CN113809887A - 具有霍尔效应的阻旋式料位开关驱动组合 - Google Patents

Abstract

本发明为一种具有霍尔效应的阻旋式料位开关驱动组合。阻旋式料位开关驱动组合的霍尔马达模块设置在外部壳座内，包括线圈定子组、磁铁转子组、马达壳座、控制电路板及霍尔效应检测器。线圈定子组导线连接控制电路板。磁铁转子组设置在马达壳座内并围绕在线圈定子组外，霍尔效应检测器设置在控制电路板上并对应磁铁转子组的位置而设置。驱动轴组结合在马达壳座并随着磁铁转子组转动。减速齿轮模块受到驱动轴带动，并传动至阻旋组件。本发明以霍尔效应检测器取代传统接触式电枢，并应用于阻旋式料位开关的驱动组合，使料位开关寿命更长、安全性更佳、节省更多材料并达到轻薄短小的目的。

Description

具有霍尔效应的阻旋式料位开关驱动组合

技术领域

本发明有关于物位传感器，尤指一种阻旋式物位开关。

背景技术

习用阻旋式物位开关利用马达驱动装置将动力经由传动轴传递至叶片。再者，阻旋式物位开关安装时固定在储仓上，当叶片未接触到物料时，马达运转传动驱动装置运转；当叶片接触到物料产生阻力时，马达将逆转，碰触断电开关，令马达及驱动装置停止运转，借此达到检测储仓内物料储存状态的功能。

再者，传统直流阻旋式物位开关的驱动装置大多使用电枢式小型直流马达，供电在转子的磁极线圈上，使转子的磁极性与外部固定永久磁场产生互斥而转动。电枢式直流马达的转子磁极线圈的输出与电枢必须作接触摩擦，因此在长时间使用后会造成磨耗而故障，缩短了使用寿命。

有鉴于此，本发明人遂针对上述现有技术，特潜心研究并配合学理的运用，尽力解决上述问题点，即成为本发明人改良目标。

发明内容

本发明的一目的，在于提供一种具有霍尔效应的阻旋式料位开关驱动组合，借此让阻旋式料位开关寿命更长、安全性更佳并节省更多材料，达到轻薄短小的目的。

为了达成上述目的，本发明为一种具有霍尔效应的阻旋式料位开关驱动组合，包括外部壳座、霍尔马达模块、驱动轴组、减速齿轮模块、减速齿轮模块及阻旋组件。霍尔马达模块设置在外部壳座内并隔绝外部环境而与外部壳座形成一封闭空间，包括线圈定子组、磁铁转子组、马达壳座、控制电路板及霍尔效应检测器。线圈定子组导线连接控制电路板且相对于该马达壳座呈静止不动。磁铁转子组设置在马达壳座内并围绕在线圈定子组外，霍尔效应检测器设置在控制电路板上并对应磁铁转子组的位置设置。驱动轴组包含驱动轴及驱动齿轮。驱动轴的一端结合在马达壳座并随着磁铁转子组转动，驱动轴的另一端结合有驱动齿轮。减速齿轮模块设置在马达外部壳座内并隔绝于外部环境而与霍尔马达模块形成另一封闭空间，且减速齿轮模块通过驱动轴组而与霍尔马达模块作连动。减速齿轮模块包含齿轮箱及安装在齿轮箱中的减速齿轮组。齿轮箱承接驱动轴，减速齿轮组啮合驱动齿轮而受到驱动轴的带动。阻旋组件包含传动轴及固定在传动轴的叶片，传动轴受减速齿轮组的带动而令叶片产生旋转。

