一种直驱式高转矩电机的制作方法

本发明涉及一种电机与驱动器匹配形成直接驱动伺服电机控制装置，也就是说， 将一种永磁式无刷电机与其所驱动的负载直接耦合在一起，中间不存在任何减速机构 的直接驱动高转矩电机，准确地说是一种直驱式高转矩电机。

背景技术：

众所周知，随着科技的发展，传统的伺服电机加减速机的结构已远不能满足现在 工业制造的高精度要求。其主要因素在于传统的伺服电机本身的性能要实现低速大扭 矩输出时，就必须采用减速机以实现降低转速，提升扭矩。虽然这种解决办法可以实 现低速大扭矩的运行，但在此过程中由于减速机构传动的背隙、振动，轴向、径向产 生的机械跳动影响系统精度及效率。给系统带来了能量损耗、精度损失、噪音等等不 良后果。另外普通伺服电机在低速运行时，由于传统的伺服电机本身的性能特点，传 统的伺服电机也给系统带来了很多负面效应。

因此，人们迫切希望有一种既经济、又适应，效率高、结构简单、操作控制方便、 使用安全、维护简便，能耗低、精度高、故障少、使用寿命长，能取代传统的普通伺 服电机加减速机的低速高转矩的效果。

一种直驱式高转矩电机，解决了传统的普通伺服电机加减速器的工作方法，直驱 式高转矩电机是在原有的永磁式伺服电机的基础上，增加转子体上的磁极对数，使转 子体上的磁极对数与负载所需转速相匹配。再根据相序确定电机的定子槽数，又根据 功率输出要求确定定子绕组相对应的相关参数，采用节距等于1，极距不等1，定子 槽数小于或大于转子体上的磁极对数，再按照相序要求确定其定子绕组的连接方法， 从而实现直驱式高转矩电机的目的。

本方法设计制造工艺简单，制造成本低。功能齐全、适应性强、操作控制方便， 故障少、使用寿命长、高定位、高响应速度等特点，不用减速机构转动，电机直接驱 动负载消除与其它机械连接，减小了系统的轴向、径向机械跳动量，使系统的整体运 行精度得到提升。

技术实现要素：

本实用新型需要解决的技术问题是：克服现有普通伺服电机的不足，提供一种能 直接驱动负载的高转矩电机。

本实用新型的技术解决方案是：提供一种具有以下结构的直驱式高转矩电机，包 括：机座、定子、转子、左端盖、右端盖，它还包括驱动控制器；所述机座上依次安 装有定子、转子，定子安装在机座的内孔中；转子装在定子的内孔中，左端盖用螺栓 固定在机座的左端部；右端盖用螺栓固定在机座的右端部。

定子由定子铁芯、定子绕组、绝缘膜、左压环、右压环组成，定子中的左压环用 螺栓将定子铁芯、右压环连成一体；定子绕组嵌在定子铁芯槽中，并用绝缘膜与定子 铁芯隔开，按相序的规定要求连接成星形和三角形，并从机座小孔中引出电源引入线。

转子由转子铁芯、磁钢、左压盘、右压盘、转轴、组成，转子中的左压盘用螺栓 将转子铁芯一端连成一体，转子中的磁钢按要求安装在转子铁芯的外圆表面的凹槽 中，并在磁钢背面与两端用胶剂与转子铁芯外圆表面粘贴牢固，转子中的右压盘用螺 栓将转子铁芯的另一端连成一体；驱动负载的转轴一端用螺栓与左压盘连成一体，转 轴另一端用螺栓与右压盘连成一体；转子套装在定子的内孔中。

左端盖用螺栓固装在机座的一端，转轴的一端用左端盖中的轴承支撑，轴承压盖 用螺栓固装在左端盖端部上；右端盖用螺栓固装在机座的另一端，转轴的另一端用右 端盖中的轴承支撑，轴承右侧用孔卡簧定位。

控制器由驱动器、编码器、驱动头组成，驱动头的一端与转轴一端部用螺栓固定 连成一体，驱动头的另一端与编码器相对应；驱动器用连接线分别与定子绕组电源引 入线相连接和编码器线相连接。

工作时，接通控制器中的驱动器电路，驱动器将电流送入定子绕组，定子绕组便 产生旋转磁场，通过气隙将转子铁芯上的磁钢对应极性相吸，使得转子铁芯产生同步 转速的转矩并带动转轴和负载运动，转轴旋转的角位移信号通过驱动头和编码器将信 号输送给控制器中驱动器，由控制器输出指令给驱动器去控制电机的转速，而电机直 接连接负载，从而达到电机直接驱动负载运行的目的。

