CN109586534A - 双转子轴向磁通马达、致动器以及电气装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种双转子轴向磁通马达、致动器以及电气装置，该马达具有：旋转轴，沿中心轴线延伸；第一转子，位于所述旋转轴的轴向一侧，并与所述旋转轴一起旋转；第二转子，位于所述旋转轴的轴向另一侧，并与所述旋转轴一起旋转；定子，轴向上位于所述第一转子与所述第二转子之间；以及盖部，相对于所述第二转子位于轴向另一侧，在轴向另一侧覆盖所述马达，所述第一转子和所述第二转子的至少一方设置有磁性体，所述定子通过所述磁性体对所述第一转子和所述第二转子施加的轴向的净磁力不为零，并且，所述马达还具有在所述轴向上支承所述第一转子或所述第二转子的轴向支承部。根据该实施例，延长马达寿命。

Description

双转子轴向磁通马达、致动器以及电气装置

技术领域

本申请涉及机电领域，尤其涉及一种双转子轴向磁通马达、致动器以及电气装置。

背景技术

现有的致动器可以具有轴向磁通马达和减速机。其中，轴向磁通马达采用双边转子结构，即，两个转子分别位于定子的轴向两侧。轴向磁通马达还安装有2个深沟滚珠轴承，该深沟滚珠轴承用于在马达和减速机的谐波产生器之间进行引导。

在具有双边转子结构的轴向磁通马达中，两个转子被固定于旋转轴，在理论上，该两个转子应该被设计为相对于定子形状对称，并且各自与定子的间隙相等，由此，定子对该两个转子产生的磁性力可以相互抵消，使得旋转轴受到的轴向力为零。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本申请的发明人发现，在实际的具有双边转子结构的轴向磁通马达中，由于制造和组装的偏差，定子对该两个转子产生的磁性力并不能相互抵消，而是偏向于一侧，从而对旋转轴施加较大的轴向力，该轴向力会施加到用于产生引导作用的深沟滚珠轴承上，并对该深沟滚珠轴承造成伤害，缩短该轴向磁通马达的寿命。

此外，本申请的发明人还发现，现有技术中致动器的尺寸受到限制，马达输出侧径向轴承往往不能提供较大的转矩输出。

本申请提供一种双转子轴向磁通马达、致动器以及电气装置，使定子对两侧转子施加偏向轴向一侧的轴向力，并在该侧设置轴向推力轴承以承受该轴向力，能够延长马达的寿命；此外，能够提高致动器的转矩输出。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种双转子轴向磁通马达，其具有：

旋转轴，所述旋转轴沿中心轴线延伸；

第一转子，所述第一转子位于所述旋转轴的轴向一侧，并与所述旋转轴一起旋转；

第二转子，所述第二转子位于所述旋转轴的轴向另一侧，并与所述旋转轴一起旋转；

定子，所述定子轴向上位于所述第一转子与所述第二转子之间；以及

盖部，所述盖部相对于所述第二转子位于轴向另一侧，在轴向另一侧覆盖所述马达，所述第一转子和所述第二转子的至少一方设置有磁性体，所述定子通过所述磁性体对所述第一转子和所述第二转子施加的轴向的净磁力不为零，并且，所述马达还具有在所述轴向上支承所述第一转子或所述第二转子的轴向支承部。

根据本申请实施例的第二方面，所述磁性体设置于所述第一转子和所述第二转子的一方。

根据本申请实施例的第三方面，所述磁性体包括设置于所述第一转子的第一磁性体和设置于所述第二转子的第二磁性体，所述定子对所述第一磁性体施加的第一磁力与所述定子对所述第二磁性体施加的第二磁力的大小不相等。

根据本申请实施例的第四方面，所述第一磁性体和所述第二磁性体的材料，和/或面积，和/或厚度不同。

根据本申请实施例的第五方面，所述第一磁性体和所述第二磁性体分别与所述定子之间具有第一间隙和第二间隙，其中，当所述净磁力的方向为从所述第一转子指向所述第二转子的方向时，所述第一间隙的宽度小于所述第二间隙的宽度，当所述净磁力的方向为从所述第二转子指向所述第一转子的方向时，所述第二间隙的宽度小于所述第一间隙的宽度。

