CN113839538A - 一种转动机器人的无刷马达 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电机技术领域，尤其是指一种转动机器人的无刷马达，用位置传感器啦代替传统的电刷，通过位置传感器来感应转子的位置，再将位置信息传输到外部的控制器，控制器再根据位置信息来控制定子组件的通电情况，从而与转子组件的磁环配合，使转轴转动，转轴进而带动连接金属件转动，连接金属件与外部负载连接，从而可以通过连接金属件带动外部负载转动。本发明通过无刷的结构，驱动连接金属件转动，而连接金属件直接与外部负载连接，带动外部负载转动，从而可以不用通过转轴而是连接金属件直接带动外部负载转动，并且采用位置传感器来代替传统的电刷，可以有效减小马达的体积，同时降低因为电刷而造成的噪音大的问题。

Description

一种转动机器人的无刷马达
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其是指一种转动机器人的无刷马达。
背景技术
马达是小型智能机器人及基配件上不可缺少的动力源，传统的有刷直流电机体积大，电机工作效率低，过载时容易发热，而且电机的驱动转速相地波动范围比较大不利于简单而准确的控制。
传统的直流电机，由于其内部具有电刷，在工作时电刷与转子之间产生的摩擦容易导致发热，所以在过载时，电机才会出现过热的情况，并且由于电刷的存在，以及为了配合电刷的散热结构、通风结构等，无疑使得传统的直流电机的体积变大，所以在现在这种追求产品小体积的生活中，传统的直流电机的缺点不利于生活产品的改进。同时直流电机是用电刷接触的方式来实现电机内部电路的换向导电，就会产生不同程度的电磁干扰以及机械磨擦带来的噪音，电机的导电部位是以机械磨擦的方式来导通，就无法避免的影响到磨损件的寿命问题。
发明内容
本发明针对现有技术的问题提供一种转动机器人的无刷马达，采用无刷马达，减少了传统的直流电机的电刷导致的体积大、噪音大以及器件磨损的问题，从而实现了体积小，有利于减小转动机器人体积的目的。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种转动机器人的无刷马达，包括转子组件、定子组件以及控制组件，所述控制组件包括基板以及位置传感器，所述转子组件包括转轴、连接金属件、转子套以及磁环；所述位置传感器用于检测所述转轴的位置并将检测位置信息传输到外部的控制器，外部的控制器通过基板为定子组件和转子组件通电；所述定子组件装设于所述基板，定子组件套设于所述转轴的外周，所述定子组件用于使转轴转动；所述磁环装设于所述转子套的内壁，所述转子套开设有定子腔，所述定子组件位于所述定子腔；所述连接金属件可拆卸装设于所述转子套，所述转子套开设有套孔，所述连接金属件开设有连接孔，所述转轴依次穿设套孔和连接孔后带动连接金属件转动；所述转轴的端部位于所述连接孔中，所述连接金属件用于带动外部的待转动结构转动。
优选的，所述定子组件包括铁芯组、线圈绕组以及轴固定模块，所述铁芯组固定套设于所述轴固定模块，所述线圈绕组设置有若干组并且分别绕制在铁芯组，若干所述线圈通电时产生的磁场驱使所述转轴转动。
优选的，所述轴固定模块包括轴承以及铜套，所述轴承与所述转轴同轴设置并且轴承用于使转轴保持自由转动，所述铜套套设于所述轴承的外壁，所述铜套的底部装配于所述基板，所述转轴的底部与所述铜套的底部活动连接。
优选的，所述铜套的底部装设有防磨片，所述转轴的底部与所述防磨片活动连接。
优选的，所述铜套的内壁凸设有环形凸座，所述转轴开设有环形卡槽，所述轴固定模块还包括下轴垫片，所述下轴垫片的两侧分别与所述环形凸座以及所述轴承的底部抵触，所述下轴垫片为环形，所述下轴垫片的内环凸伸至所述环形卡槽中。
