专利名称：适用于电梯门机的超薄伺服电机的制作方法
技术领域：
本发明属于电梯设备技术领域，涉及伺服电机，尤其涉及一种适用于电梯门机的超薄伺服电机。
背景技术：
电梯门机马达是安装在电梯门上的控制电梯门开和关的传动装置。有些马达本身没有控制功能，需要借助变频器和编码器实现其运转。现在市场上普遍存在三种形式的电机，永磁同步电梯门机、交流门机和直流门机。目前电梯门机普遍采用感应电机驱动，电机的控制特性差，驱动电梯门时存在着开门、关门控制不灵活、启动停止速度慢、定位性差等缺点。门机驱动的发展方向是采用永磁同步电机，该电机为伺服驱动电机，具有控制特性好、起动力矩大的优点，用于电梯门机驱动可使电梯门开关灵活，迅速平稳、定位准确，通过电流即可用检测关门障碍，可使门机的质量有质的变化。然而，现有的电梯门机伺服驱动电机包括但不限于下述缺点1、电机的体积也较大，特别是轴向尺寸较大，导致整个门机系统的重量较重，拆装和维修时不方便，并且无形中加重了电梯的重量和加大了曳引机的工作功率，驱动成本始终高居不降。此外，由于体积大，严重浪费了安装空间，导致难以合理布局，结构不够紧凑。2、定子的防水、防潮、防腐蚀性能较差，电机壳体中进水后，绕组漆包线上的铜通过气孔与水发生化学反应，长期工作后引起定子断路。此外，定子绝缘能力不高，导致定子绕组与机壳之间的间隙必须设计得较大。定子加工难度也很大，满槽率较低，生产效率不高。3、磁性编码器安装结构不够合理，拆装难度大，现场维修也不够方便。4、转子和转轴的连接结构不够合理，容易发生轴向窜动和径向扰动，不仅造成工作噪音增加，而且降低了工作稳定性。为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种门机用永磁电动机[申请号200710068037. 8]，包括永磁同步电动机(本体)、编码器和变频器构成，其中永磁同步电动机、编码器和变频器同处于一整体外壳并安装在电梯门机上；编码器采用藏入式结构，即编码器整体装固在电动机端盖的内腔里，变频器的底部与电动机的外壳有散热片结构。还有人发明了一种拼装式内定子永磁电机[申请号200620020255. 5]，该方案的定子铁心由多组缠绕着线圈的扇形定子齿块拼接而成，每一组扇形定子齿块是由多个扇形冲片单元相互叠加构成的，定子绕组是由多个线圈串联或并联构成的。上述方案虽然在一定程度上改进了现有门机用永磁电动机的部分技术问题，但是，仍然无法从根本上解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，结构紧凑轻巧，易于安装布局的适用于电梯门机的超薄伺服电机。为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案本适用于电梯门机的超薄伺服电机，包括电机壳体，在电机壳体内固定有定子，在定子中穿设有转轴，所述的转轴上固定有转子且转轴的一端延伸至电机壳体外，其特征在于，所述的电机壳体呈扁形，所述的定子呈环形盘体，所述的转子呈扁形环状罩体且套设在定子上。显然，本发明结构紧凑，特别是大幅减少了轴向尺寸，有利于空间布局，可将本发明安装在门机主板的前方，后方无任何配件，极大方便电梯的空调安装，高挑轿厢的设计，电机的维修保养方便，无形中降低了维护成本。此外，本发明整体重量轻，重量减轻后，可以减少电梯的配重重量，减小曳引机的功率及驱动系统的运行成本，减少能源损耗，符合当前社会技术发展趋势。另一方面，本发明易于拆装，工作稳定性好。