永磁同步直驱电机的制作方法

1.本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种永磁同步直驱电机。


背景技术：

2.永磁同步直驱电机因为具有结构简单、传动系统部件少、安装方便、间隙小等优势，被广泛应用于交通设备、物流设备、半导体制造设备、电子制造设备、光伏等行业领域。
3.永磁同步直驱电机由于省略了减速机，转速范围一般在300rpm以下，通常采取电枢在内、永磁磁极在外的结构形式。
4.如图1所示，现有的永磁同步直驱电机包括电机轴1、由上端盖2和下端盖7组成的电机壳10、电枢绕组4和永磁磁极5。其中电机轴1通过轴承3和轴承6安装于电机壳10，电机轴1的两端伸出电机壳10；电枢绕组4设置于电机壳10内，并固定于电机轴1；永磁磁极5固定于电机壳10内侧，并与电枢绕组4相对设置。电机轴1内设有入力线通道8，电枢绕组4的引出线通过入力线通道8引出至电机壳10外，并连接一接线9。
5.该现有的永磁同步直驱电机工作过程中，电机轴1和电枢绕组4是固定不动的，电机壳10及固定其上的永磁磁极5作旋转运动。
6.该现有的永磁同步直驱电机，由于电枢绕组4的引出线引出至电机壳10外，并连接一接线9，如果永磁磁极5固定不动而电机轴1和电枢绕组4旋转，则会造成接线9在电机轴1上卷绕。因此，该现有的永磁同步直驱电机，无法实现永磁磁极5固定不动而电枢绕组4旋转的工作方式，从而限定了永磁同步直驱电机的应用范围。同时，该现有的永磁同步直驱电机中，做旋转运动的电机壳10和永磁磁极5的尺寸较大，旋转半径也较大，从而转动惯量较大，使得直驱电机的电机转速控制的响应速度慢。


