气动马达

1.本发明涉及马达技术领域，特别是涉及一种气动马达。


背景技术：

2.气动马达是指将压缩空气的压力能转换为旋转的机械能的装置。气动马达不需要复杂的控制系统，通过限制供气压力或排气流量，很容易改变扭矩或转速。
3.旋转叶片式气动马达是一种常用的气动马达，主轴多为连续旋转，难以胜任需要精确控制主轴转动角度的场景。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种气动马达，能够在连续旋转模式和步进模式之间切换，从而适应不同的驱动需求。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.本发明公开了一种气动马达，包括：
7.壳体；
8.转子，所述转子包括转轴和滚子；所述转轴转动安装于所述壳体上，所述滚子转动安装于所述转轴上，所述滚子的轴线与所述转轴的轴线平行；沿所述转轴的圆周方向，设有多个所述滚子的分布位置，多个所述分布位置沿所述转轴的圆周方向均布；
9.弹性软管，所述弹性软管与所述壳体的内壁接触，形成与所述转轴同轴的圆弧段；所述圆弧段能够在所述滚子的挤压下弹性变形，形成变形位置；所述弹性软管用于通入气流，以使所述变形位置在所述弹性软管上移动，推动所述转子旋转；所述弹性软管包括多个，多个所述弹性软管的所述圆弧段沿所述转轴的圆周方向间隔设置，以在相邻两个所述圆弧段之间形成阻碍所述滚子的卡阻位置，所述卡阻位置的所述滚子同时与两个所述弹性软管接触；多个所述卡阻位置沿所述转轴的圆周方向均布，每个所述卡阻位置对应的圆心角相同；
10.其中，所述卡阻位置至少为两个，所述分布位置比所述卡阻位置多一个。
11.优选地，所述分布位置包括三个，三个所述分布位置的所述滚子分别为第一滚子、第二滚子和第三滚子；所述卡阻位置包括两个，两个所述卡阻位置分别为第一卡阻位置和第二卡阻位置。
12.优选地，所述弹性软管的两端均位于所述壳体外侧。
13.优选地，各个所述分布位置的所述滚子均包括多个且数量相同。
14.优选地，所述转子包括销轴，所述销轴固定于所述转轴上且平行于所述转轴；每个所述分布位置均设有一个所述销轴，每个所述分布位置的多个所述滚子均安装于对应位置的所述销轴上。
15.优选地，所述壳体包括盒体和端盖，所述端盖固定于所述盒体的开口处，所述转子穿过所述盒体的盒底和所述端盖。
16.优选地，所述转子与所述盒体的盒底之间、所述转子与所述端盖之间均通过轴承转动相连。
17.优选地，所述弹性软管为硅胶管。
18.优选地，所述弹性软管的两端均连接有进气支路和排气支路，所述进气支路与气源相连；
19.所述进气支路、所述排气支路上分别设置阀门，或所述进气支路与所述排气支路的交汇处设置阀门，以控制所述进气支路和所述排气支路的开闭。
20.优选地，所述气动马达还包括控制器，所述阀门为电磁阀，所述控制器与所述阀门电连接。
21.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
22.圆弧段在滚子的挤压下弹性变形，形成变形位置。弹性软管通入气流时，弹性软管靠近进气端的部分在膨胀变形，向滚子施加周向推力，驱动滚子沿圆弧段滚动，从而带动转子旋转。该气动马达具有两种工作模式，一种是连续旋转模式，另一种是步进模式，只需改变通气方式即可实现两种工作模式的切换，简单方便。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明实施例气动马达的部分结构示意图；
25.图2为盒体与弹性软管的位置关系示意图；
26.图3为转子的结构示意图；
27.图4为转子在某一位置时的示意图；
28.图5为转轴的示意图；
