技术领域
[0001] 本
发明涉及一种阻尼定位弹簧，具体涉及一种基于halbach永磁阵列的阻尼定位弹簧。
背景技术
[0002] 带有定位功能的旋转弹簧被广泛应用到工业领域和生活中，例如大厦的弹簧
门可以定位到“开”和“关”的状态；自动化生产线上的装载加
工件的转台，也需要在各个固定
角度切换。定位
刚度高、定位角度切换迅速，是工业定位旋转弹簧的基本要求。
[0003] halbach磁极阵列通过将
磁场角度旋转排列的磁极拼装在一起，形成单面高强度磁场。用halbach磁极阵列分别组成的
定子和
转子，其磁场强度比普通磁极排列更高，所以能提供更高的定位
扭矩和切换速度。如美国
专利US7265470A公开了一种定位弹簧，包括直线状或者环形状的两个halbach永磁阵列，通过永磁阵列之间的相互作用，实现线性运动或者旋转运动。然而，上述专利公开的定位旋转弹簧由于无阻尼，旋转时容易过猛导致的平衡点振动、过高的离心
力，对弹簧上搭载的设备带来不必要的晃动和冲击。例如，若将上述专利的旋转定位弹簧安装至弹簧门上，在开/关切换过程中，弹簧门会猛烈地运动至开或关的平衡点处，显然不利于弹簧门的使用和维护。因此，普通定位弹簧存在旋转或者直线运动过猛无缓冲的问题。
发明内容
[0004] 根据上述
现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于halbach永磁阵列的阻尼定位弹簧，本发明采用高定位刚度、高速切换的
磁性弹簧，可用于快速切换结构中，同时又用电
涡流原理增加了磁性弹簧切换过于猛烈的动态特性、同时不影响高定位刚度的静态特性，为工业和民用领域提供了一种高定位刚度、切换迅速但不会产生过分振动的阻尼旋转定位弹簧。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案来实现：
[0006] 一种基于halbach永磁阵列的阻尼定位弹簧，包括第一halbach永磁阵列和第二halbach永磁阵列，所述第一halbach永磁阵列和所述第二halbach永磁阵列可相对运动，还包括电涡流阻尼件，所述电涡流阻尼件设置在所述第一halbach永磁阵列和所述第二halbach永磁阵列之间。
[0007] 进一步地，所述电涡流阻尼件与所述第一halbach永磁阵列或所述第二halbach永磁阵列其中一者固定连接，所述电涡流阻尼件与所述第一halbach永磁阵列或所述第二halbach永磁阵列的另一者之间设置有一空隙。
[0008] 进一步地，所述第一halbach永磁阵列、所述第二halbach永磁阵列以及电涡流阻尼件均为环形，其中所述第一halbach永磁阵列和所述第二halbach永磁阵列同轴地径向并列设置，所述第一halbach永磁阵列设置在所述第二halbach永磁阵列的外侧，所述电涡流阻尼件固定在第一halbach永磁阵列的内侧或者第二halbach永磁阵列的外侧，所述第一halbach永磁阵列和所述第二halbach永磁阵列可相对旋转。
[0009] 进一步地，所述第一halbach永磁阵列、所述第二halbach永磁阵列以及电涡流阻尼件均为环形，其中所述第一halbach永磁阵列和所述第二halbach永磁阵列也可以同轴地轴向并列设置，所述第一halbach永磁阵列设置在所述第二halbach永磁阵列的上方，所述电涡流阻尼件固定在第一halbach永磁阵列上或者第二halbach永磁阵列上，所述第一halbach永磁阵列和所述第二halbach永磁阵列可相对旋转。
[0010] 进一步地，所述第一halbach永磁阵列、所述第二halbach永磁阵列以及电涡流阻尼件可均呈直线状，所述第一halbach永磁阵列所述第二halbach永磁阵列之间可相对运动。
[0011] 进一步地，所述电涡流阻尼件由金属制成的。
[0012] 进一步地，所述电涡流阻尼件是由金属一体成型制成的；或者所述电涡流阻尼件是由互相绝缘的金属条构成。
[0013] 进一步地，所述电涡流阻尼件是具有可变
电阻的电涡流阻尼件。
[0014] 进一步地，所述电涡流阻尼件上设置有滑动变阻器，所述滑动变阻器用于调节电涡流阻尼件的电阻。
[0015] 进一步地，所述电涡流阻尼件上设置有
开关电路，所述开关电路用于调节电涡流阻尼件的电阻。
[0016] 进一步地，所述第一halbach永磁阵列或所述第二halbach永磁阵列其中一者为定子，另一者为转子；所述定子与外部固定结构连接。
[0017] 进一步地，第一halbach永磁阵列和所述第二halbach永磁阵列的定位间隔均为360°/N，其中定位点N为大于等于1的正整数。
[0018] 本发明的有益效果如下：
[0019] 1.由于本发明采用了Halbach永磁阵列，比普通定位弹簧的静态定位扭矩更大。
[0020] 2.本发明采用电涡流阻尼器，能够增加定位弹簧的动态阻尼特性，使得定位弹簧在动作时得到缓冲，整个动作过程更为平缓，防止了动作过程过猛现象的出现。
[0021] 3.本发明的电涡流阻尼器具有可变电阻，能够更精确地控制不同
位置下的阻尼系数，定制出更精确的阻尼特性。
附图说明
[0022] 图1是本发明基于halbach永磁阵列的阻尼定位弹簧的第一
实施例。
[0023] 图2为本发明中的电涡流阻尼件的不同实施方式。
[0024] 图3为本发明基于halbach永磁阵列的阻尼定位弹簧的第二实施例。
具体实施方式