技术实现要素：

7.本实用新型的一个目的在于提出一种应用范围广的永磁同步直驱电机；
8.本实用新型的另一个目的在于提出一种电机转速控制的响应速度快的永磁同步直驱电机。
9.根据本实用新型的一个方面，一种永磁同步直驱电机，包括电机壳、电机轴、电枢绕组、永磁磁极和导电滑环。电机轴可转动地安装于所述电机壳；电枢绕组设置于所述电机壳的内部，并固定于所述电机轴上；永磁磁极固定于所述电机壳上，并与所述电枢绕组相对设置；导电滑环包括导电滑环外壳、导电滑环中轴、转子边导体、定子边导体、转子边出线和定子边出线。导电滑环中轴可转动地安装于所述导电滑环外壳；转子边导体设置于所述导电滑环外壳的内部，并固定于所述导电滑环中轴上；定子边导体固定于所述导电滑环外壳上，并与所述转子边导体相对设置；所述转子边出线的一端连接于所述转子边导体，所述转子边出线的另一端连接于所述电枢绕组；定子边出线连接于所述定子边导体。其中，所述导电滑环中轴与所述电机轴同轴固定连接，所述电机轴设有供所述转子边出线穿设的入力线通道。
10.根据本实用新型的一实施方式，所述入力线通道包括相互连通的第一延伸段和第二延伸段，其中所述第二延伸段的开口设置于所述电机轴的外周面。
11.根据本实用新型的一实施方式，所述第二延伸段在所述电机轴的外周面的开口位置靠近所述电枢绕组。
12.根据本实用新型的一实施方式，所述第一延伸段的开口设置于所述电机轴的底端面，且所述第一延伸段的中心线与所述电机轴的中轴线重合，所述导电滑环中轴上端部通过第一延伸段的开口设置于所述第一延伸段内。
13.根据本实用新型的一实施方式，所述电机壳包括电机上端盖和部分呈平板状的电机下端盖，其中所述电机上端盖和所述电机下端盖可拆卸地连接在一起。
14.根据本实用新型的一实施方式，所述导电滑环外壳包括中空柱形的导电滑环壳体和固定于所述导电滑环壳体端部的导电滑环端盖，其中，所述电机下端盖和所述导电滑环端盖可拆卸地连接在一起，所述电机下端盖呈平板状的部分为与导电滑环端盖连接的部分。
15.根据本实用新型的一实施方式，所述导电滑环中轴的下端部延伸出所述导电滑环外壳。
16.根据本实用新型的一实施方式，所述导电滑环中轴的下端部设有凸台，所述凸台的直径大于所述导电滑环中轴的直径，所述凸台与所述导电滑环中轴同轴设置。
17.根据本实用新型的一实施方式，所述永磁同步直驱电机还包括编码器磁石，所述编码器磁石与所述导电滑环中轴同轴设置。
18.根据本实用新型的一实施方式，所述编码器磁石固定于所述凸台。
19.根据本实用新型的一实施方式，所述电机轴的下端部延伸出所述电机壳，所述第一延伸段的开口设置于所述电机轴延伸出所述电机壳的部分的圆周面上。
20.根据本实用新型的一实施方式，所述电机轴的下端部具有直径小于电机轴直径的缩颈段；所述导电滑环中轴具有中央通孔，所述电机轴的缩颈段设置于所述导电滑环中轴的中央通孔中。
21.根据本实用新型的一实施方式，所述导电滑环外壳上还设置有止转结构，用于所述永磁同步直驱电机工作时固定导电滑环外壳。
22.根据本实用新型的一实施方式，所述永磁同步直驱电机还包括安装座，所述安装座包括安装部和形成于所述安装部的帽部，所述安装部固定于所述导电滑环中轴的中央通孔。
23.根据本实用新型的一实施方式，所述永磁同步直驱电机还包括编码器磁石，所述编码器磁石与所述导电滑环中轴同轴设置。
24.根据本实用新型的一实施方式，所述编码器磁石固定于所述帽部。
25.本实用新型至少具有如下优点或有益效果：本实用新型的永磁同步直驱电机包括导电滑环，导电滑环中轴与电机轴同轴固定连接，转子边出线的一端连接于转子边导体，另一端穿过电机轴内的入力线通道，连接于电枢绕组。也就是说，转子边出线的两端均连接于可转动的部件上，这样本实用新型的永磁同步直驱电机有两种可选择的工作模式：第一种是电机壳、永磁磁极、导电滑环外壳和定子边导体固定不动，电枢绕组、电机轴、导电滑环中轴、转子边导体、转子边出线旋转；第二种则相反，电机壳、永磁磁极、导电滑环外壳和定子
边导体旋转，电枢绕组、电机轴、导电滑环中轴、转子边导体、转子边出线固定不动。因此，本实用新型的永磁同步直驱电机的应用范围广。
26.另一方面，当本实用新型的永磁同步直驱电机选用第一种工作模式时，做旋转运动的电枢绕组、电机轴、导电滑环中轴、转子边导体等，旋转半径较小，转动惯量较小，从而能有效提升电机转速控制的响应速度。
27.此外，本实用新型的永磁同步直驱电机中，由于导电滑环的存在，还为精度较高的编码器，提供了磁石的安装位置。
附图说明
28.通过参照附图详细描述其示例实施方式，本实用新型的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
29.图1是现有的永磁同步直驱电机的结构示意图；
30.图2是本实用新型永磁同步直驱电机实施例一的结构示意图；
31.图3是图2所示的永磁同步直驱电机中的导电滑环的结构示意图；
32.图4是本实用新型永磁同步直驱电机实施例二的结构示意图。
33.附图标记：
34.1：电机轴
35.2：电机上端盖
36.3：电机轴承
37.4：电枢绕组
38.5：永磁磁极
39.6：电机轴承
40.7：电机下端盖
41.8：电机入力线通道
42.9：接线
43.10：电机壳
44.11：导电滑环转子边出线
45.12：导电滑环中轴
46.13：导电滑环轴承
47.14：导电滑环端盖
48.15：转子边导体
49.16：定子边导体
50.17：导电滑环壳体
51.18：导电滑环轴承
52.19：导电滑环定子边出线
53.20：导电滑环
54.21：导电滑环外壳
55.22：编码器磁石
56.30：电机入力线通道第一延伸段
57.31：电机入力线通道第二延伸段
58.32：螺钉
59.40：止转片
60.51：帽部
61.52：安装部
62.110：电机轴缩颈段
63.120：凸台
具体实施方式
64.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本技术将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
65.实施例一
66.如图2和图3所示，是本实用新型永磁同步直驱电机的实施例一，包括电机轴1、电机壳10、电枢绕组4、永磁磁极5和导电滑环20。