优选的，所述轴固定模块还包括上轴垫片，所述套孔的孔口处向所述轴承的方向延伸设置有套环，所述上轴垫片的两侧分别与套环以及轴承抵触。
优选的，所述基板开设有安装孔，所述铜套的外壁凸设有第一凸环，所述铜套装配于所述安装孔中后所述第一凸环抵触于所述基板。
优选的，所述铜套的外壁还凸设与第二凸环，所述铁芯组套设于所述铜套的外壁后，铁芯组的底部与所述第二凸环抵触使铁芯组固定于所述定子腔中。
优选的，所述连接金属件开设有条形通孔，所述条形通孔与所述连接孔连通。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种转动机器人的无刷马达，用位置传感器啦代替传统的电刷，通过位置传感器来感应转子的位置，再将位置信息传输到外部的控制器，控制器再根据位置信息来控制定子组件的通电情况，从而与转子组件的磁环配合，使转轴转动，转轴进而带动连接金属件转动，连接金属件与外部负载连接，从而可以通过连接金属件带动外部负载转动。本发明通过无刷的结构，驱动连接金属件转动，而连接金属件直接与外部负载连接，带动外部负载转动，从而可以不用通过转轴而是连接金属件直接带动外部负载转动，并且采用位置传感器来代替传统的电刷，可以有效减小马达的体积，同时降低因为电刷而造成的噪音大的问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的截面图；
图3为本发明的转轴的结构示意图；
图4为本发明的连接金属件的结构示意图；
图5为本发明的转子套的结构示意图；
图6为本发明的铜套的结构示意图；
图7为本发明的铜套的截面图。
在图1至图7中的附图标记包括：
1-基板，2-FPC板，3-转轴，4-连接金属件，5-转子套，6-磁环，7-定子腔，8-套孔，9-连接孔，10-铁芯组，11-轴承，12-铜套，13-防磨片，14-环形凸座，15-环形卡槽，16-下轴垫片，17-上轴垫片，18-套环，20-第一凸环，21-第二凸环，22-条形通孔，23-螺丝孔。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。以下结合附图对本发明进行详细的描述。
本实施例提供的一种转动机器人的无刷马达，如图1至图7，包括转子组件、定子组件以及控制组件，所述控制组件包括基板1以及位置传感器，所述转子组件包括转轴3、连接金属件4、转子套5以及磁环6；所述位置传感器用于检测所述转轴3的位置并将检测位置信息传输到外部的控制器，外部的控制器通过基板1为定子组件和转子组件通电；所述定子组件装设于所述基板1，定子组件套设于所述转轴3的外周，所述定子组件用于使转轴3转动；所述磁环6装设于所述转子套5的内壁，所述转子套5开设有定子腔7，所述定子组件位于所述定子腔7；所述连接金属件4可拆卸装设于所述转子套5，所述转子套5开设有套孔8，所述连接金属件4开设有连接孔9，所述转轴3依次穿设套孔8和连接孔9后带动连接金属件4转动，其中转子套5与转轴3组装一起后同步转动；所述转轴3的端部位于所述连接孔9中，所述连接金属件4用于带动外部的待转动结构转动。
具体地，本实施例的控制组件为现有技术，即包括无刷马达的必要结构位置传感器、用于供电的基板1结构以及用于控制定子组件的线圈绕组通电方向的电子开关模块，例如图1所示，基板1上设置有电流传输用的FPC板2，上述结构以及工作原理，本实施例不做赘述。本实施例组装后的截面图如图2所示，当位置传感器检测的位置信号传输到外部的控制器后，外部的控制器则通过基板1以及电子开关模块来为定子组件的线圈绕组通电，使定子组件的各相线圈绕组中的电流随着转子组件位置信息的改变来按照一定的顺序进行切换，实现无接触的换向。