相较于习知技术，本发明的阻旋式料位开关驱动组合采用霍尔马达模块作驱动，并使用霍尔效应检测器来检测磁铁转子组的转动频率，借以回授到电源控制模块使磁铁转子组的转速保持在稳定范围，此为非接触方式检测，故不致发生传统马达的电枢磨耗问题，借此提升使用寿命；此外，本发明的霍尔马达模块加装减速齿轮模块具有提高输出扭矩和降低转速配合需求，霍尔马达模块及减速齿轮模块设置在外部壳座内，并采用模块化及可组卸式的结构设置，提供可依据扭矩设计而更换具有不同齿轮比的齿轮模块，可增加本发明的产品规格及达到客制化的目的；又，本发明的霍尔马达模块于控制电路板设置电流转换器，提供阻旋式料位开关可直接以直流(DC)电源供应而应用在各仪器设备上，故不需另外设计电源转换器，因而可减少功率消耗并降低电路板及零件成本，且因控制电路板封闭在马达壳座内，故具有达到防尘效果，增加本发明之实用性。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的阻旋式料位开关的组合剖视图。

图2为本发明的霍尔马达模块及减速齿轮模块的立体外观示意图。

图3为本发明的霍尔马达模块及减速齿轮模块的组合剖视图。

图4为本发明的霍尔马达模块及减速齿轮模块的立体分解示意图。

图5为本发明的霍尔马达模块的立体分解示意图。

图6为本发明的减速齿轮模块的上视图。

图7为为本发明的阻旋式料位开关的定子片的立体外观示意图。

图8为为本发明的阻旋式料位开关的定子片的另一实施方式。

图9及图10为为本发明的霍尔马达模块及减速齿轮模块的扣合示意图。

图11及图12为为本发明的霍尔马达模块及减速齿轮模块另一态样的扣合示意图的扣合示意图。

其中，附图标记：

1:阻旋式料位开关驱动组合

10:外部壳座

20、20a、20b:霍尔马达模块

21:线圈定子组

210:螺柱

211:定子座

212:定子片

2120:开孔

2121:环片

2122:突片

2123:第一半叶

2124:第二半叶

2125:定位部

2126:第一定位部

2127:第二定位部

2128:卡掣部

213:线圈

214:螺件

22:磁铁转子组

221:转子座

2210:轴孔

2211:底板

222:永久磁铁

223:第一磁极

224:第二磁极

23:马达壳座

231:支撑部

24:控制电路板

240:结合孔

25:霍尔效应检测器

30:驱动轴组

31:驱动轴

32:驱动齿轮

33:自润轴承

331:马达轴承

332:齿轮轴承

40、40a、40b:减速齿轮模块

41、41a、41b:齿轮箱

411a:卡榫

411b:卡榫

42:减速齿轮组

50:阻旋组件

51:传动轴

52:叶片

60:电源控制模块

70a、70b:扣件

71a:扣孔

72a、72b:弯折部

71b:扣孔

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

请参照图1，为本发明的阻旋式料位开关的组合剖视图。本发明为一种具霍尔效应的阻旋式料位开关驱动组合1，包括一外部壳座10、一霍尔马达模块20、一驱动轴组30、一减速齿轮模块40及一阻旋组件50。该霍尔马达模块20及该减速齿轮模块40设置在该外部壳座10内。该霍尔马达模块20带动该减速齿轮模块40，并通过该减速齿轮模块40而进行减速。该驱动轴组30的一端连接该减速齿轮模块40、另一端则连接该阻旋组件50。

本实施例中，该阻旋组件50包含一传动轴51及固定在该传动轴51末端的一叶片52。该传动轴51受该减速齿轮组40的带动而令该叶片52产生旋转。本实施例中，该阻旋式料位开关驱动组合1更包括一电源控制模块60，该电源控制模块60设置在该外部壳座10的内部并导线连接该霍尔马达模块20。实际使用时，该阻旋式料位开关驱动组合1用于检测物料的状态，借由该叶片52因为接触到物料而使旋转受阻(表示储仓内已有物料，或储存的物料已到预定高度)，进而输出控制信号。

具体而言，该阻旋组件50的叶片52未接触到物料时，该霍尔马达模块20运转；当叶片52接触到物料而受到阻力时，霍尔马达模块20会停止带动该霍尔马达模块20，并同时送出信号。

