CN208557493U - 组合式永磁同步直线电机直驱的龙门式机器人移动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种组合式永磁同步直线电机直驱的龙门式机器人移动机构，所述龙门式机器人移动机构包括有轨道及与所述轨道相适配的滚动轮；所述滚动轮置于所述龙门式机器人移动机构本体机架上；所述龙门式机器人移动机构通过所述滚动轮沿所述轨道移动；所述龙门式机器人移动机构还包括有旋转轴、固定在所述旋转轴端部的齿轮及与所述齿轮相适配的齿条；所述齿条与所述轨道平行布置；所述旋转轴通过轴承固定安装于龙门式机器人移动机构本体机架中；所述旋转轴由组合式永磁同步直线电机直接驱动。本实用新型提供了组合式永磁同步直线电机直驱的龙门式机器人移动机构，所述旋转轴机构结构简单、传动效率高、扭矩大。

Description

组合式永磁同步直线电机直驱的龙门式机器人移动机构

技术领域

本实用新型涉及龙门式机器人领域，尤其涉及一种采用组合式永磁同步直线电机直驱的龙门式机器人移动机构。

背景技术

龙门式机器人是自动执行工作的自动装置，龙门式机器人可协助或取代人的工作，在工业、医学、农业、建筑、军事及日常生活等领域的应用越来越广泛，体现的作用越来越大，为人类带来许多的方便。

目前龙门式机器人的种类越来越多，功能越来越完善，结构也是越来越复杂，但其移动机构一般仍是采用电机和皮带、齿轮及连杆等传动装置组成，传动的中间环节较多，传动的效率和精度损失较大，同时由于传动部件的数量的增加，性能受到影响，也导致设计、制造及装配的难度加大，成本的增加。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供了一种组合式永磁同步直线电机直驱的龙门式机器人移动机构，所述移动机构结构简单、传动效率高、扭矩大。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种组合式永磁同步直线电机直驱的龙门式机器人移动机构，所述龙门式机器人移动机构包括有轨道及与所述轨道相适配的滚动轮；所述滚动轮置于所述龙门式机器人移动机构本体机架上；所述龙门式机器人移动机构通过所述滚动轮沿所述轨道移动；所述龙门式机器人移动机构还包括有旋转轴、固定在所述旋转轴端部的齿轮及与所述齿轮相适配的齿条；所述齿条与所述轨道平行布置；所述旋转轴通过轴承固定安装于龙门式机器人移动机构本体机架中；所述旋转轴由组合式永磁同步直线电机直接驱动；所述组合式永磁同步直线电机包括定子组件及转子组件；所述定子组件固定安装于龙门式机器人移动机构本体机架上，为所述转子组件提供旋转磁场；具有永磁特性的所述转子组件固定安装于所述旋转轴上；

其中，所述定子组件为整圆形或非整圆形结构，所述的定子组件由若干呈扇形结构的定子单元组成；所述的定子单元为独立控制机构；所述定子单元包括有定子铁芯及缠绕在所述定子单元上的定子绕组。

优选地，所述转子组件包括转子基座及磁钢基板，所述转子基座固定安装于所述旋转轴上，所述磁钢基板绕所述旋转轴轴心线均布于所述转子基座上；其目的在于，所述转子基座可以为磁钢基板提供一个安装模板，在组装时，所述转子基座与磁钢基板可以提前装配完成，作为一个整体进入下一步的安装工序，安装方便，提高安装效率，也可防止零散的部件遗漏，不好管理的问题。

进一步优选地，呈圆柱形结构的所述旋转轴末端设有定位台阶；所述转子基座固定安装于所述定位台阶上，由锁紧螺母固定；所述磁钢基板均布于所述转子基座的外侧壁和/ 或端面；其目的在于，所述定位台阶提高转子基座安装的便捷性及精准性；所磁钢基板布置的多样性，可以增大电机的旋转力矩。

优选地，所述转子基座侧壁呈双层结构，包括内圈及外圈；所述外圈上设有斜向的通风孔；所述通风孔位于相邻的两块所述磁钢基板之间；其目的在于，所述双层结构的设计既节省了材料用量，减轻了所述转子基座的重量，降低了电机为克服自身转子重量而额外消耗的电能，又增加了电机转子旋转的半径，增大了旋转力矩，同时还增大了所述转子基座与外界空气的接触面积，增大了散热效果，保证设备运转的稳定性；斜向布置的通风孔在转子基座旋转时会对空气产生斜切力，增强空气的流动性，提高散热效果。

