CN102780311A

CN102780311A - 内置永磁同步电机的滚珠丝杠直线驱动器

Info

Publication number: CN102780311A
Application number: CN2012102990365A
Authority: CN
Inventors: 何勤; 张振东; 张闯; 陈奇志
Original assignee: CHENGDU LIANTENG POWER CONTROL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHENGDU LIANTENG POWER CONTROL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2012-08-22
Publication date: 2012-11-14

Abstract

本发明公开了一种内置永磁同步电机的滚珠丝杠直线驱动器，它包括定子（4）以及与定子（4）同轴的转子（5）和转子轴（7），转子轴（7）为空心圆筒体，转子（5）固定在转子轴（7）上，转子（5）被定子（4）完全包裹，转子轴（7）的前端连接有丝杠螺母（15），转子轴（7）的后端设置有位置传感器（9），转子轴（7）的内腔中设置有丝杠（6），丝杠（6）与丝杠螺母（15）配合，转子（5）的两端安装有平衡环（11）。本发明的优点在于，体积小、运行精度高、可靠性高、结构简单。

Description

内置永磁同步电机的滚珠丝杠直线驱动器

技术领域

本发明涉及一种直线驱动器，具体涉及一种内置永磁同步电机的滚珠丝杠直线驱动器。

背景技术

传统的直线驱动器一般采用旋转伺服电机驱动丝杠螺母副来实现丝杠的直线运动，或者采用液/气压系统驱动液/气压缸来实现直线运动。

采用旋转伺服电机驱动丝杠螺母副的直线驱动器具有驱动精度高、可控性好的优点，但是其结构复杂，外形尺寸大，导致其维护困难，使用场合受到限制。

采用液/气压系统驱动液/气压缸来实现直线运动的直线驱动器需设置液/气管道、布置液压源/气源，其结构同样很复杂，而且运动超调量较大、精度低，不适合用于对运动精度要求较高的场合。

发明内容

本发明的目的即在于克服现有直线驱动器结构复杂，外形尺寸大，精度低的不足，提供一种内置永磁同步电机的滚珠丝杠直线驱动器。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

内置永磁同步电机的滚珠丝杠直线驱动器，它包括定子以及与定子同轴的转子和转子轴，转子轴为空心圆筒体，转子固定在转子轴上，转子被定子完全包裹，转子轴的前端连接有丝杠螺母，转子轴的后端设置有位置传感器，转子轴的内腔中设置有丝杠，丝杠与丝杠螺母配合，转子的两端安装有平衡环。

进一步地，所述转子轴的前端与所述丝杠螺母之间还设置有前轴承安装轴和过渡轴套，前轴承安装轴和过渡轴套都为空心结构，转子轴的前端与过渡轴套连接，过渡轴套与前轴承安装轴连接，丝杠螺母固定在前轴承安装轴的前端。

进一步地，所述的前轴承安装轴包括轴承安装部和凸出的丝杠螺母安装部，丝杠螺母固定在丝杠螺母安装部中。

进一步地，它还包括前端盖、外壳和后端盖，定子固定在外壳的内表面，外壳完全容纳转子轴，前端盖和后端盖分别固定在外壳的前端面和后端面，前端盖上开设有可供丝杠进出的孔，位置传感器安装在后端盖上。

进一步地，它还包括前轴承和后轴承，所述的前端盖上设置有前轴承容纳部，所述的后端盖8上设置有后轴承容纳部，前轴承套装于轴承安装部上并与前轴承容纳部配合，后轴承套装于转子轴的后端并与后轴承容纳部配合。

进一步地，它还包括调节螺母，调节螺母上设置有内螺纹，所述的过渡轴套的上设置有外螺纹，调节螺母通过螺纹连接在过渡轴套上，调节螺母的前端与前轴承接触，通过调节螺母可以调节前轴承的轴向预紧力。

进一步地，所述的丝杠为滚珠丝杠。

进一步地，所述的转子包括磁钢、转子扣套和转子冲片，转子冲片叠压后通过铆钉固定形成转子铁芯，磁钢沿圆周分布于转子铁芯的外表面，转子扣套安装在转子铁芯两端，用于固定磁钢的位置。