作为一种优化方案，在上述的适用于电梯门机的超薄伺服电机中，所述的转子包括环形板，所述的环形板的内侧翻折形成筒状内圈，所述的环形板的外侧翻折形成筒状外圈，所述的筒状内圈插于定子中心且与转轴固定连接，所述的筒状外圈套于定子外围，在筒状外圈的内壁固定有在圆周方向上均匀分布的若干磁性片。因此，本发明结构紧凑，特别是，筒状内圈对转轴的支承长度长，转轴被筒状内圈牢固地支承，有效避免转轴出现径向扰动，使得转轴转动平稳。在上述的适用于电梯门机的超薄伺服电机中，所述的筒状内圈中穿设有嵌套且筒状内圈和嵌套固连，所述的嵌套套设在转轴上且嵌套和转轴固连。由于设置了嵌套，有效提高了筒状内圈和转轴连接的结构强度。在上述的适用于电梯门机的超薄伺服电机中，所述的筒状内圈与嵌套过盈配合，所述的转轴上设有第一键槽，所述的第一键槽中嵌设有平键，所述的嵌套上设有供所述平键嵌入的第二键槽。这种结构固定牢靠，不仅轴向定位强度高，并且周向稳定，保证力矩的稳定传递。在上述的适用于电梯门机的超薄伺服电机中，所述的转轴上设有分别位于第一键槽两端的环形台阶，所述的嵌套的一端贴靠在环形台阶上，另一端贴靠在套于转轴上的卡簧上，所述的卡簧贴靠在另一环形台阶上。这种结构使得转轴被稳定地轴向定位，不会出现轴向窜动。 在上述的适用于电梯门机的超薄伺服电机中，所述的电机壳体包括端盖和套设在转子外围的机壳，机壳和端盖通过可拆结构固连，上述的定子固定在端盖上，上述的转轴与机壳之间设有第一轴向定位滚动机构，上述的转轴与定子之间设有第二轴向定位滚动机构。第一轴向定位滚动机构和第二轴向定位滚动机构使得转轴转动平稳性好。为了提高密封性，端盖和机壳之间设置第一密封圈。在上述的适用于电梯门机的超薄伺服电机中，所述的第一轴向定位滚动机构包括设置在转轴上的第一轴承定位台阶和套设在转轴上的第一超薄轴承，所述的第一超薄轴承的一端与第一轴承定位台阶贴靠，另一端通过套在转轴上的波形垫圈靠于设在电机壳体的第一阻挡面上；所述的第二轴向定位滚动机构包括设置在转轴上的第二轴承定位台阶和套设在转轴上的第二超薄轴承，所述的第二超薄轴承的一端与第二轴承定位台阶贴靠，另一端贴靠在设于定子的第二阻挡面上。这里的第一超薄轴承和第二超薄轴承的数量根据需要设置，采用超薄轴承有利于减少轴向尺寸，从而使本发明薄型化；并且，上述结构有利于进一步提高轴向定位强度。在上述的适用于电梯门机的超薄伺服电机中，本伺服电机还包括磁性编码器，所述的磁性编码器包括控制电路板和磁钢，在控制电路板与磁钢之间留有间隙，所述的磁钢固定在转轴内端部，所述的电机壳体内设有环形安装台阶，所述的控制电路板部分插于环形安装台阶的中心且控制电路板的边缘通过第一可拆卸结构或焊接固定在环形安装台阶上。磁性编码器用于感应转轴转速、转向和位置。由于磁性编码器体积小，抗干扰、油污、灰尘能力强，十分适合在超薄电机上安装。通常磁性编码器的控制电路板引线由机壳内部突出，现场维修不方便。为此，本发明采用控制电路板部分插于环形安装台阶中心这种类似插座的安装结构，实现了快速拆装，便于现场维修；并且这种结构有利于进一步缩小轴向尺寸。本发明中的磁钢插接固定在转轴内端部。在上述的适用于电梯门机的超薄伺服电机中，所述的电机壳体上设有位于所述控制电路板外侧且能将所述控制电路板盖住的压板，所述的压板通过第二可拆卸结构固定在电机壳体上；所述的电机壳体上设有供与控制电路板相连的接线穿过且能防止该接线损伤的防伤装置。压板起到防护的作用，并且压板通过第二可拆卸结构固定在电机壳体上方便对磁性编码器进行拆装和更换。为了提高密封性，在压板和电机壳体之间设置第二密封圈。防伤装置可以是由橡胶材料制成的橡胶套。