转子组件中的磁环6结构，也是现有技术中的磁环6，用于与定子组件产生的磁场相配合，定子组件通电后产生磁场，使带有磁环6的转子套5转动，进而使转轴3转动，连接金属件4与转轴3同轴连接并与转轴3同步转动，所以转轴3的转动便带动连接金属件4转动，而转轴3不需要凸伸出连接金属件4，也就是如图2所示，转轴3的端部结构还位于连接金属件4的连接孔9中，所以本实施例是直接通过连接金属件4与外部负载连接，具体与外部的连接结构可以是套接、插接等常用方式，此处不赘述，当转轴3转动后，则连接金属件4可以驱动外部负载转动，从而实现本实施例无刷马达的驱动作用。本实施例直接通过连接金属件4来带动外部负载转动，而不是通过转轴3，从而可以保护转轴3，连接金属件4的直径大于转轴3，难以损坏，并且由于本实施例的无刷马达的体积较小，所以转轴3的直径也是小于传统的电机的转轴3的，因而通过连接金属件4来驱动外部负载可以更稳定，也使得本实施例的无刷马达结构更简洁，不需要更多的转轴3与连接金属件4的连接结构。本实施例通过无刷的结构，并且采用位置传感器来代替传统的电刷，减少了传统的直流电机的电刷导致的体积大、噪音大以及器件磨损的问题，从而有效减小无刷马达的体积，同时降低因为电刷而造成的噪音大的问题，应用与生活用品如扫地机器人，也可以节省马达在扫地机器人中占用的空间。
现有技术中的传统直流电机，由于有刷电机的结构原因，电刷和换向器的接触电阻很大，造成电机整体电阻较大，容易发热，而永磁体是热敏元件，如果温度太高的话，磁钢是会退磁的，使电机性能下降，影响有刷电机的寿命，而有刷电机发热问题，很大程度是因为电流做功在电机内部电阻上了，电能有很大程度转化为了热能，所以有刷电机的输出功率不大，效率也不高。本实施例的无刷马达，因为体积变小，线圈绕组的线圈直径也变小，也就是线圈的阻抗改变，并且没有了电刷和换向器之间的接触电阻，所以很大程度上减少优化了马达工作时的散热问题，所以电能大部分都能转化为功率输出，有助于增加电机扭力，更容易准确控制输出转矩。另外，在本实施例的无刷马达，采用金属制成的连接金属件4，既可以起到负载传动的作用，还可以对电机定子组件和转子组件产生的热量进行有效的散热，进一步确保无刷马达的温升，提升无刷马达及整体转动结构的使用寿命。
本实施例提供的一种转动机器人的无刷马达，如图2所示，为本实施例的定子组件的结构示意图，定子组件包括铁芯组10、线圈绕组(附图中未示出)以及轴固定模块，其中轴固定组件是用于固定转轴3的位置，使其可以保持转动，其中的铁芯组10，由若干铁芯片堆叠而成，如图2所示，若干的线圈绕组再分别绕设在铁芯组10上，形成三相、星形连接的绕线方式以及单副磁对极的结构，当然，这是本实施例的一种实施方式，在实际应用中，可以采用其他的绕制方式。
其中，轴固定模块包括轴承11以及铜套12，轴承11与所述转轴3同轴设置并且轴承11用于使转轴3保持自由转动，铜套12套设于所述轴承11的外壁，铜套12的底部装配于基板1，转轴3的底部与铜套12的底部活动连接。
具体地，本实施例的轴承11为圆筒状，装配在铜套12内，铜套12的结构如图2、图6和图7所示，外壁凸设有第一凸环20和第二凸环21，内壁设置有环形凸座14，轴承11装配在铜套12内后抵触在环形凸座14上，而为了配合转轴3的固定，在环形凸座14与轴承11之间还装配一下轴垫片16，转轴3的底部开设环形卡槽15，所装配一起后，下轴垫片16插入到环形卡槽15中，但与环形卡槽15的槽壁之间保留有一定的缝隙，从而既可以将转轴3限制在轴承11内，又可以防止转轴3与轴承11松脱，如图2所示。而铜套12装配于基板1的安装孔(附图中未示出)中后，铜套12的第一凸环20抵触在基板1上，铁芯组10套设在铜套12的外部并且抵触在第二凸环21上，从而将铁芯组10固定在转子套5的定子腔7中。本实施例的铜套12结构简单，不需要其他的辅助零件，组装方便。
进一步的，在转轴3的底部与铜套12的底部之间增加设置有防磨片13，因而在转轴3高速转动的时候，可以通过防磨片13来防止铜套12被磨损。
