CN213959902U - 电机、机器人及伺服系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种电机及应用所述电机的机器人及伺服系统，具体的，所述电机包括壳体、电机转子、电机定子、转轴、制动器，转轴设置于所述壳体内部，所述转轴包括转轴本体和后轴承，所述后轴承套接于所述转轴本体的后端；制动器设置于所述壳体内部，所述制动器包括制动器定子，所述制动器定子和所述壳体固定连接，其中，所述制动器定子上设置有避位槽，所述后轴承至少部分容置于所述避位槽中；电机定子设置于所述壳体内部，和所述壳体固定连接；电机转子套设于所述转轴本体上。如此，本实用新型解决了现有技术中的电机轴向尺寸过大的问题。

Description

电机、机器人及伺服系统

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机及应用所述电机的机器人和伺服系统。

背景技术

在一些情况下，电机安装空间狭小，要求电机轴向尺寸异常紧凑，如40mm 机座框架，额定转速3000转/分钟，50W带制动器的电机，要求电机总长82mm。上述这些要求，普通设计的电机不能满足，市场上也没有市销的产品。即现有技术中的电机存在轴向尺寸过大的问题。

实用新型内容

本实用新型提出了一种电机和应用所述电机的机器人以及伺服系统，旨在解决现有技术中的电机轴向尺寸过大的问题。

为解决上述问题，本实用新型提出了一种电机，具体的，所述电机包括壳体、电机转子、电机定子、转轴、制动器，转轴设置于所述壳体内部，所述转轴包括转轴本体和后轴承，所述后轴承套接于所述转轴本体的后端；制动器设置于所述壳体内部，所述制动器包括制动器定子，所述制动器定子和所述壳体固定连接，其中，所述制动器定子上设置有避位槽，所述后轴承至少部分容置于所述避位槽中；电机定子设置于所述壳体内部，和所述壳体固定连接；电机转子套设于所述转轴本体上。

在一实施例中，所述后轴承和所述避位槽之间存在间隙。

在一实施例中，所述避位槽的深度不小于1.2mm，并且不大于3mm。

在一实施例中，所述壳体包括前盖、壳身和第一后盖，所述前盖和所述第一后盖分别设置于所述壳身的两端，其中，所述前盖和所述壳身一体化设置。

在一实施例中，所述电机还包括旋转变压器，所述旋转变压器包括旋转变压器定子、旋转变压器转子、所述旋转变压器定子和所述第一后盖固定连接，所述第一后盖设置有供所述转轴本体伸出的通孔，所述旋转变压器转子套接于所述转轴本体上。

在一实施例中，所述旋转变压器转子通过第一螺钉与所述转轴连接，所述旋转变压器转子和所述后盖分别设置有供所述第一螺钉通过的第一通孔和第二通孔，所述第一螺钉依次穿过所述第一通孔和所述第二通孔，并伸入所述转轴本体中，所述旋转变压器转子设置有容置槽，所述容置槽用于容置所述第一螺钉的螺帽。

在一实施例中，所述电机定子包括铁芯和绕组，所述绕组缠绕于所述铁芯上，所述电机定子还包括环氧树脂或者浸渍漆，所述环氧树脂或者所述浸渍漆将所述铁芯和所述绕组灌封在一起，并且所述环氧树脂或者所述浸渍漆连接所述壳体。

在一实施例中，所述电机定子还包括温度传感器，所述温度传感器用于检测所述绕组的温度。

在一实施例中，所述转轴还包括前轴承，所述前轴承套接于所述转轴本体的前端，所述前轴承为防蠕变轴承。

本实用新型还提出了一种机器人，所述机器人包括所述电机。

本实用新型还提出了一种伺服系统，所述伺服系统包括所述电机。

如此，本实用新型通过提出一种电机和应用所述电机的机器人以及伺服系统，具体的，所述制动器定子上设置有避位槽，所述后轴承至少部分容置所述避位槽中。如此设置，所述电机的轴向尺寸减少，从而解决了现有技术中的电机轴向尺寸过大的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型电机一个实施例的剖面图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为图1中B处的放大图；

