CN206117370U - 交流伺服电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种交流伺服电机，包括电机主体，电机主体包括壳体、转动轴、磁钢以及定子组件。壳体的断面呈圆形，壳体的两相对端上分别设有供转动轴转动安装的转动孔。述转动轴穿设转动孔，转动轴包括位于壳体内部的安装段，转动轴位于安装段的两端的部分分别与转动孔转动配合。磁钢安装在安装段的外圈；定子组件设置在壳体的内壁面上，且与磁钢的周圈表面相对以形成与磁钢对应的磁场。本实用新型的电机的壳体断面呈圆形，可以让内部的磁钢和定子组件的安装更加的紧凑，减少占用空间，使电机的尺寸变小，另外，磁钢采用高性能高牌号的磁体，提升磁负荷，从而缩减了定转子铁芯的体积及尺寸，再优化电机内部空间尺寸，让电机的尺寸更加的小巧。

Description

交流伺服电机

技术领域

本实用新型涉及电机领域，更具体地说，涉及一种交流伺服电机。

背景技术

相关技术中的常规交流伺服电机通常为长方体外形，比较占用空间，磁钢也通常为低性能、低牌号的，在工作时磁负荷较小，进而需要增加定子铁芯的尺寸，才能保证电机的功率。另外，交流伺服电机的轴通常为实心轴结构，走线必须要从电机外侧面引线，会增加电机的整体外形尺寸。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种改进的交流伺服电机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种交流伺服电机，包括电机主体，所述电机主体包括壳体、转动轴、磁钢以及定子组件；

所述壳体的断面呈圆形，所述壳体的两相对端上分别设有供所述转动轴转动安装的转动孔；

所述转动轴穿设所述转动孔，所述转动轴包括位于所述壳体内部的安装段，所述转动轴位于所述安装段的两端的部分分别与所述转动孔转动配合；

所述磁钢安装在所述安装段的外圈；

所述定子组件设置在所述壳体的内壁面上，且与所述磁钢的周圈表面相对以形成与所述磁钢对应的磁场。

优选地，所述安装段的外径大于所述转动轴位于所述安装段的两端的部分。

优选地，所述磁钢为剩磁大于等于13.2mt的磁体。

优选地，所述定子组件包括沿所述磁钢周圈设置的多个，所述定子组件包括定子铁芯、绝缘件、定子绕组，所述定子铁芯与所述磁钢的周圈表面正对设置，所述绝缘件沿径向套设到所述定子铁芯上，在所述定子铁芯外形成绝缘；

所述定子绕组绕设在所述绝缘件上，以在通电后使所述定子组件形成与所述磁钢对应的磁场。

优选地，所述转动轴包括输出端和与所述输出端相对的后端；

所述交流伺服电机还包括设置在所述转动轴的后端的编码器。

优选地，所述编码器包括磁盘、磁路检测单元、信号处理单元；

所述磁盘设置在所述转动轴上，随所述转动轴同步转动，所述磁盘上设有用于产生磁场的磁路；

所述磁路检测单元与所述壳体之间的位置相对固定，所述磁路检测单元与所述磁盘相对设置，以感应所述磁路的磁场生成对应的电压信号；

所述信号处理单元与所述磁路检测单元电性连接，以将所述磁路检测单元得到的电压信号生成编码信号输出。

优选地，所述转动轴上沿轴向贯穿设有让所述电机的线材穿过的走线孔。

优选地，所述走线孔内穿设有护线套，供所述线材穿设。

优选地，所述护线套周向定位安装。

优选地，所述编码器还包括防护罩，所述防护罩罩设到所述磁盘和所述磁路检测单元、信号处理单元上，并与所述壳体可拆卸连接；

所述防护罩上设有与所述转动轴的后端对应的套孔，所述护线套穿设所述走线孔并安装在所述套孔上。

实施本实用新型的交流伺服电机，具有以下有益效果：本实用新型的电机的壳体断面呈圆形，可以让内部的磁钢和定子组件的安装更加的紧凑，减少占用空间，使电机的尺寸变小，另外，磁钢采用高性能高牌号的磁体，提升磁负荷，从而缩减了定转子铁芯的体积及尺寸，再优化电机内部空间尺寸，让电机的尺寸更加的小巧。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例中的交流伺服电机的内部结构示意图；

