CN216451258U - 电机和电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电机和电器，电机包括转轴以及均安装在转轴上的定转子组件、制动器、第一轴承、第二轴承和磁电编码器；定转子组件、制动器和磁电编码器沿着转轴的轴向依次布置；制动器位于转轴的第一轴向端，第一轴承和第二轴承在轴向上分别位于定转子组件的两侧；磁电编码器包括磁钢和磁钢轴套，磁钢轴套由非导磁材料制成，磁钢轴套连接在转轴的第一轴向端，磁钢设在磁钢轴套远离转轴的一端。转轴由导磁材料制成，磁钢轴套的端壁上设有定位槽，转轴的第一轴向端与定位槽通过轴孔配合的方式连接，转轴的第一轴向端的端壁与磁电编码器在转轴的径向上相对。该电机能够降低磁电编码器工作的干扰性，同时保证轴承安装的同心度，降低加工成本。

Description

电机和电器

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，具体地说，是涉及一种电机和电器。

背景技术

伺服电机随着其应用范围的扩展，逐渐开始应用在一些工况环境较恶劣的领域，如冶金、造纸、木工机械、船舶、纺织等。这些应用领域通常要求电机具有抗振动、抗腐蚀、抗污染、抗干扰、抗冲击、甚至宽温度等特性，由于现有的光电编码器定位精度高、使用环境要求高，因此，这些特点限制了现有的内置有光电编码器的电机的使用。而磁电编码器能够适应恶劣的环境、有可靠且简单的输出电路，特别是价格较传统的光电编码器便宜近70％，适用于纺织、包装印刷等领域。

参见图1，现有一种伺服电机包括定转子组件101、转轴102、制动器103、前轴承104、后轴承105和磁电编码器106。伺服电机中磁电编码器106的安装需要不导磁的轴，而电机定转子部分的安装又需要使用导磁的轴。电机定转子组件101运行时具有较强的磁性，磁场容易沿着导磁材料运行，通过转轴102作用在磁电编码器106上。因此，现有的转轴102为了更适于磁电编码器106的使用，通常分为两段，包括转子连接段1021和编码器连接段1022，转子连接段1021与定转子组件101固定连接，磁电编码器106的磁钢轴套1061通过螺钉1062锁紧在编码器连接段1022上。转子连接段1021由45#钢等导磁材料制成，编码器连接段1022由SUS303不锈钢等非导磁材料制成，转子连接段1021和编码器连接段1022之间通过摩擦焊接的方式连接，这种焊接工艺复杂且会极大增加转轴102加工成本。

另外，伺服电机的结构设计定位基准通常是前后轴承，前轴承104安装在转子前侧的转子连接段1021上，后轴承105安装在制动器103后侧的编码器连接段1022上，虽然两段轴焊接后会一起精加工，但是SUS303不锈钢的硬度高于调制后的45#钢，不同硬度材料同时加工还会存更大的公差，因此，加工后的两段转轴102的同轴度也不易保证，而电机的整机装配通常以前轴承104和后轴承105为基准，通过尺寸链计算其他零件的装配公差，因此前轴承104和后轴承105的同轴度直接影响了电机整体的装配精度。

此外，制动器103安装在邻近磁电编码器106的位置，通过制动器103内置的线圈1031通电、断电实现制动，制动器103内置线圈1031通电、断电的瞬间，磁场较大，也存在影响磁电编码器106工作的风险。并且，电机的定转子组件101和线圈1031，在工作时都会产生磁场，特别是启停的瞬间磁场更强，而磁场能够通过由导磁材料制成的转轴102传导，沿着如图1箭头所示的方式影响磁电编码器106的运行。

实用新型内容

本实用新型的第一目的是提供一种能够降低磁电编码器工作的干扰性，同时保证轴承安装的同心度，降低加工成本的电机。

本实用新型的第二目的是提供一种具有上述电机的电器。

为实现上述目的，本实用新型提供一种电机，包括转轴以及均安装在转轴上的定转子组件、制动器、第一轴承、第二轴承和磁电编码器；定转子组件、制动器和磁电编码器沿着转轴的轴向依次布置；制动器位于转轴的第一轴向端，第一轴承和第二轴承在轴向上分别位于定转子组件的两侧；磁电编码器包括磁钢和磁钢轴套，磁钢轴套由非导磁材料制成，磁钢轴套连接在转轴的第一轴向端，磁钢设置在磁钢轴套远离转轴的一端。转轴由导磁材料制成，磁钢轴套的端壁上开设有定位槽，转轴的第一轴向端与定位槽通过轴孔配合的方式固定连接，转轴的第一轴向端的端壁与磁电编码器在转轴的径向上相对。

