一種高精度旋轉(zhuǎn)電機的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電機領域,具體涉及一種高精度旋轉(zhuǎn)電機。
【背景技術(shù)】
[0002]電機是機械領域常用的一種驅(qū)動設備,較為常見的有具備較強控制性能的伺服電機,可方便地進行轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速、角度定位等控制。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的伺服電機,一般采用編碼器進行角度的控制。編碼器的結(jié)構(gòu)一般是光柵式的,采用光電感應的方式進行角度信息的定位與控制。然而光柵的密度決定了編碼器所能識別的最小偏轉(zhuǎn)角,即光柵越密,編碼器的分辨率越高。但由于制作工藝的問題,在體積較為細小的編碼器內(nèi)制作出密集的光柵顯然是不現(xiàn)實的,因而這種設計的角度定位精度始終有限,最終導致電機的角度定位精度遇到難以突破的瓶頸。
[0004]不難看出,現(xiàn)有技術(shù)還存在一定的缺陷。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高精度旋轉(zhuǎn)電機,實現(xiàn)高精度角度定位。
[0006]為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種高精度旋轉(zhuǎn)電機,包括定子外殼、后蓋、永磁體、轉(zhuǎn)子、電連接元件、伺服系統(tǒng)和角度定位裝置;永磁體均勻排布于定子外殼的內(nèi)壁;轉(zhuǎn)子位于定子外殼的正中,轉(zhuǎn)子的周圍均勻設有至少三組繞組,轉(zhuǎn)子的一端在軸向上設有一條凸出于定子外殼的輸出轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)子的另一端在軸向上設有一條定位轉(zhuǎn)軸;電連接元件與轉(zhuǎn)子上的繞組電連接;后蓋蓋設于定子外殼的后方,轉(zhuǎn)子的定位轉(zhuǎn)軸凸出于后蓋之外;角度定位裝置與轉(zhuǎn)子的定位轉(zhuǎn)軸連接;角度定位裝置與伺服系統(tǒng)電連接。
[0008]進一步的,所述角度定位裝置包括殼體、封蓋、光敏元件、電荷檢測元件、處理器、充電元件和激光發(fā)射器;殼體呈頂部開放的圓筒形,殼體與后蓋固定連接;光敏元件呈正面朝內(nèi)、背面朝外的環(huán)形,光敏元件設于殼體的內(nèi)部;電荷檢測元件呈環(huán)形且緊貼于光敏元件的背面設置;充電元件設于殼體內(nèi)部且與光敏元件及電荷檢測元件電連接;激光發(fā)生器可旋轉(zhuǎn)活動設于殼體中部,激光發(fā)生器自殼體中心朝光敏元件的正面設置,激光發(fā)射器與轉(zhuǎn)子的定位轉(zhuǎn)軸連接;封蓋蓋設于殼體的頂部;處理器與電荷檢測元件連接,且處理器與伺服系統(tǒng)連接。
[0009]進一步的,所述光敏元件包括光敏電阻層、絕緣層和導電玻璃;導電玻璃呈環(huán)形,位于光敏原件的內(nèi)側(cè)正面;光敏電阻層設于導電玻璃的外側(cè)且與充電元件電連接;絕緣層覆于光敏電阻層的外側(cè)表面。
[0010]進一步的,所述光敏電阻層為均勻的砸填充層。
[0011]進一步的,所述電荷檢測元件包括環(huán)形導體和連接電極;環(huán)形導體呈環(huán)形,且緊貼于絕緣層設置,環(huán)形導體與充電元件電連接;連接電極分別與環(huán)形導體及導電玻璃電連接,同時,連接電極與處理器連接。
[0012]進一步的,所述封蓋與殼體之間還設有密封圈。
[0013]進一步的,上述高精度旋轉(zhuǎn)電機還包括用于圈數(shù)計數(shù)的激光接收器;激光接收器安裝于殼體的內(nèi)壁,位于光敏元件的上方或下方;且激光接收器與處理器連接
[0014]本發(fā)明所提供的一種高精度旋轉(zhuǎn)電機,具有以下優(yōu)點:
[0015]角度定位裝置通過光學和電學的方式實現(xiàn)高精度角度定位;
[0016]應用性能與一般伺服電機無異,應用面廣;
[0017]工作原理相當于旋轉(zhuǎn)角度的實地高精度測量,角度定位裝置與伺服系統(tǒng)形成一個閉環(huán)系統(tǒng),電機自身制造精度對定位精度的影響較小,誤差容易控制。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例,對于本領域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發(fā)明高精度旋轉(zhuǎn)電機的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為角度定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3為電荷檢測元件與光敏元件的作用原理示意圖。
