阅读说明：本技术 一种自复位有限转角力矩电机 (Self-resetting limited angle torque motor ) 是由 李玉涛 贾国超 李吉兴 曹宽 于 2019-12-09 设计创作，主要内容包括：本发明属于电机领域,具体涉及一种自复位有限转角力矩电机,解决因涡卷弹簧损伤失效导致有限转角无刷直流力矩电机无法正常复位的问题,包括复位定子与复位转子；复位定子包括复位机座、至少两个复位磁钢座及至少两个复位定子磁钢；复位机座为环形座体的端面开设至少两个U型槽；复位磁钢座固定在复位机座上,每个座体上均固定一个复位定子磁钢；复位转子包括复位转子支架及至少一对复位转子磁钢；复位转子磁钢相对设置在复位转子支架的外壁；并与复位定子磁钢相对。通过永磁结构复位,实现有限转角力矩电机的快速复位,结构更加简单,不存在涡卷弹簧断裂失效的风险,能适应复杂的环境条件,可靠性明显提高。(The invention belongs to the field of motors, and particularly relates to a self-resetting limited angle torque motor, which solves the problem that a limited angle brushless direct current torque motor cannot be normally reset due to damage and failure of a volute spiral spring, and comprises a reset stator and a reset rotor; the reset stator comprises a reset machine base, at least two reset magnetic steel bases and at least two reset stator magnetic steels; the reset machine seat is provided with at least two U-shaped grooves on the end surface of an annular seat body; the reset magnetic steel seat is fixed on the reset base, and a reset stator magnetic steel is fixed on each seat body; the reset rotor comprises a reset rotor bracket and at least one pair of reset rotor magnetic steels; the reset rotor magnetic steel is oppositely arranged on the outer wall of the reset rotor bracket; and is opposite to the reset stator magnetic steel. Through permanent magnet structure resetting, realize limited corner torque motor's quick reset, the structure is simpler, does not have the risk of volute spiral spring fracture inefficacy, can adapt to complicated environmental condition, and the reliability obviously improves.)

一种自复位有限转角力矩电机

技术领域

本发明属于电机领域，具体涉及一种自复位有限转角力矩电机。

背景技术

有限转角力矩电机是一种可在一定角度范围内直接驱动负载作快速运动和准确定位的伺服电机。与带有电刷和换向器的普通有刷直流电机相比，结构较为简单，可靠性高，且不存在因频繁的往复摆动造成电刷剧烈跳动的现象。尤其适用于只作往复摆动、体积小、精度高、寿命长、可靠性高的伺服驱动场合。

有限转角力矩电机多采用涡卷弹簧进行机械复位。其结构如图1所示，主要包括电机轴1、端盖2、轴承3、机壳4、电机转子5、电机定子6、电机控制器7、涡卷弹簧8及弹簧座9。在复杂的环境条件下，涡卷弹簧表面可能出现脱碳层，造成涡卷弹簧表面硬度和强度急剧下降，难以承受周期性的冲击载荷。同时，脱碳层诱发内部裂纹，造成涡卷弹簧在工况条件下内应力过大，会导致涡卷弹簧过早断裂失效，进而导致有限转角力矩电机无法正常复位。

发明内容

本发明的目的是提供一种自复位有限转角无刷直流力矩电机，解决因涡卷弹簧损伤失效导致有限转角无刷直流力矩电机无法正常复位的问题。

本发明的技术解决方案是提供一种自复位有限转角无刷直流力矩电机，包括机壳、端盖、电机轴、电机定子及电机转子；

上述端盖扣设在机壳两端形成密封壳体；上述电机轴沿密封壳体轴向中心穿出；

上述电机定子与电机转子均位于密封壳体内部，上述电机定子安装在机壳上，上述电机转子固定在电机轴上；

其特殊之处在于：

还包括复位定子与复位转子；

上述复位定子与复位转子均位于密封壳体外部；

上述复位定子包括复位机座、至少两个复位磁钢座及至少两个复位定子磁钢；上述复位机座为固定在端盖上的环形座体，且其端面与端盖所在平面平行；沿环形座体的端面开设至少两个U型槽；上述复位磁钢座包括座体及与座体一体设置的固定臂，上述固定臂***U型槽，上述座体上均固定一个复位定子磁钢；

上述复位转子包括复位转子支架及至少一对复位转子磁钢；上述复位转子支架为环状，套装并固定在电机轴的输出端上；上述复位转子磁钢相对设置在复位转子支架的外壁；并与复位定子磁钢相对；复位定子磁钢与复位转子磁钢之间具有间隙且二者的极性相反。

