一种电机组件及舵机的制作方法

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种电机组件及舵机。

背景技术：

永磁同步电机通常选用光电编码器作为转子位置的检测元件，其存在体积大，对安装的同轴度、尺寸公差等要求高，耐冲击性能差，对安装环境要求高等缺点。由于光电编码器占用了电机的轴向空间，使得电机内部的有效空间变短，降低了电机的转矩密度和功率密度。

而采用磁编码器作为转子位置检测元件的永磁同步电机，也是编码器与电机驱动器分离，编码器的信号线连接到驱动器中，编码器安装在电机尾端实现位置检测功能。虽然磁编码器的体积会小于光电编码器，但是，磁编码器仍然存在轴向空间的浪费，一定程度上降低了电机的转矩密度和功率密度。另外，磁编码器对附近导磁材料、直流磁场敏感的固有缺点是无法避免的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电机组件，旨在解决目前的永磁同步电机的转矩密度和功率密度低的技术问题。

本发明是这样实现的，一种电机组件，包括驱动电路板、集成于所述驱动电路板上的磁编码芯片，以及连接于所述驱动电路板上的电机本体，所述电机本体靠近所述驱动电路板的一端的端部设置有磁铁，所述磁铁安装于电机转动轴的末端，所述磁铁与所述磁编码芯片间隔设置且中心对齐。

在一个实施例中，所述驱动电路板上还集成有所述磁编码芯片的解码电路。

在一个实施例中，所述电机本体包括转子，所述转子包括转动轴、套设于所述转动轴外的转子铁芯、套设于所述转子铁芯外的转子永磁体，以及套设于所述转动轴两端的轴承，所述磁铁套设于所述转动轴靠近所述磁编码芯片的一端的端部且与所述转动轴同轴设置。

在一个实施例中，所述电机组件还包括非导磁的垫片，所述垫片与所述磁铁连接，所述垫片位于所述磁铁和所述轴承之间。

在一个实施例中，所述垫片与所述转动轴过盈配合，所述磁铁与所述转动轴间隙配合，所述磁铁与所述转动轴之间的间隙内填充有填充物。

在一个实施例中，所述电机本体还包括套设于所述转子永磁体外的绕线架、缠绕于所述绕线架的电枢绕组、套设于所述绕线架外的定子铁芯、套设于所述定子铁芯外的机壳，以及盖设于所述机壳靠近所述驱动电路板的一端的后端盖，所述后端盖的外表面上设置有多个用于连接所述驱动电路板的连接定位柱。

在一个实施例中，多个连接定位柱均匀布置于所述转动轴的四周。

在一个实施例中，所述电机本体还包括设置于所述机壳内的绕组出线电路板，所述电机组件还包括绕组引线和绕组接线插头，所述绕组引线的一端与所述绕组出线电路板连接，另一端与所述绕组接线插头连接，所述绕组接线插头与所述驱动电路板连接。

在一个实施例中，所述电机组件还包括套设于所述转动轴远离所述磁铁的一端的输出齿轮，所述输出齿轮与所述转动轴过盈配合。

本发明的另一目的在于提供一种舵机，其包括如上述所述的电机组件。

实施本发明的一种电机组件，具有以下有益效果：其通过将磁编码芯片集成于驱动电路板上，并将磁铁设置于电机本体靠近驱动电路板的一端的端部，该磁铁与磁编码芯片间隔设置且中心对齐，可以最大限度地利用电机本体的轴向空间，提升电机的转矩密度和功率密度，使得伺服系统的效率提升，温升降低；另外，磁编码芯片与驱动电路板集成一体后，降低了磁编码芯片周围的有磁源或电流源对磁编码芯片的干扰，提升了伺服电机位置的精度，增强了伺服系统的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的电机组件的爆炸结构示意图；

图2是本发明实施例提供的电机组件的部分立体结构示意图(一)；

图3是本发明实施例提供的电机组件的部分立体结构示意图(二)；

图4是本发明实施例提供的转子与磁铁的爆炸结构示意图；

图5是本发明实施例提供的电机本体的剖视图。

上述附图所涉及的标号明细如下：

1-驱动电路板；11-插座；2-磁编码芯片；3-电机本体；31-转动轴；32-转子铁芯；33-转子永磁体；34-轴承；35-电枢绕组；36-绕线架；37-定子铁芯；38-机壳；381-前盖；382-绕组出线电路板；39-后端盖；391-连接定位柱；41-磁铁；42-垫片；5-绕组引线；6-绕组接线插头；7-输出齿轮。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了说明本发明所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

请参阅图1至图3，本发明实施例提供了一种电机组件，包括驱动电路板1、磁编码芯片2和电机本体3。其中，磁编码芯片2集成于驱动电路板1上，电机本体3连接于驱动电路板1上。在电机本体3靠近驱动电路板1的一端的端部设置有磁铁41，该磁铁41与磁编码芯片2间隔设置且中心对齐，并且，磁铁41安装于电机转动轴的末端。其中，磁铁41为钕铁硼强磁材料，一对极或多对极径向或平行充磁，旋转后产生交变的正弦磁场，并且与磁编码芯片2配合使用以实现电机转子位置的检测。

在具体应用中，电机本体3为永磁同步电机，如高性能伺服永磁同步电机；驱动电路板1上设有驱动电路，该驱动电路用于驱动电机本体3工作；另外，磁铁41与磁编码芯片2之间间隔一定距离，该距离可根据实际采用的磁铁41和磁编码芯片2确定。

