小型集成式电机的制作方法

1.本实用新型涉及一种电机，尤其是涉及一种小型集成式电机。


背景技术：

2.随着自动化技术，计算机技术，以及电子技术的飞速发展，电机制造技术水平得到了飞速的发展，也为类似于nema8小型电机的实用新型以及制造和控制应用技术提出了更高的要求，提供了更广阔的发展空间。
3.伺服控制系统是一种能对实验设备的机械运动按预定要求进行自动控制的操作系统。在很多情况下，伺服系统专指被控制量(系统输出量)是机械位移或单位移动速度的反馈系统，其主要作用是使得机械位移距离(或机械转角)准确的跟踪输入的位移。为了提高控制精度和伺服能力，通常要求电机增加位置传感器，比如编码器等，把电机的实时位置提供到驱动或者控制系统。为了追求高集成度，通常会把电机和驱动单元集成到一起，以满足很多对空间有要求的应用场合，比如机器人的关节、医疗设备等。对于小型电机(比如nema8尺寸及以下)，其后端盖空间有限，编码器和驱动单元的设计安装变得比较困难。一般小型集成式电机产品的主要技术缺陷有：
4.1)集成度要求高，体积容易做大，其中驱动单元和编码器所需的元器件很难在不过多增加电机轴向长度和径向迟钝的前提下进行设计排布；
5.2)产品位置反馈精度无法保证，pcb组件上的位置检测器件无法保证和转轴磁钢的同心度要求，容易造成磁钢读取失败；
6.3)连接器等器件设计不合理，容易使其长期处于外力拉扯的状态下，对于连接器本身的寿命是个很大的考验。
7.经过检索中国专利公开号cn111313620a公开了一种基于光纤通信的总线型集成式电机，该电机为一体化集成式电机，包括相互连接的电机本体和驱动器部分，其中驱动器部分包括分体设计的驱动板和通讯板，电机和驱动器一体化集成式的设计，不仅减少了客户整机系统内部的布线数量，降低了系统内部信号串扰的风险，也极大地节省了结构空间，便于设备小型化设计。但是该现有专利还是存在以下问题：现有专利的驱动器和编码器排布方式，以及连接器的安装方式，无法进一步实现电机小型化等。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种小型集成式电机。
9.本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
10.根据本实用新型的一个方面，提供了一种小型集成式电机，包括后端盖、pcb板、后盖和转轴，所述pcb板包括用于实现驱动功能的上板、用于实现编码器功能的下板以及用于实现上板和下板连接的板间连接器，所述的后端盖设有分别用于上板和下板的双层台阶固定机构。
11.作为优选的技术方案，所述的下板紧贴后端盖。
12.作为优选的技术方案，所述的下板上设有磁感应芯片。
13.作为优选的技术方案，所述的双层台阶固定机构包括编码器固定台阶、编码器板安装孔、驱动板固定台阶和驱动板安装孔，所述的编码器固定台阶、编码器板安装孔分别与下板定位连接，所述的驱动板固定台阶和驱动板安装孔分别与上板定位连接。
14.作为优选的技术方案，所述的编码器固定台阶设有用于定位的台阶柱，从而确保磁感应芯片和转轴上的磁钢之间的距离精度要求。
15.作为优选的技术方案，所述的板间连接器设有三个，分别为第一板间连接器、第二板间连接器和第三板间连接器，用于实现双板间的最小间距。
16.作为优选的技术方案，所述的第一板间连接器为3pin板间连接器，所述的第二板间连接器和第三板间连接器为4pin板间连接器。
17.作为优选的技术方案，所述的板间连接器的槽口位置两侧设有挡板。
18.作为优选的技术方案，所述的下板采用与后端盖配合的分段式弧形结构。
19.作为优选的技术方案，所述的上板上设有mcu芯片、rs485收发器和编码器信号连接器。
20.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
21.(1)本实用新型把驱动单元和编码器功能分为上板和下板两块pcb实现，最小化了电机径向尺寸，而下板紧贴电机后端盖，故对电机轴向长度也几乎没有影响；
