CN108418385B - 线性步进电机及阀门 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种线性步进电机及阀门，该电机包括定子、转子及部分置于定子壳体内的致动杆，所述线性步进电机还包括一固定于定子上的轴承护罩，其上开设有两个导向切口，所述转子包括一螺纹轴，所述致动杆的内端部形成有与螺纹轴齿合的螺母部、外端部形成有连接杆、及中间部形成有支架，所述支架包括若干相互平行的叉腿，所述支架连接螺母部及连接杆，并穿过所述两个导向切口被旋转锁定，所述轴承护罩通过若干叉腿之间的空隙套设于所述支架上。实施本发明，能够延长线性步进电机的使用寿命。

Description

线性步进电机及阀门
【技术领域】
本发明涉及电机，更具体地，涉及一种线性步进电机及具有该线性步进电机的阀门。
【背景技术】
现有的线性步进电机通常包括有致动杆，该致动杆包括有连接杆用于连接外部的功能件，例如燃气阀门。然而，现有的线性步进电机的结构使得致动杆及连接杆很难被更换为新的致动杆及连接杆，从而就导致在致动杆或者连接杆损坏时导致整个线性步进电机无法使用，造成资源的浪费。
【发明内容】
本发明提供一种线性步进电机包括定子、转子及部分置于定子壳体内的致动杆，所述线性步进电机还包括一固定于定子上的轴承护罩，其上开设有两个导向切口，所述转子包括一螺纹轴，所述致动杆的内端部形成有与螺纹轴齿合的螺母部、外端部形成有连接杆、及中间部形成有支架，所述支架包括若干相互平行的叉腿，所述支架连接螺母部及连接杆，并穿过所述两个导向切口被旋转锁定，所述轴承护罩通过若干叉腿之间的空隙套设于所述支架上。
作为一种优选方案，所述轴承护罩包括两个互补的轴承护罩段，两个互补的轴承护罩段在接合状态下形成所述两个导向切口以及两个导向切口间用于支撑螺纹轴的轴承桥。
作为一种优选方案，所述轴承护罩包括两个半圆形的半部，每个半部具有部分切口，所述两个半部在接合状态下形成两个封闭的导向切口以容纳所述致动杆的支架。
作为一种优选方案，所述轴承桥与轴承护罩的其中一轴承护罩段一体成型。
作为一种优选方案，所述轴承护罩的两个互补的轴承护罩段在接合状态下通过插销或者锁舌锁定在一起。
作为一种优选方案，所述轴承护罩为一单一部件，所述两个导向切口通过两个平行的狭槽连通至轴承护罩的边缘，两个导向切口之间形成一支撑该螺纹轴的轴承桥。
作为一种优选方案，所述定子包括两个定子突起，在轴承护罩的接合状态下，所述定子突起插入至所述两个平行的狭槽中。
作为一种优选方案，所述轴承护罩为单一部件，所述两个导向切口沿轴承护罩的边缘直接径向地形成以容纳所述支架，两个导向切口之间形成一支撑该螺纹轴的轴承桥，所述轴承护罩插入至所述支架的空隙中。
本发明还提供一种线性步进电机包括定子、转子及部分置于定子壳体内的致动杆，所述线性步进电机还包括一固定于定子上的轴承护罩，其上开设有两个导向切口，所述转子包括一螺纹轴，所述致动杆的内端部形成有与螺纹轴齿合的螺母部、外端部形成有连接杆、及中间部形成有若干相互平行的支架，所述支架包括若干相互平行的叉腿，所述支架用于连接螺母部及连接杆，并通过所述两个导向切口被旋转锁定，所述叉腿远离螺母部的端部沿径向形成有钩形轮廓，所述连接杆的端部形成有与钩形轮廓插接的配合轮廓。
作为一种优选方案，所述连接杆包括一止动件用于限制径向插入路径。
作为一种优选方案，所述连接杆在所述配合轮廓内形成有一弹性区域。
作为一种优选方案，所述弹性区域通过在配合轮廓内设置相应的凹陷部来形成。
作为一种优选方案，所述叉腿的外表面为倾斜面。
作为一种优选方案，所述支架包括至少两条平行的叉腿。
作为一种优选方案，所述连接杆上设置有一连接部用于连接外部功能件。
作为一种优选方案，所述螺母部内部形成有内螺纹。
作为一种优选方案，所述致动杆由抗弯刚性注塑塑料制成。
本发明还提供一种阀门，包括前述所述的线性步进电机。
实施本发明，能够延长电机的使用寿命。
【附图说明】
下面将结合说明书附图及实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明一个实施例提供的线性步进电机的立体示意图；
