CN106763981B - 定角度驱动装置及带有定角度驱动装置的气液切换阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种定角度驱动装置，基板安装有低转数永磁同步马达、2个常闭开关和一切换开关，在触发切换开关的切换控制部并使低转数永磁同步马达、任一常闭开关和切换开关串联导通时，低转数永磁同步马达连续旋转；在转轮的任一触动部旋转到任一常闭开关的触发位置时，到达该触发位置的触动部触发相对应的常闭开关，被触发的常闭开关处于断开状态。气液切换阀的阀体安装有定角度驱动装置，阀芯的阀轴连接转轴。具有结构简单，成本低，动作稳定可靠，准确度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及定角度驱动机构和气液切换阀技术领域，尤其是涉及一种定角度驱动装置及带有定角度驱动装置的气液切换阀。
背景技术
现有技术中，气液切换阀设置有若干接口，用于分别连接输入/输出用于输送气体/液体的管道，气液切换阀需要安装伺服驱动机构，用于控制气液切换阀的阀芯准确旋转设定的角度，实现切换气体或液体的输送方向。而伺服驱动机构包括伺服马达、伺服编码器、伺服译码器和伺服控制系统等组件，除了控制精度的问题外，还要考虑使用环境的腐蚀问题，因此其成本非常高，因此有必要予以改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种定角度驱动装置，它结构简单，成本极低，动作稳定可靠，准确度高。
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种带有定角度驱动装置的气液切换阀，使用永磁同步马达和简易电路实现控制功能，结构简单，成本极低，动作稳定可靠，准确度高。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是。
定角度驱动装置，包括基板、低转数永磁同步马达、2个带有触发部的常闭开关和一带有切换控制部的切换开关，低转数永磁同步马达固定于基板，定角度驱动装置的驱动角度为a，基板开设有一收容腔，收容腔的外缘安装有2个所述常闭开关，2个常闭开关的触发位置的夹角为a；
低转数永磁同步马达的转轴伸入到收容腔中，转轴的轴体固定有一转轮，转轮位于收容腔中，转轮的轮缘设置有至少2个等角度分布的凸出在轮缘的触动部，相邻的两个触动部的夹角为2a；
低转数永磁同步马达的电源输入接口具有第一电源接脚和第二电源接脚；切换开关具有一个电源输入接脚和两个电源输出接脚，电源输入接脚电在切换控制部的控制下连接其中一电源输出接脚；每个常闭开关均具有一第一常闭接脚和一第二常闭接脚，在初始状态下第一常闭接脚电连接第二常闭接脚；
低转数永磁同步马达的第一电源接脚和切换开关的电源输入接脚分别电连接输入电源；2个常闭开关的第一常闭接脚分别电连接切换开关的两个电源输出接脚，2个常闭开关的第二常闭接脚分别电连接低转数永磁同步马达的第二电源接脚；
在触发切换开关的切换控制部并使低转数永磁同步马达、任一常闭开关和切换开关串联导通时，低转数永磁同步马达连续旋转；在转轮的任一触动部旋转到任一常闭开关的触发位置时，到达该触发位置的触动部触发相对应的常闭开关，被触发的常闭开关处于断开状态。
进一步的技术方案中，所述定角度驱动装置的驱动角度为90度，所述转轮的轮缘设置有2个所述触动部，两个触动部对称设置，2个触动部的夹角为180度。
进一步的技术方案中，所述常闭开关选用机械触动开关，机械触动开关具有一触片，触片伸入到收容腔中，收容腔为圆柱体形状，转轮的触动部自基部到外端部的宽度的变化趋势是逐渐收缩变小，转轮的触动部形成一细薄的尖端部。
