CN211606327U - 一种磁编码伺服控制器与轮毂电机一体化集成结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磁编码伺服控制器与轮毂电机一体化集成结构，包括主轴，定子组件，转子组件，定子组件包括铁芯及线圈绕组，转子组件包括设置在铁芯两侧的前端盖、后端盖，安装于前端盖、后端盖周缘的转子外壳，套设于转子外壳外的轮胎，绕铁芯上的线圈绕组环向设置并位于转子外壳下方的多个永磁体；主轴穿出后端盖的端面安装有托架，托架上安装有集成磁编码器的控制器电路板；后端盖外侧还设置有磁铁安装盖，磁铁安装盖与后端盖之间围成有与定子组件间隔的隔热腔用于容置控制器电路板；磁铁安装盖内与控制器电路板上的磁编码器相对位置还设置感应磁铁。本实用新型提高了轮毂电机的通用性，且易于安装，不易产生过热。

Description

一种磁编码伺服控制器与轮毂电机一体化集成结构

技术领域

本实用新型涉及轮毂电机技术领域，尤其涉及一种磁编码伺服控制器与轮毂电机一体化集成结构。

背景技术

传统的磁编码伺服轮毂电机，通常设置有独立的磁编码器电路板及控制器电路板，并有两种结构布局，第一种：将磁编码器电路板放置在电机内，将控制轮毂电机的控制器电路板放置于电机外，即控制器电路板外置，第二种：将磁编码器电路板和控制器电路板分开放置在电机内，其中控制器电路板直接放置在线圈上部，与电机的定子组件在一个腔体内。

对于第一种布局，其通用性差：

由于轮毂电机的磁编码伺服控制器电路板单独安装在轮毂电机外，势必会需要给控制器单独的安装空间，导致整个轮毂电机的安装繁琐，使得轮毂电机的通用性差，同时会造成在每个不同的应用下面需要集成不同的功能，增加机器运动控制的难度和兼容性，不利于此种磁编码伺服轮毂电机的推广。

对于第二种布局，其容易过热影响控制器寿命：

由于将磁编码伺服电机控制器电路板放置在线圈上部，其与电机的线圈在同一个腔体内，由于电机运行过程中线圈本身的发热以及电路板的发热问题，容易造成控制器或者电机损坏或者寿命不长。与此同时此种布局需要在电机内单独安装磁编码器电路板和控制器电路板，使得电机内空间不足，且同样安装繁琐。

即现有技术中的轮毂电机缺陷为：通用性差，安装繁琐，或容易过热而导致寿命不长。

因此，现有技术还有待改进。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种磁编码伺服控制器与轮毂电机一体化集成结构，旨在提高轮毂电机的通用性，且易于安装，不易过热。

为实现上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种磁编码伺服控制器与轮毂电机一体化集成结构，包括主轴，套设于主轴外并固定于主轴的定子组件，与主轴转动连接并套设在定子组件外的转子组件，所述定子组件包括安装于主轴上的铁芯及绕设于铁芯的线圈绕组，所述转子组件包括设置在铁芯两侧的前端盖、后端盖，安装于前端盖、后端盖周缘的转子外壳，套设于转子外壳外的轮胎，绕铁芯上的线圈绕组环向设置并位于转子外壳下方的多个永磁体，所述前端盖、后端盖分别通过前轴承、后轴承与主轴转动连接；其中，

