CN110022092A - 电机组件及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机组件及机器人，该电机组件包括电机本体、电机驱动器及继电器组件，该电机本体具有第一相绕组和第二相绕组；电机驱动器具有第一相输出端和第二相输出端，且第一相绕组与第一相输出端电连接；继电器组件具有串联在一起的第一常开触点和第一常闭触点，第一常开触点和第二相输出端电连接，第一常闭触点和第一相绕组电连接，第一常开触点和第一常闭触点的公共端与第二相绕组电连接。本发明改进了电机组件的结构，提高了电机组件的安全性能。

Description

电机组件及机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种电机组件及机器人。

背景技术

在机器人、机床等设备中通常采用动态制动的方法对电机进行制动，其主要在电机的U、V、W相引出三根导线与继电器连接，并在这三根导线上分别串接一个制动电阻，在电机正常工作时，继电器处于吸合状态，与该继电器连接的三根导线彼此断开；当电机需要制动时，通过控制继电器断开，使与该继电器连接的三根导线短接形成动态制动电路，以对电机进行制动。

但是，当电机处于动态制动状态时，由于控制系统突然失电或程序跑飞的原因，用于驱动电机的电机驱动器可能仍然带电，而电机驱动器与电机的U、V、W相处于连接状态，当三根导线短接在一起后，会使电机驱动器也处于短路状态，容易出现电机驱动器烧毁的问题，电机的安全性能较低。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种电机组件及机器人，旨在提高电机组件的安全性能。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明是一种电机组件，所述电机组件包括：

电机本体，该电机本体具有第一相绕组和第二相绕组；

电机驱动器，具有第一相输出端和第二相输出端，所述第一相绕组与所述第一相输出端电连接；

继电器组件，所述继电器组件具有串联在一起的第一常开触点和第一常闭触点，所述第一常开触点和所述第二相输出端电连接，所述第一常闭触点和所述第一相绕组电连接，所述第一常开触点和所述第一常闭触点的公共端与所述第二相绕组电连接。

在一实施例中，所述电机本体还包括第三相绕组，所述电机驱动器还包括第三相输出端，所述继电器组件具有串联在一起的第二常开触点和第二常闭触点，所述第二常开触点和所述第三相输出端电连接，所述第二常闭触点和所述第一相绕组电连接，所述第二常开触点和所述第二常闭触点的公共端与所述第三相绕组电连接。

在一实施例中，所述继电器组件包括第一控制线圈，所述第一控制线圈用于控制所述第一常开触点、所述第一常闭触点、所述第二常开触点和所述第二常闭触点开启或闭合。

在一实施例中，所述继电器组件包括两个第二控制线圈，两个所述第二控制线圈中的一个用于控制所述第一常开触点和所述第一常闭触点开启或闭合，另一个用于控制所述第二常开触点和所述第二常闭触点开启或闭合。

在一实施例中，所述继电器组件包括四个第三控制线圈，四个所述第三控制线圈分别对应所述第一常开触点、所述第一常闭触点、所述第二常开触点和所述第二常闭触点设置，以控制所述第一常开触点、所述第一常闭触点、所述第二常开触点和所述第二常闭触点开启或闭合。

在一实施例中，所述继电器组件包括第一转换型继电器，所述第一常开触点、所述第一常闭触点、所述第二常开触点和所述第二常闭触点设置在所述第一转换型继电器上。

在一实施例中，所述电机组件包括两个第二转换型继电器，两个所述第二转换型继电器中的一个上设置有所述第一常开触点和所述第一常闭触点，另一个上设置有所述第二常开触点和所述第二常闭触点。

在一实施例中，所述第一相绕组为U相绕组，所述第二相绕组和所述第三相绕组中的一个为V相绕组，另一个为W相绕组；或者，

所述第一相绕组为V相绕组，所述第二相绕组和所述第三相绕组中的一个为U相绕组，另一个为W相绕组；或者，

所述第一相绕组为W相绕组，所述第二相绕组和所述第三相绕组中的一个为U相绕组，另一个为V相绕组。

在一实施例中，所述电机包括控制器，所述控制器与所述继电器组件连接，所述控制器用于接收制动信号，根据所述制动信号用于控制所述第一常开触点和所述第二常开触点闭合，并控制所述第一常闭触和所述第二常闭触点断开。

