CN207536677U - 一种轴上无刷直驱滚筒 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及滚筒技术领域，尤其公开了一种轴上无刷直驱滚筒，包括轴体、滚动轴承、筒体、定子及转子，筒体设有容置孔，轴体、滚动轴承、定子及转子均位于容置孔内，滚动轴承套设在轴体的外侧，筒体套设在滚动轴承的外侧；定子、转子组成直流无刷电机，定子套设在轴体的外侧，转子套设在定子的外侧，转子装设在筒体上。本实用新型的滚筒结构简单，占用面积小，无需经由皮带传动驱动滚筒转动，避免因使用皮带所引起的维护成本；取消减速机构，避免因使用减速机构所引起的维护成本；降低滚筒的使用成本，提升滚筒的使用性能。

Description

一种轴上无刷直驱滚筒

技术领域

本实用新型涉及滚筒技术领域，尤其公开了一种轴上无刷直驱滚筒。

背景技术

滚筒作为可以转动的独立元件广泛运用在各种机器设备上，例如，利用多个滚筒的组合制成输送零部件的供料机构，再如，在跑步机上利用滚筒驱动跑步机的脚踏带转动。

目前市场上跑步机、输送机等的滚筒大致有有二种，第一种是滚筒通过电机上面装一个小传动轮，通过速比方法带动滚筒上面的大皮带轮来增大滚筒的扭力值，这种滚筒、电机分开的独立方式缺点是空间占用面积大，且需要通过皮带传动，因皮带在长期运转下，皮带磨损快、维修成本高，而且皮带还要外加保护装置，否则不安全。

第二种是在滚筒内装设电机和减速装置，这种结构虽然扭力能保证，因减速机构是通过机械原理减速，长期运转下，磨损后维修、拆卸困难，操作不当会导致报废，同时，随着减速装置磨损后，机械噪音会越来越大，在有要求的环境下不适合使用。

目前市场上有测试只在滚筒一端上加一个无刷电机，由于滚筒孔径尺寸限制致使扭力不足，只能延长电机长度来增加扭力，在延长电机长度这种方式在使用过程中，会有以下几个问题：

第一、由于电机外围由筒体包围，再者筒体内用于容设电机的空间狭小，电机越延伸到筒体的中间位置，散热就越慢，当电机发热后，功率效率比散热正常的电机的功率效率要下降20％以上。实际使用过程中，滚筒只有两端的散热相对较快，越靠近筒体中心位置，电机的散热就越慢，散热越慢，电机的功率效率下降就越快，且烧坏电机的概率也越大。

第二、由于容设电机的筒体孔径会有限定，由于筒体孔径内的空间很难足够大，电机向筒体中心位置延伸越长，加工精度也就越难保证，组装也就越困难，维修也相对麻烦，也就导致了制造和售后成本被大大提高。

目前市场上的传统电机结构是一个转子及一个定子组成的，其矽钢片及铜线结构是：铜线是绕进矽钢片的槽中，而矽钢片绕进铜线后，将成为一个密闭的，几乎无缝隙的实体。由于矽钢片是有一定长度的，与之相配的另一个转子上或定子上的磁铁与矽钢片的气隙一般都很小，在电机运转的过程中，由于铜线会发热，由于气隙很小，矽钢片上的热量往往就很难扩散出去，矽钢片两头端面因与空气接触面积大相对比较容易散热，但中间部位在气隙有限的情况下很难达到理想的将热效果，如此就会因有热能产生问题而耗功，电机的功率就会比正常功率下降很多(一般会下降20％以上)。

虽然目前市场上存在通过额外增加风叶来解决电机发热的问题，但当电机在低速运转的情况下，风叶转动所带来的风量就会十分有限，很难对电机降热起到良好的效果，而电机发热往往是在低转速运转的情况下产生的，因为低转速时没有高速旋转时的惯性力大，高速旋转时，由于旋转的惯性力较大，电机的功率就会增大；低转速时，为了保证持续转动电机的扭力要增大，耗功就会增大，那么电机就更容易发热，而低速风叶又不能起到良好的降热作用，就极易导致电机因发热而被烧坏。

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种轴上无刷直驱滚筒，结构简单，占用面积小，无需经由皮带传动驱动滚筒转动，避免因使用皮带所引起的维护成本；取消减速机构，避免因使用减速机构所引起的维护成本；降低滚筒的使用成本，提升滚筒的使用性能。