[0022]附圖標記說明:
[0023]100、定子外殼200、后蓋
[0024]300、永磁體400、轉(zhuǎn)子
[0025]500、角度定位裝置600、輸出轉(zhuǎn)軸
[0026]700、繞組800、定位轉(zhuǎn)軸
[0027]1、殼體2、封蓋
[0028]3、光敏元件4、電荷檢測元件
[0029]5、激光發(fā)射器6、導電玻璃
[0030]7、光敏電阻層8、絕緣層
[0031]9、環(huán)形導體
【具體實施方式】
[0032]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚,下面將結(jié)合本發(fā)明實施例和附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。需要說明的是,所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒景l(fā)明中的實施例,本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0033]實施例
[0034]請參閱圖1,本發(fā)明公開了一種高精度旋轉(zhuǎn)電機,包括定子外殼100、后蓋200、永磁體300、轉(zhuǎn)子400、電連接元件、伺服系統(tǒng)和角度定位裝置500 ;永磁體300均勻排布于定子外殼100的內(nèi)壁;轉(zhuǎn)子400位于定子外殼100的正中,轉(zhuǎn)子400的周圍均勻設有至少三組繞組700,轉(zhuǎn)子400的一端在軸向上設有一條凸出于定子外殼100的輸出轉(zhuǎn)軸600,轉(zhuǎn)子400的另一端在軸向上設有一條定位轉(zhuǎn)軸800 ;電連接元件與轉(zhuǎn)子400上的繞組700電連接;后蓋200蓋設于定子外殼100的后方,轉(zhuǎn)子400的定位轉(zhuǎn)軸800凸出于后蓋200之外;角度定位裝置500與轉(zhuǎn)子400的定位轉(zhuǎn)軸800連接;角度定位裝置500與伺服系統(tǒng)電連接。
[0035]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)最大的區(qū)別在于采用了特殊的角度定位裝置500來取代一般的旋轉(zhuǎn)編碼器。一般的旋轉(zhuǎn)編碼器采用了光柵的結(jié)構(gòu),并采用光電感應原理進行旋轉(zhuǎn)角度的定位與檢測。這種結(jié)構(gòu)存在較大的技術(shù)瓶頸:光柵的密度決定了旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率,而在有限的體積下設置高密度的光柵是極其困難的,大大增加了加工制造的難度。
[0036]下面將詳細講述角度定位裝置500的具體結(jié)構(gòu)和原理:
[0037]請參閱圖2,所述角度定位裝置500包括殼體1、封蓋2、光敏元件3、電荷檢測元件4、處理器、充電元件和激光發(fā)射器5 ;殼體I呈頂部開放的圓筒形,殼體I與后蓋200固定連接;光敏元件3呈正面朝內(nèi)、背面朝外的環(huán)形,光敏元件3設于殼體I的內(nèi)部;電荷檢測元件4呈環(huán)形且緊貼于光敏元件3的背面設置;充電元件設于殼體I內(nèi)部且與光敏元件3及電荷檢測元件4電連接;激光發(fā)射器5可旋轉(zhuǎn)活動設于殼體I中部,激光發(fā)射器5自殼體I中心朝光敏元件3的正面設置,激光發(fā)射器5與轉(zhuǎn)子400的定位轉(zhuǎn)軸800連接;封蓋2蓋設于殼體I的頂部;處理器與電荷檢測元件4連接,且處理器與伺服系統(tǒng)連接。
[0038]現(xiàn)有技術(shù)對于電機旋轉(zhuǎn)角度的定位,一般采用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測以及脈沖步進的定位方法。對于脈沖信號而言無法做到輸出與接收百分百響應,脈沖的計數(shù)較容易丟失,從而出現(xiàn)誤差。以常見的伺服電機為例,一般將每圈劃分為1000個等份,每等份為一個偏轉(zhuǎn)單元,每偏轉(zhuǎn)單元角度為0.36°,每接收一個脈沖信號則旋轉(zhuǎn)1/1000圈,從而達到控制偏轉(zhuǎn)角度的目的,精度較高。這種設計存在兩個較大的問題:其一,脈沖信號有一定的丟失率,因而偏轉(zhuǎn)角度容易產(chǎn)生誤差