CN216649379U - 一种多功能集成化伺服电机装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多功能集成化伺服电机装置，包括电机外壳以及安装在电机外壳内的旋转变压器、制动器、定子绕组铁芯、转子，减速器安装在电机外壳前端，定子绕组铁芯通入三相交流电，产生旋转磁场与转子相互作用形成相互吸引力，改变磁场运行方向即可改变输出轴运行方向，制动器的摩擦盘起到停机制动作用，使用者需要启动电机时将制动器通电，摩擦盘脱开。本实用新型在结构上将减速器和电机进行一体化装配，将减速机与伺服电机前端盖进行一体化设计，降低结构复杂性，针对性改进了减速机因发热而引起一系列衍生问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种多功能集成化伺服电机装置。
背景技术
在目前开发大环境下，国内各大装备平台对重量和体积的要求愈发严格，特别是军用系列伺服电机，不仅有高低温试验要求，还要集成制动器、减速器等多功能性，现有市场环境下，几乎都是各个行业自行研发，然后多个模块组装成系统，十分臃肿，已经不能满足现有环境下各大装备平台对重量和体积的严格要求。
具体来说，在现有的伺服电机系统中，很多一直采用带制动器的电机、减速器(或涡轮蜗杆)及控制器组成，由于集成密度低，占有体积大，重量高。在以往伺服驱动装置上，其零部件机械加工成本高难度大、大大提高了研发成本和生产成本，且结构复杂装配难度高，不利于维修和装配调节，整体批次一致性差；虽然整体集成了减速器、制动器、电机但整体模块分区域明显，占用空间明显增大，不利于现阶段轻量化的要求。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种多功能集成化伺服电机装置，以解决现有技术中存在的问题。
为实现本实用新型目的而采用的技术方案是这样的，一种多功能集成化伺服电机装置，包括电机外壳以及安装在电机外壳内的旋转变压器、制动器、定子绕组铁芯和转子。
所述电机外壳包括后盖、后端连接盖、后端盖、前端盖和机壳本体。
所述机壳本体为内部中空且两端敞口的圆柱体结构，机壳本体的两端分别连接有后端盖和前端盖，后端盖背离机壳本体的一侧与后端连接盖，后端连接盖背离后端盖的一侧连接有后盖。
所述定子绕组铁芯和转子安装在机壳本体内，转子旋转轴的一端穿过后端盖并伸入后端连接盖，另一端穿过前端盖。
所述旋转变压器和制动器均安装在后端连接盖内，且制动器靠近后端盖，制动器的摩擦盘安装在转子的旋转轴上，旋转变压器的转子与转子的旋转轴连接。
减速器包括行星架、齿圈、行星轮、支撑轴、减速器连接盖和输出轴。
所述前端盖背离机壳本体的一侧固接有齿圈，齿圈背离前端盖的一侧与减速器连接盖固接。
所述转子旋转轴伸出前端盖的一端连接有太阳轮，太阳轮与若干行星轮啮合，行星轮通过支撑轴安装在行星架上，若干行星轮均与齿圈啮合。
所述行星架上固接有输出轴，输出轴伸出减速器连接盖，输出轴与转子旋转轴的轴线重合且两者间存在间隙。
进一步，所述后端连接盖的外壁上连接有出线盒，与定子绕组铁芯相连的输电线穿过后端盖和后端连接盖并伸入出线盒，旋转变压器和制动器的输电线均穿过后端连接盖并伸入出线盒。
本实用新型的技术效果是毋庸置疑的，针对传统伺服装置所存在的缺陷设计来说，本实用新型在结构上将减速器和电机进行一体化装配，将减速机与伺服电机前端盖进行一体化设计，降低结构复杂性，针对性改进了减速机因发热而引起一系列衍生问题。
附图说明
图1为一种多功能集成化伺服电机装置的示意图。
