CN114598090A - 一种增磁型双调制环的磁齿轮复合电机结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种增磁型双调制环的磁齿轮复合电机结构，其包括设于机壳内部的定子和转子，转子具有延伸出机壳一侧的转子轴，转子与定子之间设置有第一调制环，第一调制环与转子之间设置有第一轴承，第一调制环具有延伸出机壳另一侧的第一法兰轴，第一法兰轴与转子轴同轴设置，所述转子内设有第二调制环，第二调制环与转子之间设置有第二轴承，第二调制环与第一调制环同步转动。该复合电机结构应用于工业机械臂的伺服电机，替代原有的双电机实现双自由度直接驱动。所提出的新电机结构基于磁场调制原理运行的同时，提供多磁通回路增大磁通密度，提高电机的输出力矩，进而容易达到更大的加速度和更高控制精度。

Description

一种增磁型双调制环的磁齿轮复合电机结构
【技术领域】
本发明涉及永磁电机领域，尤其是涉及一种增磁型双调制环的磁齿轮复合电机结构。
【背景技术】
多自由度工业机械臂是目前工业自动化所必须的设备之一，可以在自动化流水线上完成各种复杂操作。在工业机器臂和自动化单元之间，伺服电机始终处于将结构按照控制指令的要求准确、及时、稳妥地传送到位的关键作用，所以属于机械臂系统的核心零部件。传统的多自由度伺服系统往往需要多台电机实现多个自由度的运动，这样的系统暴露出结构复杂、体积大、成本高、集成度低、需要齿轮箱传动装置等缺陷。
【发明内容】
本发明的目的是为了克服上述问题，我们提供一种增磁型双调制环的磁齿轮复合电机结构，其具有结构相对简单、体积小、集成度高、制造成本低等优点。
为实现上述目的，我们提供了一种增磁型双调制环的磁齿轮复合电机结构，其包括机壳和设于机壳内部的定子和转子，转子具有转子轴和转子铁芯，转子轴延伸出机壳的一侧，转子与定子之间设置有第一调制环，第一调制环具有内腔和第一法兰轴，第一法兰轴延伸出机壳的另一侧，转子铁芯设于内腔中并通过第一轴承连接，转子内设有第二调制环，第二调制环与转子之间通过第二轴承连接，第二调制环具有延伸出转子并与第一调制环连接的第二法兰轴。
于一个或多个实施例中，所述转子包括转子轴、转子铁芯、第一端盖和第二端盖，第一端盖和第二端盖分别设于转子铁芯的两端，转子轴设于第一端盖上，所述转子铁芯周向均匀分布有多个永磁体。
于一个或多个实施例中，所述转子铁芯、第一端盖和第二端盖围成包裹第二调制环的第二包围腔。
于一个或多个实施例中，所述第一调制环包括第一法兰轴、第一端环、第二端环及多个调磁块，第一法兰轴设于第一端环的一端，第二端环设于第一端环的另一端并通过第一螺栓连接固定，多个调磁块周向均匀分布于第一端环的表面，所述第二端环设有用于放置第一轴承的嵌腔。
于一个或多个实施例中，所述第一端环呈一侧开口的杯状形，第二端环设于该开口处，所述第一端环与第二端环形成包裹转子的第一包围腔，第二端环开有供转子轴穿过的开口。
于一个或多个实施例中，所述第二调制环包括凸极转子铁芯、第二法兰轴和第三法兰轴，第二法兰轴和第三法兰轴分别设于凸极转子铁芯的两端，第二法兰轴与第三法兰轴均设有所述第二轴承，所述第一端盖和第二端盖均具有容置第二轴承的容腔。
于一个或多个实施例中，所述第二法兰轴和第三法兰轴均通过第二螺栓与凸极转子铁芯连接固定，所述第二法兰轴穿过第二端盖并通过第三螺栓与第一调制环连接固定。
于一个或多个实施例中，所述机壳设有与转子轴连接的第三轴承、及设有与第一法兰轴连接的第四轴承。
于一个或多个实施例中，所述机壳包括外壳体、第一机盖和第二机盖，第一机盖和第二机盖通过第四螺栓与外壳体连接，所述第三轴承安装于第一机盖上，第四轴承安装于第二机盖上。
