CN111064314A - 一种应用在机器人手臂上的外转子电机和机器人手臂 - Google Patents

一种应用在机器人手臂上的外转子电机和机器人手臂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用在机器人手臂上的外转子电机和机器人手臂，包括壳体，壳体内定子组，定子组外侧设有转子组，定子组内侧设有与转子组传动连接用于降低转子组转速的减速组。采用这种把减速组内置到外转子电机内部的结构，在实现把转子组的输出转速降低的同时，实现了内部空间的优化，实现了电机的轻薄化，便于应用在对尺寸结构限制要求高的领域，如机器人手臂，关节部位等。

Description

一种应用在机器人手臂上的外转子电机和机器人手臂
【技术领域】
本申请涉及电机制造技术领域，尤其涉及一种应用在机器人手臂上的外转子电机和机器人手臂。
【背景技术】
随着IC、半导体、3C产业的飞速发展，现代自动化工厂持续升级，工业机器人将被更广泛地应用在制造业的各个领域，在精密装配领域对机器人的要求越来越高。
现有的应用在机器臂上的外转子电机，通常在外转子电机的输出端上连接一个减速箱，以达到降低转送增大扭矩的目的。采用这种在外转子电机输出端增设减速箱的结构，无疑占用了机械臂的空间，不利于对机器人手臂空间的优化利用。
【发明内容】
本发明针对上述现有技术存在的机器人手臂上外转子电机体积大，占用空间的问题做出改进，本发明要解决的技术问题是提供一种应用在机器人手臂上的外转子电机。
为解决上述技术问题，一种应用在机器人手臂上的外转子电机，包括壳体，所述壳体内设有定子组，所述定子组外侧设有转子组，所述定子组内侧设有与所述转子组传动连接用于降低所述转子组转速的减速组，所述减速组包括一端与所述转子组传动连接的行星减速组和传动连接在所述行星减速组上的输出组。
作为上述应用在机器人手臂上的外转子电机的一种改进，所述壳体包括上壳体和盖合在所述上壳体上的下壳体，所述下壳体包括第一环形槽和由所述第一环形槽形成的第一安装通孔，所述第一安装通孔内设有减速组。
作为上述应用在机器人手臂上的外转子电机的一种改进，所述行星减速组包括太阳齿轮、内齿轮和啮合在太阳齿轮和内齿轮之间的行星齿轮，所述太阳齿轮与所述转子组传动连接；所述输出组包括设置在所述行星齿轮远离所述转子组一端并随所述行星齿轮转动的输出法兰，以及设置在所述行星齿轮靠近所述转子组一端并随所述行星齿轮转动的行星齿轮保持架，所述行星齿轮保持架连接在输出法兰上。
作为上述应用在机器人手臂上的外转子电机的一种改进，包括用于固定所述内齿轮的固定机构，所述固定机构包括固定通孔和设置在所述固定通孔内的固定柱，所述固定通孔包括设置在所述内齿轮上的第一半圆和设置在所述第一环形槽上与所述第一半圆形成圆孔用于所述固定柱穿过的第二半圆，所述固定通孔沿所述内齿轮外侧圆周方向均匀分布。
作为上述应用在机器人手臂上的外转子电机的一种改进，所述转子组包括磁轭和沿所述磁轭内侧圆周均匀分布的磁铁，所述磁轭上盖合有转子盖，所述转子盖靠近所述上壳体的一端设有第二环型槽34，所述第二环型槽34内设有感应磁铁35；所述定子组包括电机铁芯，所述电机铁芯上设有定子盖；所述磁轭、所述磁铁和所述电机铁芯设置在所述第一环形槽内。
作为上述应用在机器人手臂上的外转子电机的一种改进，包括用于定位电机停止位置的定位机构，所述定位机构包括设置在所述定子盖上的定位盘和设置在所述输出法兰上的指针；所述行星齿轮与所述输出法兰和所述行星齿轮保持架422之间设有垫片6。
作为上述应用在机器人手臂上的外转子电机的一种改进，所述壳体沿外侧圆周方向设有凸起，所述凸起沿所述壳体轴线方向上设有用于螺钉穿过的第二安装通孔。
作为上述应用在机器人手臂上的外转子电机的一种改进，所述第一环形槽上设有用于定位外转子电机转动位置的霍尔线路板。
作为上述应用在机器人手臂上的外转子电机的一种改进，包括导线机构，所述导线机构包括设置在所述上壳体和下壳体上的导线通孔和设置在所述导线通孔之间的导线槽。
本发明针对上述现有技术存在的机器人手臂上外转子电机体积大，占用空间的问题做出改进，本发明要解决的技术问题是提供一种机器人手臂。