图2是本发明一个实施例提供的致动杆的立体示意图；
图3a是本发明一个实施例提供的轴承护罩由两个互补的轴承护罩段组成的俯视图；
图3b是图3a中的两个互补的轴承护罩段接合状态下的示意图；
图4是本发明一个实施例提供的线性步进电机包括单一部件的轴承护罩的立体视图；
图5是本发明一个实施例提供的单一部件的轴承护罩的视图；
图6是本发明一个实施例提供的定子包括有定子突起的立体视图；
图7是本发明一个实施例提供的线性步进电机包括一贯穿的轴承护罩的立体视图；
图8a是本发明一个实施例提供的致动杆包括一贯穿的轴承护罩的立体视图；
图8b示出了致动杆及轴承护罩的示意图；
图9是本发明另一实施例提供的线性步进电机的立体示意图；
图10示出了图9的线性步进电机于另一角度的视图；
图11示出了一完整的致动杆包括支架及连接杆的俯视图；
图12示出了图11中的致动杆沿A-A及B-B切割的剖视图。
图13示出了一种阀门示意图。
【具体实施方式】
图1示出了第一实施例中的一线性步进电机100，该电机100包括定子1、固定于定子1上封闭电机的轴承护罩2、置于定子1内的转子102(如图3a所示)、及置于定子内的致动杆5。该转子102包括一螺纹轴103。所述轴承护罩2上开设有两个导向切口7。该致动杆5包括形成于内端部与螺纹轴103齿合的螺母部9、外端部形成有连接杆8、及中间部形成支架6。所述支架6包括至少两条相互平行的叉腿61。所述相互平行的叉腿61穿过所述两个导向切口7被旋转锁定。所述轴承护罩2通过若干叉腿61之间的空隙套设于所述支架6上。在第一实施方式中，该致动杆5整体为一单一组件。在第二实施方式中，该致动杆5也可由两个、三个或者多个组件组合而成。
图2所示的致动杆5为一单一组件，其由抗弯刚性注塑塑料制成。所述支架6的两端用于连接螺母部9及连接杆8。
在本实施例中，该螺母部9置于电机内部，其内部形成有内螺纹92用于与螺纹轴103齿合。当螺纹轴103随电机旋转时，该螺母部9用于将螺纹轴103的旋转运动转化为驱动杆5的直线运动，从而配合支架6与轴承护罩2的两个导向切口7一起确保致动杆5不旋转。该支架6为螺纹轴103提供一内部轴向空间。该连接杆8基于用户需求设置有一连接部11用于连接外部功能件，在本实施方式中，该连接部11为一具有孔的槽。其他实施方式中，该连接部11根据用户需要也可设置为其他结构，比如卡钩，卡槽等。
图3a及图3b示出了轴承护罩2于第一实施例下的结构。该轴承护罩2由两个半圆形的轴承护罩段2a,2b组成，两者一起构成了一个完整的轴承护罩2。本实施方式中，该两个半圆形的部分2a及2b由塑料材料制成。每个轴承护罩段2a及2b包括有插销和锁舌12以及将轴承护罩2固定至定子1上的模具槽3。每个模具槽3上设置有连接夹子4。该轴承护罩2靠近定子1的内侧设置有预设的轮廓用于容纳定子圆形横截面壳体。如图3a所示，从图中可以看出，轴承护罩段2a及2b沿轴承中心略微凹陷形成有凹槽及两者之间的轴承桥10，两个轴承护罩段2a及2b接合在一起后形成导向切口7，便于支架6的插入。所述的轴承桥10用于支撑该螺纹轴103。在本实施方式中，该轴承护罩段2a及2b为对称的半圆形，其他实施方式中，该两个轴承护罩段2a及2b也可以为不对称的其他形状，两者之间只要可以互补地连接在一起形成完整的轴承护罩2即可。
如图3b所示为完整的轴承护罩2的侧面视图。两个对称的轴承护罩段2a及2b组合在一起，并通过插销和锁舌12卡扣在一起。同时，通过模具槽3内的四个连接夹4将轴承护罩2固定到定子1上。再者，从图上可以看出，轴承护罩2的中心被致动杆5的连接杆8的俯视图所遮蔽，而轴承护罩2上的圆弧段形状的两个导向切口7是可见的。
如图4至6所示为第二实施例下的轴承护罩2，该轴承护罩2为一单一组件。该轴承护罩2上开设有两个导向切口7，及与该导向切口7连通朝向轴承护罩2边缘的狭槽13。该狭槽13便于致动杆5的支架6从边缘插入至该导向切口7。所述定子1还包括两个定子突起15，该定子突起15用于插入该狭槽13内以封闭该狭槽，从而避免支架6从狭槽13中滑出。同时，两个导向切口7之间形成有支撑该螺纹轴103的轴承桥10。
