CN116667572B - 一种空心杯电机 - Google Patents
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Abstract
本发明属于空心杯电机技术领域，且公开了一种空心杯电机，包括金属壳体，所述金属壳体内腔靠近左端的位置上固定安装有永磁体，所述永磁体的右端设有位于金属壳体内部的空心线圈，所述空心线圈的中部固定安装有主轴，所述空心线圈的右端固定安装有绝缘盖。本发明通过对装备自身工作时产生的旋转进行利用，通过将旋转的动力转变为离心力驱使液体发生流动，并通过流动的液体作为缓冲对径向的跳动进行吸收，可有效降低径向的跳动，同时由于液体的缓冲基本不会产生反向作用力，对装置的正常旋转不会造成较大的影响，有效避免传统装置使用限位套容易影响装置正常旋转的问题，实现了在不影响装置正常旋转的前提下降低径向的跳动，适合推广使用。
Description
技术领域
本发明属于空心杯电机技术领域，具体为一种空心杯电机。
背景技术
空心杯电动机属于直流永磁的伺服、控制电动机，也可以将其归类为微特电机。空心杯电动机具有突出的节能特性、灵敏方便的控制特性和稳定的运行特性，技术先进性十分明显。作为高效率的能量转换装置，在很多领域代表了电动机的发展方向。空心杯电动机在结构上突破了传统电机的转子结构形式，采用的是无铁芯转子，也叫空心杯型转子。这种新颖的转子结构彻底消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗。空心杯电机由于其体积小，启动速度快，且转速较高内部结构较为简单，可进行快速启动和停止所以在一些对精度要求较高且对安装空间有要求的场合得到了广泛的应用。
常规的空心杯电机，由于其内部不存在铁芯，转子缺乏一定的限位，导致空心杯内部的转子在旋转过程中会发生一定的径向跳动，通常来说跳动范围一般在三毫米以内，但由于空心杯电机的体积较小导致细微的跳动也会引起空心杯电机的震动，现有技术中为了抑制这一情况，常会使用限位套来实现主轴的径向限位，这种限位方式虽能减少一定的震动，但限位套也反向抑制了转子的转动造成了转子转动时阻力较高，对转子的转速存在一定的抑制，存在一定的能量损耗。
空心杯电机由于其特殊的内部构造，导致电机的内部不存在铁芯，而钻子在转动过程中由于会发生径向跳动即使采用方法对其跳动进行抑制，但跳动所产生的震动依然会传导至外壳处，但由于主轴的跳动主要发生在电机的输出轴处，即震动会集中在电机的输出端，此时就会导致电机的震动不均匀，容易导致电机外壳的输出端与电机安装槽之间的受力时间较长，对电机寿命存在一定的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空心杯电机，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种空心杯电机，包括金属壳体，所述金属壳体内腔靠近左端的位置上固定安装有永磁体，所述永磁体的右端设有位于金属壳体内部的空心线圈，所述空心线圈的中部固定安装有主轴，所述空心线圈的右端固定安装有绝缘盖，所述主轴的右端贯穿绝缘盖的中部，所述金属壳体的右端活动安装有端盖，所述永磁体的中部开设有通孔，所述金属壳体内腔的左端固定安装有位于永磁体左端的稳定组件，所述主轴的左端依次贯穿通孔和稳定组件的中部且位于金属壳体的左端，所述金属壳体的上下两端均开设有位于稳定组件上方的输液口，所述输液口与稳定组件的内部相连通。