图中：后盖1、出线盒2、旋转变压器3、后端连接盖4、制动器6、后端盖7、定子绕组铁芯8、机壳本体9、转子10、前端盖11、行星架12、齿圈13、行星轮14、支撑轴15、减速器连接盖16和输出轴17。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，但不应该理解为本实用新型上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本实用新型上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本实用新型的保护范围内。
参见图1，本实施例公开了一种多功能集成化伺服电机装置，包括电机外壳以及安装在电机外壳内的旋转变压器3、制动器6、定子绕组铁芯8和转子10。
所述电机外壳包括后盖1、后端连接盖4、后端盖7、前端盖11 和机壳本体9。
所述机壳本体9为内部中空且两端敞口的圆柱体结构，机壳本体9的两端分别连接有后端盖7和前端盖11，后端盖7背离机壳本体9的一侧与后端连接盖4，后端连接盖4背离后端盖7的一侧连接有后盖1，形成封闭整体。
所述定子绕组铁芯8和转子10安装在机壳本体9内，转子10 旋转轴的一端穿过后端盖7并伸入后端连接盖4，另一端穿过前端盖 11。
所述定子绕组铁芯8的定子铁心由优质电工钢带冲压成的定子冲片叠压而成。在定子铁心上设置开口线槽，开口线槽的数量根据电机的功率确定，槽内放置三相对称的星形连接的定子绕组。所述的定子绕组在嵌线前，先对定子铁心浸渍绝缘漆，在定子铁心槽内的表面形成一层绝缘隔离膜，确保嵌线过程中定子绕组与定子铁心的绝缘，对定子铁芯进行标记，每台按记号槽进行嵌线，嵌线完成后，将嵌有定子绕组的定子铁心先压入定子机座，再整体浸漆绝缘，确保定子铁心和定子绕组绝缘可靠。
所述的转子10的转子铁心由优质电工钢带冲压成的转子冲片叠压而成。磁钢用环氧胶粘剂粘牢，转子铁心上两相邻的磁钢的极性相反，形成磁场。转子10的旋转轴不仅能承受转子10本身的重量，还能满足大扭矩输出的强度要求，转子10由转子铁心、轴、轴承等部件按一定工序装配而成。
所述旋转变压器3和制动器6均安装在后端连接盖4内，且制动器6靠近后端盖7，制动器6的摩擦盘安装在转子10的旋转轴上，旋转变压器3的转子与转子10的旋转轴连接。电机不通电的情况下所述制动器6处于吸合状态，电机锁定，对制动器6通电后，制动器6在弹簧片的拉力下，制动器6脱开，电机能正常运行；所述制动器6为失电制动器安装方式，参见图1，所述后端连接盖4右侧设计有隔离环槽以隔离制动器6旋转部位与电机内部引出线，保证其安全性。
所述旋转变压器3在转轴的端部以实时监测电机的角度、位置、转速，并确保转子在任意位置时该位置是随机的，电机均能提供最优的转矩、转速。
减速器包括行星架12、齿圈13、行星轮14、支撑轴15、减速器连接盖16和输出轴17。所述减速器的齿轮材料采用45钢或40Cr, 接触强度高，耐磨性好，韧性和耐冲击能力好且承载能力较高。
所述前端盖11背离机壳本体9的一侧固接有齿圈13，齿圈13 背离前端盖11的一侧与减速器连接盖16固接。所述齿圈13与前端盖11一体化设计，减少了减速器的空间。
所述转子10旋转轴伸出前端盖11的一端连接有太阳轮，太阳轮与若干行星轮14啮合，行星轮14通过支撑轴15安装在行星架12 上，若干行星轮14均与齿圈13啮合。
所述行星架12上固接有输出轴17，输出轴17伸出减速器连接盖16，输出轴17与转子10旋转轴的轴线重合且两者间存在间隙。
所述后端连接盖4的外壁上连接有出线盒2，与定子绕组铁芯8 相连的输电线穿过后端盖7和后端连接盖4并伸入出线盒2，旋转变压器3和制动器6的输电线均穿过后端连接盖4并伸入出线盒2，保证内部电气结构的稳定。
运行时，所述定子绕组铁芯8通入三相交流电，产生旋转磁场与转子10相互作用形成相互吸引力，改变磁场运行方向即可改变输出轴17运行方向；所述制动器6的摩擦盘起到停机制动作用，使用者需要启动电机时将制动器6通电，摩擦盘脱开。
装配时，先是定子的装配：首先将定子绕组铁芯8装配进机壳本体9，通过设计计算定子、机壳之间的过盈量或其他方式来保证定子承受的转矩。
