[發(fā)明專利]一種高比功率寬調(diào)速伺服電機(jī)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310530172.5
• 申請日: 2013-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN104600945A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁閃;王毅;劉雯;蘇靜靜;董菲;王鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所;中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): H02K29/03
• 分類號(hào): H02K29/03;H02K1/16;H02K1/27
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于伺服電機(jī)，具體涉及一種在小體積條件下實(shí)現(xiàn)的高比功率寬調(diào)速伺服電機(jī)。

背景技術(shù)

伺服技術(shù)是機(jī)電一體化的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于軍工、現(xiàn)代工業(yè)和日常生活中，如運(yùn)載火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管位置擺動(dòng)、衛(wèi)星姿態(tài)控制、導(dǎo)彈舵機(jī)姿態(tài)控制、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等自動(dòng)化設(shè)備中。永磁同步伺服電機(jī)無換向器、無電刷、具有優(yōu)良的低速性能、轉(zhuǎn)矩電流比高、效率高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、控制簡單，適應(yīng)高性能伺服驅(qū)動(dòng)的要求，近年來廣泛應(yīng)用于國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域的高伺服性能、高可靠性的中小容量傳動(dòng)領(lǐng)域。

目前，航空、航天領(lǐng)域等伺服機(jī)構(gòu)的電機(jī)產(chǎn)品在飛行時(shí)要承受高溫環(huán)境，同時(shí)具有多種工況下的適應(yīng)能力，對重量、體積要求較為嚴(yán)格。市場上生產(chǎn)的小型伺服電機(jī)體積較大（一般大于Φ60mm×100mm），比功率較低（一般小于0.4kW/kg），供電電壓較大（一般為AC200V～230V），調(diào)速范圍較窄（一般為0～6000rpm）。不能滿足對電壓、速度以及環(huán)境有特殊要求的系統(tǒng)和場合。

小體積和高比功率寬調(diào)速是一對技術(shù)上的矛盾，現(xiàn)有技術(shù)所提供的伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)都不能將二者比較好的結(jié)合。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種體積小、比功率高、調(diào)速范圍寬的伺服電機(jī)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案：一種高比功率寬調(diào)速伺服電機(jī)，它包括定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)殼、端蓋、旋轉(zhuǎn)變壓器、卡箍和尾罩，定子設(shè)在轉(zhuǎn)子外部，旋轉(zhuǎn)變壓器的輸入端與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸連接，定子和轉(zhuǎn)子設(shè)在機(jī)殼內(nèi)部，端蓋的右端與機(jī)殼的左端固定連接，尾罩的右端與端蓋的左端固定連接，旋轉(zhuǎn)變壓器設(shè)在尾罩和端蓋內(nèi)部，旋轉(zhuǎn)變壓器通過卡箍與端蓋內(nèi)壁連接。

所述的定子包括定子鐵芯和三相繞組，三相繞組設(shè)在定子鐵芯內(nèi)部，定子鐵芯上沿周向均勻開有若干個(gè)槽，每個(gè)槽的槽口處均各自設(shè)有槽楔，每個(gè)槽內(nèi)均各自設(shè)有槽絕緣，槽絕緣分別與定子鐵芯的內(nèi)壁和槽楔的頂端連接，每個(gè)槽內(nèi)均各自設(shè)有層間絕緣，層間絕緣的兩端分別與槽絕緣的兩側(cè)內(nèi)壁連接，層間絕緣將槽內(nèi)分為兩層，每層內(nèi)平行排布若干匝三相繞組。

所述的定子鐵芯上沿周向均勻開有9個(gè)槽。

所述的轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸、磁鋼、磁軛、前擋板、后擋板、鋼套、前軸承和后軸承，磁軛設(shè)在轉(zhuǎn)軸外部，若干個(gè)磁鋼均勻地設(shè)在磁軛外部，磁鋼外部設(shè)有鋼套，鋼套的右端設(shè)有前擋板，鋼套的左端設(shè)有后擋板，轉(zhuǎn)軸外設(shè)有前軸承和后軸承，前軸承設(shè)在前擋板右端，后軸承設(shè)在后擋板左端。

所述的磁鋼共有8個(gè)。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于：

（1）本發(fā)明提供的一種高比功率寬調(diào)速伺服電機(jī)采用8極9槽的電磁設(shè)計(jì)方案，該結(jié)構(gòu)能夠消除齒諧波基波及2～7次諧波，配合采用雙層繞組能夠大幅減少轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，使小體積高速伺服電機(jī)具有較大的功率密度和較小的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)；

（2）采用長徑比為2.5的細(xì)長結(jié)構(gòu)，降低了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高電機(jī)輸出功率，在外形尺寸為Φ45mm×125mm的空間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了500W伺服電機(jī)的輕小型化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也實(shí)現(xiàn)了0.7kW/kg的高比功率和0～12000rpm的高調(diào)速范圍。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所提供的一種高比功率寬調(diào)速伺服電機(jī)的軸向剖視圖；

圖2為伺服電機(jī)的徑向剖視圖；

圖3為定子一個(gè)槽的軸向結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為定子鐵芯的徑向示意圖；

圖5為圖3中A-A剖面示意圖；

圖6為轉(zhuǎn)子的軸向剖視圖；

圖7為圖6中B-B剖面示意圖。

圖中：10.定子，20.轉(zhuǎn)子，30.端蓋，40.彈性銷，50.旋轉(zhuǎn)變壓器，60.卡箍，70.尾罩，11.機(jī)殼，13.螺釘，121.定子鐵芯，122.三相繞組，123.引線，124.槽絕緣，125.層間絕緣，126.槽楔，21.轉(zhuǎn)軸，22.磁鋼，23.磁軛，24.前擋板，25.后擋板，26.鋼套，27.前軸承，28.后軸承。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。