优选地，所述外圈内壁沿着所述通风孔斜向方向设有扇叶片；其目的在于，增加转子旋转时对空气的斜切面积，增强空气的流通性能，进一步提升散热效果。

优选地，所述定子组件还包括有定子基座；所述定子基座固定安装于所述本体机架上；所述定子单元固定安装于所述定子基座上；其目的在于，所述定子基座可以为定子单元提供一个安装模板，在组装时，所述定子基座与定子单元可以提前装配完成，作为一个整体进入下一步的安装工序，安装方便，提高安装效率，也可防止零散的部件遗漏，解决零部件繁多不好管理的问题。

优选地，所述定子基座设有散热孔，所述散热孔中填充有导热材料；其目的在于，使得所述定子基座在保证自身良好的结构刚性的同时，也具备更加良好的导热性能，可将定子绕组通电产生的大量热量散发，保证电机的稳定运行，提高设备的寿命。

优选地，防尘网上设有导流筒，所述导流洞呈喇叭状，其目的在于，所述导流筒对空气的流通起到引流的作用，所述转子基座的进风口与出风口间隔比较近，所述导流筒可防止空气在进风口与出风口之间形成对流现象，影响冷却效果；喇叭口的设计既可以增大进风口的面积，又可将流出的热气流导向进风口的外侧，极大提高了冷却效果。

优选地，所述组合式永磁同步直线电机包括有编码器，所述编码器包括码盘及与所述码盘活动连接的磁感元件，所述码盘及磁感元件分开固定安装于所述旋转轴及所述定子组件上；其目的在于，为所述组合式永磁同步直线电机提供伺服控制系统，实现电机闭环矢量控制，实现转子转速及位置的精准控制。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1、采用无框组合式永磁同步直线电机作为旋转轴的驱动电机，电机转子直接与旋转轴连接，电机定子环绕在转子的周围，固定在电机安装座上，以减少齿轮、减速箱等驱动中间环节，简化了设备的驱动方式及设备的结构形式，提高驱动效率，减少能源的损耗；2、直驱的方式大大减小了设备的体积，减轻了设备重量；3、采用伺服控制系统使电机具有响应速度快，控制精度高的优点；4、合理设计的散热结构，使电机实现了自散热；5、定子组件采用若干独立控制的定子单元组合而成，模块化的设计，降低电机定子的加工难度，且更换方便。

附图说明

图1为本实用新型所述一种组合式永磁同步直线电机直驱的龙门式机器人移动机构的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一所述一种组合式永磁同步直线电机直驱旋转轴的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一中转子基座的结构示意图；

图4为本实用新型实施例一中转子基座的立体结构示意图；

图5为所述磁钢基板一的结构示意图；

图6为所述定子单元一的结构示意图；

图7为本实用新型实施例二所述一种组合式永磁同步直线电机直驱旋转轴的结构示意图；

图8为本实用新型实施例二中转子基座的立体结构示意图；

图9为所述磁钢基板二的结构示意图；

图10为所述定子单元二的结构示意图；

图11为本实用新型实施例三所述一种组合式永磁同步直线电机直驱旋转轴的结构示意图；

图中：1、本体机架；2、旋转轴；21、齿轮；3、轴承；4、定子组件；41、定子基座； 42、定子单元一；43、定子单元二；44、散热孔；5、转子组件；51、转子基座；52、磁钢基板一；53、磁钢基板二；54、通风孔；55、扇叶片；6、键；7、齿条；8、轨道；9、编码器；91、码盘；92、磁感元件；10、滚动轮；11、防尘网；12、导流筒；13、锁紧螺母。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1-6所示，一种组合式永磁同步直线电机直驱的龙门式机器人移动机构，所述龙门式机器人移动机构包括有轨道8及与所述轨道8相适配的滚动轮10；所述滚动轮10 置于所述龙门式机器人移动机构本体机架1上；所述龙门式机器人移动机构通过所述滚动轮10沿所述轨道8移动；所述龙门式机器人移动机构还包括有旋转轴2、固定在所述旋转轴2端部的齿轮21及与所述齿轮21相适配的齿条7；所述齿条7与所述轨道8平行布置；所述旋转轴2通过轴承3固定安装于龙门式机器人移动机构本体机架1中；所述旋转轴2 由无框组合式永磁同步直线电机直接驱动；所述无框组合式永磁同步直线电机包括定子组件4及转子组件5；所述定子组件4固定安装于龙门式机器人移动机构本体机架上，为所述转子组件5提供旋转磁场；具有永磁特性的所述转子组件5固定安装于所述旋转轴2上；

