【技术领域】
本实用新型涉及电机自锁技术领域，具体涉及一种带有扭簧自锁机构的电机和线性致动器。
背景技术：
线性致动器是一种致动器，通过将旋转运动转换为线性运动来操作，常用于机床和工业机械、计算机外围设备(如磁盘驱动器和打印机)、阀门和风门以及许多其他需要线性运动的地方，对于线性致动器，自锁是必不可少的功能，比如电动升降桌，当驱动电机没有运行时，需要线性致动器具有自锁能力，以防止升降桌自动下降回位，目前线性致动器的自锁机构包括在丝杆上的柔性自锁和在电机上的刚性自锁，柔性自锁是通过制动扭簧来实现，利用转动丝杆反向转动时带动制动扭簧抱紧以产生制动力，但制动扭簧对丝杆的致动自锁力相对不足，自锁效果差，刚性自锁包括蜗轮蜗杆自锁和斜齿轮自锁等，但现有的刚性自锁方式，自锁性能好时，电机效率低，电机效率低时，自锁性能差，同时一些多片制作结构采用不规则形状，噪音难以控制，且面接触摩擦损耗严重，缩短使用寿命。
在申请公布号为cn103185084a的实用新型专利文件中公开了用于致动装置的具制动功能的马达，包括：马达本体；转轴，穿接在该马达本体的中心；制动机构，包括一制动环和一螺旋弹簧，该制动环由多个环形板所组成，该螺旋弹簧缠绕环设在各该弧形板的外缘，各该弧形板则共同套接在该转轴外周缘；以及，止挡机构，设置在该马达本体和该制动机构之间，用以限制任意一个该弧形板的转动，在转轴作顺时针旋转时将令螺旋弹簧和各弧形板产生径向扩张，转轴作逆时针旋转时可令螺旋弹簧和各弧形板产生径向收缩自锁，本实用新型中制动环的弧形板相对电机固定设置，不跟随转轴转动，转轴逆时针旋转时旋转轴与各弧形板摩擦制动，制动自锁效果较差，且为了能够实现自锁，在转轴作顺时针旋转时转轴仍需与转轴接触产生摩擦，影响转轴正常转动，造成不必要的能耗，且容易磨损。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于设计一种能够部分解决上述技术问题的带有扭簧自锁机构的电机。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种带有扭簧自锁机构的电机，包括电机本体和电机轴，所述扭簧自锁机构套装在电机轴外，所述扭簧自锁机构包括座圈构件和扭簧，所述座圈构件相对电机轴周向固定并随电机轴转动，所述扭簧缠绕环设并弹性紧迫在座圈构件外周缘，所述扭簧的一端相对电机本体固定，所述扭簧的旋紧方向与电机轴的反转方向一致。
采用本方案的有益效果：
1、在电机上采用本实用新型中的扭簧自锁结构，当电机轴正转时，座圈构件随电机轴同步正转，转动方向逆着扭簧的旋向，扭簧和座圈构件的摩擦力将扭簧撑大，扭簧内径增大，扭簧和座圈之间的摩擦力力值减小，不会影响电机的正常转动运行，避免产生额外摩擦和热量，降低能耗，减少磨损、降低更换成本，当电机轴反转时，座圈构件随电机轴同步反转，转动方向与扭簧的旋紧方向一致，扭簧和座圈构件的摩擦力带动扭簧锁紧，造成摩擦力力值增大，越锁越紧从而形成自锁。
2、现有技术中制动扭簧抱紧转动丝杆软性自锁，为了既能实现自锁又不会影响正常转动，对制动扭簧加工精度要求较高，采用上述自锁结构，对扭簧和座圈构件配合精度要求较低，降低加工难度，且相较于现有技术用于致动装置的具制动功能的马达中的各弧形板不随电机轴转动的自锁结构，本方案中座圈构件随电机轴转动，利用扭簧抱紧座圈构件实现自锁，结构更简单，更容易实现，同时自锁力更大，自锁效果更好，稳定性更高，同时相较于蜗轮蜗杆自锁和斜齿轮形成的刚性自锁，本方案中的自锁机构相对柔性，减少部件之间的磨损，降低噪音，延长了电机的使用寿命。
3、本实用新型中的扭簧自锁机构只需套装在电机轴外，结构简单紧凑，体积小，节省安装空间，且无需改变电机原本结构，节省修改成本，同时可以适用于各种类型的电机上，使用范围更广，实用性更强。
4、本实用新型中的电机，可以更好地平衡电机推进和自锁，电机正转过程中(负载上升)，电机输出功率大，扭簧张大，摩擦力减小，效率高；电机反转过程中(负载下降)，电机输出功率小，扭簧收缩，摩擦力增大，效率降低，增加电机输出功率，进而平衡上升下降功率、电流等数值。
作为优选，所述座圈构件包括套设在电机轴上的扭簧座，所述扭簧的内径略小于扭簧座的外径，所述扭簧与扭簧座形成预紧。