由上述方案可见，与现有技术的两段转轴相比，本实用新型通过延长磁钢轴套的长度，同时转轴整体由磁性材料制成，通过热套配合等轴孔配合的方式将磁钢轴套与转轴固定连接，能够更好的保证两者的同轴度，保证电机装配精度和编码器定位精度，并且该加工工艺简单能够大幅降低加工成本。同时，通过使得转轴的第一轴向端的端壁与磁电编码器在转轴的径向上相对，从而保证磁性的转轴与磁电编码器的磁钢部位之间的距离足够，防止电机工作时，沿转轴传导的磁场影响磁电编码器的运行，同时降低转轴导磁对磁电编码器磁钢转动的影响，磁钢转动平稳则编码器信号采集更精确，提高了电机运行的可靠性。

一个优选的方案是，第二轴承位于制动器靠近定转子组件的一侧。

由此可见，相对于现有技术，通过将改变第二轴承的位置，将第一轴承和第二轴承均安装在转轴上，从而保证两个轴承安装的定位精度，提高电机长期运行可靠性，解决了现有的两个轴承分别安装在转轴的两段轴上，而影响装配精度的问题。

一个优选的方案是，定位槽内设置有限位壁，转轴的第一轴向端的端壁与限位壁沿着转轴的轴向抵接。

由此可见，通过设置限位壁，便于磁钢轴套热套至转轴的端部时的定位，从而减少热套定位工装的设计。

一个优选的方案是，转轴与定位槽通过热套的方式固定连接。

由此可见，保证了转轴与磁钢轴套之间连接的稳定性。

一个优选的方案是，制动器包括定子铁芯、线圈、复位件、衔铁和轮毂；定子铁芯、衔铁和轮毂沿着转轴的轴向依次布置；轮毂位于定子铁芯靠近磁电编码器的一侧，轮毂朝向衔铁的侧壁上设置有摩擦片；线圈安装在定子铁芯上，复位件位于定子铁芯靠近衔铁的一侧，复位件的恢复力迫使衔铁朝向摩擦片运动。

由此可见，为了解决制动器线圈通、断电瞬间的较强磁钢，干扰磁电编码器的工作的问题，相对于现有技术，本实用新型通过将制动器反向安装，增大了线圈与磁电编码器的磁钢之间的部件的厚度，从而使得线圈距离磁电编码器的受干扰位置即磁钢更远，从而解决制动器制动瞬间线圈磁场对磁电编码器工作的影响。

进一步的方案是，定子铁芯上开设有线圈安装槽，线圈安装在线圈安装槽内，线圈安装槽的开口朝向衔铁设置。

进一步的方案是，线圈安装槽的底壁在转轴的轴向上的厚度小于衔铁朝向线圈的侧壁与轮毂朝向磁电编码器的侧壁之间的最小距离。

由此可见，现有技术中，制动器正装时，线圈与磁钢之间仅通过定子铁芯中线圈安装槽的底壁隔离，而本实用新型通过将制动器反装，增大了将线圈与磁钢之间隔离部件的厚度，从而能够进一步防止线圈磁场对磁电编码器上磁钢的影响。

一个优选的方案是，转轴的第一轴向端的端壁以及磁钢轴套上与转轴连接的端壁均位于轮毂附近。

由此可见，通过对转轴连接磁钢轴套一端位置的限定，保证磁性的转轴距离磁电编码器上磁钢足够远，防止通过转轴传导的磁场对磁电编码器的磁钢的影响。

一个优选的方案是，转轴由45号钢制成，磁钢轴套由SUS303不锈钢制成。

一个优选的方案是，电机还包括外壳，外壳包括壳体、前端盖、后端盖和编码器盖；前端盖和后端盖分别设置在壳体轴向的两端，编码器盖安装在后端盖的远离壳体的一侧；定转子组件位于壳体、前端盖和后端盖所围成的第一空间内；前端盖朝向第一空间的侧壁上开设有前轴承室，第一轴承安装在前轴承室内；壳体内设置有支撑壁，支撑壁朝向第一空间的侧壁上开设有后轴承室，第二轴承安装在后轴承室内；磁电编码器位于后端盖和编码器盖所围成的第二空间内。