所述主轴的两端穿出前端盖及后端盖，所述主轴穿出后端盖的端面安装有托架，托架上安装有控制器电路板，所述控制器电路板上设置有磁编码器；

所述后端盖外侧还设置有磁铁安装盖，磁铁安装盖与后端盖之间围成有与定子组件间隔的隔热腔，所述控制器电路板容置于所述隔热腔内；

所述磁铁安装盖内与控制器电路板上的磁编码器相对位置还设置感应磁铁，所述感应磁铁与磁编码器间隔；

所述主轴轴向穿设有通孔，所述线圈绕组及控制器电路板连接有引线，所述引线从所述主轴的通孔穿出。

其中，所述磁铁安装盖内与控制器电路板上的磁编码器相对位置还设置有屏蔽底座，所述屏蔽底座上设置有所述感应磁铁。

其中，所述磁铁安装盖为SPEC电解片材质结构。

其中，所述后端盖的内侧设置有用于定位所述永磁体的定位凸台，每一所述永磁体的一端面抵接所述定位凸台的端面。

其中，所述定位凸台的端面上还环向间隔设置有多个定位齿，每一所述永磁体嵌入两相邻的定位齿使得两相邻的永磁体间隔排布。

其中，每一所述永磁体的上下两表面为外凸的弧面。

其中，所述托架中空并套设于主轴的一端与主轴过盈配合，所述托架上还开设有过线孔，所述主轴上相对过线孔处开设有过线槽。

其中，所述控制器电路板上还设置有引线插口，所述引线上设置有插头与引线插口插接连接。

其中，所述后端盖外侧设置有防错凸起，所述磁铁安装盖设置防错槽，所述防错凸起与防错槽卡合。

其中，所述前端盖于前轴承的外侧还安装有油封；

所述引线穿出主轴的一端设置有防水胶；

所述前端盖、后端盖与转子外壳的连接处设置有凹槽，所述后端盖与磁铁安装盖的连接处设置有凹槽，所述凹槽内均设置有密封圈。

本实用新型的磁编码伺服控制器与轮毂电机一体化集成结构，通过将控制器电路与磁编码器集成在一块电路板上，且该集成电路板安装于轮毂电机的隔热腔内与定子组件的线圈隔离。由于电机内集成了控制器，本实用新型的轮毂电机无需外接控制器，提高轮毂电机的通用性，且无需将控制器和磁编码器分别设置在两块电路板上，节省了电机内的安装空间，同时由于该集成电路板在电机内与线圈绕组隔离设置，避免了电路板的过热而影响使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型磁编码伺服控制器与轮毂电机一体化集成结构第一实施例的结构示意图；

图2为图1结构的另一视角示意图；

图3为图1结构的剖面示意图；

图4为图1结构的分解示意图；

图5为本实用新型磁铁安装盖、屏蔽底座、感应磁铁、及控制器电路板的分解示意图；

图6为图1结构去除轮胎、转子外壳、前端盖的示意图；

图7为本实用新型后端盖与永磁体的分解结构示意图；

图8为本实用新型永磁体间隔排布结构示意图；

图9为本实用新型托架与主轴连接结构示意图；

图10为图9结构的分解示意图；

图11为本实用新型磁铁安装盖与后端盖的分解结构示意图。

附图标记说明：

100-集成结构，1-主轴，11-通孔，12-过线槽，2-转子组件，21-前端盖，22-后端盖，221-定位凸台，2211-端面，2212-定位齿，222-防错凸起，23-转子外壳，24-轮胎，25-永磁体，26-前轴承，27-后轴承，28-密封圈，3-定子组件，31-铁芯，32-线圈绕组，4-托架，41-过线孔，42-连接柱，5-控制器电路板，51-磁编码器，52-引线插口，6-磁铁安装盖，61-隔热腔，62-防错槽，63-安装盲孔，7-感应磁铁，8-引线，81-插头，82-防水胶，9-屏蔽底座，10-油封。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

请参考图1至图5，本实用新型提出一种磁编码伺服控制器与轮毂电机一体化集成结构100，包括主轴1，套设于主轴1外并固定于主轴1的定子组件3，与主轴1转动连接并套设在定子组件3外的转子组件2，所述定子组件3包括安装于主轴1上的铁芯31及绕设于铁芯31的线圈绕组32。线圈绕组32采用表面绝缘处理的铜线绕制。所述转子组件2包括设置在铁芯31两侧的前端盖21、后端盖22，安装于前端盖21、后端盖22周缘的转子外壳23，套设于转子外壳23外的轮胎24，绕铁芯31上的线圈绕组32环向设置并位于转子外壳23下方的多个永磁体25，所述前端盖21、后端盖22分别通过前轴承26、后轴承27与主轴1转动连接。即主轴1上依次套设有前轴承26、铁芯31、后轴承27。铁芯31固定在主轴1上，铁芯31与主轴1通过键连接，铁芯31和铁芯31的线圈绕组32不转动，前端盖21、后端盖22、转子外壳23、永磁体25、轮胎24均绕主轴1转动。