图4为图1中C处的放大图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	电机	11	前盖
12	壳身	13	第一后盖
				14	第二后盖	21	转轴本体
22	前轴承	23	后轴承
				31	电机转子	32	电机定子
321	铁芯	322	绕组
				323	环氧树脂	33	磁环
41	制动器定子	42	制动器转子
				42a	避位槽	51	旋转变压器转子
51a	容置槽	52	旋转变压器定子
				61	第一螺钉	62	第二螺钉

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

目前，在一些应用场景下，要求电机轴向尺寸异常紧凑，如40mm机座框架，额定转速3000转/分钟，50W带制动器伺服电机，要求电机总长82mm。上述这些要求，普通设计的伺服电机不能满足，市场上也没有市销的产品。即现有技术中的电机存在尺寸过大的问题。因此，我们需要一种轴向尺寸较为紧凑的电机，以适应所述电机安装空间较小的需求。

请参阅图1、图3，为解决上述问题，本实用新型提出了一种电机100，具体的，所述电机100包括壳体、转轴和制动器，所述转轴设置于所述壳体内部，所述转轴包括转轴本体21和后轴承23，所述后轴承23套接于所述转轴本体21 的后端；所述制动器设置于所述壳体内部，所述制动器包括制动器定子42，所述制动器定子42和所述壳体固定连接，其中，所述制动器定子42上设置有避位槽42a，所述后轴承23至少部分容置于所述避位槽42a中。与现有的电机100 相比，由于至少部分所述后轴承23伸入所述避位槽42a中，所述后轴承23整体的安装位更为靠近所述转轴的前端了。如此设置，所述电机100的轴向尺寸更加紧凑。此外，所述避位槽42a的设置还有利于所述制动器定子42的安装，在安装完所述后轴承23后，可通过所述避位槽42a和所述后轴承23的适配，以确定所述制动器定子42的具体安装位置，将所述制动器定子42定位后，所述制动器定子42再和所述壳体固定连接。所述电机100还包括电机转子31和电机定子32，所述电子转子31和所述电机定子32设置于所述壳体内部，所述电机转子31套设于所述转轴本体21上，所述电机定子32和所述壳体固定连接。在一实施例中，所述定子由定子冲片叠压而成。进一步的，所述电机100还包括磁环33，所述磁环33套接于所述电机转子31上，用于进一步增加磁场强度。此外，为了提高所述电机100的精度，在电磁设计方面我们也作出了一定的优化。具体的，通过仿真优化的方式，优化所述电机100内各个零件的结构设计，使其更好的配合。具体的，经过优化后，齿槽转矩和定位转矩得到减小，从而降低生产工艺波动的敏感度。在一实施例中，经过仿真优化后，所述齿槽转矩小于2％，反电动势波形畸变率小于1％，额定转矩时的转矩波动率小于3％。

具体的，所述电机100整体的安装过程如下：所述电机100包括壳体和设置于所述壳体内部的转轴。其中，所述壳体包括前盖11、壳身12、第一后盖 13，所述前盖11和所述壳身12一体化设置形成机壳。所述转轴设置于所述壳体内部，所述转轴包括转轴本体21。其中，所述前轴承22、电机转子31、制动器转子41、后轴承23依次套接于所述转轴本体21上。并且所述前轴承22的外环和所述机壳固定连接，所述后轴承23的外环和所述第一后盖13固定连接。所述壳体内部还设置有电机定子32、制动器定子42，所述电机定子32可所述机壳内壁固定连接，所述制动器定子42通过第二螺钉和所述第一后盖13固定。此外，所述电机100还包括旋转变压器，所述旋转变压器沿所述转轴本体21方向，设置于所述第一后盖13远离所述后轴承23的一侧。所述旋转变压器包括旋转变压器定子52和旋转变压器转子51，所述旋转变压器定子52和所述第一后盖13固定连接，所述旋转变压器转子51和所述转轴本体21连接，并能够随着所述转轴本体21的转动而转动。此外，所述电机100还设置有用于保护所述旋转变压器的第二后盖14，所述第二后盖14和所述旋转变压器定子52固定连接，所述旋转变压器转子51、所述旋转变压器定子52设置于所述第一后盖13 和所述第二后盖14之间。

请参阅图1，在一实施例中，所述后轴承23和所述避位槽42a之间存在间隙。而由于电机100的工作过程中会受到外界冲击或者产生一定的振动，所以，所述后轴承23和所述制动器定子42的避位槽42a之间应该存在一定的间隙，从而在所述电机100振动或者受到外界冲击时起到一定的缓冲作用。