进一步的技术方案中，所述转轴的外端部设置有用于对接被驱动元件的非圆驱动部，所述常闭开关选用感应开关。
进一步的技术方案中，所述低转数永磁同步马达安装在基板的顶面，基板的底面形成一用于安装被驱动元件的密封配合面，收容腔开设在基板的底面，基板的底面开设有2个开关安装腔，2个开关安装腔均位于收容腔的外缘，且2个开关安装腔分别连通收容腔。
进一步的技术方案中，所述基板的顶面开设有密封腔，低转数永磁马达设置有全封闭的不锈钢外壳，不锈钢外壳的下端部嵌设在密封腔中，密封腔与不锈钢外壳的下端部和/或底面边缘密封配合。
带有定角度驱动装置的气液切换阀，包括阀体和定角度驱动装置，阀体的顶面设置成一密封配合面，阀体的顶面设置有用驱动阀芯旋转的阀轴，定角度驱动装置包括基板、低转数永磁同步马达、2个带有触发部的常闭开关和一带有切换控制部的切换开关，低转数永磁同步马达固定于基板，定角度驱动装置的驱动角度为a，基板的底面开设有一收容腔，收容腔的外缘安装有2个所述常闭开关，2个常闭开关的触发位置的夹角为a；
低转数永磁同步马达的转轴伸入到收容腔中，转轴的轴体固定有一转轮，转轮位于收容腔中，转轮的轮缘设置有至少2个等角度分布的凸出在轮缘的触动部，相邻的两个触动部的夹角为2a；
基板的底面设置成一密封配合面，基板固定于阀体的顶面，基板的底面与阀体的顶面密封配合，阀体的阀轴连接低转数永磁同步马达的转轴；
低转数永磁同步马达的电源输入接口具有第一电源接脚和第二电源接脚；切换开关具有一个电源输入接脚和两个电源输出接脚，电源输入接脚电在切换控制部的控制下连接其中一电源输出接脚；每个常闭开关均具有一第一常闭接脚和一第二常闭接脚，在初始状态下第一常闭接脚电连接第二常闭接脚；
低转数永磁同步马达的第一电源接脚和切换开关的电源输入接脚分别电连接输入电源；2个常闭开关的第一常闭接脚分别电连接切换开关的两个电源输出接脚，2个常闭开关的第二常闭接脚分别电连接低转数永磁同步马达的第二电源接脚；
在触发切换开关的切换控制部并使低转数永磁同步马达、任一常闭开关和切换开关串联导通时，低转数永磁同步马达连续旋转；在转轮的任一触动部旋转到任一常闭开关的触发位置时，到达该触发位置的触动部触发相对应的常闭开关，被触发的常闭开关处于断开状态。
进一步的技术方案中，所述阀体的顶面开设有一连接腔，仅所述阀体的所述阀轴的上端部从阀体内伸出到连接腔中，转轴的外端部伸入到连接腔中，转轴的外端部设置有非圆形状的对接口，阀轴的外端部的形状与对接口的形状匹配，阀轴的外端部插接于转轴的对接口中。
本发明和现有技术相比所具有的优点是：定角度驱动装置结构简单，能够驱动其它元件每一次旋转设定的角度，动作稳定可靠，准确度高，成本极低。
带有定角度驱动装置的气液切换阀，使用永磁同步马达和简易电路实现控制功能，结构简单，成本极低，动作稳定可靠，准确度高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的定角度驱动装置的结构示意图。
图2是本发明的定角度驱动装置另一视角的结构示意图。
图3是本发明的定角度驱动装置的电路结构示意图。
图4是本发明的低转数永磁同步马达带动转轮旋转的结构示意图。
图5是本发明的触动部旋转至触发位置的结构示意图。
图6是本发明的触动部旋转至触发位置时相应的常闭开关处于断开状态的电路结构示意图。
图7是本发明带有定角度驱动装置的气液切换阀的结构示意图。
图8是本发明气液切换阀的阀体的结构示意图。
图中：1、基板 2、低转数永磁同步马达 3、常闭开关 4、切换开关 5、收容腔 6、转轴 7、转轮 8、触动部 9、开关安装腔 10、阀体 11、阀轴 12、连接腔。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。
实施例一
