一种高可靠性减速空心杯电机的制作方法

1.本发明属于减速空心杯直流伺服电机领域，具体涉及一种高可靠性减速空心杯电机。


背景技术：

2.空心杯电机是一种采用永磁铁提供磁场、直流电源供电的微型直流永磁伺服电机，由于减速空心杯直流伺服电机具有转速低、力矩大等特点，使得其应用在多个领域。空心杯直流伺服电机采用漆包线绕制的空心杯型转子，这种转子无硅钢片叠成的齿槽结构铁芯，消除了齿槽转矩和涡流损耗，降低了转子重量和转动惯量。因此，其转矩脉动小，运行平稳，起动力矩小，效率高。但是，现有减速空心杯电机中，碳刷组件与电机转轴组件的交叉设计，导致碳粉易堆积在金属部分处，降低电机绝缘可靠性，使得其无法满足高可靠性要求。


技术实现要素：

3.本发明的目的是解决现有空心杯电机可靠性低的问题，提供了一种的高可靠性减速空心杯电机。
4.为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
5.一种高可靠性减速空心杯电机，包括减速器和空心杯电机；所述空心杯电机包括定子组件、转子组件和后端盖组件；所述定子组件包括机壳、磁钢环和前端盖，所述前端盖的前端与机壳连接，后端设置在机壳腔体内，所述磁钢环位于机壳内，且设置在前端盖的后端；所述转子组件包括电枢杯体以及设置在电枢杯体内的转轴、第一支架、第二支架和换向器；所述电枢杯体设置在机壳和磁钢环之间，所述第一支架、第二支架和换向器依次套装在转轴上；所述后端盖组件包括碳刷、后端盖和绝缘安装板，所述碳刷和绝缘安装板均设置在后端盖的内侧；其特殊之处在于：所述减速器的电机齿轮与转轴通过激光焊接固连；所述机壳后端的内壁上设置有绝缘层，所述绝缘层位于在机壳与碳刷之间，用于避免碳粉与机壳内壁直接接触；所述电枢杯体进行浸渍绝缘漆，并在电枢杯体外侧设置绝缘胶层；所述转子组件还包括设置在电枢杯体的后端，且套装在转轴上的绝缘胶套，所述换向器的前端镶嵌在绝缘胶套内，后端与碳刷配合，所述绝缘胶套内部设置有分别与换向器、电枢杯体电连接的导电线缆，所述绝缘胶套用于实现对电枢杯体与换向器的焊接面进行绝缘和密封处理；所述后端盖设置在机壳的后端，与机壳形成密封腔体，所述绝缘安装板设置在密封腔体内，其径向设置有线缆孔，所述转轴的前端穿过定子组件和减速器，延伸至减速器外，后端穿过第一支架、第二支架和绝缘胶套设置在密封腔体内。
6.进一步地，所述转轴包括依次连接的第一连接段、第二连接段和第三连接段；所述减速器和前端盖通过轴承设置在第一连接段上，所述第一支架设置在第二连接段上，所述第二支架和绝缘胶套设置在第三连接段上。
7.进一步地，所述绝缘安装板的后端面设置有y形胶槽，所述碳刷的导柱穿过绝缘安装板，且与设置在y形胶槽内的引出线电连接，所述y形胶槽内涂覆有绝缘胶，对引出线与导
柱所在焊接面进行面式的绝缘密闭固封。
8.进一步地，所述转轴的后端面与绝缘胶套的后端面平齐设置。
9.进一步地，所述减速器的齿圈与定子组件的前端盖通过激光方式焊接。
10.本发明与现有技术相比，本发明的有益效果是：
11.1.现有减速空心杯电机长时间工作后易造成引出线与机壳导通引起绝缘下降。本发明减速空心杯电机在机壳与碳刷接近的内壁增加非金属材料的绝缘层，杜绝了碳粉与金属内壁的直接接触，极大改善了电机绝缘性。
12.2.现有减速空心杯电机在高温高湿的环境中电机绝缘下降明显。本发明减速空心杯电机的电枢杯体采用浸漆加滚胶的方式提高绕组绝缘性和杯体强度；电枢杯体与换向器的焊接所在的面采用绝缘胶套固封，提高了电机在高温高湿的环境中电机绝缘可靠性。