其中，所述定子组件4为非整圆形结构，所述的定子组件4由六组呈扇形弧状结构的定子单元一42组成；所述的定子单元一42为独立控制机构；所述定子单元一42包括有定子铁芯及缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组。

作为本实施例的优选，所述转子组件5包括转子基座51及磁钢基板一52，所述转子基座51固定安装于所述旋转轴2上，所述磁钢基板一52绕所述旋转轴2轴心线均布于所述转子基座51上；进一步地，呈圆柱形结构的所述旋转轴2末端设有定位台阶；所述转子基座51固定安装于所述定位台阶上，由锁紧螺母13固定；所述磁钢基板一52呈扇形弧状结构，均布于所述转子基座51的侧壁；所述旋转轴2与所述转子基座51之间通过键 6连接；进一步地，所述转子基座51侧壁呈双层结构，包括内圈及外圈；所述外圈上设有斜向的通风孔54；所述通风孔54置于相邻的两块所述磁钢基板一52之间；所述外圈内壁沿着所述通风孔54斜向方向设有扇叶片55；所述定子组件4还包括有定子基座41；所述定子基座41固定安装于所述本体机架1上；所述定子单元一42固定安装于所述定子基座 41上；所述定子基座上设有散热孔44，所述散热孔44中填充有石墨；进一步地，所述定子基座41呈环形盖帽结构，顶部端盖外缘设有安装台阶；所述定子单元一42置于所述定子基座41的侧壁，与所述磁钢基板一52相对应；所述定子基座41开口端设有防尘网11；进一步地，所述防尘网11上设有导流筒12，所述导流筒12呈喇叭状；进一步地，所述组合式永磁同步直线电机包括有编码器9，所述编码器9包括码盘91及与所述码盘活动连接的磁感元件92，所述码盘91固定安装于所述旋转轴2上，所述磁感元件92固定安装于所述定子基座41端面上。

通电后，所述的定子单元一42为所述磁钢基板一52提供一个径向上旋转的磁场，促使所述定子组件4及转子组件5为所述旋转轴2提供绕所述旋转轴2轴心线旋转的力矩，驱动所述旋转轴2旋转，从而带动所述齿轮21旋转，促使所述齿条7对龙门式机器人移动机构促使水平方向的推力，使其移动。

实施例二

如图7-10所示，一种组合式永磁同步直线电机直驱的龙门式机器人移动机构，所述龙门式机器人移动机构包括有轨道8及与所述轨道8相适配的滚动轮10；所述滚动轮10置于所述龙门式机器人移动机构本体机架1上；所述龙门式机器人移动机构通过所述滚动轮10沿所述轨道8移动；所述龙门式机器人移动机构还包括有旋转轴2、固定在所述旋转轴2端部的齿轮21及与所述齿轮21相适配的齿条7；所述齿条7与所述轨道8平行布置；所述旋转轴2通过轴承3固定安装于龙门式机器人移动机构本体机架1中；所述旋转轴2 由无框组合式永磁同步直线电机直接驱动；所述无框组合式永磁同步直线电机包括定子组件4及转子组件5；所述定子组件4固定安装于龙门式机器人移动机构本体机架上，为所述转子组件5提供旋转磁场；具有永磁特性的所述转子组件5固定安装于所述旋转轴2上；

其中，所述定子组件4为非整圆形结构，所述的定子组件4由六组呈扇形盘状结构的定子单元二43组成；所述的定子单元二43为独立控制机构；所述定子单元二43包括有定子铁芯及缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组。

