[发明专利]状态反馈开关以及应用该开关的有限转角力矩电动机

说明书

技术领域

本发明涉及电动机设备技术领域，具体为一种状态反馈开关以及应用该开关的有限转角力矩电动机。

背景技术

有限转角力矩电动机是一种可以直接驱动负载、能自动复位、并且具有一定自锁力矩的电动机。有限转角力矩电动机通过调节直流信号大小和方向，以此控制电动机转角的大小和方向。对于在一定角度内做往返运动的机构来说，例如隔离机构，往往需要采用有限转角力矩电动机对其进行驱动。这种有限转角力矩电动机要求体积小、重量轻以及便于控制。

目前，有限转角力矩电动机的典型结构包括三种类型，分别是如图1所示的圆环式、如图2所示的端面式以及如图3所示的电动式。现有圆环式的不足之处在于，定子与转子之间的间隙较大，这样就会使得驱动力矩偏小；现有端面式的不足之处在于，制造工艺比较复杂，工作状态得到稳定性差；现有电动式虽然拥有较大的驱动力矩，但是仍然存在结构复杂等方面的问题。从图3中可以看出，电动式的定子以及转子上均设有线圈绕组。由于线圈绕组越多其匹配参数的要求也就越多，所以对于生产电动式有限转角力矩电动机的企业来说，不得不在繁多的线圈绕组加工问题上投入较多的生产资源。这也就意味着，由于电动式的线圈绕组加工难度大，使得企业的劳动资源不仅得不到有效地配置，在很大程度上还限制着企业的生产效率，无形中增加了企业的投入成本。

随着生产安全越来越受到人们的重视，针对有限转角力矩电动机的工作状态工作人员需要得到可靠有效的反馈信息。因为电动机能否正常、安全的进行工作，直接影响到被驱动装置的工作状态。目前，用于有限转角力矩电动机上的状态反馈开关包括以下三种类型：霍尔式开关、干簧管接近开关以及如图4所示的微动开关。其中，霍尔式开关采用霍尔开关信号作为反馈信号，虽然拥有无触电、低功耗、长使用寿命以及高响应频率等优点，但其缺点在于需要有供电电源；干簧管接近开关，虽然属于无源开关信号，但是小规格的工作电流偏小、使用寿命有限；微动开关虽然也属于无源开关信号，并且结构简单以及安装方便，但是其使用寿命偏低、导通范围较小、对规定范围内导通表现的可靠性差。这是因为微动开关仅靠一个范围很小的接触点完成导通。对于做往复运动的有限转角力矩电动机来说，最重要的工作状态在两个变向回转处进行体现。有限转角力矩电动机在每一次变向回转过程中，对产生状态反馈的微动开关均有一个挤压和放松的动作。当电动机挤压微动开关时，微动开关导通连接，同时产生状态反馈信号；当电动机远离微动开关时，微动开关导通断开，同时状态反馈信号消失。如果有限转角力矩电动机状态反馈所规定的导通范围夹角为5°，微动开关所能进行有效反馈的范围夹角可能仅仅只有2°。由此可知，微动开关并不能给予有限转角力矩电动机在规定范围内的可靠状态反馈。增加了电动机工作安全的隐患。

为了扩大有限转角力矩电动机的适用范围，其有限转角大小需要有较高的可调性。在有限转角力矩电动机上确定有限转角大小的部件为定位构件，该定位构件通常与状态反馈开关共同设置。从图4中可以看出，微动开关由于其部件较多、结构复杂，为定位构件留有的可调整空间不大，所以采用微动开关的有限转角力矩电动机的适用范围相对较小。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种状态反馈开关以及应用该开关的有限转角力矩电动机，状态反馈开关通过增加导通范围，进而使得设置该状态反馈开关的有限转角力矩电动机保证工作状态反馈的可靠性。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是，一种状态反馈开关，包括绝缘电路板、限位构件以及电刷组件，所述绝缘电路板上设有两个导通带，所述两个导通带位于以绝缘电路板中心为圆点的一个圆环上，两个导通带之间对应的圆心角为90°±10°，导通带各自导通范围对应的圆心角为10°±5°；所述两个导通带的外侧设有限位构件；所述电刷组件包括电刷和电刷臂，电刷臂的前端设置有电刷，电刷的刷头与导通带接触，电刷臂的末端设置有连接件，该连接件与所述绝缘电路板中心的位置相对应，连接件用于连接外部转轴，电刷臂通过外部转轴的带动以及限位构件的限位，使电刷在两个导通带之间运动实现开关导通。

进一步，所述限位构件包括两个定位块，所述两个导通带外侧的绝缘电路板上设置有导轨，该导轨与导通带位于同一个圆环上，导轨的圆心夹角为270°±10°，所述两个定位块分别通过滑块与导轨连接，所述定位块上设有锁紧件，锁紧件用于限制定位块在绝缘电路板上的位置。

进一步，所述绝缘电路板为陶瓷电路板，该陶瓷电路板与电刷的接触面上镀有耐磨材料层。

进一步，所述电刷臂上设置有挡块，所述电刷设置在挡块上。