CN214838179U - 电机和足式机器人 - Google Patents

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刘奕扬
郭文平
魏小毛
智放
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Abstract

本实用新型提供一种电机和足式机器人,电机包括机壳、转子、定子、行星减速机构和第一轴承,转子设在机壳内且具有转子支架和转子轴,定子设在机壳内,行星减速机构包括太阳轮、内齿圈、行星轮、行星架,太阳轮与转子轴同轴相连,内齿圈与机壳相连,行星轮与太阳轮和内齿圈啮合,行星轮与行星架通过行星轴可枢转地相连,第一轴承配合在转子支架和行星架之间。本实用新型提供的电机具有使太阳轮与行星轮之间的同轴度高,进而电机工作时发出的噪音低且耗能低的优点。

Description

电机和足式机器人
技术领域
本实用新型涉及机器人技术领域,具体涉及一种电机和足式机器人。
背景技术
伺服电机是足式机器人(也可以称为有腿机器人)常用的驱动装置,用于驱动足式机器人的腿组件,从而使足式机器人能够运动。相关技术中,伺服电机内的各转动部件之间的同轴度较差,进而伺服电机在工作时容易因各转动部件与机壳之间的碰撞摩擦而产生较大的噪音和较多的能耗,极大影响了用户对足式机器人的使用体验。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此,本实用新型第一方面的实施例提出一种电机,该电机具有使太阳轮与行星轮之间的同轴度高,进而电机工作时发出的噪音低且耗能低的优点。
本实用新型另一方面的实施例还提出一种足式机器人。
根据本实用新型第一方面的实施例的电机包括机壳、转子、定子、行星减速机构和第一轴承,所述转子设在所述机壳内且具有转子支架和转子轴;所述定子设在所述机壳内;所述行星减速机构包括太阳轮、内齿圈、行星轮、行星架,所述太阳轮与所述转子轴同轴相连,所述内齿圈与所述机壳相连,所述行星轮与所述太阳轮和所述内齿圈啮合,所述行星轮与所述行星架通过行星轴可枢转地相连;所述第一轴承配合在所述转子支架和所述行星架之间。
根据本实用新型实施例的电机,通过在转子支架和行星架之间装配有第一轴承,使得转子支架与行星架基本同轴向设置,进而与转子轴相连的太阳轮和与行星架相连的行星轮的同轴度更高。由此太阳轮相对行星轮转动时更不易发生碰撞和摩擦,进而电机工作时产生的噪音低且耗能低。
在一些实施例中,所述行星轴的轴线与所述转子轴的轴线之间的第一距离L1与所述第一轴承的外径D1的关系为:2mm≤L1-D1/2≤5mm。
在一些实施例中,所述电机还包括第二轴承,所述第二轴承配合在所述机壳和所述转子支架之间。
在一些实施例中,所述第二轴承的外径D2与所述定子的内径D3的关系为: 2mm≤D3-D2≤6mm。
在一些实施例中,所述电机还包括输出轴和第三轴承,所述输出轴与所述行星轴相连,所述第三轴承配合在所述机壳和所述输出轴之间。
在一些实施例中,所述电机还包括设在所述输出轴与所述转子轴之间的推力轴承。
在一些实施例中,所述推力轴承包括第一止推垫片和第二止推垫片,所述第一止推垫片与所述转子轴和所述输出轴中的一者相连,所述第二止推垫片止抵所述转子轴和所述输出轴中的另一者的端面。
在一些实施例中,所述输出轴朝向所述转子轴的一端设有安装槽,所述推力轴承配合在所述安装槽内。
在一些实施例中,所述行星架环绕形成装配空间,所述第一轴承的外圈配合在所述装配空间内,所述转子支架设有凸台,所述凸台位于所述装配空间内,所述第一轴承的内圈配合在所述凸台上,所述行星架与所述转子支架在所述转子轴的轴向相互分离并形成用于容置霍尔磁铁的间隙L2。
在一些实施例中,所述间隙L2的厚度为1mm-3mm。
根据本实用新型第二方面的实施例的足式机器人包括躯身组件和多个腿组件,多个所述腿组件与所述躯身组件相连,且所述躯身组件和/或所述腿组件上设有电机,所述电机为上述任一项实施例所述的电机。
根据本实用新型实施例的足式机器人所具有的技术优势与上述电机的技术优势相同,此处不再赘述。
在一些实施例中,所述躯身组件上设有所述电机,所述腿组件包括大腿,所述躯身组件与所述大腿通过所述电机相连,所述电机用于驱动所述大腿摆动。
在一些实施例中,所述腿组件上设有所述电机,所述腿组件还包括小腿,所述大腿与所述小腿通过所述电机相连,所述电机用于驱动所述小腿摆动。
附图说明
图1是根据本实用新型实施例的电机的剖视图。
图2是根据本实用新型实施例的电机的爆炸图。
图3是根据本实用新型实施例的电机的另一爆炸图。
图4是根据本实用新型实施例的足式机器人的示意图。
附图标记:
足式机器人100,
电机10,躯身组件20,腿组件30,
