CN114362583B - 一种基于电场力的继电器驱动用电机及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电场力的继电器驱动用电机，包括定子筒、芯轴和四个转子单元；定子筒的内壁设有螺旋形的第一鳍片，第一鳍片涂覆有第一电极层；定子筒内壁设有四个等间隔设置的安装支架，安装支架固定有与第一电极层电性导通的集电块；芯轴转动设于定子筒内；四个转子单元转动连接在四个安装支架上；转子单元设有螺旋形的第二鳍片，第二鳍片涂覆有第二电极层；转子单元与芯轴之间设有单向传动机构；位于上方的三个转子单元的下端均设有与第二电极层电性导通的电刷，电刷在转子单元转动完成时与集电块电性接触，以使第二电极层上的电荷流动至下一转子单元的第二电极层上；本发明有效避免对磁敏感元器件造成干扰，保障磁敏感元器件的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及继电器技术领域，特别是涉及一种基于电场力的继电器驱动用电机。
背景技术
目前的继电器触点分断大多采用电磁铁产生磁场吸附衔铁，再通过一系列位移机构将衔铁的位移转变为对继电器的动触点的位移，从而实现继电器的通断控制。
但是，对于磁敏感的元器件，采用电磁型驱动方式的继电器在工作过程中会在周围环境中产生较强的磁场，易对这些元器件造成干扰，影响这些元器件的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种基于电场力的继电器驱动用电机。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
一种基于电场力的继电器驱动用电机，包括定子筒、芯轴以及四个由上往下依次等间隔排列的转子单元；
所述定子筒的上下端均固定有端盖，所述定子筒的内壁设有螺旋形的第一鳍片，所述第一鳍片的上表面涂覆有可容纳电荷的第一电极层；所述定子筒内壁固定安装有四个等间隔设置的安装支架，四个所述安装支架呈十字形排布，四个所述安装支架的一端分别对应活动套设于芯轴上；每个所述安装支架的另一端均还固定有与第一电极层电性导通的集电块；
所述芯轴转动连接在两个端盖上，且其下端贯穿端盖；
四个所述转子单元均活动套设于芯轴上，并一一对应转动连接在四个安装支架上；每个所述转子单元均设有螺旋形的且与第一鳍片平行的第二鳍片，所述第二鳍片的下表面涂覆有可容纳电荷的第二电极层；每个所述转子单元与芯轴之间均设置有用于使转子单元单向驱动芯轴转动的单向传动机构；
位于上方的三个转子单元的下端均安装有与对应的第二电极层电性导通的电刷，每个所述电刷在对应的转子单元转动完成时与对应的集电块电性接触，以使对应的转子单元上的第二电极层上的电荷能够流动至下一转子单元的第二电极层上。
位于上方的所述端盖穿设有第一引脚和第二引脚，所述第一引脚和第二引脚间隔设置，所述第一引脚与第一电极层电性导通，所述第二引脚与位于最上方的集电块电性导通。
本发明进一步地，每个所述转子单元均包括环状结构的转子本体，所述第二鳍片设置在转子本体的外壁上，所述转子本体的上端设有第一环槽，所述安装支架的另一端设有圆环部，所述转子本体通过第一环槽转动连接在圆环部上，所述集电块对应设置在圆环部外壁的上端。
本发明进一步地，所述单向传动机构包括棘轮以及多个沿周向均布的弹片，所述转子本体的下端设有第二环槽，所述棘轮固定套接在芯轴上并位于第二环槽内，每个所述弹片的一端均固定连接在第二环槽的槽壁上，每个所述弹片的另一端均与棘轮啮合。
本发明进一步地，所述集电块呈圆弧状，所述集电块的两端分别设置有倒角结构，所述电刷通过一复位弹簧弹性连接在转子单元上。
本发明进一步地，所述第二电极层的表面上覆盖有一层绝缘层。