67.电机壳10内具有容置空间，该实施例一中，电机壳10例如包括呈杯形的电机上端盖2和部分呈平板状的电机下端盖7，电机上端盖2和电机下端盖7可拆卸地连接在一起，例如通过螺栓连接在一起。在其他一些实施例中，电机壳10不限于以上结构，只要具有容置空间的壳状结构均可适用于本实用新型。
68.电机轴1可转动地安装于电机壳10的中间位置，例如电机轴1通过轴承3和轴承6设置于电机壳10。电机轴1的上端部可以延伸出电机壳10，用于输出动力，电机轴1的下端部可位于电机壳10内。
69.电枢绕组4设置于电机壳10的容置空间内，并固定于电机轴1上，可随着电机轴1一并旋转。
70.永磁磁极5固定于电机壳10的内侧壁上，并与电枢绕组4相对设置。
71.如图3所示，导电滑环20包括导电滑环外壳21、导电滑环中轴12、转子边导体15、定子边导体16、转子边出线11和定子边出线19。
72.导电滑环外壳21内具有容置空间。在该实施例一中，导电滑环外壳21包括中空柱形的导电滑环壳体17和固定于壳体一端部的导电滑环端盖14。在其他一些实施例中，导电滑环外壳21不限于上述结构。
73.导电滑环中轴12可转动地安装于导电滑环外壳21的中间位置，例如通过轴承13和18安装于导电滑环外壳21。
74.转子边导体15固定于导电滑环中轴12并位于导电滑环外壳21内的容置空间内；定子边导体16固定于导电滑环外壳21内侧，并与转子边导体15相对设置；转子边导体15连接有转子边出线11。
75.再参见图2，电机轴1设有入力线通道8。转子边出线11的一端连接于转子边导体15，另一端穿过入力线通道8后连接于电枢绕组4。在该实施例一中，电机轴1的入力线通道8包括相互连通的第一延伸段30和第二延伸段31，第一延伸段30和第二延伸段31的夹角例如
呈钝角，以方便走线。
76.入力线通道8的第二延伸段31开口于电机轴1的外周面，进一步的，第二延伸段31在电机轴1的外周面的开口位置靠近电枢绕组4。在该实施例一中，第一延伸段30开口于电机轴1的底端面，且第一延伸段30的中心线与电机轴1的导电滑环中轴12线重合。
77.导电滑环中轴12上端部延伸出导电滑环外壳21，插设固定于电机轴1的入力线通道8的第一延伸段30内，导电滑环中轴12的中轴线与电机轴1的中轴线重合，即二者同轴设置。导电滑环端盖14与电机下端盖7例如通过螺钉32固定连接。
78.本实施例一中，电机轴1的入力线通道8既用作转子边出线11的走线通道，同时也用于固定导电滑环中轴12。本实施例一的永磁同步直驱电机结构紧凑，体积小，适用于小型化场合。
79.本实施例一中，用导电滑环的转子边出线11取代了现有技术中的接线9，从而实现了电枢绕组4超过360
°
的自由旋转。
80.如图2和图3所示，导电滑环中轴12的下端部延伸出导电滑环壳体17，导电滑环中轴12的下端部设有凸台120，凸台120与导电滑环中轴12同轴设置，凸台120可以与导电滑环中轴12一体结构，凸台120的直径大于导电滑环中轴12的直径。
81.凸台120的下表面固定有编码器磁石22，编码器磁石22的中心线与导电滑环中轴12的中轴线重合，即编码器磁石22、导电滑环中轴12和电机轴1三者同轴设置。在导电滑环中轴12的下端部没有设置凸台120的情况下，编码器磁石22可以直接固定于导电滑环中轴12的下端部。
82.本实用新型永磁同步直驱电机实施例一工作时，电机壳10、永磁磁极5、导电滑环外壳21和定子边导体16固定不动；电枢绕组4、电机轴1、导电滑环中轴12、转子边导体15、转子边出线11同步旋转，由于旋转部分的尺寸较小，旋转半径小，转动惯量低，从而能有效提升电机转速控制的响应速度；同时，也为高精度的编码器磁石22提供了安装位置，使得编码器磁石22能与导电滑环中轴12和电机轴1保持良好的同轴度。另一方面，本实用新型永磁同步直驱电机实施例一工作时，也可以电机壳10、永磁磁极5、导电滑环外壳21和定子边导体16旋转；电枢绕组4、电机轴1、导电滑环中轴12、转子边导体15、转子边出线11以及编码器磁石22固定不动。
83.实施例二
84.本实用新型永磁同步直驱电机实施例二与实施例一的不同之处在于：
85.电机轴1的下端部延伸出电机壳，电机轴1的入力线通道8的第一延伸段30开口于电机轴1的延伸出电机壳的圆周面。导电滑环外壳与电机壳之间具有间隔，导电滑环外壳上设置有止转结构，例如设置于导电滑环外壳底端部的止转片40，以使得本实用新型永磁同步直驱电机在工作过程中，导电滑环外壳保持固定不动。
86.电机轴1的下端部具有直径小于电机轴1直径的缩颈段110；导电滑环中轴12具有中央通孔，电机轴1的缩颈段110插设固定于导电滑环中轴12的中央通孔的上端部，实现二者同轴固定。
87.导电滑环中轴12的中央通孔的下端部固定有安装座，安装座包括安装部52和形成于安装部52的帽部51，安装部52固定例如过盈配合于导电滑环中轴12的中央通孔的下端部。帽部51的下表面固定有编码器磁石22，其中编码器磁石22、导电滑环中轴12和电机轴1
同轴设置。在其他一些实施方式中，编码器磁石22也可以通过其他方式固定于导电滑环中轴12的下端部，例如省掉安装座，直接粘贴于导电滑环中轴12的下端部。
88.本实用新型永磁同步直驱电机实施例二的其他结构以及工作原理，与实施例一相同，这里不再赘述。
89.在申请实施例中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在申请实施例中的具体含义。
90.申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对申请实施例的限制。
91.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于申请实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
92.以上仅为申请实施例的优选实施例而已，并不用于限制申请实施例，对于本领域的技术人员来说，申请实施例可以有各种更改和变化。凡在申请实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在申请实施例的保护范围之内。