根据本申请实施例的第六方面，所述轴向支承部是轴向推力轴承。

根据本申请实施例的第七方面，所述净磁力的方向为从所述第一转子指向所述第二转子的方向，所述轴向推力轴承在轴向上位于所述第二转子与所述盖部之间。

根据本申请实施例的第八方面，所述第二转子与所述盖部构成容纳所述轴向推力轴承的轴承容纳空间。

根据本申请实施例的第九方面，所述第二转子具有从径向外周面向径向外侧延伸的板状部，从轴向观察，所述板状部位于所述第一转子的外周以内，所述盖部形成有朝向轴向另一侧凹陷的凹部，所述轴向推力轴承的轴向一侧抵接于所述板状部，所述轴向推力轴承的另一侧抵接于所述凹部的底端。

根据本申请实施例的第十方面，所述凹部的底部与所述板状部的距离与所述轴向推力轴承的轴向厚度相等。

根据本申请实施例的第十一方面，所述轴向另一侧为所述轴向磁通马达的输出侧。

根据本申请实施例的第十二方面，提供一种致动器，其具有第八方面所述的轴向磁通马达；以及连接于所述轴向磁通马达的所述输出侧的谐波减速机。

根据本申请实施例的第十三方面，所述谐波减速机具有谐波产生器,并且，所述致动器还具有：位于所述谐波产生器径向外侧的挠性齿轮；以及支承于所述盖部的径向负荷部，从轴向观察，所述轴向推力轴承以及所述径向负荷部位于所述挠性齿轮的内周以内。

根据本申请实施例的第十四方面，所述径向负荷部包括至少两个径向负荷轴承，所述至少两个径向负荷轴承径向上支承于所述盖部的径向外周面与所述谐波减速机，从轴向观察，所述轴向推力轴承比所述至少两个径向负荷轴承更靠径向内侧。

根据本申请实施例的第十五方面，所述径向负荷部包括至少一个两列式径向负荷轴承，所述两列式径向负荷轴承在径向上支承于所述第二转子的外周面与所述盖部的内周面，从轴向观察，所述至少一个两列式径向负荷轴承比所述轴向推力轴承靠径向内侧。

根据本申请实施例的第十六方面，提供一种电气装置，所述电气装置具有第十二到十五方面中任一方面所述的致动器。

本发明的有益效果在于：延长马达的寿命；此外，提高致动器的转矩输出。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是具有本实施例的双转子轴向磁通马达的致动器的一个轴向截面图；

图2是图1的一个分解示意图；

图3是具有本实施例的双转子轴向磁通马达的致动器的一个变形例的轴向截面图；

图4是图3的一个分解示意图；

图5是具有本实施例的双转子轴向磁通马达的致动器的另一个变形例的轴向截面图；

图6是图5的一个分解示意图；

图7是具有本实施例的双转子轴向磁通马达的致动器的又一个变形例的轴向截面图；

图8是图7的一个分解示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本发明的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，其表明了其中可以采用本发明的原则的部分实施方式，应了解的是，本发明不限于所描述的实施方式，相反，本发明包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

另外，在本发明的下述说明中，为了说明的方便，将以旋转轴的中心轴线为中心的半径方向称为“径向”，将以中心轴线为中心的圆周方向称为“周向”，将沿该中心轴线的延伸方向称为“轴向”。

实施例1

本申请实施例提供一种双转子轴向磁通马达，该双转子轴向磁通马达可以作为致动器的一个组成部分。

图1是具有本实施例的双转子轴向磁通马达的致动器的一个轴向截面图，图2是图1的一个分解示意图。

如图1和图2所示，轴向磁通马达1具有旋转轴101、第一转子13、第二转子11，定子15，以及盖部16。

在本实施例中，旋转轴101沿中心轴线C延伸；第一转子13位于旋转轴101的轴向一侧，并与旋转轴101一起旋转；第二转子11位于旋转轴101的轴向另一侧，并与旋转轴101一起旋转；定子15在轴向上位于第一转子13与第二转子11之间，即，第一转子13与第二转子11分别位于定子15的轴向两侧；盖部16相对于第二转子11位于轴向另一侧，在轴向另一侧覆盖轴向磁通马达1。

在本实施例中，第一转子13和第二转子11的至少一方可以设置有磁性体，定子15可以对该磁性体施加磁力，该磁力可以传递到旋转轴101上。

在本实施例中，定子15通过磁性体对第一转子13和第二转子11施加的轴向的净磁力可以不为零，并且，马达1还具有在轴向上支承第一转子13或第二转子11的轴向支承部17。