本发明的有益效果为：本发明利用四个转子单元依次在电场力的作用下转动时分别带动芯轴转动，从而为继电器的动触点提供驱动力，实现外界高压回路的通断控制，有效避免对外界磁敏感元器件造成干扰，保障磁敏感元器件的可靠性。
附图说明
图1是本发明的立体图；
图2是本发明的剖面示意图；
图3是本发明部分结构的立体图；
图4是本发明部分结构另一视角的立体图；
图5是本发明的电刷、单向传动机构安装在转子单元上的结构示意图；
图6是本发明的转子单元的立体图；
图7是本发明的单向传动机构的立体图；
图8是本发明的定子筒的结构示意图；
图9是本发明的安装支架安装在定子筒内的结构示意图；
附图标记说明：1、定子筒；11、端盖；12、第一鳍片；13、第一电极层；2、芯轴；3、转子单元；31、转子本体；32、第二鳍片；33、第二电极层；34、绝缘层；4、安装支架；5、集电块；6、单向传动机构；61、棘轮；62、弹片；7、电刷；8、第一引脚；9、第二引脚。
具体实施方式
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，并不是把本发明的实施范围局限于此。
如图1至图9所示，本实施例所述的一种基于电场力的继电器驱动用电机，包括定子筒1、芯轴2以及四个由上往下依次等间隔排列的转子单元3；
所述定子筒1的上下端均固定有端盖11，所述定子筒1的内壁设有螺旋形的第一鳍片12，所述第一鳍片12的上表面涂覆有可容纳电荷的第一电极层13；所述定子筒1内壁固定安装有四个等间隔设置的安装支架4，四个所述安装支架4呈十字形排布，四个所述安装支架4的一端分别对应活动套设于芯轴2上；每个所述安装支架4的另一端均还固定有与第一电极层13电性导通的集电块5；
所述芯轴2转动连接在两个端盖11上，且其下端贯穿端盖11；
四个所述转子单元3均活动套设于芯轴2上，并一一对应转动连接在四个安装支架4上；每个所述转子单元3均设有螺旋形的且与第一鳍片12平行的第二鳍片32，所述第二鳍片32的下表面涂覆有可容纳电荷的第二电极层33；每个所述转子单元3与芯轴2之间均设置有用于使转子单元3单向驱动芯轴2转动的单向传动机构6；
位于上方的三个转子单元3的下端均安装有与对应的第二电极层33电性导通的电刷7，每个所述电刷7在对应的转子单元3转动完成时与对应的集电块5电性接触，以使对应的转子单元3上的第二电极层33上的电荷能够流动至下一转子单元3的第二电极层33上。
位于上方的所述端盖11穿设有第一引脚8和第二引脚9，所述第一引脚8和第二引脚9间隔设置，所述第一引脚8与第一电极层13电性导通，所述第二引脚9与位于最上方的集电块5电性导通。
本实施例的工作原理是：工作时，第一引脚8接电源正极，第二引脚9接电源负极，使得第一电极层13表面聚集大量负电荷，此时从上往下排列的第一个转子单元3的第二电极层33表面聚集大量正电荷，此时第一个转子单元3的第二电极层33与第一电极层13之间由于电场力作用产生吸附力，由于第一电极层13的位置固定，产生的吸附力驱动第一个转子单元3相对定子筒1转动，第一个转子单元3通过单向传动机构6带动芯轴2同步转动，而其余转子单元3保持不动；
当第一个转子单元3带动其上固定的电刷7转动至与对应的集电块5电性接触时，第一个转子单元3上的第二电极层33上的正电荷通过电刷7进入对应的集电块5，并通过对应的集电块5进入第二个转子单元3上的第二电极层33上，此时第二个转子单元3的第二电极层33与第一电极层13之间由于电场力作用产生吸附力，使得第二个转子单元3相对定子筒1转动，并通过对应的单向传动机构6带动芯轴2转动；如此依次使得第三个转子单元3和第四个转子单元3分别带动芯轴2转动，从而能够为继电器内的动触点提供动力，进行外界高压电路的通断控制；