一种机器人手臂，包括上述的应用在机械臂上的外转子电机。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明提供了一种应用在机器人手臂上的外转子电机，包括壳体，所述壳体内设有定子组和设于所述定子组外侧的转子组，所述定子组内侧设有与所述转子组传动连接并用于降低所述转子组转速的减速组。采用这种把减速组内置到外转子电机内部的结构，在实现把转子组的输出转速降低的同时，实现了内部空间的优化，实现了电机的轻薄化，便于应用在对尺寸结构限制要求高的领域，如机器人手臂，关节部位等。
【附图说明】
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本申请应用在机器人手臂上的外转子电机的立体图；
图2为本申应用在机器人手臂上的外转子电机的爆炸图；
图3为本申应用在机器人手臂上的外转子电机的爆炸图；
图4为本申应用在机器人手臂上的外转子电机的爆炸图；
图5为本申应用在机器人手臂上的外转子电机的剖视图；
图6为图5中A处的局部放大图；
图7为本申转子组的爆炸图；
图8为本申定位机构的示意图；
图9为本行星齿轮的立体图。
【具体实施方式】
为了使本申请所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。
由图1-图3所示的应用在机器人手臂上的外转子电机可知道，包括壳体1，所述壳体1内设有定子组2，所述定子组外侧设有转子组3，所述定子组2内侧设有与所述转子组3传动连接用于降低所述转子组3转速的减速组4，所述减速组4包括一端与所述转子组3传动连接的行星减速组41和传动连接在所述行星减速组41上的输出组42。外转子电机在工作过程中，所述定子组2固定不动，通过外部电路改变所述定子组2的磁场，从而驱动所述转子组3环绕所述定子组2转动。所述转子组2输出的转速越大，输出的扭矩就越小，为了得到较大的扭矩，就要降低所述转子组2的输出转速。现有的外转子电机为了达到降低输出转速的目的，采取在所述转子组2的输出端设置减速组的结构，但这种结构，将增大外转子电机的整体尺寸，不利于外转子电机应用在需要对尺寸结构限制要求高的领域。本申请的巧妙地利用了外转子电机的内部空间，把减速组内置到所述定子组2的内侧，在实现降低所述转子组3的输出转速的同时，优化了外转子电机的整体尺寸，实现了外转子电机的轻薄化，满足机器人手臂对尺寸的严格要求。
由图1-图3所示的应用在机器人手臂上的外转子电机可知道，进一步的，所述壳体1包括上壳体11和盖合在所述上壳体11上的下壳体12，所述下壳体12包括第一环形槽121和由所述第一环形槽121形成的第一安装通孔122，所述第一安装通孔122内设有减速组4。图中出示了上述外转子电机的一种具体实施方案，由图可知，所述下壳体11的形状为第一环形槽，所述减速组4放置在所述第一环形槽121形成的第一安装通孔122内，所述定子组2和所述转子组3设置在所述第一环形槽121内。采用这种结构，将所述减速组4和所述定子组2及所述转子组3进一步地分开，结构简单而严谨。
由图4所示的应用在机器人手臂上的外转子电机可知道，进一步的，所述行星减速组41包括太阳齿轮411、内齿轮413和啮合在太阳齿轮411和内齿轮413之间的行星齿轮412，所述太阳齿轮411与所述转子组3传动连接；所述输出组42包括设置在所述行星齿轮412远离所述转子组3一端并随所述行星齿轮412转动的输出法兰421，以及设置在所述行星齿轮412靠近所述转子组3一端并随所述行星齿轮412转动的行星齿轮保持架422，所述行星齿轮保持架422连接在输出法兰421上。图中出示了上述所述行星减速组41的一种具体实施方案，由图可知，所述内齿轮413为内齿，所述太阳齿轮411和所述行星齿轮412为外齿，所述太阳齿轮411转动时驱动所述行星齿轮412沿所述内齿轮413传动。采用这种结构，可实现把所述转子组3的输出转速降低的目的。所述行星减速组41的减速比为“1:6.43”。图中出示了上述所述输出组42的一种具体实施方案，由图可知，所述输出组42包括输出法兰421和盖合在所述输出法兰421上的行星齿轮保持架422，所述输出法兰421和所述行星齿轮保持架422形成放置所述行星减速组41的容腔，采用这种结构，可实现对所述行星减速组41的固定与支撑；所述行星齿轮412两侧分别与所述输出法兰421和所述行星齿轮保持架422连接，所述输出法兰421和所述行星齿轮保持架422随所述行星齿轮412转动，采用这种结构，通过所述输出法兰421实现降速后的输出。