本发明的优点和有益效果在于：

1．在壳体中内置有同步电机，转子轴为空心轴结构，丝杠置于转子轴的内腔中，转子轴与转子一起转动，转子轴进而带动丝杠螺母旋转，丝杠在圆周方向不转动，从而可使得丝杠作直线运动，本发明有效利用了转子的中空结构，将旋转部件与直线运动部件整合成一体，大大减小了直线驱动器的体积；

2．本发明结构简单，通过较少的零部件实现了直线驱动器的功能，组装和维护方便；

3．本发明通过丝杠螺母副传递直线运动，相较于液/气压系统驱动方式，其运动精度更高，可控性更好；

4．设置有位置传感器，位置传感器实时采集转子轴的位置，并将位置信号传递给外部控制装置，通过控制装置的运算，得出丝杠的位置及轴向运动量，便于对丝杠的直线运动进行实时监控，提高丝杠的运动精度；

5．转子两端设置有平衡环，提高了转子旋转的稳定性；

6．设置有调节螺母，使前轴承的预紧力可调，方便调试和检修。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为转子的结构示意图；

图3为前端盖的结构示意图；

图4为前轴承安装轴的结构示意图；

图5为后端盖的结构示意图；

其中，附图标记对应的零部件名称为：

1-前端盖，2-外壳，3-前轴承安装轴，4-定子，5-转子，6-丝杠，7-转子轴，8-后端盖，9-位置传感器，10-后轴承，11-平衡环，12-过渡轴套，13-调节螺母，14-前轴承，15-丝杠螺母，16-铆钉，17-磁钢，18-转子扣套，19-转子冲片，101-前轴承容纳部，301-轴承安装部，302-丝杠螺母安装部，801-后轴承容纳部。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的保护范围不限于以下所述。

实施例：

如图1所示，内置永磁同步电机的滚珠丝杠直线驱动器，它包括定子4以及与定子4同轴的转子5和转子轴7，转子轴7为空心圆筒体，转子5固定在转子轴7上，转子5被定子4完全包裹，转子轴7的前端连接有丝杠螺母15，转子轴7的内腔中设置有丝杠6，丝杠6与丝杠螺母15配合。所述转子轴7的前端与所述丝杠螺母15之间还设置有前轴承安装轴3和过渡轴套12，通过过渡轴套12将转子轴7和前轴承安装轴3连接为一个整体，前轴承安装轴3和过渡轴套12都为空心结构，转子轴7的前端与过渡轴套12连接，过渡轴套12与前轴承安装轴3连接，丝杠螺母15固定在前轴承安装轴3的前端。前轴承安装轴3为前轴承14提供支撑。定子4的绕组引出线与外部的逆变器或变频器连接，逆变器或变频器为定子4供电，根据同步电机的原理，转子5旋转，同时带动转子轴7、过渡轴套12、前轴承安装轴3和丝杠螺母15旋转，丝杠6与负载连接且不旋转，丝杠螺母15带动丝杠6作直线运动。转子5的两端安装有平衡环11，用于实现转子5旋转过程中的动平衡。转子轴7的后端设置有位置传感器9，位置传感器9与外部控制装置连接，位置传感器9实时采集转子轴7的位置，并将位置信号传递给控制装置，通过控制装置的运算，得出丝杠6的位置及轴向运动量，便于对丝杠6的直线运动进行实时监控，提高丝杠的运动精度。

如图4所示，所述的前轴承安装轴3包括轴承安装部301和凸出的丝杠螺母安装部302，轴承安装部301用于支撑前轴承14，丝杠螺母15固定在丝杠螺母安装部302中。

如图1所示，它还包括前端盖1、外壳2和后端盖8，定子4固定在外壳2的内表面，外壳2完全容纳转子轴7，用于保护整个装置，前端盖1和后端盖8分别固定在外壳2的前端和后端，前端盖1上开设有可供丝杠6进出的孔，位置传感器9安装在后端盖8上。