在上述的适用于电梯门机的超薄伺服电机中，所述的定子包括由硅钢片叠合而成的环形骨架和若干由硅钢片叠合而成且呈T形的绕线单元，所述的绕线单元沿环形骨架外缘均匀分布且分别通过卡接结构与环形骨架固连，所述的定子包覆有绝缘材料层。这种结构能够有效提高绝缘能力，因此可减小定子绕组与机壳之间间隙，有利于结构紧凑。此外，定子塑化后散热及抗腐蚀能力增强，有效延长使用寿命。另一方面定子采用分块式结构，能够提高槽满率及生产效率，降低了定子线圈的端部。卡接结构包括设于环形骨架上的弧形槽和设于绕线单元端部的弧形头部，弧形头部的外形与弧形槽的形状相匹配且插于弧形槽中。弧形槽的形状类似于Ω形。这种结构使得绕线单元牢固地固定在环形骨架上，并且能够有效分散应力，提高结构强度。与现有的技术相比，本适用于电梯门机的超薄伺服电机的优点在于:1、结构紧凑，有利于空间布局，可将本发明安装在门机主板的前方，后方无任何配件，极大方便电梯的空调安装，高挑轿厢的设计，电机的维修保养方便，无形中降低了维护成本。2、整体重量轻，重量减轻后，可以减少电梯的配重重量，减小曳引机的功率及驱动系统的运行成本，减少能源损耗，符合当前社会技术发展趋势。3、控制电路板采用类似插座的安装结构，实现了快速拆装，便于现场维修；并且这种结构有利于进一步缩小轴向尺寸。4、有效提高绝缘能力，减小定子绕组与机壳之间间隙，有利于结构紧凑；定子塑化后散热及抗腐蚀能力增强，有效延长使用寿命。5、定子采用分块式结构，能够提高槽满率及生产效率，降低了定子线圈的端部。
图1是本发明提供的结构示意图。图2是本发明提供的爆炸结构示意图。图3是本发明提供的转子和转轴连接结构示意图。图4是本发明提供的定子结构示意图。图中，电机壳体1、端盖11、机壳12、环形安装台阶121、第一密封圈13、第二密封圈14、定子2、环形骨架21、弧形槽21a、绕线单元22、弧形头部22a、绝缘材料层23、转轴3、第一键槽31、平键32、环形台阶33、卡簧34、第一轴承定位台阶3a、第一超薄轴承3b、波形垫圈3c、第一阻挡面3d、第二轴承定位台阶3e、第二超薄轴承3f、第二阻挡面3m、转子4、环形板41、筒状内圈42、筒状外圈43、磁性片44、嵌套5、第二键槽51、磁性编码器6、磁钢61、控制电路板62、压板7、防伤装置8。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步详细的说明。如图1-3所示，本适用于电梯门机的超薄伺服电机包括电机壳体1，在电机壳体I内固定有定子2，在定子2中穿设有转轴3，在转轴3上固定有转子4且转轴3的一端延伸至电机壳体I外。为了降低本伺服电机的重量和缩小本伺服电机的体积，这里的电机壳体I呈扁形，定子2呈环形盘体，转子4呈扁形环状罩体且套设在定子2上。因此，本适用于电梯门机的超薄伺服电机整体呈扁型，轴向尺寸短，结构紧凑、轻巧。为了能实现准确定位和方便控制，本伺服电机还包括用于感应转轴3转速、转向和位置的磁性编码器6。磁性编码器6包括控制电路板62和磁钢61，在控制电路板62与磁钢61之间留有间隙，这里的控制电路板62与磁钢61是无接触式感应连接。磁钢61固定在转轴3内端部，电机壳体I内设有环形安装台阶121，控制电路板62部分插于环形安装台阶121的中心且控制电路板62的边缘通过第一可拆卸结构或焊接固定在环形安装台阶121上。本实施例中的第一可拆卸结构包括设置在电机壳体I上的若干螺钉，在控制电路板62上设有若干与螺钉一一对应设置的螺孔，安装拆卸简单快速。由于磁性编码器6体积小，抗干扰、油污、灰尘能力强，十分适合在超薄电机上安装。