在各个转子单元3均完成驱动芯轴2转动后，将第一引脚8切换至接地，使得第一电极层13表面上聚集的负电荷导出，导出完毕后，将第一引脚8切换至接电源正极，使得第一电极层13表面聚集正电荷，此时各个转子单元3上的第二电极层33与第一电极层13均聚集正电荷，第二电极层33与第一电极层13之间在电场力作用下产生排斥力，驱动各个转子单元3反向转动，此时由于各个单向传动机构6的传动单向性，各个转子单元3不会带动芯轴2转动，从而使得各个转子单元3复位至初始位置，等待下一次驱动。
本实施例利用四个转子单元3依次在电场力的作用下转动时分别带动芯轴2转动，从而为继电器的动触点提供驱动力，实现外界高压回路的通断控制，有效避免对外界磁敏感元器件造成干扰，保障磁敏感元器件的可靠性。
基于上述实施例的基础上，进一步地，每个所述转子单元3均包括环状结构的转子本体31，所述第二鳍片32设置在转子本体31的外壁上，所述转子本体31的上端设有第一环槽，所述安装支架4的另一端设有圆环部，所述转子本体31通过第一环槽转动连接在圆环部上，所述集电块5对应设置在圆环部外壁的上端。
本实施例通过在转子本体31上开设第一环槽，以便安装支架4的圆环部嵌设入第一环槽，从而使得转子本体31与安装支架4之间的装配更为紧凑，利于减小整体结构的体积。
基于上述实施例的基础上，进一步地，所述单向传动机构6包括棘轮61以及多个沿周向均布的弹片62，具体地，弹片62的数量三个，所述转子本体31的下端设有第二环槽，所述棘轮61固定套接在芯轴2上并位于第二环槽内，每个所述弹片62的一端均固定连接在第二环槽的槽壁上，每个所述弹片62的另一端均与棘轮61啮合。
实际使用时，转子本体31带动三个弹片62转动，从而通过三个弹片62驱动棘轮61转动，棘轮61带动芯轴2转动，实现将转子本体31的旋转运动传动至芯轴2上；而转子本体31反向转动时，不会通过弹片62驱动棘轮61转动。
基于上述实施例的基础上，进一步地，所述集电块5呈圆弧状，所述集电块5的两端分别设置有倒角结构，所述电刷7通过一复位弹簧弹性连接在转子单元3上。
具体地，本实施例通过复位弹簧使得电刷7弹性连接在转子本体31的下端，使得电刷7与集电块5接触后，能够保持与集电块5可靠接触，同时在集电块5上设置倒角结构，使得电刷7能够压靠在集电块5的上表面，从而使得集电块5与电刷7之间的接触更为可靠，同时使得前一转子本体31在转动停止的时间段内，下一个转子本体31能够接着继续驱动芯轴2转动，从而实现四个转子单元3在带动芯轴2转动时，能够使得芯轴2连续转动。
基于上述实施例的基础上，进一步地，所述第二电极层33的表面上覆盖有一层绝缘层34。本实施例通过设置绝缘层34，保证电荷能够可靠聚集在第二电极层33上，结构更为可靠。
以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于电场力的继电器驱动用电机，其特征在于，包括定子筒(1)、芯轴(2)以及四个由上往下依次等间隔排列的转子单元(3)；
所述定子筒(1)的上下端均固定有端盖(11)，所述定子筒(1)的内壁设有螺旋形的第一鳍片(12)，所述第一鳍片(12)的上表面涂覆有可容纳电荷的第一电极层(13)；所述定子筒(1)内壁固定安装有四个等间隔设置的安装支架(4)，四个所述安装支架(4)呈十字形排布，四个所述安装支架(4)的一端分别对应活动套设于芯轴(2)上；每个所述安装支架(4)的另一端均还固定有与第一电极层(13)电性导通的集电块(5)；
所述芯轴(2)转动连接在两个端盖(11)上，且其下端贯穿端盖(11)；
四个所述转子单元(3)均活动套设于芯轴(2)上，并一一对应转动连接在四个安装支架(4)上；每个所述转子单元(3)均设有螺旋形的且与第一鳍片(12)平行的第二鳍片(32)，所述第二鳍片(32)的下表面涂覆有可容纳电荷的第二电极层(33)；每个所述转子单元(3)与芯轴(2)之间均设置有用于使转子单元(3)单向驱动芯轴(2)转动的单向传动机构(6)；