本申请还提出一种机器人，所述机器人包括如上所述的电机组件，所述电机组件包括：

电机本体，该电机本体具有第一相绕组和第二相绕组；

电机驱动器，具有第一相输出端和第二相输出端，所述第一相绕组与所述第一相输出端电连接；

继电器组件，所述继电器组件具有串联在一起的第一常开触点和第一常闭触点，所述第一常开触点和所述第二相输出端电连接，所述第一常闭触点和所述第一相绕组电连接，所述第一常开触点和所述第一常闭触点的公共端与所述第二相绕组电连接。

本发明通过使电机组件的电机本体的第一相绕组与电机驱动器的第一相输出端电连接，并另外将串联后的第一常开触点和所述第一常闭触点分别与第二相输出端和第一相绕组电连接，然后将电机本体的第二相绕组与第一常开触点和第一常闭触点的公共端电连接，使得电机控制侧(至少包括前述的继电器组件)突然失电或程序跑飞导致电机控制侧掉电时，即便电机驱动器仍然带电，那么由于第一常开触点处于断开状态、第一常闭触点处于闭合状态，因此第二相绕组与第一相绕组短接而使电机组件进入动态制动状态，并且也保证了电机驱动器的第一相输出端和第二相输出端不会短接，从而避免了电机驱动器被烧毁的问题，提高了电机组件的安全性能。此外，当需要电机组件进行制动时，可以同时对第一常开触点和第一常闭触点的状态进行控制，使第二相绕组与第二相输出端断开，并使第二相绕组与第一相绕组短接，以使电机组件进入动态制动状态的同时，电机驱动器的第一相输出端和第二相输出端不会短接，从而避免电机驱动器被烧毁的问题，提高了电机组件的安全性能。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作详细描述。

图1为本发明电机组件一实施例的电路结构示意图；

图2为本发明电机组件另一实施例的电路结构示意图；

图3为本发明电机组件再一实施例的电路结构示意图。

标号说明：

电机组件10；电机组件10a；电机组件10b；电机本体11；电机本体11a；电机本体11b；电机驱动器12；电机驱动器12a；电机驱动器12b；继电器组件13；第一控制线圈131。

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，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。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。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发明中的具体含义。

本申请提出一种电机组件。

参照图1，所述电机组件10包括电机本体11、电机驱动器12及继电器组件13，其中，电机本体11内具有第一相绕组和第二相绕组，电机驱动器12用于对电机本体11进行驱动，该电机驱动器12具有第一相输出端和第二相输出端，电机驱动器12的第一相输出端和电机本体11内的第一相绕组电连接，电机驱动器12的第二相输出端通过继电器组件13与第二相绕组电连接，另外，继电器组件13还与第一相绕组电连接。

由此，通过控制继电器组件13将电机驱动器12的第二相输出端和电机本体11的第二相绕组导通，并第一相绕组和第二相绕组断开时，即可使电机驱动器12驱动电机本体11运行；当继电器组件13将电机驱动器12的第二相输出端和电机本体11的第二相绕组断开，并使第一相绕组和第二相绕组导通(也即电机本体11的第一相绕组和第二相绕组短接)时，即可对电机本体11进行动态制动，提高电机组件10的制动效率。

在一实施例中，继电器组件13可以具有第一常开触点KM1和第一常闭触点KM2，该第一常开触点KM1和第一常闭触点KM2串联后连接在第二相输出端与第一相绕组之间，且第一常开触点KM1和第一常闭触点KM2的公共端与第二相绕组电连接。由此，在需要对电机组件10进行动态制动时，通过同时切换第一常开触点KM1和第一常闭触点KM2的状态，即可使电机本体11的第二相绕组与电机驱动器12的第二相输出端连接或者与第一相绕组短接，而不会出现电机本体11的第二相绕组在与电机驱动器12的第二相输出端连接的同时，还与第一相绕组短接，因此，能够保证电机驱动器12带电时也不会被烧坏。

其中，可以将第一常开触点KM1与第一相输出端电连接，并将第一常闭触点KM2与第一相绕组电连接，也即，将第一常开触点KM1连接在第二相绕组与第一相输出端之间，并将第一常闭触点KM2连接在第二相绕组与第一相绕组之间。由此，使得电机控制侧(至少包括前述的继电器组件)突然失电或程序跑飞导致电机控制侧掉电时，即便电机驱动器仍然带电，那么由于第一常开触点KM1处于断开状态、第一常闭触点KM2处于闭合状态，因此第二相绕组与第一相绕组短接而使电机组件10进入动态制动状态，并且也保证了电机驱动器12的第一相输出端和第二相输出端不会短接，从而避免了电机驱动器12被烧毁的问题，提高了电机组件10的安全性能。另外，当电机控制系统突然断电时，继电器组件13能够自动将第二相绕组与第二相输出端断开，并同时将第二相绕组与第一相绕组短接，在电机组件10进入到动态制动状态的同时，避免烧坏电机驱动器12，进而使安装有所述电机组件10的设备快速停止运行，防止意外情况发生。