29.图6为本发明气动马达又一实施例的部分结构示意图；
30.图7为本发明气动马达又一实施例的部分结构示意图；
31.附图标记说明：1-轴承；2-端盖；3-弹性软管；4-盒体；5-轴承；6-转子；7-滚子；8-销轴；9-转轴；10-第一滚子；11-第二滚子；12-第三滚子；13-第一接口；14-第二接口；15-第三接口；16-第四接口；17-第一卡阻位置；18-第二卡阻位置；19-第一弹性软管；20-第二弹性软管。
具体实施方式
32.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。
33.本发明的目的是提供一种气动马达，能够在连续旋转模式和步进模式之间切换，从而适应不同的驱动需求。
34.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。本发明中，气动马达工作时，分布位置与转子6同步旋转，而卡阻位置不变。
35.参照图1～图5，本实施例提供一种气动马达，包括壳体、转子6和弹性软管3。转子6包括转轴9和滚子7。
36.转轴9转动安装于壳体上，滚子7转动安装于转轴9上，滚子7的轴线与转轴9的轴线平行。沿转轴9的圆周方向，设有多个滚子7的分布位置，多个分布位置沿转轴9的圆周方向均布。弹性软管3与壳体的内壁接触，形成与转轴9同轴的圆弧段。圆弧段能够在滚子7的挤压下弹性变形，形成变形位置。弹性软管3用于通入气流，以使变形位置在弹性软管3上移动，推动转子6旋转。弹性软管3包括多个，多个弹性软管3的圆弧段沿转轴9的圆周方向间隔设置，以在相邻两个圆弧段之间形成阻碍滚子7的卡阻位置，卡阻位置的滚子7同时与两个弹性软管3接触。多个卡阻位置沿转轴9的圆周方向均布，每个卡阻位置对应的圆心角相同。其中，卡阻位置至少为两个，分布位置比卡阻位置多一个。
37.该气动马达的工作原理如下：
38.圆弧段在滚子7的挤压下弹性变形，形成变形位置。弹性软管3通入气流时，弹性软管3靠近进气端的部分在膨胀变形，向滚子7施加周向推力，驱动滚子7沿圆弧段滚动，从而带动转子6旋转。通过增大通入气流的气压，可以提高该周向推力。由于分布位置比卡阻位置多一个，在任意时刻，每个圆弧段均具有至少一个变形位置。
39.参照图1～图5，本实施例中，分布位置包括三个，三个分布位置的滚子分别为第一滚子、第二滚子和第三滚子。卡阻位置包括两个，两个卡阻位置分别为第一卡阻位置和第二卡阻位置。具体的，弹性软管3包括两个，分别为第一弹性软管19和第二弹性软管20。第一弹性软管19的两端分别为第一接口13和第二接口14，第二弹性软管20的两端分别为第三接口15和第四接口16。第一接口13与第四接口16之间为第一卡阻位置17，第二接口14与第三接口15之间为第二卡阻位置18。
40.可以理解的是，根据实际需要的不同，本领域技术人员也可以选择其它数量的分布位置和卡阻位置。例如，图6示出了分布位置为4个，卡阻位置为3个的实施例。又例如，图7示出了分布位置为5个，卡阻位置为4个的实施例。
41.该气动马达具有两种工作模式，一种是连续旋转模式，另一种是步进模式。
42.本实施例中，在连续旋转模式下，两个弹性软管3同时通入气流，且两个圆弧段内气流相对于转轴9的旋转方向相同。以图4为例，第一接口13和第三接口15同时通入气流时，可以使转子6连续顺时针旋转。在图4所示位置，第一接口13通入的气流对第一滚子10施加使转子6顺时针旋转的周向力，第一接口13通入的气流同时也对第三滚子12施加使转子6逆时针旋转的周向力，两者相互抵消，主要依靠第三接口15通入的气流对第二滚子11的推动实现转子6的顺时针旋转。同理，第二接口14和第四接口16同时通入气流，可以使转子6连续逆时针旋转。