为实现上述第二目的，本实用新型提供一种电器，包括上述的电机。

附图说明

图1是现有的电机的剖视图。

图2是本实用新型电机实施例的剖视图。

图3是图2中A处的局部放大图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

本实施例中，电器可以为应用在冶金、造纸、木工机械、船舶、纺织和包装印刷等一些工况环境较恶劣的领域的电器设备。电器包括电机，电机为伺服电机。

参见图2和图3，本实施例中电机包括外壳1、转轴2、定转子组件3、制动器4、第一轴承5、第二轴承6和磁电编码器7。

外壳1包括壳体11、前端盖12、后端盖13和编码器盖14，前端盖12和后端盖13分别设置在壳体11轴向的两端，编码器盖14安装在后端盖13远离壳体11的一侧。定转子组件3位于由壳体11、前端盖12和后端盖13所围成的第一空间15内。前端盖12朝向第一空间15的侧壁上开设有前轴承室121，第一轴承5安装在前轴承室121内，壳体11内设置有支撑壁16，支撑壁16朝向第一空间15的侧壁上开设有后轴承室161，第二轴承6安装在后轴承室161内。磁电编码器7位于后端盖13和编码器盖14所围成的第二空间17内。

第一轴承5、定转子组件3、第二轴承6、制动器4和磁电编码器7均安装在转轴2上并沿着转轴2的轴向依次布置。制动器4位于转轴2的第一轴向端21，第一轴承5位于定转子组件3远离制动器4的一侧，第二轴承6位于制动器4靠近定转子组件3的一侧。

磁电编码器7包括磁钢71和磁钢轴套72，磁钢轴套72由SUS303不锈钢等非导磁材料制成，磁钢轴套72连接在转轴2的第一轴向端21，磁钢71设置在磁钢轴套72远离转轴2的一端。转轴2由45号钢等导磁材料制成，磁钢轴套72的端壁上开设有定位槽721，转轴2的第一轴向端21与定位槽721通过轴孔配合的方式固定连接，例如通过热套的方式进行固定，转轴2的第一轴向端21的端壁22与磁电编码器7在转轴2的径向上相对，定位槽721内设置有限位壁722，转轴2的第一轴向端21的端壁22与限位壁722沿着转轴2的轴向抵接。

制动器4包括定子铁芯41、线圈42、复位件(未图示)、衔铁43和轮毂44。定子铁芯41、衔铁43和轮毂44沿着转轴2的轴向依次布置，轮毂44位于定子铁芯41靠近磁电编码器7的一侧，轮毂44朝向衔铁43的侧壁上设置有摩擦片45，定子铁芯41上开设有线圈安装槽411，线圈42安装在线圈安装槽411内，线圈安装槽411的开口朝向衔铁43设置。转轴2的第一轴向端21的端壁22以及磁钢轴套72上与转轴2连接的端壁723均位于轮毂44附近。线圈安装槽411的底壁412在转轴2的轴向上的厚度T小于衔铁43朝向线圈42的侧壁431与轮毂44朝向磁电编码器7的侧壁441之间的最小距离D。复位件位于定子铁芯41靠近衔铁43的一侧，复位件的恢复力迫使衔铁43朝向摩擦片45运动。

由上可见，与现有技术的两段转轴相比，本实用新型通过延长磁钢轴套的长度，同时转轴整体由磁性材料制成，通过热套的方式将磁钢轴套与转轴固定连接，能够更好的保证两者的同轴度，保证电机装配精度和编码器定位精度，并且该加工工艺简单能够大幅降低加工成本。同时，通过使得转轴的第一轴向端的端壁与磁电编码器在转轴的径向上相对，从而保证磁性的转轴与磁电编码器的磁钢部位之间的距离足够，防止电机工作时，沿转轴传导的磁场影响磁电编码器的运行，同时降低转轴导磁对磁电编码器磁钢转动的影响，磁钢转动平稳则编码器信号采集更精确，提高了电机运行的可靠性。另外，本实用新型通过将制动器反向安装，增大了线圈与磁电编码器的磁钢之间的部件的厚度，从而使得线圈距离磁电编码器的受干扰位置即磁钢更远，从而解决制动器制动瞬间线圈磁场对磁电编码器工作的影响。

