本發(fā)明涉及一種高可靠性電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

電動(dòng)執(zhí)行器是一種常見的自控設(shè)備，能將可正、反轉(zhuǎn)的可逆電機(jī)的輸出動(dòng)力通過減速機(jī)構(gòu)減速同時(shí)提高扭矩或推拉力，并由此來操縱和控制通過連接件連接在電動(dòng)執(zhí)行器殼體上的各種被執(zhí)行器，可廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)控制場合。

電動(dòng)執(zhí)行器一般是通過行程開關(guān)、力矩開關(guān)或電機(jī)電流過載檢測電路來控制和保護(hù)可逆電機(jī)的，美國霍尼韋爾(honeywell)公司在《建筑設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用手冊(cè)》(2007版)一書中的ml6421a電動(dòng)線性閥門執(zhí)行器就是采用了行程開關(guān)和力矩開關(guān)來控制和保護(hù)可逆電機(jī)的；中國深圳市邁賽斯電氣有限公司的《非彈簧復(fù)位系列執(zhí)行器用戶手冊(cè)》(版本號(hào)200907)就是采用電機(jī)電流過載檢測電路來控制和保護(hù)可逆電機(jī)的。一旦電動(dòng)執(zhí)行器的行程開關(guān)、力矩開關(guān)或電機(jī)電流過載檢測電路失效，就會(huì)出現(xiàn)只有電動(dòng)執(zhí)行器或被執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)到極限位置后可逆電機(jī)才被迫停轉(zhuǎn)；另外，電動(dòng)執(zhí)行器或被執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)到中間位置時(shí)也會(huì)被異物卡死從而造成可逆電機(jī)被迫停轉(zhuǎn)，出現(xiàn)以上這兩種情況時(shí)，由于可逆電機(jī)的轉(zhuǎn)子、減速機(jī)構(gòu)和被執(zhí)行器中正在運(yùn)動(dòng)的零件的慣性力以及可逆電機(jī)堵轉(zhuǎn)扭矩的共同作用，必然導(dǎo)致減速機(jī)構(gòu)和被執(zhí)行器中的各部件之間形成最大的摩擦力，此時(shí)可逆電機(jī)如要反轉(zhuǎn)脫開就需要克服這個(gè)最大的摩擦力。為了保證電動(dòng)執(zhí)行器的可靠性，選擇可逆電機(jī)的啟動(dòng)扭矩時(shí)就不能僅僅滿足電動(dòng)執(zhí)行器正常運(yùn)行時(shí)所需要的啟動(dòng)扭矩，而要同時(shí)考慮可逆電機(jī)被迫停轉(zhuǎn)后反轉(zhuǎn)脫開所需要的啟動(dòng)扭矩，這樣可逆電機(jī)的容量就必須選擇更大的，由此除了會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)執(zhí)行器的可逆電機(jī)成本升高外，還會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)執(zhí)行器的其它部件的成本相應(yīng)升高，即便如此電動(dòng)執(zhí)行器的可靠性不一定能有大的提高；同時(shí)可逆電機(jī)被迫停轉(zhuǎn)后和反轉(zhuǎn)脫開時(shí)還會(huì)導(dǎo)致可逆電機(jī)電流過大，降低可逆電機(jī)的壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有電動(dòng)執(zhí)行器中可逆電機(jī)被迫停轉(zhuǎn)后不能可靠反轉(zhuǎn)、或可逆電機(jī)的容量偏大并導(dǎo)致電動(dòng)執(zhí)行器的成本升高的現(xiàn)象以及可靠性低、壽命短的缺點(diǎn)，提供一種低成本、高可靠、長壽命的電動(dòng)執(zhí)行器。

為了解決以上技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種高可靠性電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括可逆電機(jī)、齒輪減速機(jī)構(gòu)、殼體、連接件，可逆電機(jī)與齒輪減速機(jī)構(gòu)連接，齒輪減速機(jī)構(gòu)固定于殼體上，殼體上有連接件，所述的齒輪減速機(jī)構(gòu)中至少有一個(gè)可繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪箱，齒輪箱固定至少二個(gè)齒輪，齒輪箱最后一個(gè)齒輪的軸就是齒輪箱的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，齒輪箱有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)極限位置的限位。

