一种电机储能制动装置以及航行器

摘要

本公开实施例提供一种电机储能制动装置以及航行器，电机储能制动装置包括电机组件和联轴器，电机组件包括电机，电机的输出轴设置在电机组件的输出侧，在电机组件的端面上设置滑槽，在滑槽中设置弹簧，联轴器的一端套设在输出轴上并能够随着输出轴转动，联轴器的另一端在滑槽中运动并能够基于输出轴的转动而压缩弹簧。本公开实施例提供的电机储能制动装置可以广泛应用于电机往复转动的情形，通过与电机连接的联轴器的端部在压缩弹簧的行程中将产生的动能进行储存，而在弹簧释放的过程中将弹性势能转换为电机转动的动能，并可以使得电机在往复转动的末端处即弹簧压缩的极限位置处实现制动并快速反向回转，满足电机高频往复转动的要求，并节省能量。

权利要求

1.一种电机储能制动装置，其包括电机组件和联轴器，所述电机组件包括电机，所述电机的输出轴设置在所述电机组件的输出侧，其特征在于，在所述电机组件的端面上设置滑槽，在所述滑槽中设置弹簧，所述联轴器的一端套设在所述输出轴上并能够随着所述输出轴转动，所述联轴器的另一端在所述滑槽中运动并能够基于所述输出轴的转动而压缩所述弹簧，其中，所述联轴器包括套接部和拨杆部，所述套接部通过第二孔套设在所述输出轴上，所述拨杆部的一端与所述套接部连接，在另一端的朝向所述电机组件的第一侧面上设置拨片，所述拨片能够容纳在所述滑槽中运动，在所述套接部的朝向所述电机组件的第一侧面设置第一凸台部，在所述套接部的远离所述电机组件的第二侧面设置第二凸台部。

2.根据权利要求1所述的电机储能制动装置，其特征在于，所述电机组件还包括密封套，所述密封套用于密封所述电机，所述密封套包括相互盖合的前盖和后盖。

3.根据权利要求2所述的电机储能制动装置，其特征在于，在所述前盖的端面上设置第一固定孔，在所述后盖的端面上设置第二固定孔，通过所述第一固定孔和所述第二固定孔能够实现所述密封套封装所述电机。

4.根据权利要求2所述的电机储能制动装置，其特征在于，所述后盖包括环形部，在所述环形部的内侧设置与所述环形部垂直的突起部，在所述突起部上设置线孔。

5.根据权利要求2所述的电机储能制动装置，其特征在于，在所述前盖上设置第一孔，所述联轴器的部分通过穿过所述第一孔以与所述电机之间实现固定连接。

6.根据权利要求1所述的电机储能制动装置，其特征在于，所述拨片与所述拨杆部相互垂直设置。

7.根据权利要求1所述的电机储能制动装置，其特征在于，在所述第一凸台部上设置至少一个第三孔，所述第一凸台部通过所述第三孔与所述电机连接。

8.根据权利要求1所述的电机储能制动装置，其特征在于，所述滑槽为圆弧状，所述滑槽的长度可基于所述电机正转或者反转的范围确定。

9.根据权利要求1所述的电机储能制动装置，其特征在于，所述弹簧分别设置在所述滑槽的两个端部。

10.一种航行器，其包括机翼结构，其特征在于，还包括权利要求1‑9中任一项所述的电机储能制动装置。

说明书

一种电机储能制动装置以及航行器

技术领域

[0001] 本公开涉及能源动力控制装置领域，特别涉及一种电机储能制动装置以及航行器。

背景技术

[0002] 现有技术中电机可以通过高速旋转以提供动力，但在电机高频往复转动的应用方面存在局限，具体地，在电机的高频反向运动中需要大量动能用于控制，并且不利于电机平稳运行，反向运动的响应速度慢。尤其当电机用于航行器的机翼结构以驱动翼片摆动时，在往复摆动的过程中将受到限制，在往复摆动过程中的动能也无法实现储存。

发明内容

[0003] 本公开实施例的目的在于提供一种储能制动装置以及航行器，以解决现有技术中存在的在电机高频往复转动中存在局限以及在航行器的机翼实现摆动方向转换时无法很好进行制动，在运行过程中的动能也无法实现储存和释放利用的问题。

