CN217769742U - 一种机电结合行星滚柱丝杠副线性传动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种机电结合行星滚柱丝杠副线性传动装置，行星丝杠位于行星螺母内，行星滚柱安装于行星丝杠、行星螺母之间，且与行星丝杠、行星螺母相啮合；行星丝杠一端凸出行星螺母形成转子，转子轴向旋转安装于定子内，转子内设有永磁体，定子内设有与永磁体相对且用于形成旋转磁场的定子绕组，定子绕组用于与外部电源电连接。本实用新型提出的技术方案的有益效果是：通过将行星滚柱丝杠副的丝杠与永磁同步伺服电机的转子合二为一，保证行星丝杠与转子转动的同步性，线性执行器由永磁同步伺服***直接驱动，实现了机械传动装置与电力驱动***的密切融合，以得到更高的重复定位精度、传动效率以及响应速度。

Description

一种机电结合行星滚柱丝杠副线性传动装置

技术领域

本实用新型涉及线性传动装置技术领域，尤其涉及一种机电结合行星滚柱丝杠副线性传动装置。

背景技术

以电机电能作为动力源，通过减速机等增大扭矩的减速装置，将放大的扭矩传递到线性执行部件，进而实现旋转运动向直线运动的转化，是目前最普遍的机电结合线性传动方式。现有技术中的线性传动装置，总体是将普通的伺服或步进电机、减速机、滚珠丝杠副三者通过机械部件连接，将电机扭矩输出至滚珠丝杠轴，以滚珠丝杠的旋转运动带动螺母往复直线运动，最终实现将电机扭矩转换为直线推力来输出。此类机电结合线性传动装置总体存在以下缺点：1、由电机轴至丝杠轴之间的机械连接次数较多，损失传动精度；2、齿轮等减速装置必须具有较高的精度，且高精度的定位要求需要配置伺服闭环定位控制***才可保证；3、由于齿轮等减速传动***存在间隙的影响，线性传动响应会存在一定延迟；4、滚珠丝杠副与行星滚珠丝杠副对比，后者具有更高的传动精度、承载能力、响应速度等优点。

实用新型内容

有鉴于此，为解决上述问题，本实用新型的实施例提供了一种机电结合行星滚柱丝杠副线性传动装置。

本实用新型的实施例提供一种机电结合行星滚柱丝杠副线性传动装置，包括：

行星滚柱丝杠副，包括行星丝杠、行星滚柱、行星螺母，所述行星丝杠位于所述行星螺母内，所述行星滚柱安装于所述行星丝杠、所述行星螺母之间，且与所述行星丝杠、所述行星螺母相啮合；

永磁伺服电机，包括转子、定子，所述行星丝杠一端凸出所述行星螺母形成所述转子，所述转子轴向旋转安装于所述定子内，所述转子内设有永磁体，所述定子内设有与所述永磁体相对且用于形成旋转磁场的定子绕组，所述定子绕组用于与外部电源电连接。

进一步地，所述转子远离所述行星丝杠的一端安装有感知所述永磁***置的霍尔感应磁铁，所述定子上固定有与所述霍尔感应磁铁相对的霍尔传感器。

进一步地，所述转子设有槽口背向所述行星丝杠的多个开口槽，所述开口槽的延伸方向与所述转子相同且截面呈V形，所述开口槽内安装有一对永磁体。

进一步地，所述开口槽的数量为偶数。

进一步地，多个所述开口槽在所述转子轴中心周向间隔设置。

进一步地，多个所述开口槽均匀间隔设置。

进一步地，所述永磁体在截面上的两端与所述开口槽侧壁之间具有间隙形成空气槽，所述空气槽用于容纳空气。

进一步地，所述转子两端外周缘和所述定子两端内周缘均呈台阶状设置以形成安装槽，所述转子与所述定子之间通过轴承连接，所述轴承安装于所述安装槽内。

进一步地，所述转子两端的所述轴承均设有多个。

进一步地，所述轴承一端与所述安装槽底壁相抵，另一端与固定在所述定子端部的锁紧螺母相抵。

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过将行星滚柱丝杠副的丝杠与永磁同步伺服电机的转子合二为一，保证行星丝杠与转子转动的同步性，线性执行器由永磁同步伺服***直接驱动，实现了机械传动装置与电力驱动***的密切融合，以得到更高的重复定位精度、传动效率以及响应速度。