43.在步进模式下，假设图4所示位置为气动马达的初始位置，先对第三接口15通入气流，转子6顺时针旋转60度，使第一滚子10到达第二卡阻位置18。此时第三接口15通入的气流对第二滚子11施加使转子6顺时针旋转的周向力，第三接口15通入的气流同时也对第一滚子10施加使转子6逆时针旋转的周向力，两者相互抵消，转子6停止转动。接着，对第一接
口13通入气流，转子6顺时针旋转60度，使第二滚子11到达第一卡阻位置17。此时，第一接口13通入的气流对第三滚子12施加使转子6顺时针旋转的周向力，第一接口13通入的气流同时也对第二滚子11施加使转子6逆时针旋转的周向力，两者相互抵消，转子6停止转动。第一接口13与第三接口15交替通入气体，即可实现转子6顺时针步进旋转。同理，第二接口14与第四接口16交替通入气体，即可实现转子6逆时针步进旋转。
44.本实施例中，弹性软管3与壳体的内壁之间可以是直接接触，也可以是间接接触。间接接触是指，弹性软管3与固定在壳体上的某个部件接触。
45.作为一种可能的示例，弹性软管3的两端均位于壳体外侧，即弹性软管3穿过壳体。然而，实际实施方式不限于此。例如，本领域技术人员也可以使弹性软管3的端部与金属管对接，金属管穿过壳体，弹性软管3不穿过壳体。
46.作为一种可能的示例，本实施例中，各个分布位置的滚子7均包括多个且数量相同。通过在每个分布位置设置多个滚子7，增大变形位置的变形量，使弹性软管3在变形位置处的过流面积较小或消失，从而对转子6产生更大的周向推力。
47.作为一种可能的示例，本实施例中，转子6包括销轴8，销轴8固定于转轴9上且平行于转轴9。每个分布位置均设有一个销轴8，每个分布位置的多个滚子7均安装于对应位置的销轴8上。具体的，本实施例中，三个分布位置的销轴8分别为第一销轴、第二销轴和第三销轴。多个第一滚子10安装于同一个第一销轴上，多个第二滚子11安装于同一个第二销轴上，多个第三滚子12安装于同一个第三销轴上。本实施例中，滚子7具体为轴承，以减小体积。根据实际需要的不同，本领域技术人员也可以选择在轴承外安装转轮。
48.作为一种可能的示例，本实施例中，壳体包括盒体4和端盖2，端盖2固定于盒体4的开口处(端部)，转子6穿过盒体4的盒底和端盖2。根据实际需要的不同，本领域技术人员也可以选择其它形式的壳体。例如，圆柱状壳体沿轴线分为两部分。
49.作为一种可能的示例，本实施例中，转子6与盒体4的盒底之间、转子6与端盖2之间均通过轴承51转动相连，以降低摩擦。
50.作为一种可能的示例，本实施例中，弹性软管3为硅胶管。根据实际需要的不同，本领域技术人员也可以选择其它类型的弹性软管3，例如橡胶管。
51.作为一种可能的示例，本实施例中，弹性软管3的两端均连接有进气支路和排气支路，进气支路与气源相连。即，弹性软管3的每个端部均能够用来进气或出气。进气支路、排气支路上分别设置阀门(手动阀门或电控阀门)，或进气支路与排气支路的交汇处(即连接处)设置阀门(例如二位三通电磁阀)，以控制进气支路和排气支路的开闭。
52.作为一种可能的示例，本实施例中，气动马达还包括控制器，阀门为电磁阀，控制器与阀门电连接，以通过控制器控制阀门的动作。
53.作为一种可能的示例，本实施例中，气动马达还包括编码器，编码器安装于转轴9上，编码器与控制器电连接。通过接收编码器传输的信号，控制器可以得知气动马达中转子6的角度位置信息，以便于在步进模式下对气动马达进行控制。
54.作为一种可能的示例，本实施例中，转轴9和壳体可以采用3d打印的方式制备，以缩短制造周期。其材料可以是pla塑料、abs塑料等轻质塑料，以降低整体重量。通常情况下，该气动马达体积较小，适用于狭小空间。
