一种高精度伺服电机

本发明涉及一种电机，尤其涉及一种高精度伺服电机。

背景技术：

1、伺服电机作为一种能够控制电机旋转方向与角度的电机，被常用于机器人、传送装置等需要精确定位的领域。伺服电机依靠其上自带的编码器来检测其转子的方位，从而便于伺服电机的驱动器来精确控制转子的旋转角度。光电编码器作为一种常用的编码器，其发光器发出的激光穿过随转子同步旋转的光栅后到达接收器，当光栅旋转时、穿过光栅的激光会出现断续现象，接收器上接收到的激光信号也将出现断续现象，接收器将该断续的激光信号转化为电压波动信号，并将其发送给驱动器，便于驱动器精确地检测转子旋转的角度。

2、现有技术中的光栅，其外轮毂与各辐条、内轮毂为一整体，相邻辐条之间为透光的通孔，如图1所示。电机启动之后，其温度升高，受热胀冷缩的影响，这种整体式的光栅会在内应力的作用下出现扭曲变形，而辐条发生扭曲变形，会促使各个透光的通孔形状改变且大小不一，接收器上接收到的激光断续间隔时长不一致，最终影响编码器对转子旋转角度的检测精度。

3、针对上述情况，现有技术中一般采用温度补偿电路或算法，来修正由温度变化导致的转子角度误差，然而由于热胀冷缩产生的内应力引起的辐条扭曲变形存在一定的随机性，即使升高至相同温度，每次辐条的扭曲方向及扭曲量也不相同，现有的补偿电路或算法无法面面俱到地适应各种变形方式。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有的缺陷，提供一种高精度伺服电机，解决目前伺服电机由于光栅受热胀冷缩影响出现变形而导致编码器对转子旋转角度的检测精度下降的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

3、一种高精度伺服电机，包括电机壳体，电机转子设置在所述电机壳体的内部，所述电机转子的前端连接有内转轴，所述内转轴伸出至所述电机壳体的外侧，所述内转轴的前端连接有外转轴，所述电机转子、内转轴和外转轴的轴线共线；所述外转轴的外侧套设有支撑套，所述支撑套通过第一支架与所述电机壳体固定连接，所述外转轴与支撑套之间留有间隙，所述内转轴的外侧套设有旋转套，所述旋转套与内转轴贴合固定连接；所述支撑套的外侧套设有光栅，所述光栅包括内轮毂、外轮毂和辐条，所述内轮毂与所述旋转套的端部固定连接，所述旋转套的外侧面设置有与所述光栅平行的第二支架，所述外轮毂通过第一同步块与所述第二支架固定连接，所述辐条通过伸缩连接组件浮动连接于所述内轮毂和外轮毂之间；所述光栅所处平面的两侧分别设置有编码器的发光器与接收器，所述发光器和接收器通过连接组件与所述电机壳体固定连接，所述发光器和接收器的连线穿过所述辐条所处平面。

4、进一步地，所述第一支架为l形支架，数量为两个，对称设置在支撑套的两侧且位于所述光栅的外侧。

5、进一步地，所述伸缩连接组件包括第一连接块，所述第一连接块的内端面与所述内轮毂的外端面连接，所述第一连接块的外端面中部设置有第一伸缩缸的第一缸体，所述第一伸缩缸的第一活塞与所述辐条的内端部端面贴合；所述辐条的内端部对称两侧分别设置有导向块和第二伸缩缸，所述导向块通过第二连接块与所述第一连接块固定连接，所述导向块与所述辐条的内端部侧面贴合，所述第二伸缩缸的第二缸体通过第三连接块与所述第一连接块固定连接，所述第二伸缩缸的第二活塞与所述辐条的内端部另一侧面贴合；所述辐条的外端部与所述外轮毂的内侧面匹配贴合。

6、进一步地，所述第一活塞与第一缸体内底面之间设置有第一弹簧，所述第二活塞与第二缸体内底面之间设置有第二弹簧。

7、进一步地，所述支撑套上设置有进油口，所述支撑套内部设置有第一油路，所述支撑套与内轮毂的接触面设置有出油口，所述进油口连接有供油装置，所述内轮毂上设置有若干第一导油口，所述第一导油口的一端与所述出油口连通，所述第一导油口的另一端与所述第一连接块上的第二导油口连通，所述第一连接块内部设置有第二油路，所述第二油路的一个出口与所述第一缸体上的第三导油口连通，所述第二油路的另一个出口经由所述第三连接块上的输油孔与所述第二缸体上的第四导油口连通；液压油所经过的连接处均采用密封连接。

8、进一步地，所述支撑套与内轮毂之间设置有切换套，所述切换套的内侧与所述支撑套密封固定连接，所述切换套的外侧与所述内轮毂密封旋转连接，所述切换套周向设置有侧通孔，所述侧通孔沿所述切换套的周向延伸且首尾不相接；所述编码器的发光器与接收器的设置位置在所述侧通孔对应的辐射范围之外。

