CN210608716U - 一种无刷直流电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无刷直流电机，转子包括第一圆筒、固定在第一圆筒内的输入轴、以及固定在第一圆筒内壁上的强磁片，定子包括第二圆筒、固定在第二圆筒外壁的若干导磁片、以及绕设且固定在导磁片上的线圈，第二圆筒、导磁片以及线圈组成空心杯绕线结构，空心杯绕线结构位于第一圆筒内，第一圆筒、输入轴、第二圆筒以及输出轴共轴向设置，行星齿轮组件位于第二圆筒内，输出轴的一端位于第二圆筒内且连接于行星齿轮组件的输出端，输出轴的另一端位于第一圆筒和第二圆筒外，行星齿轮组件的齿圈一体设置在第二圆筒的内壁上，行星齿轮组件的输入太阳轮一体设置在输入轴上，提高定子内的空间利用率。

Description

一种无刷直流电机

技术领域

本实用新型属于机电技术领域，更具体地说，是涉及一种无刷直流电机。

背景技术

在现有的市场环境中，无刷电机与行星减速器的配合使用应用在各大产业领域中。因为将无刷电机和行星减速器直接连接在一起形成的驱动结构的体积大且重量大，所以现有技术中采用内定子、外转子的结构，且将行星齿轮安装在内定子内，达到输出扭矩大、体积小以及重量小的好处。内定子内安装有齿圈，齿圈用于啮合行星齿轮，但是，齿圈和内定子之间具有一定的距离，使内定子内的可用空间变小。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无刷直流电机，以解决现有技术中存在的齿圈和内定子之间具有一定的距离，使内定子内的可用空间变小技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种无刷直流电机，包括转子，所述转子包括第一圆筒、固定在所述第一圆筒内的输入轴、以及固定在所述第一圆筒内壁上的强磁片，还包括定子、行星齿轮组件以及输出轴，所述定子包括第二圆筒、固定在所述第二圆筒外壁的若干导磁片、以及绕设且固定在所述导磁片上的线圈，所述第二圆筒、所述导磁片以及所述线圈组成空心杯绕线结构，所述空心杯绕线结构位于所述第一圆筒内，所述第一圆筒、所述输入轴、所述第二圆筒以及所述输出轴共轴向设置，所述行星齿轮组件位于所述第二圆筒内，所述输出轴的一端位于所述第二圆筒内且连接于所述行星齿轮组件的输出端，所述输出轴的另一端位于所述第一圆筒和所述第二圆筒外，所述行星齿轮组件的齿圈一体设置在所述第二圆筒的内壁上，所述行星齿轮组件的输入太阳轮一体设置在所述输入轴上。

进一步地，所述无刷直流电机还包括第一挡圈和第二挡圈，所述第一挡圈位于所述第一圆筒内，所述第二挡圈位于所述第一圆筒外，所述第一挡圈和所述第二挡圈环设在所述输入轴上，所述输入轴和所述第一圆筒的连接处位于所述第一挡圈和所述第二挡圈之间，所述第一挡圈位于所述行星齿轮组件和所述第二挡圈之间。

进一步地，所述无刷直流电机还包括输入端端盖、第一轴承以及第二轴承，所述输入端端盖上设有安装孔，所述第一轴承和所述第二轴承固定在所述安装孔内，所述输入轴穿设于所述第一轴承和所述第二轴承，所述输入端端盖不与所述第一圆筒内接触，所述输入端端盖位于所述第一圆筒内，所述第二圆筒围设于所述输入端端盖且与所述输入端端盖固定连接。

进一步地，所述无刷直流电机还包括第三轴承、连接件和第五轴承，所述第三轴承的外圈固定在所述第一圆筒的内壁，所述第三轴承的内圈围设且固定在所述第二圆筒，所述导磁片、所述线圈以及所述强磁片避开所述第三轴承，所述第二圆筒的一端位于所述第一圆筒外，所述第二圆筒位于所述第一圆筒外的一端固定有所述连接件，所述第五轴承的内圈套设且固定在所述第一圆筒，所述连接件固定在所述第五轴承的外圈上。

