CN115833489A - 伺服电机总成结构及伺服电机的装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及伺服电机技术领域的一种伺服电机总成结构及伺服电机的装配方法，包括机壳、定子组件、永磁转子组件和伺服编码组件，永磁转子组件可转动地设置在定子组件的中心，伺服编码组件设置在永磁转子组件的一端，永磁转子组件包括转轴和磁性钢套，磁性钢套为中空结构，磁性钢套套接在转轴的中部，转轴可通过磁性钢套与定子组件进行感应旋转，伺服编码组件包括旋转编码器和万向联轴器，转轴的一端通过万向联轴器与旋转编码器进行活动连接，为转轴发生轴向摆动时，提供可发生轴向偏移的旋转支点，当发生轴向摆动时，通过十字连接套筒将偏移的旋转轴向进行纠正，旋转编码器可以进行同一轴向上的旋转，保证了伺服电机速度、转矩和位置控制的精准度。

Description

伺服电机总成结构及伺服电机的装配方法

技术领域

本发明涉及伺服电机技术领域，具体为一种伺服电机总成结构及伺服电机的装配方法。

背景技术

伺服电机是对用于使用伺服机构的电动机总称。作为位置或速度的反馈元件的诸如光电编码器或解角器的检测组件通常应用于伺服电机以进行精密的位置检测。正是因为伺服电机是以反馈信号控制，这与借助于输入脉冲讯号控制的步进电机有所区别。

根据现有的公告号为CN111585400B的中国发明专利中记载了一种伺服电机及其装配方法，该结构下的伺服电机，将制动器安装位置由后置改为前置，增大与检测组件之间的距离，从而有效地降低了制动器与检测组件之间的信号干扰，从而提高伺服电机速度、转矩和位置控制的精准度，但是伺服电机的转轴与检测组件即旋转编码器之间的连接方式为直接的硬连接，在伺服电机的转轴发生轴向摆动时，转轴沿轴线方向发生偏移，而导致检测组件之间的信号干扰，不利于提高伺服电机速度、转矩和位置控制的精准度。

发明内容

本发明针对的目的是解决以上缺陷，提供一种伺服电机总成结构及伺服电机的装配方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种伺服电机总成结构，包括机壳、定子组件、永磁转子组件和伺服编码组件，永磁转子组件可转动地设置在定子组件的中心，伺服编码组件设置在永磁转子组件的一端，永磁转子组件包括转轴和磁性钢套，磁性钢套为中空结构，磁性钢套套接在转轴的中部，转轴可通过磁性钢套与定子组件进行相互感应旋转，伺服编码组件包括旋转编码器和万向联轴器，转轴的一端通过万向联轴器与旋转编码器进行活动连接。

上述说明中，作为进一步的方案，万向联轴器由第一转向节、第二转向节和十字连接套筒构成，十字连接套筒的两侧均设有可转动的连接销，两根连接销的轴向呈相互垂直的结构，第一转向节和第二转向节的两端分别与其中一根连接销的端部进行固定连接，第一转向节和第二转向节的中部均为连接插孔，第一转向节的连接插孔与转轴的一端进行插接固定，第二转向节的连接插孔中设有连接柱体，连接柱体的一端与连接插孔的内部进行插接固定，连接柱体的另一端延伸至旋转编码器的中心，且连接柱体与旋转编码器进行插接固定；

通过第一转向节和第二转向节分别沿连接销的轴向进行旋转，使得第一转向节和第二转向节可分别沿十字连接套筒的轴向进行旋转，为转轴发生轴向摆动时，提供可发生轴向偏移的旋转支点。

上述说明中，作为进一步的方案，定子组件包括定子铁芯、PCB板体和尼龙盖，定子铁芯得筒形中空结构，定子铁芯由定子硅钢构成，定子铁芯的表面缠绕着若干个组线圈，线圈与PCB板体之间进行电性连接，尼龙盖为中空结构，尼龙盖罩盖在定子铁芯的后端，定子铁芯固定连接在机壳的内部；

通过由定子硅钢构成的定子铁芯可提高线圈在定子铁芯内产生的磁力，同时PCB板体为若干个组线圈进行轮流通入电力，使得永磁转子组件可依据PCB板体的通电频率进行精准转动。

上述说明中，作为进一步的方案，机壳的前端面设有前端盖，机壳的后端面设有后端盖，前端盖和后端盖均为中空结构，转轴的两端分别插接在前端盖和后端盖中部，转轴的两端通过轴承分别与前端盖和后端盖的中部进行可转动地连接，前端盖的前端面还设有油封垫圈，油封垫圈为环形中空结构，油封垫圈套接在转轴靠近前端盖的一端，且镶嵌在前端盖的前端面。

