CN218783692U - 飞行器用集成式伺服电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机领域，提供了飞行器用集成式伺服电机。包括永磁电机、制动器以及旋转变压器，通过在机壳的端面顶部设置连接器盒，在机壳外侧设置穿线槽，用于外部线缆的隐藏式走线；连接器盒以及穿线槽的设计可以简化伺服电机的布线、接线，提高其可靠性。通过在转子轴的末端延伸出延伸轴，将制动器以及旋转变压器等安装于延伸轴的轴段上，实现对转子轴的断电制动以及位置和角度的反馈，三个功能性部件集成到同一个电机上，能够有效减小体积，减轻重量。通过延伸轴的以及转子轴的方形截面段的设计，有效降低转轴的转动惯量，同时降低电机的整体重量。

Description

飞行器用集成式伺服电机

技术领域

本实用新型涉及电机领域，具体涉及飞行器用集成式伺服电机。

背景技术

伺服电机能够将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，能够实现速度控制，位置精度高，是自动控制系统中比较重要的执行元件，伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，且具有机电时间常数小、线性度高等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

飞行器上通常配套有伺服电机，通过伺服电机将电能量转换实现受控部件姿态调整的动能。伺服电机在使用时通常要具备永磁电机、制动器以及旋转变压器三种功能，永磁电机作为伺服电机的输出，控制执行元件的姿态调整，制动确保在断电是电机的转轴能够有效制动，保持位置不变，而旋转变压器则用于监控电机转动的角度和位置等信息，便于伺服电机的高精度控制。在精确的控制系统中，这三个部件缺一不可。但是用于飞行器上的伺服电机，由于场合的特殊性，对伺服电机的重量、提及以及转动惯量等均有特殊的要求，因此减小电机重量和转动惯量是重要的部分。

发明内容

为了满足飞行器用集成式伺服电机的使用要求，本实用新型的目的在于提供控制精度高、结构紧凑的飞行器用集成式伺服电机。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案为：

飞行器用集成式伺服电机，包括永磁电机、制动器以及旋转变压器，所述永磁电机包括机壳、定子组件、转子组件，定子组件包括冲片组成的定子铁芯，定子铁芯上绕有线圈绕组，定子组件固定安装于机壳；转子组件包括转子轴和安装在转子轴上的磁钢，转子轴穿过定子组件，转子轴的两端分别安装有轴承，轴承对应安装于机壳两端的端盖或者轴套内；机壳的外侧安装有电机插座连接器和旋变插座连接器，所述定子组件的线圈绕组与电机插座连接器连接；所述制动器包括壳体、衔铁、线圈、弹簧、制动盘以及法兰盘，法兰盘固定安装在机壳的端面，所述壳体端面经多根支撑柱与法兰盘固定连接，壳体内依次安装有制动盘、衔铁以及线圈，弹簧压缩于衔铁与线圈之间，制动盘安装于衔铁与法兰盘之间，制动盘与衔铁固定连接，衔铁带动制动盘与法兰盘接触或者解除接触；转子轴依次穿过法兰盘、制动盘、衔铁以及线圈，线圈通过屏蔽双绞线连接插座连接器连接；旋转变压器包括旋转变压壳体、旋转变压线圈和旋转变压转子组成，所述旋转变压壳体经支架安装在制动器的端面，旋转变压线圈固定安装于旋转变压壳体，旋转变压转子安装于转子轴并与旋转变压线圈配合；所述旋转变压线圈经屏蔽双绞线连接旋变插座连接器，旋变插座连接器向旋转变压器线圈输入正弦波信号并反馈其输出信号。

进一步地，所述机壳前侧端面的顶部设有连接器盒，所述电机插座连接器和旋变插座连接器安装于所述连接器盒内，连接器盒前侧安装由连接器盖。

进一步地，所述机壳顶部沿机壳长度方向加工有穿线槽，所述穿线槽连接连接器盒，所述线圈绕组、线圈以及转变压线圈对应的接线自穿线槽与对应连接器连接，所述穿线槽的顶部安装有穿线盖板。

进一步地，所述定子组件的外侧壁设有多根的定位槽，所述机壳内安装有与定位槽配合的定位销条。

进一步地，所述转子轴的末端延伸出延伸轴，所述制动器以及旋转变压器安装于延伸轴。

进一步地，所述制动盘通过六方螺母与转子轴连接，所述六方螺母通过键与转子轴连接。

再进一步地，所述转子轴与定子组件对应的轴段的截面为正方形，磁钢安装在转子轴的四个侧面

采取以上技术方案后，本实用新型的有益效果为：

1.通过在转子轴的末端延伸出延伸轴，将制动器以及旋转变压器等安装于延伸轴的轴段上，实现对转子轴的断电制动以及位置和角度的反馈，三个功能性部件集成到同一个电机上，能够有效减小体积，减轻重量。

