[发明专利]一种无轴承死区的复合微型力矩电机

说明书

本发明公开了一种无轴承死区的复合微型力矩电机，包括电机壳(8)、力矩电机定子(14)、力矩电机转子(15)、电机轴(1)、电刷组件(13)，还包括：片状电机定子(4)、片状电机转子(5)、双层轴承(9)、压片(11)、轴套(16)、T形端盖(17)。片状电机定子(4)和力矩电机定子(14)均同轴安装在电机壳(8)上，片状电机转子(5)安装在双层轴承(9)的中圈上，力矩电机转子(15)安装在电机轴(1)上，通过片状电机带动双层轴承(9)中圈连续运转，使得双层轴承(9)内圈和外圈之间一直处于稳定的动摩擦状态，从而解决因力矩电机轴承死区影响伺服系统精度和带宽的问题。

技术领域

本发明涉及微型力矩电机技术领域，特别是一种无轴承死区的复合微型力矩电机。

背景技术

力矩电机具有可堵转运行，空载转速低，过载能力强等特点，在机械制造、自动控制等领域得到广泛应用。高精度转台中大量使用力矩电机作为驱动元件。力矩电机直接驱动负载，可取消齿轮传动、涡轮蜗杆传动、皮带传动等中间环节，提高了传动精度和控制带宽。

通常力矩电机由电机壳、电机定子、电机转子、轴承、电机轴、电刷等组成，电机定子和电刷组件一起同轴固定在电机壳之中，电机轴通过轴承与电机壳同轴固定，电机转子同轴固定在电机轴上，在电磁力作用下带动电机轴一同旋转并输出力矩。为了获得电机轴系较高的刚度，力矩电机中的轴承在装配过程中会进行轴向预紧，导致轴承静摩擦系数与动摩擦系数不同，存在非线性。伺服转台工作在位置调整状态时，需根据外界干扰情况不停正传或反转以达到预期的控制目的，力矩电机在正向旋转和反向旋转过程中所受到的轴承摩擦力矩并不连续，这种现象被称为轴承死区。轴承死区会降低高精度伺服系统的随动精度和响应带宽，特别是当伺服系统处于振动环境工作时更是如此。

片状微电机是80年代初期发展起来的一种新型电机，其发展得益于电子芯片表面安装 (SMT)技术的进步，片状无刷直流电机轴向尺寸极短，广泛应用于音响、录像设备中，电机转子采用永磁材料做成的圆盘，电枢线圈在电机定子一侧，电机中没有换向器和电刷，虽然驱动力矩小，但在轴向空间狭小的场合极有应用价值。

为降低力矩电机中轴承死区对伺服系统的影响，可以使用静压液浮轴承、动压液浮轴承或磁悬浮轴承等特殊装置。但它们都存在结构复杂，附加设备庞大，使用环境苛刻等局限。需要有一种结构简单可靠，能够克服轴承死区的力矩电机。

发明内容

本发明目的在于提供一种无轴承死区的复合微型力矩电机，解决因力矩电机轴承死区影响伺服系统精度和带宽的问题。

对此，本发明提出的一种无轴承死区的复合微型力矩电机，其特征在于，其包括：电机壳、电机轴、力矩电机定子、力矩电机转子、电机轴、电刷组件，以及片状电机定子、片状电机转子、双层轴承、压片、轴套、T形端盖；所述无轴承死区的复合微型力矩电机为圆柱型；电机壳有贯通的中空阶梯状圆孔，沿着电机壳圆孔轴线方向排列，阶梯状圆孔依次分为前孔、中孔、后孔，前孔和中孔交界处有凸出的挡肩；两只双层轴承同轴串联镶嵌固定在电机壳内的中孔内，一只双层轴承外圈与挡肩紧密贴合限制其轴向移动；压片同轴固定在电机壳后孔中，压片同时压在另一只双层轴承外圈一侧；电机轴为T形阶梯轴，一端有用于安装负载的法兰盘，另一端有同轴中心孔；电机轴的轴颈插在双层轴承内圈之中并与双层轴承内圈径向紧密配合，电机轴上的轴肩与所述一只双层轴承内圈紧密贴合限制其轴向移动；片状电机定子同轴内嵌固定在电机壳前孔中；片状电机转子同轴固定在一只双层轴承中圈的凸缘上；片状电机定子与片状电机转子轴向同轴排列不接触，可相对转动；力矩电机定子同轴内嵌固定在电机壳后孔中，其端面与压片紧密贴合；力矩电机转子通过轴套同轴固定在电机轴上，轴套的端面压紧在另一只双层轴承内圈端部；力矩电机定子与力矩电机转子径向同轴排列不接触，可相对转动；电刷组件同轴固定在力矩电机外端部；T形端盖同轴安装在电机轴尾部的中心孔内。

其中，复合微型力矩电机工作前，还需将负载固定到电机轴上，负载和/或电机轴与外部位置传感器联通，外部位置传感器反馈负载与电机壳的位置关系。