上述说明中，作为进一步的方案，前端盖的一侧的轴承与前端盖之间的设有波形弹片，波形弹片为中空结构，波形弹片的边沿呈波浪形结构，波形弹片套接在转轴靠近前端盖的一端，且波形弹片夹紧在轴承的前沿与前端盖的之间；

轴向窜动就是指伺服电机的转轴在工作中沿轴线方向不可避免的微小移动，通过呈波浪形结构的波形弹夹紧在轴承的前沿与前端盖的之间，使的转子轴与转子配合间隔可进行调节变得紧凑，有效防止转轴在工作中发生轴向窜动。

上述说明中，作为进一步的方案，后端盖的背部设有编码器端盖，编码器端盖的内部为用于放置旋转编码器的伺服空腔，万向联轴器和旋转编码器均可转动地设置在伺服空腔的内部，转轴远离前端盖的一端穿过后端盖的中部延伸至伺服空腔的内部，且与万向联轴器进行连接。

一种伺服电机的装配方法，根据上述一种伺服电机总成结构进行装配，装配步骤包括：

步骤一，定子装配，将由定子硅钢构成的定子铁芯的表面缠绕上若干个通电线圈组，并将若干个通电线圈组与PCB板体上的极点进行焊接，同时将尼龙盖套接在定子铁芯的后端部，再将定子铁芯、PCB板体和尼龙盖整体放置在机壳内部进行固定连接，得到定子组件；

步骤二，转子装配，将磁性钢套套接在转轴的中部，并通过热套的方式将磁性钢套固定在转轴的中部，得到永磁转子组件；

步骤三，定子与转子组合装配，将步骤二中得到的永磁转子组件插接在步骤一中得到的定子组件内部，并将前端盖和后端盖分别封装在机壳的前后两端，并将转轴的两端分别可转动地延伸出前端盖和后端盖，得到电机组；

步骤四，伺服组件装配，将旋转编码器可转动地连接在编码器端盖的伺服空腔内，并通过万向联轴器将转轴靠近后端盖的一端与旋转编码器进行活动连接，再将编码器端盖罩盖在后端盖的背部，完成伺服电机的装配。

上述说明中，作为进一步的方案，步骤三中转轴的端部分别与前端盖和后端盖之间可套接轴承，并将波形弹片套接在前端盖与轴承之间。

本发明所产生的有益效果如下：

本申请的一种伺服电机总成结构，通过转轴可通过磁性钢套与定子组件进行相互感应旋转，伺服编码组件包括旋转编码器和万向联轴器，转轴的一端通过万向联轴器与旋转编码器进行活动连接，通过第一转向节和第二转向节分别沿连接销的轴向进行旋转，使得第一转向节和第二转向节可分别沿十字连接套筒的轴向进行旋转，为转轴发生轴向摆动时，提供可发生轴向偏移的旋转支点，当发生轴向摆动时，通过十字连接套筒将偏移的旋转轴向进行纠正，旋转编码器仍可以进行同一轴向上的旋转，保证了伺服电机速度、转矩和位置控制的精准度。

附图说明

图1为本发明所述一种伺服电机总成结构的立体结构示意图；

图2为本发明所述一种伺服电机总成结构中永磁转子组件的结构示意图；

图3为本发明所述一种伺服电机总成结构中永磁转子组件的结构分解示意图；

图4为本发明所述一种伺服电机总成结构中定子组件的结构示意图；

图5为本发明所述一种伺服电机总成结构中定子组件的结构分解示意图；

图6为本发明所述一种伺服电机总成结构中万向联轴器的结构分解示意图；

图中：1-机壳，2-编码器端盖，201-伺服空腔，3-转轴，4-旋转编码器，5-PCB板体，6-尼龙盖，7-定子铁芯，8-前端盖，9-油封垫圈，10-波形弹片，11-轴承，12-磁性钢套，13-后端盖，14-万向联轴器，1401-第一转向节，1402-第二转向节，1403-十字连接套筒，1404-连接销，1405-连接柱体，1406-连接插孔。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。以下结合附图对本发明进行详细的描述。

请参阅图1-6，其具体实施的一种伺服电机总成结构及伺服电机的装配方法，包括机壳1、定子组件、永磁转子组件和伺服编码组件，永磁转子组件可转动地设置在定子组件的中心，伺服编码组件设置在永磁转子组件的一端，永磁转子组件包括转轴3和磁性钢套12，磁性钢套12为中空结构，磁性钢套12套接在转轴3的中部，转轴3可通过磁性钢套12与定子组件进行相互感应旋转，伺服编码组件包括旋转编码器4和万向联轴器14，转轴3的一端通过万向联轴器14与旋转编码器4进行活动连接。