其次为所述转子10的装配：将所述前端盖11处的轴承装在轴对应位置，并将装好轴承的旋转轴穿过前端盖11，装上固定装置，将轴承固定在前端盖11上；通过叠压、粘接磁钢、机械加工等工序形成所述转子10，然后将用于支承转子10旋转轴另一端的轴承压入旋转轴内形成转子装配。
之后为电机主体装配：将所述后端盖7装配在机壳本体9上，然后通过专用工装保证将上一步的转子10装配装入定子，并通过螺钉或其他方式紧固形成电机装配。
然后为所述制动器6的装配：将制动器6装配在上一步电机装配的后端盖7上并紧固，然后通过调整垫圈或则其他方式将制动器6 的摩擦盘装在旋转轴上，调整好制动间隙后将制动器摩擦盘锁死。
接下来为所述旋转变压器3装配：将后端连接盖4装配在上一步的电机装配上，下一步将旋转变压器3的转子通过特定方式固定在旋转轴上；然后将旋转变压器3定子装在后端连接盖4上，通过特定调节器将旋转变压器3位置锁定，最后通过特定锁定装置将旋转变压器3定子固定保证电机旋转变压器位置一致性。
最后安装所述减速器，减速器的设计采用行星减速器设计工具软件，经过输入基本参数、齿数配比、材料与热处理选择、初算太阳轮-行星轮中心距、几何参数计算和强度校核等步骤完成。整个校核分两步，一是对额定运行点进行了10000小时寿命校核；二是对峰值运行点进行了200小时寿命校核。该减速器输出端为三个行星轮14输出，齿圈13固定不动；为了节省空间减轻重量，齿圈从传统减速器里分离出来，整体固定在前端盖上。
值得说明的是，本实施例所述结构在已有电机结构基础上，将前端盖11与减速器进行一体化设计，在制动器6处将旋转部位做隔离处理。电机主体采用前端盖11、机壳本体9、后端盖7分体式架构，便于拆卸安装。
Claims (2)
1.一种多功能集成化伺服电机装置，其特征在于：包括电机外壳以及安装在电机外壳内的旋转变压器(3)、制动器(6)、定子绕组铁芯(8)和转子(10)；
所述电机外壳包括后盖(1)、后端连接盖(4)、后端盖(7)、前端盖(11)和机壳本体(9)；
所述机壳本体(9)为内部中空且两端敞口的圆柱体结构，机壳本体(9)的两端分别连接有后端盖(7)和前端盖(11)，后端盖(7)背离机壳本体(9)的一侧与后端连接盖(4)，后端连接盖(4)背离后端盖(7)的一侧连接有后盖(1)；
所述定子绕组铁芯(8)和转子(10)安装在机壳本体(9)内，转子(10)旋转轴的一端穿过后端盖(7)并伸入后端连接盖(4)，另一端穿过前端盖(11)；
所述旋转变压器(3)和制动器(6)均安装在后端连接盖(4)内，且制动器(6)靠近后端盖(7)，制动器(6)的摩擦盘安装在转子(10)的旋转轴上，旋转变压器(3)的转子与转子(10)的旋转轴连接；
减速器包括行星架(12)、齿圈(13)、行星轮(14)、支撑轴(15)、减速器连接盖(16)和输出轴(17)；
所述前端盖(11)背离机壳本体(9)的一侧固接有齿圈(13)，齿圈(13)背离前端盖(11)的一侧与减速器连接盖(16)固接；
所述转子(10)旋转轴伸出前端盖(11)的一端连接有太阳轮，太阳轮与若干行星轮(14)啮合，行星轮(14)通过支撑轴(15)安装在行星架(12)上，若干行星轮(14)均与齿圈(13)啮合；
所述行星架(12)上固接有输出轴(17)，输出轴(17)伸出减速器连接盖(16)，输出轴(17)与转子(10)旋转轴的轴线重合且两者间存在间隙。
2.根据权利要求1所述的一种多功能集成化伺服电机装置，其特征在于：所述后端连接盖(4)的外壁上连接有出线盒(2)，与定子绕组铁芯(8)相连的输电线穿过后端盖(7)和后端连接盖(4)并伸入出线盒(2)，旋转变压器(3)和制动器(6)的输电线均穿过后端连接盖(4)并伸入出线盒(2)。
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