[0004] 为了解决上述技术问题，本公开的实施例采用了如下技术方案：一种储能制动装置，其包括电机组件和联轴器，所述电机组件包括电机，所述电机的输出轴设置在所述电机组件的输出侧，在所述电机组件的端面上设置滑槽，在所述滑槽中设置弹簧，所述联轴器的一端套设在所述输出轴上并能够随着所述输出轴转动，所述联轴器的另一端在所述滑槽中运动并能够基于所述输出轴的转动而压缩所述弹簧。

[0005] 在一些实施例中，所述电机组件还包括密封套，所述密封套用于密封所述电机，所述密封套包括相互盖合的前盖和后盖。

[0006] 在一些实施例中，在所述前盖的端面上设置第一固定孔，在所述后盖的端面上设置第二固定孔，通过所述第一固定孔和所述第二固定孔能够实现所述密封套封装所述电机。

[0007] 在一些实施例中，所述后盖包括环形部，在所述环形部的内侧设置与所述环形部垂直的突起部，在所述突起部上设置线孔。

[0008] 在一些实施例中，在所述前盖上设置第一孔，所述联轴器的部分通过穿过所述第一孔以与所述电机6之间实现固定连接。

[0009] 在一些实施例中，所述联轴器包括套接部和拨杆部，所述套接部通过第二孔套设在所述输出轴上，所述拨杆部的一端与所述套接部连接，在另一端的朝向所述电机组件的第一侧面上设置拨片，所述拨片能够容纳在所述滑槽中运动。

[0010] 在一些实施例中，所述拨片与所述拨杆部相互垂直设置。

[0011] 在一些实施例中，在所述套接部的朝向所述电机组件的第一侧面设置第一凸台部，在所述套接部的远离所述电机组件的第二侧面设置第二凸台部。

[0012] 在一些实施例中，在所述第一凸台部上设置至少一个第三孔，所述第一凸台部通过所述第三孔与所述电机连接。

[0013] 在一些实施例中，所述滑槽为圆弧状，所述滑槽的长度基于所述电机正转或者反转的范围确定。

[0014] 在一些实施例中，所述弹簧分别设置在所述滑槽的两个端部。

[0015] 本公开实施例还提供一种航行器，其包括机翼结构以及上述任一项技术方案中所述的储能制动装置。

[0016] 本公开实施例提供的电机储能制动装置，可以广泛应用于电机往复转动的情形，通过与电机连接的联轴器的端部在压缩弹簧的行程中将产生的动能进行储存，而在弹簧释放的过程中将弹性势能转换为电机转动的动能，并可以使得电机在往复转动的末端处即弹簧压缩的极限位置处实现制动并快速反向回转，满足电机高频往复转动的要求，并节省能量。本公开实施例提供的储能制动装置，能够用于控制例如仿生航行器机翼的高频往复摆动，并节省能量。

附图说明

[0017] 图1为本公开实施例的储能制动装置的结构示意图；

[0018] 图2为本公开实施例的储能制动装置的爆炸示意图；

[0019] 图3为本公开实施例的储能制动装置的侧视图；

[0020] 图4为本公开实施例的储能制动装置中前盖的示意图；

[0021] 图5为本公开实施例的储能制动装置中前盖的示意图；

[0022] 图6为本公开实施例的储能制动装置中后盖的示意图；

[0023] 图7为本公开实施例的储能制动装置中后盖的示意图；

[0024] 图8为本公开实施例的储能制动装置中联轴器的结构示意图；

[0025] 图9为本公开实施例的储能制动装置中联轴器的侧视图。

[0026] 附图标记：

[0027] 100‑电机组件；1‑前盖；11‑第一固定孔；12‑滑槽；13‑第一孔；14‑弹簧；2‑联轴器；21‑套接部；22‑拨杆部；23‑第二孔；24‑拨片；25‑第一凸台部；26‑第二凸台部；27‑第三孔；
3‑输出轴；5‑后盖；51‑第二固定孔；52‑环形部；53‑突起部；54‑线孔；6‑电机。

具体实施方式

[0028] 此处参考附图描述本公开的各种方案以及特征。

[0029] 应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。

[0030] 包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与上面给出的对本公开的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本公开的原理。

[0031] 通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本公开的这些和其它特性将会变得显而易见。