万向联轴器14由第一转向节1401、第二转向节1402和十字连接套筒1403构成，十字连接套筒1403的两侧均设有可转动的连接销1404，两根连接销1404的轴向呈相互垂直的结构，第一转向节1401和第二转向节1402的两端分别与其中一根连接销1404的端部进行固定连接，第一转向节1401和第二转向节1402的中部均为连接插孔1406，第一转向节1401的连接插孔1406与转轴3的一端进行插接固定，第二转向节1402的连接插孔1406中设有连接柱体1405，连接柱体1405的一端与连接插孔1406的内部进行插接固定，连接柱体1405的另一端延伸至旋转编码器4的中心，且连接柱体1405与旋转编码器4进行插接固定；

通过第一转向节1401和第二转向节1402分别沿连接销1404的轴向进行旋转，使得第一转向节1401和第二转向节1402可分别沿十字连接套筒1403的轴向进行旋转，为转轴3发生轴向摆动时，提供可发生轴向偏移的旋转支点。

定子组件包括定子铁芯7、PCB板体5和尼龙盖6，定子铁芯7得筒形中空结构，定子铁芯7由定子硅钢构成，定子铁芯7的表面缠绕着若干个组线圈，线圈与PCB板体5之间进行电性连接，尼龙盖6为中空结构，尼龙盖6罩盖在定子铁芯7的后端，定子铁芯7固定连接在机壳1的内部；

通过由定子硅钢构成的定子铁芯7可提高线圈在定子铁芯7内产生的磁力，同时PCB板体5为若干个组线圈进行轮流通入电力，使得永磁转子组件可依据PCB板体5的通电频率进行精准转动。

机壳1的前端面设有前端盖8，机壳1的后端面设有后端盖13，前端盖8和后端盖13均为中空结构，转轴3的两端分别插接在前端盖8和后端盖13中部，转轴3的两端通过轴承11分别与前端盖8和后端盖13的中部进行可转动地连接，前端盖8的前端面还设有油封垫圈9，油封垫圈9为环形中空结构，油封垫圈9套接在转轴3靠近前端盖8的一端，且镶嵌在前端盖8的前端面。

前端盖8的一侧的轴承11与前端盖8之间的设有波形弹片10，波形弹片10为中空结构，波形弹片10的边沿呈波浪形结构，波形弹片10套接在转轴3靠近前端盖8的一端，且波形弹片10夹紧在轴承11的前沿与前端盖8的之间；

轴向窜动就是指伺服电机的转轴3在工作中沿轴线方向不可避免的微小移动，通过呈波浪形结构的波形弹夹紧在轴承11的前沿与前端盖8的之间，使的转子轴与转子配合间隔可进行调节变得紧凑，有效防止转轴3在工作中发生轴向窜动。

后端盖13的背部设有编码器端盖2，编码器端盖2的内部为用于放置旋转编码器4的伺服空腔201，万向联轴器14和旋转编码器4均可转动地设置在伺服空腔201的内部，转轴3远离前端盖8的一端穿过后端盖13的中部延伸至伺服空腔201的内部，且与万向联轴器14进行连接。

一种伺服电机的装配方法，装配的步骤包括：

步骤一，定子装配，将由定子硅钢构成的定子铁芯7的表面缠绕上若干个通电线圈组，并将若干个通电线圈组与PCB板体5上的极点进行焊接，同时将尼龙盖6套接在定子铁芯7的后端部，再将定子铁芯7、PCB板体5和尼龙盖6整体放置在机壳1内部进行固定连接，得到定子组件；

步骤二，转子装配，将磁性钢套12套接在转轴3的中部，并通过热套的方式将磁性钢套12固定在转轴3的中部，得到永磁转子组件；

步骤三，定子与转子组合装配，将步骤二中得到的永磁转子组件插接在步骤一中得到的定子组件内部，并将前端盖8和后端盖13分别封装在机壳1的前后两端，并将转轴3的两端分别可转动地延伸出前端盖8和后端盖13，转轴3的端部分别与前端盖8和后端盖13之间可套接轴承11，并将波形弹片10套接在前端盖8与轴承11之间，得到电机组；