更进一步的，转子套5的结构如图5所示，其套孔8延伸设置有套环18，套环18和轴承11之间还设置有上轴垫片17，上轴垫片17抵触在套环18和轴承11之间，避免套环18因为转动而磨损轴承11。套环18与上轴垫片17连接的一端设置有弧面，便于将转轴3插入套环18中。
本实施例的连接金属件4的结构如图4所示，其设置有连接孔9和条形通孔22，将转轴3插入到连接孔9中使得连接金属件4与转轴3同轴设置并且同步转动，连接金属件4上还开设有条形通孔22，如图4所示，可以通过将外部负载插接到改条形通孔22中(若外部负载设置有相应的定位柱，将定位柱插接到条形通孔22中)，亦或者外部负载通过螺丝与金属连接件上的螺丝孔23螺接的方式进行装配，从而可以通过连接金属件4与驱动外部负载转动；将连接金属件4与转子套5连接一起，如图1和图2所示，更有利于无刷马达转动过程中产生的热量的释放，即通过转子套5以及连接金属件4两者同时进行散热，具体的连接结构为现有技术，此处不赘述。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种转动机器人的无刷马达，包括转子组件、定子组件以及控制组件，其特征在于：所述控制组件包括基板以及位置传感器，所述转子组件包括转轴、连接金属件、转子套以及磁环；所述位置传感器用于检测所述转轴的位置并将检测位置信息传输到外部的控制器，外部的控制器通过基板为定子组件和转子组件通电；
所述定子组件装设于所述基板，定子组件套设于所述转轴的外周，所述定子组件用于使转轴转动；所述磁环装设于所述转子套的内壁，所述转子套开设有定子腔，所述定子组件位于所述定子腔；
所述连接金属件可拆卸装设于所述转子套，所述转子套开设有套孔，所述连接金属件开设有连接孔，所述转轴依次穿设套孔和连接孔后带动连接金属件转动；
所述转轴的端部位于所述连接孔中，所述连接金属件用于带动外部的待转动结构转动。
2.根据权利要求1所述一种转动机器人的无刷马达，其特征在于：所述定子组件包括铁芯组、线圈绕组以及轴固定模块，所述铁芯组固定套设于所述轴固定模块，所述线圈绕组设置有若干组并且分别绕制在铁芯组，若干所述线圈通电时产生的磁场驱使所述转轴转动。
3.根据权利要求2所述一种转动机器人的无刷马达，其特征在于：所述轴固定模块包括轴承以及铜套，所述轴承与所述转轴同轴设置并且轴承用于使转轴保持自由转动，所述铜套套设于所述轴承的外壁，所述铜套的底部装配于所述基板，所述转轴的底部与所述铜套的底部活动连接。
4.根据权利要求3所述一种转动机器人的无刷马达，其特征在于：所述铜套的底部装设有防磨片，所述转轴的底部与所述防磨片活动连接。
5.根据权利要求3所述一种转动机器人的无刷马达，其特征在于：所述铜套的内壁凸设有环形凸座，所述转轴开设有环形卡槽，所述轴固定模块还包括下轴垫片，所述下轴垫片的两侧分别与所述环形凸座以及所述轴承的底部抵触，所述下轴垫片的形状为环形，所述下轴垫片的内环凸伸至所述环形卡槽中。
6.根据权利要求3所述一种转动机器人的无刷马达，其特征在于：所述轴固定模块还包括上轴垫片，所述套孔的孔口处向所述轴承的方向延伸设置有套环，所述上轴垫片的两侧分别与套环以及轴承抵触。
7.根据权利要求3所述一种转动机器人的无刷马达，其特征在于：所述基板开设有安装孔，所述铜套的外壁凸设有第一凸环，所述铜套装配于所述安装孔中后所述第一凸环抵触于所述基板。
8.根据权利要求3所述一种转动机器人的无刷马达，其特征在于：所述铜套的外壁还凸设与第二凸环，所述铁芯组套设于所述铜套的外壁后，铁芯组的底部与所述第二凸环抵触使铁芯组固定于所述定子腔中。
9.根据权利要求1所述一种转动机器人的无刷马达，其特征在于：所述连接金属件开设有条形通孔，所述条形通孔与所述连接孔连通。
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