通常磁性编码器6的控制电路板62引线由机壳内部突出，现场维修不方便。为此，本发明采用控制电路板62部分插于环形安装台阶121中心这种类似插座的安装结构，实现了快速拆装，便于现场维修；并且这种结构有利于进一步缩小轴向尺寸。本发明中的磁钢61插接固定在转轴3内端部。如图1、2、4所示，这里的定子2包括由硅钢片叠合而成的环形骨架21和若干由硅钢片叠合而成且呈T形的绕线单元22。绕线单元22沿环形骨架21外缘均匀分布且分别通过卡接结构与环形骨架21固连。本实施例中，卡接结构包括设于环形骨架21上的弧形槽21a和设于绕线单元22端部的弧形头部22a。弧形槽21a与弧形头部22a —一对应设置。弧形头部22a的外形与弧形槽21a的形状相匹配且插于弧形槽21a中。更具体地说，弧形槽21a的形状类似于Ω形。这种结构使得绕线单元22牢固地固定在环形骨架21上，并且能够有效分散应力，提高结构强度，延长使用寿命。另一方面定子采用分块式结构，能够提高槽满率及生产效率，降低了定子线圈的端部。定子2包覆有绝缘材料层23。这种结构能够有效提高绝缘能力，因此可减小定子绕组与机壳之间间隙，有利于结构紧凑。此外，定子塑化后散热及抗腐蚀能力增强，有效延长使用寿命。如图1-3所示，本发明中的转子4包括环形板41，该环形板41的内侧翻折形成筒状内圈42,环形板41的外侧翻折形成筒状外圈43,所述的筒状内圈42插于定子2中心且与转轴3固定连接，所述的筒状外圈43套于定子2外围，在筒状外圈43的内壁固定有在圆周方向上均匀分布的若干磁性片44。为了提高本伺服电机工作时的稳定性，如图3所示，在筒状内圈42中穿设有嵌套5且筒状内圈42和嵌套5固连，所述的嵌套5套设在转轴3上且嵌套5和转轴3固连。筒状内圈42对转轴3的支承长度长，转轴3被筒状内圈42牢固地支承，有效避免转轴3出现径向扰动，使得转轴3转动平稳。由于设置了嵌套5，有效提高了筒状内圈42和转轴3连接的结构强度。本发明中，筒状内圈42与嵌套5过盈配合，在转轴3上设有第一键槽31，所述的第一键槽31中嵌设有平键32，在嵌套5上设有供所述平键32嵌入的第二键槽51。在转轴3上设有分别位于第一键槽31两端的环形台阶33，所述的嵌套5的一端贴靠在环形台阶33上，另一端贴靠在套于转轴3上的卡簧34上，所述的卡簧34贴靠在另一环形台阶33上。这种结构固定牢靠，不仅轴向定位强度高，并且周向稳定，保证力矩的稳定传递。如图1、2所示，上述的电机壳体I包括端盖11和套设在转子4外围的机壳12，机壳12和端盖11通过可拆结构固连，为了提高密封性，在端盖11和机壳12之间设有第一密封圈13。该可拆结构包括若干穿设在端盖11上的螺钉，在机壳12上设有若干与螺钉对应的螺孔，上述的定子2固定在端盖11上，上述的转轴3与机壳12之间设有第一轴向定位滚动机构，上述的转轴3与定子2之间设有第二轴向定位滚动机构。具体地，这里的第一轴向定位滚动机构包括设置在转轴3上的第一轴承定位台阶3a和套设在转轴3上的第一超薄轴承3b，第一超薄轴承3b的一端与第一轴承定位台阶3a贴靠，另一端通过套在转轴3上的波形垫圈3c靠于设在电机壳体I的第一阻挡面3d上。第二轴向定位滚动机构包括设置在转轴3上的第二轴承定位台阶3e和套设在转轴3上的第二超薄轴承3f，所述的第二超薄轴承3f的一端与第二轴承定位台阶3e贴靠，另一端贴靠在设于定子2的第二阻挡面3m上。这里的第一超薄轴承3b和第二超薄轴承3f的数量根据需要设置，采用超薄轴承有利于减少轴向尺寸，从而使本发明薄型化；并且，上述结构有利于进一步提高轴向定位强度。