本实用新型的主轴1的两端穿出前端盖21及后端盖22，所述主轴1穿出后端盖22的端面安装有托架4，托架4上安装有控制器电路板5，所述控制器电路板5上设置有磁编码器51；主轴1端面安装托架4，托架4再安装控制器电路板5，这样托架4和控制器电路板5均不会转动。本实用新型实施例中，托架4设置有连接柱42与控制器电路板5通过螺钉连接。因控制器电路板5内置且将磁编码器51集成在同一电路板上，这样本实用新型的轮毂电机无需外置控制器，接通电源后本实用新型的控制器电路板5即能完成轮毂电机内转子组件2的位置及转速检测，并直接进行转速、转向等伺服控制。同时由于将控制器电路与磁编码器51集成在同一电路板上，故其节省了电机内的安装空间，且易于安装，不需要像现有技术中要分别安装控制器电路板及磁编码器电路板。

本实用新型的后端盖22外侧还设置有磁铁安装盖6，磁铁安装盖6与后端盖22之间围成有与定子组件3间隔的隔热腔61，所述控制器电路板5容置于所述隔热腔61内。本实用新型的磁铁安装盖6呈一端开口的碗状，碗状结构使得其有容置物体的腔体，其开口端与后端盖22连接后而形成隔热腔61，磁铁安装盖6随后端盖22一起绕主轴1转动。

隔热腔61的设置使得控制器电路板5与定子组件3的线圈绕组32隔离，这样避免了轮毂电机工作过程中线圈绕组32产生的热量影响控制器电路板5而导致控制器电路板5过热。相对于现有技术将控制器电路板与定子组件设置在同一腔体，且将控制器电路板安装于线圈上部的结构，本实用新型的结构克服了控制器电路板5易过热的问题，大大提高了产品的使用寿命。

如图3和图5所示，所述磁铁安装盖6内与控制器电路板5上的磁编码器51相对位置还设置感应磁铁7，所述感应磁铁7与磁编码器51间隔。感应磁铁7随磁铁安装盖6转动，感应磁铁7的角度或位移变化会引起磁编码器51电阻或电压的变化，磁编码器51将该变化发送至控制器电路板上的主控芯片进行信号的处理而完成转子的检测。

所述主轴1轴向穿设有通孔11，所述线圈绕组32及控制器电路板5连接有引线8，所述引线8从所述主轴1的通孔11穿出。主轴1轴向设置通孔11，这样引线8可以直接从主轴1的一端穿至另一端，相对于现有技术中从主抽1的侧壁开孔弯折穿线，本实用新型是直线穿设，故大大提高了引线8穿线效率。

优选地，如图3至图5所示，所述磁铁安装盖6内与控制器电路板5上的磁编码器51相对位置还设置有屏蔽底座9，所述屏蔽底座9上设置有所述感应磁铁7。优选地，磁铁安装盖6内中间位置设置有安装盲孔63，即在感应磁铁7安装在屏蔽底座9内，再将屏蔽底座9安装在磁铁安装盖6内的安装盲孔63内，屏蔽底座9能防止外部对感应磁铁7的磁场干扰，提高检测的准确性。

进一步地，所述磁铁安装盖6为SPEC电解片材质结构。SPEC电解片材质的磁铁安装盖6可对感应磁铁7及控制器电路板5起到屏蔽外界电磁干扰的作用。以保证轮毂电机工作的稳定性。

如图6至图8所示，所述后端盖22的内侧设置有用于定位所述永磁体25的定位凸台221，每一所述永磁体25的一端面抵接所述定位凸台221的端面2211。定位凸台221的设置便于永磁体25的定位安装，同时将定位凸台221设置在后端盖22便于电机的拆卸和维修。