55.本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例
的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种气动马达，其特征在于，包括：壳体；转子，所述转子包括转轴和滚子；所述转轴转动安装于所述壳体上，所述滚子转动安装于所述转轴上，所述滚子的轴线与所述转轴的轴线平行；沿所述转轴的圆周方向，设有多个所述滚子的分布位置，多个所述分布位置沿所述转轴的圆周方向均布；弹性软管，所述弹性软管与所述壳体的内壁接触，形成与所述转轴同轴的圆弧段；所述圆弧段能够在所述滚子的挤压下弹性变形，形成变形位置；所述弹性软管用于通入气流，以使所述变形位置在所述弹性软管上移动，推动所述转子旋转；所述弹性软管包括多个，多个所述弹性软管的所述圆弧段沿所述转轴的圆周方向间隔设置，以在相邻两个所述圆弧段之间形成阻碍所述滚子的卡阻位置，所述卡阻位置的所述滚子同时与两个所述弹性软管接触；多个所述卡阻位置沿所述转轴的圆周方向均布，每个所述卡阻位置对应的圆心角相同；其中，所述卡阻位置至少为两个，所述分布位置比所述卡阻位置多一个。2.根据权利要求1所述的气动马达，其特征在于，所述分布位置包括三个，三个所述分布位置的所述滚子分别为第一滚子、第二滚子和第三滚子；所述卡阻位置包括两个，两个所述卡阻位置分别为第一卡阻位置和第二卡阻位置。3.根据权利要求1所述的气动马达，其特征在于，所述弹性软管的两端均位于所述壳体外侧。4.根据权利要求1所述的气动马达，其特征在于，各个所述分布位置的所述滚子均包括多个且数量相同。5.根据权利要求4所述的气动马达，其特征在于，所述转子包括销轴，所述销轴固定于所述转轴上且平行于所述转轴；每个所述分布位置均设有一个所述销轴，每个所述分布位置的多个所述滚子均安装于对应位置的所述销轴上。6.根据权利要求1所述的气动马达，其特征在于，所述壳体包括盒体和端盖，所述端盖固定于所述盒体的开口处，所述转子穿过所述盒体的盒底和所述端盖。7.根据权利要求6所述的气动马达，其特征在于，所述转子与所述盒体的盒底之间、所述转子与所述端盖之间均通过轴承转动相连。8.根据权利要求1所述的气动马达，其特征在于，所述弹性软管为硅胶管。9.根据权利要求1所述的气动马达，其特征在于，所述弹性软管的两端均连接有进气支路和排气支路，所述进气支路与气源相连；所述进气支路、所述排气支路上分别设置阀门，或所述进气支路与所述排气支路的交汇处设置阀门，以控制所述进气支路和所述排气支路的开闭。10.根据权利要求9所述的气动马达，其特征在于，所述气动马达还包括控制器，所述阀门为电磁阀，所述控制器与所述阀门电连接。

技术总结
本发明公开了一种气动马达，包括壳体、转子和弹性软管。转子包括转轴和滚子。转轴转动安装于壳体上，滚子转动安装于转轴上，滚子的轴线与转轴的轴线平行。沿转轴的圆周方向，设有多个滚子的分布位置，多个分布位置沿转轴的圆周方向均布。弹性软管与壳体的内壁接触，形成与转轴同轴的圆弧段。弹性软管包括多个，多个弹性软管的圆弧段沿转轴的圆周方向间隔设置，以在相邻两个圆弧段之间形成阻碍滚子的卡阻位置。多个卡阻位置沿转轴的圆周方向均布，每个卡阻位置对应的圆心角相同。卡阻位置至少为两个，分布位置比卡阻位置多一个。相比于现有技术，本发明的气动马达能够在连续旋转模式和步进模式之间切换，从而适应不同的驱动需求。求。求。


技术研发人员：杨扬 陈欣鹏 康硕 钟宋义 杨毅 邵文韫 高守玮
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/7/4