如图3和图5所示，它还包括前轴承14和后轴承10，所述的前端盖1上设置有前轴承容纳部101，所述的后端盖8上设置有后轴承容纳部801，前轴承14套装于轴承安装部301上并与前轴承容纳部101配合，后轴承10套装于转子轴7的后端并与后轴承容纳部801配合。

如图1所示，它还包括调节螺母13，调节螺母13上设置有内螺纹，所述的过渡轴套12的上设置有外螺纹，调节螺母13通过螺纹连接在过渡轴套12上，调节螺母13的前端与前轴承14接触。通过调节螺母13的位置即可调整前轴承14的预紧力，方便调试和检修。

如图2所示，所述的转子5包括磁钢17、转子扣套18和转子冲片19，转子冲片19叠压后通过铆钉16固定形成转子铁芯，磁钢17沿圆周分布于转子铁芯的外表面，转子扣套18安装在转子铁芯两端，用于固定磁钢17的位置。

丝杠6为滚珠丝杠。

如上所述，便可以较好地实现本发明。

Claims

1.内置永磁同步电机的滚珠丝杠直线驱动器，其特征在于：它包括定子（4）以及与定子（4）同轴的转子（5）和转子轴（7），转子轴（7）为空心圆筒体，转子（5）固定在转子轴（7）上，转子（5）被定子（4）完全包裹，转子轴（7）的前端连接有丝杠螺母（15），转子轴（7）的后端设置有位置传感器（9），转子轴（7）的内腔中设置有丝杠（6），丝杠（6）与丝杠螺母（15）配合，转子（5）的两端安装有平衡环（11）。

2.根据权利要求1所述的内置永磁同步电机的滚珠丝杠直线驱动器，其特征在于：所述转子轴（7）的前端与所述丝杠螺母（15）之间还设置有前轴承安装轴（3）和过渡轴套（12），前轴承安装轴（3）和过渡轴套（12）都为空心结构，转子轴（7）的前端与过渡轴套（12）连接，过渡轴套（12）与前轴承安装轴（3）连接，丝杠螺母（15）固定在前轴承安装轴（3）的前端。

3.根据权利要求2所述的内置永磁同步电机的滚珠丝杠直线驱动器，其特征在于：所述的前轴承安装轴（3）包括轴承安装部（301）和凸出的丝杠螺母安装部（302），丝杠螺母（15）固定在丝杠螺母安装部（302）中。

4.根据权利要求1~3任一项所述的内置永磁同步电机的滚珠丝杠直线驱动器，其特征在于：它还包括前端盖（1）、外壳（2）和后端盖（8），定子（4）固定在外壳（2）的内表面，外壳（2）完全容纳转子轴（7），前端盖（1）和后端盖（8）分别固定在外壳（2）的前端面和后端面，前端盖（1）上开设有可供丝杠（6）进出的孔，位置传感器（9）安装在后端盖（8）上。

5.根据权利要求4所述的内置永磁同步电机的滚珠丝杠直线驱动器，其特征在于：它还包括前轴承（14）和后轴承（10），所述的前端盖（1）上设置有前轴承容纳部（101），所述的后端盖（8）上设置有后轴承容纳部（801），前轴承（14）套装于轴承安装部（301）上并与前轴承容纳部（101）配合，后轴承（10）套装于转子轴（7）的后端并与后轴承容纳部（801）配合。

6.根据权利要求5所述的内置永磁同步电机的滚珠丝杠直线驱动器，其特征在于：它还包括调节螺母（13），调节螺母（13）上设置有内螺纹，所述的过渡轴套（12）的上设置有外螺纹，调节螺母（13）通过螺纹连接在过渡轴套（12）上，调节螺母（13）的前端与前轴承（14）接触。

7.根据权利要求1所述的内置永磁同步电机的滚珠丝杠直线驱动器，其特征在于：所述的丝杠（6）为滚珠丝杠。

8.根据权利要求1所述的内置永磁同步电机的滚珠丝杠直线驱动器，其特征在于：所述的转子（5）包括磁钢（17）、转子扣套（18）和转子冲片（19），转子冲片（19）叠压后通过铆钉（16）固定形成转子铁芯，磁钢（17）沿圆周分布于转子铁芯的外表面，转子扣套（18）安装在转子铁芯两端。