进一步地，所述定位凸台221的端面2211上还环向间隔设置有多个定位齿2212，每一所述永磁体25嵌入两相邻的定位齿2212使得两相邻的永磁体25间隔排布。定位齿2212一方面进一步提高永磁体25安装时的定位效果，另一方面使得本实用新型的多个永磁体25为间隔排布的方式，而现有技术中永磁体25是紧贴排布，相邻永磁体25之间是没有间隔的，这种排布方式永磁体25不好安装及定位，同时使用永磁体25的数量多。而本实用新型永磁体25间隔排布的方式，非常容易使用间隔进行定位并易于安装，同时可以减少永磁体的排布数量，减少永磁体25的使用成本。

优选地，本实用新型每一所述永磁体25的上下两表面为外凸的弧面。永磁体25双弧面设置，可以用双面弧形的永磁体25使得气隙减小，提高轮毂电机的效率。

如图9、图10所示，本实用新型的托架4中空并套设于主轴1的一端与主轴1过盈配合，所述托架4上还开设有过线孔41，所述主轴1上相对过线孔41处开设有过线槽12。这样，线圈绕组32的引出线可以从过线槽12、过线孔41然后接入控制器电路板5，控制器电路板5连接主轴1通孔11内的引线8。主轴1于过线槽12的位置安装后轴承27，巧妙地避开了后轴承27对线圈绕组32的引出线干扰，同时避免了现有技术中从主轴1侧壁开孔。

现有技术中从主轴1的侧壁开孔，这样线圈绕组的引出线接线困难，同时开孔易影响主轴1的强度，而本实用新型的结构设置主轴1侧壁无需开孔，从主轴1的过线槽走线即可，同时又能保证与后轴承27互不干扰。

请继续参考图5，优选地，本实用新型的控制器电路板5上还设置有引线插口52，所述引线8上设置有插头81与引线插口52插接连接，这样在引线8与控制器电路板5连接时，直接采用插头81与引线插口52插接，其安装快速，便于维修。

较佳地，如图11所示，本实用新型的后端盖22外侧设置有防错凸起222，所述磁铁安装盖6设置防错槽62，所述防错凸起222与防错槽62卡合。防错凸起222与防错槽62构成防错结构，在感应磁铁7安装调试好后，即使磁铁安装盖6再拆卸安装，也不需要重新进行调试和对位。

优选地，本实用新型主轴1于前轴承26的外侧还安装有油封10，油封10能保护前轴承26。

所述引线8穿出主轴1的一端设置有防水胶82；防水胶82能防止水从主轴1的通孔11进入电机内部而保护内部电路及机械机构。

所述前端盖21、后端盖22与转子外壳23的连接处设置有凹槽，所述后端盖22与磁铁安装盖6的连接处设置有凹槽，所述凹槽内均设置有密封圈28。密封圈28的设置则使得前端盖21、后端盖22与转子外壳23之间，后端盖22与磁铁安装盖6之间的连接处防水防尘。

本实用新型一体化集成结构100的安装过程如下：

定子总成：通过绕线机对铁芯31进行绕线，再将绕线后的铁芯31与主轴1通过压力机进行压装，再将后轴承27压入主轴1(在此之前将电机的三相线通过主轴1的过线槽12穿过去，并用扎带进行稳固)，再将托架4压入主轴1。

轮胎总成：将轮胎24压入转子外壳23。

前端盖总成：将前轴承26压入前端盖21的轴承室内部，并将密封圈28放在对应的凹槽内。

磁铁安装盖总成：将屏蔽底座9和感应磁铁7依次压入磁铁安装盖6中间的安装盲孔63。

后端盖总成：分别将后端盖两侧的密封圈28套入后端盖22两侧的凹槽内。

装配顺序：将前端盖总成，轮胎总成，定子总成，后端盖总成通过螺钉进行连接，再将引线8穿过主轴1，调整到合适的长度以后锁上扎带，将控制电器路板5通过螺钉锁在托架4上，再将引线8上面的插头81插在控制器电路板5的引线插口52上，再分别将三根三相线焊接在控制器电路板5相对应的焊点上面；然后用螺钉将磁铁安装盖6锁在后端盖22上面，最后将引线8通过防水胶82进行固定和密封。