作为优选，所述座圈构件包括滚针座和滚针，所述滚针座的外壁上设有若干个滚针槽，所述滚针位于滚针槽中并部分凸出于滚针槽，所述扭簧内径略小于滚针转动行程外径。
作为优选，所述若干个滚针槽沿滚针座圆周均匀分布。
作为优选，还包括电机壳体，所述电机轴穿出电机壳体外。
作为优选，所述电机壳体的尾端设有尾座，所述扭簧靠近电机本体的一端固定在尾座上。
作为优选，还包括罩盖，所述罩盖可拆卸连接在壳体本体的尾端，所述扭簧自锁机构位于罩盖内。
作为优选，所述扭簧远离电机本体的一端固定在罩盖上。
作为优选，所述座圈构件与电机轴通过过盈配合、扁位连接、键连接、卡接中的至少一种进行连接。
本实用新型采用的另一个技术方案如下：
一种线性致动器，包括内管、外管、转动丝杆和上述任一技术方案中所述的带有扭簧自锁机构的电机，所述电机驱动转动丝杆转动，所述转动丝杆转动时带动传动螺母轴向移动，所述传动螺母移动以带动内管和外管发生相对收缩。
实用新型的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。
【附图说明】
下面结合附图对实用新型做进一步的说明：
图1为本实用新型带有扭簧自锁机构的电机立体结构示意图。
图2为本实用新型实施例一中带有扭簧自锁机构的电机爆炸图。
图3为本实用新型实施例一中带有扭簧自锁机构的电机局部剖视图。
图4为本实用新型实施例二中带有扭簧自锁机构的电机爆炸图。
图5为本实用新型实施例二中带有扭簧自锁机构的电机局部剖视图。
附图标记：机本体001；电机壳体101；电机轴002；扭簧自锁机构003；扭簧1；扭簧座2；滚针座3；滚针槽301；滚针4；罩盖004；尾座005。
【具体实施方式】
下面结合本实用新型实施例的附图对本实用新型实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例一：
如图1至图3所示，一种带有扭簧自锁机构的电机，包括电机本体001和电机轴002，扭簧自锁机构003套装在电机轴002外，扭簧自锁机构003包括座圈构件和扭簧1，座圈构件相对电机轴002周向固定并随电机轴002转动，扭簧1缠绕环设并弹性紧迫在座圈构件外周缘，扭簧1的一端相对电机本体001固定，扭簧1的旋紧方向与电机轴002的反转方向一致。
在电机上采用本实用新型中的扭簧1自锁结构，当电机轴002正转时，座圈构件随电机轴002同步正转，转动方向逆着扭簧1的旋向，扭簧1和座圈构件的摩擦力将扭簧1撑大，扭簧1内径增大，扭簧1和座圈之间的摩擦力力值减小，不会影响电机的正常转动运行，避免产生额外摩擦和热量，降低能耗，减少磨损、降低更换成本，当电机轴002反转时，座圈构件随电机轴002同步反转，转动方向与扭簧1的旋紧方向一致，扭簧1和座圈构件的摩擦力带动扭簧1锁紧，造成摩擦力力值增大，越锁越紧从而形成自锁。现有技术中制动扭簧1抱紧转动丝杆软性自锁，为了既能实现自锁又不会影响正常转动，对制动扭簧1加工精度要求较高，采用上述自锁结构，对扭簧1和座圈构件配合精度要求较低，降低加工难度，且相较于现有技术用于致动装置的具制动功能的马达中的各弧形板不随电机轴002转动的自锁结构，本实施例中座圈构件随电机轴002转动，利用扭簧1抱紧座圈构件实现自锁，结构更简单，更容易实现，同时自锁力更大，自锁效果更好，稳定性更高，同时相较于蜗轮蜗杆自锁和斜齿轮形成的刚性自锁，本实施例中的自锁机构相对柔性，减少部件之间的磨损，降低噪音，延长了电机的使用寿命。本实用新型中的扭簧自锁机构003只需套装在电机轴002外，结构简单紧凑，体积小，节省安装空间，且无需改变电机原本结构，节省修改成本，同时可以适用于各种类型的电机上，使用范围更广，实用性更强。本实用新型中的电机，可以更好地平衡电机推进和自锁，电机正转过程中(负载上升)，电机输出功率大，扭簧1张大，摩擦力减小，效率高；电机反转过程中(负载下降)，电机输出功率小，扭簧1收缩，摩擦力增大，效率降低，增加电机输出功率，进而平衡上升下降功率、电流等数值。
本实施例中，座圈构件与电机轴002通过过盈配合、扁位连接、键连接、卡接中的至少一种进行连接，以保证二者相对周向固定。
为了简化结构，如图2和图3所示，本实施中的座圈构件包括套设在电机轴002上的扭簧座2，扭簧1的内径略小于扭簧座2的外径，扭簧1与扭簧座2形成预紧，电机轴002转动时，扭簧座2与扭簧1滑动接触，预紧力产生摩擦力，所述扭簧座为塑料座或金属座，电机轴002正转时，扭簧座2同步正转，摩擦力将扭簧1撑大，不影响电机正常运行，电机轴002反转时，扭簧座2同步反转，摩擦力将扭簧1锁紧，摩擦力增大，形成自锁。