如图7至8b所示为第三实施例下的轴承护罩2，该轴承护罩2为一塑料盘。该塑料盘包括沿边缘开口的导向切口7。该致动杆的支架6插入至该塑料盘的导向切口7，并通过粘胶或者焊接等方式将塑料盘旋转锁定于定子2的中心。本实施例中，该轴承护罩2为圆盘，该两个导向切口7沿轴承护罩2的边缘直接径向地形成以用于容纳所述支架6。该两个导向切口7之间形成一支撑该螺纹轴103的轴承桥10。所述轴承护罩2插入至所述支架6的叉腿61之间的空隙中。在安装该轴承护罩2于支架6上时，该轴承护罩2的厚度与该支架6之间的空隙宽度相匹配，从而安装时，使得该轴承护罩2可以先纵向的穿过该支架6的间隙，接着旋转为横向，同时，该导向切口7的尺寸与支架6的叉腿61横截面的宽度相匹配，从而使得在轴承护罩2处于横向时，该支架6的叉腿61可以收容在导向切口7中。
图9示出了第二实施例中的一线性步进电机，该电机除了致动杆5与图1中的致动杆5的结构不同外，其他部件的相关描述与前面部件的相关描述类似。该电机的壳体上设置有一电插座连接器80，用于根据需要在两个旋转方向上对线性步进电机进行控制。在本实施例中，该连接杆8可根据用户的需要设计为不同的结构，例如作为一阀门的控制器，并可替换性的连接于支架6上。
如图10所示，该电机还包括一轴承护罩91，其远离轴承护罩2置于定子的另一端。
如图11所示为一致动杆5的完整示意图。该致动杆5包括可具有不同设计的被插入至支架6上的连接杆8。所述连接杆8包括一止动件81用于限制径向插入路径。该支架的每个叉腿61的外端部包括沿径向向内形成的凹槽31以构成一钩形轮廓83。该叉腿61的外表面41与轴线形成钝角倾斜面，从而通过施加一短暂的压力便可将连接杆8径向地插入至支架6上的钩形轮廓83处直至到达止动件81停止运动。而上述的结构使得在轴向插入连接杆8时，由于该导向切口7的限制作用，可以避免该支架6的叉腿61沿径向分离；同时，上述的机构使得在沿径向插入该连接杆8时，可以避免连接杆8从支架6上意外松开掉落。
该连接杆8的端部形成有与钩形轮廓83插接的配合轮廓84，从而确保在连接杆8被插入至支架6时两者之间可以无间隙的插接。该配合轮廓84包括形成于端部的外轮廓17，其与凹槽31精确配合，以及一倾斜的定位环18，其与支架6的外表面41精确配合。
该支架6的叉腿61接触区域的张力方向与用户施加的力的方向垂直。为了避免叉腿因为弯曲张开或者不经意的松开，该叉腿61通过其斜面径向保持。
另外，该连接杆8的配合轮廓84内部形成有凹陷部19，从而形成一弹性区域82，使得在插入过程中，该配合轮廓84可以弹性变形被插接至该支架的钩状轮廓84中，插接完成后，该弹性区域82弹性恢复，从而使得两者之间锁定更紧密。本实施方式中，该凹陷部19为穿孔，其他实施方式中，该凹陷部19也可为弹性件等。
这种燕尾榫插入方式的设计使得施加在驱动杆5上的拉力可以作用于连接杆8上，而推力可以作用于支架6上。已知的塑料材料的优点在于更容易忍受推力，从而利用该连接杆8的较大横截面将拉力作用在连接杆8上，以此保持稳定性。在连接杆8的前表面上的外轮廓17与连接杆8的定位环18之间产生的实际压力抵触该支架6的钩状轮廓83。
图12示出了完整的致动杆5及其连接杆8。截面图BB示出了已经提到的止动件81，其限制连接杆8在叉腿上的径向插入路径。另外，截面图BB再次示出了连接杆8如何被紧压进入叉腿61，其内凹槽19在钩状轮廓83的区域中为连接柄8提供必要的弹性。此外，截面图AA具体示出了在致动杆5的螺母部9处的内螺纹101，螺纹轴103以旋转锁定的方式运行。内螺纹101可形成在螺母部9内部，或者将具有内螺纹101的单独螺纹件插入到螺母部9中。同样的，在叉腿61和连接杆8之间的燕尾榫方式配合，使得两个部件在径向上无需工具地进行插入并且提供绝对的牢固。
由支架6，螺母部9和连接杆8组成的完整的致动杆5由抗冲击的，抗挠刚度的注塑塑料材料制成。耐久性试验已经表明，在支架6，螺母部9和连接杆8之间使用燕尾榫的配合方式，使得在100N的拉力和推力的长期操作下更容易达到需要的使用寿命。