定角度驱动装置，图1至6所示，包括基板1、低转数永磁同步马达2、2个带有触发部的常闭开关3和一带有切换控制部的切换开关4，低转数永磁同步马达2固定于基板1，定角度驱动装置的驱动角度为a，基板1开设有一收容腔5，收容腔5的外缘安装有2个所述常闭开关3，2个常闭开关3的触发位置的夹角为a；低转数永磁同步马达2的转轴6伸入到收容腔5中，转轴6的轴体固定有一转轮7，转轮7位于收容腔5中，转轮7的轮缘设置有至少2个等角度分布的凸出在轮缘的触动部8，相邻的两个触动部8的夹角为2a。例如，定角度驱动装置的驱动角度为90度，所述转轮7的轮缘设置有2个所述触动部8，两个触动部8对称设置，2个触动部8的夹角为180度。
低转数永磁同步马达2的电源输入接口具有第一电源接脚和第二电源接脚；切换开关4具有一个电源输入接脚和两个电源输出接脚，电源输入接脚电在切换控制部的控制下连接其中一电源输出接脚；每个常闭开关3均具有一第一常闭接脚和一第二常闭接脚，在初始状态下第一常闭接脚电连接第二常闭接脚。
低转数永磁同步马达2的第一电源接脚和切换开关4的电源输入接脚分别电连接输入电源；2个常闭开关3的第一常闭接脚分别电连接切换开关4的两个电源输出接脚，2个常闭开关3的第二常闭接脚分别电连接低转数永磁同步马达2的第二电源接脚。
在触发切换开关4的切换控制部并使低转数永磁同步马达2、任一常闭开关3和切换开关4串联导通时，低转数永磁同步马达2连续旋转；在转轮7的任一触动部8旋转到任一常闭开关3的触发位置时，到达该触发位置的触动部8触发相对应的常闭开关3，被触发的常闭开关3处于断开状态。
切换开关4具有两个档位，通过触发切换开关4的切换控制部而实现切换档位，使切换开关4的电源输入接脚电连接其中一个电源输出接脚。在初始状态下，无论转轮7的各触动部8是处于触发位置还是处于触发位置以外的区间，通过触发切换开关4的切换控制部时，低转数永磁同步马达2连续旋转，直到其中一触动部8旋转到触发位置并触动设置在该位置的常闭开关3，在第一次启动时实现自动复位。
在工作状态中，其初始状态必定是，转轮7的其中一触动部8处于触发位置，触动部8保持抵顶于常闭开关3的触片，并使该触发位置的常闭开关3处于断开状态，马达、转轴6及其转轮7停止不动。当通过触发切换开关4的切换控制部时，没有被触动部8触动的常闭开关3与马达、切换开关4串联形成一导通的电路回路，低转数永磁同步马达2连续旋转，直到下一个触动部8旋转到当前导通的常闭开关3所在的触发位置并触动该常闭开关3，当前导通的电路回路被断开，低转数永磁同步马达2停止。在每次需要控制转轴6旋转设定的角度时，只要通过触发切换开关4的切换控制部，切换其档位即可，使用非常方便，电路非常简单，不需要芯片控制，不需要使用伺服马达及其控制系统，成本为使用伺服马达的技术方案的1～2％，且动作非常稳定可靠，控制精度极高。
低转数永磁同步马达2具有转速低、动力大、成本低等优点，常闭开关3选用感应开关。较佳的实施方式中，常闭开关3选用机械触动开关，其成本更低，电路最为简单，触发动作更加稳定可靠。机械触动开关具有一触片，触片伸入到收容腔5中，收容腔5为圆柱体形状，转轮7的触动部8自基部到外端部的宽度的变化趋势是逐渐收缩变小，转轮7的触动部8形成一细薄的尖端部。转轴6的外端部设置有用于对接被驱动元件的非圆驱动部，非圆驱动部的截面形状可以选择三边形或四边形等多边形的形状。
低转数永磁同步马达2安装在基板1的顶面，基板1的底面形成一用于安装被驱动元件的密封配合面，收容腔5开设在基板1的底面，基板1的底面开设有2个开关安装腔9，2个开关安装腔9均位于收容腔5的外缘，且2个开关安装腔9分别连通收容腔5。述基板1的顶面开设有密封腔，低转数永磁马达设置有全封闭的不锈钢外壳，不锈钢外壳的下端部嵌设在密封腔中，密封腔与不锈钢外壳的下端部和/或底面边缘密封配合。所有组件均密封在内，不外露，极有极好的耐腐蚀和抗干扰性，可以使用于高腐蚀、高干扰等恶劣的使用环境中。
