阅读说明：本技术 一种有限角度输出的轴连器 (Shaft connector with limited angle output ) 是由 陶勇彬 于 2020-06-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及机电设备技术领域,且公开了一种有限角度输出的轴连器,包括壳体、输出轴和输入轴,所述输出轴固定连接有输入轴,所述输入轴固定连接有从动套,所述驱动柱装配于从动套的内部,所述从动套装配于壳体的内部。该有限角度输出的轴连器,通过控制驱动柱和外水轮叶之间的传动能力截断传动的输出,进而控制负载输入轴的转动角度,使得普通电机在用于有限角度输出时,变向的过程平顺,电机在反复的制动过程中受到的受害较小。其次,利用磁力变液的物理特性,通过磁力控制驱动柱和外水轮叶之间的传动能力,使普通电机具有输出恒定转矩的能力,减少电机使用和改造成本,并且,该轴连器还具有在输出轴静止时输出转矩的能力。(The invention relates to the technical field of electromechanical equipment and discloses a shaft connector with limited angle output, which comprises a shell, an output shaft and an input shaft, wherein the output shaft is fixedly connected with the input shaft, the input shaft is fixedly connected with a driven sleeve, a driving column is assembled inside the driven sleeve, and the driven sleeve is assembled inside the shell. This axle connector of limited angle output cuts driven output through the transmission ability between control drive column and the outer water wheel piece, and then the turned angle of control load input shaft for when ordinary motor is being used for limited angle output, the process of diversion is smooth-going, and the damage that the motor received at the braking in-process that relapses is less. Secondly, by utilizing the physical characteristics of the magnetic rheological fluid and controlling the transmission capacity between the driving column and the outer water wheel blade through magnetic force, the common motor has the capacity of outputting constant torque, the use and reconstruction cost of the motor is reduced, and the shaft connector also has the capacity of outputting torque when the output shaft is static.)

一种有限角度输出的轴连器

本发明涉及机电设备技术领域，具体为一种有限角度输出的轴连器。

背景技术

随着科技的发展，出现了具有特殊运动形式、特殊性能的维特电机，以满足日益增长的自动控制系统的需要。在某些控制系统中，作为输出或中间环节，需要在有限角度范围内围绕轴心线做往复摆动的电机。

为了适应这些运动，出现了有限转角力矩电机，其制作工艺和控制技术相对复杂，成本相对较高，现实中存在一些场景依旧使用普通的直流电机，通过压力条件、光学跟踪等手段开/关阀门，或通过特殊的限位结构来实现有限转角的运动，此过程因为转子的往复摆动造成电刷的剧烈跳动，降低电机的使用寿命，另外还存在整体结构复杂、惯量大和重复度低等问题。

除此之外，一些精密的控制过程对输出力矩的大小有较高的要求，如机器人关节的控制，电机输出力矩不可控也意味着机器人输出的力矩不可控，普通电机也无法满足该场景下的应用条件。

发明内容

针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种有限角度输出的轴连器的技术方案，使普通电机具有限角度和有限力矩的控制，具有适用性广，成本低等优点，解决了背景技术提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种有限角度输出的轴连器，包括壳体、输出轴和输入轴，所述输出轴固定连接有输入轴，所述输入轴固定连接有从动套，所述驱动柱装配于从动套的内部，所述从动套装配于壳体的内部，所述驱动柱和外水轮叶之间设有填充满磁流变液的液腔，所述驱动柱的内表面设有被液体推动的内水轮叶，所述外水轮叶的外表面设有推动液体的磁体，所述壳体的两侧端面均设有磁力大小可控的磁体，所述输出轴上设有用于实时检测转动角度的转角传感器。

优选的，所述外水轮叶和内水轮叶均为半椭圆柱面，所述外水轮叶和内水轮叶的圆心位于同侧，所述外水轮叶和内水轮叶的端面由不隔磁的材料制成。

优选的，所述磁体包括(a)固定安装在壳体两端的(a)和缠绕在(a) 上的(b)，所述(a)为与从动套和驱动柱之间液腔重合的圆环形，所述(a) 的磁力满足使负载的力矩要求，所述(b)与控制器电性连接。

优选的，所述转角传感器包括装配在输出轴上的内环和装配在壳体上的外环，所述内环套设于外环的内部，所述内环包括转环和卡齿，转环的两端通过轴承与壳体活动连接，所述卡齿设于输出轴的外壁，所述转环上设有电磁控制的电子销钉，所述转环的外壁设有感应磁体，所述外环包括固定环，所述固定环设于壳体并与输出轴同轴线，所述固定环的内壁设有感应磁力大小的感应线圈，所述外环上设有驱动转环旋转复位的复位件。

优选的，所述转环上设有与复位件产生吸力的复位环，复位环的截面为半径平滑增大的半圆形，且半径最大的点与感应磁体对应。

本发明具备以下有益效果：

1、该有限角度输出的轴连器，通过控制驱动柱和外水轮叶之间的传动能力截断传动的输出，进而控制负载输入轴的转动角度，使得普通电机在用于有限角度输出时，其变向的过程更加平顺，电机在反复的制动过程中受到的受害较小，保证其使用寿命和可靠性。同时，变向的重复精度高，整体更加可控。