图2是本实用新型交流伺服电机安装磁盘式电机编码器时的结构示意图；

图3是图1中的磁盘的第一圈磁路、第二圈磁路、第三圈磁路的排布示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1、图2所示，本实用新型一个优选实施例中的交流伺服电机包括电机主体1和编码器2，编码器2设置在电机主体1的输出轴12的后端122。

电机主体1包括壳体11、转动轴12、磁钢13以及定子组件14。进一步地，壳体11的断面呈圆形，壳体11的两相对端上分别设有供转动轴12转动安装的转动孔111。将电机主体1的壳体11做成圆形，可以减小电机的外形尺寸，减小占用空间。

另外，转动轴12穿设转动孔111，转动轴12包括输出端121和与输出端121相对的后端122，输出端121和后端122伸出到壳体11的转动孔111外。转动轴12还包括位于壳体11内部的安装段123，转动轴12位于安装段123的两端的部分分别与转动孔111转动配合，充分利用转动轴12的长度尺寸，以尽量的减小电机主体1的轴向厚度。

磁钢13安装在安装段123的外圈，定子组件14设置在壳体11的内壁面上，且与磁钢13的周圈表面相对以形成与磁钢13对应的磁场。在定子组件14通电后，产生磁场与磁钢13作用带动磁钢13和转动轴12转动。磁钢13和定子组件14充分利用壳体11内部的空间，尽量减小电机主体1的外形尺寸。

在一些实施例中，安装段123的外径大于转动轴12位于安装段123的两端的部分，可以让磁钢13的外形尺寸适当的增加，提升磁场的辐射范围，对应的增加与定子组件14的相互作用力，提升效率。

优选地，磁钢13为剩磁大于等于13.2mt的磁体，为高性能高牌号的磁体，可以增加磁负荷，进一步增加与定子组件14的相互作用力，从而可以缩减了定子组件14的定子铁芯141的体积及尺寸，对应的减小电机的尺寸，从而提升电机的功率密度。

在一些实施例中，定子组件14包括沿磁钢13周圈设置的多个，定子组件14包括定子铁芯141、绝缘件142、定子绕组143。定子铁芯141与磁钢13的周圈表面正对设置，绝缘件142沿径向套设到定子铁芯141上，在定子铁芯141外形成绝缘。定子绕组143绕设在绝缘件142上，使用时由线材引出后与电源电性连接，以在通电后使定子组件14形成与磁钢13对应的磁场，与磁钢13作用带动转动轴12转动。

进一步地，编码器2为磁盘式编码器，可以减小编码器2在轴向的占用空间。编码器2包括磁盘21、磁路检测单元22、信号处理单元。磁盘21设置在转动轴12的后端122上，随转动轴12同步转动，磁盘21上设有用于产生磁场的磁路。

磁路检测单元22与壳体11之间的位置相对固定，磁路检测单元22与磁盘21相对设置，以感应磁路的磁场生成对应的电压信号。信号处理单元与磁路检测单元22电性连接，以将磁路检测单元22得到的电压信号生成编码信号输出。

为了使线材得到很好的隐蔽，同时，避免线材占用到外形尺寸，转动轴12上沿轴向贯穿设有让电机的线材穿过的走线孔124，可以使电源线及信号线穿过，且不影响电机的外形尺寸，更加的隐蔽。

进一步地，为了防止在转动轴12过程中对线材造成磨损或引起绕线，走线孔124内穿设有护线套3，供线材穿设。优选地，护线套3周向定位安装，可以让线材避免受到转动轴12转动造成的影响。