在实际使用前，可根据需要在主轴的外侧面连接有负载，同时需将该装置稳定的安装在电机安装槽中，并露出接线部位，同时需确保稳定组件内部的冷却液非蓄满状态需保持其内部的冷却液接近三分之二以保持液体的流动，完成使用前的准备。
作为本发明进一步的技术方案，所述端盖通过卡扣与金属壳体之间活动连接，所述端盖内侧面的前后两侧均固定安装有位于主轴外侧面的电刷，所述端盖右端的前后两侧均安装有接线端子，所述接线端子与电刷之间电性连接。
作为本发明进一步的技术方案，所述主轴与通孔之间活动套接，所述空心线圈活动套接在永磁体的外侧面且空心线圈的内侧面不与永磁体的外侧面相接触。
作为本发明进一步的技术方案，所述金属壳体内腔的左端固定安装有位于主轴外侧面的密封垫，所述密封垫的右端固定安装有位于主轴外侧面的轴承。
作为本发明进一步的技术方案，所述主轴的外侧面与轴承的内侧面固定套接，所述主轴位于金属壳体的外侧面固定套接有齿轮。
在检修时，可通过撬开端盖即可对金属壳体的内部进行检修，而在装置正常工作过程中，可通过接线端子分别连接电源的正负极并给与一定的电压和电流，此时空心线圈即可在磁场作用下发生转动并带动主轴同步转动，此时主轴即可相对轴承旋转，并在轴承的作用下实现主轴左端齿轮的转动，完成动能的输出。
作为本发明进一步的技术方案，所述稳定组件包括不锈钢壳体，所述不锈钢壳体的外侧面与金属壳体的内腔之间固定套接，所述不锈钢壳体的内部存储有冷却液，所述不锈钢壳体位于主轴的外侧面，所述稳定组件还包括位于不锈钢壳体内部的安装板，所述安装板固定套接在主轴的外侧面。
作为本发明进一步的技术方案，所述不锈钢壳体的右端固定安装有密封壳体，所述安装板的右端等角度固定安装有叶轮，所述安装板相对不锈钢壳体转动，所述密封壳体的内侧面等角度固定连通有延长管。
作为本发明进一步的技术方案，所述延长管的内部活动套接有活塞板，所述活塞板远离密封壳体的一端固定连接有活塞杆，所述活塞杆的另一端贯穿延长管的一端且固定连接有限位球，所述限位球的外侧面与主轴的外侧面相接触。
当主轴发生转动时，此时可同步带动安装板旋转，此时位于安装板一端的叶轮随之发生旋转，并在不锈钢壳体的内部产生离心作用，此时位于不锈钢壳体内部的部分液体可通过输液口导出，同时，不锈钢壳体内部的部分液体可通过延长管的引导进入延长管的内部，并充满延长管的内部，当主轴发生纵向跳动时，可与限位球相接触，并给予活塞杆以及活塞板一定的压力，此时活塞板随之相对延长管位移并将冲击传导至延长管内部的液体并通过液体对冲击进行缓冲，进而完成径向跳动的抑制，驱使主轴转动稳定。
通过对装备自身工作时产生的旋转进行利用，通过将旋转的动力转变为离心力驱使液体发生流动，并通过流动的液体作为缓冲对径向的跳动进行吸收，可有效降低径向的跳动，同时由于液体的缓冲基本不会产生反向作用力，对装置的正常旋转不会造成较大的影响，有效避免传统装置使用限位套容易影响装置正常旋转的问题，实现了在不影响装置正常旋转的前提下降低径向的跳动，适合推广使用。
作为本发明进一步的技术方案，所述金属壳体外侧面的上下两端均安装有暂存箱，所述暂存箱靠近金属壳体输出端的一端均固定连通有输液管，所述输液管的另一端与输液口之间相连通。
作为本发明进一步的技术方案，所述暂存箱的外侧面固定安装有散热片，两个所述暂存箱之间通过循环管相互连通。
当不锈钢壳体内部的液体因离心作用通过输液口被导出时，此时液体可通过输液管进入暂存箱的内部，并在暂存箱的内部进行短暂的停留，由于主轴的径向跳动会导致金属壳体的左端出现一定的震动，而离心的液体在震动作用下会产生激荡，此时可通过液体的输送将激荡力传导至暂存箱处，此时金属壳体左端的震动亦可被传导至金属壳体的右端，实现震动平衡以及震动补偿。
