CN106787454B - 伺服电机 - Google Patents

Abstract

伺服电机，包括电机壳体、定子、转子、电机转轴、端盖和编码器，编码器安装在电机转轴的后端，端盖包括端盖本体和凸出部，凸出部开设有轴孔，端盖本体开设有轴承盖安装孔以及轴承安装孔；轴承安装孔内安装有轴承，轴承盖安装孔内固设有封盖住轴承的轴承盖，轴承盖的中心开设有通孔，轴承盖的内壁具有向内凸出的压环，压环伸入轴承安装孔并且抵靠在轴承安装孔的内壁以及轴承的外圈上；端盖本体具有轴向凸出的翻边部，端盖本体的内壁开设有多个卡口，电机壳体的两端为台阶部，端盖本体的内壁压靠在台阶部的端面上并与之卡合相接，翻边部压靠在台阶部的台阶面上并与之通过螺钉锁紧固定；该伺服电机还包括设置在电机壳体和定子之间的散热架。

Description

伺服电机

技术领域

本发明属于电机技术领域，涉及一种伺服电机。

背景技术

随着现代工业自动化程度的逐渐提高，伺服电机的应用已经成为工业控制的主流，并且在当代工业设备生产中占有相当重要的地位，伺服电机的精确的速度控制结构、噪音小和可靠性高等诸多优越性能使其被人们所青睐。

但是电机工作时各种损耗都要转变成热量，从而使得伺服电机内部温度升高，而温度过高容易影响到磁性。目前实心转子电动机中存在严重的散热问题，解决散热问题主要采用设置在转轴端环上的风扇叶使转子旋转时电机内部空气循环流动，将定子和转子产生的热量带到机壳散发出去，但是内部空气流动容易受阻，循环流动性比较差，通风不明显，不但没有降低温升，还使得电动机效率偏低，使用寿命减短。

此外，现有的伺服电机结构紧凑性差，造成了伺服电机应用的局限性，且给用户在使用的过程中带来不便，这是本领域人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种伺服电机，用于解决伺服电机的散热问题，提高使用寿命以及提高结构紧凑性。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

伺服电机，包括电机壳体、定子、转子、电机转轴、端盖和编码器，定子和转子设置在电机壳体的壳腔内，端盖锁紧固定在电机壳体的前后两端，定子包括定子铁心和设置在定子铁心上的定子绕组，转子包括转子铁心和设置在转子铁心上的永磁铁，电机转轴穿设固定转子铁心并与端盖相连，电机壳体后端的端盖外设有风扇，风扇同轴固定在电机转轴上，风扇外设有栅格状的防护罩，防护罩与端盖固定相连；编码器安装在电机转轴的后端，编码器外设有编码器罩，编码器罩与防护罩锁紧固定相连；端盖包括端盖本体和自端盖本体向内轴向延伸的凸出部，凸出部开设有和电机转轴相匹配的轴孔，端盖本体开设有和轴孔相通的轴承盖安装孔以及轴承安装孔；轴承盖安装孔、轴承安装孔和轴孔从外向内依次排布，轴承安装孔内安装有轴承并与其形成过盈配合，轴承盖安装孔内固设有轴承盖，轴承盖封盖住轴承，轴承盖的中心开设有供电机转轴穿过的通孔，轴承盖还具有多个安装孔，安装孔均匀地开设在轴承盖的边缘内侧，轴承盖通过螺钉与端盖本体相固定；轴承盖的外壁与端盖本体的外壁相齐平；轴承盖的内壁具有向内凸出的压环，轴承的厚度小于轴承安装孔的深度，压环伸入轴承安装孔并且抵靠在轴承安装孔的内壁以及轴承的外圈上；端盖本体具有轴向凸出的翻边部，翻边部一体延伸于端盖本体的端部，端盖本体的内壁均匀地开设有多个卡口，电机壳体的两端为台阶部，台阶部的端面具有多个凸出的卡块，卡块与卡口一一匹配，端盖本体的内壁压靠在台阶部的端面上，每一卡块均卡入对应的一卡口中，翻边部压靠在台阶部的台阶面上，翻边部和台阶部均开设有对应的径向的安装孔，翻边部与台阶部通过螺钉锁紧固定；该伺服电机还包括散热架，散热架处在电机壳体和定子之间，定子铁心固定在散热架上，散热架固定在电机壳体的内壁上，散热架内设有散热管，散热管内流动有散热介质，散热介质为水或者油。