实施例二
带有定角度驱动装置的气液切换阀，图1至8所示，包括阀体10，阀体10的顶面设置成一密封配合面，阀体10的顶面设置有用驱动阀芯旋转的阀轴11，阀体10的侧面设置有若干用于连接气体管道或液体管道的连接口，气液切换阀为现有技术，这里不再赘述。
气液切换阀包括实施例一所述的定角度驱动装置，定角度驱动装置包括基板1、低转数永磁同步马达2、2个带有触发部的常闭开关3和一带有切换控制部的切换开关4，低转数永磁同步马达2固定于基板1，定角度驱动装置的驱动角度为a，基板1的底面开设有一收容腔5，收容腔5的外缘安装有2个所述常闭开关3，2个常闭开关3的触发位置的夹角为a；低转数永磁同步马达2的转轴6伸入到收容腔5中，转轴6的轴体固定有一转轮7，转轮7位于收容腔5中，转轮7的轮缘设置有至少2个等角度分布的凸出在轮缘的触动部8，相邻的两个触动部8的夹角为2a；例如，定角度驱动装置的驱动角度为90度，所述转轮7的轮缘设置有2个所述触动部8，两个触动部8对称设置，2个触动部8的夹角为180度。
常闭开关3选用感应开关。较佳的实施方式中，常闭开关3选用机械触动开关，其成本更低，电路最为简单，触发动作更加稳定可靠。机械触动开关具有一触片，触片伸入到收容腔5中，收容腔5为圆柱体形状，转轮7的触动部8自基部到外端部的宽度的变化趋势是逐渐收缩变小，转轮7的触动部8形成一细薄的尖端部。转轴6的外端部设置有用于对接被驱动元件的非圆驱动部，非圆驱动部的截面形状可以选择三边形或四边形等多边形的形状。
基板1的底面设置成一密封配合面，基板1固定于阀体10的顶面，基板1的底面与阀体10的顶面密封配合，阀体10的阀轴11连接低转数永磁同步马达2的转轴6；低转数永磁同步马达2的电源输入接口具有第一电源接脚和第二电源接脚；切换开关4具有一个电源输入接脚和两个电源输出接脚，电源输入接脚电在切换控制部的控制下连接其中一电源输出接脚；每个常闭开关3均具有一第一常闭接脚和一第二常闭接脚，在初始状态下第一常闭接脚电连接第二常闭接脚；低转数永磁同步马达2的第一电源接脚和切换开关4的电源输入接脚分别电连接输入电源；2个常闭开关3的第一常闭接脚分别电连接切换开关4的两个电源输出接脚，2个常闭开关3的第二常闭接脚分别电连接低转数永磁同步马达2的第二电源接脚。
在触发切换开关4的切换控制部并使低转数永磁同步马达2、任一常闭开关3和切换开关4串联导通时，低转数永磁同步马达2连续旋转；在转轮7的任一触动部8旋转到任一常闭开关3的触发位置时，到达该触发位置的触动部8触发相对应的常闭开关3，被触发的常闭开关3处于断开状态。
阀体10的顶面开设有一连接腔12，仅所述阀体10的所述阀轴11的上端部从阀体10内伸出到连接腔12中，转轴6的外端部伸入到连接腔12中，转轴6的外端部设置有非圆形状的对接口，阀轴11的外端部的形状与对接口的形状匹配，阀轴11的外端部插接于转轴6的对接口中。
低转数永磁同步马达2安装在基板1的顶面，基板1的底面形成一用于安装被驱动元件的密封配合面，收容腔5开设在基板1的底面，基板1的底面开设有2个开关安装腔9，2个开关安装腔9均位于收容腔5的外缘，且2个开关安装腔9分别连通收容腔5。述基板1的顶面开设有密封腔，低转数永磁马达设置有全封闭的不锈钢外壳，不锈钢外壳的下端部嵌设在密封腔中，密封腔与不锈钢外壳的下端部和/或底面边缘密封配合。所有组件均密封在内，不外露，极有极好的耐腐蚀和抗干扰性，可以使用于高腐蚀、高干扰等恶劣的使用环境中。