请参阅图1，在一实施例中，所述避位槽42a的深度大于或者等于1.2mm，并且小于或者等于3mm。进一步的，所述避位槽42a的开设不能够过于影响到所述制动器定子42的正常功能。而且所述避位槽42a的深度应该能够起到至少部分容置所述后轴承23，在所述电机100轴向尺寸减少的方面起到一定的作用。因此，本实用新型对所述避位槽42a的深度提出了一定的要求。在一实施例中，所述避位槽42a的深度为1.5mm。

请参阅图1，在一实施例中，所述壳体包括前盖11、壳身12和第一后盖13，所述前盖11和所述第一后盖13分别设置于所述壳身12的两端，其中，所述前盖11和所述壳身12一体化设置。在一实施例中，所述前盖11和所述壳身12一体化设置形成机壳，所述机壳为方形铝合金压铸件，所述机壳和所述第一后盖13通过止口连接。现有技术中，所述前盖11和所述壳身12是通过止口配合的，而所述止口连接处占用一定的轴向尺寸。因此，本实用新型提出了一种所述前盖11和所述壳身12一体化设置的电机100。此外，取消了所述前盖11和所述壳身12的配合止口，还能够减少了安装步骤，提高了电机100的精度。

请参阅图1，在一实施例中，所述制动器定子42和所述第一后盖13固定连接。具体的，所述制动器定子42和所述第一后盖13是通过第二螺钉固定连接的。所述第一后盖13上设置有供所述第二螺钉穿过的通孔，所述制动器定子 42上设置有供所述第二螺钉固定的固定位。此为，所述第二后盖14上还设置有一凹槽，所述凹槽用于容置所述第二螺钉的螺帽。以进一步减小所述电机 100的轴向尺寸，而且所述第二螺钉的螺帽不会凸出于所述第一后盖13，从而影响所述电机100的其他结构的安装。

请参阅图1、图4，在一实施例中，所述电机100还包括旋转变压器，所述旋转变压器包括旋转变压器定子52、旋转变压器转子51、所述旋转变压器定子52和所述第一后盖13固定连接，所述第一后盖13设置有供所述转轴本体21 伸出的通孔，所述旋转变压器转子51套接于所述转轴本体21上。如此设置，当所述转轴本体21转动时，带动所述旋转变压器转子51一起转动，从而不需要另行安装用于装设所述旋转变压器转子51的轴承，使所述电机100结构简单化。

请参阅图1、图4，在一实施例中，所述旋转变压器转子51通过第一螺钉 61与所述转轴连接，所述旋转变压器转子51和所述后盖分别设置有供所述第一螺钉61通过的第一通孔和第二通孔，所述第一螺钉61依次穿过所述第一通孔和所述第二通孔，并伸入所述转轴本体21中，所述旋转变压器转子51设置有容置槽51a，所述容置槽51a用于容置所述第一螺钉61的螺帽。这种连接方式较为简单，能够减少所述电机100的装配难度。进一步的，所述第一螺钉61的螺帽容置于所述容置槽51a中，所述电机100的轴向尺寸更加紧凑。

请参阅图1，在一实施例中，所述壳体还包括第二后盖14，所述第二后盖 14和所述旋转变压器定子52连接，所述旋转变压器定子52和所述旋转变压器转子51设置于所述第一后盖13和所述第二后盖14之间。如此，所述旋转变压器远离所述电机转子31、所述电机定子32设置。从而使所述旋转变压器转子 51和所述旋转变压器定子52远离所述电机转子31和所述电机定子32所产生的磁场干扰，从而提高所述旋转变压器的测量精度。

请参阅图2，在一实施例中，所述电机定子32包括铁芯321和绕组322，所述绕组322缠绕于所述铁芯321上。所述电机定子32还包括环氧树脂323或者浸渍漆，所述环氧树脂323或者所述浸渍漆将所述铁芯321和所述绕组322灌封在一起，并且所述环氧树脂323或者所述浸渍漆连接所述壳体。所述浸渍漆有多种，在一实施例中，所述电机定子32采用不饱和聚酯亚胺无溶剂浸渍漆。所述环氧树脂323或者所述浸渍漆起到了增强电机100绝缘，利于散热的作用。如此设置提高了所述电机100的可靠性。同时，所述环氧树脂323或者所述浸渍漆增强了所述电机定子32的强度和刚度，如此设置有利于提高所述电机100 的精度。

