CN106451835B - 低能耗短轴距高性能伺服电机 - Google Patents

低能耗短轴距高性能伺服电机 Download PDF

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Abstract

本发明属于电机技术领域，涉及一种低能耗短轴距高性能伺服电机。它包括电机壳及位于电机壳两端的前端盖和后端盖，电机壳内设有定子组件和电机转轴，电机转轴上固定有转子，转子位于定子组件内，定子组件包括定子壳及位于定子壳内的绕线壳，定子壳内并沿定子壳的轴向间隔均匀的设有若干绕线壳定位条，绕线壳外壁并沿绕线壳的周向间隔均匀的设有若干突出与绕线壳外壁的卡线条，每两个相邻的卡线条之间形成用于缠绕电线的卡线槽，卡线槽与绕线壳定位条一一对应从而使绕线壳能与定子壳卡接固定，后端盖上设有两个接线孔，两个接线孔内分别设有一个接线柱。本发明配适性强，驱动性能高，结构可靠。

Description

低能耗短轴距高性能伺服电机
技术领域
本发明属于电机技术领域，涉及一种低能耗短轴距高性能伺服电机。
背景技术
伺服电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元伺服电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动伺服电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
伺服电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为伺服电机供电，伺服电机才能正常工作，驱动器就是为伺服电机分时供电的，多相时序控制器。
伺服电机的驱动由转子和定子产生旋转磁场完成，现有的伺服电机的驱动机构的定子部分由冲片和电线组成，一旦组装完成，即不能再进行调整，配适性较差，当电线的绕线圈数不符合要求时，则会降低电机的性能。
如中国专利文献公开了一种伺服电机[申请号：201310424801.6]，该伺服电机具有定子单元，该定子单元包括第一定子和第二定子，该第一定子和第二定子彼此抵靠并联接，并且均具有线圈架和附接到该线圈架的轭。当第一定子和第二定子彼此联接时，第一定子和第二定子的端子台彼此间隔开，因此，允许容易利用卷绕设备进行自动卷绕操作。该伺服电机包括轴套，该轴套在其中央部具有供转轴穿过的通孔，并且是具有小外径部和大外径部的两段结构，因此，允许定子单元、转轴和外壳单元容易被同轴布置。在该伺服电机中，第一定子和第二定子的线圈架、轭和端子台被一体嵌件成型，使得简化部件的组装，因此减少制造步骤数量。上述方案的定子不能调整绕线圈数，配适性和性能有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种伺服电机高性能驱动结构。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种低能耗短轴距高性能伺服电机，包括电机壳及位于电机壳两端的前端盖和后端盖，所述的电机壳内设有定子组件和电机转轴，所述的电机转轴上固定有转子，所述的转子位于定子组件内，所述的定子组件包括定子壳及位于定子壳内的绕线壳，所述的定子壳内并沿定子壳的轴向间隔均匀的设有若干绕线壳定位条，所述的绕线壳外壁并沿绕线壳的周向间隔均匀的设有若干突出与绕线壳外壁的卡线条，每两个相邻的卡线条之间形成用于缠绕电线的卡线槽，所述的卡线槽与绕线壳定位条一一对应从而使绕线壳能与定子壳卡接固定，所述的后端盖上设有两个接线孔，两个接线孔内分别设有一个接线柱。
在上述的低能耗短轴距高性能伺服电机中，所述的定子壳包括相互连接的内套筒和外套筒，其中绕线壳定位条位于内套筒和外套筒之间，内套筒和外套筒的一端连接，另一端开口从而能让绕线壳插入到内套筒和外套筒中，所述的绕线壳定位条交替固定在内套筒和外套筒上。