切换开关4具有两个档位，通过触发切换开关4的切换控制部而实现切换档位，使切换开关4的电源输入接脚电连接其中一个电源输出接脚。在初始状态下，无论转轮7的各触动部8是处于触发位置还是处于触发位置以外的区间，通过触发切换开关4的切换控制部时，低转数永磁同步马达2连续旋转，直到其中一触动部8旋转到触发位置并触动设置在该位置的常闭开关3，使阀芯旋转到其中一初始位置并停止在该初始位置，在第一次启动时实现阀芯的自动复位。
在工作状态中，其初始状态必定是，定角度驱动装置的转轮7的其中一触动部8处于触发位置，触动部8保持抵顶于常闭开关3的触片，并使该触发位置的常闭开关3处于断开状态，马达、转轴6及其转轮7停止不动，使阀芯停止在其中一初始位置，气液切换阀保持第一种连接状态。当通过触发切换开关4的切换控制部时，没有被触动部8触动的常闭开关3与马达、切换开关4串联形成一导通的电路回路，低转数永磁同步马达2连续旋转，低转数永磁同步马达2通过转轴6带动阀轴11旋转，直到下一个触动部8旋转到当前导通的常闭开关3所在的触发位置并触动该常闭开关3，当前导通的电路回路被断开，低转数永磁同步马达2停止，使阀芯保持停止在另一位置，气液切换阀保持第二种连接状态。在每次需要切换气液切换阀的连接状态时，只要通过触发切换开关4的切换控制部，切换其档位即可，使用非常方便，本发明选用低转数永磁同步马达2代替伺服电机作为气液切换阀体10驱动元件，其电路非常简单，不需要芯片控制，不需要使用伺服马达及其控制系统，成本为选用伺服马达的技术方案的1～2％，且低转数永磁同步马达2具有转速低和动力大等优点，运行很定，切换阀体10的连接状态时，动作非常稳定可靠，控制精度极高。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，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，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.定角度驱动装置，包括基板(1)、低转数永磁同步马达(2)、2个带有触发部的常闭开关(3)和一带有切换控制部的切换开关(4)，低转数永磁同步马达(2)固定于基板(1)，定角度驱动装置的驱动角度为a，其特征在于：基板(1)开设有一收容腔(5)，收容腔(5)的外缘安装有2个所述常闭开关(3)，2个常闭开关(3)的触发位置的夹角为a；
低转数永磁同步马达(2)的转轴(6)伸入到收容腔(5)中，转轴(6)的轴体固定有一转轮(7)，转轮(7)位于收容腔(5)中，转轮(7)的轮缘设置有至少2个等角度分布的凸出在轮缘的触动部(8)，相邻的两个触动部(8)的夹角为2a；
低转数永磁同步马达(2)的电源输入接口具有第一电源接脚和第二电源接脚；切换开关(4)具有一个电源输入接脚和两个电源输出接脚，电源输入接脚电在切换控制部的控制下连接其中一电源输出接脚；每个常闭开关(3)均具有一第一常闭接脚和一第二常闭接脚，在初始状态下第一常闭接脚电连接第二常闭接脚；
低转数永磁同步马达(2)的第一电源接脚和切换开关(4)的电源输入接脚分别电连接输入电源；2个常闭开关(3)的第一常闭接脚分别电连接切换开关(4)的两个电源输出接脚，2个常闭开关(3)的第二常闭接脚分别电连接低转数永磁同步马达(2)的第二电源接脚；
在触发切换开关(4)的切换控制部并使低转数永磁同步马达(2)、任一常闭开关(3)和切换开关(4)串联导通时，低转数永磁同步马达(2)连续旋转；在转轮(7)的任一触动部(8)旋转到任一常闭开关(3)的触发位置时，到达该触发位置的触动部(8)触发相对应的常闭开关(3)，被触发的常闭开关(3)处于断开状态。
2.根据权利要求1所述的定角度驱动装置，其特征在于：所述定角度驱动装置的驱动角度为90度，所述转轮(7)的轮缘设置有2个所述触动部(8)，两个触动部(8)对称设置，2个触动部(8)的夹角为180度。