[0025] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照图，对本发明进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本发明并不局限于图和以下实施例。
[0026] 本发明提出的基于halbach永磁阵列的阻尼定位弹簧的第一实施例如图1所示。基于halbach永磁阵列的阻尼定位弹簧1、包括环形的第一halbach永磁阵列2、第二halbach永磁阵列3以及设置在第一halbach永磁阵列2和第二halbach永磁阵列3之间的环形电涡流阻尼件4。第一halbach永磁阵列2为定子，与外部的固定结构连接；第二halbach永磁阵列3为转子，可与
轴承或者其他
支撑结构相连。第一halbach永磁阵列2和第二halbach永磁阵列3同轴地径向并列设置，第一halbach永磁阵列2设置在第二halbach永磁阵列3的外侧，电涡流阻尼件4设置在第一halbach永磁阵列2的内侧，且电涡流阻尼件4与第二halbach永磁阵列3之间设置有一空隙5，以使第二halbach永磁阵列3能够顺利旋转。第一halbach永磁阵列2和第二halbach永磁阵列3可相对旋转，产生径向磁场。
[0027] 电涡流阻尼件4也可以设置在第二halbach永磁阵列3的外侧，且电涡流阻尼件4与第一halbach永磁阵列2之间设置有一空隙，以使第一halbach永磁阵列2能够顺利旋转。即电涡流阻尼件4既可设置在定子上，也可以设置在转子上。
[0028] 优选地，空隙5设置为0.2至0.5mm。
[0029] 电涡流阻尼件4可选择由
导电性能良好的金属制成的，优选
铜或者
铝。电涡流阻尼件4是可替换的，可通过选择不同
电阻率的金属来制作不同阻尼的电涡流阻尼件。还可以通过改变
电流阻尼件4的厚度来改变其电阻率。
[0030] 电涡流阻尼件4可以是由金属一体成型制成的，如图1所示；电涡流阻尼件也可以是由互相绝缘的金属条构成，如图2中的(a)、(b)、(c)中的所示的电涡流阻尼件。同等条件下，金属条构成的电涡流阻尼件的电阻率比一体成型的电涡流阻尼件的电阻率更小，所产生的阻尼也更小。
[0031] 电涡流阻尼件还可以是具有可变电阻的电涡流阻尼件。如图2的(d)中所示的电涡流阻尼件，具有一环形的金属底部41，金属底部41上设置有互相绝缘的金属条42。通过在金属条42上设置滑动变阻器(图中未示出)，通过滑动变阻器的运动改变电涡流阻尼件的电阻，从而改变阻尼定位弹簧的阻尼。
[0032] 电涡流阻尼件4还可以是其他形式的具有可变电阻的电涡流阻尼件。例如，在电涡流阻尼件上设置开关电路，通过控制开关电路调节电涡流阻尼件的电阻。
[0033] 如图1所示，阻尼定位弹簧1采用了一整环3对极的方案，即一整圈有3个定位点。除图1所示的方案之外，阻尼定位弹簧可以根据旋转角度的需求，采用一整环N对极的方案，即一整圈设置N个定位点，第一halbach永磁阵列2和第二halbach永磁阵列3的定位间隔为360°/N，其中N为整数，N大于等于1。
[0034] 图1中所示的是halbach永磁阵列的每对极中相邻小磁
块的磁场方向以60°旋转，实际上磁场方向可以180°/M旋转，M为每对极中小磁块的数量，M为大于1的正整数。当M＝2、3、4、5、6、……时，对应的磁场方向的旋转角度为90°、60°、45°、36°、30°、……。第一halbach永磁阵列中各小磁块的磁场方向和第二halbach永磁阵列中各小磁块的磁场方向一致。
[0035] 如图3所示，本发明基于halbach永磁阵列的阻尼定位弹簧还可以设置为盘形弹簧。在本发明的第二实施例中，基于halbach永磁阵列的阻尼定位弹簧11包括环形的第一halbach永磁阵列12、第二halbach永磁阵列13以及电涡流阻尼件14，其中第一halbach永磁阵列12和第二halbach永磁阵列13同轴地轴向并列设置，第一halbach永磁阵列12设置在第二halbach永磁阵列13的上方，电涡流阻尼件14固定在第一halbach永磁阵列12上，且电涡流阻尼件14与第二halbach永磁阵列13之间设置有一空隙15，第一halbach永磁阵列12和第二halbach永磁阵列13可相对旋转，产生轴向磁场。
[0036] 本发明基于halbach永磁阵列的阻尼定位弹簧除了进行旋转运动外，还可以设置为直线运动。与上述第一实施例和第二实施例中的环形构造不同，在本发明的第三实施例中，第一halbach永磁阵列、第二halbach永磁阵列以及电涡流阻尼件均为直线状，电涡流阻尼件设置在第一halbach永磁阵列和第二halbach永磁阵列之间。电涡流阻尼件与第一halbach永磁阵列固定连接，且电涡流阻尼件与第二halbach永磁阵列之间设置有一空隙；或者电涡流阻尼件与第二halbach永磁阵列固定连接，且电涡流阻尼件与第一halbach永磁阵列之间设置有一空隙。第一halbach永磁阵列与第二halbach永磁阵列之间可进行相对直线运动。
[0037] 本发明基于halbach永磁阵列的阻尼定位弹簧，由于采用电涡流阻尼器，能够增加定位弹簧的动态阻尼特性，使得定位弹簧在动作时得到缓冲，整个动作过程更为平缓，防止了动作过程过猛现象的出现。而同时，本发明的电涡流阻尼器可设置为带有可变电阻，能够更精确地控制不同位置下的阻尼系数，定制出更精确阻尼特性。
[0038] 以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