由图5-图6所示的应用在机器人手臂上的外转子电机可知道，进一步的，包括用于固定所述内齿轮413的固定机构5，所述固定机构5包括固定通孔51和设置在所述固定通孔51内的固定柱52，所述固定通孔51包括设置在所述内齿轮413上的第一半圆521和设置在所述第一环形槽121上与所述第一半圆511形成圆孔用于所述固定柱52穿过的第二半圆512，所述固定通孔51沿所述内齿轮413外侧圆周方向均匀分布。图中出示了上述外转子电机的一种改进方案，由图可知，所述内齿轮413与所述第一环形槽121上设有固定机构5，采用这种结构，可以增加所述内齿轮413的稳定性，避免所述行星齿轮412沿所述内齿轮413传动时所述内齿轮413的移动。
由图4和图7所示的应用在机器人手臂上的外转子电机可知道，进一步的，所述转子组3包括磁轭31和沿所述磁轭31内侧圆周均匀分布的磁铁32，所述磁轭31上盖合有转子盖33；所述转子盖33靠近所述上壳体11的一端设有第二环型槽，所述第二环型槽内设有感应磁铁；所述定子组2包括电机铁芯21，所述电机铁芯21上设有定子盖22；所述磁轭31、所述磁铁32和所述电机铁芯21设置在所述第一环形槽121内。图中出示了上述转子组3和定子组2的一种具体实施方案，采用所述转子盖33靠近所述上壳体11的一端设有第二环型槽，所述第二环型槽内设有感应磁铁的这种结构，可通过改变外部电路的电流方向驱动所述转子组3转动，实现外转子电机的动力输入。采用所述磁轭31、所述磁铁32和所述电机铁芯21设置在所述第一环形槽121内的这种结构，有利于空间的优化。
由图8所示的应用在机器人手臂上的外转子电机可知道，进一步的，包括用于定位电机停止位置的定位机构13，所述定位机构13包括设置在所述定子盖22上的定位盘131和设置在所述输出法兰421上的指针132。采用这种结构，可直观地观察和控制电机的停止位置，有利于提高精确度。
由图8所示的应用在机器人手臂上的外转子电机可知道，进一步的，所述行星齿轮412与所述输出法兰521和所述行星齿轮保持架422之间设有垫片。采用这种结构，有利于降低所述行星齿轮保持架422和所述输出法兰521随所述行星齿轮412转动时的摩擦力，降低机械磨损，提高使用寿命。
由图1所示的应用在机器人手臂上的外转子电机可知道，进一步的，所述壳体1沿外侧圆周方向设有凸起7，所述凸起7沿所述壳体1轴线方向上设有用于螺钉穿过的第二安装通孔8。图中出示了上述外转子电机的一种改进方案，由图可知，所述壳体1上设有凸起7，所述凸起7沿所述壳体1的轴线方向设有第二安装通孔8，采用这种结构，螺丝穿过所述第二安装通孔8对所述上壳体11和所述下壳体12进行组装，这种结构增加螺丝的接触面积，使连接更加结实和牢固。优于现有外转子电机采用的将螺丝垂直壳体插入进行固定的方法。同时，采用这种结构，所述外转子电机外观呈齿轮形状，外形更加工业化，更加美观。
由图2所示的应用在机器人手臂上的外转子电机可知道，进一步的，所述第一环形槽121上设有用于定位外转子电机转动位置的霍尔线路板9。采用这种结构，更好地控制外转子电机转动，提高精确度。
由图3所示的应用在机器人手臂上的外转子电机可知道，进一步的，包括导线机构10，所述导线机构10包括设置在所述上壳体11和下壳体12上的导线通孔101和设置在所述导线通孔101之间的导线槽102。图中出示了上述外转子电机的一种改进方案，由图可知，所述导线槽102卡接在所述上壳体11和下壳体12上并盖合在所述导线通孔101上，所述导线槽102位于相邻的两个凸起7之间。采用这种结构，有利于解决电机上电线的导引，使整体结构更加紧凑和空间分布更加合理。
一种机器人手臂，包括上述的应用在机械臂上的外转子电机。采用这种结构，所述机器人手臂结构更加紧凑，更精确。
本发明方案一种应用在机器人手臂上的外转子电机的工作原理如下：
本发明提供了一种应用在机器人手臂上的外转子电机，包括壳体，所述壳体内设有定子组和设于所述定子组外侧的转子组，所述定子组内侧设有与所述转子组传动连接并用于降低所述转子组转速的减速组。所述定子组通过外部电源改变磁场驱动所述转子组环绕其转动，通过设置在所述定子组内侧并与所述转子组传动连接的减速组减低所述转子组的输出转速以达到提高扭矩的目的。采用这种把减速组内置到外转子电机内部的结构，在实现把转子组的输出转速降低的同时，实现了内部空间的优化，实现了电机的轻薄化，便于应用在对尺寸结构限制要求高的领域，如机器人手臂，关节部位等。