22.(2)本实用新型两块pcb板(上板和下板)之间用板间连接器相连，实现了双板间最小间距，确保了电机轴向长度最小化，同时，后端盖双台阶确保了编码器(下板)安装时磁钢和磁感应芯片所要求的距离精度和平行度，以及上板安装的径向位置；
23.(3)底面pcb板(下板)与后端盖采用弧形配合的方式，pcb板因为本身加工原因很难做成精确地圆，但又需要用圆来与下方磁钢保持同心度，所以就用分段式弧形来保持精度要求。
附图说明
24.图1为本实用新型的爆炸结构示意图；
25.图2为本实用新型下板的结构示意图；
26.图3为本实用新型上板的结构示意图；
27.图4为本实用新型后端盖的结构示意图；
28.其中1为后端盖，2为pcb板，3为后盖，4为转轴，11为编码器固定台阶，12为编码器板安装孔，13为驱动板固定台阶，14为驱动板安装孔，21为上板，22为下板，23为板间连接器，211为mcu芯片，212为rs485收发器，213为编码器信号连接器，221为磁感应芯片，231为第一板间连接器、232为第二板间连接器，233为第三板间连接器。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所
获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。
30.如图1所示，一种小型集成式电机，包括后端盖1、pcb板2、后盖3和转轴4，所述pcb板2包括用于实现驱动功能的上板21、用于实现编码器功能的下板22以及用于实现上板21和下板22连接的板间连接器23，所述的后端盖1设有分别用于上板21和下板22的双层台阶固定机构。
31.本实用新型对于小机座号集成式电机(比如nema8及以下)，将pcb分为上板和下板，分别实现驱动单元和编码器功能。将后端盖改为双层台阶固定的方式，下板安装台阶确保了磁感应芯片和转轴上磁钢的距离精度要求，上板安装台阶实现了上板的径向定位，并且通过板间连接器保证两块pcb板之间精确地距离要求，最小化电机整体轴向长度。在台阶处增加螺钉孔以及圆形槽口，确保芯片与磁钢的同心度和平行度要求以及保证pcb板在长期使用中不会因为震动而脱落。在连接器槽口的位置两侧增加了挡板，保证pcb板受力的均匀，增加了使用寿命。
32.如图2所示，所述的下板22紧贴后端盖1，对电机轴向长度也几乎没有影响。所述的下板22上设有磁感应芯片221。所述的板间连接器23设有三个，分别为第一板间连接器231、第二板间连接器232和第三板间连接器233，用于实现双板间的最小间距。所述的第一板间连接器231为3pin板间连接器，所述的第二板间连接器232和第三板间连接器233为4pin板间连接器
33.如图4所示，所述的双层台阶固定机构包括编码器固定台阶11、编码器板安装孔12、驱动板固定台阶13和驱动板安装孔14，所述的编码器固定台阶11、编码器板安装孔12分别与下板22定位连接，所述的驱动板固定台阶13和驱动板安装孔14分别与上板21定位连接。所述的编码器固定台阶11设有用于定位的台阶柱，从而确保磁感应芯片221和转轴4上的磁钢之间的距离精度要求。
34.所述的下板22采用与后端盖1配合的分段式弧形结构，pcb板因为本身加工原因很难做成精确地圆，但又需要用圆来与下方磁钢保持同心度，所以就用分段式弧形来保持精度要求。
35.如图3所示，所述的上板21上设有mcu芯片211、rs485收发器212和编码器信号连接器213。
36.本实用新型的具体安装过程如下：
37.在安装过程中，可以先将pcb下板(编码器功能)与后端盖槽口配合，之后将外围螺钉孔锁紧，待锁紧完毕，将板间连接器焊在下方pcb板上，之后将上板焊死在板间连接上方，这样pcb上板与下板之间不光有了隔离距离的限制，最小化了双层板之间的距离。最后，利用双台阶的台阶柱定位，盖上后盖，并用螺钉固定。
38.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。