进一步地，所述无刷直流电机还包括第一角度传感器，所述第一角度传感器设置在所述输入轴上。

进一步地，所述无刷直流电机还包括第二角度传感器，所述第二角度传感器套设且固定在所述输出轴上。

进一步地，所述无刷直流电机还包括密封座和第四轴承，所述密封座与所述第二圆筒固定连接且位于所述第二圆筒内，所述密封座上设有连接孔，所述第四轴承的外圈固定在所述连接孔的内壁上，所述输出轴穿设于所述第四轴承。

进一步地，所述无刷直流电机还包括输出环和平面轴承，所述输出环环设且固定在所述输出轴位于所述第一圆筒外的一端，所述平面轴承位于所述输出环和所述密封座之间，所述平面轴承固定在所述输出环或所述密封座上。

进一步地，所述无刷直流电机还包括扭矩传感器，所述连接件上设有安装槽，所述扭矩传感器固定在所述安装槽内，所述扭矩传感器用于所述输出环的扭矩。

进一步地，所述行星齿轮组件的减速级数设为一级、二级或多级。

本实用新型提供的一种无刷直流电机的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型无刷直流电机采用空心杯绕线结构，空心杯绕线结构的线圈绕线紧密，在相同体积的情况下，空心杯绕线结构相对于铁芯绕线结构的能量密度高。齿圈一体连接在第二圆筒内，齿圈和第二圆筒之间没有间隙，有利于增大第二圆筒内的可利用空间，从而转子内的可利用空间大，便于提高安装在转子内的结构的尺寸，从而增大输出轴的转矩。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种无刷直流电机的结构示意图；

图2为图1中A-A处的剖视图。

其中，图中各附图标记：

11、第一圆筒；12、输入轴；13、强磁片；21、第二圆筒；22、导磁片；23、线圈；3、行星齿轮组件；31、输入太阳轮；32、齿圈；33、输出端；34、第二太阳轮；35、第一行星齿轮组；36、第二行星齿轮组；37、行星架；38、旋转轴；39、安装板；41、输出轴；42、输出环；43、平面轴承；44、扭矩传感器；45、固定板；46、隔离挡圈；47、锁定挡圈；51、第一挡圈；52、第二挡圈；6、第二角度传感器；71、输入端端盖；711、安装孔；72、第一轴承；73、第二轴承；74、第三轴承；81、连接件；811、安装槽；82、第五轴承；9、第一角度传感器；101、密封座；1011、连接孔；102、第四轴承。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1及图2，现对本实用新型提供的一种无刷直流电机进行说明。一种无刷直流电机，包括转子，转子包括第一圆筒11、固定在第一圆筒11内的输入轴12、以及固定在第一圆筒11内壁上的强磁片13，还包括定子、行星齿轮组件3以及输出轴41，定子包括第二圆筒21、固定在第二圆筒21外壁的若干导磁片22、以及绕设且固定在导磁片22上的线圈23，第二圆筒21、导磁片22以及线圈23组成空心杯绕线结构，空心杯绕线结构位于第一圆筒11内，第一圆筒11、输入轴12、第二圆筒21以及输出轴41共轴向设置，行星齿轮组件3位于第二圆筒21内，输出轴41的一端位于第二圆筒21内且连接于行星齿轮组件3的输出端33，输出轴41的另一端位于第一圆筒11和第二圆筒21外，行星齿轮组件3的齿圈32一体设置在第二圆筒21的内壁上，行星齿轮组件3的输入太阳轮31一体设置在输入轴12上。

本实用新型提供的一种无刷直流电机，与现有技术相比，无刷直流电机采用空心杯绕线结构，空心杯绕线结构的线圈23绕线紧密，在相同体积的情况下，空心杯绕线结构相对于铁芯绕线结构的能量密度高。齿圈32一体连接在第二圆筒21内，齿圈32和第二圆筒21之间没有间隙，有利于增大第二圆筒21内的可利用空间，从而转子内的可利用空间大，便于提高安装在转子内的结构的尺寸，实现在无刷直流电机的转矩不变的情况下，使无刷直流电机的体积变小以及能量密度变大。

