CN220964611U - 一种断电旋转的有限转角力矩电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种断电旋转的有限转角力矩电机，涉及电机技术领域，包括：定子组件、转子、转轴、端盖、轴承、卡圈、第一磁钢和第二磁钢；定子组件的内腔端部通过卡圈固定安装端盖的第一端部，端盖的第二端部安装在定子组件内腔中，转子通过轴承和端盖固定在定子组件的内腔中，转子包括转轴，第二磁钢安装在转轴上靠近端盖的第二端部处，第一磁钢安装在端盖的第二端部上。本实用新型结构简单，占用空间尺寸较小，加工安装方便，能够实现电机断电后的旋转，无疲劳失效问题。

Description

一种断电旋转的有限转角力矩电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，具体涉及一种具有断电旋转功能的有限转角力矩电机。

背景技术

有限转角力矩电机(Limited Angle Torque Motor，LATM)是一种无需另加其他机械装置便能在一定角度内绕轴线转动或者往复摆动的电机，常应用于电动直驱工作。

目前，在驱动系统中，有限转角力矩电机作为驱动元件，能够直接与负载连接，接收控制板的信号指令，同时输出转矩，满足负载元件在有限角度内转动以及进行周期摆动的要求。但是在负载系统失电之后，负载元件需要向特定的方向转动。

实用新型内容

本实用新型提供一种断电旋转的有限转角力矩电机，以解决负载系统失电之后，负载元件无法向特定方向旋转的问题，本实用新型能够在断电之后驱动负载向特定方向旋转。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种断电旋转的有限转角力矩电机，包括：定子组件、转子、端盖、轴承、卡圈、第一磁钢和第二磁钢；

定子组件的内腔端部通过卡圈固定安装端盖的第一端部，端盖的第二端部安装在定子组件内腔中，转子通过轴承和端盖固定在定子组件的内腔中，转子包括转轴，第二磁钢安装在转轴上，第二磁钢靠近端盖的第二端部，第一磁钢安装在端盖的第二端部上。

进一步地，端盖的第一端部沿圆周方向为阶梯状结构。

进一步地，端盖的第二端部沿圆周方向均匀设置若干凹槽。

进一步地，第一磁钢固定在所述凹槽内。

进一步地，所述凹槽的内侧底部设置储胶槽。

进一步地，第一磁钢沿圆周方向N极和S极交替设置在所述第二端部上。

进一步地，第二磁钢沿圆周方向N极和S极交替设置在所述转轴上。

进一步地，第一磁钢的内表面包围第二磁钢的外表面。

进一步地，还包括霍尔传感器，霍尔传感器固定在定子组件上远离第一磁钢，且靠近第二磁钢的端部的位置。

进一步地，第二磁钢沿转轴的轴线方向的长度，大于第一磁钢和霍尔传感器沿转轴的轴线方向的总长度。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供一种断电旋转的有限转角力矩电机，第二磁钢安装在转轴上靠近端盖的第二端部处，第一磁钢安装在端盖的第二端部上，在电机断电时，第二磁钢被第一磁钢吸引或排斥后，带动转轴沿自身轴线转动，从而实现电机断电后的旋转。本实用新型只需要在转子和端盖上固定永磁体，因此结构简单，占用空间尺寸较小，加工安装方便，且随着电机的运行，第一磁钢和第二磁钢不会出现疲劳失效的问题。本实用新型端盖的第二端部安装在定子组件内腔中，转子通过轴承和端盖固定在定子组件的内腔中，能通过旋转端盖调整第一磁钢和第二磁钢沿圆周方向的间距，改变第一磁钢和第二磁钢之间的磁力大小，从而调节转子断电后转矩的大小。本实用新型定子组件的内腔端部通过卡圈固定安装端盖的第一端部，实现端盖位置的固定，因此在电机生产过程中，待电机装配整机完成后，仍然可以通过拆卸卡圈和旋转端盖的方式，对转子断电后的转矩大小和方向进行调节和矫正，调试灵活方便，无需整机拆解。

进一步地，本实用新型凹槽内侧的底部设置储胶槽，能够容纳更多的胶量，实现第一磁钢更加牢固的粘结。

进一步地，本实用新型采用霍尔传感器固定在定子组件上远离第一磁钢，且靠近第二磁钢的端部的位置，能够感应转子上与霍尔传感器对应的第二磁钢的磁场强度变化，输出随之线性变化的电压信号，并反馈给外部的系统控制电路，从而实现对转子旋转位置的监测和输出。