本发明实施例通过将磁编码芯片2集成于驱动电路板1上，并将磁铁41设置于电机本体3靠近驱动电路板1的一端的端部，该磁铁41与磁编码芯片2间隔设置且中心对齐，可以最大限度地利用电机本体3的轴向空间，提升电机的转矩密度和功率密度，使得伺服系统的效率提升，温升降低；另外，磁编码芯片2与驱动电路板1集成一体后，降低了磁编码芯片2周围的有磁源或电流源对磁编码芯片2的干扰，提升了伺服电机位置的精度，增强了伺服系统的可靠性。

在一个实施例中，在驱动电路板1上还集成有磁编码芯片2的解码电路，以便于简化电路板结构，进而使得电机组件整体结构更加紧凑。在具体应用中，磁编码芯片2的所有外围电路都集成于驱动电路板1上。

请结合图4和图5，在一个实施例中，电机本体3包括转子，该转子具体包括转动轴31、转子铁芯32、转子永磁体33和轴承34。其中，转子铁芯32套设于转动轴31外，转子永磁体33套设于转子铁芯32外，轴承34套设于转动轴31的两端，即在转动轴31的两端均套设有轴承34。在本实施例中，磁铁41套设于转动轴31靠近磁编码芯片2的一端的端部，该磁铁41的端面与转动轴31的端面齐平，并且，该磁铁41与转动轴31同轴设置。可选地，转子永磁体33粘接于转子铁芯32上，转子铁芯32与转动轴31过盈配合，以保证转子铁芯32与转动轴31同步转动。在具体应用中，转子永磁体33为圆环状或瓦片状，并且，转子永磁体33为钕铁硼材料，具备高能量密度。

在一个实施例中，电机组件还包括垫片42，磁铁41的端面和垫片42的端面粘接在一起。在本实施例中，垫片42位于磁铁41和轴承34之间，该轴承34为转动轴31靠近磁铁41一端的轴承34，垫片42与轴承34之间具有一定距离。其中，垫片42为非导磁材料，起到隔磁的作用。在具体应用中，磁铁41和垫片42均呈环状。

在一个实施例中，垫片42与转动轴31过盈配合，以保证垫片42和转动轴31同轴转动；磁铁41与转动轴31间隙配合，即磁铁41与转动轴31之间具有间隙，在该间隙内填充有填充物，该填充物可为胶水，胶水用于将磁铁41与转动轴31固定连接在一起，以增加磁铁41的离心力。

在一个实施例中，电机本体3还包括电枢绕组35、绕线架36、定子铁芯37、机壳38、前盖381和后端盖39。其中，电枢绕组35缠绕于绕线架36上，绕线架36套设于转子永磁体33外，定子铁芯37套设于绕线架36外，机壳38套设于定子铁芯37外，前盖381和后端盖39分别盖设于机壳38的两端，且后端盖39盖设于机壳38靠近驱动电路板1的一端的端部。可选地，机壳38与前盖381一体成型，以便于简化结构并节约成本。在本实施例中，转动轴31前端的轴承34位于前盖381与转动轴31之间，转动轴31后端的轴承34位于后端盖39与转动轴31之间，转动轴31后端的端面、磁铁41的端面，以及后端盖39的端面三者齐平，以节约电机的轴向空间。在具体应用中，定子铁芯37为低铁耗硅钢片叠压制成。

另外，在本实施例中，在后端盖39的外表面上设置有多个连接定位柱391，该连接定位柱391用于连接驱动电路板1，使得电机本体3与驱动电路板1连接在一起。在具体应用中，连接定位柱391的个数可根据实际情况确定。

在一个实施例中，多个连接定位柱391均匀布置于转动轴31的四周，以便于将电机本体3稳固地安装于驱动电路板1上，并使得磁铁41的端面与驱动电路板1的端面平行。在本实施例中，多个连接定位柱391的高度相同，且连接定位柱391的具体高度由磁铁41和磁编码芯片2的适宜轴向距离决定。在具体应用中，多个连接定位柱391均与后端盖39的外表面垂直，在驱动电路板1上开设有与连接定位柱391一一对应的定位孔。

在一个实施例中，电机本体3还包括设置于机壳38内的绕组出线电路板382，电机组件还包括绕组出线电路板382。其中，绕组引线5的一端与绕组出线电路板382连接，绕组引线5的另一端穿过机壳38后与所述绕组接线插头6连接，绕组接线插头6与驱动电路板1连接。具体地，在驱动电路板1上设置有插座11，绕组接线插头6插设于插座11上，进而实现与驱动电路板1的连接。在具体应用中，绕组引线5为三相绕组引线5。

在一个实施例中，电机组件还包括套设于转动轴31远离磁铁41的一端的输出齿轮7，该输出齿轮7用于与外部齿轮箱或其他类型的减速装置连接，并且，该输出齿轮7与转动轴31过盈配合，以保证电机本体3的输出转矩可以向外传递。

需要指出的是，在具体应用中，磁编码芯片2、插座11，以及磁编码芯片2外围电路的所有电子元件均焊接于驱动电路板1上。

本发明实施例还提供了一种舵机，其包括如上述所述的电机组件。在具体应用中，舵机还包括外壳、减速齿轮机构和舵机输出轴，其中，电机组件、减速齿轮机构和舵机输出轴均设置于外壳内，减速齿轮机构的首级齿轮与电机的输出齿轮7啮合，减速齿轮机构的末级齿轮与舵机输出轴上的舵机输出齿轮啮合。

以上所述仅为本发明的可选实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。