專利名稱：用于無(wú)機(jī)架筒式電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及由轉(zhuǎn)子/定子部件組構(gòu)成的永久磁鐵同步電動(dòng)機(jī)、或直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)。這些電動(dòng)機(jī)已經(jīng)被使用了多年以獲得機(jī)器的最佳空間和性能。包括零維修性能、清潔的機(jī)械部件、零件數(shù)量少、較好的伺服性能、較好的精確性以及靜音操作的性能優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)廣為人知。
背景技術(shù)：
然而，其使用范圍局限在完全需要其性能優(yōu)點(diǎn)的具體應(yīng)用中。這是由于在應(yīng)用中使用無(wú)機(jī)架零件組(轉(zhuǎn)子/定子)將產(chǎn)生集成和設(shè)計(jì)時(shí)間上的困難。工程鑒定和設(shè)計(jì)通常需要(與不連續(xù)工程基金一起)很長(zhǎng)的周期才能完成。
此困難的結(jié)果是因?yàn)檫@些零件組在轉(zhuǎn)子和定子之間不需要具有保持機(jī)械空氣間隙的外殼或軸承。因此，轉(zhuǎn)子和定子之間的較大磁力使得很難安裝成為機(jī)器，其困難程度隨著電動(dòng)機(jī)尺寸的增加而增加。還必須要考慮相應(yīng)的工作、加工和維護(hù)以便安全(對(duì)人和機(jī)構(gòu))且平滑地將轉(zhuǎn)子部件插進(jìn)定子中。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員已經(jīng)熟知，可以使用將定子對(duì)準(zhǔn)并固定到容納定子的外殼中的轉(zhuǎn)子/定子組合件以解決一些上述所列問題。在此現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中，此固定是通過(guò)用螺栓連接轉(zhuǎn)子嵌入到外殼得以實(shí)現(xiàn)。然而，此系統(tǒng)在安裝過(guò)程中需要轉(zhuǎn)子明顯的軸向運(yùn)動(dòng)，從而在安裝過(guò)程中產(chǎn)生困難。因?yàn)樵诎惭b的同時(shí)必須安裝反饋裝置并角度對(duì)準(zhǔn)，因此還要經(jīng)歷其它困難，精密的加工過(guò)程需要專用的設(shè)備。
上述集成問題的安全、便捷的裝配和成本方面在此發(fā)明中得到說(shuō)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過(guò)提供一種無(wú)機(jī)架筒式電動(dòng)機(jī)(cartridge motor)解決上述問題并達(dá)到技術(shù)上的先進(jìn)性。
本發(fā)明的筒式電動(dòng)機(jī)的方案在于減少電動(dòng)機(jī)的集成和應(yīng)用時(shí)間，從而使其更方便地用于更多的場(chǎng)合。在最終完成的方案中，電動(dòng)機(jī)(定子和轉(zhuǎn)子)、外殼和反饋裝置作為可以方便安裝的單一裝置設(shè)置，而根本不需要調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)或固定或調(diào)整反饋裝置。
筒式電動(dòng)機(jī)設(shè)置有組合反饋裝置，所以可以快速方便地安裝電動(dòng)機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明提供了一種用于在生產(chǎn)電動(dòng)機(jī)的工廠里安裝反饋裝置的用于反饋裝置的柔性安裝。在此設(shè)置中，反饋裝置已經(jīng)“調(diào)零”至電動(dòng)機(jī)的電磁，以便電子變換是正確的。如果不使用本發(fā)明，反饋裝置的安裝是非常繁瑣的。由于具體的設(shè)備需要將裝置與電動(dòng)機(jī)進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)或“調(diào)零”，因此不準(zhǔn)確。所以，過(guò)程越長(zhǎng)成本就越高，則逐漸減弱了筒式電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。此發(fā)明的思想就在于使用戶在幾分鐘就能安裝整個(gè)電動(dòng)機(jī)的部件，插入電纜并運(yùn)行。
在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種在安裝時(shí)不需要在軸向明顯移動(dòng)的緊固件的筒式電動(dòng)機(jī)。此設(shè)置同樣降低了安裝的復(fù)雜性。