编码器2还包括防护罩23和PCB板24，磁路检测单元22、信号处理单元设置在PCB板24上，PCB板24安装在壳体11外侧上与磁盘21相对设置，让PCB板24位于在磁盘21与电机主体1相对的一侧。磁路检测单元22与磁盘21正对，进一步地，磁路检测单元22设置在PCB板24与磁盘21正对的一面上。

防护罩23罩设到磁盘21和磁路检测单元22、信号处理单元、PCB板24上，并与壳体11可拆卸连接，对内部的部件进行防护。防护罩23上设有与转动轴12的后端122对应的套孔231，护线套3穿设走线孔124并安装在套孔231上，对护线套3进行定位。

进一步地，磁路检测单元22与磁盘21之间的间距在0.5-1mm，以保证能准确的感测到磁场。

如图3所示，在一些实施例中，磁盘21的磁路包括环绕转动轴12线、由内向外排布设置的第一圈磁路211、第二圈磁路212、第三圈磁路213。磁路检测单元22与磁盘21的一侧面相对设置，以分别感应第一圈磁路211、第二圈磁路212、第三圈磁路213的磁场，以转换成三种对应的电压信号。

信号处理单元与磁路检测单元22电性连接，将磁路检测单元22得到的三种电压信号分别生成换相信号、旋转脉冲信号、零位脉冲信号中的一种信号，且三种电压信号生成的信号不同。

结合图1、图3所示，进一步地，磁路检测单元22包括分别与第一圈磁路211、第二圈磁路212、第三圈磁路213位置对应的第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、第三霍尔传感器，第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、第三霍尔传感器分别感应第一圈磁路211、第二圈磁路212、第三圈磁路213的磁场。

磁路检测单元22采用多个霍尔采集磁场信号，独特的盘式扇形磁路，在第一霍尔传感器、第二霍尔传感器、第三霍尔传感器上方形成闭合的磁场，外界的磁干扰在磁路检测单元22上方不能有效的形成干扰的闭合磁路，因此可以非常有效的抵抗外界磁干扰。而该编码器2对光、油污、粉尘、震动等因素不敏感，因此具有极强的耐用性。

在一些实施例中，第一圈磁路211包括沿周向交错排布的第一N极磁极2111和第一S极磁极2112，第一霍尔传感器感应第一N极磁极2111和第一S极磁极2112的磁极信号，实时的反应电机转子与定子的实际空间角度位置，对应的生成电机的U、V、W相换相信号，驱动器可根据这些信号对电机进行驱动换相。

第二圈磁路212包括沿周向交错排布的第二N极磁极2121和第二S极磁极2122，第二N极磁极2121、第二S极磁极2122分别包括至少两个，第二霍尔传感器感应第二N极磁极2121、第二S极磁极2122的磁极信号，对应的生成正余弦的电压信号。信号处理单元将正余弦电压信号生成A、B相正交脉冲信号，通过检测两路信号的先后顺序，即以得出编码器2的转动方向。

磁盘21中的多极第二N极磁极2121、第二S极磁极2122信号，在磁路检测单元22中产生正余弦的电压信号，将两种信号进行转换、编解码后，生成A、B正交脉冲信号。根据精度需要，可将磁盘21每一圈第二N极磁极2121和第二S极磁极2122错开的物理角度，转换成对应精度的正交A、B信号。第二N极磁极2121、第二S极磁极2122的数量越多，其灵敏度则越高。

第三圈磁路213包括周向错开设置的一个第三N极磁极2131和一个第三S极磁极2132，第三霍尔传感器感应第三N极磁极2131、第三S极磁极2132的磁极信号，以在磁盘21每旋转一圈时生成一个零位脉冲信号。

磁盘21每旋转一圈生成一个Z信号，Z信号的上升沿与U相信号上升沿对齐。进一步地，第一霍尔传感器、第三霍尔传感器在同一转向角度，使磁盘21中物理空间上第三圈磁路213生成的Z信号与第一圈磁路211的U相信号对齐。