机壳1,转子2,转子轴201,凸台2011,转子支架202,定子3,行星减速机构4,太阳轮401,内齿圈402,行星轮403,行星架404,行星轴405,第一轴承5,第二轴承6,推力轴承7,第三轴承8,霍尔磁铁9,输出轴11。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。
下面结合图1-图3描述根据本实用新型实施例的电机10。
如图1-图3所示,根据本实用新型第一方面的实施例的电机10包括机壳1、转子2、定子3、行星减速机构4和第一轴承5。转子2设在机壳1内且具有转子支架202和转子轴 201,转子支架202与转子轴201同轴相连。定子3设在机壳1内并与机壳1相连。
行星减速机构4包括太阳轮401、内齿圈402、行星轮403、行星架404,太阳轮401 与转子轴201同轴相连,内齿圈402与机壳1相连,行星轮403与太阳轮401和内齿圈402 啮合,行星轮403与行星架404通过行星轴405可枢转地相连。如图1所示,太阳轮401 与转子轴201过盈配合。行星轴405的轴向与转子轴201的轴向一致并与行星架404相连,行星轮403与行星轴405之间配合有轴承,由此实现行星轮403相对行星轴405的转动。
第一轴承5配合在转子支架202和行星架404之间。第一轴承5的轴向与转子轴201的轴向一致。第一轴承5与转子支架202和行星架404中的一者过盈配合,与转子支架202 和行星架404中的另一者间隙配合。
根据本实用新型实施例的电机10,通过在转子支架202和行星架404之间装配有第一轴承5,使得转子支架202与行星架404基本同轴向设置,进而与转子轴201相连的太阳轮401和与行星架404相连的行星轮403的同轴度更高。由此太阳轮401相对行星轮403 转动时更不易发生碰撞和摩擦,进而电机10工作时产生的噪音低且耗能低。
需要说明的是,文中除推力轴承7外的第一轴承5、第二轴承6和第三轴承8等均为常规的径向轴承,即均包括同轴设置的内圈和外圈,以及设在内圈和外圈内的滚动体。
在一些实施例中,行星轴405的轴线与转子轴201的轴线之间的第一距离L1与第一轴承5的外径D1的关系为:2mm≤L1-D1/2≤5mm。
如图2和图3所示,行星轮403和行星轴405的数量均为三个并一一对应,三个行星轴405沿转子轴201的周向等间隔分布,即每个行星轴405的轴线与转子轴201的轴向之间的第一距离均相等。其中,第一轴承5的外径即为第一轴承5的外圈的外周面的直径,在满足电机10结构强度的基础上,第一轴承5的外径越大,则太阳轮401和行星轮403的同轴度越好,太阳轮401相对行星轮403转动时产生的噪音更低,耗能也更低。
具体地,第一距离与第一轴承5的外径的一半的差值可以为2mm、3mm、4mm或5mm。
在一些实施例中,电机10还包括第二轴承6,第二轴承6配合在机壳1和转子支架202 之间。由此保证转子支架202和转子轴201相对机壳1转动的同时,也保证了转子轴201与定子3的同轴度,进而保证内齿圈402与行星轮403之间的同轴度,内齿圈402相对行星轮403转动时也更不易发生碰撞和摩擦,电机10工作时更不易发出噪音,能量利用率也越高。
在一些实施例中,第二轴承6的外径D2与定子3的内径D3的关系为:2mm≤D3-D2≤6mm。第二轴承6的外径越大,则内齿圈402与行星轮403的同轴度越好,太阳轮401相对行星轮403转动时产生的噪音更低,耗能也更低。
具体地,第二轴承6的外径为第二轴承6的外圈的外周面的直径,第二轴承6的外径与定子3的内径的差值可以为2mm、3mm、4mm、5mm或6mm。
在一些实施例中,电机10还包括输出轴11和第三轴承8,输出轴11与行星轴405相连,第三轴承8配合在机壳1和输出轴11之间。
具体地,行星轴405的轴线与转子轴201的轴线在转子轴201的径向间隔开,转子轴201通过行星轮403相对转子轴201的转动而相对转子轴201转动。通过设置第三轴承8,保证了输出轴11与固定在机壳1内的内齿圈402的同轴度,进而避免输出轴11受到径向载荷时带动行星轮403摆动而影响行星轮403与太阳轮401和内齿圈402之间的同轴度。
在一些实施例中,电机10还包括设在输出轴11与转子轴201之间的推力轴承7。
如图1所示,输出轴11通过推力轴承7与转子轴201相连,保证转子轴201和输出轴11的转动互不影响。同时,转子轴201通过推力轴承7抵靠输出轴11,同样可以起到限制输出轴11摆动的作用,同样保证了行星轮403与太阳轮401和内齿圈402的同轴度。
在一些实施例中,推力轴承7包括第一止推垫片和第二止推垫片,第一止推垫片与转子轴201和输出轴11中的一者相连,第二止推垫片止抵转子轴201和输出轴11中的另一者的端面。
具体地,第一止推垫片和第二止推垫片在推力轴承7的轴向并列设置,第一止推垫片与输出轴11相连,由此实现推力轴承7在输出轴11上的安装。第二止推垫片止抵转子轴201朝向输出轴11的端面,由此实现输出轴11与转子轴201之间的面接触,进而更有效地限制输出轴11相对转子轴201的翻转。