具体地，导磁片22设为硅钢片或坡莫合金。输入轴12与输出轴41分别与第二圆筒21旋转连接。

进一步地，请一并参阅图1及图2，作为本实用新型提供的一种无刷直流电机的一种具体实施方式，无刷直流电机还包括第一挡圈51和第二挡圈52，第一挡圈51位于第一圆筒11内，第二挡圈52位于第一圆筒11外，第一挡圈51和第二挡圈52环设在输入轴12上，输入轴12和第一圆筒11的连接处位于第一挡圈51和第二挡圈52之间，第一挡圈51位于行星齿轮组件3和第二挡圈52之间。

第一挡圈51和第二挡圈52配合使第一圆筒11限位在输入轴12上，使第一圆筒11不易脱离输入轴12。第一挡圈51不与行星齿轮组件3接触，减少对行星齿轮组件3活动的影响。

具体地，第一圆筒11键接在输入轴12上。

进一步地，请一并参阅图1及图2，作为本实用新型提供的一种无刷直流电机的一种具体实施方式，无刷直流电机还包括输入端端盖71、第一轴承72以及第二轴承73，输入端端盖71上设有安装孔711，第一轴承72和第二轴承73固定在安装孔711内，输入轴12穿设于第一轴承72和第二轴承73，输入端端盖71不与第一圆筒11内接触，输入端端盖71位于第一圆筒11内，第二圆筒21围设于输入端端盖71且与输入端端盖71固定连接。

输入端端盖71起到安装第一轴承72和第二轴承73的作用，使输入轴12在第二圆筒21内旋转更加稳定。输入端端盖71起到固定第二圆筒21的作用，提高定子在第一圆筒11内固定的稳定性。输入端端盖71不与第一圆筒11接触，减少输入端端盖71对第一圆筒11旋转的阻碍作用，使转子的旋转阻力更小。第一轴承72和第二轴承73规范输入齿和定子的同心度和垂直度。

具体地，输入端端盖71设为圆柱块。输入端端盖71与第二圆筒21通过螺丝连接。输入端端盖71与第一挡圈51朝向输出轴41的侧面接触。

进一步地，请一并参阅图1及图2，作为本实用新型提供的一种无刷直流电机的一种具体实施方式，无刷直流电机还包括第三轴承74、连接件81和第五轴承82，第三轴承74的外圈固定在第一圆筒11的内壁，第三轴承74的内圈围设且固定在第二圆筒21，导磁片22、线圈23以及强磁片13避开第三轴承74，第二圆筒21的一端位于第一圆筒11外，第二圆筒21位于第一圆筒11外的一端固定有连接件81，第五轴承82的内圈套设且固定在第一圆筒11，连接件81固定在第五轴承82的外圈上。

第三轴承74使第二圆筒21的外侧面不直接与第一圆筒11接触，同时使第一圆筒11和第二圆筒21之间不易脱离。第三轴承74使第一圆筒11在第二圆筒21上旋转更加稳定，提高输入轴12在第二圆筒21内旋转的稳定性。第五轴承82使第一圆筒11旋转连接在连接件81上，实现第一圆筒11同时旋转连接在连接件81和第二圆筒21，第一圆筒11在旋转的过程中更加稳定，提高第一圆筒11旋转的精度。第三轴承74和第五轴承82用来规范转子和定子的同心度和垂直度。

进一步地，请一并参阅图1及图2，作为本实用新型提供的一种无刷直流电机的一种具体实施方式，无刷直流电机还包括第一角度传感器9，第一角度传感器9设置在输入轴12上。

第一角度传感器9测量转子和定子的相对运动，方便该无刷直流电机使用FOC或者SVPWM的方式驱动。

具体地，第一角度传感器9设为第一磁铁和第一磁编码器，第一磁铁套设在输入轴12上且位于第一圆筒11外，第一磁编码器的感应端与第一磁铁相对设置，第一磁编码器固定在无刷直流电机上且与定子之间的位置不发生改变。