图13所示一种阀门200，该阀门200包括线性步进电机100。本实施方式中，该阀门200可为加热装置，例如加热锅炉等的控制阀门。
对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (20)

1.一种线性步进电机，包括定子、转子及部分置于定子壳体内的致动杆，其特征在于：所述线性步进电机还包括一固定于定子上的轴承护罩，其上开设有两个导向切口，所述转子包括一螺纹轴，所述致动杆的内端部形成有与螺纹轴齿合的螺母部、外端部形成有连接杆、及中间部形成有支架，所述支架包括若干相互平行的叉腿，所述支架连接螺母部及连接杆，并穿过所述两个导向切口被旋转锁定，所述轴承护罩通过若干叉腿之间的空隙套设于所述支架上，所述轴承护罩及所述致动杆中的一个由至少两部分组成，所述轴承护罩及所述致动杆中的一个的至少两部分沿所述致动杆的非轴向方向插接在一起，从而引导导向切口容纳所述叉腿以及形成于导向切口间用于支撑所述螺纹轴的轴承桥。
2.如权利要求1所述的线性步进电机，其特征在于：所述轴承护罩包括两个互补的轴承护罩段，两个互补的轴承护罩段在接合状态下形成所述两个导向切口。
3.如权利要求1所述的线性步进电机，其特征在于：所述轴承护罩包括两个半圆形的半部，每个半部具有部分切口，所述两个半部在接合状态下形成两个封闭的导向切口以容纳所述致动杆的支架。
4.如权利要求2所述的线性步进电机，其特征在于：所述轴承桥与轴承护罩的其中一轴承护罩段一体成型。
5.如权利要求2所述的线性步进电机，其特征在于：所述轴承护罩的两个互补的轴承护罩段在接合状态下通过插销或者锁舌锁定在一起。
6.如权利要求1所述的线性步进电机，其特征在于：所述轴承护罩为一单一部件，所述两个导向切口通过两个平行的狭槽连通至轴承护罩的边缘。
7.如权利要求6所述的线性步进电机，其特征在于：所述定子包括两个定子突起，在轴承护罩的接合状态下，所述定子突起插入至所述两个平行的狭槽中。
8.如权利要求1所述的线性步进电机，其特征在于：所述轴承护罩为单一部件，所述两个导向切口沿轴承护罩的边缘直接径向地形成以容纳所述支架，所述轴承护罩插入至所述支架的空隙中。
9.如权利要求8所述的线性步进电机，其特征在于：所述轴承护罩以旋转锁定的方式固定在所述定子的内环中。
10.一种线性步进电机，包括定子、转子及部分置于定子壳体内的致动杆，其特征在于：所述线性步进电机还包括一固定于定子上的轴承护罩，其上开设有两个导向切口，所述转子包括一螺纹轴，所述致动杆的内端部形成有与螺纹轴齿合的螺母部、外端部形成有连接杆、及中间部形成有若干相互平行的支架，所述支架包括若干相互平行的叉腿，所述支架用于连接螺母部及连接杆，并通过所述两个导向切口被旋转锁定，所述叉腿远离螺母部的端部沿径向形成有钩形轮廓，所述连接杆的端部形成有与钩形轮廓沿所述致动杆的非轴向方向插接的配合轮廓。
11.如权利要求10所述的线性步进电机，其特征在于：所述连接杆包括一止动件用于限制径向插入路径。
12.如权利要求10所述的线性步进电机，其特征在于：所述连接杆在所述配合轮廓内形成有一弹性区域。
13.如权利要求12所述的线性步进电机，其特征在于：所述弹性区域通过在配合轮廓内设置相应的凹陷部来形成。
14.如权利要求12所述的线性步进电机，其特征在于：所述叉腿的外表面为倾斜面。
15.如权利要求10所述的线性步进电机，其特征在于：所述支架包括至少两条平行的叉腿。
16.如权利要求10所述的线性步进电机，其特征在于：所述连接杆上设置有一连接部用于连接外部功能件。
17.如权利要求10所述的线性步进电机，其特征在于：所述螺母部内部形成有内螺纹。
18.如权利要求10所述的线性步进电机，其特征在于：所述致动杆由抗弯刚性注塑塑料制成。
19.一种阀门，包括如权利要求1至9中任意一项所述的线性步进电机。
20.一种阀门，包括如权利要求10至18中任意一项所述的线性步进电机。
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