根据本实施例，能够使定子对两侧转子施加偏向于轴向某一侧的轴向力，并在该侧设置能够承载较大轴向负荷的轴向支承部以承受该轴向力，从而防止由于制造和组装偏差而产生的轴向净磁力对于径向轴承造成的伤害，从而延长马达的寿命。

在本实施例中，定子15可以具有定子铁芯(图未示)和缠绕于该定子铁芯上的绕组(图未示)，在绕组通电的状态下，定子15能够产生磁力。此外，本实施例可以不限于此，定子15也可以具有其它的结构。

在本实施例中，可以通过多种方式，使得定子15对旋转轴产生不为零的轴向净磁力。例如，可以使磁性体仅被设置于第一转子13或第二转子11；或者，在第一转子13和第二转子11上分别设置磁性体，例如，第一磁性体和第二磁性体，使定子15对该第一磁性体施加的第一磁力与定子15对该第二磁性体施加的第二磁力的大小不相等，由此，产生不为零的轴向净磁力，其中，可以通过使第一磁性体和第二磁性体的材料不同，和/或面积不同，和/或厚度不同，和/或与定子的间隙宽度不同，来实现第一磁力和第二磁力大小不相等。

在本实施例中，如图1和图2所示，磁性体14可以被设置于第一转子13，由此，定子15通过磁性体14对旋转轴101施加的净磁力可以如图1的箭头3所示，从第一转子13指向第二转子11。轴向支承部17在轴向上可以位于第二转子11与盖部16之间，由此，轴向支承部17可以承受箭头3所示的净磁力。

此外，本实施例可以不限于此，通过改变定子15的绕组中的电流方向，或者改变磁性体14的极性，净磁力也可以与图1所示的箭头3的方向相反，在这种情况下，轴向支承部17可以被设置于第一转子13的远离定子15的一侧，从而承受该净磁力。

在本实施例中，轴向支承部17可以是轴向推力轴承，该轴向推力轴承可以是球型轴承，也可以是滚子轴承，该滚子例如可以是圆柱形滚子或锥形滚子，此外，该轴向推力轴承也可以使用其他滚动体轴承。

在本实施例中，如图1所示，第二转子11与盖部16可以构成容纳轴向推力轴承17的轴承容纳空间，轴向推力轴承17可以被容纳于该容纳空间内，由此，能够对轴向推力轴承提供稳定的支撑，并减少轴向推力轴承产生的垃圾对马达1内部的污染。

在本实施例中，如图1所示，第二转子11具有从径向外周面向径向外侧延伸的板状部11a。从轴向观察，板状部11a位于第一转子的外周以内，盖部16形成有朝向轴向另一侧凹陷的凹部，凹部的底部与板状部11a的距离可以等于轴向推力轴承17的轴向厚度，轴向推力轴承17的轴向一侧抵接于板状部11a，轴向推力轴承17的另一侧抵接于凹部的底端，例如，轴向支承部17的固定环部17a固定于板状部11a、轴向支承部17的固定环部17b固定于凹部的底部。由此，该凹部与板状部11a可以构成该容纳空间，该容纳空间对轴向支承部17的安装提供了充足的空间，并且，轴向支承部17能够被稳定地安装于该容纳空间。

根据本实施例，通过设置轴向支承部以承受旋转轴所受到的轴向力，能够防止轴向力导致径向轴承磨损，从而延长马达的寿命。

在本实施例中，如图1所示，中心轴线C可以具有轴向一侧A和轴向另一侧B，其中，轴向一侧A指向轴向另一侧B的方向可以与从第一转子13指向第二转子11的方向相同。

在本实施例中，轴向另一侧B可以是轴向磁通马达1的输出侧，即，轴向磁通马达1可以在轴向另一侧B与被驱动部件连接，因此，在轴向磁通马达1的轴向另一侧B与被驱动部件之间会形成连接空间，该连接空间能够用于形成用来安装轴向支承部17的容纳空间，以及与谐波减速机的连接等。

在本实施例中，如图1和图2所示，轴向磁通马达1的输出侧可以与谐波减速机2连接，由此，轴向磁通马达1和谐波减速机2可以组成致动器。

在本实施例中，如图1和图2所示，谐波减速机2可以具有：谐波产生器25,位于谐波产生器25径向外侧的挠性齿轮23；支承于盖部16的径向负荷部。从轴向观察，轴向支承部17(例如为轴向推力轴承)以及径向负荷部位于挠性齿轮的内周以内。