附图说明

图1是本实用新型提供的机电结合行星滚柱丝杠副线性传动装置一实施例的结构示意图；

图2是图1中机电结合行星滚柱丝杠副线性传动装置轴向剖面图；

图3是图1中行星滚柱丝杠部分径向剖面示意图；

图4是图1中永磁同步伺服电机部分径向剖面示意图。

图中：行星丝杠1、开口槽1a、空气槽1b、行星滚柱2、行星螺母3、转子4、定子5、永磁体6、定子绕组7、霍尔传感器8、霍尔感应磁铁9、轴承10、锁紧螺母11。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

请参见图1至图4，本实用新型的实施例提供一种机电结合行星滚柱丝杠副线性传动装置，包括行星滚柱丝杠副和永磁伺服电机。

行星滚柱丝杠副包括行星丝杠1、行星滚柱2、行星螺母3，所述行星丝杠1位于所述行星螺母3内，所述行星滚柱2安装于所述行星丝杠1、所述行星螺母3之间，且与所述行星丝杠1、所述行星螺母3相啮合；永磁伺服电机包括转子4、定子5，所述行星丝杠1一端凸出所述行星螺母3形成所述转子4，所述转子4轴向旋转安装于所述定子5内，所述转子4内设有永磁体6，所述定子5内设有与所述永磁体6相对且用于形成旋转磁场的定子绕组7，所述定子绕组7用于与外部电源电连接，定子绕组7由若干组线圈组成并由外部供电，具体地，定子5内侧壁设有容纳槽，定子绕组7安装于容纳槽内。

行星螺母3用于与外部连接件连接，外部连接件对行星螺母3的转动进行限制，使行星螺母3只具有直线移动行程，外部连接件可以为线轨等。利用外部电源对定子绕组7通电，由于定子5提供旋转磁场与转子4磁场耦合产生扭矩输出，带动转子4旋转，使得行星丝杠1转动，由于行星丝杠1、行星滚柱2、行星螺母3相啮合，带动行星螺母3直线移动，将电机的旋转运动转化成行星螺母3的往复直线运动。

永磁同步伺服电机具有结构简单、运行可靠、质量轻、损耗少、效率高、电机的形状和尺寸可以灵活多样的显著优点。通过将行星滚柱丝杠副的行星丝杠1与永磁同步伺服电机的转子4合二为一，保证行星丝杠1与转子4转动的同步性，线性执行器由永磁同步伺服***直接驱动，实现了机械传动装置与电力驱动***的密切融合，以得到更高的重复定位精度、传动效率以及响应速度。

所述转子4远离所述行星丝杠1的一端安装有感知所述永磁体6位置的霍尔感应磁铁9，所述定子5上固定有与所述霍尔感应磁铁9相对的霍尔传感器8。所述转子4设有槽口背向所述行星丝杠1的多个开口槽1a，所述开口槽1a的延伸方向与所述转子4相同且截面呈V形，所述开口槽1a内安装有一对永磁体6。所述开口槽1a和定子绕组7的数量为偶数。多个所述开口槽1a在所述转子4轴中心周向间隔设置。本实施例中，多个所述开口槽1a均匀间隔设置。

偶数个定子绕组7分布在转子4周围组成偶数个磁极，定子绕组7可以分为梯形和正弦两种定子绕组7，它们的根本区别在于由于定子绕组7的不同连接方式是他们产生的反电动势不同，分别呈现梯形和正弦波形。与有刷直流驱动***不同，永磁同步伺服电机使用的是电子换向方式换向。永磁同步伺服电机的高精度运转必须按照一定的顺序给定子绕组7通电，而这个过程必须检测转子4转过的角度，以便按照通电次序给相应的定子绕组7线圈通电。检测转子4的位置是由安装在定子5上的霍尔传感器8感知的，当镶嵌在转子4上的霍尔感应磁铁9掠过霍尔传感器8时，根据转子4当前磁极的极性，霍尔传感器8会输出对应的高低电平，以此根据霍尔传感器8产生的电平时序就可以判断当前转子4的位置，并相应的而对定子绕组7进行通电。在转子4一端安装有霍尔感应磁铁9，在定子5上安装霍尔传感器8，实现永磁同步伺服电机的电子换向，该方式降低了外部驱动***的复杂程度。

