CN106208459B - 一种伺服电机的转子及该伺服电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种伺服电机的转子及该伺服电机。转子包括位于其内部的转子铁芯及置于外圈的磁钢，转子铁芯与磁钢固定连接；转子铁芯上加工有孔状轴承室，用于安放轴承；孔状轴承室沿轴向上一端为敞口形式，另一端附有底部；轴承室的中心与所述转子的转动轴重合。本发明包括所述转子的伺服电机还包括电机端盖、轴承、电机定子、伺服机构框架；电机定子固定安装于伺服机构框架；转子置于电机定子内部；电机端盖固定安装于伺服机构框架，其上设有圆轴；轴承安装于电机端盖的圆轴上且置于转子内的轴承室中。本发明使得现有伺服电机结构的轴向缩短、整体结构紧凑，同时使得连接的导线电缆对伺服机构的阻力矩减小，并提高导线电缆的使用寿命。

Description

一种伺服电机的转子及该伺服电机

技术领域

本发明总地涉及电机领域，具体涉及一种伺服电机的转子及该伺服电机。

背景技术

伺服电机(servo motor)是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机。伺服电机可使控制速度、位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

伺服电动机的结构主要可分为两部分，即定子部分和转子部分。其中定子的结构与旋转变压器的定子基本相同，在定子铁芯中也安放着空间互成90度电角度的两相绕组。其中一组为激磁绕组，另一组为控制绕组，交流伺服电动机是一种两相的交流电动机。交流伺服电动机使用时，激磁绕组两端施加恒定的激磁电压，控制绕组两端施加控制电压。当定子绕组加上电压后，伺服电动机很快就会转动起来。通入励磁绕组及控制绕组的电流在电机内产生一个旋转磁场，旋转磁场的转向决定了电机的转向，当任意一个绕组上所加的电压反相时，旋转磁场的方向就发生改变，电机的方向也发生改变。

伺服电机转子是电机中的旋转部件，它是用来实现电能与机械能的转换装置。

电机转子按照结构又分为内转子转动方式和外转子转动方式两种。内转子转动方式为电机中间的芯体为旋转体，输出扭矩。外转子转动方式即以电机外体为旋转体，不同的方式方便了各种场合的应用。

伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。

定子和转子均采用的材质是硅钢片，料片厚度按照产品参数核对设定。

转子硅钢片冲有闭口圆槽，叠压时上下片槽位依次稍微错开，整体上形成斜槽，这样能使转动更均匀平稳。转子绕组是用压铸的方法，将纯铝铸在转子槽内代替导线。要是只看转子槽内的铝条和两个端环，形状象个笼子，所以有的书上叫它“鼠笼式转子”。

现有伺服电机转子结构普遍采用两端支撑结构，即转子位于转轴的中间位置，在转轴的两端装有轴承，以安装支撑转轴及转子，如图1所示。其中1’为转子，3’为轴承。这种结构由于轴承安放在转轴上造成转子轴向及径向空间增大，因而空间利用率不高，在轴向安装空间受限及小型化系统中其应用受到限制。

另外，一般伺服机构在走线时，导线电缆等都远离伺服机构的转轴，导线电缆对伺服机构的阻力矩较大，同时伺服机构也容易折损导线电缆。

因此，有必要提供一种新的伺服电机的转子结构，同时也提供该种结构的伺服电机，使得现有结构的轴向缩短、整体结构紧凑，且使得连接的导线电缆对伺服机构的阻力矩减小，并提高导线电缆的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种伺服电机的转子及该伺服电机，以解决现有伺服电机结构轴向较长、整体不紧凑的问题。

本发明的另一目的是解决连接的导线电缆对伺服机构造成较大阻力矩的问题。

本发明提供一种伺服电机的转子，所述转子包括位于其内部的转子铁芯及置于外圈的磁钢，所述转子铁芯与所述磁钢固定连接；其特征在于，所述转子铁芯上加工有孔状轴承室，用于安放轴承；所述孔状轴承室沿轴向上一端为敞口形式，另一端附有底部；所述轴承室的中心与所述转子的转动轴重合。

上述的转子，所述底部上加工有腰型槽，用于穿过伺服电机的线缆。

上述的转子，所述底部上还加工有圆孔，用于穿过螺钉。

上述的转子，所述腰型槽通过所述轴承室的中心线。

上述的转子，所述转子铁芯的外边缘上开有梯形槽，所述磁钢的内圈有与所述梯形槽相配的梯型凸台，该配合用于所述磁钢与所述转子铁芯的安装与固定。

本发明提供一种使用上述转子的伺服电机，所述伺服电机还包括电机端盖、轴承、电机定子和伺服机构框架；所述电机定子固定安装于所述伺服机构框架；所述转子置于所述电机定子内部；所述电机端盖固定安装于所述伺服机构框架，其上设有圆轴；所述轴承安装于所述电机端盖的圆轴上且置于所述转子内的轴承室中。

上述的伺服电机，所述轴承的内圈与所述电机端盖过盈连接，所述轴承的外圈与所述转子间隙配合。

上述的伺服电机，所述电机端盖的圆轴为中空结构。

上述的伺服电机，所述电机定子通过结构胶固定安装于所述伺服机构框架上；所述电机端盖通过螺钉固定连接所述伺服机构框架。

上述的伺服电机，所述电机转子通过螺钉连接伺服机构驱动器。

本发明的有益效果在于，此种新型的伺服电机转子及伺服电机，使得现有伺服电机结构的轴向缩短、整体结构紧凑，同时使得连接的导线电缆对伺服机构的阻力矩减小，并提高导线电缆的使用寿命。本发明使得使用伺服电机的设备小型化成为可能，能实现目前现代工业设备从“大粗苯”到减量轻化的转变。