[0032] 还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本公开进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本公开的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。

[0033] 当结合附图时，鉴于以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。

[0034] 此后参照附图描述本公开的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本公开的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本公开模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。

[0035] 本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。

[0036] 本公开实施例涉及一种电机储能制动装置，可以广泛应用于电机往复转动的情形，尤其能够用于仿生航行器的运动控制，例如在仿生航行器的运动中，其机翼的上下摆动通过例如电机等驱动装置的往复转动实现，在这个过程中，通过电机的正转或者反转从而使得所述电机驱动所述机翼实现上下两个方向的往复摆动，但是考虑到所述机翼的摆动需求，同时所述机翼的摆动会受到电机等带来的空间限制，使得所述机翼只能在一定范围内运动，在所述机翼在一个方向上运动并需要进行方向转换时需要进行制动减速，本公开实施例能够将所述机翼在运动中进行方向转换时实现制动作用，并且能够实现将动能进行储存和释放。

[0037] 如图1‑3所示，图1‑3示出了本实施例中的储能制动装置，其中，图1示出了所述储能制动装置的立体示意图，图2示出了所述储能制动装置的爆炸图，图3示出了所述储能制动装置的侧视图，具体地，所述储能制动装置与例如与所述航行器的机翼结构相连接，其包括驱动装置，这里的驱动装置可以采用电机组件100，所述电机组件100包括用于输出动力的电机6和密封套，所述密封套用于封装容纳所述电机6，所述电机6能够稳定地固定在所述密封套中并能够实现顺时针或者逆时针等不同方向的转动以输出动能；为了便于将所述电机6固定设置在所述密封套中，具体地，所述密封套包括前盖1和后盖5，这里对所述前盖1和所述后盖5的形状不做具体限定，只要所述前盖1和所述后盖5相互盖合后并且能够将所述电机6稳定固定在其中即可；优选地，在通过所述密封套封装所述电机6时，使得所述前盖1位于所述电机组件的输出侧，这样便于所述电机6的输出部件伸出所述密封套，也就是，所述电机组件中所述电机6的动能从所述前盖1的方向输出。尤其所述仿生航行器用于水下航行时，所述密封套能够使得所述电机6在水下实现密封。

[0038] 在一个具体的实施方式中，所述前盖1可以是具有一侧封口并且另一侧呈开口的圆柱体形状，这个圆柱体形状与所述电机6的外壳形状匹配，以便于所述电机6固定容纳在所述前盖1中，所述后盖5为平面盖状，所述后盖5可以盖合所述开口，从而盖合在所述前盖1上以形成所述密封套以封装所述电机6。

[0039] 进一步地，图4示出了所述前盖1的立体图，图5示出了所述前盖1的主视图，图6示出了所述后盖5的立体图，图7示出了所述后盖5的侧视图。参照图1‑3并结合图4‑图7所示，为了能够实现所述密封套对所述电机6的封装作用，在所述前盖1的端面上设置第一固定孔11，在所述后盖5的端面上设置第二固定孔51，通过所述第一固定孔11和所述第二固定孔51和例如螺钉的配合可以在当将所述电机6固定其中之后，将所述密封套实现封装。

[0040] 进一步地，由于所述后盖5盖合在所述前盖1上以形成所述密封套以封装所述电机6，所述后盖5包括环形部52，所述环形部52与所述前盖1的端面接触连接，所述第二固定孔
51可以设置在所述环形部52上；此外，在所述环形部52的内侧设置突起部53，所述突起部53远离所述前盖1的方向设置，优选地，所述突起部53可以与所述环形部52相互垂直设置，考虑到在所述密封套中所述电机组件的动能由所述前盖1的方向输出，所述电机6的电源线、控制线等从所述后盖5的方向布置，所述电机6所用的电源线以及控制线等需要从所述电机组件外伸入到所述电机组件中并与所述电机6连接，为此，在所述突起部53上设置线孔54，所述线孔54用于使得所述电机6所用的电源线以及控制线等穿过并与所述电机6相连接。

