4也可以設(shè)置在第二halbach永磁陣列3的外側(cè)，且電渦流阻尼件4與第一halbach永磁陣列2之間設(shè)置有一空隙，以使第一halbach永磁陣列2能夠順利旋轉(zhuǎn)。即電渦流阻尼件4既可設(shè)置在定子上，也可以設(shè)置在轉(zhuǎn)子上。

優(yōu)選地，空隙5設(shè)置為0.2至0.5mm。

電渦流阻尼件4可選擇由導(dǎo)電性能良好的金屬制成的，優(yōu)選銅或者鋁。電渦流阻尼件4是可替換的，可通過選擇不同電阻率的金屬來制作不同阻尼的電渦流阻尼件。還可以通過改變電流阻尼件4的厚度來改變其電阻率。

電渦流阻尼件4可以是由金屬一體成型制成的，如圖1所示；電渦流阻尼件也可以是由 互相絕緣的金屬條構(gòu)成，如圖2中的(a)、(b)、(c)中的所示的電渦流阻尼件。同等條件下，金屬條構(gòu)成的電渦流阻尼件的電阻率比一體成型的電渦流阻尼件的電阻率更小，所產(chǎn)生的阻尼也更小。

電渦流阻尼件還可以是具有可變電阻的電渦流阻尼件。如圖2的(d)中所示的電渦流阻尼件，具有一環(huán)形的金屬底部41，金屬底部41上設(shè)置有互相絕緣的金屬條42。通過在金屬條42上設(shè)置滑動(dòng)變阻器(圖中未示出)，通過滑動(dòng)變阻器的運(yùn)動(dòng)改變電渦流阻尼件的電阻，從而改變阻尼定位彈簧的阻尼。

電渦流阻尼件4還可以是其他形式的具有可變電阻的電渦流阻尼件。例如，在電渦流阻尼件上設(shè)置開關(guān)電路，通過控制開關(guān)電路調(diào)節(jié)電渦流阻尼件的電阻。

如圖1所示，阻尼定位彈簧1采用了一整環(huán)3對(duì)極的方案，即一整圈有3個(gè)定位點(diǎn)。除圖1所示的方案之外，阻尼定位彈簧可以根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度的需求，采用一整環(huán)n對(duì)極的方案，即一整圈設(shè)置n個(gè)定位點(diǎn)，第一halbach永磁陣列2和第二halbach永磁陣列3的定位間隔為360°/n，其中n為整數(shù)，n大于等于1。

圖1中所示的是halbach永磁陣列的每對(duì)極中相鄰小磁塊的磁場(chǎng)方向以60°旋轉(zhuǎn)，實(shí)際上磁場(chǎng)方向可以180°/m旋轉(zhuǎn)，m為每對(duì)極中小磁塊的數(shù)量，m為大于1的正整數(shù)。當(dāng)m＝2、3、4、5、6、……時(shí)，對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)方向的旋轉(zhuǎn)角度為90°、60°、45°、36°、30°、……。第一halbach永磁陣列中各小磁塊的磁場(chǎng)方向和第二halbach永磁陣列中各小磁塊的磁場(chǎng)方向一致。

如圖3所示，本發(fā)明基于halbach永磁陣列的阻尼定位彈簧還可以設(shè)置為盤形彈簧。在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，基于halbach永磁陣列的阻尼定位彈簧11包括環(huán)形的第一halbach永磁陣列12、第二halbach永磁陣列13以及電渦流阻尼件14，其中第一halbach永磁陣列12和第二halbach永磁陣列13同軸地軸向并列設(shè)置，第一halbach永磁陣列12設(shè)置在第二halbach永磁陣列13的上方，電渦流阻尼件14固定在第一halbach永磁陣列12上，且電渦流阻尼件14與第二halbach永磁陣列13之間設(shè)置有一空隙15，第一halbach永磁陣列12和第二halbach永磁陣列13可相對(duì)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生軸向磁場(chǎng)。

本發(fā)明基于halbach永磁陣列的阻尼定位彈簧除了進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外，還可以設(shè)置為直線運(yùn)動(dòng)。與上述第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中的環(huán)形構(gòu)造不同，在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，第一halbach永磁陣列、第二halbach永磁陣列以及電渦流阻尼件均為直線狀，電渦流阻尼件設(shè)置在第一halbach永磁陣列和第二halbach永磁陣列之間。電渦流阻尼件與第一halbach永磁陣列固定連接，且電渦流阻尼件與第二halbach永磁陣列之間設(shè)置有一空隙；或者電渦流阻尼件 與第二halbach永磁陣列固定連接，且電渦流阻尼件與第一halbach永磁陣列之間設(shè)置有一空隙。第一halbach永磁陣列與第二halbach永磁陣列之間可進(jìn)行相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明基于halbach永磁陣列的阻尼定位彈簧，由于采用電渦流阻尼器，能夠增加定位彈簧的動(dòng)態(tài)阻尼特性，使得定位彈簧在動(dòng)作時(shí)得到緩沖，整個(gè)動(dòng)作過程更為平緩，防止了動(dòng)作過程過猛現(xiàn)象的出現(xiàn)。而同時(shí)，本發(fā)明的電渦流阻尼器可設(shè)置為帶有可變電阻，能夠更精確地控制不同位置下的阻尼系數(shù)，定制出更精確阻尼特性。

以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明。但是，本發(fā)明不限定于上述實(shí)施方式。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。