因此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種包括外殼、定子、轉(zhuǎn)子和緊固件的直接驅(qū)動(dòng)筒式電動(dòng)機(jī)。采用緊固件將轉(zhuǎn)子鎖定到外殼上，從而形成用于運(yùn)輸?shù)膶?duì)準(zhǔn)和校準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)，而不需要在安裝時(shí)大范圍的軸向運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有集成反饋裝置的直接驅(qū)動(dòng)筒式電動(dòng)機(jī)，其包括外殼、定子、轉(zhuǎn)子、緊固件以及通過(guò)柔性件固定到電動(dòng)機(jī)的反饋裝置。緊固件用于將轉(zhuǎn)子、定子和外殼鎖定成對(duì)準(zhǔn)和校準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)以用于運(yùn)輸。而柔性件使反饋裝置與電動(dòng)機(jī)保持角度對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)允許在其它方向具有一定程度的運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于安裝直接驅(qū)動(dòng)筒式電動(dòng)機(jī)的方法，包括步驟對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子和定子、用柔性件將反饋裝置固定到電動(dòng)機(jī)，對(duì)準(zhǔn)反饋裝置并固定轉(zhuǎn)子到用于運(yùn)輸?shù)膶?duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的其它方面將參照相應(yīng)的附圖通過(guò)以下說(shuō)明得到清晰地體現(xiàn)。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式中用于運(yùn)輸?shù)耐彩诫妱?dòng)機(jī)的視圖。
圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式中筒式電動(dòng)機(jī)局部固定到接收機(jī)器上的視圖。
圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式中筒式電動(dòng)機(jī)固定到接收機(jī)器上的視圖。
圖4A是顯示根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式中說(shuō)明固定柔性反饋裝置分解視圖的筒式電動(dòng)機(jī)視圖。
圖4B是顯示根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式中固定的柔性反饋裝置的正、側(cè)視圖。
圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式中的另一運(yùn)輸螺栓的視圖。
圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式中的另一運(yùn)輸螺栓的設(shè)置的視圖。
圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式中使用作為運(yùn)輸緊固件的制動(dòng)器的筒式電動(dòng)機(jī)的視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的無(wú)機(jī)架筒式電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)提供了直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)所有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免增加相應(yīng)傳統(tǒng)的直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的困難。本發(fā)明的筒式電動(dòng)機(jī)提供了一種組合的直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)以避免安裝困難。此方案通過(guò)在制造電動(dòng)機(jī)的工廠完成所有必須的對(duì)準(zhǔn)和調(diào)整然后鎖定定子在固定位置得以實(shí)現(xiàn)。此鎖定使電動(dòng)機(jī)保持由制造商做出的調(diào)整和對(duì)準(zhǔn)。電動(dòng)機(jī)被運(yùn)輸?shù)阶罱K用戶并進(jìn)行安裝。在安裝期間，松開固定的電動(dòng)機(jī)并將其安裝到其進(jìn)行操作的結(jié)構(gòu)中。
圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式中設(shè)置用于運(yùn)輸?shù)耐彩诫妱?dòng)機(jī)的視圖。筒式電動(dòng)機(jī)由支撐定子15的外殼10構(gòu)成，在另一實(shí)施方式中，外殼隔絕周圍環(huán)境和/或定子可以得到液體冷卻。自然地，電動(dòng)機(jī)還包括設(shè)置環(huán)繞電動(dòng)機(jī)軸20的轉(zhuǎn)子18。電動(dòng)機(jī)軸還具有用于將電動(dòng)機(jī)連接到從動(dòng)機(jī)器驅(qū)動(dòng)軸上的板25。