在上述的低能耗短轴距高性能伺服电机中，所述的外套筒由若干片外套筒片沿周向依次连接而成，所述的内套筒由若干片内套筒片沿周向依次连接而成，所述的外套筒的底部具有插槽且插槽与外套筒片一一对应，在每个插槽中插设有一片永磁片。
在上述的低能耗短轴距高性能伺服电机中，所述的内套筒片的中间设有呈条状的内散热槽，所述的外套筒片的中间设有呈条状的外散热槽，所述的内散热槽和外散热槽一一对应，所述的外套筒上套设有一个永磁片固定套且永磁片固定套与插槽卡接。
在上述的低能耗短轴距高性能伺服电机中，所述的永磁片固定套外壁并沿永磁片固定套的周向设有若干插槽卡接槽，所述插槽上设有突出于外套筒外壁的永磁片固定套卡接槽，所述的插槽卡接槽与永磁片固定套卡接槽的形状、大小相配适且一一对应。
在上述的低能耗短轴距高性能伺服电机中，所述的电机转轴的一端位于电机壳内，另一端延伸出电机壳外，所述的电机转轴延伸出电机壳外的一端设有用于和键槽连接的键，电机转轴的两端还分别设有第一螺接腔和第二螺接腔，其中第一螺接腔位于电机转轴上具有键的一端，第二螺接腔内螺接有检测器且检测器位于后端盖内。
在上述的低能耗短轴距高性能伺服电机中，所述的电机转轴由第一螺接腔向第二螺接腔的方向分别具有一号台阶部、二号台阶部、三号台阶部、四号台阶部、五号台阶部、六号台阶部、七号台阶部和八号台阶部，所述的第二螺接腔位于八号台阶部内，所述的第一螺接腔位于一号台阶部内，所述的键位于一号台阶部外壁上且与二号台阶部连接，所述的检测器套设在八号台阶部上，所述的八号台阶部呈圆台锥形。
在上述的低能耗短轴距高性能伺服电机中，所述的检测器和七号台阶部之间设有后固定端板，所述的一号台阶部、二号台阶部、三号台阶部、四号台阶部和五号台阶部的直径依次变大，所述的五号台阶部、六号台阶部、七号台阶部和八号台阶部的直径依次变小，所述的一号台阶部和二号台阶部位于电机壳外部。
在上述的低能耗短轴距高性能伺服电机中，所述的接线柱包括接线插接部和接线螺接部，所述的接线插接部插入到接线孔内，所述的接线螺接部位于后端盖外部，所述的接线插接部和接线螺接部之间设有一块连接定位板，所述的连接定位板上设有螺纹孔，所述的后端盖上设有与连接定位板上的螺纹孔相对应的螺纹孔，后端盖上的螺纹孔位于接线孔的周围，所述的后端盖内还设有一块加固板，该加固板位于后端盖的内壁上且与连接定位板螺接固定，所述的接线螺接部上螺接有一个接线防护盖，所述的后端盖内部具有呈圆柱形的空腔，后端盖外部具有若干散热片，所述的后端盖包括后端盖连接板和与后端盖连接板一体成型且呈圆柱形的容置盖，所述的散热片设置在容置盖的外壁上，所述的接线孔也设置在容置盖的外壁上且贯穿容置盖。
在上述的低能耗短轴距高性能伺服电机中，所述的散热片有四组，每组散热片包括若干相互平行且沿容置盖的轴向延伸的散热片，散热片的长度与容置盖的长度相同，每两组相邻的散热片之间的夹角为90°，所述的散热片一端与后端盖连接板连接，另一端延伸至容置盖的底部，所述的容置盖、散热片和后端盖连接板一体成型。
与现有技术相比，本发明的优点在于：1、定子由定子壳和绕线壳可拆卸的组成，形成卡接结构，便于拆卸机调整绕线圈数，从而提高电机驱动性能；2、电机转轴部分结构紧凑，设计合理，能提高安装效率，与电机内部构件连接牢固可靠；3、永磁片的设计形成叠加的旋转磁场，进一步提高电机的驱动性能。
附图说明
图1是本发明的内部结构示意图；
图2是后端盖的爆炸图；
图3是本发明除去外壳、前端盖和后端盖后的爆炸图。
图中：电机壳1、前端盖2、后端盖3、定子组件4、电机转轴5、转子6、定子壳7、绕线壳8、绕线壳定位条9、卡线条10、卡线槽11、接线孔12、接线柱13、外套筒15、外套筒片16、内套筒片17、插槽18、内散热槽19、外散热槽20、永磁片固定套21、插槽卡接槽22、永磁片固定套卡接槽23、键24、第一螺接腔25、第二螺接腔26、检测器27、一号台阶部28、二号台阶部29、三号台阶部30、四号台阶部31、五号台阶部32、六号台阶部33、七号台阶部34、八号台阶部35、后固定端板36、接线插接部37、接线螺接部38、连接定位板39、加固板40、接线防护盖41、散热片42、后端盖连接板43、容置盖44、永磁片45。