CN117614163B - 一种人形机器人用关节模组电机及关节模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人形机器人用关节模组电机及关节模组，涉及电机技术领域，包括上定位铁芯和下定位铁芯，所述上定位铁芯的一侧和下定位铁芯的一侧均开设有限位槽，所述限位槽设置为半环形，两个限位槽围合构成限位腔，所述限位腔的内壁安装有绕阻，所述绕阻内部滑动安装有驱动轴，所述驱动轴的外壁固定安装有永磁铁，所述驱动轴设置为环形；本发明设计的电机结构，其通过铁芯与限位槽，将多个绕阻单元环形排布安装，并将环形结构的驱动轴设置于绕阻内部，将永磁体固定于驱动轴上，即使得电机的永磁体位于绕阻线圈内部，进而使得在工作时不会产生端部漏磁，永磁体的磁性能能够得到充分利用。

Description

一种人形机器人用关节模组电机及关节模组

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体是一种人形机器人用关节模组电机及关节模组。

背景技术

机器人关节模组电机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出主要功能。

普通关节电机选用轴向励磁或径向励磁结构，这些结构永磁体都存在端部漏磁，无法充分利用永磁体的磁性能。端部漏磁会导致磁通分布不均匀，从而使得部分绕组中的电流密度增加，绕组功率损耗加大，导致温升，产生更多的热损耗；且由于温度升高，绕组的绝缘材料会进一步老化，耐压能力降低，绕组相互之间容易短路，从而影响电机的稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种人形机器人用关节模组电机及关节模组，以解决上述背景技术中提出的现有技术关节电机永磁体存在端部漏磁，无法充分利用永磁体的磁性能的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种人形机器人用关节模组电机，包括上定位铁芯和下定位铁芯，所述上定位铁芯的一侧和下定位铁芯的一侧均开设有限位槽，所述限位槽设置为半环形，且两个限位槽围合构成限位腔，所述限位腔的内壁固定安装有绕阻，所述绕阻内部滑动安装有驱动轴，所述驱动轴的外壁固定安装有永磁铁，所述驱动轴设置为环形，且驱动轴的一侧延伸至限位腔外。

作为本发明进一步的方案：所述绕阻包括线圈单元，所述线圈单元包括弧形绕线模，所述弧形绕线模的外壁绕缠有线圈，线圈采用自粘线，在弧形绕线模上排列成形后用环氧树脂固化。

作为本发明进一步的方案：线圈单元设置有十二个，并分设为三组，每组包括四个线圈单元，十二个线圈单元沿限位腔方向等角度排布。

作为本发明进一步的方案：所述上定位铁芯的一侧开设有承接槽，所述承接槽内壁的中部固定安装有导风管，所述导风管的底部固定安装有导风盘，所述导风盘的一侧开设有若干个导风口，所述上定位铁芯的中部和下定位铁芯的中部均开设有导风槽，所述导风槽将导风口与限位腔连通，用于将导风管送入的气流向绕阻吹送，实现对绕阻的散热，两个相对应位置的导风槽相互围合构成导风腔。

作为本发明进一步的方案：所述弧形绕线模的内壁靠近下定位铁芯的一侧开设有导油槽，所述导油槽内壁的一端开设有注油口，所述下定位铁芯一侧开设有注油孔，所述注油孔与注油口位置对应设置。

本申请还提供一种人形机器人用关节模组，包括壳体，所述壳体内部安装有上述关节模组电机，所述壳体的底部开设有安装槽，所述关节模组电机的驱动中穿过壳体并延伸至安装槽内，用于安装负载；所述壳体的一侧卡合连接有散热罩，所述散热罩的内部固定安装有散热扇，所述散热罩的一侧固定安装有防尘网，所述散热扇与承接槽之间设置有挡风对接环，所述壳体的另一侧设置有用于加注润滑油的注油组件。

作为本发明进一步的方案：所述注油组件包括注油盒，所述注油盒的一侧固定安装有连通管，所述连通管的一端固定连接有分流盘，所述分流盘的一侧固定安装有若干个注油管，若干个所述注油管的一端均设置为尖锥状，所述注油管的一端穿入注油孔内。

作为本发明进一步的方案：所述注油盒的内壁滑动连接有下压板，所述下压板的边沿固定安装有密封垫圈，所述下压板的上方固定安装有配重块，所述配重块的顶部固定安装有提拉杆，所述提拉杆的顶部固定安装有抽拉片，所述注油盒的另一侧开设有加注口，所述加注口的内壁卡合连接有密封塞。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计的电机结构，其通过铁芯与限位槽，将多个绕阻单元环形排布安装，并将环形结构的驱动轴设置于绕阻内部，将永磁体固定于驱动轴上，即使得电机的永磁体位于绕阻线圈内部，进而使得在工作时不会产生端部漏磁，永磁体的磁性能能够得到充分利用；