通过对装置自身的旋转进行利用，利用旋转实现液体的离心配合震动产生的激荡，进而利用液体对震动进行传递，通过流体实现震动的传递，进而平衡装置各处的震动实现震动补偿，整个过程自动化完成无需进行特殊操作，可有效避免传统装置震动不均造成的电机寿命下降的问题，可有效减少因震动不均造成的寿命下降，提高使用寿命。
当不锈钢壳体内部的液体因为离心作用被输液口导出时，此时金属壳体内部的热量亦可被冷却液所吸收，由于冷却液的离心作用和激荡作用，冷却液可通过输液管传导至暂存箱处，并通过循环管完成循环，此时位于暂存箱内部的液体可通过散热片将热量导出，并配合冷却液的流动完成装置的散热，降低装置的工作温度。
通过对装置旋转动作的再次利用，并通过液体的流动作用，在实现跳动抑制以及震动补偿的前提下，还可利用液体的流动带走装置工作时的热量，避免传统装置仅依靠金属外壳进行散热，散热效率较低易产生过热造成动力下降的问题，可有效提高装置的散热能力，进而提高装置持续峰值工作时间，提高装置的动力性能。
本发明的有益效果如下：
1、本发明通过对装备自身工作时产生的旋转进行利用，通过将旋转的动力转变为离心力驱使液体发生流动，并通过流动的液体作为缓冲对径向的跳动进行吸收，可有效降低径向的跳动，同时由于液体的缓冲基本不会产生反向作用力，对装置的正常旋转不会造成较大的影响，有效避免传统装置使用限位套容易影响装置正常旋转的问题，实现了在不影响装置正常旋转的前提下降低径向的跳动，适合推广使用。
2、本发明通过对装置自身的旋转进行利用，利用旋转实现液体的离心配合震动产生的激荡，进而利用液体对震动进行传递，通过流体实现震动的传递，进而平衡装置各处的震动实现震动补偿，整个过程自动化完成无需进行特殊操作，可有效避免传统装置震动不均造成的电机寿命下降的问题，可有效减少因震动不均造成的寿命下降，提高使用寿命。
3、本发明通过对装置旋转动作的再次利用，并通过液体的流动作用，在实现跳动抑制以及震动补偿的前提下，还可利用液体的流动带走装置工作时的热量，避免传统装置仅依靠金属外壳进行散热，散热效率较低易产生过热造成动力下降的问题，可有效提高装置的散热能力，进而提高装置持续峰值工作时间，提高装置的动力性能。
附图说明
图1为本发明整体结构的侧面三维示意图；
图2为本发明整体结构的正面三维示意图；
图3为本发明暂存箱内部结构的剖视示意图；
图4为本发明金属壳体内部结构的剖视示意图；
图5为本发明空心线圈和永磁体以及稳定组件结构的分解示意图；
图6为本发明永磁体结构的单独示意图；
图7为本发明稳定组件结构的单独示意图；
图8为本发明稳定组件结构的单独剖视示意图；
图9为本发明延长管内部结构的剖视示意图。
图中：1、金属壳体；2、端盖；3、接线端子；4、电刷；5、空心线圈；6、绝缘盖；7、主轴；8、永磁体；9、通孔；10、密封垫；11、轴承；12、齿轮；13、稳定组件；131、不锈钢壳体；132、安装板；133、叶轮；134、密封壳体；135、延长管；136、活塞板；137、活塞杆；138、限位球；14、输液口；15、输液管；16、暂存箱；17、散热片；18、循环管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图9所示，本发明实施例中，一种空心杯电机，包括金属壳体1，金属壳体1内腔靠近左端的位置上固定安装有永磁体8，永磁体8的右端设有位于金属壳体1内部的空心线圈5，空心线圈5的中部固定安装有主轴7，空心线圈5的右端固定安装有绝缘盖6，主轴7的右端贯穿绝缘盖6的中部，金属壳体1的右端活动安装有端盖2，永磁体8的中部开设有通孔9，金属壳体1内腔的左端固定安装有位于永磁体8左端的稳定组件13，主轴7的左端依次贯穿通孔9和稳定组件13的中部且位于金属壳体1的左端，金属壳体1的上下两端均开设有位于稳定组件13上方的输液口14，输液口14与稳定组件13的内部相连通。