进一步地，为了对电机的转角范围进行调整，上述U型槽的长度大于固定臂的宽度；使得固定臂能够在U型槽内的位置可调。

进一步地，上述两个U型槽关于复位机座中心对称。

进一步地，复位机座、复位转子支架与电机轴同轴。

进一步地，上述复位转子支架通过键槽结构安装在电机轴的输出端上。

进一步地，上述复位转子磁钢通过粘接固定在复位转子支架的外壁上。

本发明的有益效果是：

1、本发明相较于传统的机械弹簧复位的有限转角力矩电机，通过永磁结构复位，实现有限转角力矩电机的快速复位，结构更加简单，不存在涡卷弹簧断裂失效的风险，能适应复杂的环境条件，可靠性明显提高。

2、本发明还可以通过复位机座上的U型槽调整复位定子磁钢的位置，进而调整永磁结构的复位力矩，操作较为便捷。同时，通过调整复位定子磁钢的位置，能够对电机的转角范围进行调整，能够适应不同转角范围电机的性能要求。

附图说明

图1为现有采用涡卷弹簧机械复位的有限转角力矩电机结构示意图；

图1中的附图标记为：1-电机轴、2-端盖、3-轴承、4-机壳、5-电机转子、6-电机定子、7-电机控制器、8-涡卷弹簧、9-弹簧座；

图2为涡卷弹簧示意图；

图3为本发明实施例采用永磁复位结构的有限转角力矩电机结构示意图；

图3中的附图标记为：1-电机轴、2-端盖、3-轴承、4-机壳、5-电机转子、6-电机定子、7-电机控制器、08-复位转子、09-复位定子；

图4a为永磁复位结构的正面示意图；

图4b为永磁复位结构的剖视图：

图4a及图4b中的附图标记为：10-复位机座、11-复位磁钢座、12-复位定子磁钢、13-复位转子支架、14-复位转子磁钢、15-紧固螺母；

图5a为电机在驱动工作状态时，永磁复位结构的位置示意图；

图5b为电机在复位工作状态时，永磁复位结构的位置示意图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步地描述。

从图3可以看出，本实施例有限转角力矩电机由电机轴1、端盖2、轴承3、机壳4、电机转子5、电机定子6、电机控制器7、复位转子8及复位定子9构成。端盖2扣设在机壳4的两端，构成了密闭的壳体。两个端盖2位于密闭壳体内部的侧壁中心上设有轴承孔，轴承3固定在该轴承孔内。电机轴1穿过沿密闭壳体的中心穿过，且其位于密闭壳体内部的两端分别通过轴承3支撑。电机转子5与电机定子6均位于密闭壳体内部，其中电机定子6固定在机壳4上，电子转子5安装在电机轴上，并通过锁紧螺母固定。

同时，从图3还可以看出，复位转子08与复位定子09构成永磁复位结构均位于密闭壳体外部，且均位于电机轴1的输出端。

结合图4a及图4b，本实施例复位定子09由复位机座10、复位磁钢座11及复位定子磁钢12组成。其中复位机座10为环状座体，在其端面上开设两个U型槽，且两个U型槽关于环状座体呈中心对称。复位磁钢座11安装在复位机座上，具体可包括座体和固定臂，固定臂***U型槽内实现复位磁钢座11的固定。复位定子磁钢12粘接在复位磁钢座上，复位磁钢座11可以通过复位机座上的U型槽调整位置。其他实施例中可以视转角范围设置多对复位定子磁钢，即可以在复位机座10开设多对U型槽，每个U型槽内通过复位磁钢座11固定一个复位定子磁钢。

复位转子08由复位转子支架13与复位转子磁钢14组成。复位转子支架为环状，通过键槽结构安装在电机轴上，复位转子磁钢粘接在复位转子支架上，并与复位定子磁钢12相对，复位定子磁钢与复位转子磁钢的极性相反，复位定子磁钢与复位转子磁钢二者之间具有间隙，且间隙确保复位转子能够在一定范围内转动，以构成复位所需的电磁反力。

本实施例电机可以工作于驱动工作状态和复位工作状态两种工作状态。

在驱动工作状态下，电机定子通电，电机转子带动电机轴转动。如图5a所示，复位定子和复位转子随着角度的变化，复位转矩增大。

在复位工作状态下，电机定子断电。如图5b所示，复位转矩驱动复位转子转动，进而带动电机轴转动，实现复位。