在本实施例中，径向负荷部可以包括至少两个径向负荷轴承21和22，该至少两个径向负荷轴承21和22在径向上支承于盖部16的径向外周面与谐波减速机2。从轴向观察，轴向支承部17(例如为轴向推力轴承)比该至少两个径向负荷轴承21和22更靠径向内侧。由此，转子在具有较大惯性的情况下，也能保持转速稳定。

在本实施例的一个变形例中，径向负荷部也可以采用其他的结构。

图3是具有本实施例的双转子轴向磁通马达的致动器的一个变形例的轴向截面图，图4是图3的一个分解示意图。

图3、图4与图1、图2中的相同部件采用相同的附图标记。关于图3、图4与图1、图2的相同部件，可以参考上述对于图1、图2的说明。下面，仅对图3、图4与图1、图2的不同之处进行说明。

图3、图4与图1、图2的不同之处在于，在图3、图4的致动器中，径向负荷部包括两列式径向负荷轴承21a，该两列式径向负荷轴承21a在径向上支承于第二转子11的外周面与盖部16的内周面。从轴向观察，该至少一个两列式径向负荷轴承21a比轴向支承部17(例如为轴向推力轴承)靠径向内侧，由此，能够抑制旋转轴101偏离轴向的旋转，从而抑制旋转轴的振动，由此，降低致动器的振动和噪音，并且，在轴向施加负荷的情况下，能够抑制施加于径向负荷部的负荷，从而抑制径向负荷部的磨损，延长寿命。

下面，对本实施的几个其它变形例进行说明，在该其它变形例中，采用不同的方式使定子15对旋转轴101产生不为零的轴向净磁力。

图5是具有本实施例的双转子轴向磁通马达的致动器的另一个变形例的轴向截面图，图6是图5的一个分解示意图。

图5、图6与图1、图2的不同之处在于，在图5、图6的致动器中，双转子轴向磁通马达1a具有设置于第一转子13的第一磁性体14和设置于第二转子11的第二磁性体18，定子15对第一磁性体14施加的第一磁力31与定子15对第二磁性体18施加的第二磁力41的大小不相等，例如第一磁力31可以大于第二磁力41。

在本实施例中，第一磁性体14和第二磁性体18分别与定子15之间具有第一间隙32和第二间隙42，如图5所示，第一间隙32的宽度可以小于第二间隙42的宽度，由此，使得第一磁力31大于第二磁力41，净磁力的方向为从第一转子13指向第二转子11。

此外，本实施例可以不限于此，例如，第一间隙32的宽度可以大于第二间隙42的宽度，由此，使得第一磁力31小于第二磁力41，净磁力的方向为从第二转子11指向第一转子13。

在该变形例中，通过调节第一间隙32与第二间隙42的大小关系，来调整净磁力的方向。

此外，在该变形例中，第一磁性体和第二磁性体的材料可以相同或不同，面积可以相同或不同，厚度也可以相同或不同，本申请并不限定，只要能使净磁力朝向预定的方向即可。

图7是具有本实施例的双转子轴向磁通马达的致动器的又一个变形例的轴向截面图，图8是图7的一个分解示意图。

图7、图8与图5、图6的不同之处在于，在图7、图8的致动器中，第一磁性体14和第二磁性体18具有不同的形状，由此，第一磁力31与第二磁力41不相等，例如，如图7所示，第一磁性体14在轴向上的厚度b1大于第二磁性体18在轴向上的厚度b2，由此，第一磁力31大于第二磁力41。

在该变形例中，通过调节第一磁性体14和第二磁性体18的形状，来调整净磁力的方向，其中，第一磁性体14和第二磁性体18的形状可以不限于二者的厚度，也可以指二者的面积。

此外，在该变形例中，第一磁性体和第二磁性体的材料可以相同或不同，第一间隙的宽度和第二间隙的宽度可以相同或不同，本申请并不限定，只要能使净磁力朝向预定的方向即可。

实施例2

本申请实施例2提供一种电气装置，该电气装置具有实施例1所述的致动器，实施例1中对于致动器的描述可以合并于此。

根据本实施例的电气装置，在致动器的双转子轴向磁通马达中，使定子对两侧转子施加偏向于轴向某一侧的轴向力，并在该侧设置轴向支承部以承受该轴向力，从而防止轴向力导致用于引导的轴承磨损，从而延长马达的寿命，进而延长致动器和电气装置的寿命。例如，特别适用于需要搭载薄型致动器的机器人及自走车等。

以上结合具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本发明的精神和原理对本发明做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本发明的范围内。

Claims (16)