作为本实施例的优选，所述转子组件5包括转子基座51及磁钢基板二53，所述转子基座51固定安装于所述旋转轴2上，所述磁钢基板二53绕所述旋转轴2轴心线均布于所述转子基座51上；进一步地，呈圆柱形结构的所述旋转轴2末端设有定位台阶；所述转子基座51固定安装于所述定位台阶上，由锁紧螺母13固定；所述磁钢基板二53呈扇形盘状结构，均布于所述转子基座51的端面；所述旋转轴2与所述转子基座51之间通过键 6连接；进一步地，所述转子基座51侧壁呈双层结构，包括内圈及外圈；所述外圈上设有斜向的通风孔54；所述通风孔54置于相邻的两块所述磁钢基板二53之间；所述外圈内壁沿着所述通风孔54斜向方向设有扇叶片55；所述定子组件4还包括有定子基座41；所述定子基座41固定安装于所述本体机架1上；所述定子单元二43固定安装于所述定子基座 41上；所述定子基座上设有散热孔44，所述散热孔44中填充有石墨；进一步地，所述定子基座41呈环形盖帽结构，顶部端盖外缘设有安装台阶；所述定子单元二43置于所述定子基座41的端面，与所述磁钢基板二53相对应；所述定子基座41开口端设有防尘网11；进一步地，所述防尘网11上设有导流筒12，所述导流筒12呈喇叭状；进一步地，所述组合式永磁同步直线电机包括有编码器9，所述编码器9包括码盘91及与所述码盘活动连接的磁感元件92，所述码盘91固定安装于所述旋转轴2上，所述磁感元件92固定安装于所述定子基座41端面上。

通电后，所述的定子单元二43为所述磁钢基板二53提供一个轴向上旋转的磁场，促使所述定子组件4及转子组件5为所述旋转轴2提供绕所述旋转轴2轴心线旋转的力矩，驱动所述旋转轴2旋转，从而带动所述齿轮21旋转，促使所述齿条7对龙门式机器人移动机构促使水平方向的推力，使其移动。

实施例三

如图11所示，一种组合式永磁同步直线电机直驱的龙门式机器人移动机构，所述龙门式机器人移动机构包括有轨道8及与所述轨道8相适配的滚动轮10；所述滚动轮10置于所述龙门式机器人移动机构本体机架1上；所述龙门式机器人移动机构通过所述滚动轮 10沿所述轨道8移动，所述龙门式机器人移动机构还包括有旋转轴2、固定在所述旋转轴 2端部的齿轮21及与所述齿轮21相适配的齿条7；所述齿条7与所述轨道8平行布置；所述旋转轴2通过轴承3固定安装于龙门式机器人移动机构本体机架1中；所述旋转轴2 由无框组合式永磁同步直线电机直接驱动；所述无框组合式永磁同步直线电机包括定子组件4及转子组件5；所述定子组件4固定安装于龙门式机器人移动机构本体机架上，为所述转子组件5提供旋转磁场；具有永磁特性的所述转子组件5固定安装于所述旋转轴2上；

其中，所述定子组件4为非整圆形结构，所述的定子组件4由六组呈扇形弧状结构的定子单元一42及六组呈扇形弧状结构的定子单元二43组成；所述的定子单元一42及定子单元二43均为独立控制机构；所述定子单元一42及定子单元二43各自包括有定子铁芯及缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组。

作为本实施例的优选，所述转子组件5包括转子基座51、磁钢基板一52及磁钢基板二53，所述转子基座51固定安装于所述旋转轴2上，所述磁钢基板一52及磁钢基板二 53绕所述旋转轴2轴心线均布于所述转子基座51上；进一步地，呈圆柱形结构的所述旋转轴2末端设有定位台阶；所述转子基座51固定安装于所述定位台阶上，由锁紧螺母13 固定；所述磁钢基板一52呈扇形弧状结构，均布于所述转子基座51的侧壁；所述磁钢基板二53呈扇形盘状结构，均布于所述转子基座51的端面；所述旋转轴2与所述转子基座51之间通过键6连接；进一步地，所述转子基座51侧壁呈双层结构，包括内圈及外圈；相邻的两块所述磁钢基板一52之间及相邻的两块所述磁钢基板二53之间设有斜向的通风孔54；所述外圈内壁沿着所述通风孔54斜向方向设有扇叶片55；所述定子组件4还包括有定子基座41；所述定子基座41固定安装于所述本体机架1上；所述定子单元一42及定子单元二43固定安装于所述定子基座41上；所述定子基座上设有散热孔44，所述散热孔 44中填充有石墨；进一步地，所述定子基座41呈环形盖帽结构，顶部端盖外缘设有安装台阶；所述定子单元一42置于所述定子基座41的侧壁，与所述磁钢基板一52相对应；所述定子单元二43置于所述定子基座41的端面，与所述磁钢基板二53相对应；所述定子基座41开口端设有防尘网11；进一步地，所述防尘网11上设有导流筒12，所述导流筒12呈喇叭状；进一步地，所述组合式永磁同步直线电机包括有编码器9，所述编码器9 包括码盘91及与所述码盘活动连接的磁感元件92，所述码盘91固定安装于所述旋转轴2 上，所述磁感元件92固定安装于所述定子基座41端面上。