请续参照图2至图6，分别为本发明的霍尔马达模块及减速齿轮模块的立体外观示意图、组合剖视图及立体分解示意图、霍尔马达模块的立体分解示意图及减速齿轮模块的上视图。本实施例中，该外部壳座10为筒状的壳座；该霍尔马达模块20及该减速齿轮模块40设置在该外部壳座10内。

请参照图3，该霍尔马达模块20设置在该外部壳座10内并隔绝外部环境而与该外部壳座10形成一封闭空间。该霍尔马达模块20包括一线圈定子组21、一磁铁转子组22、一马达壳座23、一控制电路板24及一霍尔效应检测器25。又，该线圈定子组21导线连接该控制电路板24且相对于该马达壳座23呈静止不动。本实施例中，该控制电路板24设置有电流转换器(未图示)，借由霍尔效应感应磁场变化转换送出控制信号改变线圈电流。此外，由于本发明的电流转换器封闭在该马达壳座23内，故可达到防尘与安全效果。

要说明的是，本发明的阻旋式料位开关驱动组合1可直接以直流(DC)电源供应而应用在各仪器设备上，不需另外在外部设置转换电路。又，本发明的阻旋式料位开关驱动组合1使用该霍尔马达模块20作为驱动，相较于习知使用同步马达或蔽极式马达的电源转换的阻旋式料位开关，本发明具有减少功率消耗及降低电路板及零件成本的优点。

如图4所示，本发明的霍尔马达模块20及该减速齿轮模块40系采用模块化及可组卸式的结构设置，并共用该马达壳座23，据此可依据客户需求不同的扭矩设计而更换具有不同齿轮比的齿轮模块40，增加本发明的产品规格，并达到客制化的目的。

要说明的是，该霍尔马达模块20及该减速齿轮模块40除了以模块化的方式各自独立设置，再利用扣件对两者组合构成一体，且扣件可为塑胶或金属材质或为钢带片等，此扣合方式于后另述。又，实际实施时，该霍尔马达模块20及该减速齿轮模块40也可以直接以一体方式构成。

本实施例中，该电源控制模块60(另参图1)导线连接该控制电路板24。此外，请另参照图5，该霍尔效应检测器25设置在该控制电路板24上并对应该磁铁转子组22的位置而设置。

又，该磁铁转子组22设置在该马达壳座23内并围绕在该线圈定子组21外。该磁铁转子组22包含一转子座221及设置在该转子座221内的多个永久磁铁222。据此，当该磁铁转子组22转动时，该霍尔效应检测器25会受到该磁铁转子组22转动时所产生的磁场影响得知该磁铁转子组22的转动圈数。

本实施例中，该些永久磁铁222包含不同磁极的多个第一磁极223及多个第二磁极224。该些第一磁极223及该些第二磁极224系交错设置并呈环状排列。

由于本发明的霍尔马达模块20搭配减速齿轮模块40，因此可在空间限制下达到最佳的磁铁转子组22的电极数，借以维持稳定的扭力输出和转速。

再者，该驱动轴组30包含一驱动轴31及一驱动齿轮32(参图6)。该驱动轴31的一端结合在该马达壳座23并随着该磁铁转子组22转动，该驱动轴31的另一端结合有该驱动齿轮32并穿出该马达壳座23。因此该磁铁转子组22的转动圈数即该驱动轴31的转速，亦即，本发明可使用该霍尔效应检测器25来检测该磁铁转子组22的转动频率，并将此信息回授到该控制电路板24，使该磁铁转子组22的转速保持稳定速度运转，因此不会有传统马达的电枢磨耗问题，据此使马达的运转寿命比传统电枢式更长久。

该减速齿轮模块40设置在该马达壳座23内，且固定在该霍尔马达模块20的下方并隔绝于外部环境而与该霍尔马达模块20形成另一封闭空间。该减速齿轮模块40通过该驱动轴组30而与该霍尔马达模块20作连动，包含一齿轮箱41及安装在该齿轮箱41中的一减速齿轮组42。该齿轮箱41承接该驱动轴31的另一端，该减速齿轮组42啮合该驱动齿轮32而受到该驱动轴31的带动。本实施例中，该减速齿轮模块40设置可提高输出扭矩和降低转速配合需求。