在实际使用前，可根据需要在主轴7的外侧面连接有负载，同时需将该装置稳定的安装在电机安装槽中，并露出接线部位，同时需确保稳定组件13内部的冷却液非蓄满状态需保持其内部的冷却液接近三分之二以保持液体的流动，完成使用前的准备。
如图2和图4以及图5和图6所示，端盖2通过卡扣与金属壳体1之间活动连接，端盖2内侧面的前后两侧均固定安装有位于主轴7外侧面的电刷4，端盖2右端的前后两侧均安装有接线端子3，接线端子3与电刷4之间电性连接，主轴7与通孔9之间活动套接，空心线圈5活动套接在永磁体8的外侧面且空心线圈5的内侧面不与永磁体8的外侧面相接触，金属壳体1内腔的左端固定安装有位于主轴7外侧面的密封垫10，密封垫10的右端固定安装有位于主轴7外侧面的轴承11，主轴7的外侧面与轴承11的内侧面固定套接，主轴7位于金属壳体1的外侧面固定套接有齿轮12。
在检修时，可通过撬开端盖2即可对金属壳体1的内部进行检修，而在装置正常工作过程中，可通过接线端子3分别连接电源的正负极并给与一定的电压和电流，此时空心线圈5即可在磁场作用下发生转动并带动主轴7同步转动，此时主轴7即可相对轴承11旋转，并在轴承11的作用下实现主轴7左端齿轮12的转动，完成动能的输出。
如图4和图7以及图8和图9所示，稳定组件13包括不锈钢壳体131，不锈钢壳体131的外侧面与金属壳体1的内腔之间固定套接，不锈钢壳体131的内部存储有冷却液，不锈钢壳体131位于主轴7的外侧面，稳定组件13还包括位于不锈钢壳体131内部的安装板132，安装板132固定套接在主轴7的外侧面，不锈钢壳体131的右端固定安装有密封壳体134，安装板132的右端等角度固定安装有叶轮133，安装板132相对不锈钢壳体131转动，密封壳体134的内侧面等角度固定连通有延长管135，延长管135的内部活动套接有活塞板136，活塞板136远离密封壳体134的一端固定连接有活塞杆137，活塞杆137的另一端贯穿延长管135的一端且固定连接有限位球138，限位球138的外侧面与主轴7的外侧面相接触。
实施例一
当主轴7发生转动时，此时可同步带动安装板132旋转，此时位于安装板132一端的叶轮133随之发生旋转，并在不锈钢壳体131的内部产生离心作用，此时位于不锈钢壳体131内部的部分液体可通过输液口14导出，同时，不锈钢壳体131内部的部分液体可通过延长管135的引导进入延长管135的内部，并充满延长管135的内部，当主轴7发生纵向跳动时，可与限位球138相接触，并给予活塞杆137以及活塞板136一定的压力，此时活塞板136随之相对延长管135位移并将冲击传导至延长管135内部的液体并通过液体对冲击进行缓冲，进而完成径向跳动的抑制，驱使主轴7转动稳定。
通过对装备自身工作时产生的旋转进行利用，通过将旋转的动力转变为离心力驱使液体发生流动，并通过流动的液体作为缓冲对径向的跳动进行吸收，可有效降低径向的跳动，同时由于液体的缓冲基本不会产生反向作用力，对装置的正常旋转不会造成较大的影响，有效避免传统装置使用限位套容易影响装置正常旋转的问题，实现了在不影响装置正常旋转的前提下降低径向的跳动，适合推广使用。