在上述的伺服电机中，散热架包括内架和外架，外架套设于内架，散热管处在外架和内架之间并且缠绕在内架上；内架的内壁凸设有锲块一，定子铁心的外壁开设有和锲块一相匹配的卡槽一，定子铁心被压置于内架中，内架的每一个锲块一均卡入对应的一个卡槽一内；电机壳体的内壁凸设有锲块二，外架的外壁开设有和锲块二相匹配的卡槽二，散热架被压置于电机壳体中，电机壳体的每一个锲块二均卡入对应的一个卡槽二内。

在上述的伺服电机中，卡槽一的数量是锲块一的数量的两倍，相邻两个锲块一的间距是相邻两个卡槽一的间距的两倍，锲块一的径向长度大于卡槽一的深度，定子铁心的外壁与内架的内壁之间形成通风间隙。

在上述的伺服电机中，卡槽二的数量和锲块二的数量相同，外架与电机壳体的内壁相贴靠。

在上述的伺服电机中，转子腔开设在转子铁心的中心位置，转子铁心上还开设有轴向的安装槽，安装槽围绕转子腔呈对称均匀分布，永磁铁封装在安装槽内，每相邻的两个安装槽之间都开设有一个通风通道，转子铁心由多片转子冲片层叠而成，转子铁心的两端设有端板，转子冲片与端板通过螺钉锁紧固定，端板上开设有和通风通道相连通的通风孔以及和转子腔连通的转轴孔，其中一个端板的外壁上焊接有辐射状的扇叶，通风孔处在相邻的两个扇叶之间。

在上述的伺服电机中，电机壳体的外壁具有散热片。

与现有技术相比，本技术方案具有的优势是：

1、在电机壳体和定子之间设置散热架，散热架内设有散热管，定子所产生的热量可以传递给散热架，热量被散热管内的散热介质所吸收，通过散热管将热量散发出去，从而提高定子的散热效率，避免温升过高，避免热量积聚在定子绕组上，解决了定子的散热问题。

2、定子铁心卡槽一的数量是散热架锲块一的数量的两倍，每两个卡合部位之间都有一个空的卡槽一，有利于空气能够通过空的卡槽一从定子铁心的一端流动至另一端，提高了定子铁心本身的通风性，并且定子铁心的外壁与散热架的内壁之间不相贴并形成通风间隙，有利于进一步提高定子铁心的通风性。

3、端盖包括端盖本体和自端盖本体向内轴向延伸的凸出部，凸出部朝向于电机内部，端盖本体和凸出部为一体成型，凸出部处在电机壳体的壳腔内，充分地利用了壳腔的空间，使得电机的整体结构更为紧凑。此外端盖与电机壳体在径向上通过螺钉锁紧固定，在轴向上通过卡合相接固定，使得端盖与电机壳体的固定更加牢固，电机的整体刚度得到提升，有利于减小电机工作时产生的噪声。

