[實用新型]一種帶有編碼器功能的伺服電機

有效

• 申請號: 201420441335.2
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN204030870U
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 何敏佳;湛文亮;吳維玲
• 申請（專利權）人: 廣州數控設備有限公司
• 主分類號: H02K11/00
• 分類號: H02K11/00;H02K1/22;H02P6/16
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 黃磊

技術領域

本實用新型涉及伺服電機研究領域，特別涉及一種帶有編碼器功能的伺服電機。

背景技術

目前，傳統的伺服電機為實現位置檢測功能，一般是在電機本體外部加裝一編碼器，這種結構使得電機整體體積變大。同時，現有的編碼器都是光電式和磁式，具有防護等級低、強度差、耐沖擊性能差的缺點。

針對上面的兩個問題，本領域研究人員提出了一些改進方法。例如針對電機體積大的問題，公開號為CN1815860A的專利公開了一種帶編碼器的小型電動機，該電動機通過設置驅動用磁體和信號用磁體來進行檢測，從而實現小型化。針對編碼器易于強度差、耐沖擊性能差的缺點，授權公告號為CN203537182U的專利公開了一種伺服電機和伺服編碼器一體結構，提出在編碼器本體和電機殼體上分別設置相互配合的定位機構，從而使電機的電機軸發生沿其軸向竄動的狀況時也不會傷害到編碼器。公開號為CN102468714A的專利公開了一種帶編碼器的電動機及電動機用編碼器，該編碼器上設置了一凸部，在電動機軸的反負載側的端部形成一凹部，通過二者結合，編碼器固定在電動機軸上。

但是上述改進均僅僅是針對其中一個問題進行了改進，都無法同時克服上述兩個問題，而上述兩個問題是影響伺服電機正常運行的關鍵因素，因此，如何能夠同時克服上述兩個問題具有重要的研究意義。

實用新型內容

本實用新型的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種帶有編碼器功能的伺服電機，該電機利用轉子磁瓦實現編碼器功能，從而減少生產材料和工序，有效降低伺服電機的生產成本，同時大大提高伺服電機的抗沖出性能，顯著提高伺服電機的結構強度和可靠性。

本實用新型的目的通過以下的技術方案實現：一種帶有編碼器功能的伺服電機，包括轉子、定子、霍爾元件，以及用于將霍爾元件輸出的波形電壓信號轉換成位置信號或脈沖信號后輸出給伺服驅動器的信號處理電路；所述轉子的磁瓦的單體邊緣上設置齒形結構，齒形結構作為磁柵；在轉子旋轉時，轉子磁瓦和霍爾元件之間產生相對位移；所述霍爾元件包括第一霍爾元件和第二霍爾元件，第一霍爾元件、第二霍爾元件的設置位置均正對著轉子磁柵運動的圓周軌跡，二者之間的夾角符合(n±1/4)T的規則，其中n為整數，T代表磁柵的一個周期。從而用伺服電機轉子磁瓦實現編碼器的磁柵功能。

優選的，所述齒形結構為圓弧齒或矩形齒。

優選的，所述霍爾元件還包括零點霍爾元件，零點霍爾元件設置在與電機零點磁鐵相對的位置。

優選的，所述轉子磁瓦為金屬磁柵式結構。所以抗沖擊性能得到顯著提高。

上述伺服電機的位置檢測方法是：轉子磁瓦旋轉從而產生交變的磁場，第一霍爾元件和第二霍爾元件分別將交變的磁場轉換成交變的電壓信號輸出到信號處理電路，信號處理電路根據所采集的這兩個信號的波形關系，將采集到的波形電壓信號轉換成位置信號或脈沖信號后輸出給伺服驅動器。

本實用新型與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：

1、傳統的伺服電機一般是由伺服電機本體和編碼器構成，傳統伺服電機轉子磁瓦單體的邊緣只是一條直線不具備磁柵的功能，本實用新型在轉子磁瓦單體的邊緣上做了多個齒形結構以作為編碼器的磁柵，從而將伺服電機和編碼器做成一體化，由于不用在伺服電機本體外部留編碼器的安裝位置，結構更緊湊，有效減少伺服電機的體積，以常用安裝尺為130毫米，輸出扭矩為7.5牛·米的電機為例，可減小25％的體積。同時，還省去伺服電機本體外部裝配編碼器的材料和工序，降低生產成本。

2、對比傳統的編碼器玻璃光柵碼盤容易碎裂的缺點，本實用新型采用霍爾元件和轉子金屬磁柵式結構實現編碼器功能，大大提高伺服電機的抗沖出性能，顯著提高伺服電機的結構強度和可靠性。

3、本實用新型能有效改善伺服電機防護結構，可提高伺服電機防護等級。傳統的編碼器防護等級一般為IP40，而且安裝在伺服電機本體外部，需要安裝編碼器保護罩殼，來提高伺服電的防護等級，本實用新型的編碼器功能部件安裝在伺服電機本體內部，簡化了伺服電機的防護結構，并可提高伺服電機的防護等級。

附圖說明

圖1是本實用新型伺服電機總體結構示意圖。

圖2是圖1所示伺服電機內轉子處的結構示意圖。

圖3是實施例1轉子磁瓦的運動示意圖。

圖4是實施例1霍爾元件輸出電壓波形圖。

圖5是霍爾元件的分布規則說明示意圖。

圖6是實施例2轉子磁瓦齒形結構示意圖。

圖7是實施例2轉子磁瓦的運動示意圖。

圖8是實施例2霍爾元件A輸出電壓波形圖。