2.通过在机壳的端面顶部设置连接器盒，电机线圈以及制动器的线圈通过电机插座连接器连接外部电源，旋转变压器通过旋变插座连接器输入正弦信号并输出信号至控制器，通过输出的信号计算电机的转动角度位置等信息；在机壳外侧设置穿线槽，用于外部线缆的隐藏式走线；连接器盒以及穿线槽的设计可以简化伺服电机的布线、接线，提高其可靠性。

3.通过延伸轴的以及转子轴的方形截面段的设计，有效降低转轴的转动惯量，同时降低电机的整体重量。

附图说明

图1为本实用新型的爆炸图。

图中：永磁电机1，轴承盖10，前端盖11，机壳12，轴承13，转子组件14，转子轴141，磁钢142，延伸轴143，定子组件15，定子铁芯151，线圈绕组152，高温导线153，定位槽154，后端盖16，定位销条17，前轴承套18，机壳轴套19，制动器2，旋转变压器3，电机插座连接器4，旋变插座连接器5，连接器盒6，连接器盖7，穿线槽8，盖板9。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步详述： 如图1所示，飞行器用集成式伺服电机，由永磁电机1、制动器2以及旋转变压器3三个部分组成。

永磁电机1由前端盖11、机壳12、轴承13、转子组件14、定子组件15以及后端盖16组成。定子组件15固定安装在机壳12内，为了提高定子组件15的抗震抗冲击的能力，定子组件15和转子组件14采用永磁材料，如钐钴永磁体，铁钴钒软磁材料。在定子组件15的外侧面上设有多条定位槽154，定位槽151沿定子组件15的长度方向贯穿，在机壳12的内部对应设置定位槽，并与定位销条17将定子组件固定在机壳内，这样可以有效提高电机的精度。转子组件14的两端分别通过轴承13转动支承在机壳，转子组件14穿过定子组件15，转子组件14的头部轴承安装在前轴承套18，前轴承套18固定安装在前端盖11，前端盖11固定安装在机壳12的端面。转子组件14尾部的轴承安装于机壳轴套19内，机壳轴套19安装于机壳12的后侧端面的轴孔内，机壳轴套19的外侧安装有轴承盖10。

定子组件15由冲片组成的定子铁芯151，定子铁芯151上绕有线圈绕组152，线圈绕组152由漆包线绕制，并引出三根高温导线153，三根高温导线153连接有电机插座连接器4，电机插座连接器4连接外部的电源并向线圈绕组152供电，从而使得转子组件发生转动。转子组件14由转子轴141和安装在转子轴上的磁钢142组成，转子轴141穿过定子组件15，为了降低转子的转动惯量，降低机电时间常数，从而提升整个系统的反应速度，对于转子轴141做了削角处理。转子轴141采用阶梯轴设计，在保证强度的基础上尽量降低其各段的外径，其中与定子组件配合的轴端的截面为正方形，在该轴段的四个面上安装磁钢142。

转子组件14自尾部轴承处同轴向外侧延伸出延伸轴143，延伸轴143为外径沿着延伸方向逐渐变小的阶梯轴，延伸轴143上依次安装于制动器2和旋转变压器3。

制动器2由法兰盘21、制动器壳体22、衔铁23、线圈、弹簧以及制动盘24组成。法兰盘21通过螺钉固定安装于机壳轴套19，制动器壳体22通过多根支撑柱25固定安装于法兰盘21的外侧端面，线圈绕于磁轭上并固定安装在制动器壳体22内，衔铁23和制动盘24分别套于延伸轴143，制动盘24位于衔铁23与法兰盘21之间，衔铁23与制动盘24间连接并联动，制动盘24靠近法兰盘21的一侧安装有六方螺母26，六方螺母26通过键槽和键与延伸轴143连接，制动盘24通过六方螺母26实现在延伸轴143上的平移。衔铁23与磁轭间压缩有弹簧，正常状态下，弹簧未被压缩，衔铁23远离线圈，衔铁23推动制动盘24朝向永磁电机一侧，在弹簧的压力作用下，制动盘24与法兰盘21之间摩擦，延伸轴143以及转子组件14被制动，及无电状态下，电机被制动。在通电的情况下，衔铁23被吸向线圈，带动制动盘24离开法兰盘21，此时解除锁定，转子组件14可自由转动。制动器2内的线圈通过屏蔽双绞线连接电机插座连接器4。