在制造時(shí)，對(duì)筒式電動(dòng)機(jī)的零件進(jìn)行裝配并進(jìn)行用于正確操作的調(diào)整。對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子和定子以在其兩者之間形成適當(dāng)?shù)目諝忾g隙。然后將轉(zhuǎn)子鎖定在固定位置。鎖定在固定位置的轉(zhuǎn)子和定子在運(yùn)輸當(dāng)中保持適當(dāng)?shù)恼{(diào)整位置，從而使最終使用者對(duì)裝置的安裝變得容易。此固定可以通過(guò)許多方法實(shí)現(xiàn)。例如，如圖1所示，運(yùn)輸螺栓30將轉(zhuǎn)子固定到外殼。從而保持適合的徑向?qū)?zhǔn)。
反饋裝置40也在對(duì)準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行安裝。反饋裝置轉(zhuǎn)子35通過(guò)柔性固定板連接到電動(dòng)機(jī)軸上。此柔性固定板保持角度對(duì)準(zhǔn)同時(shí)允許一些徑向和軸向的移動(dòng)。另外，反饋裝置定子也可以通過(guò)柔性聯(lián)結(jié)固定到電動(dòng)機(jī)定子上，而反饋裝置轉(zhuǎn)子剛性地固定到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上。因此，反饋轉(zhuǎn)子35沿著電動(dòng)機(jī)軸的角運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)并將此運(yùn)動(dòng)傳輸?shù)椒答佈b置40。
圖1的筒式電動(dòng)機(jī)只需要一個(gè)軸承50。此外，當(dāng)其與柔性件連接時(shí)，此軸承只用于在反饋裝置40和反饋轉(zhuǎn)子35之間保持恒定的空氣間隙。因此，筒式電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)極大地減少了由于磨損導(dǎo)致失效的零件數(shù)量，從而增加裝置的使用壽命。
圖2是顯示局部固定到接收機(jī)器上的圖1所示的筒式電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)外殼10通過(guò)螺栓68固定到接收機(jī)器機(jī)體65上。其固定了電動(dòng)機(jī)的固定部分。電動(dòng)機(jī)板25通過(guò)螺栓75局部地固定到接收機(jī)器的驅(qū)動(dòng)軸70上。板和驅(qū)動(dòng)軸導(dǎo)向的特性一起保證了適當(dāng)?shù)膶?duì)準(zhǔn)。在此安裝階段，螺栓75不擰緊并在驅(qū)動(dòng)軸和板之間保持間隙80。由于轉(zhuǎn)子和外殼固定到接收機(jī)器上，因?yàn)榻邮諜C(jī)器的導(dǎo)向特性保持電動(dòng)機(jī)適當(dāng)?shù)膶?duì)準(zhǔn)，所以，運(yùn)輸螺栓30開始松開。由于螺栓30的放松，軸20自由地在軸向移動(dòng)。
圖3是顯示完全固定到接收機(jī)器上的圖1所示的筒式電動(dòng)機(jī)。此結(jié)果通過(guò)旋緊螺栓75并去除運(yùn)輸螺栓30而得以實(shí)現(xiàn)。由于旋緊螺栓75并將板拉向驅(qū)動(dòng)軸70，從而關(guān)閉間隙80。此過(guò)程也將轉(zhuǎn)子18拉離外殼并開啟間隙85，從而任由轉(zhuǎn)子自由旋轉(zhuǎn)。隨著轉(zhuǎn)子緊緊地連接到接收機(jī)器上以及轉(zhuǎn)子自由地旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)準(zhǔn)備好開始啟動(dòng)。
反饋裝置很難安裝和對(duì)準(zhǔn)，因此，其在制造時(shí)進(jìn)行預(yù)裝配是非常有益的。圖4A和4B是顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中固定的柔性反饋裝置的視圖。柔性反饋件400使反饋裝置能夠進(jìn)行預(yù)裝配，同時(shí)在安裝期間始終允許軸向和其它運(yùn)動(dòng)。柔性反饋聯(lián)結(jié)通過(guò)允許反饋軸承50支撐具有高精度等級(jí)的反饋轉(zhuǎn)子以利于反饋裝置的集成。
如圖4A所示，柔性反饋件連接到反饋轉(zhuǎn)子35和軸20上。圖4B示出了柔性反饋件示例性實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)。此具體的柔性反饋件由具有在內(nèi)部彎曲用于固定到反饋轉(zhuǎn)子上的2個(gè)L型薄板420的金屬板的平片和在外直徑上用于固定到電動(dòng)機(jī)軸上的2個(gè)L型薄板440組成。此聯(lián)結(jié)適用于由于偏轉(zhuǎn)、公差變量和熱膨脹造成的軸向和徑向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)提供了相對(duì)高的旋轉(zhuǎn)剛度。