本发明同背景技术相比具有以下技术效果：该复合电机结构应用于工业机械臂的伺服电机，替代原有的双电机实现双自由度直接驱动。所提出的新电机结构基于磁场调制原理运行的同时，提供多磁通回路增大磁通密度，提高电机的输出力矩，进而容易达到更大的加速度和更高控制精度。这种新结构具有两个调制环，但旋转速度保持一致，因此并没有增加磁齿轮复合电机实现的复杂程度，其解决了传统多自由度工业机械臂伺服电机组的结构复杂、体积大、成本高、集成度低、需要齿轮箱传动装置等缺陷。
【附图说明】
图1为本发明实施例复合电机的爆炸图；
图2为本发明实施例复合电机的剖视图；
图3为本发明实施例定子的结构示意图；
图4为本发明实施例第一调制环的结构示意图(局部剖)；
图5为为本发明实施转子的结构示意图(局部剖)；
图6为本发明实施例第二调制环的结构示意图(局部剖)。
【具体实施方式】
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。
请参看图1-6，本申请提供了一种增磁型双调制环的磁齿轮复合电机结构，其包括设于机壳1内部的定子2和转子3，机壳包括外壳体10、第一机盖11和第二机盖12，第一机盖11和第二机盖12通过第四螺栓与外壳体10连接固定，定子由定子铁芯和绕组构成。
转子3具有延伸出机壳1一侧的转子轴31，第一机盖11上安装第三轴承与转子轴31连接，即转子轴31从第一机盖处伸出，转子3与定子2之间设置有第一调制环4，第一调制环4与转子3之间设置有第一轴承5，以确保第一调制环与转子可以平稳地转动，第一调制环4具有延伸出机壳1另一侧的第一法兰轴41，第二机盖12上安装第四轴承9与第一法兰轴41连接，即第一法兰轴41从第二机盖12处伸出，第一法兰轴41与转子轴31同轴设置，所述转子3内设有第二调制环6，第二调制环6与转子3之间设置有第二轴承7，第二调制环6与第一调制环4同步转动。
所述第一调制环4包括第一端环42、第二端环43及多个调磁块44，第一法兰轴41设于第一端环42的一端，第二端环43设于第一端环42的另一端并通过第一螺栓连接固定，多个调磁块44周向均匀分布于第一端环42的表面，所述第二端环43设有用于放置第一轴承5的嵌腔，采用该上述结构，有利于对第一调制环安装、拆卸，以及后续便于对转子的安装配合。
具体地，所述第一端环42呈一侧开口的杯状形，第二端环43设于该开口处，所述第一端环42与第二端环43形成包裹转子3的第一包围腔，第二端环43开有供转子轴31穿过的开口，采用该结构完成转子与第一调制环的安装，使两者之间结构更为紧密，充分利用内部空间。
所述转子3包括转子轴31、转子铁芯32、第一端盖33和第二端盖34，第一端盖33和第二端盖34分别设于转子铁芯32的两端，具体通过螺栓连接固定，转子轴设于第一端盖33上，转子轴与第一端盖为一体成型结构，所述转子铁芯32周向均匀分布有多个永磁体35，在本实施例中，永磁体优选为内置式辐条形切向充磁实现方式，保证向内外两侧都有主磁通；永磁体可选表贴式径向充磁方式，但必须内外双侧都表贴磁体。
所述转子铁芯32、第一端盖33和第二端盖34围成包裹第二调制环6的第二包围腔，采用该结构完成转子与第二调制环的安装，使两者之间结构更为紧密，充分利用内部空间，不占用机壳1内部空间，使机壳体积可以进一步缩小。
第二调制环6包括凸极转子铁芯61、第二法兰轴62和第三法兰轴63，第二法兰轴62和第三法兰轴63分别设于凸极转子铁芯61的两端，第二法兰轴62与第三法兰轴63均设有所述第二轴承7，所述第一端盖33和第二端盖34均具有容置第二轴承7的容腔，通过第二轴承，可以确保转子与第二调制环的连接紧密性，防止发生窜动。
所述第二法兰轴62和第三法兰轴63均通过第二螺栓与凸极转子铁芯61连接固定，所述第二法兰轴62穿过第二端盖34并通过第三螺栓与第一调制环连接固定，使第一调制环与第二调制环机械固定，没有产生相对运动。