1.一种双转子轴向磁通马达，其具有：

旋转轴，所述旋转轴沿中心轴线延伸；

第一转子，所述第一转子位于所述旋转轴的轴向一侧，并与所述旋转轴一起旋转；

第二转子，所述第二转子位于所述旋转轴的轴向另一侧，并与所述旋转轴一起旋转；

定子，所述定子轴向上位于所述第一转子与所述第二转子之间；以及

盖部，所述盖部相对于所述第二转子位于轴向另一侧，在轴向另一侧覆盖所述马达，

其特征在于，

所述第一转子和所述第二转子的至少一方设置有磁性体，所述定子通过所述磁性体对所述第一转子和所述第二转子施加的轴向的净磁力不为零，

并且，所述马达还具有在所述轴向上支承所述第一转子或所述第二转子的轴向支承部。

2.根据权利要求1所述的轴向磁通马达，其特征在于，

所述磁性体设置于所述第一转子和所述第二转子的一方。

3.根据权利要求1所述的轴向磁通马达，其特征在于，

所述磁性体包括设置于所述第一转子的第一磁性体和设置于所述第二转子的第二磁性体，

所述定子对所述第一磁性体施加的第一磁力与所述定子对所述第二磁性体施加的第二磁力的大小不相等。

4.根据权利要求3所述的轴向磁通马达，其特征在于，

所述第一磁性体和所述第二磁性体的材料，和/或面积，和/或厚度不同。

5.根据权利要求3所述的轴向磁通马达，其特征在于，

所述第一磁性体和所述第二磁性体分别与所述定子之间具有第一间隙和第二间隙，

其中，当所述净磁力的方向为从所述第一转子指向所述第二转子的方向时，所述第一间隙的宽度小于所述第二间隙的宽度，当所述净磁力的方向为从所述第二转子指向所述第一转子的方向时，所述第二间隙的宽度小于所述第一间隙的宽度。

6.根据权利要求1所述的轴向磁通马达，其特征在于，

所述轴向支承部是轴向推力轴承。

7.根据权利要求6所述的轴向磁通马达，其特征在于，

所述净磁力的方向为从所述第一转子指向所述第二转子的方向，所述轴向推力轴承在轴向上位于所述第二转子与所述盖部之间。

8.根据权利要求7所述的轴向磁通马达，其特征在于，

所述第二转子与所述盖部构成容纳所述轴向推力轴承的轴承容纳空间。

9.根据权利要求8所述的轴向磁通马达，其特征在于，

所述第二转子具有从径向外周面向径向外侧延伸的板状部，

从轴向观察，所述板状部位于所述第一转子的外周以内，

所述盖部形成有朝向轴向另一侧凹陷的凹部，

所述轴向推力轴承的轴向一侧抵接于所述板状部，所述轴向推力轴承的另一侧抵接于所述凹部的底端。

10.根据权利要求9所述的轴向磁通马达，其特征在于，

所述凹部的底部与所述板状部的距离与所述轴向推力轴承的轴向厚度相等。

11.根据权利要求7～10中任一项所述的轴向磁通马达，其特征在于，

所述轴向另一侧为所述轴向磁通马达的输出侧。

12.一种致动器，其特征在于，

具有权利要求8所述的轴向磁通马达；以及连接于所述轴向磁通马达的所述输出侧的谐波减速机。

13.根据权利要求12所述的致动器，其特征在于，

所述谐波减速机具有谐波产生器,并且，所述致动器还具有：

位于所述谐波产生器径向外侧的挠性齿轮；以及

支承于所述盖部的径向负荷部，

从轴向观察，所述轴向推力轴承以及所述径向负荷部位于所述挠性齿轮的内周以内。

14.根据权利要求13所述的致动器，其特征在于，

所述径向负荷部包括至少两个径向负荷轴承，所述至少两个径向负荷轴承径向上支承于所述盖部的径向外周面与所述谐波减速机，

从轴向观察，所述轴向推力轴承比所述至少两个径向负荷轴承更靠径向内侧。

15.根据权利要求13所述的致动器，其特征在于，

所述径向负荷部包括至少一个两列式径向负荷轴承，所述两列式径向负荷轴承在径向上支承于所述第二转子的外周面与所述盖部的内周面，

从轴向观察，所述至少一个两列式径向负荷轴承比所述轴向推力轴承靠径向内侧。

16.一种电气装置，其特征在于，

所述电气装置具有权利要求12～15中任一项所述的致动器。