旋转变压器3安装在支架31以及后端盖16之间，支架31固定安装在制动器壳体22的外侧端面，后端盖16安装于支架31。旋转变压器3由旋转变压器壳体、旋转变压转子以及旋转变压线圈组成，旋转变压线圈固定安装在旋转变压器壳体内，旋转变压转子与延伸轴的轴端同轴连接并与旋转变压线圈对应配合。旋转变压器通过线缆连接有旋变插座连接器5，通过旋变插座连接器5接入外部5kHz频率，有效值为7V的正弦信号，并通过旋变插座连接器5输出正弦、余弦信号，便于外部的控制器计算出电机的转速，位置等信息，便于进一步精密控制。

在机壳12前侧端面的顶部设置有连接器盒6，将电机插座连接器4和旋变插座连接器5安装到连接器盒6内，并安装连接器盖7将连接器密封，在机壳12的顶部设有穿线槽8，穿线槽8沿机壳12的长度方向并位于机壳12顶部中心，制动器2内的线圈通过屏蔽双绞线自穿线槽8连接至电机插座连接器4，旋转变压器3的线缆通过穿线槽8连接旋变插座连接器5，在穿线槽8的顶部安装盖板9，将各线缆密封与机壳内，提高安全性。

Claims (7)

1.飞行器用集成式伺服电机，包括永磁电机、制动器以及旋转变压器，其特征在于，所述永磁电机包括机壳、定子组件、转子组件，定子组件包括冲片组成的定子铁芯，定子铁芯上绕有线圈绕组，定子组件固定安装于机壳；转子组件包括转子轴和安装在转子轴上的磁钢，转子轴穿过定子组件，转子轴的两端分别安装有轴承，轴承对应安装于机壳两端的端盖或者轴套内；机壳的外侧安装有电机插座连接器和旋变插座连接器，所述定子组件的线圈绕组与电机插座连接器连接；所述制动器包括壳体、衔铁、线圈、弹簧、制动盘以及法兰盘，法兰盘固定安装在机壳的端面，所述壳体端面经多根支撑柱与法兰盘固定连接，壳体内依次安装有制动盘、衔铁以及线圈，弹簧压缩于衔铁与线圈之间，制动盘安装于衔铁与法兰盘之间，制动盘与衔铁固定连接，衔铁带动制动盘与法兰盘接触或者解除接触；转子轴依次穿过法兰盘、制动盘、衔铁以及线圈，线圈通过屏蔽双绞线连接插座连接器连接；旋转变压器包括旋转变压壳体、旋转变压线圈和旋转变压转子组成，所述旋转变压壳体经支架安装在制动器的端面，旋转变压线圈固定安装于旋转变压壳体，旋转变压转子安装于转子轴并与旋转变压线圈配合；所述旋转变压线圈经屏蔽双绞线连接旋变插座连接器，旋变插座连接器向旋转变压器线圈输入正弦波信号并反馈其输出信号。

2.根据权利要求1所述的飞行器用集成式伺服电机，其特征在于，所述机壳前侧端面的顶部设有连接器盒，所述电机插座连接器和旋变插座连接器安装于所述连接器盒内，连接器盒前侧安装由连接器盖。

3.根据权利要求2所述的飞行器用集成式伺服电机，其特征在于，所述机壳顶部沿机壳长度方向加工有穿线槽，所述穿线槽连接连接器盒，所述线圈绕组、线圈以及转变压线圈对应的接线自穿线槽与对应连接器连接，所述穿线槽的顶部安装有穿线盖板。

4.根据权利要求1所述的飞行器用集成式伺服电机，其特征在于，所述定子组件的外侧壁设有多根的定位槽，所述机壳内安装有与定位槽配合的定位销条。

5.根据权利要求1所述的飞行器用集成式伺服电机，其特征在于，所述转子轴的末端延伸出延伸轴，所述制动器以及旋转变压器安装于延伸轴。

6.根据权利要求1所述的飞行器用集成式伺服电机，其特征在于，所述制动盘通过六方螺母与转子轴连接，所述六方螺母通过键与转子轴连接。

7.根据权利要求1所述的飞行器用集成式伺服电机，其特征在于，所述转子轴与定子组件对应的轴段的截面为正方形，磁钢安装在转子轴的四个侧面。

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