[0041] 进一步地，如图1‑3所示，作为驱动装置的所述电机6具有输出轴3，所述电机6通过所述输出轴3输出动力，所述输出轴3安装在所述电机组件的输出侧，其穿过并伸出所述电机组件100的所述密封套，尤其穿过所述密封套的所述前盖1，例如可以在所述前盖1上设置通孔以便于所述输出轴3的能够穿过，在所述电机组件的输出侧设置联轴器2，所述联轴器2例如与所述机翼的运动相关联，所述联轴器2具体地位于所述电机组件的外侧，尤其位于所述前盖1的外侧，并且所述联轴器2固定套设在所述输出轴3上，其能够随着所述输出轴3的转动而转动。具体地，在所述电机组件上尤其在所述前盖1上设置第一孔13，所述联轴器2的部分通过穿过所述第一孔13以与所述电机组件100中的所述电机6之间实现固定。

[0042] 进一步地，如图8和9所示，图8示出了所述联轴器2的立体结构示意图，图9示出了所述联轴器2的侧视图，所述联轴器2包括套接部21和拨杆部22，所述套接部21可以和所述拨杆部22一体制成，所述套接部21与所述输出轴3连接；为了便于与所述输出轴3连接，所述套接部21的形状可以是圆盘状，具体地，所述套接部21中设置与所述输出轴3相配合的第二孔23，所述输出轴3穿过所述第二孔23使得所述联轴器2固定设置在所述输出轴3上；进一步地，所述拨杆部22的近端部与所述套接部21连接，在所述拨杆部22的远端部设置拨片24，所述拨片24设置在所述拨杆部21的朝向所述前盖1的第一侧面并与所述拨杆部22相互垂直设置；这样，所述套接部21能够套设在所述输出轴3上并可以与所述输出轴3同轴转动，这样，当所述套接部21随着所述输出轴3转动的过程中，所述套接部21通过所述拨杆部22带动所述拨片24转动，这样，所述电机组件100输出的动能会被传递到所述拨杆部22上。

[0043] 考虑到所述联轴器2设置在所述前盖1的外侧，所述拨片24设置在所述拨杆部22的朝向所述前盖1的第一侧面，进一步地，由于所述输出轴3的动能会随着所述联轴器2的转动传递到所述拨杆部22上，为了实现对所述动能的储存和释放，如图1和2所示，在所述电机组件100的外侧面上设置滑槽12，所述滑槽12尤其可以设置在所述密封套的所述前盖1的端面上，所述滑槽12用于容纳所述拨片24，这里的所述滑槽12的形状与所述前盖1的形状匹配，并且用于配合所述拨片24的运动，以使得所述拨片24能够插入到所述滑槽12中，并且随着所述拨片24的转动以在所述滑槽12中运动，相应地，所述拨片24的形状与所述滑槽12的截面形状相匹配。

[0044] 进一步地，所述滑槽12的长度可以根据所述拨片24的运动范围确定，也就是所述拨片24在所述滑槽12的范围内运动，所述拨片24的运动范围基于所述机翼的摆动范围确定，同时其基于所述电机6的正转或者反转的范围确定。这里，相应地，所述滑槽12具有一定的范围，其两个端部为所述拨片24运动范围的两个终点；由于所述拨片24随着所述电机组件100的所述输出轴3的转动而运动，其运动轨迹为弧形，因此，这里的所述滑槽12的形状例如可以设置为圆弧状，这样，所述拨片24能够沿着圆弧状的所述滑槽12运动。

[0045] 进一步地，由于所述拨片24在所述滑槽12中的一定范围内运动，在所述滑槽12中设置弹簧，以使得所述拨片24在所述滑槽12中运动时能够压缩所述弹簧以通过所述弹簧实现制动作用并能够通过所述弹簧的压缩实现动能的储存，这样，在所述拨片24压缩所述弹簧的行程中将动能进行储存，而在释放所述弹簧的过程中将弹性势能转换用于所述电机6转动的动能。例如可以在所述滑槽12的中部设置缺口以便于所述弹簧的安装。具体地，考虑到所述电机6能够实现正转和反转，从而使得所述输出轴3能够按照两个方向转动，最终使得所述拨片24能够按照两个方向转动，例如顺时针和逆时针方向，这样，所述滑槽12的两个端部分别为所述电机6正转或者反转时，所述拨片24运动的终点，如果所述拨片24继续运动将会接触到并损伤所述电机6，因此，所述拨片24需要在运动到两个端部处进行制动和动能储存；为此，在这两个端部分别固定设置弹簧14，所述拨片24在所述电机6正转或者反转的转动过程中都能够在所述滑槽12中实现往复运动并且能够分别压缩位于所述滑槽12的两个端部的所述弹簧14，从而在所述电机6的两个方向的转动过程中都能通过所述拨片24压缩位于两个端部的所述弹簧14以分别实现制动以及动能的储存，在所述拨片24压缩所述弹簧14的行程中将动能进行储存，而在释放所述弹簧14的过程中将弹性势能转换用于所述电机6转动的动能。并可以使得所述电机6在往复转动的末端处即所述弹簧14压缩的极限位置处实现制动并快速反向回转，满足电机高频往复转动的要求，并节省能量。其中，所述弹簧14在自然状态下的长度即所述弹簧14的压缩行程可以根据需要确定，若所述滑槽12的长度大于所述滑槽12的两个端部处的所述弹簧14的自然长度之和，则意味存在空行程，即在该空行程中并不压缩所述弹簧14。