13.3.本发明对后端盖组件的引出线与导柱所在焊接面进行面式的绝缘胶密闭固封，形成了一个对称完整的密封体结构，不仅提高了电机在高温高湿环境的绝缘可靠性，也提高了电机高过载环境适应性。
14.4.现有减速空心杯电机的碳刷磨损产生的碳粉易堆积在金属转轴上，导致电机引出线与金属转轴之间的绝缘下降。本发明减速空心杯电机的转轴仅穿过定子未穿过碳刷组件和后端盖，碳粉不易堆积在电机后端盖和转轴的金属部分，提高了绝缘可靠性；同时，该转轴的台阶只有一个且台阶较浅，无较大的应力集中，提高了耐冲击能力。
15.5.本发明减速空心杯电机的减速器与电机之间是通过激光焊接的方式固连，可大大提高力学强度。
附图说明
16.图1为本发明高可靠性减速空心杯电机的结构示意图；
17.图2为本发明高可靠性减速空心杯电机的定子组件结构示意图；
18.图3为本发明高可靠性减速空心杯电机的转子组件结构示意图；
19.图4为本发明高可靠性减速空心杯电机的后端盖组件结构示意图；
20.图5为本发明高可靠性减速空心杯电机的引出线与导柱焊点密封示意图。
21.附图标记：1-减速器，2-定子组件，3-转子组件，4-后端盖组件，5-挡圈，11-电机齿轮，12-齿圈，21-机壳，22-磁钢环，23-前端盖，24-绝缘层，31-电枢杯体，32-转轴，33-第一支架，34-第二支架，35-换向器，36-绝缘胶套，37-绝缘胶层，41-碳刷，42-后端盖，43-绝缘安装板，51-引出线，52-y形胶槽。
具体实施方式
22.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用来解释本发明的技术原理，目的并不是用来限制本发明的保护范围。
23.如图1至图5所示，本发明减速空心杯电机包括相连接的减速器1和空心杯电机；减速器1为行星减速器，与空心杯电机同轴安装，主要由输出轴、齿圈12、端盖、行星轮、中心轮、电机齿轮11等组成；空心杯电机为空心杯永磁直流伺服电机，主要由定子组件2、转子组件3和后端盖组件4组成。本发明主要对现有的空心杯电机的结构进行改进，从而提高其可
靠性，以下对现有的空心杯电机的结构进行简单描述。
24.现有的空心杯电机中，磁钢环22与机壳21、轴承形成定子组件2，产生永磁磁场，前端盖23的前端与机壳21连接，其内侧设置有轴承，后端设置在机壳21腔体内，磁钢环22位于机壳21内，且设置在前端盖23的后端；转子组件3通过轴承与定子组件2连接，永磁磁场与电枢磁场的相互作用保证电机的连续旋转，产生相应的转速和力矩。转子组件3包括电枢杯体31、以及设置在电枢杯体31内的转轴32、第一支架33、第二支架34和换向器35；第一支架33具体为钢架，第二支架34具体为非金属支架，电枢杯体31设置在机壳21和磁钢环22之间，第一支架33、第二支架34和换向器35依次套装在转轴32上，转轴32穿过定子组件2中的轴承可以产生旋转运动，轴承通过挡圈5实现轴向限位；电枢杯体31通过非金属支架、钢架与电机轴形成转轴组件，并装上换向器35形成转子组件，产生电枢磁场。后端盖组件4作为空心杯电机换向的重要部分，主要由碳刷41、刷握、弹簧、非金属材料的绝缘安装板43、引出线51及后端盖42组成，碳刷41和绝缘安装板43设置在后端盖42的内侧，金属的后端盖42对碳刷41组件进行一个机械保护的作用。
25.本发明空心杯电机在现有的结构上进行改进，主要将减速器1与空心杯电机的连接方式以及空心杯电机的局部结构进行更改，使得其可靠性大幅提升，其具体改进点如下：