所述的齒輪箱至少有一個(gè)儲(chǔ)能彈簧。

所述的可逆電機(jī)可以固定于所述的殼體上或固定于所述的齒輪箱上。

所述的齒輪箱可以是開式結(jié)構(gòu)或閉式結(jié)構(gòu)。

所述的齒輪減速機(jī)構(gòu)可以是皮帶、鏈條減速機(jī)構(gòu)或齒輪、皮帶、鏈條混合組成的減速機(jī)構(gòu)。

所述的齒輪箱可以是皮帶輪箱、鏈輪箱或齒輪、皮帶輪、鏈輪混合組成的箱體。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

1、可保證在電動(dòng)執(zhí)行器的行程開關(guān)、力矩開關(guān)或電機(jī)電流過載檢測電路失效時(shí)電動(dòng)執(zhí)行器或被執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)到極限位置后、以及電動(dòng)執(zhí)行器或被執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)到中間位置被異物卡死后，可逆電機(jī)仍能可靠地反轉(zhuǎn)脫開的前提下，減小可逆電機(jī)的容量、降低電動(dòng)執(zhí)行器的成本、延長可逆電機(jī)的壽命。

2、可在小型電動(dòng)執(zhí)行器中取消行程開關(guān)或力矩開關(guān)或電機(jī)電流過載檢測電路，進(jìn)一步降低電動(dòng)執(zhí)行器的成本。

附圖說明

圖1是一種高可靠性電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第一個(gè)實(shí)施例的主剖視圖。

圖2是一種高可靠性電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第一個(gè)實(shí)施例的俯視圖。

圖3是一種高可靠性電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第二個(gè)實(shí)施例的主剖視圖。

圖4是一種高可靠性電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第二個(gè)實(shí)施例的俯視圖。

圖5是一種高可靠性電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第三個(gè)實(shí)施例的主剖視圖。

圖6是一種高可靠性電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第三個(gè)實(shí)施例的俯視圖。

圖7是一種高可靠性電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第四個(gè)實(shí)施例的主剖視圖。

圖8是一種高可靠性電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第五個(gè)實(shí)施例的主剖視圖。

圖9是一種高可靠性電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第六個(gè)實(shí)施例的主剖視圖。

圖10是一種高可靠性電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第七個(gè)實(shí)施例的主剖視圖。

圖11是一種高可靠性電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第八個(gè)實(shí)施例的主剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

圖1、圖2是一種高可靠性電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第一個(gè)實(shí)施例的示意圖，可逆電機(jī)1固定于齒輪箱2上，齒輪5是齒輪箱2的第一個(gè)齒輪，與可逆電機(jī)1相連，齒輪6是齒輪箱2的最后一個(gè)齒輪，也是電動(dòng)執(zhí)行器的輸出齒輪，齒輪5、齒輪6固定在齒輪箱2內(nèi)，形成一級(jí)齒輪減速機(jī)構(gòu)，齒輪箱2可繞固定在殼體4上的定軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，定軸3同時(shí)也是齒輪6的轉(zhuǎn)動(dòng)軸和電動(dòng)執(zhí)行器的動(dòng)力輸出軸，可直接輸出回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，或通過運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)(示意圖中未畫出)，齒輪箱2繞定軸3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有兩個(gè)極限位置限位，即限位7、限位8。當(dāng)可逆電機(jī)1通電運(yùn)轉(zhuǎn)后，齒輪6因受到被執(zhí)行器的阻力而趨向靜止不動(dòng)，由于齒輪5、齒輪6的嚙合作用，齒輪箱2必然會(huì)繞定軸3轉(zhuǎn)動(dòng)直到極限位置的限位7并停止，此時(shí)，可逆電機(jī)1和齒輪5形成的慣性力可以讓齒輪6克服受到的被執(zhí)行器的阻力而開始轉(zhuǎn)動(dòng)。同樣，當(dāng)可逆電機(jī)1開始反轉(zhuǎn)通電時(shí)，齒輪6因受到被執(zhí)行器的阻力而趨向靜止不動(dòng)，由于齒輪5、齒輪6的嚙合作用，齒輪箱2必然會(huì)繞固定軸3轉(zhuǎn)動(dòng)直到極限位置的限位8并停止，此時(shí)，可逆電機(jī)1和齒輪5形成的慣性力可以讓齒輪6克服受到的被執(zhí)行器的阻力而開始轉(zhuǎn)動(dòng)。特別是，當(dāng)電動(dòng)執(zhí)行器的行程開關(guān)、力矩開關(guān)或電機(jī)電流過載檢測電路失效時(shí)，齒輪6一直運(yùn)動(dòng)到電動(dòng)執(zhí)行器或被執(zhí)行器的極限位置；或當(dāng)電動(dòng)執(zhí)行器或被執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)到中間位置時(shí)被異物卡死時(shí)，可逆電機(jī)的轉(zhuǎn)子、減速機(jī)構(gòu)和被執(zhí)行器中正在運(yùn)動(dòng)的零件都先開始減速，但最終被迫停轉(zhuǎn)，在可逆電機(jī)的轉(zhuǎn)子、減速機(jī)構(gòu)和被執(zhí)行器中正在運(yùn)動(dòng)的零件的慣性力以及可逆電機(jī)堵轉(zhuǎn)扭矩的共同作用下，必然導(dǎo)致減速機(jī)構(gòu)和被執(zhí)行器中的各運(yùn)動(dòng)零件之間形成最大的摩擦力。出現(xiàn)以上這兩種齒輪6被迫停轉(zhuǎn)的情況后，只要可逆電機(jī)1開始反轉(zhuǎn)通電，齒輪6因不能克服減速機(jī)構(gòu)和被執(zhí)行器中各部件之間形成的摩擦力而無法反轉(zhuǎn)，齒輪箱2必然會(huì)先繞定軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，從一個(gè)極限位置的限位一直轉(zhuǎn)到另一個(gè)極限位置的限位并停止，此時(shí)利用可逆電機(jī)1和齒輪5形成的慣性力讓齒輪6克服受到的摩擦力而開始反轉(zhuǎn)，從而保證了電動(dòng)執(zhí)行器的可靠運(yùn)行。