附图说明

图1是本发明的永磁电机的结构示意图。

图2是图1的局部放大示意图。

图3是本发明的永磁电机的散热架的端面示意图。

图4是本发明的永磁电机的散热架的结构示意图。

图5是本发明的永磁电机的定子铁心的结构示意图。

图6是本发明的永磁电机的电机壳体的局部放大图。

图7是本发明的永磁电机的散热架的循环示意图。

图8是本发明的永磁电机的端盖的结构示意图。

图9是本发明的永磁电机的轴承盖的结构示意图。

图10是图9的局部放大示意图。

图11是本发明的永磁电机的转子铁心的结构示意图。

图12和图13是本发明的永磁电机的端板的结构示意图。

图中，1、电机壳体；2、定子；3、转子；4、电机转轴；5、端盖；6、定子铁心；7、定子绕组；8、转子铁心；9、永磁铁；10、风扇；11、防护罩；12、散热架；13、散热管；14、内架；15、外架；16、锲块一；17、卡槽一；18、锲块二；19、卡槽二；20、端环；21、出管口；22、进液管；23、出液管；24、散热片；25、端盖本体；26、凸出部；27、轴孔；28、轴承盖安装孔；29、轴承安装孔；30、轴承；31、轴承盖；32、压环；33、储油块；34、储油槽；35、储液罐；36、回流罐；37、冷却机构；38、翻边部；39、卡口；40、台阶部；41、卡块；42、防爆接线盒；43、引出线；44、电源线；45、转子腔；46、通风通道；47、端板；48、编码器；49、编码器罩；50、扇叶。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至图13所示，本发明提供一种伺服电机，包括电机壳体1、定子2、转子3、电机转轴4、端盖5和编码器48，定子2和转子3设置在电机壳体1的壳腔内，端盖5锁紧固定在电机壳体1的前后两端，定子2与电机壳体1固定相连，定子2包括定子铁心6和设置在定子铁心6上的定子绕组7，定子2具有轴向的定子腔，转子3处在定子腔内并与定子2之间形成转动间隙。转子3包括转子铁心8和设置在转子铁心8上的永磁铁9，转子铁心8具有轴向的转子腔45，电机转轴4穿设转子腔45并与转子铁心8通过键固定，电机转轴4的两端分别穿设端盖5并与端盖5转动相连。

电机壳体1后端的端盖5外设有风扇10，将电机壳体1前端的端盖5称为前端盖5，将电机壳体1后端的端盖5称为后端盖5，风扇10同轴固定在电机转轴4上，风扇10外设有栅格状的防护罩11，防护罩11包围住风扇10，防护罩11与后端盖5固定相连，风扇10随着电机转轴4同步转动，以推动气体流动，对电机壳体1内部起到通风作用，以降低温升。

编码器48安装在电机转轴4的后端，编码器48外设有编码器罩49，编码器罩49与防护罩11锁紧固定相连，便于维护编码器48，编码器罩49上设有编码器接线座，便于编码器48电连接。

优选地，端盖5包括端盖本体25和自端盖本体25向内轴向延伸的凸出部26，凸出部26朝向于电机内部，端盖本体25和凸出部26为一体成型，凸出部26处在电机壳体1的壳腔内，充分地利用了壳腔的空间，使得电机的整体结构更为紧凑。

凸出部26开设有和电机转轴4相匹配的轴孔27，电机转轴4与凸出部26的轴孔27形成隔爆面。端盖本体25开设有和轴孔27相通的轴承盖安装孔28以及轴承安装孔29，轴承盖安装孔28、轴承安装孔29和轴孔27从外向内依次排布，轴承盖安装孔28的内径尺寸大于轴承安装孔29的内径尺寸，轴承安装孔29的内径尺寸大于轴孔27的内径尺寸。轴承安装孔29内安装有轴承30并与其形成过盈配合，端盖5与轴承30的外圈相固定。轴承盖安装孔28内固设有轴承盖31，轴承盖31封盖住轴承30，轴承盖31的中心开设有供电机转轴4穿过的通孔，轴承盖31还具有多个安装孔，安装孔均匀地开设在轴承盖31的边缘内侧，端盖本体25的相应位置开设有与轴承盖31对应的安装孔，轴承盖31通过螺钉与端盖本体25相固定。

轴承盖31的外壁与端盖本体25的外壁相齐平，以使得结构更为紧凑。轴承盖31的内壁具有向内凸出的压环32，压环32一体成型于端盖本体25，轴承30的厚度小于轴承安装孔29的深度，压环32伸入轴承安装孔29并且抵靠在轴承安装孔29的内壁以及轴承30的外圈上，压环32与轴承安装孔29形成过盈配合并且进一步固定住轴承30。电机转轴4依次穿过轴孔27、轴承孔以及轴承盖31的通孔，电机转轴4的前端穿设前端盖5，成为电机转轴4的输出端，电机转轴4的后端穿设后端盖5，用于装配风扇10。