为实现上述目的，本实用新型的一种轴上无刷直驱滚筒，包括轴体、滚动轴承、筒体、定子及转子，筒体设有容置孔，轴体、滚动轴承、定子及转子均位于容置孔内，滚动轴承套设在轴体的外侧，筒体套设在滚动轴承的外侧；定子、转子组成直流无刷电机，定子套设在轴体的外侧，转子套设在定子的外侧，转子装设在筒体上。

优选地，所述直流无刷电机的数量为两个，两个直流无刷电机分别位于筒体的两端；所述轴上无刷直驱滚筒还包括电机驱动器，电机驱动器分别与两个直流无刷电机的定子电性连接。

优选地，其中一个所述直流无刷电机设有传感板，传感板与电机驱动器电性连接。

优选地，所述滚动轴承的数量为两个，定子、转子均位于两个滚动轴承之间，轴体的两端分别突伸出两个滚动轴承。

优选地，所述轴上无刷直驱滚筒还包括两个堵头，定子、转子均位于两个堵头之间，堵头套设在滚动轴承的外侧，筒体套设在堵头的外侧。

优选地，所述容置孔贯穿筒体，堵头设有贯穿堵头的散热孔，散热孔与容置孔连通，直流无刷电机发出的热量经由散热孔散出。

优选地，所述定子及转子均显露于散热孔内。

优选地，所述堵头设有容置盲槽，容置盲槽自堵头远离定子的一端凹设而成，滚动轴承装设于容置盲槽内，容置盲槽的底壁用于挡止滚动轴承。

优选地，所述堵头设有挡块，挡块自堵头的外表面突设而成，挡块用于抵接筒体的端面。

优选地，所述堵头设有凹槽，凹槽自堵头的外表面凹设而成，凹槽内容设有用于抵接筒体的摩擦件。

本实用新型的有益效果：本实用新型的滚筒结构简单，占用面积小，无需经由皮带传动驱动滚筒转动，避免因使用皮带所引起的维护成本；取消减速机构，避免因使用减速机构所引起的维护成本；降低滚筒的使用成本，提升滚筒的使用性能。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的分解结构示意图；

图3为本实用新型的滚动轴承、定子、转子环及永磁铁的立体结构示意图；

图4为本实用新型的堵头的立体结构示意图。

附图标记包括：

1—轴体 2—滚动轴承 3—筒体

4—定子 5—转子 6—容置孔

7—堵头 8—散热孔 9—容置盲槽

11—挡块 12—凹槽 51—转子环

52—永磁铁 53—弹性卡簧。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。

请参阅图1至图3所示，本实用新型的一种轴上无刷直驱滚筒，包括轴体 1、滚动轴承2、筒体3、定子4及转子5，轴体1为实心圆柱体，筒体3为中空圆柱体，筒体3设置有容置孔6，容置孔6自筒体3两端的端面凹设而成，轴体1、滚动轴承2、定子4及转子5均位于容置孔6内，滚动轴承2的内圈套设在轴体1的外侧，筒体3套设在滚动轴承2的外圈的外侧上；定子4、转子5 组成直流无刷电机，定子4套设在轴体1的外侧，转子5套设在定子4的外侧，转子5装设在筒体3上，实际安装时，可以在筒体3的内壁上开设卡槽，转子 5的外侧设置突伸入卡槽内的卡臂。

本实用新型的轴上无刷直驱滚筒结构简单，占用面积小，取消现有技术中滚筒所需的皮带，无需经由皮带传动驱动滚筒转动，避免因使用皮带所引起的维护成本；同时也取消现有技术中滚筒所需的减速机构，避免因使用减速机构所引起的维护成本；降低滚筒的使用成本，提升滚筒的使用性能。

所述直流无刷电机的数量为两个，两个直流无刷电机分别位于筒体3的左右两端，通过设置两个直流无刷电机，增大筒体3的输出扭力，当重量较大的物件放置在筒体3上后，确保本实用新型的轴上无刷直驱滚筒的筒体3能够正常转动；所述轴上无刷直驱滚筒还包括电机驱动器，优选地，两个直流无刷电机串联设置，电机驱动器分别与两个直流无刷电机的定子4电性连接，利用一个电器驱动器同时调控两个直流无刷电机，确保两个直流无刷电机同步运转，相较于使用两个电机驱动器，辅助降低轴上无刷直驱滚筒的制造成本。