本发明通过在铁芯上开设有限位腔连通的导风槽，配合设置导风管等结构，将外接空气进入电机内部，并由各个导风腔向限位腔吹送，实现对绕阻单元的均匀降温；通过设置散热扇，并由承接槽对散热扇吹送的气流进行承接，通过导风管和导风盘等结构，将气流向各个绕阻单元位置进行吹送，实现对电机绕阻的快速降温；

本发明通过在各个弧形绕线模上开设注油孔，导入润滑油，并由导油槽分散导送至弧形绕线模内壁，以此实现对驱动轴转动的润滑，减少电机运行阻力；通过设置注油组件，利用多个注油管向各个弧形绕线模内送入润滑油，使得对电机的润滑操作更加方便，也使得润滑油加注的更加均匀。

附图说明

图1为本发明关节模组的立体图；

图2为本发明模组电机的立体图；

图3为本发明模组电机的内部结构示意图；

图4为本发明绕阻结构截面图；

图5为本发明注油组件的截面图。

图中：1、壳体；2、驱动轴；3、永磁铁；4、上定位铁芯；5、下定位铁芯；6、绕阻；601、弧形绕线模；602、线圈；603、导油槽；604、注油口；7、导风槽；8、导风盘；9、导风管；10、承接槽；11、挡风对接环；12、散热罩；13、防尘网；14、注油盒；15、下压板；16、提拉杆；17、密封塞；18、分流盘；19、注油管；20、配重块；21、负载。

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。

请参阅图2，本发明实施例中，一种人形机器人用关节模组电机，包括上定位铁芯4和下定位铁芯5，上定位铁芯4的一侧和下定位铁芯5的一侧均开设有限位槽，请参阅图3，限位槽设置为半环形，且两个限位槽围合构成限位腔，限位腔的内壁固定安装有绕阻6，绕阻6内部滑动安装有驱动轴2，驱动轴2的外壁固定安装有永磁铁3，驱动轴2设置为环形，且驱动轴2的一侧延伸至限位腔外并固定连接负载21，电机启动时，由驱动轴2的转动带动负载21转动，请参阅图1，本申请永磁体在绕阻线圈内部，不会产生端部漏磁，可充分利用永磁体的磁性能，由于机器人关节不是无限旋转，都是有限角度运动，因此本电机的驱动结构可以满足使用需要。

绕阻6包括线圈单元，线圈单元包括弧形绕线模601，请参阅图4，弧形绕线模601的外壁绕缠有线圈602，线圈602采用自粘线，在弧形绕线模601上排列成形后用环氧树脂固化。

线圈单元设置有十二个，并分设为三组，即为三相螺线管线圈602，每组包括四个线圈单元，十二个线圈单元沿限位腔方向等角度排布。

为在电机工作过程中，对电机的线圈602进行降温散热，提高电机在连续工作状态下的稳定性，上定位铁芯4的一侧开设有承接槽10，请参阅图3，承接槽10内壁的中部固定安装有导风管9，导风管9的底部固定安装有导风盘8，导风盘8的一侧开设有若干个导风口，上定位铁芯4的中部和下定位铁芯5的中部均开设有导风槽7，导风槽7将导风口与限位腔连通，用于将导风管9送入的气流向绕阻6吹送，实现对绕阻6的散热，两个相对应位置的导风槽7相互围合构成导风腔，通过设置导风管9，将外接空气进入电机内部，并由各个导风腔向限位腔吹送，实现对绕阻6单元的均匀降温。

为方便实现对驱动轴2运动的润滑，弧形绕线模601的内壁靠近下定位铁芯5的一侧开设有导油槽603，请参阅图4，导油槽603内壁的一端开设有注油口604，下定位铁芯5一侧开设有注油孔，注油孔与注油口604位置对应设置，通过在各个弧形绕线模601上开设注油孔，导入润滑油，并由导油槽603分散导送至弧形绕线模601内壁，以此实现对驱动轴2转动的润滑，减少电机运行阻力；

本申请还提供一种人形机器人用关节模组，如图1所示，包括壳体1，壳体1内部安装有上述关节模组电机，壳体1的底部开设有安装槽，关节模组电机的驱动中穿过壳体1并延伸至安装槽内，用于安装负载21；

壳体1的一侧卡合连接有散热罩12，散热罩12的内部固定安装有散热扇，散热罩12的一侧固定安装有防尘网13，承接槽10所在侧朝向散热扇方向设置，通过承接槽10对散热扇吹送的气流进行承接，并通过导风管9和导风盘8等结构，将气流向各个绕阻6单元位置进行吹送，实现对电机绕阻6的快速降温；为保证气流向承接槽10的稳定导送，散热扇与承接槽10之间设置有挡风对接环11；