如上所述是结合具体内容提供的一种或多种实施方式，并不认定本申请的具体实施只局限于这些说明。凡与本申请的方法、结构等近似、雷同，或是对于本申请构思前提下做出若干技术推演，或替换都应当视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种应用在机器人手臂上的外转子电机，包括壳体(1)，所述壳体(1)内设有定子组(2)，所述定子组外侧设有转子组(3)，其特征在于，所述定子组(2)内侧设有与所述转子组(3)传动连接用于降低所述转子组(3)转速的减速组(4)，所述减速组(4)包括一端与所述转子组(3)传动连接的行星减速组(41)和传动连接在所述行星减速组(41)上的输出组(42)。
2.根据权利要求1所述的应用在机器人手臂上的外转子电机，其特征在于，所述壳体(1)包括上壳体(11)和盖合在所述上壳体(11)上的下壳体(12)，所述下壳体(12)包括第一环形槽(121)和由所述第一环形槽(121)形成的第一安装通孔(122)，所述第一安装通孔(122)内设有减速组(4)。
3.根据权利要求1所述的应用在机器人手臂上的外转子电机，其特征在于，所述行星减速组(41)包括太阳齿轮(411)、内齿轮(413)和啮合在太阳齿轮(411)和内齿轮(413)之间的行星齿轮(412)，所述太阳齿轮(411)与所述转子组(3)传动连接；所述输出组(42)包括设置在所述行星齿轮(412)远离所述转子组(3)一端上并随所述行星齿轮(412)转动的输出法兰(421)，以及设置在所述行星齿轮(412)靠近所述转子组(3)一端上并随所述行星齿轮(412)转动的行星齿轮保持架(422)，所述行星齿轮保持架(422)连接在输出法兰(421)上。
4.根据权利要求3所述的应用在机器人手臂上的外转子电机，其特征在于，包括用于固定所述内齿轮(413)的固定机构(5)，所述固定机构(5)包括固定通孔(51)和设置在所述固定通孔(51)内的固定柱(52)，所述固定通孔(51)包括设置在所述内齿轮(413)上的第一半圆(521)和设置在所述第一环形槽(121)上与所述第一半圆(511)形成圆孔用于所述固定柱(52)穿过的第二半圆(512)，所述固定通孔(51)沿所述内齿轮(413)外侧圆周方向均匀分布。
5.根据权利要求2所述的应用在机器人手臂上的外转子电机，其特征在于，所述转子组(3)包括磁轭(31)和沿所述磁轭(31)内侧圆周均匀分布的磁铁(32)，所述磁轭(31)上盖合有转子盖(33)，所述转子盖(33)靠近所述上壳体(11)的一端设有第二环型槽(34)，所述第二环型槽(34)内设有感应磁铁(35)；所述定子组(2)包括电机铁芯(21)，所述电机铁芯(21)上设有定子盖(22)；所述磁轭(31)、所述磁铁(32)和所述电机铁芯(21)设置在所述第一环形槽(121)内。
6.根据权利要求5所述的应用在机器人手臂上的外转子电机，其特征在于，包括用于定位电机停止位置的定位机构(13)，所述定位机构(13)包括设置在所述定子盖(22)上的定位盘(131)和设置在所述输出法兰(421)上的指针(132)；所述行星齿轮(412)与所述输出法兰(521)和所述行星齿轮保持架422之间设有垫片(6)。
7.根据权利要求2所述的应用在机器人手臂上的外转子电机，其特征在于，所述壳体(1)沿外侧圆周方向设有凸起(7)，所述凸起(7)沿所述壳体(1)轴线方向上设有用于螺钉穿过的第二安装通孔(8)。
8.根据权利要求2所述的应用在机器人手臂上的外转子电机，其特征在于，所述第一环形槽(121)上设有用于定位外转子电机转动位置的霍尔线路板(9)。
9.根据权利要求2所述的应用在机器人手臂上的外转子电机，其特征在于，包括导线机构(10)，所述导线机构(10)包括设置在所述上壳体(11)和下壳体(12)上的导线通孔(101)和设置在所述导线通孔(101)之间的导线槽(102)。
10.一种机器人手臂，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的应用在机械臂上的外转子电机。
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