位于上方的三个转子单元(3)的下端均安装有与对应的第二电极层(33)电性导通的电刷(7)，每个所述电刷(7)在对应的转子单元(3)转动完成时与对应的集电块(5)电性接触，以使对应的转子单元(3)上的第二电极层(33)上的电荷能够流动至下一转子单元(3)的第二电极层(33)上；
位于上方的所述端盖(11)穿设有第一引脚(8)和第二引脚(9)，所述第一引脚(8)和第二引脚(9)间隔设置，所述第一引脚(8)与第一电极层(13)电性导通，所述第二引脚(9)与位于最上方的集电块(5)电性导通。
2.根据权利要求1所述的一种基于电场力的继电器驱动用电机，其特征在于，每个所述转子单元(3)均包括环状结构的转子本体(31)，所述第二鳍片(32)设置在转子本体(31)的外壁上，所述转子本体(31)的上端设有第一环槽，所述安装支架(4)的另一端设有圆环部，所述转子本体(31)通过第一环槽转动连接在圆环部上，所述集电块(5)对应设置在圆环部外壁的上端。
3.根据权利要求2所述的一种基于电场力的继电器驱动用电机，其特征在于，所述单向传动机构(6)包括棘轮(61)以及多个沿周向均布的弹片(62)，所述转子本体(31)的下端设有第二环槽，所述棘轮(61)固定套接在芯轴(2)上并位于第二环槽内，每个所述弹片(62)的一端均固定连接在第二环槽的槽壁上，每个所述弹片(62)的另一端均与棘轮(61)啮合。
4.根据权利要求1所述的一种基于电场力的继电器驱动用电机，其特征在于，所述集电块(5)呈圆弧状，所述集电块(5)的两端分别设置有倒角结构，所述电刷(7)通过一复位弹簧弹性连接在转子单元(3)上。
5.根据权利要求1所述的一种基于电场力的继电器驱动用电机，其特征在于，所述第二电极层(33)的表面上覆盖有一层绝缘层(34)。
6.一种如权利要求1至5中任一项所述的基于电场力的继电器驱动用电机的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100：第一引脚(8)接电源正极，第二引脚(9)接电源负极，使得第一电极层(13)表面聚集大量负电荷，从上往下排列的第一个转子单元(3)的第二电极层(33)表面聚集大量正电荷，第一个转子单元(3)的第二电极层(33)与第一电极层(13)之间由于电场力作用产生吸附力，产生的吸附力驱动第一个转子单元(3)相对定子筒(1)转动，第一个转子单元(3)通过单向传动机构(6)带动芯轴(2)同步转动，而其余转子单元(3)保持不动；
S200：当第一个转子单元(3)带动其上固定的电刷(7)转动至与对应的集电块(5)电性接触时，第一个转子单元(3)上的第二电极层(33)上的正电荷通过电刷(7)进入对应的集电块(5)，并通过对应的集电块(5)进入第二个转子单元(3)上的第二电极层(33)上，此时第二个转子单元(3)的第二电极层(33)与第一电极层(13)之间由于电场力作用产生吸附力，使得第二个转子单元(3)相对定子筒(1)转动，并通过对应的单向传动机构(6)带动芯轴(2)转动；如此依次使得第三个转子单元(3)和第四个转子单元(3)分别带动芯轴(2)转动，从而能够为继电器内的动触点提供动力，进行外界高压电路的通断控制；
S300：在各个转子单元(3)均完成驱动芯轴(2)转动后，将第一引脚(8)切换至接地，第一电极层(13)表面上聚集的负电荷导出；
S400：导出完毕后，将第一引脚(8)切换至接电源正极，第一电极层(13)表面聚集正电荷，各个转子单元(3)上的第二电极层(33)与第一电极层(13)均聚集正电荷，第二电极层(33)与第一电极层(13)之间在电场力作用下产生排斥力，驱动各个转子单元(3)反向转动，此时由于各个单向传动机构(6)的传动单向性，各个转子单元(3)不会带动芯轴(2)转动，从而使得各个转子单元(3)复位至初始位置，等待下一次驱动。
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