此外，转轴的长度可根据需要进行改变，只要不影响制动器和第二轴承的安装，且不影响磁电编码器工作即可。磁钢轴套可以为空心结构，也可以为实心结构。转轴也可以由其他的导磁材料制成，磁钢轴套也可以采用其他的不锈钢或其他的非导磁材料制成。上述改变也能实现本实用新型的目的。

最后需要强调的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.电机，包括转轴以及均安装在所述转轴上的定转子组件、制动器、第一轴承、第二轴承和磁电编码器，所述定转子组件、所述制动器和所述磁电编码器沿着所述转轴的轴向依次布置，所述制动器位于所述转轴的第一轴向端，所述第一轴承和所述第二轴承在轴向上分别位于所述定转子组件的两侧；所述磁电编码器包括磁钢和磁钢轴套，所述磁钢轴套由非导磁材料制成，所述磁钢轴套连接在所述转轴的第一轴向端，所述磁钢设置在所述磁钢轴套远离所述转轴的一端；

其特征在于：

所述转轴由导磁材料制成，所述磁钢轴套的端壁上开设有定位槽，所述转轴的第一轴向端与所述定位槽通过轴孔配合的方式固定连接，所述转轴的第一轴向端的端壁与所述磁电编码器在所述转轴的径向上相对。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：

所述第二轴承位于所述制动器靠近所述定转子组件的一侧。

3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：

所述定位槽内设置有限位壁，所述转轴的第一轴向端的端壁与所述限位壁沿着所述转轴的轴向抵接。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电机，其特征在于：

所述转轴与所述定位槽通过热套的方式固定连接。

5.根据权利要求1至3任一项所述的电机，其特征在于：

所述制动器包括定子铁芯、线圈、复位件、衔铁和轮毂；

所述定子铁芯、所述衔铁和所述轮毂沿着所述转轴的轴向依次布置；

所述轮毂位于所述定子铁芯靠近所述磁电编码器的一侧，所述轮毂朝向所述衔铁的侧壁上设置有摩擦片；

所述线圈安装在所述定子铁芯上，所述复位件位于所述定子铁芯靠近所述衔铁的一侧，所述复位件的恢复力迫使所述衔铁朝向所述摩擦片运动。

6.根据权利要求5所述的电机，其特征在于：

所述定子铁芯上开设有线圈安装槽，所述线圈安装在所述线圈安装槽内，所述线圈安装槽的开口朝向所述衔铁设置。

7.根据权利要求5所述的电机，其特征在于：

所述线圈安装槽的底壁在所述转轴的轴向上的厚度小于所述衔铁朝向所述线圈的侧壁与所述轮毂朝向所述磁电编码器的侧壁之间的最小距离。

8.根据权利要求5所述的电机，其特征在于：

所述转轴的第一轴向端的端壁以及所述磁钢轴套上与所述转轴连接的端壁均位于所述轮毂附近。

9.根据权利要求1至3任一项所述的电机，其特征在于：

所述转轴由45号钢制成，所述磁钢轴套由不锈钢制成。

10.根据权利要求1至3任一项所述的电机，其特征在于：

所述电机还包括外壳，所述外壳包括壳体、前端盖、后端盖和编码器盖；

所述前端盖和所述后端盖分别设置在所述壳体轴向的两端，所述编码器盖安装在所述后端盖的远离所述壳体的一侧；

所述定转子组件位于所述壳体、所述前端盖和所述后端盖所围成的第一空间内；

所述前端盖朝向所述第一空间的侧壁上开设有前轴承室，所述第一轴承安装在所述前轴承室内；

所述壳体内设置有支撑壁，所述支撑壁朝向所述第一空间的侧壁上开设有后轴承室，所述第二轴承安装在所述后轴承室内；

所述磁电编码器位于所述后端盖和所述编码器盖所围成的第二空间内。

11.电器，其特征在于，包括权利要求1至10任一项所述的电机。

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