26.现有减速空心杯电机中的减速器1与空心杯电机通过螺钉、销钉等加胶粘剂的方式连接，该方式工艺复杂，可靠性低。本发明将减速器1的电机齿轮11与转轴32通过激光焊接固连，作为减速器1输入端。与此同时，减速器1中的齿圈12与定子的前端盖23通过激光方式焊接。减速器1与电机通过激光焊接连接装配，不仅使得电机结构紧凑，节省空间，而且激光焊接的连接方式可提高力学强度，使得减速器1和空心杯电机的可靠性增加。
27.现有减速空心杯电机定子结构设计中，机壳21与碳刷41接触的地方有金属裸露，无绝缘材料隔开，金属内壁上易堆积碳粉，电机长时间工作后易造成引出线与机壳导通，引起绝缘下降。本发明减速空心杯电机的机壳21在与碳刷41接近的内壁增加非金属材料的绝缘层24，杜绝了碳粉与金属内壁的直接接触，极大改善了电机绝缘性。在本发明实施例中，在机壳21的后端内壁上设置绝缘层24，绝缘层24位于在机壳21与碳刷41之间，对二者进行绝缘处理，避免碳粉与机壳21内壁直接接触。
28.现有减速空心杯电机在高温高湿的环境中电机绝缘下降明显。本发明减速空心杯电机在电枢杯体31的后端设置有绝缘胶套36，换向器35的前端镶嵌在绝缘胶套36内，后端与碳刷41配合，绝缘胶套36套装在转轴32上，内部设置有分别与换向器35、电枢杯体31电连接的导电线缆，绝缘胶套36用于对电枢杯体31与换向器35的焊接面进行绝缘和密封处理，可将转轴32的后端面与绝缘胶套36的后端面平齐设置。与此同时，本发明通过对漆包铜线绕制的电枢杯体31进行浸渍绝缘漆，从而提高电枢杯体31的绝缘性。电枢杯体31外侧进行绝缘胶层37的防护，进一步加强了绕组绝缘性的同时，还增加电枢杯体31的机械强度，在提高耐高温高湿环境的同时也改善了高过载的要求。
29.现有减速空心杯电机中，引出线与导柱焊接后从安装板的凹槽中引出，焊接点通过涂抹绝缘胶进行点式绝缘处理，引出线通过非金属材料的护套进行二次绝缘保护，操作简单，但不适应高湿高温及高过载环境。图5所示，本发明在绝缘安装板43的后端面设置有y形胶槽52，碳刷41的导柱穿过绝缘安装板43，与设置在y形胶槽52内的引出线电连接，y形胶槽内涂覆有绝缘胶，对引出线51与导柱所在焊接面进行面式的绝缘密闭固封。工作时，电信
号通过引出线从外部引入，引出线51将电信号通过导柱、碳刷41传输给换向器35，换向器35通过导电线缆将电信号传输给电枢杯体31，从而实现电枢磁场。
30.现有减速空心杯电机转子结构设计中，转轴32台阶多且深，造成应力集中，耐冲击力差，同时，转轴32穿过后端盖42和碳刷41组件延伸至后端盖42外侧，碳刷41磨损产生的碳粉易堆积在金属转轴32上，导致电机引出线与金属转轴32之间的绝缘下降。基于此，本发明对后端盖42和绝缘安装板43进行改进，将其设置为一个封闭的盖板，该后端盖42设置在机壳21的后端，与机壳21形成密封腔体，绝缘安装板43设置在密封腔体内，转轴32的前端穿过定子组件2和减速器1，延伸至减速器1外，后端穿过第一支架33、第二支架34和绝缘胶套36设置在密封腔体内。后端盖42对碳刷41组件进行一个机械保护的作用。此种设置使得减速空心杯电机的转轴32仅穿过定子未穿过碳刷41组件和后端盖42，碳粉不易堆积在电机后端盖42和转轴32的金属部分，提高了绝缘可靠性。同时，本发明将转轴32设置为依次连接的第一连接段、第二连接段和第三连接段；减速器1和前端盖23通过轴承设置在第一连接段上，第一支架33设置在第二连接段上，第二支架34和绝缘胶套36设置在第三连接段上。该转轴32的台阶只有一个且台阶较浅，无较大的应力集中，提高了耐冲击能力。