如图1和图2以及图3所示，金属壳体1外侧面的上下两端均安装有暂存箱16，暂存箱16靠近金属壳体1输出端的一端均固定连通有输液管15，输液管15的另一端与输液口14之间相连通，暂存箱16的外侧面固定安装有散热片17，两个暂存箱16之间通过循环管18相互连通。
实施例二
当不锈钢壳体131内部的液体因离心作用通过输液口14被导出时，此时液体可通过输液管15进入暂存箱16的内部，并在暂存箱16的内部进行短暂的停留，由于主轴7的径向跳动会导致金属壳体1的左端出现一定的震动，而离心的液体在震动作用下会产生激荡，此时可通过液体的输送将激荡力传导至暂存箱16处，此时金属壳体1左端的震动亦可被传导至金属壳体1的右端，实现震动平衡以及震动补偿。
通过对装置自身的旋转进行利用，利用旋转实现液体的离心配合震动产生的激荡，进而利用液体对震动进行传递，通过流体实现震动的传递，进而平衡装置各处的震动实现震动补偿，整个过程自动化完成无需进行特殊操作，可有效避免传统装置震动不均造成的电机寿命下降的问题，可有效减少因震动不均造成的寿命下降，提高使用寿命。
当不锈钢壳体131内部的液体因为离心作用被输液口14导出时，此时金属壳体1内部的热量亦可被冷却液所吸收，由于冷却液的离心作用和激荡作用，冷却液可通过输液管15传导至暂存箱16处，并通过循环管18完成循环，此时位于暂存箱16内部的液体可通过散热片17将热量导出，并配合冷却液的流动完成装置的散热，降低装置的工作温度。
通过对装置旋转动作的再次利用，并通过液体的流动作用，在实现跳动抑制以及震动补偿的前提下，还可利用液体的流动带走装置工作时的热量，避免传统装置仅依靠金属外壳进行散热，散热效率较低易产生过热造成动力下降的问题，可有效提高装置的散热能力，进而提高装置持续峰值工作时间，提高装置的动力性能。
工作原理及使用流程：
在装置正常工作过程中，可通过接线端子3分别连接电源的正负极并给与一定的电压和电流，此时空心线圈5即可在磁场作用下发生转动并带动主轴7同步转动，此时主轴7即可相对轴承11旋转，并在轴承11的作用下实现主轴7左端齿轮12的转动，完成动能的输出；
当主轴7发生转动时，此时可同步带动安装板132旋转，此时位于安装板132一端的叶轮133随之发生旋转，并在不锈钢壳体131的内部产生离心作用，此时位于不锈钢壳体131内部的部分液体可通过输液口14导出，同时，不锈钢壳体131内部的部分液体可通过延长管135的引导进入延长管135的内部，并充满延长管135的内部，当主轴7发生纵向跳动时，可与限位球138相接触，并给予活塞杆137以及活塞板136一定的压力，此时活塞板136随之相对延长管135位移并将冲击传导至延长管135内部的液体并通过液体对冲击进行缓冲，进而完成径向跳动的抑制，驱使主轴7转动稳定；
当不锈钢壳体131内部的液体因离心作用通过输液口14被导出时，此时液体可通过输液管15进入暂存箱16的内部，并在暂存箱16的内部进行短暂的停留，由于主轴7的径向跳动会导致金属壳体1的左端出现一定的震动，而离心的液体在震动作用下会产生激荡，此时可通过液体的输送将激荡力传导至暂存箱16处，此时金属壳体1左端的震动亦可被传导至金属壳体1的右端，实现震动平衡以及震动补偿；