圖3、圖4是一種高可靠性電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第二個(gè)實(shí)施例的示意圖，是在第一個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)儲(chǔ)能彈簧扭簧9，扭簧9套在圓柱10上，齒輪箱2上有柱體11，柱體10、柱體12固定在殼體4上，在扭簧9、柱體10、11、12的共同作用下，齒輪箱2總是趨向處于如圖所示的平衡位置，當(dāng)可逆電機(jī)1通電運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在柱體11、柱體12、扭簧9的共同作用下，扭簧9總是阻止齒輪箱2的轉(zhuǎn)動(dòng)，只有齒輪6受到被執(zhí)行器的阻力足夠大時(shí)，齒輪箱2才可以克服扭簧9的彈力開始轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)齒輪6被迫停轉(zhuǎn)時(shí)，可逆電機(jī)1和齒輪5形成的慣性力帶動(dòng)齒輪箱2最大限度地克服扭簧9的彈力，繞定軸3轉(zhuǎn)動(dòng)最大角度，可逆電機(jī)1和齒輪5形成的慣性力被吸收，而不會(huì)傳遞給齒輪6，與此同時(shí)扭簧9則儲(chǔ)存了最多的彈性勢能，當(dāng)可逆電機(jī)1開始反轉(zhuǎn)通電時(shí)，扭簧9儲(chǔ)存的彈性勢能可轉(zhuǎn)化為齒輪箱2和齒輪5的動(dòng)能，從而保證了可逆電機(jī)1可靠啟動(dòng)，可逆電機(jī)1啟動(dòng)后，可逆電機(jī)1和齒輪5形成的慣性力則能保證齒輪6順利反轉(zhuǎn)。當(dāng)然扭簧9也可以分解成兩個(gè)其中一端固定的扭簧，并且這兩個(gè)扭簧可以選擇不同的彈性系數(shù)，甚至可以只用其中的一個(gè)扭簧。