步骤四，伺服组件装配，将旋转编码器4可转动地连接在编码器端盖2的伺服空腔201内，并通过万向联轴器14将转轴3靠近后端盖13的一端与旋转编码器4进行活动连接，再将编码器端盖2罩盖在后端盖13的背部，完成伺服电机的装配。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种伺服电机总成结构，包括机壳、定子组件、永磁转子组件和伺服编码组件，永磁转子组件可转动地设置在定子组件的中心，伺服编码组件设置在永磁转子组件的一端，其特征在于：所述永磁转子组件包括转轴和磁性钢套，磁性钢套为中空结构，磁性钢套套接在转轴的中部，转轴可通过磁性钢套与定子组件进行相互感应旋转，伺服编码组件包括旋转编码器和万向联轴器，转轴的一端通过万向联轴器与旋转编码器进行活动连接。

2.根据权利要求1所述的一种伺服电机总成结构，其特征在于：所述万向联轴器由第一转向节、第二转向节和十字连接套筒构成，十字连接套筒的两侧均设有可转动的连接销，两根连接销的轴向呈相互垂直的结构，第一转向节和第二转向节的两端分别与其中一根连接销的端部进行固定连接，第一转向节和第二转向节的中部均为连接插孔，第一转向节的连接插孔与转轴的一端进行插接固定，第二转向节的连接插孔中设有连接柱体，连接柱体的一端与连接插孔的内部进行插接固定，连接柱体的另一端延伸至旋转编码器的中心，且连接柱体与旋转编码器进行插接固定。

3.根据权利要求1所述的一种伺服电机总成结构，其特征在于：所述定子组件包括定子铁芯、PCB板体和尼龙盖，定子铁芯得筒形中空结构，定子铁芯由定子硅钢构成，定子铁芯的表面缠绕着若干个组线圈，线圈与PCB板体之间进行电性连接，尼龙盖为中空结构，尼龙盖罩盖在定子铁芯的后端，定子铁芯固定连接在机壳的内部。

4.根据权利要求1所述的一种伺服电机总成结构，其特征在于：所述机壳的前端面设有前端盖，机壳的后端面设有后端盖，前端盖和后端盖均为中空结构，转轴的两端分别插接在前端盖和后端盖中部，转轴的两端通过轴承分别与前端盖和后端盖的中部进行可转动地连接，前端盖的前端面还设有油封垫圈，油封垫圈为环形中空结构，油封垫圈套接在转轴靠近前端盖的一端，且镶嵌在前端盖的前端面。

5.根据权利要求4所述的一种伺服电机总成结构，其特征在于：靠近前端盖的一侧的轴承与前端盖之间的设有波形弹片，波形弹片为中空结构，波形弹片的边沿呈波浪形结构，波形弹片套接在转轴靠近前端盖的一端，且波形弹片夹紧在轴承的前沿与前端盖的之间。

6.根据权利要求4所述的一种伺服电机总成结构，其特征在于：所述后端盖的背部设有编码器端盖，编码器端盖的内部为用于放置旋转编码器的伺服空腔，万向联轴器和旋转编码器均可转动地设置在伺服空腔的内部，转轴远离前端盖的一端穿过后端盖的中部延伸至伺服空腔的内部，且与万向联轴器进行连接。

7.一种伺服电机的装配方法，其特征在于：根据上述一种伺服电机总成结构进行装配，装配步骤包括：

步骤一，定子装配，将由定子硅钢构成的定子铁芯的表面缠绕上若干个通电线圈组，并将若干个通电线圈组与PCB板体上的极点进行焊接，同时将尼龙盖套接在定子铁芯的后端部，再将定子铁芯、PCB板体和尼龙盖整体放置在机壳内部进行固定连接，得到定子组件；

步骤二，转子装配，将磁性钢套套接在转轴的中部，并通过热套的方式将磁性钢套固定在转轴的中部，得到永磁转子组件；

步骤三，定子与转子组合装配，将步骤二中得到的永磁转子组件插接在步骤一中得到的定子组件内部，并将前端盖和后端盖分别封装在机壳的前后两端，并将转轴的两端分别可转动地延伸出前端盖和后端盖，得到电机组；

步骤四，伺服组件装配，将旋转编码器可转动地连接在编码器端盖的伺服空腔内，并通过万向联轴器将转轴靠近后端盖的一端与旋转编码器进行活动连接，再将编码器端盖罩盖在后端盖的背部，完成伺服电机的装配。

8.根据权利要求7所述的一种伺服电机的装配方法，其特征在于：所述步骤三中转轴的端部分别与前端盖和后端盖之间可套接轴承，并将波形弹片套接在前端盖与轴承之间。

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