3.根据权利要求1所述的定角度驱动装置，其特征在于：所述常闭开关(3)选用机械触动开关，机械触动开关具有一触片，触片伸入到收容腔(5)中，收容腔(5)为圆柱体形状，转轮(7)的触动部(8)自基部到外端部的宽度的变化趋势是逐渐收缩变小，转轮(7)的触动部(8)形成一细薄的尖端部。
4.根据权利要求1所述的定角度驱动装置，其特征在于：所述转轴(6)的外端部设置有用于对接被驱动元件的非圆驱动部，所述常闭开关(3)选用感应开关。
5.根据权利要求1所述的定角度驱动装置，其特征在于：所述低转数永磁同步马达(2)安装在基板(1)的顶面，基板(1)的底面形成一用于安装被驱动元件的密封配合面，收容腔(5)开设在基板(1)的底面，基板(1)的底面开设有2个开关安装腔(9)，2个开关安装腔(9)均位于收容腔(5)的外缘，且2个开关安装腔(9)分别连通收容腔(5)。
6.根据权利要求1所述的定角度驱动装置，其特征在于：所述基板(1)的顶面开设有密封腔，低转数永磁马达设置有全封闭的不锈钢外壳，不锈钢外壳的下端部嵌设在密封腔中，密封腔与不锈钢外壳的下端部和/或底面边缘密封配合。
7.带有定角度驱动装置的气液切换阀，包括阀体(10)，阀体(10)的顶面设置成一密封配合面，阀体(10)的顶面设置有用驱动阀芯旋转的阀轴(11)，其特征在于：包括权利要求1至6之一所述的定角度驱动装置，定角度驱动装置包括基板(1)、低转数永磁同步马达(2)、2个带有触发部的常闭开关(3)和一带有切换控制部的切换开关(4)，低转数永磁同步马达(2)固定于基板(1)，定角度驱动装置的驱动角度为a，基板(1)的底面开设有一收容腔(5)，收容腔(5)的外缘安装有2个所述常闭开关(3)，2个常闭开关(3)的触发位置的夹角为a；
低转数永磁同步马达(2)的转轴(6)伸入到收容腔(5)中，转轴(6)的轴体固定有一转轮(7)，转轮(7)位于收容腔(5)中，转轮(7)的轮缘设置有至少2个等角度分布的凸出在轮缘的触动部(8)，相邻的两个触动部(8)的夹角为2a；
基板(1)的底面设置成一密封配合面，基板(1)固定于阀体(10)的顶面，基板(1)的底面与阀体(10)的顶面密封配合，阀体(10)的阀轴(11)连接低转数永磁同步马达(2)的转轴(6)；
低转数永磁同步马达(2)的电源输入接口具有第一电源接脚和第二电源接脚；切换开关(4)具有一个电源输入接脚和两个电源输出接脚，电源输入接脚电在切换控制部的控制下连接其中一电源输出接脚；每个常闭开关(3)均具有一第一常闭接脚和一第二常闭接脚，在初始状态下第一常闭接脚电连接第二常闭接脚；
低转数永磁同步马达(2)的第一电源接脚和切换开关(4)的电源输入接脚分别电连接输入电源；2个常闭开关(3)的第一常闭接脚分别电连接切换开关(4)的两个电源输出接脚，2个常闭开关(3)的第二常闭接脚分别电连接低转数永磁同步马达(2)的第二电源接脚；
在触发切换开关(4)的切换控制部并使低转数永磁同步马达(2)、任一常闭开关(3)和切换开关(4)串联导通时，低转数永磁同步马达(2)连续旋转；在转轮(7)的任一触动部(8)旋转到任一常闭开关(3)的触发位置时，到达该触发位置的触动部(8)触发相对应的常闭开关(3)，被触发的常闭开关(3)处于断开状态。
8.根据权利要求7所述的带有定角度驱动装置的气液切换阀，其特征在于：所述阀体(10)的顶面开设有一连接腔(12)，仅所述阀体(10)的所述阀轴(11)的上端部从阀体(10)内伸出到连接腔(12)中，转轴(6)的外端部伸入到连接腔(12)中，转轴(6)的外端部设置有非圆形状的对接口，阀轴(11)的外端部的形状与对接口的形状匹配，阀轴(11)的外端部插接于转轴(6)的对接口中。
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