與前述實(shí)施方式不同，圖5、6和7是顯示避免在安裝期間總的軸向移動(dòng)的筒式電動(dòng)機(jī)的實(shí)施方式。在這些實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子和外殼之間保持有間隙。在此結(jié)構(gòu)下運(yùn)輸電動(dòng)機(jī)可以安裝過(guò)程得到簡(jiǎn)化，可以如圖2所示實(shí)施方式一樣不需要交替地改變螺栓的旋緊和放松。此外，該筒式電動(dòng)機(jī)也可以簡(jiǎn)單地緊緊固定到接收機(jī)器上，然后移出運(yùn)輸緊固件。一旦移出緊固件，外殼和電動(dòng)機(jī)之間的間隙使轉(zhuǎn)子保持自由旋轉(zhuǎn)。例如，此間隙可以通過(guò)使用緊固件的類型或緊固件設(shè)置的方式予以保持。
圖5是顯示在運(yùn)輸期間用于在外殼和轉(zhuǎn)子之間保持間隙的一種形式的螺栓。如圖所示，螺栓在其端部具有比螺栓550的其它部分更小直徑的螺紋部分500。這種設(shè)置可以使螺栓的螺紋部分500在轉(zhuǎn)子18中與配套孔配合，并旋緊直到轉(zhuǎn)子被螺栓的較大直徑部分阻止為止。
圖6是顯示用于通過(guò)螺栓組實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子和外殼之間保持間隙的另一系統(tǒng)。在此實(shí)施方式中，一組螺栓600只通過(guò)外殼螺旋旋進(jìn)并接觸外殼和轉(zhuǎn)子之間保持有空間的轉(zhuǎn)子表面。然后，第二組長(zhǎng)螺栓620將螺旋旋進(jìn)轉(zhuǎn)子并將轉(zhuǎn)子緊緊地固定到第一組螺栓600上。從外殼俯視旋轉(zhuǎn)軸顯示白、黑圓分別表示短、長(zhǎng)螺栓的設(shè)置。
圖7示出了在運(yùn)輸期間保持轉(zhuǎn)子外殼間隙并使電動(dòng)機(jī)和其反饋裝置保持正確對(duì)準(zhǔn)的另外一種方式。此實(shí)施方式使用制動(dòng)器700以保持適合的轉(zhuǎn)子間隙并使反饋裝置保持正確地對(duì)準(zhǔn)。制動(dòng)器700為普通的安全制動(dòng)器，當(dāng)沒有能量作用其上時(shí)其產(chǎn)生作用。制動(dòng)器利用靜止板710和擺動(dòng)板720以固定制動(dòng)轉(zhuǎn)子730在軸向和旋轉(zhuǎn)鎖定位置。當(dāng)安裝到接收機(jī)器上后，使制動(dòng)器脫離，電動(dòng)機(jī)將通過(guò)線圈740正常操作。
也可以綜合使用前述實(shí)施例。例如，可以使用制動(dòng)器使轉(zhuǎn)子/外殼保持有間隙，同時(shí)將一個(gè)或多個(gè)螺栓插進(jìn)轉(zhuǎn)子以保證在運(yùn)輸期間不出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。
通過(guò)上述詳細(xì)說(shuō)明顯然可以得到本發(fā)明的某些特征和優(yōu)點(diǎn)，相應(yīng)地，后述的權(quán)利要求書覆蓋了落入本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)和范圍中的本發(fā)明所有此特征和優(yōu)點(diǎn)。
此外，由于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員顯然可以對(duì)本發(fā)明做出許多變更和修改，所以不希望本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)局限于在此處顯示和說(shuō)明的指示和操作中。因此，所有這些變更和等同物將落入本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種筒式電動(dòng)機(jī)，包括外殼；連接到外殼的定子；與定子共用一個(gè)共同中心軸的轉(zhuǎn)子；沿共同中心軸穿過(guò)轉(zhuǎn)子的軸；用于在運(yùn)輸期間將轉(zhuǎn)子鎖定到外殼，從而在轉(zhuǎn)子和定子之間保持適當(dāng)間隙的緊固件；連接到軸的柔性件；以及固定在柔性件上的反饋裝置，由此，柔性件允許在軸和反饋裝置之間的軸向和徑向調(diào)整，同時(shí)保持旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒式電動(dòng)機(jī)，其特征在于外殼包括用于將外殼固定到接收機(jī)器的導(dǎo)向裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒式電動(dòng)機(jī)，其特征在于軸包括用于將軸固定到接收機(jī)器的導(dǎo)向裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒式電動(dòng)機(jī)，其特征在于緊固件提供當(dāng)鎖定時(shí)使轉(zhuǎn)子接觸外殼的軸向力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒式電動(dòng)機(jī)，其特征在于緊固件將轉(zhuǎn)子固定到外殼，同時(shí)使轉(zhuǎn)子和外殼之間保持有間隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒式電動(dòng)機(jī)，其特征在于反饋裝置為編碼器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒式電動(dòng)機(jī)，其特征在于反饋裝置為分解器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒式電動(dòng)機(jī)，其特征在于反饋裝置為轉(zhuǎn)速表。