在电机壳体I上设有位于所述控制电路板62外侧且能将所述控制电路板62盖住的压板7，所述的压板7通过第二可拆卸结构固定在电机壳体I上。还有，为了防止接线损坏，在电机壳体I上设有供与控制电路板62相连的接线穿过且能防止该接线损伤的防伤装置8。优化方案，该防伤装置8为柔性橡胶套。另外，为了进一步提高密封性，在端盖11和压板7之间还设有第二密封圈14，可防止包括湿气、粉尘等进入本伺服电机内部，烧坏控制电路板62和其他组件。而这里的第二可拆卸结构包括若干穿设在压板7上的螺钉，在端盖11上设有若干与螺钉一一对应的螺孔。安装拆卸简单方便。本发明结构紧凑，特别是大幅减少了轴向尺寸，有利于空间布局，可将本发明安装在门机主板的前方，后方无任何配件，极大方便电梯的空调安装，高挑轿厢的设计，电机的维修保养方便，无形中降低了维护成本。此外，本发明整体重量轻，重量减轻后，可以减少电梯的配重重量，减小曳引机的功率及驱动系统的运行成本，减少能源损耗，符合当前社会技术发展趋势。另一方面，本发明易于拆装，工作稳定性好。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。尽管本文较多地使用了电机壳体1、端盖11、机壳12、环形安装台阶121、第一密封圈13、第二密封圈14、定子2、环形骨架21、弧形槽21a、绕线单元22、弧形头部22a、绝缘材料层23、转轴3、第一键槽31、平键32、环形台阶33、卡簧34、第一轴承定位台阶3a、第一超薄轴承3b、波形垫圈3c、第一阻挡面3d、第二轴承定位台阶3e、第二超薄轴承3f、第二阻挡面3m、转子4、环形板41、筒状内圈42、筒状外圈43、磁性片44、嵌套5、第二键槽51、磁性编码器6、磁钢61、控制电路板62、压板7、防伤装置8等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
权利要求
1.一种适用于电梯门机的超薄伺服电机，包括电机壳体(I)，在电机壳体(I)内固定有定子(2)，在定子(2)中穿设有转轴(3)，所述的转轴(3)上固定有转子(4)且转轴(3)的一端延伸至电机壳体(I)外，其特征在于，所述的电机壳体(I)呈扁形，所述的定子(2)呈环形盘体，所述的转子(4)呈扁形环状罩体且套设在定子(2)上。
2.根据权利要求1所述的适用于电梯门机的超薄伺服电机，其特征在于，所述的转子(4)包括环形板(41)，所述的环形板(41)的内侧翻折形成筒状内圈(42)，所述的环形板(41)的外侧翻折形成筒状外圈(43)，所述的筒状内圈(42)插于定子(2)中心且与转轴(3)固定连接，所述的筒状外圈(43)套于定子(2)外围，在筒状外圈(43)的内壁固定有在圆周方向上均勻分布的若干磁性片(44)。
3.根据权利要求2所述的适用于电梯门机的超薄伺服电机，其特征在于，所述的筒状内圈(42)中穿设有嵌套(5)且筒状内圈(42)和嵌套(5 )固连，所述的嵌套(5)套设在转轴(3)上且嵌套(5)和转轴(3)固连。
4.根据权利要求3所述的适用于电梯门机的超薄伺服电机，其特征在于，所述的筒状内圈(42)与嵌套(5)过盈配合，所述的转轴(3)上设有第一键槽(31 )，所述的第一键槽(31)中嵌设有平键(32)，所述的嵌套(5)上设有供所述平键(32)嵌入的第二键槽(51)。