要说明的是，本发明的霍尔马达模块20及减速齿轮模块40分别设置在一封闭空间内。此封闭空间的设置可防止粉尘等物料进入而接触马达电路。此外，由于霍尔马达模块20及减速齿轮模块40为一体成型，故可缩小体积及节省组装空间。

于本发明的一实施例中，该马达壳座23及该齿轮箱41的材质可以是金属材料成型或由塑胶材料射出成型，或是二者混合搭配使用，可视实际使用需求决定。另外，该减速齿轮组42的齿轮材质可以是塑胶或金属材料，或者二者混合使用。

如图3所示，该马达壳座23具有多个支撑部231，该线圈定子组21及该控制电路板24通过该些支撑部231而固定在该马达壳座23中。此外，该线圈定子组21包含连接该控制电路板24的一定子座211、叠置在该定子座211中的多个定子片212以及绕设在这些定子片212上的多个线圈213。要说明的是，外部电流流入线圈213的电流方向可决定该磁铁转子组22的转动方向。

具体而言，该线圈定子组21更包括多个螺件214。该定子座211具有多个螺柱210。又，该控制电路板24设有多个结合孔240，该控制电路板24及该定子座211之间通过该些螺件214分别穿设该控制电路板24的结合孔240及该定子座211的螺柱210而结合。

另外要说明的是，该线圈定子组21及该控制电路板24是采悬吊方式固定在该马达壳座23中，并让该磁铁转子组22位于该控制电路板24的下方，由于该磁铁转子组22是圈绕在该线圈定子组21外。据此，该磁铁转子组22旋转时所产生气流可排除落入封闭空间内的粉尘，以确保该控制电路板24的正常运作。

更详细地说，该驱动轴组30更包括套合该驱动轴31的一自润轴承33。该自润轴承33包含穿设在该马达壳座23中的一马达轴承331及穿设在该齿轮箱41中的一齿轮轴承332。该马达轴承331及该齿轮轴承332为一体成型。

再者，该转子座221具有一底板2211，且该底板2211设有一轴孔2210，该马达轴承331结合在该轴孔2210中。该齿轮轴承332为一自润凸缘衬套，该齿轮轴承332贴合该底板2211的一外侧面并低于该磁铁转子组22的一底侧，据此增加穿置在该自润轴承33中的驱动轴31的旋转稳定性，并可避免该驱动轴31发生转动偏摆。

综上，本发明的阻旋式料位开关驱动组合1设置有该霍尔马达模块20，且该霍尔马达模块20为一无刷式马达，惟该霍尔马达模块20的输出扭矩较为不足，因此通过结合该减速齿轮模块40来增加输出扭矩，另通过该霍尔效应检测器25来监测马达转速。因此，该霍尔马达模块20可组合该减速齿轮模块40成为一体之产品。此外，由于该霍尔马达模块20的使用电压低，故可达到省电与轻薄短小的效果，且使用寿命长。

请再参照图7，为本发明的阻旋式料位开关的定子片的立体外观示意图。于本实施例中，各该定子片212为一硅钢片，包含一环片2121及自该环片2121延伸的多个突片2122。该些突片2122呈对称设置并间隔环绕在该环片2121的一外侧。

进一步地，各该突片2122包含一第一半叶2123及一第二半叶2124，该第一半叶2123及该第二半叶2124构成该突片2122。要说明的是，该第一半叶2123的面积小于该第二半叶2124面积而使该线圈定子组能够产生偏磁作用。

再者，该环片2121具有一开孔2120及多个定位部2125。该些定位部2125包含位于该开孔2120内壁的一第一定位部2126及位在该环片2121周缘的一第二定位部2127。该第一定位部2126及该第二定位部2127分别为孔径不同的一半圆孔。较佳地，该环片2121更具有多个卡掣部2128，各该定子片212之间通过该些卡掣部2128相互卡掣而定位。