进一步地，端盖本体25具有轴向凸出的翻边部38，翻边部38一体延伸于端盖本体25的端部，翻边部38朝向于电机壳体1，端盖本体25的内壁均匀地开设有多个卡口39，电机壳体1的两端为台阶部40，台阶部40的端面朝向于端盖本体25，并且台阶部40的端面具有多个凸出的卡块41，卡块41与卡口39一一匹配，端盖本体25的内壁压靠在台阶部40的端面上，每一卡块41均卡入对应的一卡口39中，翻边部38压靠在台阶部40的台阶面上，翻边部38和台阶部40均开设有对应的径向的安装孔，翻边部38与台阶部40通过螺钉锁紧固定，即端盖5与电机壳体1在径向上通过螺钉锁紧固定，在轴向上通过卡合相接固定，使得端盖5与电机壳体1的固定更加牢固，电机的整体刚度得到提升，有利于减小电机工作时产生的噪声。

此外，翻边部38以及台阶部40上的安装孔数量为偶数个。具体地，翻边部38以及台阶部40上的安装孔数量为6个、8个或10个，安装孔呈均匀间隔分布，使受力均匀。

可选择地，轴承盖31的内壁间隔地焊接有多个储油块33，储油块33的轴向长度小于压环32的轴向长度，储油块33与轴承30端面之间存有间隙，从而不会影响到轴承30内圈的转动，储油块33的外边缘向上延伸并界定出储油槽34，当轴承30内的润滑油因温升粘度降低而甩出时，由于储油块33的存在，润滑油能够甩入储油槽34内，被储油槽34收集，所收集到的润滑油能在后期用于润滑。

值得一提的是，该伺服电机还包括散热架12，散热架12处在电机壳体1和定子2之间，定子2通过散热架12与电机壳体1固定相连，其中定子铁心6固定在散热架12上，散热架12固定在电机壳体1的内壁上，散热架12内设有散热管13，散热管13内流动有散热介质，散热介质为水或者油。电机工作时，定子2所产生的热量可以传递给散热架12，热量被散热管13内的散热介质所吸收，然后将热量散发出去，从而提高定子2的散热效率，避免温升过高。

具体地，散热架12包括内架14和外架15，外架15套设于内架14，散热管13处在外架15和内架14之间并且缠绕在内架14上，以增加散热管13的吸热面积，有利于提高定子2的散热效率。内架14的内壁凸设有锲块一16，定子铁心6的外壁开设有和锲块一16相匹配的卡槽一17，定子铁心6被压置于内架14中，内架14的每一个锲块一16均卡入对应的一个卡槽一17内，从而实现定子铁心6与内架14的卡接固定。

优选地，卡槽一17的数量是锲块一16的数量的两倍，相邻两个锲块一16的间距是相邻两个卡槽一17的间距的两倍，因此当定子铁心6与内架14卡合相接时，每两个卡合部位之间都有一个空的卡槽一17，有利于空气能够通过空的卡槽一17从定子铁心6的一端流动至另一端，提高了定子铁心6本身的通风性。

可选择地，锲块一16的径向长度大于卡槽一17的深度，当定子铁心6与内架14卡合相接时，定子铁心6的外壁与内架14的内壁之间不相贴并形成通风间隙，有利于进一步提高定子铁心6的通风性。

相应地，电机壳体1的内壁凸设有锲块二18，外架15的外壁开设有和锲块二18相匹配的卡槽二19，散热架12被压置于电机壳体1中，电机壳体1的每一个锲块二18均卡入对应的一个卡槽二19内，从而实现散热架12与电机壳体1的固定连接。卡槽二19的数量和锲块二18的数量相同，外架15与电机壳体1的内壁相贴靠，有利于提高热量传递效率。电机壳体1的外壁具有散热片24，散热架12可将热量传递给电机壳体1，由电机壳体1向外散发热量。