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1-一种低能耗短轴距高性能伺服电机，包括电机壳1及位于电机壳1两端的前端盖2和后端盖3，所述的电机壳1内设有定子组件4和电机转轴5，所述的电机转轴5上固定有转子6，所述的转子6位于定子组件4内，所述的定子组件包括定子壳7及位于定子壳7内的绕线壳8，所述的定子壳7内并沿定子壳7的轴向间隔均匀的设有若干绕线壳定位条9，所述的绕线壳8外壁并沿绕线壳8的周向间隔均匀的设有若干突出与绕线壳外壁的卡线条10，每两个相邻的卡线条10之间形成用于缠绕电线的卡线槽11，所述的卡线槽11与绕线壳定位条9一一对应从而使绕线壳8能与定子壳7卡接固定，所述的后端盖3上设有两个接线孔12，两个接线孔12内分别设有一个接线柱13。
本发明，绕线壳8与定子壳7可拆卸的连接，当需要改变绕线圈数时，可以方便的从定子壳7中取出，从而调整电机的驱动功率，配适性高。两个接线柱13分别连接驱动器和控制器，连接驱动器和控制器分别进入到两个不同的接线孔12中，连接控制器的信号线不会被连接驱动器的电源线造成干扰，信号强度和准确度得到提高。
卡线槽11与绕线壳定位条9卡接配合，拆卸方便且使绕线壳8能呈周向固定在定子壳7内，从而实现定子的固定，使定子工作稳定性提高。
定子壳7包括相互连接的内套筒14和外套筒15，其中绕线壳定位条9位于内套筒14和外套筒15之间，内套筒14和外套筒15的一端连接，另一端开口从而能让绕线壳8插入到内套筒14和外套筒15中，所述的绕线壳定位条9交替固定在内套筒14和外套筒15上。
外套筒15由若干片外套筒片16沿周向依次连接而成，所述的内套筒14由若干片内套筒片17沿周向依次连接而成，所述的外套筒15的底部具有插槽18且插槽18与外套筒片16一一对应，在每个插槽18中插设有一片永磁片45。永磁片45与绕线壳8配合形成叠加的旋转磁场，从而降低能耗，提高功率。
内套筒片17的中间设有呈条状的内散热槽19，所述的外套筒片16的中间设有呈条状的外散热槽20，所述的内散热槽19和外散热槽20一一对应，所述的外套筒15上套设有一个永磁片固定套21且永磁片固定套21与插槽18卡接。
永磁片固定套21外壁并沿永磁片固定套21的周向设有若干插槽卡接槽22，所述插槽18上设有突出于外套筒15外壁的永磁片固定套卡接槽23，所述的插槽卡接槽22与永磁片固定套卡接槽23的形状、大小相配适且一一对应。
电机转轴5的一端位于电机壳1内，另一端延伸出电机壳1外，所述的电机转轴5延伸出电机壳1外的一端设有用于和键槽连接的键24，电机转轴5的两端还分别设有第一螺接腔25和第二螺接腔26，其中第一螺接腔25位于电机转轴5上具有键24的一端，第二螺接腔26内螺接有检测器27且检测器位于后端盖3内。
电机转轴5由第一螺接腔25向第二螺接腔26的方向分别具有一号台阶部28、二号台阶部29、三号台阶部30、四号台阶部31、五号台阶部32、六号台阶部33、七号台阶部34和八号台阶部35，所述的第二螺接腔26位于八号台阶部35内，所述的第一螺接腔25位于一号台阶部28内，所述的键24位于一号台阶部28外壁上且与二号台阶部29连接，所述的检测器27套设在八号台阶部35上，所述的八号台阶部35呈圆台锥形。
检测器27和七号台阶部34之间设有后固定端板36，所述的一号台阶部28、二号台阶部29、三号台阶部30、四号台阶部31和五号台阶部32的直径依次变大，所述的五号台阶部32、六号台阶部33、七号台阶部34和八号台阶部35的直径依次变小，所述的一号台阶部28和二号台阶部29位于电机壳1外部。
一号台阶部28用于和外部的机构连接，采用键24和第一螺接腔25配合的方式实现周向和轴向的固定连接，连接牢固可靠。四号台阶部31和七号台阶部34用于安置轴承，且五号台阶部32和六号台阶部33能分别对轴承进行定位，五号台阶部32上可以固定连接转子和定位挡圈，七号台阶部34用于定位后固定端板36，二号台阶部29对键24进行定位，三号台阶部30用于过渡。该结构紧凑，设计合理，能提高安装效率和连接效率。