所述永磁体6在截面上的两端与所述开口槽1a侧壁之间具有间隙形成空气槽1b，所述空气槽1b用于容纳空气，永磁体6两侧设有隔磁的空气槽1b以减小磁漏。所述转子4两端外周缘和所述定子5两端内周缘均呈台阶状设置以形成安装槽，所述转子4与所述定子5之间通过轴承10连接，所述轴承10安装于所述安装槽内，增强转子4在定子5内转动稳定性，以实现旋转运动以及推力的稳定输出。

所述转子4两端的所述轴承10均设有多个，增强转子4和定子5连接的强度。所述轴承10一端与所述安装槽底壁相抵，另一端与固定在所述定子5端部的锁紧螺母11相抵。本实施例中，转子4两端的轴承10均设有两个，其中一轴承10与安装槽底壁相抵，另一轴承10与锁紧螺母11相抵，增强对轴承10的定位强度，保证转子4之间稳定的转动。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机电结合行星滚柱丝杠副线性传动装置，其特征在于，包括：

行星滚柱丝杠副，包括行星丝杠、行星滚柱、行星螺母，所述行星丝杠位于所述行星螺母内，所述行星滚柱安装于所述行星丝杠、所述行星螺母之间，且与所述行星丝杠、所述行星螺母相啮合；

永磁伺服电机，包括转子、定子，所述行星丝杠一端凸出所述行星螺母形成所述转子，所述转子轴向旋转安装于所述定子内，所述转子内设有永磁体，所述定子内设有与所述永磁体相对且用于形成旋转磁场的定子绕组，所述定子绕组用于与外部电源电连接。

2.如权利要求1所述的机电结合行星滚柱丝杠副线性传动装置，其特征在于，所述转子远离所述行星丝杠的一端安装有感知所述永磁***置的霍尔感应磁铁，所述定子上固定有与所述霍尔感应磁铁相对的霍尔传感器。

3.如权利要求1所述的机电结合行星滚柱丝杠副线性传动装置，其特征在于，所述转子设有槽口背向所述行星丝杠的多个开口槽，所述开口槽的延伸方向与所述转子相同且截面呈V形，所述开口槽内安装有一对永磁体。

4.如权利要求3所述的机电结合行星滚柱丝杠副线性传动装置，其特征在于，所述开口槽的数量为偶数。

5.如权利要求4所述的机电结合行星滚柱丝杠副线性传动装置，其特征在于，多个所述开口槽在所述转子轴中心周向间隔设置。

6.如权利要求5所述的机电结合行星滚柱丝杠副线性传动装置，其特征在于，多个所述开口槽均匀间隔设置。

7.如权利要求3至6任一项所述的机电结合行星滚柱丝杠副线性传动装置，其特征在于，所述永磁体在截面上的两端与所述开口槽侧壁之间具有间隙形成空气槽，所述空气槽用于容纳空气。

8.如权利要求1所述的机电结合行星滚柱丝杠副线性传动装置，其特征在于，所述转子两端外周缘和所述定子两端内周缘均呈台阶状设置以形成安装槽，所述转子与所述定子之间通过轴承连接，所述轴承安装于所述安装槽内。

9.如权利要求8所述的机电结合行星滚柱丝杠副线性传动装置，其特征在于，所述转子两端的所述轴承均设有多个。

10.如权利要求8所述的机电结合行星滚柱丝杠副线性传动装置，其特征在于，所述轴承一端与所述安装槽底壁相抵，另一端与固定在所述定子端部的锁紧螺母相抵。

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