具体地，第一角度传感器9设为电位器或光编码器。

进一步地，请一并参阅图1及图2，无刷直流电机还包括第二角度传感器6，第二角度传感器6套设且固定在输出轴41上。

第二角度传感器6测量输出轴41和转子的相对运动或者静止时的角度，方便将无刷直流电机扩展成伺服电机。

具体地，第二角度传感器6设为第二磁铁和第二磁编码器，第二磁铁套设且固定在输出轴41上，第二磁铁位于连接孔1011内且位于第四轴承102朝向第一圆筒11外的一侧，第二磁铁与第四轴承102间隔设置。第二磁编码器的感应端朝向第二磁铁。在第二磁编码器固定在无刷直流电机上且与定子之间的位置不发生改变。

具体地，第二角度传感器6设为电位器或光编码器。

进一步地，请一并参阅图1及图2，作为本实用新型提供的一种无刷直流电机的一种具体实施方式，无刷直流电机还包括密封座101和第四轴承102，密封座101与第二圆筒21固定连接且位于第二圆筒21内，密封座101上设有连接孔1011，第四轴承102的外圈固定在连接孔1011的内壁上，输出轴41穿设于第四轴承102。

密封座101用于安装第四轴承102，使输出轴41在密封座101上稳定旋转，提高输出轴41旋转的精度。密封座101使行星齿轮组件3不易脱离第二圆筒21。第四轴承102规范输出轴41和输入齿的同心度和垂直度。

具体地，第一输出轴41与第四轴承102的内圈键接。第四轴承102设置有两个。

优化地，还包括隔离挡圈46，隔离挡圈46固定在输出轴41上，位于第二磁铁和第四轴承102之间，使第二磁铁不与第四轴承102接触，同时使第四轴承102不易在输出轴41的轴向上活动。

进一步地，请一并参阅图1及图2，作为本实用新型提供的一种无刷直流电机的一种具体实施方式，无刷直流电机还包括输出环42和平面轴承43，输出环42环设且固定在输出轴41位于第一圆筒11外的一端，平面轴承43位于输出环42和密封座101之间，平面轴承43固定在输出环42或密封座101上。

输出环42便于输出轴41与外部结构连接。平面轴承43使输出环42与密封座101之间不直接接触，输出环42不易发生磨损。

具体地，还包括锁定挡圈47，锁定挡圈47固定在输出轴41上，输出轴41与输出环42键接。输出轴41与输出环42的连接处位于锁定挡圈47和密封座101之间。锁定挡圈47和第二挡圈52配合使输出轴41和输入轴12上的结构不易发生轴向活动。

进一步地，请一并参阅图1及图2，作为本实用新型提供的一种无刷直流电机的一种具体实施方式，无刷直流电机还包括扭矩传感器44，连接件81上设有安装槽811，扭矩传感器44固定在安装槽811内，扭矩传感器811用于检测输出环42的扭矩。

扭矩传感器44方便测量输出环42的扭矩，连接件81上的安装槽811方便对扭矩传感器44进行供电和通信。

具体的，扭矩传感器44设为应变片扭矩传感器或非接触式扭矩传感器。

进一步地，请一并参阅图1及图2，作为本实用新型提供的一种无刷直流电机的一种具体实施方式，行星齿轮组件3的减速级数设为一级、二级或多级。

该无刷直流电机可以根据实际应用设置行星齿轮组件3的减速级数，使该无刷直流电机的使用范围更广。

具体地，输出轴41设为倒T形，倒T形的大端部一体设置有固定板45，固定板45和倒T形的大端部之间形成阶梯结构。固定板45旋转连接于行星齿轮组件3的输出端33。固定板45位于第二圆筒21内。

具体地，当行星齿轮组件3的减速级数设为二级。行星齿轮组件3包括安装板39、第一行星齿轮组35、第二行星齿轮组36、输入太阳轮31、第二太阳轮34以及行星架37。第一行星齿轮组35和输入太阳轮31位于安装板39和行星架37之间，第一行星齿轮组35的所有行星齿轮的一端旋转连接在安装板39上，第一行星齿轮组35的所有行星齿轮的另一端旋转连接在行星架37上，第一行星齿轮组35的所有行星齿轮啮合于输入太阳轮31。安装板39位于第二圆筒21内，输入太阳轮31穿设于安装板39。

