CN116846149A - 一种带状态开关的永磁式有限转角电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种带状态开关的永磁式有限转角电机，包括机壳组件、定子组件、转子组件、开关组件和限位组件；转子组件和定子组件位于机壳组件腔体内，转子组件同轴安装在定子组件中心孔中；转子组件的转轴伸出机壳组件外，开关组件同轴安装在转轴伸出端，转轴两端分别与壳体组件两端连接；定子组件包括定子铁心和绕组，定子铁心的齿部高于轭部，绕组嵌装在齿部上，定子铁心与机壳组件固连。开关组件位于机壳组件外，包括绝缘板和两组触片组件；触片组件通过导线与外部状态开关显示器连接；限位组件安装在转轴上，能够在极限位置处触拨触片组件形成导通回路，实现远端观察显示电机到位状态。
Description
技术领域
本发明属于电机技术领域，具体涉及一种带状态开关的永磁式有限转角电机。
背景技术
传统的有限转角电机由直流力矩电机和位置指示部件组成，位置指示部件由电刷和弹簧片组成。在大冲击和强振动的场合下，由于直流力矩电机的断电锁位力较小，无法实现准确的锁位，且电刷部分易磨损，使用寿命低。
另外，在一些使用场合，需要在主控控制器中显示电机到位状态，以便在组件装配完成后不方便目视观察时进行到位的判断。
发明内容
为了解决传统有限转角电机锁位力小和电刷易磨损等问题，本发明提供一种带状态开关的永磁式有限转角电机。
本发明的技术方案是：一种带状态开关的永磁式有限转角电机，包括机壳组件、定子组件、转子组件、开关组件和限位组件；转子组件和定子组件位于机壳组件腔体内，转子组件同轴安装在定子组件中心孔中；转子组件的转轴伸出机壳组件外，开关组件同轴安装在转轴伸出端，转轴两端分别与壳体组件两端连接；
所述定子组件包括定子铁心2和绕组9，定子铁心的齿部高于轭部，绕组9嵌装在齿部上，定子铁心2与机壳组件固连；
所述转子组件包括磁钢3、磁轭4和转轴8；转轴8转动连接在机壳组件内孔中，磁轭4套装在转轴8上，磁钢3与磁轭4外壁固定连接，磁钢3具有一对N极和S极；
所述开关组件位于机壳组件外，包括绝缘板11、轴套12和两组触片组件；绝缘板11通过轴套安装在转轴伸出段上，两组触片组件分别位于绝缘板11上两个极限位置处；触片组件通过导线与外部控制器指示灯连接；
所述限位组件安装在转轴上且靠近开关组件，限位组件能够在极限位置处触拨触片组件形成导通回路，实现状态到位显示。
进一步的，所述绝缘板11为异型结构，一端面上对称开设限位槽，限位动板能够在限位槽内转动，限位槽的两个限位端呈90°；另一端面上设有多个开槽，用于引出触片组件的导线和电机定子的导线。
进一步的，所述触片组件包括静触片16、动触片17、绝缘片18和导线，两个触片组件分别安装在绝缘板11两个限位端端面上；静触片16和动触片17一端分别连接在绝缘片18两侧，另一端为自由端，静触片16和动触片17的自由端能够在限位组件触拨作用下接触导通；静触片16和动触片17分别通过导线与外部状态开关显示器。
进一步的，所述限位组件包括限位动板13和螺母，限位动板13中心孔内壁上设有方形槽，与转轴8外壁凸起配合，限位动板13通过螺母14与转轴8轴向压紧；限位动板13两侧设有凸起，分别位于绝缘板11上的限位槽中。
进一步的，所述限位动板与绝缘板11材料相同。
进一步的，定子组件2外壁上沿轴线设有圆柱销20，定子组件浸漆后通过圆柱销20导向安装在机壳1内壁连接上。
进一步的，所述绝缘板11通过塑压或3D打印方式加工而成。
进一步的，还包括指示针，所述指示针固连在转轴端面上。
进一步的，所述机壳组件包括机壳1、防尘盖15和后端盖6；防尘盖与机壳封闭端外端面固连，限位组件和开关组件位于防尘盖腔体内；后端盖6固定在机壳开口端，转轴8与后端盖中心孔转动配合。
进一步的，转轴8两端分别通过轴承与机壳1和后端盖中心孔连接。
本发明的有益效果是：
1、本发明中定子铁心的齿部高于轭部，能够有效防止线圈绕制过程中超出内圆面，且增加了齿部面积，有效提高了断电锁位力，使电机能够耐受大冲击和强振动环境。
2、本发明的限位功能和状态显示功能通过开关组件结构设计集成在一起，可以有效的节省轴向空间。
3、本发明中限位动板与绝缘板采用相似的非金属材质，有效缓冲转动到位时的冲击，提高了电机寿命。
4、本发明通过设计指示针，便于从电机外部观察限位动板位置；通过状态显示开关线连接控制器，实现远端观察显示电机到位状态。
附图说明
图1是本发明带状态开关的永磁式有限转角电机剖视图；