其中一个所述直流无刷电机设有传感板，传感板与电机驱动器电性连接，实际使用时，传感板触发电机驱动器，根据施加在筒体3上的实际重量，电机驱动器调控直流无刷电机的实际转速大小，从而降低轴上无刷直驱滚筒的电能消耗。

所述滚动轴承2的数量为两个，定子4、转子5均位于两个滚动轴承2之间，轴体1的两端分别突伸出两个滚动轴承2，实际使用时，将轴体1突伸出滚动轴承2的两端分别安装在外界的架体上，利用两个滚动轴承2分别支撑筒体3的两端，确保筒体3的两端受力均衡，提升轴上无刷直驱滚筒的使用性能。

所述轴上无刷直驱滚筒还包括两个堵头7，两个堵头7分别安装在筒体3 的左右两端，堵头7位于容置孔6内，定子4、转子5均位于两个堵头7之间，堵头7套设在滚动轴承2的外圈的外侧上，筒体3套设在堵头7的外侧上。当本实用新型的轴上无刷直驱滚筒组装完成后，利用堵头7封住容置孔6，防止定子4、转子5从筒体3内脱落。

本实施例中，转子5包括中空圆柱状的转子环51及贴设在转子环51内表面上的多个永磁铁52，多个永磁铁52围绕转子环51的中心轴线呈环形阵列，定子4位于多个永磁铁52之间，多个永磁铁52围绕定子4的中心轴线呈环形阵列。

实际制造时，轴体1上设置有环形盲槽，环形盲槽自轴体1的外表面凹设而成，环形盲槽内容设有用于挡止滚动轴承2的弹性卡簧53，弹性卡簧53环绕轴体1设置，弹性卡簧53大致呈C型。

请参阅图1至图4所示，所述容置孔6沿筒体3的长度方向贯穿筒体3，堵头7设置有贯穿堵头7的散热孔8，散热孔8与容置孔6连通，实际使用时，外界的空气依次流经一个堵头7的散热孔8、容置孔6、定子4、转子5及另一个堵头7的散热孔8，进而将直流无刷电机的定子4上、转子5上的热量带走，即直流无刷电机发出的热量经由散热孔8散出，防止直流无刷电机因散热不畅而被烧坏。

所述定子4及转子5均直接显露在散热孔8内，实际使用时，定子4或/ 和转子5的热量可以直接经由散热孔8扩散出轴上无刷直驱滚筒之外，相较于定子4、转子5经由弯曲的间隙后再显露在散热孔8内，大大提升直流无刷电机的散热效率。本实施例中，散热孔8的数量为多个，多个散热孔8围绕堵头 7的中心轴线(堵头7的中心轴线与筒体3的中心轴线重合)设置而成，优选地，多个散热孔8围绕堵头7的中线轴线呈环形阵列。实际使用时，实用新型的轴上无刷直驱滚筒散热快，在受力时，不会因散热慢而降功率，加工、组装方便、维修简单快捷。

本实用新型的直流无刷电机的定子4及转子5经由散热孔8显露到筒体3 之外，优选地，本实用新型的直流无刷电机的定子4的数量为两个，若是同一功率下只需将原有长度的矽钢片切一为二，这样中间较为密闭的位置相对少很多，而且原矽钢片侧面散热位置只有左右两个端面，而该定子4改为两个后，其左右端面共有四个侧面的端面，这样散热效果提升很多，再者，中间密闭的相对位置比原整体型的矽钢片的长度少很多，那么密闭的区域相对较少，散热效果也就更好，耗功率就会少。本实用新型的装有矽钢片的两个定子4比一个整体矽钢片的定子4或转子5，散热效果要提高20％以上，由于散热好，在电机在同一功率运行的情况下，本实用新型的无刷电机比其它的轴传动式电机或轴固定的外转电机的效率要提高20％以上。