壳体1的另一侧设置有用于加注润滑油的注油组件，请参阅图5，注油组件包括注油盒14，注油盒14的一侧固定安装有连通管，连通管的一端固定连接有分流盘18，分流盘18的一侧固定安装有若干个注油管19，若干个注油管19的一端均设置为尖锥状，注油管19的一端穿入注油孔内，通过设置注油组件，利用多个注油管19向各个弧形绕线模601内送入润滑油，使得对电机的润滑操作更加方便，也使得润滑油加注的更加均匀。

为对润滑油的加注流动提供动力，注油盒14的内壁滑动连接有下压板15，下压板15的边沿固定安装有密封垫圈，下压板15的上方固定安装有配重块20，通过配重块20的压力带动下压板15下压，保证润滑油的持续流动，配重块20的顶部固定安装有提拉杆16，提拉杆16的顶部固定安装有抽拉片，注油盒14的另一侧开设有加注口，加注口的内壁卡合连接有密封塞17。

本发明在使用时，通过绕阻6通入电流，带动永磁体以及驱动轴2限位腔内转动，进而带动外接负载21转动，即实现机器人的关节动作；

请参阅图1，在关节模组长时间工作时，散热扇启动，向承接槽10方向吹送气流，再由导风管9送入导风盘8内，再由各个导风腔送入限位腔内，对各个绕阻6进行送风降温；请参阅图1，在工作过程中，由配重块20在重力作用下，带动下压板15下压，进而将润滑油由连通管压入分流盘18，再通过若干个注油管19送入各个弧形绕线模601内，弧形绕线模601的内腔大小与永磁体的外径大小匹配一致，以此保证驱动轴2在转动过程中的位置稳定；在注油盒14内润滑油消耗完毕后，可通过提拉杆16拉动下压板15运动至最高位，再将密封塞17取下，由加注口加注润滑油。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动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，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种人形机器人用关节模组电机，其特征在于，包括上定位铁芯（4）和下定位铁芯（5），所述上定位铁芯（4）的一侧和下定位铁芯（5）的一侧均开设有限位槽，所述限位槽设置为半环形，两个限位槽围合构成限位腔，所述限位腔的内壁安装有绕组（6），所述绕组（6）内部滑动安装有驱动轴（2），所述驱动轴（2）的外壁固定安装有永磁铁（3），所述驱动轴（2）设置为环形。

2.根据权利要求1所述的一种人形机器人用关节模组电机，其特征在于，所述绕组（6）包括线圈单元，所述线圈单元包括弧形绕线模（601），所述弧形绕线模（601）的外壁绕缠有线圈（602）。

3.根据权利要求1所述的一种人形机器人用关节模组电机，其特征在于，所述上定位铁芯（4）的一侧开设有承接槽（10），所述承接槽（10）内壁的中部固定连接有导风管（9），所述导风管（9）的底部固定连接有导风盘（8），所述导风盘（8）的一侧开设有若干个导风口，所述上定位铁芯（4）的中部和下定位铁芯（5）的中部均开设有导风槽（7），所述导风槽（7）将导风口与限位腔连通。

4.根据权利要求2所述的一种人形机器人用关节模组电机，其特征在于，所述弧形绕线模（601）的内壁靠近下定位铁芯（5）的一侧开设有导油槽（603），所述导油槽（603）内壁的一端开设有注油口（604），所述下定位铁芯（5）一侧开设有注油孔，所述注油孔与注油口（604）对应设置。

5.根据权利要求2所述的一种人形机器人用关节模组电机，其特征在于，所述线圈单元设置有十二个并分设为三组，每组包括四个线圈单元，十二个线圈单元沿限位腔方向等角度排布。

6.一种人形机器人用关节模组，其特征在于，包括壳体（1），所述壳体（1）内部安装有如权利要求1-5任一项所述的关节模组电机，所述壳体（1）的底部开设有安装槽，所述关节模组电机的驱动轴（2）穿过壳体（1）并延伸至安装槽内；所述壳体（1）的一侧卡合连接有散热罩（12），所述散热罩（12）的内部固定安装有散热扇，所述散热罩（12）的一侧固定连接有防尘网（13），所述壳体（1）的另一侧设置有用于加注润滑油的注油组件。

7.根据权利要求6所述的一种人形机器人用关节模组，其特征在于，所述注油组件包括注油盒（14），所述注油盒（14）的一侧固定连接有连通管，所述连通管的一端固定连接有分流盘（18），所述分流盘（18）的一侧固定连接有若干个注油管（19），所述注油管（19）的一端穿入注油孔内。

8.根据权利要求7所述的一种人形机器人用关节模组，其特征在于，所述注油盒（14）的内壁滑动连接有下压板（15），所述下压板（15）的边沿固定连接有密封垫圈，所述下压板（15）的上方固定连接有配重块（20），所述配重块（20）的顶部固定连接有提拉杆（16），所述提拉杆（16）的顶部固定连接有抽拉片，所述注油盒（14）的另一侧开设有加注口，所述加注口的内壁卡合连接有密封塞（17）。