圖5、圖6是一種高可靠性電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第三個(gè)實(shí)施例的示意圖，是在第一個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加了兩個(gè)儲(chǔ)能彈簧，彈簧13、彈簧14，這兩個(gè)儲(chǔ)能彈簧可以是壓簧也可以是拉簧，這兩個(gè)彈簧的作用和第二個(gè)實(shí)施例中的扭簧的作用是一樣的，都是吸收可逆電機(jī)1和齒輪5形成的慣性力并儲(chǔ)存彈性勢能，然后在可逆電機(jī)1開始通電反轉(zhuǎn)時(shí)將儲(chǔ)存的彈性勢能轉(zhuǎn)化為齒輪箱2和齒輪5的動(dòng)能，從而保證了可逆電機(jī)1可靠啟動(dòng)，可逆電機(jī)1啟動(dòng)后，可逆電機(jī)1和齒輪5形成的慣性力則能保證齒輪6順利反轉(zhuǎn)。彈簧13、彈簧14也可以選擇不同的彈性系數(shù)，甚至可以只用其中的一個(gè)彈簧。圖7是電動(dòng)執(zhí)行器第四個(gè)實(shí)施例的示意圖，是在第三個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加了齒輪15、齒輪16，形成了兩級(jí)齒輪減速，齒輪16是電動(dòng)執(zhí)行器的輸出齒輪，與第一個(gè)實(shí)施例相比其工作原理是一樣的，只是降低了電動(dòng)執(zhí)行器的輸出轉(zhuǎn)速，提高了電動(dòng)執(zhí)行器的輸出力。如果在第三個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)上只增加齒輪16，齒輪16和齒輪6嚙合，當(dāng)然這樣還是一級(jí)齒輪減速，齒輪16是電動(dòng)執(zhí)行器的輸出齒輪，其工作原理與第一個(gè)實(shí)施例相比是一樣的，但這樣齒輪箱2必須是開式結(jié)構(gòu)，示意圖中未畫出。

圖8是一種高可靠性電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第五個(gè)實(shí)施例的示意圖，是在第四個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)上將齒輪15、齒輪16固定在齒輪箱17中，形成了兩級(jí)齒輪減速、兩個(gè)齒輪箱，齒輪5是第一個(gè)齒輪箱2的第一個(gè)齒輪，與可逆電機(jī)1相連，齒輪6是第一個(gè)齒輪箱2的最后一個(gè)齒輪，第一個(gè)齒輪箱2可繞定軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，定軸3同時(shí)也是齒輪6的轉(zhuǎn)動(dòng)軸和第一個(gè)齒輪箱2的動(dòng)力輸出軸；齒輪15是第二個(gè)齒輪箱17的第一個(gè)齒輪，與齒輪6的轉(zhuǎn)動(dòng)軸相連，齒輪16是第二個(gè)齒輪箱17的最后一個(gè)齒輪，第二個(gè)齒輪箱17可繞定軸18轉(zhuǎn)動(dòng)，定軸18同時(shí)也是齒輪16的轉(zhuǎn)動(dòng)軸和第二個(gè)齒輪箱17的動(dòng)力輸出軸，定軸18固定在殼體4上，而定軸3固定在第二個(gè)齒輪箱17上，兩個(gè)齒輪箱都有自己的兩個(gè)極限位置限位和儲(chǔ)能彈簧(示意圖中未畫出)，工作原理和第一個(gè)實(shí)施例是一樣的，這樣除了提高電動(dòng)執(zhí)行器的輸出力，還能增加可逆電機(jī)1、齒輪5、齒輪6、齒輪15形成的慣性力。

圖9是一種高可靠性電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第六個(gè)實(shí)施例的示意圖，是在第一個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)上在齒輪箱2中增加了齒輪15、齒輪16，形成了兩級(jí)齒輪減速，齒輪5是齒輪箱2的第一個(gè)齒輪，與可逆電機(jī)1相連，齒輪16是齒輪箱2的最后一個(gè)齒輪，也是電動(dòng)執(zhí)行器的輸出齒輪，齒輪16的軸是定軸3，定軸3固定在殼體4上，齒輪箱2可繞定軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣除了提高電動(dòng)執(zhí)行器的輸出力，還能增加可逆電機(jī)1、齒輪5、齒輪6、齒輪15形成的慣性力，工作原理和第一個(gè)實(shí)施例是一樣的，同時(shí)和第五個(gè)實(shí)施例相比還簡化了電動(dòng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)，降低了電動(dòng)執(zhí)行器的成本。