现有技术中的直流无刷电机在N、S极切换过程中，旋转时会有不顺畅、抖动、卡卡等诸多问题，现有技术中是通过额外增加一个惯性轮或减速齿轮机构来解决上述问题，本实用新型中的直流无刷电机是将原有的一个定子4设计成两个定子4，不但解决上述诸多问题，还提升直流无刷电机的散热效率、降低直流无刷电机的功耗，自然也就增大了直流无刷电机的扭力输出效率，本实用新型中的直流无刷电机转子5内壁上与两定子4分别相对设有永磁体，两定子4错位设置，定子4错位角度大于相邻两片永磁体4之间的缝隙距离，当这一边的线圈与N、S相切时，另外一边的线圈在实际组装时旋转一定角度使得两边的线圈相对不对称，既然相对不对称，当一边的线圈相切时，另外一边的线圈还没有相切到，即当一端的定子4与磁铁N、S极切换时，另外一端还在受力旋转，进而补偿了这一端在切换时所造成瞬间停止及无扭力的现象；当另一端切换时，那么这一端已过切换位置已受力，同时也补偿另一端切换时的不足，那么切频音、抖动就会消除；如此就可以消除运转过程中的切频音、哨音，同时也可以解决旋转时不顺畅、抖动、卡卡等问题。而一个定子4和一个转子 5的直流电机或无刷电机就无法做到这一点。

所述堵头7设置有容置盲槽9，容置盲槽9自堵头7远离定子4的一端的端面凹设而成，滚动轴承2装设在容置盲槽9内，容置盲槽9的底壁用于挡止滚动轴承2；实际组装时，将滚动轴承2装入到容置盲槽9中，利用容置盲槽9 的底壁挡止滚动轴承2，提升轴上无刷直驱滚筒的组装效率，且防止滚动轴承2 过度装入。

所述堵头7设有挡块11，挡块11自堵头7的外表面突设而成，挡块11用于抵接筒体3的端面，当堵头7装入到筒体3的容置孔6内时，利用筒体3的端面阻挡挡块11，防止堵头7过度装入。本实施例中，挡块11自堵头7的外表面一体凸设而成，挡块11呈环形。

所述堵头7设置有凹槽12，凹槽12自堵头7的外表面凹设而成，凹槽12 未贯穿堵头7的侧壁，凹槽12内容设有用于抵接在筒体3的内表面上的摩擦件；通过增设摩擦件，增大筒体3与堵头7之间的摩擦力，当转子5连带筒体3转动时，避免因筒体3与堵头7产生相对运动而产生磨损。优选地，凹槽12呈环形，凹槽12环绕堵头7设置而成。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种轴上无刷直驱滚筒，其特征在于：包括轴体、滚动轴承、筒体、定子及转子，筒体设有容置孔，轴体、滚动轴承、定子及转子均位于容置孔内，滚动轴承套设在轴体的外侧，筒体套设在滚动轴承的外侧；定子、转子组成直流无刷电机，定子套设在轴体的外侧，转子套设在定子的外侧，转子装设在筒体上。

2.根据权利要求1所述的轴上无刷直驱滚筒，其特征在于：所述直流无刷电机的数量为两个，两个直流无刷电机分别位于筒体的两端；所述轴上无刷直驱滚筒还包括电机驱动器，电机驱动器分别与两个直流无刷电机的定子电性连接。

3.根据权利要求2所述的轴上无刷直驱滚筒，其特征在于：其中一个所述直流无刷电机设有传感板，传感板与电机驱动器电性连接。

4.根据权利要求1所述的轴上无刷直驱滚筒，其特征在于：所述滚动轴承的数量为两个，定子、转子均位于两个滚动轴承之间，轴体的两端分别突伸出两个滚动轴承。

5.根据权利要求1所述的轴上无刷直驱滚筒，其特征在于：所述轴上无刷直驱滚筒还包括两个堵头，定子、转子均位于两个堵头之间，堵头套设在滚动轴承的外侧，筒体套设在堵头的外侧。

6.根据权利要求5所述的轴上无刷直驱滚筒，其特征在于：所述容置孔贯穿筒体，堵头设有贯穿堵头的散热孔，散热孔与容置孔连通，直流无刷电机发出的热量经由散热孔散出。

7.根据权利要求6所述的轴上无刷直驱滚筒，其特征在于：所述定子及转子均显露于散热孔内。

8.根据权利要求5所述的轴上无刷直驱滚筒，其特征在于：所述堵头设有容置盲槽，容置盲槽自堵头远离定子的一端凹设而成，滚动轴承装设于容置盲槽内，容置盲槽的底壁用于挡止滚动轴承。

9.根据权利要求5所述的轴上无刷直驱滚筒，其特征在于：所述堵头设有挡块，挡块自堵头的外表面突设而成，挡块用于抵接筒体的端面。

10.根据权利要求5所述的轴上无刷直驱滚筒，其特征在于：所述堵头设有凹槽，凹槽自堵头的外表面凹设而成，凹槽内容设有用于抵接筒体的摩擦件。