5.根据权利要求4所述的适用于电梯门机的超薄伺服电机，其特征在于，所述的转轴(3)上设有分别位于第一键槽(31)两端的环形台阶(33)，所述的嵌套(5)的一端贴靠在环形台阶(33)上，另一端贴靠在套于转轴(3)上的卡簧(34)上，所述的卡簧(34)贴靠在另一环形台阶(33)上。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的适用于电梯门机的超薄伺服电机，其特征在于，所述的电机壳体(I)包括 端盖(11)和套设在转子(4)外围的机壳(12),机壳(12)和端盖(11)通过可拆结构固连，上述的定子(2)固定在端盖(11)上，上述的转轴(3)与机壳(12)之间设有第一轴向定位滚动机构，上述的转轴(3)与定子(2)之间设有第二轴向定位滚动机构。
7.根据权利要求6所述的适用于电梯门机的超薄伺服电机，其特征在于，所述的第一轴向定位滚动机构包括设置在转轴(3 )上的第一轴承定位台阶(3a)和套设在转轴(3 )上的第一超薄轴承(3b)，所述的第一超薄轴承(3b)的一端与第一轴承定位台阶(3a)贴靠，另一端通过套在转轴(3)上的波形垫圈(3c)靠于设在电机壳体(I)的第一阻挡面(3d)上；所述的第二轴向定位滚动机构包括设置在转轴(3)上的第二轴承定位台阶(3e)和套设在转轴(3)上的第二超薄轴承(3f)，所述的第二超薄轴承(3f)的一端与第二轴承定位台阶(3e)贴靠，另一端贴靠在设于定子(2)的第二阻挡面(3m)上。
8.根据权利要求1-5中任意一项所述的适用于电梯门机的超薄伺服电机，其特征在于，本伺服电机还包括磁性编码器(6)，所述的磁性编码器(6)包括控制电路板(62)和磁钢(61)，在控制电路板(62)与磁钢(61)之间留有间隙，所述的磁钢(61)固定在转轴(3)内端部，所述的电机壳体(I)内设有环形安装台阶(121)，所述的控制电路板(62)部分插于环形安装台阶(121)的中心且控制电路板(62)的边缘通过第一可拆卸结构或焊接固定在环形安装台阶(121)上。
9.根据权利要求8所述的适用于电梯门机的超薄伺服电机，其特征在于，所述的电机壳体(I)上设有位于所述控制电路板(62)外侧且能将所述控制电路板(62)盖住的压板(7)，所述的压板(7)通过第二可拆卸结构固定在电机壳体(I)上；所述的电机壳体(I)上设有供与控制电路板(62)相连的接线穿过且能防止该接线损伤的防伤装置(8)。
10.根据权利要求1-5中任意一项所述的适用于电梯门机的超薄伺服电机，其特征在于，所述的定子(2)包括由硅钢片叠合而成的环形骨架(21)和若干由硅钢片叠合而成且呈T形的绕线单元(22)，所述的绕线单元(22)沿环形骨架(21)外缘均匀分布且分别通过卡接结构与环形骨架(21)固 连，所述的定子(2)包覆有绝缘材料层(23)。
全文摘要
本发明属于电梯设备技术领域，涉及一种适用于电梯门机的超薄伺服电机。它解决了现有技术设计不够合理等技术问题。包括电机壳体，电机壳体内固定有定子，定子中穿设有转轴，转轴上固定有转子且转轴一端延伸至电机壳体外，电机壳体呈扁形，定子呈环形盘体，转子呈扁形环状罩体且套设在定子上。本发明的优点在于1、结构紧凑，维修保养方便，有利于空间布局，方便电梯空调安装,高挑轿厢设计。2、整体重量轻，减少配重重量,减小曳引机功率及驱动系统运行成本。3、安装磁性编码器,连接结构简单,便于现场维修。4、定子线圈采用塑封工艺,减小定子绕组与机壳之间间隙，增强定子线圈的散热及抗腐蚀能力。
文档编号H02K1/18GK103078435SQ20121057457
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者袁卫华, 徐新荣, 施文美 申请人:湖州太平微特电机有限公司