在其他实施例中，第一圈磁路211、第二圈磁路212、第三圈磁路213生成的信号也可对应的相互调整。A、B、Z、U、V、W信号在磁路检测元件中生成后，再转换成422电平的差分信号输出，可直接与伺服驱动器相连。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种交流伺服电机，包括电机主体（1），其特征在于，所述电机主体（1）包括壳体（11）、转动轴（12）、磁钢（13）以及定子组件（14）；

所述壳体（11）的断面呈圆形，所述壳体（11）的两相对端上分别设有供所述转动轴（12）转动安装的转动孔（111）；

所述转动轴（12）穿设所述转动孔（111），所述转动轴（12）包括位于所述壳体（11）内部的安装段（123），所述转动轴（12）位于所述安装段（123）的两端的部分分别与所述转动孔（111）转动配合；

所述磁钢（13）安装在所述安装段（123）的外圈；

所述定子组件（14）设置在所述壳体（11）的内壁面上，且与所述磁钢（13）的周圈表面相对以形成与所述磁钢（13）对应的磁场。

2.根据权利要求1所述的交流伺服电机，其特征在于，所述安装段（123）的外径大于所述转动轴（12）位于所述安装段（123）的两端的部分。

3.根据权利要求1所述的交流伺服电机，其特征在于，所述磁钢（13）为剩磁大于等于13.2mt的磁体。

4.根据权利要求1所述的交流伺服电机，其特征在于，所述定子组件（14）包括沿所述磁钢（13）周圈设置的多个，所述定子组件（14）包括定子铁芯（141）、绝缘件（142）、定子绕组（143），所述定子铁芯（141）与所述磁钢（13）的周圈表面正对设置，所述绝缘件（142）沿径向套设到所述定子铁芯（141）上，在所述定子铁芯（141）外形成绝缘；

所述定子绕组（143）绕设在所述绝缘件（142）上，以在通电后使所述定子组件（14）形成与所述磁钢（13）对应的磁场。

5.根据权利要求1至4任一项所述的交流伺服电机，其特征在于，所述转动轴（12）包括输出端（121）和与所述输出端（121）相对的后端（122）；

所述交流伺服电机还包括设置在所述转动轴（12）的后端（122）的编码器（2）。

6.根据权利要求5所述的交流伺服电机，其特征在于，所述编码器（2）包括磁盘（21）、磁路检测单元（22）、信号处理单元；

所述磁盘（21）设置在所述转动轴（12）上，随所述转动轴（12）同步转动，所述磁盘（21）上设有用于产生磁场的磁路；

所述磁路检测单元（22）与所述壳体（11）之间的位置相对固定，所述磁路检测单元（22）与所述磁盘（21）相对设置，以感应所述磁路的磁场生成对应的电压信号；

所述信号处理单元与所述磁路检测单元（22）电性连接，以将所述磁路检测单元（22）得到的电压信号生成编码信号输出。

7.根据权利要求6所述的交流伺服电机，其特征在于，所述转动轴（12）上沿轴向贯穿设有让所述电机的线材穿过的走线孔（124）。

8.根据权利要求7所述的交流伺服电机，其特征在于，所述走线孔（124）内穿设有护线套（3），供所述线材穿设。

9.根据权利要求8所述的交流伺服电机，其特征在于，所述护线套（3）周向定位安装。

10.根据权利要求9所述的交流伺服电机，其特征在于，所述编码器（2）还包括防护罩（23），所述防护罩（23）罩设到所述磁盘（21）和所述磁路检测单元（22）、信号处理单元上，并与所述壳体（11）可拆卸连接；

所述防护罩（23）上设有与所述转动轴（12）的后端（122）对应的套孔（231），所述护线套（3）穿设所述走线孔（124）并安装在所述套孔（231）上。