进一步地，本实用新型第二磁钢沿转轴的轴线方向的长度，大于第一磁钢和霍尔传感器沿转轴的轴线方向的总长度，能够进一步减小第一磁钢对霍尔传感器的干扰，第二磁钢同时用于产生断电旋转力矩，并用于霍尔传感器对转子旋转角度位置的检测，实现功能多样化，结构简单，加工调试方便，减小电机的体积和重量。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种断电旋转的有限转角力矩电机的结构示意图。

图2为本实用新型实施例的一种断电旋转的有限转角力矩电机的外观示意图。

图3为本实用新型实施例的第一磁钢、第二磁钢和霍尔传感器的纵向结构剖视图。

图4为本实用新型实施例的一种断电旋转的有限转角力矩电机的力矩曲线变化图。

其中，1、定子组件；2、转子；3、转轴；4、端盖；5、轴承；6、卡圈；7、霍尔传感器；8、第一磁钢；9、第二磁钢。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述某些示例性实施例，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

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”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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、以特定的方位构造或操作，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该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接连接，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或两个元件的相互作用关系。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。

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

本实用新型实施例提供一种断电旋转的有限转角力矩电机，如图1所示，包括：定子组件1、转子2、端盖4、第一磁钢8、卡圈6、轴承5，转子2包括转轴3和第二磁钢9；定子组件1沿中心轴线具有内腔，靠近内腔的端部设置有卡圈槽，端盖4的第一端部通过卡圈槽内的卡圈6压紧在定子组件1的端部，端盖4的第二端部伸进定子组件1的内腔，转子2通过轴承5和端盖4限位在定子组件1的内腔；第二磁钢9粘接在转轴3上，第一磁钢8粘接在端盖4的第二端部，第二磁钢9朝向第一磁钢8，且第二磁钢9用于感应第一磁钢8的磁力。

具体的，第一磁钢8可以用胶粘的方式与端盖4固定，第二磁钢9也可以用胶粘的方式与转轴3固定。优选地，第一磁钢8的数量为四块，且沿圆周方向N极、S极均匀交替分布于端盖4的第二端部，第二磁钢9的数量为四块，且沿圆周方向N极、S极均匀交替分布于转轴3上，第一磁钢8和第二磁钢9均为瓦片形磁钢，四块第一磁钢8围成的内表面包围四块第二磁钢9围成的外表面。其中，第一磁钢8与端盖4之间，第二磁钢9与转轴3之间可以用胶粘的方式进行固定，加工和装配较为简便。

如图2所示，端盖4的第一端部为台阶状结构，便于被卡圈6压紧在定子组件1的端部并进行限位，端盖4的第二端部具有四个圆周方向均匀分布的凹槽，将四个第一磁钢8分别粘接在四个凹槽中，实现四个第一磁钢8的均匀分布和固定。凹槽的底部可以设置储胶槽，从而容纳更多的胶量，实现第一磁钢8更为牢固的粘接。

如图3所示，本实用新型还采用了霍尔传感器7，霍尔传感器7固定连接在定子组件1上，霍尔传感器7朝向第二磁钢9，且靠近第二磁钢9的第一端，第一磁钢8靠近第二磁钢9的第二端。这样，霍尔传感器7可以感应转子2上与霍尔传感器7对应的两块N极、S极第二磁钢9的磁场强度的变化，输出随之线性变化的电压信号，反馈给系统控制电路，从而实现对转子旋转位置的检测和输出。由于霍尔传感器7和第一磁钢8分别靠近第二磁钢9不同的两端，因而霍尔传感器7在感应第二磁钢9的磁场强度变化时，受到第一磁钢8磁场的影响很微小。第二磁钢9的长度可以大于第一磁钢8与霍尔传感器7沿轴线方向的总长，这样可以进一步减小第一磁钢8对霍尔传感器7的干扰。第二磁钢9可以同时用于产生断电旋转力矩，以及用于霍尔传感器7对转子2旋转角度位置的检测，能够实现本实用新型功能的多样化，且结构简单，加工调试方便，减小电机体积和重量。