附图说明

图1为现有技术转子与轴承连接的结构示意图；

图2为本发明一种转子的结构示意图；以及

图3为本发明一种伺服电机的部分部件爆炸结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

为了改变现有技术转子与轴承的连接使得伺服电机整体结构较大的方式，本发明把转子1与轴承3紧凑连接，把轴承置于转子内部，使得原来需要使用两个轴承变为只使用一个轴承就能达到相同的效果，即轴承支撑转子的转动。这样设计除了减小了设备空间结构，还节省了轴承的数量，进而降低了设备成本。

具体地，如图2所示，本发明的转子1包括位于其内部的转子铁芯11及置于外圈的磁钢12，所述转子铁芯11上加工有孔状轴承室112，用于安放轴承3；所述轴承室112的中心与所述转子1的转动轴重合。

所述孔状轴承室112沿轴向上一端为敞口形式，另一端附有底部111；所述底部111上加工有腰型槽1111，用于穿过伺服电机的线缆。该设计改变了原有线缆从定子外绕着走线的现象，除了使得设备整体更加整洁美观，更使得连接的导线电缆对伺服机构的阻力矩减小，并提高了导线电缆的使用寿命。

上述的底部111可以与转子铁芯11一体加工而成，也可是单独的件，装配于转子1上，其主要用来在轴向上限制轴承3的移动。

为了把转子1与伺服机构转动部分连接，在所述底部111上还加工有圆孔1112，用于穿过螺钉，使得转子1通过螺钉和伺服机构驱动部分螺纹连接。螺钉的数量根据具体的承载载荷等因素而定。圆孔的分布以均匀圆周分布为宜。

进一步地，上述转子1底部111的所述腰型槽1111可通过所述轴承室112的中心线，这样线缆对电机转轴的转动臂可视为零，不会对电机的转轴产生阻力矩，影响电机的正常工作。

上述的转子1，所述转子铁芯11的外边缘上开有梯形槽，所述磁钢12的内圈有与所述梯形槽相配的梯型凸台，该配合用于所述磁钢12与所述转子铁芯11的安装与固定。

如图3所示，本发明提供了一种使用上述转子1的伺服电机，该伺服电机还包括电机端盖4、轴承3、电机定子2。所述电机定子2作为电机的不运动部分被固定安装；所述转子1作为电机的转动部分置于所述电机定子2内部。所述电机端盖4被设计为轴承3与转子1的支撑件而被固定，其中心上有伸出的圆轴作为支撑部分。所述轴承3安装于所述电机端盖4的圆轴上且置于所述转子1内的轴承室112中。

上述的伺服电机，所述轴承3的内圈与所述电机端盖4小过盈连接，所述轴承3的外圈与所述转子1小间隙配合。这样设计是为了方便转子与轴承的安装拆卸。

上述的伺服电机，所述电机端盖4的圆轴为中空结构。这样设计的目的也是考虑了电机导线电缆走线的问题。工作时，当电机定子绕组加上电压后，通入励磁绕组及控制绕组的电流在电机内产生一个旋转磁场，该磁场带动转子旋转。转子又带动连接的伺服机构驱动机构转动，输出转矩。定子的电压信号线缆从定子的绕组接出，经过转子的中部腰型槽1111，再穿过轴承3的内孔，经电机端盖4的中空部分穿出，再连接到电源上。

上述的伺服电机，所述伺服电机的电机定子2通过高强度结构胶固定安装于所述伺服机构框架上。所述电机端盖4通过螺钉固定连接所述伺服机构框架。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种伺服电机的转子，所述转子包括位于其内部的转子铁芯及置于外圈的磁钢，所述转子铁芯与所述磁钢固定连接；其特征在于，所述转子铁芯上加工有孔状轴承室，用于安放轴承；所述孔状轴承室沿轴向上一端为敞口形式，另一端附有底部，能够限制轴承的轴向移动；所述轴承室的中心与所述转子的转动轴重合。

2.如权利要求1所述的转子，其特征在于，所述底部上加工有腰型槽，用于穿过伺服电机的线缆。

3.如权利要求2所述的转子，其特征在于，所述底部上还加工有圆孔，用于穿过螺钉。

4.如权利要求2所述的转子，其特征在于，所述腰型槽通过所述轴承室的中心线。

5.如权利要求1所述的转子，其特征在于，所述转子铁芯的外边缘上开有梯形槽，所述磁钢的内圈有与所述梯形槽相配的梯型凸台，该配合用于所述磁钢与所述转子铁芯的安装与固定。

6.一种包括权利要求1至5任一项权利要求所述转子的伺服电机，所述伺服电机还包括电机端盖、轴承、电机定子和伺服机构框架；

所述电机定子固定安装于所述伺服机构框架；

所述转子置于所述电机定子内部；

所述电机端盖固定安装于所述伺服机构框架，其上设有圆轴；

所述轴承安装于所述电机端盖的圆轴上且置于所述转子内的轴承室中。

7.如权利要求6所述的伺服电机，其特征在于，所述轴承的内圈与所述电机端盖过盈连接，所述轴承的外圈与所述转子间隙配合。

8.如权利要求6所述的伺服电机，其特征在于，所述电机端盖的圆轴为中空结构。

9.如权利要求6所述的伺服电机，其特征在于，所述电机定子通过结构胶固定安装于所述伺服机构框架上；所述电机端盖通过螺钉固定连接所述伺服机构框架。

10.如权利要求6所述的伺服电机，其特征在于，所述电机转子通过螺钉连接伺服机构驱动器。