在一实施例中，所述电机定子32还包括温度传感器，所述温度传感器用于检测所述绕组322的温度。进一步的，所述温度传感器的设置是出于提高所述电机100可靠性的考虑。可选地，所述温度传感器用于埋入所述绕组322的出线端的端部，以监控所述绕组322的温度。以防止所述电机100的温度过高影响使用。如此设置进一步的提高了所述电机100的可靠性。

请参阅图1，在一实施例中，所述转轴还包括前轴承22，所述前轴承22套接于所述转轴本体21的前端，所述前轴承22为防蠕变轴承。具体的，所述防蠕变轴承具有较强的防蠕变能力，以适应机器人循环冲击性负载特点，提高所述电机100可靠性。在另一实施例中，所述壳体内部形成有用于容置所述前轴承22的轴承室，所述轴承室经过增加设计，进一步提高了所述电机100的抗冲击能力。

本实用新型还提出了一种机器人，所述机器人包括所述电机100。进一步的，机器人，尤其是小型机器人的电机安装于所述小型机器人的内部，此时，所述小型机器人内部供所述电机安装的空间十分狭小。因此，所述机器人，尤其是小型机器人迫切需要一种轴向尺寸较小的电机。此外，高性能的机器人同时也对所述电机的精度和可靠性方面要求较高。在一实施例中，在可靠性方面，所述电机的寿命要求60000h/7年；无故障间隔时间1440000h/7年，所述电机连续耐久测试要求4000h无故障。在电机精度方面，转矩波动率小于3％。在尺寸方面，要求电机轴向尺寸异常紧凑。可选地，40mm机座框架，额定转速3000转/分钟，50W带制动器的所述电机100，要求所述电机100总长不超过 82mm。

本实用新型还提出了应用所述电机100的伺服系统，即除所述小型机器人外，所述电机100还可应用于其他伺服系统之中。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种电机，其特征在于，包括：

壳体；

转轴，设置于所述壳体内部，所述转轴包括转轴本体和后轴承，所述后轴承套接于所述转轴本体的后端；

电机转子，套设于所述转轴本体上；

电机定子，设置于所述壳体内部，和所述壳体固定连接；

制动器，设置于所述壳体内部，所述制动器包括制动器定子，所述制动器定子和所述壳体固定连接，其中，所述制动器定子上设置有避位槽，所述后轴承至少部分容置于所述避位槽中。

2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述后轴承和所述避位槽之间存在间隙。

3.如权利要求2所述的电机，其特征在于，所述避位槽的深度不小于1.2mm，并且不大于3mm。

4.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述壳体包括前盖、壳身和第一后盖，所述前盖和所述第一后盖分别设置于所述壳身的两端，其中，所述前盖和所述壳身一体化设置。

5.如权利要求4所述的电机，其特征在于，所述电机还包括旋转变压器，所述旋转变压器包括旋转变压器定子、旋转变压器转子、所述旋转变压器定子和所述第一后盖固定连接，所述第一后盖设置有供所述转轴本体伸出的通孔，所述旋转变压器转子套接于所述转轴本体上。

6.如权利要求5所述的电机，其特征在于，所述旋转变压器转子通过第一螺钉与所述转轴连接，所述旋转变压器转子和所述后盖分别设置有供所述第一螺钉通过的第一通孔和第二通孔，所述第一螺钉依次穿过所述第一通孔和所述第二通孔，并伸入所述转轴本体中，所述旋转变压器转子设置有容置槽，所述容置槽用于容置所述第一螺钉的螺帽。

7.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机定子包括铁芯和绕组，所述绕组缠绕于所述铁芯上，所述电机定子还包括环氧树脂或者浸渍漆，所述环氧树脂或者所述浸渍漆将所述铁芯和所述绕组灌封在一起，并且所述环氧树脂或者所述浸渍漆连接所述壳体。

8.如权利要求7所述的电机，其特征在于，所述电机定子还包括温度传感器，所述温度传感器用于检测所述绕组的温度。

9.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转轴还包括前轴承，所述前轴承套接于所述转轴本体的前端，所述前轴承为防蠕变轴承。

10.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括如权利要求1至9任一项所述的电机。

11.一种伺服系统，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的电机。

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