本实施例中，各该卡掣部2128系对应设置在各该突片2122上，并大致位在该第一半叶2123及该第二半叶2124之间。此外，该卡掣部2128在凸出该突片2122的表面为一凸部，且其截面为一三角形，实际实施时不以此为限制。

请另参照图8，为本发明的阻旋式料位开关的定子片的另一实施方式。于本实施例中，该定子片212与前一实施例大致相同，其不同之处在卡掣部2128所设置的位置。于本实施例中，该些卡掣部2128间隔环列在该环片2121上。

请另参照图9及图10，为本发明的霍尔马达模块及减速齿轮模块的扣合示意图。本发明的霍尔马达模块20a及减速齿轮模块40a可组合在同一结构空间或二者个自分离，另依使用者需求作结合。本实施例中，该霍尔马达模块20a及该减速齿轮模块40a通过一扣件70a作结合。

具体而言，该扣件70a为一U型带体并在两端分别设有一扣孔71a；另一方面，该减速齿轮模块40a的齿轮箱41a的两侧下缘分别设置有一卡榫411a，该扣件70a通过该扣孔71a及该卡榫411a的扣合而结合该霍尔马达模块20a及该减速齿轮模块40a。

要说明的是，本实施例中，该扣件70a的顶部成型有一弯折部72a，此弯折部72a的设置可增加该扣件70a柔性度，借以在扣合时提供较大的弹性。

请续参照图11及图12，为本发明的霍尔马达模块及减速齿轮模块另一态样的扣合示意图。本实施例和前一实施例大致相同，霍尔马达模块20b及减速齿轮模块40b通过一扣件70b作结合。本实施例的不同之处在扣合态样的设置方式及减速齿轮模块40b的外型。要说明的是，该减速齿轮模块40b的外型是根据不同齿轮比而改变。本实施例中，该减速齿轮模块40b的齿轮箱41b外型大致呈椭圆形。

具体而言，该扣件70b为一U型带体并在两端分别设有一扣孔71b；另一方面，该减速齿轮模块40b的齿轮箱41b的两侧分别设置有一卡榫411b，该扣件70b通过该扣孔71b及该卡榫411b的扣合而结合该霍尔马达模块20b及该减速齿轮模块40b。

另一要说明的是，本实施例中，该扣件70b的顶部亦成型有一弯折部72b，此弯折部72b的设置可增加该扣件70b柔性度，借以在扣合时提供较大的弹性。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (17)

1.一种具有霍尔效应的阻旋式料位开关驱动组合，其特征在于，包括:

一外部壳座；

一霍尔马达模块，设置在该外部壳座内并隔绝外部环境而与该外部壳座形成一封闭空间，包括一线圈定子组、一磁铁转子组、一马达壳座、一控制电路板及一霍尔效应检测器，该线圈定子组导线连接该控制电路板且相对于该马达壳座呈静止不动，该磁铁转子组设置在该马达壳座内并围绕在该线圈定子组外，该霍尔效应检测器设置在该控制电路板上并对应该磁铁转子组的位置设置；

一驱动轴组，包含一驱动轴及一驱动齿轮，该驱动轴的一端结合在该马达壳座并随着该磁铁转子组转动，该驱动轴的另一端结合有该驱动齿轮并穿出该马达壳座；

一减速齿轮模块，设置在该马达壳座内并隔绝于外部环境而与该霍尔马达模块形成另一封闭空间，该减速齿轮模块通过该驱动轴组而与该霍尔马达模块作连动，该减速齿轮模块包含一齿轮箱及安装在该齿轮箱中的一减速齿轮组，该齿轮箱承接该驱动轴的另一端，该减速齿轮组啮合该驱动齿轮而受到该驱动轴的带动；以及

