CN205829384U - 一种直流无刷电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种直流无刷电机，包括：壳槽装置、定子部及环齿轮部，该定子部具有后环壳、多个的定子磁极，及多个分别圈绕于该定子磁极上的线圈，该环齿轮部具有前环壳，及多个环状等距间隔地由该前环壳内径向往内凸伸的凸齿；转子部，具有能够沿自身轴线转动地轴装于该后环壳内的转轴，及多个围接于该转轴外周面上并于该定子部的定子磁极间被定子磁极驱动旋转的永久磁铁；齿轮组，具有太阳齿轮、多个与该太阳齿轮啮合并同时啮合于该环齿轮部的凸齿上的行星齿轮，及由该行星齿轮驱动旋转而输出力矩的输出件。该直流无刷电机具有高扭矩低转速及高效率等特性。

Description

一种直流无刷电机

技术领域

本实用新型涉及一种直流无刷电机，特别是指一种具有行星齿轮系的直流无刷电机。

背景技术

通常电机与齿轮减速机的间是以一联轴器或动力传输元件作为运动与动力的传递介面，将电机输出轴与齿轮减速机的输入轴加以联结，以确切地将电机的输出转矩传递至齿轮减速机输出动力。由于现有技术与产品在电机与齿轮减速机的组合应用上，其功能面与构造上均各自独立，因此普遍存在著下列缺点：

1.动力的传输路径较长：电机提供的转矩须再经联轴器或动力传输元件传入减速机，因联轴器或动力传输元件间的摩擦力而产生额外的机械能耗损，致使整体的效率偏低。

2.组成元件较多：由于电机与齿轮减速机是独立设计制造，组合时所须要的部分动力传输元件、机架、及锁扣零件等，仅作为传输运动与动力的过渡元件，或是提供固定机件的用，这些元件除了增加整体的制造与维修成本外，更影响系统的工作精度。

3.整体的安装空间较大：电机与减速齿轮机单独设计制造，装设的空间固定而难以变化，无法有效规划安装空间，使得整合装置的体积偏大。

实用新型内容

针对现有技术的缺点，本实用新型提供一种整合行星齿轮系的直流无刷电机。其将行星齿轮、太阳齿轮、环齿轮、与直流无刷电机整合成一体，在 构造上具有构造致密、维修方便、及轻量化等优势，在运转特性上具有高扭矩低转速、低顿转扭矩、低转矩涟波、及高效率的优点，特别适用于高扭矩低转速或精密运动控制的场合。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

1.一种直流无刷电机，其包括：壳槽装置，具有一后一前相同截面构形的定子部及环齿轮部，该定子部具有环状的后环壳、多个由该后环壳内周面径向向内延伸的定子磁极，及多个分别圈绕于该定子磁极上以产生径向磁通的线圈，该环齿轮部具有环状的前环壳，及多个环状等距间隔地由该前环壳内径向往内凸伸的凸齿；转子部，具有能够沿自身轴线转动地轴装于该后环壳内的转轴，及多个围接于该转轴外周面上并于该定子部的定子磁极间被定子磁极驱动旋转的永久磁铁；至少一齿轮组，具有能够一体旋转地轴装于该转子部的转轴前端的太阳齿轮、多个与该太阳齿轮啮合并同时啮合于该环齿轮部的凸齿上的行星齿轮，及由该行星齿轮驱动旋转而输出力矩的输出件，该环齿轮部还具有多个环状排列固定于该前环壳内周面上的支撑件，每各支撑件具有由该前环壳内周面径向往内延伸的固定块，及固接于该固定块内端的环接片，该支撑件的环接片互相围接于该前环壳内侧，而该凸齿等距排列于该环接片的内侧面上。

进一步，该环齿轮部的凸齿数量是该定子部的定子磁极数的整数倍。

进一步，该环齿轮部的支撑件是与该定子部的定子磁极相差90度相位角。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本实用新型的直流无刷电机具有高扭矩低转速及高效率等特性。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中：

图1是本实用新型的直流无刷电机的较佳实施例的立体图；

图2是本实用新型的较佳实施例的立体分解图；

图3是本实用新型较佳实施例的壳槽装置的立体分解图；

图4是本实用新型较佳实施例的壳槽装置的定子部及转子部的剖视图；

图5是本实用新型较佳实施例的壳槽装置的环齿轮部及第一齿轮组的剖视图。

具体实施方式

为了更好地说明本实用新型的结构组成，及其所能产生的功能与优点，结合附图，详细说明如下：

如图1-3所示，本实用新型的直流无刷电机包含：壳槽装置2、能够轴向转动地轴装于该壳槽装置2内的转子部3、装设于该壳槽装置2内并被该转子部3驱动的齿轮组4，及分别盖合于该壳槽装置2前后侧的面盖5与后盖6。