图2是图1中定子铁心结构示意图；
图3是图1中转子结构示意图；
图4是图1中开关组件结构示意图；
图5是图4中绝缘板结构示意图；
图6是图5的仰视图；
图7是图1中限位动板结构示意图；
图8是本发明电机外形图；
图9是本发明的状态转换原理图。
附图标记说明：1-机壳，2-定子铁心，3-磁钢，4-磁轭，5-第一轴承，6-后端盖，7-螺钉，8-转轴，9-绕组，10-第二轴承，11-绝缘板，12-轴套，13—限位动板，14-螺母，15-防尘盖，16-静触片，17-动触片，18-绝缘片，19-指示针，20-圆柱销。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
参照图1-图9。一种带状态开关的永磁式有限转角电机，包括机壳组件、定子组件、转子组件、开关组件和限位组件。转子组件和定子组件位于机壳组件腔体内，转子组件同轴安装在定子组件中心孔中，转子组件的转轴伸出机壳组件外，开关组件同轴安装在转轴伸出端。
参照图1和图7。机壳组件包括机壳1、后端盖6和防尘盖15；机壳1为回转体状，中部沿轴线开设通孔，并设有容纳定子组件和转子组件的腔体，转子组件的转轴8穿过所述通孔。防尘盖15和后端盖6分别安装在机壳1两端。
所述防尘盖15为凸字型回转体状，内部开设腔体，防尘盖与机壳1法兰段固连，开关组件和限位组件位于防尘盖腔体内。防尘盖封闭机壳组件的腔体，防止灰尘进入腔体内。
所述后端盖6为回转体状，同轴安装在机壳端面内，与机壳1外壁通过螺钉固定，所述后端盖起到支撑转轴8的作用。
参照图2。所述定子组件包括定子铁心2和绕组9。定子铁心2为回转体状，中部沿轴线开设中心孔，用于安装转子组件，转子组件外壁与定子组件中心孔内壁之间间隙配合，保证转动顺滑无接触。定子铁心2内壁对称设置两个齿部，齿顶为弧形，绕组9通过人工或机器嵌线的方式嵌入在齿部上，定子铁心的齿部高于轭部，能够有效防止线圈绕制过程中超出定子铁心内圆面，增加齿部面积，有效提高断电锁位力。定子组件浸漆后通过圆柱销20导向安装在机壳1内，定子铁心外壁与机壳内壁通过销和胶粘方式固定。
参照图3。所述转子组件包括磁钢3、磁轭4和转轴8。磁轭4和磁钢3依次同轴安装在转轴8上，磁轭4内壁设有方形凸起，与转轴8外壁方形凹槽配合，并采用热套或胶粘方式固定。磁轭4外壁与磁钢3内壁存在间隙，通过胶粘方式连接。磁钢3外壁与定子铁心2内壁间隙配合，确保转动顺滑无接触。磁钢3具有为1对磁极，N极和S极各占180°，N极、S极中缝与转轴8方形平面的纵向轴线重合。
转轴8为多阶状，转轴8外壁上沿周向对称设有方形凹槽，中部外壁设置的方形凹槽与磁轭4内壁方形凸起配合；两端外壁上分别设置有方形凹槽，一端用于与外部机构传动部件连接，另一端用于与限位动板13连接；转轴8一端通过第一轴承5与后端盖6内孔连接，另一端通过第二轴承10与机壳1内孔连接。
参照图4-图6。所述开关组件包括绝缘板11、轴套12和两组触片组件。绝缘板11同轴通过螺钉固定在机壳1外端面上，并通过轴套12和螺母14安装在转轴8上。
所述绝缘板11整体为异型结构，通过塑压或3D打印方式加工而成。一端面上且位于0°和90°转角限位位置处设有扇形槽，为限位槽，与限位动板13两侧的凸起配合，其中一个扇形槽两端侧壁上均设有Z型缺口和螺孔，还设有条形通槽，用于固定安装触片组件。另一端面上开设的扇形槽用于引出触片组件的导线和电机定子的导线。绝缘板端面上沿周向设置安装孔，用于将绝缘板11与机壳1端面固定连接。
所述触片组件包括静触片16、动触片17、绝缘片18和两根导线。两组触片组件分别安装在绝缘板上0°和90°转角限位位置处的Z型缺口处。绝缘片18通过螺钉与绝缘板11固定连接，静触片16和动触片17一端分别连接在绝缘片18两侧，另一端为自由端，静触片16和动触片17的自由端能够在限位动板13触拨作用下接触导通；两根导线一端分别焊接在静触片16和动触片17上，导线另一端与外部状态显示器连接。静触片16和动触片17后端弯折90°，便于焊接固定导线，并且能够有效节省轴向空间。
参照图7。限位组件包括限位动板13和螺母14，限位动板13安装在转轴8上且靠近开关组件，限位动板13中心孔内壁上设有方形槽，通过方形槽与转轴8圆周方向定位凸起配合，通过螺母14轴向压紧固定。