[0046] 进一步地，继续参照图8和9所示，为了便于在所述输出轴3上安装所述联轴器2，在所述套接部21的朝向所述前盖1的第一侧面设置第一凸台部25，在所述套接部21的远离所述前盖1的第二侧面设置第二凸台部26，所述第一凸台部25和所述第二凸台部26用于加强所述联轴器2与所述输出轴3之间的连接强度，所述第一凸台部25的形状与所述第一孔13匹配，从而穿过所述第一孔13中，在所述第一凸台部25上设置至少一个第三孔27，所述第一凸台部25通过所述第三孔27与所述电机组件100的所述电机6的外壳实现连接。此外，所述第二凸台部26和所述输出轴3之间还可以设置卡键结构以保证所述联轴器2与所述输出轴3同轴转动。

[0047] 通过采用本公开实施例的储能制动装置，按照以下方式实现工作：

[0048] 在所述电机组件中所述电机6的驱动下，通过所述联轴器2带动所述输出轴3转动；所述联轴器2通过所述拨杆部22将动能传递给所述拨片24，其中，所述拨片24运动的曲率半径和所述滑槽12的曲率半径保持一致，这样所述拨片24可以在所述滑槽12中顺畅滑动；其中，在所述滑槽的中间部位设置缺口，其直径略大于所述弹簧14的直径，从而，保证所述弹簧14的便于安装，并能够按照轴向推送至所述滑槽12的端部进行固定，这样，保证了所述弹簧14在与所述拨片24接触后始终在所述滑槽12中做压缩和恢复运动，不会出现周向窜动或者掉出所述滑槽12的情况出现。

[0049] 本公开实施例配合驱动装置控制使用，例如可以运用在仿生航行器的运行中，工作流程如下：在空行程过程中，通过所述电机6上电驱动，带动外部载荷工作，当所述拨片24通过转动即将接触所述电机14时，所述电机6可以断电，依靠负载的惯性继续运动，从而使得所述拨片24压缩所述弹簧14，将负载的动能大部分转换为所述弹簧14的弹性势能储存，并实现制动，当所述弹簧14压缩到最短点，电机电流方向，此时所述弹簧14的弹性势能也释放，使得所述电机6中的转子在带相同负载的情况下具有比单纯电流反向更大的转矩，直接体现就是反向加速更快。在大多数仿生机械的往复运动中更具优势。

[0050] 另一方面，本公开实施例还提供一种航行器，这种航行器可以是仿生航行器，其至少具有机翼以及上面任一项实施例中涉及的储能制动装置。

[0051] 本公开实施例提供的电机储能制动装置，可以广泛应用于电机往复转动的情形，通过与电机连接的联轴器的端部在压缩弹簧的行程中将产生的动能进行储存，而在弹簧释放的过程中将弹性势能转换为电机转动的动能，并可以使得电机在往复转动的末端处即弹簧压缩的极限位置处实现制动并快速反向回转，满足电机高频往复转动的要求，并节省能量。本公开实施例提供的储能制动装置，能够用于控制例如仿生航行器机翼的高频往复摆动，并节省能量。

[0052] 以上实施例仅为本公开的示例性实施例，不用于限制本公开，本公开的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本公开的实质和保护范围内，对本公开做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本公开的保护范围内。