进一步地，散热架12还包括位于两端的端环20，端环20上开设有与内架14以及外架15相对应的安装孔，内架14以及外架15的相应位置也开设有对应的安装孔，安装孔供螺钉穿过，内架14和外架15与端环20锁紧固定，端环20通过螺钉与内架14和外架15相连接，从而封盖住散热架12的两端，使散热架12呈一个环状封闭结构。

可选择地，散热管13内的散热介质可以为非循环状态，即散热介质被封装在散热管13内，散热介质吸热性能好，从而使热量从定子2方向快速地向电机壳体1方向扩散，避免热量积聚在定子绕组7上。

优选地，端环20上设有出管口21，散热管13的一端从其中一个端环20的出管口21穿出并与一进液管22相连，散热管13的另一端从另一个端环20的出管口21穿出并与一出液管23相连，进液管22和出液管23都处在电机壳体1外，进液管22与储液罐35相连，出液管23与回流罐36相连，回流罐36内设有冷却机构37，回流罐36与储液罐35相连，散热管13内的散热介质处于循环流动状态，储液罐35内盛装散热介质，储液罐35内的散热介质输入到散热管13内，散热介质吸收热量后，从出液管23输出，并流动至回流罐36，经过回流罐36内的冷却机构37时，散热介质的热量被带走，冷却后的散热介质被重新输入至储液罐35，以此形成循环流动使用。

内架14和外架15采用非磁性的导热材料制成，不会干扰到磁性，而且热传导性能好，内架14能够将热量快速地传递给散热管13，外架15又可以将散热管13上的热量快速地传递给电机壳体1，实现热量的向外传递散发。

转子腔45开设在转子铁心8的中心位置，转子铁心8上还开设有轴向的安装槽，安装槽围绕转子腔45呈对称均匀分布，永磁铁9封装在安装槽内，且每个安装槽内封装有多段永磁铁9，每相邻的两个安装槽之间都开设有一个通风通道46，永磁铁9的数量为偶数个，转子铁心8由多片转子冲片层叠而成，转子铁心8的两端设有端板47，转子冲片与端板47通过螺钉锁紧固定，端板47上开设有和通风通道46相连通的通风孔以及和转子腔45连通的转轴孔27，其中一个端板47上焊接有辐射状的扇叶50，通风孔处在相邻的两个扇叶50之间。

通风通道46提高了转子内部的通风性，使气流能够从转子内部流过从而带走转子内部的热量，解决转子温升问题，且其中一个端板47自带扇叶50，在转子转动时，可以推进电机内部空气流动，使空气能进入到通风通道46内。

电机壳体1上开设有出线孔，电机壳体1的上端面设有防爆接线盒42，防爆接线盒42处在出线孔的上端，定子绕组7引出线43从出线孔穿出并穿入防爆接线盒42中，与从外穿入防爆接线盒42的电源线44电连接。该电机还包括基座，电机壳体1安装在基座上。此外，电机壳体1采用不导磁的铸铝合金材料制成；定子绕组7采用耐高温的漆包线制成；永磁铁9采用耐高温的钕铁硼永磁材料制成。

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了电机壳体1；定子2；转子3；电机转轴4；端盖5；定子铁心6；定子绕组7；转子铁心8；永磁铁9；风扇10；防护罩11；散热架12；散热管13；内架14；外架15；锲块一16；卡槽一17；锲块二18；卡槽二19；端环20；出管口21；进液管22；出液管23；散热片24；端盖本体25；凸出部26；轴孔27；轴承盖安装孔28；轴承安装孔29；轴承30；轴承盖31；压环32；储油块33；储油槽34；储液罐35；回流罐36；冷却机构37；翻边部38；卡口39；台阶部40；卡块41；防爆接线盒42；引出线43；电源线44；转子腔45；通风通道46；端板47；编码器48；编码器罩49；扇叶50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 (4)