采用以上结构后，本实用新型具有以下显著优点和有益效果：是在在传统的普通 伺服电机基础上，增加转子体上的磁极对数，使转子体上的磁极对数与负载所需转速 相匹配。再根据相序确定电机的定子槽数，又根据功率输出要求确定定子绕组相对应 的相关参数，采用节距等于1，极距不等1，定子槽数小于或大于转子体上的磁极对 数，再按照相序要求确定其定子绕组的连接方法，采用驱动器和编码器控制，电机直 接驱动负载，消除了减速机构所带来的不良后果，提高了系统的精度。另外，直驱式 高转矩电机本身的高定位精度、高响应速度等特点，使得工艺简化，制造成本低，能 耗低、精度高、故障少、使用寿命长，取代传统的普通伺服电机，减小了系统的轴向、 径向机械跳动量，使系统的运行精度得到提升。

【附图说明】

图1为本实用新型一种直驱式高转矩电机的主剖视图示意图，图2为本实用新型 一种直驱式高转矩电机图1中的A-A剖视图示意图，图3为本实用新型一种直驱式高 转矩电机图1中的电路控制原理示意图。

附图主要符号说明

在图1、2、3中所示：1.机座，2.左压环，3.磁钢，4.左压盘，5.螺栓a，6.转轴， 7.转子铁芯，8.螺栓b，9.轴承A，10.端盖，11.螺栓c，12.左端盖，13.螺栓d，定子， 14.定子，15.螺栓e，16.定子铁芯，17.引入线，18.小孔，19.绝缘膜，20.定子绕组， 21.右压盘，22.螺栓f，23.螺栓g，24.驱动头，25.转子，26.螺栓h，27.轴承B，28. 孔卡簧，29.右端盖，30.右压环，31.螺栓j，32.驱动器，33.编码器，34.控制器。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1、图2，本实用新型的一种直驱式高转矩电机，包括；机座1、定子14、 转子25，左端盖12、右端盖29；它还包括控制器。所述机座1上依次安装有定子14、 转子25、左端盖12、右端盖29，定子14安装在机座1的内圆孔中；转子25装在定 子14的内圆孔中；左端盖12用螺栓d13固定在机座1的左端部；右端盖29用螺栓 j31固定在机座1的右端部。

定子14由定子铁芯16、定子绕组20、绝缘膜19、左压环2、右压环30、引入线 17组成，定子14中的定子铁芯16用螺栓e15将左压环2、定子铁芯16、右压环30 固装装在一起；定子绕组20嵌在定子铁芯16的内槽中，并用绝缘膜19将定子铁芯 16与定子绕组20隔开以防止搭铁；定子绕组20的首尾端线按相序规定要求连接成星 形和三角形，引入线17从机座1的小孔18中引出。

转子25由转子铁芯7、磁钢3、左压盘4、转轴6、右压盘21组成，转子25中 的磁钢2按要求安装在转子铁芯7的外圆表面槽中；左压盘4用螺栓b8与转子铁芯7 一端固定连接，右压盘21用螺栓f22与转子铁芯7的另一端固定连接，转子25中的 转子铁芯7装在转轴6的中部，并用螺栓a5将转轴6、左压盘4、转子铁芯7固装在 一起，再用螺栓g23将右压盘21、转轴6固装在一起；转轴6左端轴颈套装在轴承 A9内孔中，轴6右端轴颈套装在轴承B27内孔中。

左端盖12用螺栓d13固定在机座1的左端部，轴承A9安装在左端盖12的内孔 中，并用螺栓c11将端盖10与左端盖12固定连接；右端盖23用螺栓j31固定在机 座1的右端部，轴承B27安装在右端盖23的内孔中，并用孔卡簧28定位。

控制器34由驱动器32、编码器33、驱动头24组成，驱动头24用螺栓h26固 定在转轴6的右端部，编码器33固定在驱动头24相对应位置(图中未画出)；三相电 源分别接在驱动器32的L1、L2、L3端子上，驱动器32的三个端子A、B、C分别用 引入线接在定子14中的定子绕组20V、U、W三个首端，定子绕组20的三个尾端共 同接在N点上，驱动器32的D、E、F三个端子分别用导线接在编码器33的三个信号 端子上。

本直驱式高转矩电机的工作方式如下：

工作时，合上电源开关，三相电源的电流经L1、L2、L3流入驱动器32，再从驱 动器32的三个端子A、B、C经引入线17进入直驱式电机的定子绕组20，定子绕组 20便产生旋转磁场，磁力线通过气隙将转子铁芯7上的磁钢3的磁极吸合于一体，在 旋转磁场的作用下使得转子铁芯7产生同步转速，再通过转子铁芯7、螺栓a5、左压 盘4和螺栓g23、右压盘21带动转轴6运动，转轴6就带动负载运动；转轴6运动的 信号通过驱动头24、编码器33的三个端子G、H、I和信号线经D、E、F三个端子传 送给驱动器32，由控制器34去控制电机的转向和转速。当关断电源，切断驱动器32 的电流，电机的定子绕组20断电旋转磁场消失，电机便停止工作，周而复始从而达 到直驱式高转矩电机工作的目的。