9、进一步地，所述侧通孔的周向延伸角度为270度。

10、进一步地，所述外轮毂的内侧面在所述辐条所处平面的两侧平行设置有两个环状导向圈，两个所述环状导向圈与所述外轮毂固定连接且与所述辐条所处平面留有间隙。

11、进一步地，所述内轮毂和外轮毂之间在所述辐条所处平面的两侧平行设置有两个环状限位圈，两个所述环状限位圈通过若干穿插于所述辐条间隔处的第二同步块固定连接且与所述辐条所处平面留有间隙，靠近所述电机壳体的所述环状限位圈通过第三同步块与所述第二支架固定连接。

12、进一步地，所述连接组件包括第三支架，所述第三支架上平行设置有两个支臂，两个所述支臂分别位于所述光栅的平面两侧，两个所述支臂的端部分别相对设置有所述发光器和接收器。

13、本发明一种高精度伺服电机，采用分体式光栅，各个辐条相互独立，当辐条膨胀时，保证各辐条具有相同的膨胀方向和膨胀伸长量，不会出现无法膨胀而扭曲变形的情况，便于采用温度补偿电路或算法，来修正由温度变化导致的转子角度误差，提高了编码器的精度。

技术特征：

1.一种高精度伺服电机，其特征在于：包括电机壳体，电机转子设置在所述电机壳体的内部，所述电机转子的前端连接有内转轴，所述内转轴伸出至所述电机壳体的外侧，所述内转轴的前端连接有外转轴，所述电机转子、内转轴和外转轴的轴线共线；

2.根据权利要求1所述的一种高精度伺服电机，其特征在于：所述第一支架为l形支架，数量为两个，对称设置在支撑套的两侧且位于所述光栅的外侧。

3.根据权利要求1所述的一种高精度伺服电机，其特征在于：所述伸缩连接组件包括第一连接块，所述第一连接块的内端面与所述内轮毂的外端面连接，所述第一连接块的外端面中部设置有第一伸缩缸的第一缸体，所述第一伸缩缸的第一活塞与所述辐条的内端部端面贴合；

4.根据权利要求3所述的一种高精度伺服电机，其特征在于：所述第一活塞与第一缸体内底面之间设置有第一弹簧，所述第二活塞与第二缸体内底面之间设置有第二弹簧。

5.根据权利要求3所述的一种高精度伺服电机，其特征在于：所述支撑套上设置有进油口，所述支撑套内部设置有第一油路，所述支撑套与内轮毂的接触面设置有出油口，所述进油口连接有供油装置，所述内轮毂上设置有若干第一导油口，所述第一导油口的一端与所述出油口连通，所述第一导油口的另一端与所述第一连接块上的第二导油口连通，所述第一连接块内部设置有第二油路，所述第二油路的一个出口与所述第一缸体上的第三导油口连通，所述第二油路的另一个出口经由所述第三连接块上的输油孔与所述第二缸体上的第四导油口连通；

6.根据权利要求5所述的一种高精度伺服电机，其特征在于：所述支撑套与内轮毂之间设置有切换套，所述切换套的内侧与所述支撑套密封固定连接，所述切换套的外侧与所述内轮毂密封旋转连接，所述切换套周向设置有侧通孔，所述侧通孔沿所述切换套的周向延伸且首尾不相接；

7.根据权利要求6所述的一种高精度伺服电机，其特征在于：所述侧通孔的周向延伸角度为270度。

8.根据权利要求1所述的一种高精度伺服电机，其特征在于：所述外轮毂的内侧面在所述辐条所处平面的两侧平行设置有两个环状导向圈，两个所述环状导向圈与所述外轮毂固定连接且与所述辐条所处平面留有间隙。

9.根据权利要求1所述的一种高精度伺服电机，其特征在于：所述内轮毂和外轮毂之间在所述辐条所处平面的两侧平行设置有两个环状限位圈，两个所述环状限位圈通过若干穿插于所述辐条间隔处的第二同步块固定连接且与所述辐条所处平面留有间隙，靠近所述电机壳体的所述环状限位圈通过第三同步块与所述第二支架固定连接。

10.根据权利要求1所述的一种高精度伺服电机，其特征在于：所述连接组件包括第三支架，所述第三支架上平行设置有两个支臂，两个所述支臂分别位于所述光栅的平面两侧，两个所述支臂的端部分别相对设置有所述发光器和接收器。

技术总结
本发明属于电机领域，提供了一种高精度伺服电机，电机转子的前端依次连接有内转轴和外转轴；外转轴的外侧套设有支撑套且二者之间留有间隙，内转轴的外侧套设有旋转套并贴合固定连接；支撑套的外侧套设有光栅，光栅包括内轮毂、外轮毂和辐条，内轮毂和外轮毂均与旋转套固定连接，辐条通过伸缩连接组件浮动连接于内轮毂和外轮毂之间；光栅所处平面的两侧分别设置有编码器的发光器与接收器。本发明提供的高精度伺服电机，采用分体式光栅，各个辐条相互独立，当辐条膨胀时，保证各辐条具有相同的膨胀方向和膨胀伸长量，不会出现无法膨胀而扭曲变形的情况，便于采用温度补偿电路或算法，来修正由温度变化导致的转子角度误差，提高了编码器的精度。

技术研发人员：汪伟,刘田奇,张擎鸣
受保护的技术使用者：江苏理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13