通电后，所述的定子单元一42为所述磁钢基板一52提供一个径向上旋转的磁场，所述的定子单元二43为所述磁钢基板二53提供一个轴向上旋转的磁场，共同促使所述定子组件4及转子组件5为所述旋转轴2提供绕所述旋转轴2轴心线旋转的力矩，驱动所述旋转轴2旋转，从而带动所述齿轮21旋转，促使所述齿条7对龙门式机器人移动机构促使水平方向的推力，使其移动。

需要指出的是，在该实施例中，所述定子基座41和转子基座51可以为一体加工成型的结构，也可以组合的形式。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种组合式永磁同步直线电机直驱的龙门式机器人移动机构，所述龙门式机器人移动机构包括有轨道及与所述轨道相适配的滚动轮；所述滚动轮置于所述龙门式机器人移动机构本体机架上；所述龙门式机器人移动机构通过所述滚动轮沿所述轨道移动，其特征在于，所述龙门式机器人移动机构还包括有旋转轴、固定在所述旋转轴端部的齿轮及与所述齿轮相适配的齿条；所述齿条与所述轨道平行布置；所述旋转轴通过轴承固定安装于龙门式机器人移动机构本体机架中；所述旋转轴由组合式永磁同步直线电机直接驱动；所述组合式永磁同步直线电机包括定子组件及转子组件；所述定子组件固定安装于龙门式机器人移动机构本体机架上，为所述转子组件提供旋转磁场；具有永磁特性的所述转子组件固定安装于所述旋转轴上；

其中，所述定子组件为整圆形或非整圆形结构，所述的定子组件由若干呈扇形结构的定子单元组成；所述的定子单元为独立控制机构；所述定子单元包括有定子铁芯及缠绕在所述定子单元上的定子绕组。

2.根据权利要求1所述的组合式永磁同步直线电机直驱的龙门式机器人移动机构，其特征在于，所述转子组件包括转子基座及磁钢基板，所述转子基座固定安装于所述旋转轴上，所述磁钢基板绕所述旋转轴轴心线均布于所述转子基座上。

3.根据权利要求2所述的组合式永磁同步直线电机直驱的龙门式机器人移动机构，其特征在于，呈圆柱形结构的所述旋转轴末端设有定位台阶；所述转子基座固定安装于所述定位台阶上，由锁紧螺母固定；所述磁钢基板均布于所述转子基座的外侧壁和/或端面。

4.根据权利要求2所述的组合式永磁同步直线电机直驱的龙门式机器人移动机构，其特征在于，所述转子基座侧壁呈双层结构，包括内圈及外圈；所述外圈上设有斜向的通风孔；所述通风孔位于相邻的两块所述磁钢基板之间。

5.根据权利要求4所述的组合式永磁同步直线电机直驱的龙门式机器人移动机构，其特征在于，所述外圈内壁沿着所述通风孔斜向方向设有扇叶片。

6.根据权利要求1所述的组合式永磁同步直线电机直驱的龙门式机器人移动机构，其特征在于，所述定子组件还包括有定子基座；所述定子基座固定安装于所述本体机架上；所述定子单元固定安装于所述定子基座上。

7.根据权利要求6所述的组合式永磁同步直线电机直驱的龙门式机器人移动机构，其特征在于，所述定子基座设有散热孔，所述散热孔中填充有导热材料。

8.根据权利要求6所述的组合式永磁同步直线电机直驱的龙门式机器人移动机构，其特征在于，所述定子基座呈环形盖帽结构，顶部端盖外缘设有安装台阶；所述定子单元置于所述定子基座的侧壁和/或端面；所述定子基座开口端设有防尘网。

9.根据权利要求8所述的组合式永磁同步直线电机直驱的龙门式机器人移动机构，其特征在于，所述防尘网上设有导流筒，所述导流筒呈喇叭状。

10.根据权利要求1所述的组合式永磁同步直线电机直驱的龙门式机器人移动机构，其特征在于，所述组合式永磁同步直线电机包括有编码器，所述编码器包括码盘及与所述码盘活动连接的磁感元件，所述码盘及磁感元件分开固定安装于所述旋转轴及所述定子组件上。