当然，也可以将第一常开触点KM1与第一相绕组电连接，并将第一常闭触点KM2与第一相输出端电连接，也即将第一常闭触点KM2连接在第二相绕组与第一相输出端之间，并将第一常开触点KM1连接在第二相绕组与第一相绕组之间。当需要使电机组件10制动时，可以通过控制器控制第一常闭触点KM2断开，并控制第一常开触点KM1闭合，以将第二相绕组与第二相输出端断开，并将第二相绕组与第一相绕组短接，在电机组件10进入到动态制动状态的同时，避免烧坏电机驱动器12。

需要说明的是，上述电机组件10可以为两相电机、三相电机等具有至少两相绕组的电机。另外，上述第一相绕组和第二相绕组设置在电机本体11的定子上，第一相绕组的引出线直接与电机驱动器12的第一相输出端电连接，第一常开触点KM1连接在第二相绕组的引出线与电机驱动器12的第二相输出端之间，第一常闭触点KM2连接在第一相绕组的引出线与第二相绕组的引出线之间。

以电机组件10为三相电机为例，如图1所示，电机本体11还包括第三相绕组，电机驱动器12还包括第三相输出端，继电器组件13具有第二常开触点KM3和第二常闭触点KM4，第二常开触点KM3和第二常闭触点KM4串联后连接在第三相输出端与第一相绕组之间，第二常开触点KM3和第二常闭触点KM4的公共端与第三相绕组电连接。由此，在需要对电机组件10进行动态制动时，通过同时切换第一常开触点KM1、第一常闭触点KM2第二常开触点KM3和第二常闭触点KM4的状态，即可使电机本体11的第二相绕组与电机驱动器12的第二相输出端连接或者与第一相绕组短接，使第三相绕组与电机驱动器12的第三相输出端连接或者与第一相绕组短接，而不会出现电机本体11的第二相绕组和第三相绕组在与电机驱动器12的第二相输出端和第三相输出端连接的同时，还与第一相绕组短接，因此，能够保证不会烧坏电机驱动器12。

其中，可以将第二常开触点KM3与第三相输出端电连接，并将第二常闭触点KM4与第一相绕组电连接，也即将第二常开触点KM3连接在第三相绕组与第三相输出端之间，并将第二常闭触点KM4连接在第一相绕组与第三相绕组之间。由此，使得电机控制侧(至少包括前述的继电器组件)突然失电或程序跑飞导致电机控制侧掉电时，即便电机驱动器仍然带电，也能够避免电机驱动器12被烧毁的问题，提高了电机组件10的安全性能。另外，当电机控制系统突然断电时，继电器组件13能够自动将第三相绕组与第三相输出端断开，并将第三相绕组与第一相绕组短接，在电机组件10进入到动态制动状态的同时，避免烧坏电机驱动器12，使安装有所述电机组件10的设备快速停止运行，防止意外情况发生。

当然，也可以将第二常闭触点KM4与第一相绕组电连接，并将第二常闭触点KM4与第三相输出端电连接，也即将第二常开触点KM3连接在第三相绕组与第三相输出端之间，并将第二常开触点KM3连接在第一相绕组与第三相绕组之间。由此，当电机组件需要正常制动，或者，电机控制系统突然断电或者程序跑飞时，可以通过控制器对继电器组件13进行控制，使第二常闭触点断开，并使第二常开触点闭合，以将第三相绕组和第三相输出端断开，并将第三相绕组与第一相绕组短接，以使电机组件10进入到动态制动状态。

需要说明的是，当电机组件10包括三相绕组时，可以使第一相绕组直接与第一相输出端电连接，并同时使第二相绕组和第三相绕组按照上述方式分别与第二相输出端和第三相输出端连接。也可以使第一相绕组直接与第一相输出端电连接，只使第二相绕组按照上述方式与第二相输出端连接，而第三相绕组直接与第三相输出端电连接，此时，通过将第二相绕组与第一相绕组短接以对电机组件10进行制动。或者，只使第三相绕组按照上述方式与第三相输出端连接，而第二相绕组直接与第二相输出端电连接，此时，通过将第三相绕组与第一相绕组短接以对电机组件10进行制动。