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒式電動(dòng)機(jī)，其特征在于反饋裝置為感應(yīng)式傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒式電動(dòng)機(jī)，其特征在于反饋裝置為正弦編碼器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒式電動(dòng)機(jī)，其特征在于反饋裝置為卷尺。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒式電動(dòng)機(jī)，其特征在于反饋裝置為霍耳效應(yīng)傳感器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒式電動(dòng)機(jī)，其特征在于反饋裝置為在運(yùn)輸之前進(jìn)行角度對(duì)準(zhǔn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的筒式電動(dòng)機(jī)，其特征在于柔性件允許轉(zhuǎn)子軸向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使反饋裝置保持角度對(duì)準(zhǔn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒式電動(dòng)機(jī)，其特征在于電動(dòng)機(jī)為無(wú)電刷永久磁鐵電動(dòng)機(jī)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒式電動(dòng)機(jī)，其特征在于定子通過(guò)液體進(jìn)行冷卻。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒式電動(dòng)機(jī)，其特征在于外殼與周圍環(huán)境形成密封。
18.一種筒式電動(dòng)機(jī)，包括外殼；連接到外殼的定子；與定子共用一個(gè)共同中心軸的轉(zhuǎn)子；沿共同中心軸穿過(guò)轉(zhuǎn)子的軸；在運(yùn)輸期間相對(duì)定子同心固定轉(zhuǎn)子，從而使轉(zhuǎn)子和定子之間保持適合的間隙以及定子和外殼之間適合的間隙的緊固件，其中轉(zhuǎn)子/外殼之間的間隙防止在安裝期間產(chǎn)生總的軸向運(yùn)動(dòng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的筒式電動(dòng)機(jī)，其特征在于緊固件包括端部具有比螺栓的其余部分更小直徑的螺栓。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的筒式電動(dòng)機(jī)，其特征在于緊固件包括至少兩種類型的螺栓，一組短螺栓保持轉(zhuǎn)子和外殼之間的空間，一組長(zhǎng)螺栓保證轉(zhuǎn)子緊緊地連接到短螺栓。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的筒式電動(dòng)機(jī)，其特征在于緊固件包括固定轉(zhuǎn)子在其位置的制動(dòng)器。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的筒式電動(dòng)機(jī)，還包括另外的緊固件以防止轉(zhuǎn)子的任何角運(yùn)動(dòng)。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的筒式電動(dòng)機(jī)，還包括柔性反饋固定裝置，其用于將反饋裝置連接到電動(dòng)機(jī)，同時(shí)保持角度對(duì)準(zhǔn)但允許一些軸向運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于無(wú)機(jī)架筒式電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，無(wú)機(jī)架筒式電動(dòng)機(jī)設(shè)置成使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與電動(dòng)機(jī)定子對(duì)準(zhǔn)，對(duì)反饋裝置進(jìn)行校準(zhǔn)并通過(guò)柔性件連接到電動(dòng)機(jī)，緊固件將轉(zhuǎn)子固定到電動(dòng)機(jī)外殼。
文檔編號(hào)H02K15/00GK1524331SQ02804562
公開日2004年8月25日 申請(qǐng)日期2002年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月5日
發(fā)明者萊因哈德·貝蒂, 理查德·A·穆格頓, 杰弗里·T·布魯斯特, A 穆格頓, T 布魯斯特, 萊因哈德 貝蒂 申請(qǐng)人:科勒摩根公司