如图3所示，端盖4沿圆周方向转动至任意位置并固定于定子组件1之后，端盖4上沿圆周均匀分布的四块第一磁钢8均能与转子2上沿圆周方向均匀分布的四块第二磁钢9相互吸引或排斥，从而实现在有限转角力矩电机的转角范围内，转轴3从断电时的任意位置朝向逆时针或瞬时针的旋转。另外，可以通过旋转端盖4，调整端盖4沿圆周方向的位置，进而改变端盖4上的第一磁钢8与转轴3上的第二磁钢9之间的N极和S极的关系，实现转轴3旋转方向的调整。同时，通过旋转端盖4调整端盖4上的第一磁钢8与转轴3上的第二磁钢9沿圆周方向的间距，可以调整第一磁钢8和第二磁钢9之间磁力的大小，从而调节转子2断电转矩的大小。

如图4所示，横坐标为转子2旋转一周的时间，纵坐标为第一磁钢8和第二磁钢9之间的磁力，从4秒至11秒，力矩稳定在17.5mN·m附近。第一磁钢8和第二磁钢9分别沿圆周方向均匀分布的结构可以实现电机断电旋转力矩峰值在一段时间内保持稳定，且转子2在一周范围内，除了四个易于避开的死点之外均有力矩，实现旋转功能。本实用新型调节旋转端盖4之后，通过卡圈6将端盖4压紧在定子组件1内腔的端部，实现端盖4位置的固定。在电机生产过程中，电机装配整机完成之后，仍然可以通过拆卸卡圈6，旋转端盖4的方式，对转子2的断电转矩大小和方向进行调节和矫正，调试灵活方便，无需整机拆解。端盖4位置调整合适后，可以用激光点焊的方式将端盖4与定子组件1内腔之间进行焊接固定。

本实用新型实施例中，端盖4被卡圈6压紧在定子组件1的端部，端盖4与定子组件1之间相对静止，固定在转轴3上的第二磁钢9能够感应固定在端盖4上的第一磁钢8的吸力或斥力，因而在电机断电时，第二磁钢9被第一磁钢8吸引或排斥之后，带动转轴3沿自身轴线转动，从而实现电机断电后的旋转。本实用新型只需要在转子2和端盖4上固定永磁体，因而结构简单，占用空间尺寸较小，加工和安装方便，随着电机的运行，永磁体不会出现疲劳失效的问题。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其他不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的，所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (10)

1.一种断电旋转的有限转角力矩电机，其特征在于，包括：定子组件(1)、转子(2)、端盖(4)、轴承(5)、卡圈(6)、第一磁钢(8)和第二磁钢(9)；

定子组件(1)的内腔端部通过卡圈(6)固定安装端盖(4)的第一端部，端盖(4)的第二端部安装在定子组件(1)内腔中，转子(2)通过轴承(5)和端盖(4)固定在定子组件(1)的内腔中，转子(2)包括转轴(3)，第二磁钢(9)安装在转轴(3)上，第二磁钢(9)靠近端盖(4)的第二端部，第一磁钢(8)安装在端盖(4)的第二端部上。

2.根据权利要求1所述的一种断电旋转的有限转角力矩电机，其特征在于，端盖(4)的第一端部沿圆周方向为阶梯状结构。

3.根据权利要求1所述的一种断电旋转的有限转角力矩电机，其特征在于，端盖(4)的第二端部沿圆周方向均匀设置若干凹槽。

4.根据权利要求3所述的一种断电旋转的有限转角力矩电机，其特征在于，第一磁钢(8)固定在所述凹槽内。

5.根据权利要求3所述的一种断电旋转的有限转角力矩电机，其特征在于，所述凹槽的内侧底部设置储胶槽。

6.根据权利要求1所述的一种断电旋转的有限转角力矩电机，其特征在于，第一磁钢(8)沿圆周方向N极和S极交替设置在所述第二端部上。

7.根据权利要求1所述的一种断电旋转的有限转角力矩电机，其特征在于，第二磁钢(9)沿圆周方向N极和S极交替设置在所述转轴上。

8.根据权利要求1所述的一种断电旋转的有限转角力矩电机，其特征在于，第一磁钢(8)的内表面包围第二磁钢(9)的外表面。

9.根据权利要求1所述的一种断电旋转的有限转角力矩电机，其特征在于，还包括霍尔传感器(7)，霍尔传感器(7)固定在定子组件(1)上远离第一磁钢(8)，且靠近第二磁钢(9)的端部的位置。

10.根据权利要求9所述的一种断电旋转的有限转角力矩电机，其特征在于，第二磁钢(9)沿转轴(3)的轴线方向的长度，大于第一磁钢(8)和霍尔传感器(7)沿转轴(3)的轴线方向的总长度。