该壳槽装置2具有一后一前相同截面构形的定子部21及环齿轮部22。该壳槽装置2的定子部21及环齿轮部22是由多个经同一模具冲压成型的矽钢片前后叠接而成，以防止磁滞涡流造成能量损耗，减少壳槽装置2发热现象。

如图1、3、4所示，该定子部21具有环状的后环壳211、多个由该后环壳211内周面上径向向内延伸的定子磁极212、多个分别圈绕于该定子磁极212上以产生径向磁通的线圈215，及多个间隔排列于该定子磁极212内侧面并轴向前后延伸的齿形槽216。每一定子磁极212具有由该后环壳211内周面径向往内延伸的固接件213，及固接于该固接件213内端的极靴214。该等线圈215就是分别圈绕于该等固接件213上，借由流经该等线圈215的电流产生磁通并与该转子部3的磁场交互作用以推转转子部。

该极靴214相互间隔围接成环状，该齿形槽216就是形成于该极靴214的内侧面上。本实施例中电机的相数为3，该定子磁极212及线圈215的数量为6，称为6槽，但也可以2相或3相以上实施，其相数越多产生的转矩越平滑，因此实施上不以上述数量为限。

该环齿轮部22具有环状的前环壳221、多个环状排列固定于该前环壳221内周面上的支撑件222，及多个等距间隔排列于该支撑件222上且径向往内凸伸的凸齿225。每一支撑件222具有由该前环壳221内周面径向往内延伸的固定块223，及固接于该固定块223内端的环接片224。该等支撑件222的环接片224互相围接于该前环壳221内侧并形成环状，而该凸齿225就是等距排列于该等环接片224的内侧面上，形成环齿轮的形式。

该环齿轮部22的凸齿225数量是该定子部21的定子磁极212数的整数倍，于本实施例中，该定子部21有6个定子磁极212，由于定子部21与环齿轮部22具有相同的截面构形，该环齿轮部22是亦具有6支撑件222，每一支撑件222上形成9凸齿225，共有54凸齿225，该凸齿225的数量配合需求的减速比可任意更换，实施上不以上述的数量为限。

组装时，该环齿轮部22的支撑件222是与该定子部21的定子磁极212相差90度相位角，亦即该等支撑件222与该等定子磁极212是互相交错，以确使该绕于定子磁极212上的线圈215的端部可容纳于该支撑件222的固定块223间的空间内。

该转子部3具有可沿自身轴线转动地轴装于该后环壳211内的转轴31，及四围接于该转轴31外周面上的永久磁铁32。该等永久磁铁32于该定子部21的定子磁极212间被线圈215产生的磁场驱动旋转，亦即该等永久磁铁32是于该等定子磁极212的极靴214间转动。实施例中该永久磁铁32的数量为4，称为4极，直流无刷电机极数需为偶数实施，其极数越多，在固定额定电压下的转速越低，因此实施上不以上述数量为限。

电流依序流入该定子部21的各线圈215，而感应磁通于该等定子磁极212上，磁通经由该定子磁极212的固接件213及极靴214，跨过定子部21与转子部3间的气隙，与转子上的永久磁铁32产生电磁交互作用，带动转子部3持续不断转动。此为无刷直流电机的基本原理，以下不再多作说明。

如图1、2、5所示，该二齿轮组4可区分为第一齿轮组41及第二齿轮组42。该第一齿轮组41具有一可一体旋转地轴装于该转子部3的转轴31 前端的太阳齿轮411、二啮合于该太阳齿轮411两侧并同时啮合于该环齿轮部22的凸齿225上的行星齿轮412，及一由该等行星齿轮412驱动输出力矩的输出件413。该输出件413具有一圆盘414及二分别由该圆盘414后侧面往后延伸并插装于该二行星齿轮412轴心处的行星臂415。

该第二齿轮组42的组成元件大致与该第一齿轮组41相同，其不同的处在于该第二齿轮组42的太阳齿轮421是可一体旋转地轴装于该第一齿轮组41的圆盘414前侧面上，而该第二齿轮组42的输出件423具有一圆盘424、二分别由该圆盘424后侧面向后延伸并插装于该二行星齿轮422轴心处的行星臂425，及一由该圆盘424前侧面向前穿伸过该面盖5以输出转矩的输出轴426。

该输出轴426是呈中空的管状，以供该转子部3的转轴31穿伸轴装，并提供转动时支撑作用。于本实施例中是以二齿轮组4作说明，亦即一般所谓二阶减速齿轮架构，实际实施时也可视输出扭力的需求而以该转子部3的转轴31推动一组齿轮组4或三组以上的齿轮组4，以调整输出扭力。因此实施上该齿轮组4的数量不以上述数量为限。

该面盖5固定盖覆于该壳槽装置2的前侧面，以限位该二齿轮组4于环齿轮部22内运转，该面盖5具有一形成于其上的轴承51，以支撑该第二齿轮组42的输出轴426并供其穿伸至前侧。该后盖6是盖覆于该壳槽装置2的后侧面并具有形成于其上的轴承61，以供该转子部3的转轴31后端支撑轴装，并限位该转子部3于该定子部21内运转。