接线柱13包括接线插接部37和接线螺接部38，所述的接线插接部37插入到接线孔12内，所述的接线螺接部38位于后端盖3外部，所述的接线插接部37和接线螺接部38之间设有一块连接定位板39，所述的连接定位板39上设有螺纹孔，所述的后端盖3上设有与连接定位板39上的螺纹孔相对应的螺纹孔，后端盖3上的螺纹孔位于接线孔12的周围，所述的后端盖3内还设有一块加固板40，该加固板40位于后端盖3的内壁上且与连接定位板39螺接固定，所述的接线螺接部38上螺接有一个接线防护盖41，所述的后端盖3内部具有呈圆柱形的空腔，后端盖3外部具有若干散热片42，所述的后端盖3包括后端盖连接板43和与后端盖连接板43一体成型且呈圆柱形的容置盖44，所述的散热片42设置在容置盖44的外壁上，所述的接线孔12也设置在容置盖44的外壁上且贯穿容置盖44。
散热片42有四组，每组散热片42包括若干相互平行且沿容置盖44的轴向延伸的散热片42，散热片42的长度与容置盖44的长度相同，每两组相邻的散热片42之间的夹角为90°，所述的散热片42一端与后端盖连接板43连接，另一端延伸至容置盖44的底部，所述的容置盖44、散热片42和后端盖连接板43一体成型。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用电机壳1、前端盖2、后端盖3、定子组件4、电机转轴5、转子6、定子壳7、绕线壳8、绕线壳定位条9、卡线条10、卡线槽11、接线孔12、接线柱13、外套筒15、外套筒片16、内套筒片17、插槽18、内散热槽19、外散热槽20、永磁片固定套21、插槽卡接槽22、永磁片固定套卡接槽23、键24、第一螺接腔25、第二螺接腔26、检测器27、一号台阶部28、二号台阶部29、三号台阶部30、四号台阶部31、五号台阶部32、六号台阶部33、七号台阶部34、八号台阶部35、后固定端板36、接线插接部37、接线螺接部38、连接定位板39、加固板40、接线防护盖41、散热片42、后端盖连接板43、容置盖44、永磁片45等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.一种低能耗短轴距高性能伺服电机，包括电机壳(1)及位于电机壳(1)两端的前端盖(2)和后端盖(3)，所述的电机壳(1)内设有定子组件(4)和电机转轴(5)，所述的电机转轴(5)上固定有转子(6)，所述的转子(6)位于定子组件(4)内，其特征在于，所述的定子组件包括定子壳(7)及位于定子壳(7)内的绕线壳(8)，所述的定子壳(7)内并沿定子壳(7)的轴向间隔均匀的设有若干绕线壳定位条(9)，所述的绕线壳(8)外壁并沿绕线壳(8)的周向间隔均匀的设有若干突出与绕线壳外壁的卡线条(10)，每两个相邻的卡线条(10)之间形成用于缠绕电线的卡线槽(11)，所述的卡线槽(11)与绕线壳定位条(9)一一对应从而使绕线壳(8)能与定子壳(7)卡接固定，所述的后端盖(3)上设有两个接线孔(12)，两个接线孔(12)内分别设有一个接线柱(13)，
所述的定子壳(7)包括相互连接的内套筒(14)和外套筒(15)，其中绕线壳定位条(9)位于内套筒(14)和外套筒(15)之间，内套筒(14)和外套筒(15)的一端连接，另一端开口从而能让绕线壳(8)插入到内套筒(14)和外套筒(15)中，所述的绕线壳定位条(9)交替固定在内套筒(14)和外套筒(15)上，
所述的电机转轴(5)的一端位于电机壳(1)内，另一端延伸出电机壳(1)外，所述的电机转轴(5)延伸出电机壳(1)外的一端设有用于和键槽连接的键(24)，电机转轴(5)的两端还分别设有第一螺接腔(25)和第二螺接腔(26)，其中第一螺接腔(25)位于电机转轴(5)上具有键(24)的一端，第二螺接腔(26)内螺接有检测器(27)且检测器位于后端盖(3)内。