限位动板13为回转体件，两侧外壁上对称设有弧形凸起。限位动板安装在转轴上后，该弧形凸起分别位于绝缘板11上的扇形限位槽中，且能够在限位槽内绕轴转动。在运动至0°或90°两个极限位置时，限位动板的凸起能够推动静触片16和动触片17接触，与外部控制器指示灯导通，指示灯点亮，显示电机到位状态。限位动板13采用非金属材料材料制成，与绝缘板11材料接近，有效缓冲限位动板13转动到位时的冲击作用，延长电机寿命。
参照图8。指示针19与限位动板13外形相似，通过螺钉固定在转轴8端部。
工作过程：
在当限位动板位于0°时，限位动板13在电机定转子静磁力作用下锁定在该极限位置，实现断电锁位功能，受限位动板的作用力，静触片16和动触片17接触，通过该侧开关引出线与外部控制器指示灯导通，实现极限状态到位显示；电机正向通电，转子受电磁力作用，逆时针转动，克服断电保持力，运动至90°位置。
当限位动板位于90°时，限位动板13在电机定转子静磁力作用下锁定在该极限位置，实现断电的锁位功能，受限位动板的作用力，静触片16和动触片17接触接触，通过该侧开关引出线与外部控制器指示灯导通；电机反向通电，转子受电磁力作用，顺时针转动，克服断电保持力，运动至0°位置。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种带状态开关的永磁式有限转角电机，其特征在于，包括机壳组件、定子组件、转子组件、开关组件和限位组件；转子组件和定子组件位于机壳组件腔体内，转子组件同轴安装在定子组件中心孔中；转子组件的转轴伸出机壳组件外，开关组件同轴安装在转轴伸出端，转轴两端分别与壳体组件两端连接；
所述定子组件包括定子铁心(2)和绕组(9)，定子铁心的齿部高于轭部，绕组(9)嵌装在齿部上，定子铁心(2)与机壳组件固连；
所述转子组件包括磁钢(3)、磁轭(4)和转轴(8)；转轴(8)转动连接在机壳组件内孔中，磁轭(4)套装在转轴(8)上，磁钢(3)与磁轭(4)外壁固定连接，磁钢(3)具有一对N极和S极；
所述开关组件位于机壳组件外，包括绝缘板(11)、轴套(12)和两组触片组件；绝缘板(11)通过轴套安装在转轴伸出段上，两组触片组件分别位于绝缘板(11)上两个极限位置处；触片组件通过导线与外部控制器指示灯连接；
所述限位组件安装在转轴上且靠近开关组件，限位组件能够在极限位置处触拨触片组件形成导通回路，实现状态到位显示。
2.如权利要求1所述的带状态开关的永磁式有限转角电机，其特征在于，所述绝缘板(11)为异型结构，一端面上对称开设限位槽，限位组件能够在限位槽内转动，限位槽的两个限位端呈90°；另一端面上设有多个开槽，用于引出触片组件的导线和电机定子的导线。
3.如权利要求2所述的带状态开关的永磁式有限转角电机，其特征在于，所述触片组件包括静触片(16)、动触片(17)、绝缘片(18)和导线，两个触片组件分别安装在绝缘板(11)两个限位端端面上；静触片(16)和动触片(17)一端分别连接在绝缘片(18)两侧，另一端为自由端，静触片(16)和动触片(17)的自由端能够在限位组件触拨作用下接触导通；静触片(16)和动触片(17)分别通过导线与外部状态开关显示器。
4.如权利要求1所述的带状态开关的永磁式有限转角电机，其特征在于，所述限位组件包括限位动板(13)和螺母，限位动板(13)中心孔内壁上设有方形槽，与转轴(8)外壁凸起配合，限位动板(13)通过螺母(14)与转轴(8)轴向压紧；限位动板(13)两侧设有凸起，分别位于绝缘板(11)上的限位槽中。
5.如权利要求4所述的带状态开关的永磁式有限转角电机，其特征在于，所述限位动板与绝缘板(11)材料相同。
6.如权利要求1所述的带状态开关的永磁式有限转角电机，其特征在于，定子组件(2)外壁上沿轴线设有圆柱销(20)，定子组件浸漆后通过圆柱销(20)导向安装在机壳组件内壁连接上。
7.如权利要求1所述的带状态开关的永磁式有限转角电机，其特征在于，所述绝缘板(11)通过塑压或3D打印方式加工而成。
8.如权利要求1所述的带状态开关的永磁式有限转角电机，其特征在于，还包括指示针，所述指示针固连在转轴端面上。
9.如权利要求1所述的带状态开关的永磁式有限转角电机，其特征在于，所述机壳组件包括机壳(1)、防尘盖(15)和后端盖(6)；防尘盖与机壳封闭端外端面固连，限位组件和开关组件位于防尘盖腔体内；后端盖(6)固定在机壳开口端，转轴(8)与后端盖中心孔转动配合。
10.如权利要求9所述的带状态开关的永磁式有限转角电机，其特征在于，所述转轴(8)两端分别通过轴承与机壳(1)和后端盖中心孔连接。
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