2、该有限角度输出的轴连器，利用磁力变液的物理特性，通过磁力控制驱动柱和外水轮叶之间的传动能力，使普通电机具有输出恒定转矩的能力，减少电机使用和改造成本，另一方面，该轴连器还具有在输出轴静止时输出转矩的能力，而此时电机正常转动，不会过载过热。

附图说明

图1为本发明的***图；

图2为本发明的控制结构示意图；

图3为本发明中驱动柱和外水轮叶配合结构示意图；

图4为本发明中磁力结构的示意图；

图5为本发明中转角传感器端面结构示意图；

图6为本发明中转角传感器的侧视图。

图中：1、壳体；2、输出轴；3、输入轴；4、从动套；5、驱动柱；6、外水轮叶；7、内水轮叶；8、磁体；9、转角传感器；91、内环；911、转环； 912、卡齿；913、电子销钉；914、感应磁体；915、复位环；92、外环；921、固定环；922、感应线圈；923、复位件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，一种有限角度输出的轴连器，包括壳体1、输出轴2和输入轴3，壳体1装配有前后端盖，输出轴2贯穿壳体1的后端盖与载荷的输入轴传动连接，输入轴3贯穿壳体1的前端盖与电机的输出轴传动连接，输出轴2固定连接有输入轴3，输入轴3固定连接有从动套4，驱动柱5装配于从动套4的内部，从动套4装配于壳体1的内部，壳体1、输出轴2、输入轴3、从动套4和驱动柱5同轴设置，并套设有轴承，驱动柱5和外水轮叶6之间设有填充满磁流变液的液腔，驱动柱5的内表面设有被液体推动的内水轮叶7，外水轮叶6的外表面设有推动液体的磁体8，内水轮叶7和磁体8的间距适当不发生干涉，壳体1的两侧端面均设有磁力大小可控的磁体8，两侧的磁体8 异名磁极正对，磁体8的投影完全覆盖从动套4和驱动柱5之间的间隙，正对的异名磁极之间的磁场近似均匀，便于控制的实现，输出轴2上设有用于实时检测转动角度的转角传感器9，转角传感器9检测输出角的转动角度，当角度到达目标值后，控制器控制磁体8的磁力，继而改变磁流变液的粘度，使从动套4和驱动柱5之间不传动、弹性传动和近似刚性传动。

请参阅图3，其中，外水轮叶6和内水轮叶7均为半椭圆柱面，减少与液体的阻力，减少不传动时有水的阻力引起的负载输出，另一方面，两侧对称，适应正反转，外水轮叶6和内水轮叶7的配合面经过密封处理，外水轮叶6 和内水轮叶7的圆心位于同侧，使液体流动更加平滑，进一步减少液体状态时的阻力，外水轮叶6和内水轮叶7的端面由不隔磁的材料制成，磁体8位于外水轮叶6和内水轮叶7的外部不影响密封，也不影响磁场的大小。

请参阅图4，其中，磁体8包括8a固定安装在壳体1两端的8a和缠绕在 8a上的8b，8a为与从动套4和驱动柱5之间液腔重合的圆环形，8a的磁力满足使负载的力矩要求，8b与控制器电性连接，在不通电时利用永磁体使磁流变液处于剪切屈服强度最高状态，减少制造磁场的耗能，当需要减小磁场时，利用8b施加反向磁场，使磁场减少或降至零，改变磁流变液的流动性。

请参阅图5，其中，转角传感器9包括装配在输出轴2上的内环91和装配在壳体1上的外环92，内环91套设于外环92的内部，内环91包括转环 911和卡齿912，转环911的两端通过轴承与壳体1活动连接，卡齿912设于输出轴2的外壁，转环911上设有电磁控制的电子销钉913，电子销钉913与卡齿912的配合使转角传感器9随着输出轴2一起转动，转环911的外壁设有感应磁体914，外环92包括固定环921，固定环921设于壳体1并与输出轴2同轴线，固定环921的内壁设有感应磁力大小的感应线圈922，通过感应磁力变化确定感应磁体914的位置变化，进而感应输出轴2的转动角度，外环92上设有驱动转环911旋转复位的复位件923，电子销钉913缩回，复位件923驱动811转动复位。

其中，复位件923为磁铁，转环911上设有与复位件923产生吸力的复位环915，复位环915的截面为半径平滑增大的半圆形，且半径最大的点与感应磁体914对应，利用复位环915的不均匀使吸力大小不均匀，进而使内环 91在磁力的作用下复位。

本发明的工作原理及工作流程：

传动的时候，在8a磁力的作用下，驱动柱5和外水轮叶6之间液腔内磁流变液变为近似固定的流体，驱动柱5转动带动外水轮叶6转动，继而通过输出轴2输出动力，通过转角传感器9感应输出轴2的转动角度，当角度达到预定值后，8b施加反向磁场，使磁力变液变为低粘度液体，电机反转或在换向器作用下输入轴3反转，由于此时液体粘度低，传动能力弱，使其具备一定的反向制动力矩的同时不会驱动负载反转，此时电子销钉913缩回，转环911在复位件923作用下复位，为下次转动做好准备。

当需要输出有限转矩的时候，通过改变驱动柱5和外水轮叶6之间的磁力变液粘度，改变驱动柱5和外水轮叶6之间的传动能力，进而对电机输出的转矩进行控制，避免特定场合转矩输出过大。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。