在以上的實(shí)施例中，可逆電機(jī)1是固定于齒輪箱2上，而齒輪箱2可繞定軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣可逆電機(jī)1的引線也會(huì)跟隨可逆電機(jī)1一起轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖10是一種高可靠性電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第七個(gè)實(shí)施例的示意圖，是在第六個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)上用一個(gè)雙聯(lián)齒輪19代替齒輪6、齒輪15，齒輪5是齒輪箱2的第一個(gè)齒輪，與可逆電機(jī)1相連，齒輪16是齒輪箱2的最后一個(gè)齒輪，也是電動(dòng)執(zhí)行器的輸出齒輪，定軸3固定在殼體4上，是齒輪16的輸出軸，同時(shí)又是齒輪箱2可圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)的定軸，如果可逆電機(jī)1的轉(zhuǎn)軸20和定軸3的軸心線不在同一條線上，則與第六個(gè)實(shí)施例一樣，可逆電機(jī)1必須固定于齒輪箱2上；如果可逆電機(jī)1的轉(zhuǎn)軸20和定軸3的軸心線在同一條線上(如示意圖所示)，則與第六個(gè)實(shí)施例不同，可逆電機(jī)可固定在電動(dòng)執(zhí)行器的殼體4上，齒輪箱2仍可圍繞定軸3轉(zhuǎn)動(dòng)。

在以上的實(shí)施例中，齒輪箱形式未做說明的其形式既可以是開式結(jié)構(gòu)也可以是閉式結(jié)構(gòu)。

圖11是一種高可靠性電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第八個(gè)實(shí)施例的示意圖，是在第七個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)上將齒輪箱2內(nèi)的齒全部換成雙聯(lián)齒輪，一共五個(gè)雙聯(lián)齒輪分別是雙聯(lián)齒輪19、21、22、23、24，這五個(gè)雙聯(lián)齒只用二根軸，所以這五個(gè)雙聯(lián)齒都繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的，齒輪19的大齒是齒輪箱2的第一個(gè)齒輪，與齒輪5嚙合，齒輪5與可逆電機(jī)1相連，齒輪24的小齒是齒輪箱2的最后一個(gè)齒輪，與齒輪25嚙合，齒輪24的軸是定軸3，定軸3固定在殼體4上，齒輪箱2可繞定軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪25是電動(dòng)執(zhí)行器的輸出齒輪，齒輪25的軸26是電動(dòng)執(zhí)行器的輸出軸，可逆電機(jī)1的轉(zhuǎn)軸20、齒輪25的軸26和齒輪箱2轉(zhuǎn)動(dòng)軸3的軸心線可不在同一條線上，可逆電機(jī)1固定在電動(dòng)執(zhí)行器的殼體4上，齒輪箱是開式結(jié)構(gòu)，從而使得電動(dòng)執(zhí)行器的設(shè)計(jì)更加靈活，工作原理和第一個(gè)實(shí)施例相同。當(dāng)然在此實(shí)施例中去掉雙聯(lián)齒輪22、23，只用三個(gè)雙聯(lián)齒輪19、21、24同樣也可以，只要齒輪箱的最后一個(gè)齒輪軸是齒輪箱2轉(zhuǎn)動(dòng)軸即可。

以上第四、五、六、七、八實(shí)施例中，齒輪箱都和第二、三實(shí)施例一樣有自己的兩個(gè)極限位置限位，并可以有儲(chǔ)能彈簧(示意圖中未畫出)。

從以上實(shí)施例可以看出當(dāng)電動(dòng)執(zhí)行器的行程開關(guān)、力矩開關(guān)或電機(jī)電流過載檢測電路失效時(shí)、以及電動(dòng)執(zhí)行器或被執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)到中間位置被異物卡死時(shí)，可逆電機(jī)仍能可靠地反轉(zhuǎn)脫開，但長時(shí)間在此種狀態(tài)下運(yùn)行可能會(huì)影響電動(dòng)執(zhí)行器的性能和壽命，故一旦出現(xiàn)上述這種情況，電動(dòng)執(zhí)行器雖然仍能工作不影響使用，但產(chǎn)品應(yīng)有故障信號(hào)輸出以提醒需要及時(shí)維修；在有些小型電動(dòng)執(zhí)行器中可取消行程開關(guān)或力矩開關(guān)或電機(jī)電流過載檢測電路，因?yàn)檫@些小型電動(dòng)執(zhí)行器采用的小型電機(jī)可以承受一定時(shí)間甚至長時(shí)間的堵轉(zhuǎn)而不會(huì)燒毀。

以上實(shí)施例中的齒輪減速機(jī)構(gòu)還可以是皮帶、鏈條減速機(jī)構(gòu)或齒輪、皮帶、鏈條混合組成的減速機(jī)構(gòu)，相應(yīng)的齒輪箱就是皮帶輪箱、鏈輪箱或齒輪、皮帶輪、鏈輪混合組成的箱體。