在一实施例中，电机组件10还包括控制器(未示出)，该控制器与继电器连接，控制器用于接收制动信号，并根据制动信号对继电器组件10上的各触点进行控制，使电机组件10在制动状态与驱动状态之间切换。

具体地，当继电器组件13包括第一常开触点KM1、第一常闭触点KM2、第二常开触点KM3和第二常闭触点KM4，且第一常开触点KM1连接在第二相输出端与第二相绕组之间，第一常闭触点KM2连接在第一相绕组与第二相绕组之间，第二常开触点KM3连接在第三相绕组与第三相输出端之间，第二常闭触点KM4连接在第一相绕组与第三相绕组之间时，可以使控制器根据制动信号用于控制继电器组件13上的第一常开触点KM1和第二常开触点KM3闭合，并控制第一常闭触点KM2和第二常闭触点KM4断开，以将第二相绕组和第三相绕组分别与电机驱动器12断开，并与第一相绕组短接。

在一实施例中，继电器组件13包括第一控制线圈131，该第一控制线圈131用于同时控制第一常开触点KM1和第一常闭触点KM2开启或闭合。由此，通过第一控制线圈131同时控制第一常开触点KM1和第一常闭触点KM2，能够保证电机组件10在制动状态(第一相绕组与第二相绕组短接)与驱动状态(电机驱动器与电机本体电连接)之间切换，不会出现电机本体11的第二相绕组在与电机驱动器12的第二相输出端连接的同时，还与第一相绕组短接，保证不会烧坏电机驱动器12。

当电机组件10包括第三相绕组和第三相输出端时，如图1所示，也可以使第一控制线圈131还可以用于同时控制第二常开触点KM3和第二常闭触点KM4开启或闭合，以使继电器组件13的结构更加简单。而且，第一控制线圈131同时控制第一常开触点KM1、第一常闭触点KM2、第二常开触点KM3和第二常闭触点KM4，能够保证电机组件10在制动状态(第一相绕组与第二相绕组和第三相绕组短接)与驱动状态(电机驱动器与电机本体电连接)之间切换，不会出现电机本体11的第二相绕组和第三相绕组在与电机驱动器12的第二相输出端和第三相输出端连接的同时，还与第一相绕组短接。

或者，也可以使也可以使继电器组件包括两个第二控制线圈，两个第二控制线圈中的一个用于同时控制第一常开触点KM1和第一常闭触点KM2的开启和闭合，另一个用于同时控制第二常开触点KM3和第二常闭触点KM4的开启和闭合，同样能够实现同时对第一常开触点KM1、第一常闭触点KM2、第二常开触点KM3和第二常闭触点KM4的控制。

其中，两个第二控制线圈可以并联或串联在一起，以使两个第二控制线圈能够同时得电或失电，进而使第一常开触点KM1、第一常闭触点KM2、第二常开触点KM3和第二常闭触点KM4的状态同时变化。

在另一些实施例中，也可以对每个触点通过一个控制线圈进行控制。具体地，继电器组件13也可以包括四个第三控制线圈，该四个第三控制线圈分别对应第一常开触点KM1、第一常闭触点KM2、第二常开触点KM3和第二常闭触点KM4对应设置，以控制第一常开触点KM1、第一常闭触点KM2、第二常开触点KM3和第二常闭触点KM4的开启或闭合，此处不再赘述。

其中，四个第三控制线圈可以并联或串联在一起，以使四个第三控制线圈能够同时得电或失电，进而使第一常开触点KM1、第一常闭触点KM2、第二常开触点KM3和第二常闭触点KM4的状态同时变化。

在一实施例中，如图1所示，继电器组件13可以包括第一转换型继电器，第一常开触点KM1、第一常闭触点KM2、第二常开触点KM3和第二常闭触点KM4设置在第一转换型继电器上，以组成两组四触点转换型继电器，使继电器组件13的结构更加简单，控制更加方便。

其中，在第一转换型继电器上的控制线圈可以为第一控制线圈、第二控制线圈或第三控制线圈，此处不作限制。

在另一些实施例中，电机组件10也可以包括两个第二转换型继电器，两个第二转换型继电器中的一个上设置有第一常开触点KM1和第一常闭触点KM2，另一个上设置有第二常开触点KM3和第二常闭触点KM4。

其中，设置有第一常开触点KM1和第一常闭触点KM2的第二转换型继电器上的控制线圈可以为第一控制线圈或第二控制线圈，设置有第二常开触点KM3和第二常闭触点KM4的第二转换器上的控制线圈可以为第一控制线圈或第三控制线圈，此处不作限制。