2.根据权利要求1所述的低能耗短轴距高性能伺服电机，其特征在于，所述的外套筒(15)由若干片外套筒片(16)沿周向依次连接而成，所述的内套筒(14)由若干片内套筒片(17)沿周向依次连接而成，所述的外套筒(15)的底部具有插槽(18)且插槽(18)与外套筒片(16)一一对应，在每个插槽(18)中插设有一片永磁片(45)。
3.根据权利要求2所述的低能耗短轴距高性能伺服电机，其特征在于，所述的内套筒片(17)的中间设有呈条状的内散热槽(19)，所述的外套筒片(16)的中间设有呈条状的外散热槽(20)，所述的内散热槽(19)和外散热槽(20)一一对应，所述的外套筒(15)上套设有一个永磁片固定套(21)且永磁片固定套(21)与插槽(18)卡接。
4.根据权利要求3所述的低能耗短轴距高性能伺服电机，其特征在于，所述的永磁片固定套(21)外壁并沿永磁片固定套(21)的周向设有若干插槽卡接槽(22)，所述插槽(18)上设有突出于外套筒(15)外壁的永磁片固定套卡接槽(23)，所述的插槽卡接槽(22)与永磁片固定套卡接槽(23)的形状、大小相配适且一一对应。
5.根据权利要求1所述的低能耗短轴距高性能伺服电机，其特征在于，所述的电机转轴(5)由第一螺接腔(25)向第二螺接腔(26)的方向分别具有一号台阶部(28)、二号台阶部(29)、三号台阶部(30)、四号台阶部(31)、五号台阶部(32)、六号台阶部(33)、七号台阶部(34)和八号台阶部(35)，所述的第二螺接腔(26)位于八号台阶部(35)内，所述的第一螺接腔(25)位于一号台阶部(28)内，所述的键(24)位于一号台阶部(28)外壁上且与二号台阶部(29)连接，所述的检测器(27)套设在八号台阶部(35)上，所述的八号台阶部(35)呈圆台锥形。
6.根据权利要求5所述的低能耗短轴距高性能伺服电机，其特征在于，所述的检测器(27)和七号台阶部(34)之间设有后固定端板(36)，所述的一号台阶部(28)、二号台阶部(29)、三号台阶部(30)、四号台阶部(31)和五号台阶部(32)的直径依次变大，所述的五号台阶部(32)、六号台阶部(33)、七号台阶部(34)和八号台阶部(35)的直径依次变小，所述的一号台阶部(28)和二号台阶部(29)位于电机壳(1)外部。
7.根据权利要求1所述的低能耗短轴距高性能伺服电机，其特征在于，所述的接线柱(13)包括接线插接部(37)和接线螺接部(38)，所述的接线插接部(37)插入到接线孔(12)内，所述的接线螺接部(38)位于后端盖(3)外部，所述的接线插接部(37)和接线螺接部(38)之间设有一块连接定位板(39)，所述的连接定位板(39)上设有螺纹孔，所述的后端盖(3)上设有与连接定位板(39)上的螺纹孔相对应的螺纹孔，后端盖(3)上的螺纹孔位于接线孔(12)的周围，所述的后端盖(3)内还设有一块加固板(40)，该加固板(40)位于后端盖(3)的内壁上且与连接定位板(39)螺接固定，所述的接线螺接部(38)上螺接有一个接线防护盖(41)，所述的后端盖(3)内部具有呈圆柱形的空腔，后端盖(3)外部具有若干散热片(42)，所述的后端盖(3)包括后端盖连接板(43)和与后端盖连接板(43)一体成型且呈圆柱形的容置盖(44)，所述的散热片(42)设置在容置盖(44)的外壁上，所述的接线孔(12)也设置在容置盖(44)的外壁上且贯穿容置盖(44)。
8.根据权利要求7所述的低能耗短轴距高性能伺服电机，其特征在于，所述的散热片(42)有四组，每组散热片(42)包括若干相互平行且沿容置盖(44)的轴向延伸的散热片(42)，散热片(42)的长度与容置盖(44)的长度相同，每两组相邻的散热片(42)之间的夹角为90°，所述的散热片(42)一端与后端盖连接板(43)连接，另一端延伸至容置盖(44)的底部，所述的容置盖(44)、散热片(42)和后端盖连接板(43)一体成型。
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