借此，该转子部3被驱转，该转轴31带动该第一齿轮组41的太阳齿轮411转动，而该等行星齿轮412被太阳齿轮411推转而绕太阳齿轮411转动，并同步带动该输出件413旋转，该输出件413输出转速较该转子部3的转速低且扭力较大的转矩推动该第二齿轮组42的太阳齿轮421转动，并带动第二齿轮组42的二行星齿轮422于该环齿轮部22内转动以推动输出件423输出低转速高扭力的传动扭矩。于本实施例中该第一齿轮组41的太阳齿轮411为24齿，行星齿轮412为15齿。该第二齿轮组42的太阳齿轮421为26齿，行星齿轮422为14齿，环齿轮部22为54齿，其实际减速比为1∶10。亦即 其扭力可提升约10倍。

借由上述的构造，将齿轮组4与转子部3共同结合于该壳槽装置2中，以整合行星齿轮与太阳齿轮于一体的直流无刷电机，不须额外使用联轴器、减速机机架、及锁紧零扣件，简化了组成的构件，可降低制造上的成本，并使得整体构形更为致密、轻量化、及易于维修。由于上述的整合设计缩减整体装置的轴向安装空间，且减短了电机至齿轮组的动力传输路径长度，降低因摩擦力引起的机械能耗损，提升整体的效率。另外，本发明的整合行星齿轮系的直流无刷电机的转子部3、定子部21、齿轮组4等大部分的组件、及输出轴426均为共轴的设计方式，因此有较佳的动态平衡特性。

如图4所示，值得一提的是本实用新型整合行星齿轮系的直流无刷电机因改变了现有的直流无刷电机的定子构造，在定子磁极212的极靴214上整合了齿形槽216，因而可降低顿转扭矩与转矩涟波。所谓电机的顿转扭矩是指定子部21的定子磁极212与转子部3的永久磁铁32间的气隙磁能对电机转角的细微变化率，亦即是由电机的定子磁极212与永久磁铁32的磁场交互作用所致。而定子磁极212上形成的齿形槽216亦即一般的盲槽，因其可改变气隙磁能的分布，使得顿转扭矩得以改变。因此经适当的设计齿形槽216的个数、大小、与位置分布，可确切降低电机的顿转扭矩。

另外，电机输出转矩的转矩涟波部分是由顿转扭矩造成的，因此顿转扭矩降低时，转矩涟波亦跟著降低。由于顿转扭矩与转矩涟波是导致电机运转时产生振动与噪音的主要成因的一，尤以电机运转于低转速与高负载时更形明显。因此降低顿转扭矩与转矩涟波可有效改善电机运转的平稳度，并使振动与噪音大为降低。

综上所述，本实用新型整合行星齿轮系的直流无刷电机利用壳槽装置2中的定子部21与环齿轮部22共同结合，以将电机的构造与减速齿轮的构造结合成一体，简化整体组成的构件，使其具有高扭矩低转速、构造致密、维修方便、轻量化、高效率等优点，且利用形成于该定子磁极212上的齿形槽216以降低改善一般直流无刷电机的顿转扭矩与转矩涟波，使其具有低振动、低噪音、及良好的运转稳定度，有助于本发明于高扭矩低转速与精密运动控 制领域的应用，故确实可达到本发明的目的。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本创造的保护范围的中。

Claims (3)

1.一种直流无刷电机，其包括：壳槽装置，具有一后一前相同截面构形的定子部及环齿轮部，该定子部具有环状的后环壳、多个由该后环壳内周面径向向内延伸的定子磁极，及多个分别圈绕于该定子磁极上以产生径向磁通的线圈，该环齿轮部具有环状的前环壳，及多个环状等距间隔地由该前环壳内径向往内凸伸的凸齿；转子部，具有能够沿自身轴线转动地轴装于该后环壳内的转轴，及多个围接于该转轴外周面上并于该定子部的定子磁极间被定子磁极驱动旋转的永久磁铁；至少一齿轮组，具有能够一体旋转地轴装于该转子部的转轴前端的太阳齿轮、多个与该太阳齿轮啮合并同时啮合于该环齿轮部的凸齿上的行星齿轮，及由该行星齿轮驱动旋转而输出力矩的输出件，该环齿轮部还具有多个环状排列固定于该前环壳内周面上的支撑件，每各支撑件具有由该前环壳内周面径向往内延伸的固定块，及固接于该固定块内端的环接片，该支撑件的环接片互相围接于该前环壳内侧，而该凸齿等距排列于该环接片的内侧面上。

2.如权利要求1所述的直流无刷电机，其特征在于：该环齿轮部的凸齿数量是该定子部的定子磁极数的整数倍。

3.如权利要求1所述的直流无刷电机，其特征在于：该环齿轮部的支撑件是与该定子部的定子磁极相差90度相位角。