在一实施例中，如图1所示，当电机组件10为三相电机时，电机组件10的第一相绕组可以为W相绕组，第二相绕组和第三相绕组中的一个为U相绕组，另一个为V相绕组。对应地，电机驱动器12的第一相输出端为W相输出端，第二相输出端和第三相输出端中的一个为U相输出端，另一个为V相输出端。

或者，如图2所示，电机组件10a的电机本体11a内的第一相绕组也可以为U相绕组，第二相绕组和第三相绕组中的一个为V相绕组，另一个为W相绕组。对应地，电机驱动器12a的第一相输出端为U相输出端，第二相输出端和第三相输出端中的一个为V相输出端，另一个为W相输出端。

此外，如图3所示，电机组件10b的电机本体11b内的第一相绕组还可以为V相绕组，第二相绕组和第三相绕组中的一个为U相绕组，另一个为W相绕组。对应地，电机驱动器12b的第一相输出端为V相输出端，第二相输出端和第三相输出端中的一个为U相输出端，另一个为W相输出端。

本发明还提出一种机器人，该机器人包括电机组件，该电机组件的具体结构参照上述实施例，由于本机器人采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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。

Claims (10)

1.一种电机组件，其特征在于，所述电机组件包括：

电机本体，该电机本体具有第一相绕组和第二相绕组；

电机驱动器，具有第一相输出端和第二相输出端，所述第一相绕组与所述第一相输出端电连接；

继电器组件，所述继电器组件具有串联在一起的第一常开触点和第一常闭触点，所述第一常开触点和所述第二相输出端电连接，所述第一常闭触点和所述第一相绕组电连接，所述第一常开触点和所述第一常闭触点的公共端与所述第二相绕组电连接。

2.如权利要求1所述的电机组件，其特征在于，所述电机本体还包括第三相绕组，所述电机驱动器还包括第三相输出端，所述继电器组件具有串联在一起的第二常开触点和第二常闭触点，所述第二常开触点和所述第三相输出端电连接，所述第二常闭触点和所述第一相绕组电连接，所述第二常开触点和所述第二常闭触点的公共端与所述第三相绕组电连接。

3.如权利要求2所述的电机组件，其特征在于，所述继电器组件包括第一控制线圈，所述第一控制线圈用于控制所述第一常开触点、所述第一常闭触点、所述第二常开触点和所述第二常闭触点开启或闭合。

4.如权利要求2所述的电机组件，其特征在于，所述继电器组件包括两个第二控制线圈，两个所述第二控制线圈中的一个用于控制所述第一常开触点和所述第一常闭触点开启或闭合，另一个用于控制所述第二常开触点和所述第二常闭触点开启或闭合。

5.如权利要求2所述的电机组件，其特征在于，所述继电器组件包括四个第三控制线圈，四个所述第三控制线圈分别对应所述第一常开触点、所述第一常闭触点、所述第二常开触点和所述第二常闭触点设置，以控制所述第一常开触点、所述第一常闭触点、所述第二常开触点和所述第二常闭触点开启或闭合。

6.如权利要求1至5中任一所述的电机组件，其特征在于，所述继电器组件包括第一转换型继电器，所述第一常开触点、所述第一常闭触点、所述第二常开触点和所述第二常闭触点设置在所述第一转换型继电器上。

7.如权利要求1至5中任一所述的电机组件，其特征在于，所述电机组件包括两个第二转换型继电器，两个所述第二转换型继电器中的一个上设置有所述第一常开触点和所述第一常闭触点，另一个上设置有所述第二常开触点和所述第二常闭触点。

8.如权利要求2至5中任一所述的电机组件，其特征在于，所述第一相绕组为U相绕组，所述第二相绕组和所述第三相绕组中的一个为V相绕组，另一个为W相绕组；或者，

所述第一相绕组为V相绕组，所述第二相绕组和所述第三相绕组中的一个为U相绕组，另一个为W相绕组；或者，

所述第一相绕组为W相绕组，所述第二相绕组和所述第三相绕组中的一个为U相绕组，另一个为V相绕组。

9.如权利要求2至5中任一所述的电机组件，其特征在于，所述电机包括控制器，所述控制器与所述继电器组件连接，所述控制器用于接收制动信号，根据所述制动信号用于控制所述第一常开触点和所述第二常开触点闭合，并控制所述第一常闭触和所述第二常闭触点断开。

10.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括如权利要求1至9中任意一项所述的电机组件。