1.伺服电机，包括电机壳体、定子、转子、电机转轴、端盖和编码器，定子和转子设置在电机壳体的壳腔内，端盖锁紧固定在电机壳体的前后两端，定子包括定子铁心和设置在定子铁心上的定子绕组，转子包括转子铁心和设置在转子铁心上的永磁铁，电机转轴穿设固定转子铁心并与端盖相连，其特征在于，电机壳体后端的端盖外设有风扇，风扇同轴固定在电机转轴上，风扇外设有栅格状的防护罩，防护罩与端盖固定相连；编码器安装在电机转轴的后端，编码器外设有编码器罩，编码器罩与防护罩锁紧固定相连；端盖包括端盖本体和自端盖本体向内轴向延伸的凸出部，凸出部开设有和电机转轴相匹配的轴孔，端盖本体开设有和轴孔相通的轴承盖安装孔以及轴承安装孔；轴承盖安装孔、轴承安装孔和轴孔从外向内依次排布，轴承安装孔内安装有轴承并与其形成过盈配合，轴承盖安装孔内固设有轴承盖，轴承盖封盖住轴承，轴承盖的中心开设有供电机转轴穿过的通孔，轴承盖还具有多个安装孔，安装孔均匀地开设在轴承盖的边缘内侧，轴承盖通过螺钉与端盖本体相固定；轴承盖的外壁与端盖本体的外壁相齐平；轴承盖的内壁具有向内凸出的压环，轴承的厚度小于轴承安装孔的深度，压环伸入轴承安装孔并且抵靠在轴承安装孔的内壁以及轴承的外圈上；端盖本体具有轴向凸出的翻边部，翻边部一体延伸于端盖本体的端部，端盖本体的内壁均匀地开设有多个卡口，电机壳体的两端为台阶部，台阶部的端面具有多个凸出的卡块，卡块与卡口一一匹配，端盖本体的内壁压靠在台阶部的端面上，每一卡块均卡入对应的一卡口中，翻边部压靠在台阶部的台阶面上，翻边部和台阶部均开设有对应的径向的安装孔，翻边部与台阶部通过螺钉锁紧固定；该伺服电机还包括散热架，散热架处在电机壳体和定子之间，定子铁心固定在散热架上，散热架固定在电机壳体的内壁上，散热架内设有散热管，散热管内流动有散热介质，散热介质为水或者油；散热架包括内架和外架，外架套设于内架，散热管处在外架和内架之间并且缠绕在内架上；内架的内壁凸设有锲块一，定子铁心的外壁开设有和锲块一相匹配的卡槽一，定子铁心被压置于内架中，内架的每一个锲块一均卡入对应的一个卡槽一内；电机壳体的内壁凸设有锲块二，外架的外壁开设有和锲块二相匹配的卡槽二，散热架被压置于电机壳体中，电机壳体的每一个锲块二均卡入对应的一个卡槽二内；卡槽一的数量是锲块一的数量的两倍，相邻两个锲块一的间距是相邻两个卡槽一的间距的两倍，锲块一的径向长度大于卡槽一的深度，定子铁心的外壁与内架的内壁之间形成通风间隙。

2.根据权利要求1所述的伺服电机，其特征在于，卡槽二的数量和锲块二的数量相同，外架与电机壳体的内壁相贴靠。

3.根据权利要求1所述的伺服电机，其特征在于，转子腔开设在转子铁心的中心位置，转子铁心上还开设有轴向的安装槽，安装槽围绕转子腔呈对称均匀分布，永磁铁封装在安装槽内，每相邻的两个安装槽之间都开设有一个通风通道，转子铁心由多片转子冲片层叠而成，转子铁心的两端设有端板，转子冲片与端板通过螺钉锁紧固定，端板上开设有和通风通道相连通的通风孔以及和转子腔连通的转轴孔，其中一个端板的外壁上焊接有辐射状的扇叶，通风孔处在相邻的两个扇叶之间。

4.根据权利要求1所述的伺服电机，其特征在于，电机壳体的外壁具有散热片。

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