第二行星齿轮组36和第二太阳轮34位于行星架37和固定板45之间。第二行星齿轮组36的所有行星齿轮通过对应的旋转轴38连接在固定板45和行星架37之间。第二太阳轮34啮合于第二行星齿轮组36的所有行星齿轮，第二太阳轮34与输出轴41共轴向设置。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无刷直流电机，包括转子，所述转子包括第一圆筒、固定在所述第一圆筒内的输入轴、以及固定在所述第一圆筒内壁上的强磁片，其特征在于，还包括定子、行星齿轮组件以及输出轴，所述定子包括第二圆筒、固定在所述第二圆筒外壁的若干导磁片、以及绕设且固定在所述导磁片上的线圈，所述第二圆筒、所述导磁片以及所述线圈组成空心杯绕线结构，所述空心杯绕线结构位于所述第一圆筒内，所述第一圆筒、所述输入轴、所述第二圆筒以及所述输出轴共轴向设置，所述行星齿轮组件位于所述第二圆筒内，所述输出轴的一端位于所述第二圆筒内且连接于所述行星齿轮组件的输出端，所述输出轴的另一端位于所述第一圆筒和所述第二圆筒外，所述行星齿轮组件的齿圈一体设置在所述第二圆筒的内壁上，所述行星齿轮组件的输入太阳轮一体设置在所述输入轴上。

2.如权利要求1所述的一种无刷直流电机，其特征在于，所述无刷直流电机还包括第一挡圈和第二挡圈，所述第一挡圈位于所述第一圆筒内，所述第二挡圈位于所述第一圆筒外，所述第一挡圈和所述第二挡圈环设在所述输入轴上，所述输入轴和所述第一圆筒的连接处位于所述第一挡圈和所述第二挡圈之间，所述第一挡圈位于所述行星齿轮组件和所述第二挡圈之间。

3.如权利要求1所述的一种无刷直流电机，其特征在于，所述无刷直流电机还包括输入端端盖、第一轴承以及第二轴承，所述输入端端盖上设有安装孔，所述第一轴承和所述第二轴承固定在所述安装孔内，所述输入轴穿设于所述第一轴承和所述第二轴承，所述输入端端盖不与所述第一圆筒内接触，所述输入端端盖位于所述第一圆筒内，所述第二圆筒围设于所述输入端端盖且与所述输入端端盖固定连接。

4.如权利要求1所述的一种无刷直流电机，其特征在于，所述无刷直流电机还包括第三轴承、连接件和第五轴承，所述第三轴承的外圈固定在所述第一圆筒的内壁，所述第三轴承的内圈围设且固定在所述第二圆筒，所述导磁片、所述线圈以及所述强磁片避开所述第三轴承，所述第二圆筒的一端位于所述第一圆筒外，所述第二圆筒位于所述第一圆筒外的一端固定有所述连接件，所述第五轴承的内圈套设且固定在所述第一圆筒，所述连接件固定在所述第五轴承的外圈上。

5.如权利要求1所述的一种无刷直流电机，其特征在于，所述无刷直流电机还包括第一角度传感器，所述第一角度传感器设置在所述输入轴上。

6.如权利要求1所述的一种无刷直流电机，其特征在于，所述无刷直流电机还包括第二角度传感器，所述第二角度传感器套设且固定在所述输出轴上。

7.如权利要求4所述的一种无刷直流电机，其特征在于，所述无刷直流电机还包括密封座和第四轴承，所述密封座与所述第二圆筒固定连接且位于所述第二圆筒内，所述密封座上设有连接孔，所述第四轴承的外圈固定在所述连接孔的内壁上，所述输出轴穿设于所述第四轴承。

8.如权利要求7所述的一种无刷直流电机，其特征在于，所述无刷直流电机还包括输出环和平面轴承，所述输出环环设且固定在所述输出轴位于所述第一圆筒外的一端，所述平面轴承位于所述输出环和所述密封座之间，所述平面轴承固定在所述输出环或所述密封座上。

9.如权利要求8所述的一种无刷直流电机，其特征在于，所述无刷直流电机还包括扭矩传感器，所述连接件上设有安装槽，所述扭矩传感器固定在所述安装槽内，所述扭矩传感器用于检测所述输出环的扭矩。

10.如权利要求9所述的一种无刷直流电机，其特征在于，所述行星齿轮组件的减速级数设为一级、二级或多级。

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