当不锈钢壳体131内部的液体因为离心作用被输液口14导出时，此时金属壳体1内部的热量亦可被冷却液所吸收，由于冷却液的离心作用和激荡作用，冷却液可通过输液管15传导至暂存箱16处，并通过循环管18完成循环，此时位于暂存箱16内部的液体可通过散热片17将热量导出，并配合冷却液的流动完成装置的散热，降低装置的工作温度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种空心杯电机，包括金属壳体(1)，其特征在于：所述金属壳体(1)内腔靠近左端的位置上固定安装有永磁体(8)，所述永磁体(8)的右端设有位于金属壳体(1)内部的空心线圈(5)，所述空心线圈(5)的中部固定安装有主轴(7)，所述空心线圈(5)的右端固定安装有绝缘盖(6)，所述主轴(7)的右端贯穿绝缘盖(6)的中部，所述金属壳体(1)的右端活动安装有端盖(2)，所述永磁体(8)的中部开设有通孔(9)，所述金属壳体(1)内腔的左端固定安装有位于永磁体(8)左端的稳定组件(13)，所述主轴(7)的左端依次贯穿通孔(9)和稳定组件(13)的中部且位于金属壳体(1)的左端，所述金属壳体(1)的上下两端均开设有位于稳定组件(13)上方的输液口(14)，所述输液口(14)与稳定组件(13)的内部相连通；
所述稳定组件(13)包括不锈钢壳体(131)，所述不锈钢壳体(131)的外侧面与金属壳体(1)的内腔之间固定套接，所述不锈钢壳体(131)的内部存储有冷却液，所述不锈钢壳体(131)位于主轴(7)的外侧面，所述稳定组件(13)还包括位于不锈钢壳体(131)内部的安装板(132)，所述安装板(132)固定套接在主轴(7)的外侧面；
所述不锈钢壳体(131)的右端固定安装有密封壳体(134)，所述安装板(132)的右端等角度固定安装有叶轮(133)，所述安装板(132)相对不锈钢壳体(131)转动，所述密封壳体(134)的内侧面等角度固定连通有延长管(135)；
所述延长管(135)的内部活动套接有活塞板(136)，所述活塞板(136)远离密封壳体(134)的一端固定连接有活塞杆(137)，所述活塞杆(137)的另一端贯穿延长管(135)的一端且固定连接有限位球(138)，所述限位球(138)的外侧面与主轴(7)的外侧面相接触；
所述金属壳体(1)外侧面的上下两端均安装有暂存箱(16)，所述暂存箱(16)靠近金属壳体(1)输出端的一端均固定连通有输液管(15)，所述输液管(15)的另一端与输液口(14)之间相连通。
2.根据权利要求1所述的一种空心杯电机，其特征在于：所述端盖(2)通过卡扣与金属壳体(1)之间活动连接，所述端盖(2)内侧面的前后两侧均固定安装有位于主轴(7)外侧面的电刷(4)，所述端盖(2)右端的前后两侧均安装有接线端子(3)，所述接线端子(3)与电刷(4)之间电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种空心杯电机，其特征在于：所述主轴(7)与通孔(9)之间活动套接，所述空心线圈(5)活动套接在永磁体(8)的外侧面且空心线圈(5)的内侧面不与永磁体(8)的外侧面相接触。
4.根据权利要求1所述的一种空心杯电机，其特征在于：所述金属壳体(1)内腔的左端固定安装有位于主轴(7)外侧面的密封垫(10)，所述密封垫(10)的右端固定安装有位于主轴(7)外侧面的轴承(11)。
5.根据权利要求4所述的一种空心杯电机，其特征在于：所述主轴(7)的外侧面与轴承(11)的内侧面固定套接，所述主轴(7)位于金属壳体(1)的外侧面固定套接有齿轮(12)。
6.根据权利要求1所述的一种空心杯电机，其特征在于：所述暂存箱(16)的外侧面固定安装有散热片(17)，两个所述暂存箱(16)之间通过循环管(18)相互连通。
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