为了更好的保护电机，如图1～图3所示，电机还包括电机壳体101，电机轴002穿出电机壳体101外，电机壳体101的尾端设有罩盖004，罩盖004与电机壳体101可拆卸连接，电机轴002和扭簧1自锁结构位于罩盖004内，以对其形成更好的保护，扭簧1远离电机本体001的一端固定在罩盖004上，扭簧1的另一端为自由端，以便扭簧1随电机转动时涨大或收缩。
如图2和图3所示，电机壳体101的尾端还设有尾座005，尾座005位于罩盖004内，为了固定扭簧1，也可以将扭簧1靠近电机本体001的一端固定在尾座005上，扭簧1的另一端为自由端，以便扭簧1随电机转动时涨大或收缩。
实施例二：
如图4和图5所示，本实施例与实施例一的区别在于，座圈构件包括滚针座3和滚针4，滚针座3的外壁上设有若干个滚针槽301，滚针4位于滚针槽301中并部分凸出于滚针槽301，扭簧1内径略小于滚针4转动行程外径。
滚针4转动行程外径是指，滚针4最外侧顶点在转动过程中所形成的圆外径，采用本实施例中的结构，电机轴002转动时，滚针4与扭簧1滑动接触，预紧力产生摩擦力，电机轴002正转时，安装有滚针4的滚针座3同步正转，摩擦力将扭簧1撑大，不影响电机正常运行，电机轴002反转时，安装有滚针4的滚针座3同步反转，摩擦力将扭簧1锁紧，摩擦力增大，形成自锁。
为了保持扭簧1与滚针座3同轴度，若干个滚针槽301沿滚针座3圆周均匀分布，以保证抱紧时滚针槽301整个周向受力均匀，避免应力集中，局部受力过大，造成折损。
实施例三：
一种线性致动器，包括内管、外管、转动丝杆和上述任一实施例中的带有扭簧自锁机构的电机，电机驱动转动丝杆转动，转动丝杆转动时带动传动螺母轴向移动，传动螺母移动以带动内管和外管发生相对收缩。
以上所述，仅为实用新型的具体实施方式，但实用新型的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白实用新型包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离实用新型的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
1.一种带有扭簧自锁机构的电机，包括电机本体和电机轴，所述扭簧自锁机构套装在电机轴外，其特征在于，所述扭簧自锁机构包括座圈构件和扭簧，所述座圈构件相对电机轴周向固定并随电机轴转动，所述扭簧缠绕环设并弹性紧迫在座圈构件外周缘，所述扭簧的一端相对电机本体固定，所述扭簧的旋紧方向与电机轴的反转方向一致。
2.根据权利要求1所述的带有扭簧自锁机构的电机，其特征在于，所述座圈构件包括套设在电机轴上的扭簧座，所述扭簧的内径略小于扭簧座的外径，所述扭簧与扭簧座形成预紧。
3.根据权利要求1所述的带有扭簧自锁机构的电机，其特征在于，所述座圈构件包括滚针座和滚针，所述滚针座的外壁上设有若干个滚针槽，所述滚针位于滚针槽中并部分凸出于滚针槽，所述扭簧内径略小于滚针转动行程外径。
4.根据权利要求3所述的带有扭簧自锁机构的电机，其特征在于，所述若干个滚针槽沿滚针座圆周均匀分布。
5.根据权利要求1所述的带有扭簧自锁机构的电机，其特征在于，还包括电机壳体，所述电机轴穿出电机壳体外。
6.根据权利要求5所述的带有扭簧自锁机构的电机，其特征在于，所述电机壳体的尾端设有尾座，所述扭簧靠近电机本体的一端固定在尾座上。
7.根据权利要求5或6所述的带有扭簧自锁机构的电机，其特征在于，还包括罩盖，所述罩盖可拆卸连接在壳体本体的尾端，所述扭簧自锁机构位于罩盖内。
8.根据权利要求7所述的带有扭簧自锁机构的电机，其特征在于，所述扭簧远离电机本体的一端固定在罩盖上。
9.根据权利要求1所述的带有扭簧自锁机构的电机，其特征在于，所述座圈构件与电机轴通过过盈配合、扁位连接、键连接、卡接中的至少一种进行连接。
10.一种线性致动器，包括内管、外管和转动丝杆，其特征在于，还包括权利要求1～9任一项中所述的带有扭簧自锁机构的电机，所述电机驱动转动丝杆转动，所述转动丝杆转动时带动传动螺母轴向移动，所述传动螺母移动以带动内管和外管发生相对收缩。
技术总结