本实用新型实施例提出的磁编码伺服控制器与轮毂电机一体化集成结构100，通过将控制器电路与磁编码器集成在一块电路板上，且该集成电路板安装于轮毂电机的隔热腔61内与定子组件3的线圈32隔离。由于轮毂电机内集成了控制器，这样本实用新型的轮毂电机无需外置控制器，提高了轮毂电机的通用性，且控制器和磁编码器集成在一块电路板上，节省了电机内的安装空间，同时由于该集成电路板在电机内与线圈绕组隔离设置，避免了电路板的过热而影响使用寿命。

以上所述仅为清楚地说明本实用新型所作的举例，并非因此限制本实用新型的专利范围，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型技术方案中的内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种磁编码伺服控制器与轮毂电机一体化集成结构，包括主轴，套设于主轴外并固定于主轴的定子组件，与主轴转动连接并套设在定子组件外的转子组件，所述定子组件包括安装于主轴上的铁芯及绕设于铁芯的线圈绕组，所述转子组件包括设置在铁芯两侧的前端盖、后端盖，安装于前端盖、后端盖周缘的转子外壳，套设于转子外壳外的轮胎，绕铁芯上的线圈绕组环向设置并位于转子外壳下方的多个永磁体，所述前端盖、后端盖分别通过前轴承、后轴承与主轴转动连接；

其特征在于，

所述主轴的两端穿出前端盖及后端盖，所述主轴穿出后端盖的端面安装有托架，托架上安装有控制器电路板，所述控制器电路板上设置有磁编码器；

所述后端盖外侧还设置有磁铁安装盖，磁铁安装盖与后端盖之间围成有与定子组件间隔的隔热腔，所述控制器电路板容置于所述隔热腔内；

所述磁铁安装盖内与控制器电路板上的磁编码器相对位置还设置感应磁铁，所述感应磁铁与磁编码器间隔；

所述主轴轴向穿设有通孔，所述线圈绕组及控制器电路板连接有引线，所述引线从所述主轴的通孔穿出。

2.根据权利要求1所述的磁编码伺服控制器与轮毂电机一体化集成结构，其特征在于，所述磁铁安装盖内与控制器电路板上的磁编码器相对位置还设置有屏蔽底座，所述屏蔽底座上设置有所述感应磁铁。

3.根据权利要求1或2所述的磁编码伺服控制器与轮毂电机一体化集成结构，其特征在于，所述磁铁安装盖为SPEC电解片材质结构。

4.根据权利要求1所述的磁编码伺服控制器与轮毂电机一体化集成结构，其特征在于，所述后端盖的内侧设置有用于定位所述永磁体的定位凸台，每一所述永磁体的一端面抵接所述定位凸台的端面。

5.根据权利要求4所述的磁编码伺服控制器与轮毂电机一体化集成结构，其特征在于，所述定位凸台的端面上还环向间隔设置有多个定位齿，每一所述永磁体嵌入两相邻的定位齿使得两相邻的永磁体间隔排布。

6.根据权利要求1所述的磁编码伺服控制器与轮毂电机一体化集成结构，其特征在于，每一所述永磁体的上下两表面为外凸的弧面。

7.根据权利要求1所述的磁编码伺服控制器与轮毂电机一体化集成结构，其特征在于，所述托架中空并套设于主轴的一端与主轴过盈配合，所述托架上还开设有过线孔，所述主轴上相对过线孔处开设有过线槽。

8.根据权利要求1所述的磁编码伺服控制器与轮毂电机一体化集成结构，其特征在于，所述控制器电路板上还设置有引线插口，所述引线上设置有插头与引线插口插接连接。

9.根据权利要求1所述的磁编码伺服控制器与轮毂电机一体化集成结构，其特征在于，所述后端盖外侧设置有防错凸起，所述磁铁安装盖设置防错槽，所述防错凸起与防错槽卡合。

10.根据权利要求1所述的磁编码伺服控制器与轮毂电机一体化集成结构，其特征在于，所述前端盖于前轴承的外侧还安装有油封；

所述引线穿出主轴的一端设置有防水胶；

所述前端盖、后端盖与转子外壳的连接处设置有凹槽，所述后端盖与磁铁安装盖的连接处设置有凹槽，所述凹槽内均设置有密封圈。

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