一阻旋组件，包含一传动轴及固定在该传动轴的一叶片，该传动轴受该减速齿轮组的带动而令该叶片产生旋转。

2.如权利要求1所述的具有霍尔效应的阻旋式料位开关驱动组合，其特征在于，更包括一电源控制模块，该电源控制模块设置在该外部壳座的内部并导线连接该控制电路板。

3.如权利要求1所述的具有霍尔效应的阻旋式料位开关驱动组合，其特征在于，该马达壳座具有多个支撑部，该线圈定子组及该控制电路板通过该些支撑部而固定在该马达壳座中。

4.如权利要求1所述的具有霍尔效应的阻旋式料位开关驱动组合，其特征在于，该线圈定子组包含连接该控制电路板的一定子座、叠置在该定子座中的多个定子片以及绕设在该些定子片上的多个线圈。

5.如权利要求4所述的具有霍尔效应的阻旋式料位开关驱动组合，其特征在于，该线圈定子组更包括多个螺件，该定子座具有多个螺柱，该控制电路板设有多个结合孔；该控制电路板及该定子座之间通过该些螺件分别穿设该控制电路板的结合孔及该定子座的螺柱而结合。

6.如权利要求4所述的具有霍尔效应的阻旋式料位开关驱动组合，其特征在于，各该定子片为一硅钢片，包含一环片及自该环片延伸的多个突片，该些突片呈对称设置并间隔环绕在该环片的一外侧。

7.如权利要求6所述的具有霍尔效应的阻旋式料位开关驱动组合，其特征在于，该环片具有一开孔及多个定位部，该些定位部包含位于该开孔内壁的一第一定位部及位在该环片周缘的一第二定位部，该第一定位部及该第二定位部分别为孔径不同的一半圆孔。

8.如权利要求7所述的具有霍尔效应的阻旋式料位开关驱动组合，其特征在于，该环片更具有多个卡掣部，各该定子片之间通过该些卡掣部相互卡掣而定位。

9.如权利要求8所述的具有霍尔效应的阻旋式料位开关驱动组合，其特征在于，各该卡掣部对应设置在各该突片上。

10.如权利要求8所述的具有霍尔效应的阻旋式料位开关驱动组合，其特征在于，该些卡掣部系间隔环列在该环片上。

11.如权利要求6所述的具有霍尔效应的阻旋式料位开关驱动组合，其特征在于，该些突片包含位在相对侧的一对第一凸片及一对第二凸片，各该第一凸片的面积小于各该第二凸片的面积而使该线圈定子组能够产生偏磁作用。

12.如权利要求1所述的具有霍尔效应的阻旋式料位开关驱动组合，其特征在于，该驱动轴组更包括套合该驱动轴的一自润轴承，该自润轴承包含穿设在该马达壳座中的一马达轴承及穿设在该齿轮箱中的一齿轮轴承，该马达轴承及该齿轮轴承为一体成型。

13.如权利要求12所述的具有霍尔效应的阻旋式料位开关驱动组合，其特征在于，该马达壳座具有一底板，且该底板设有一轴孔，该马达轴承系结合在该轴孔中；该齿轮轴承为一自润凸缘衬套，该齿轮轴承贴合该底板的一外侧面并低于该磁铁转子组的一底侧。

14.如权利要求1所述的具有霍尔效应的阻旋式料位开关驱动组合，其特征在于，该磁铁转子组包含一转子座及设置在该转子座内的多个永久磁铁，该些永久磁铁包含不同磁极的多个第一磁极及多个第二磁极，该些第一磁极及该些第二磁极交错设置并呈环状排列。

15.如权利要求1所述的具有霍尔效应的阻旋式料位开关驱动组合，其特征在于，该阻旋组件的叶片未接触到物料时，霍尔马达模块运转；当叶片接触到物料而受到阻力时，霍尔马达模块会停止带动马达轴组，并同时送出信号。

16.如权利要求1所述的具有霍尔效应的阻旋式料位开关驱动组合，其特征在于，更包括一扣件，该霍尔马达模块及该减速齿轮模块通过该扣件而结合。

17.如权利要求16所述的具有霍尔效应的阻旋式料位开关驱动组合，其特征在于，该扣件为一U型带体。

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