需要说明的是，根据磁场调制基本原理，定子2的绕组在电磁上的极对数应等于调磁块44的数目减去永磁体35的极对数。因此，绕组优选少极数的分布绕组，在某些特殊极槽数和调磁块数配比下，也可选用集中绕组，如11对极/24槽或13对极/24槽等。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (9)

1.一种增磁型双调制环的磁齿轮复合电机结构，其特征在于：包括机壳(1)和设于机壳(1)内部的定子(2)和转子(3)，转子(3)具有转子轴(31)和转子铁芯(32)，转子轴(31)延伸出机壳(1)的一侧，转子(3)与定子(2)之间设置有第一调制环(4)，第一调制环(4)具有内腔和第一法兰轴(41)，第一法兰轴(41)延伸出机壳(1)的另一侧，转子铁芯(32)设于内腔中并通过第一轴承(5)连接，转子(3)内设有第二调制环(6)，第二调制环(6)与转子(3)之间通过第二轴承(7)连接，第二调制环(6)具有延伸出转子并与第一调制环(4)连接的第二法兰轴(62)。
2.根据权利要求1所述的一种增磁型双调制环的磁齿轮复合电机结构，其特征在于：所述转子(3)包括转子轴(31)、转子铁芯(32)、第一端盖(33)和第二端盖(34)，第一端盖(33)和第二端盖(34)分别设于转子铁芯(32)的两端，转子轴设于第一端盖(33)上，所述转子铁芯(32)周向均匀分布有多个永磁体(35)。
3.根据权利要求2所述的一种增磁型双调制环的磁齿轮复合电机结构，其特征在于：所述转子铁芯(32)、第一端盖(33)和第二端盖(34)围成包裹第二调制环(6)的第二包围腔。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种增磁型双调制环的磁齿轮复合电机结构，其特征在于：所述第一调制环(4)包括第一法兰轴(41)、第一端环(42)、第二端环(43)及多个调磁块(44)，第一法兰轴(41)设于第一端环(42)的一端，第二端环(43)设于第一端环(42)的另一端并通过第一螺栓连接固定，多个调磁块(44)周向均匀分布于第一端环(42)的表面，所述第二端环(43)设有用于放置第一轴承(5)的嵌腔。
5.根据权利要求4所述的一种增磁型双调制环的磁齿轮复合电机结构，其特征在于：所述第一端环(42)呈一侧开口的杯状形，第二端环(43)设于该开口处，所述第一端环(42)与第二端环(43)形成包裹转子(3)的第一包围腔，第二端环(43)开有供转子轴(31)穿过的开口。
6.根据权利要求1-3任一项所述的一种增磁型双调制环的磁齿轮复合电机结构，其特征在于：所述第二调制环(6)包括凸极转子铁芯(61)、第二法兰轴(62)和第三法兰轴(63)，第二法兰轴(62)和第三法兰轴(63)分别设于凸极转子铁芯(61)的两端，第二法兰轴(62)与第三法兰轴(63)均设有所述第二轴承(7)，所述第一端盖(33)和第二端盖(34)均具有容置第二轴承(7)的容腔。
7.根据权利要求6所述的一种增磁型双调制环的磁齿轮复合电机结构，其特征在于：所述第二法兰轴(62)和第三法兰轴(63)均通过第二螺栓与凸极转子铁芯(61)连接固定，所述第二法兰轴(62)穿过第二端盖(34)并通过第三螺栓与第一调制环连接固定。
8.根据权利要求1-3任一项所述的一种增磁型双调制环的磁齿轮复合电机结构，其特征在于：所述机壳(1)设有与转子轴(31)连接的第三轴承(8)、及设有与第一法兰轴(41)连接的第四轴承(9)。
9.根据权利要求8所述的一种增磁型双调制环的磁齿轮复合电机结构，其特征在于：所述机壳(1)包括外壳体(10)、第一机盖(11)和第二机盖(12)，第一机盖(11)和第二机盖(12)通过第四螺栓与外壳体(10)连接，所述第三轴承(8)安装于第一机盖(11)上，第四轴承(9)安装于第二机盖(12)上。
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