在一些实施例中,输出轴11朝向转子轴201的一端设有安装槽,推力轴承7配合在安装槽内。
具体地,安装槽为圆柱形腔体,安装槽在转子轴201的轴向的尺寸等于推力轴承7在转子轴201的轴向的尺寸,推力轴承7大体均隐藏在安装槽内,第二止推垫片背离第一止推垫片的端面与输出轴11朝向转子轴201的端面共面。由此使得电机10内部结构紧凑,体积更小。
在一些实施例中,行星架404环绕形成装配空间,第一轴承5的外圈配合在装配空间内。转子支架202设有凸台2011,凸台2011位于装配空间内。第一轴承5的内圈配合在凸台2011上,行星架404与转子支架202在转子轴201的轴向相互分离并形成用于容置霍尔磁铁9的间隙L2。由此,通过设置凸台2011,能够使得行星架404与转子支架202的至少部分在其轴向间隔开,进而避免安装在行星架404上的霍尔磁铁9与转子支架202发生干涉,实现霍尔磁铁9对电机10的位置判断。
具体地,装配空间为圆柱体形空间,且行星架404的内壁面设有第一限位台阶,第一轴承5的外圈插设在装配空间内,且外圈朝向输出轴11的端面止抵第一限位台阶。凸台2011为圆柱体形,且凸台2011的外壁面设有第二限位台阶,第一轴承5的内圈套设在凸台2011上且内圈背离输出轴11的端面止抵第二限位台阶。由此,第一轴承5在其轴向限位在第一限位台阶和第二限位台阶之间。
在一些实施例中,间隙L2的厚度为1mm-3mm。由此,保证霍尔磁铁9不会与转子支架202发生干涉的同时,也使得电机10的结构更加紧凑,体积更小。
如图4所示,根据本实用新型第二方面的实施例的足式机器人100包括躯身组件20和多个腿组件30,多个腿组件30与躯身组件20相连,且躯身组件20和/或腿组件30上设有电机10,电机10为上述任一项实施例的电机10。
根据本实用新型实施例的足式机器人100所具有的技术优势与上述电机10的技术优势相同,此处不再赘述。
在一些实施例中,躯身组件20上设有电机10,腿组件30包括大腿,躯身组件20与大腿通过电机10相连,电机10用于驱动大腿摆动。
电机10用于驱动大腿相对于躯身组件20可前后摆动和/或左右摆动,需要说明的是,当需要大腿同时满足左右摆动和前后摆动时,躯身组件20应设置两个或两个以上的电机 10。
在一些实施例中,腿组件30上设有电机10,腿组件30还包括小腿,大腿与小腿通过电机10相连,电机10用于驱动小腿摆动。该电机10驱动小腿相对大腿前后摆动,由此,足式机器人100的自由度更高,足式机器人100能够实现更复杂的动作。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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至少一个该特征。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接或彼此可通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实用新型中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本实用新型的限制,本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种电机,其特征在于,包括:
机壳;
转子,所述转子设在所述机壳内且具有转子支架和转子轴;
定子,所述定子设在所述机壳内;
行星减速机构,所述行星减速机构包括太阳轮、内齿圈、行星轮、行星架,所述太阳轮与所述转子轴同轴相连,所述内齿圈与所述机壳相连,所述行星轮与所述太阳轮和所述内齿圈啮合,所述行星轮与所述行星架通过行星轴可枢转地相连;和
第一轴承,所述第一轴承配合在所述转子支架和所述行星架之间。
2.根据权利要求1所述的电机,其特征在于,所述行星轴的轴线与所述转子轴的轴线之间的第一距离L1与所述第一轴承的外径D1的关系为:2mm≤L1-D1/2≤5mm。
3.根据权利要求1所述的电机,其特征在于,所述电机还包括第二轴承,所述第二轴承配合在所述机壳和所述转子支架之间。
4.根据权利要求3所述的电机,其特征在于,所述第二轴承的外径D2与所述定子的内径D3的关系为:2mm≤D3-D2≤6mm。
5.根据权利要求1所述的电机,其特征在于,所述电机还包括输出轴和第三轴承,所述输出轴与所述行星轴相连,所述第三轴承配合在所述机壳和所述输出轴之间。
6.根据权利要求5所述的电机,其特征在于,所述电机还包括设在所述输出轴与所述转子轴之间的推力轴承。
7.根据权利要求6所述的电机,其特征在于,所述推力轴承包括第一止推垫片和第二止推垫片,所述第一止推垫片与所述转子轴和所述输出轴中的一者相连,所述第二止推垫片止抵所述转子轴和所述输出轴中的另一者的端面。
8.根据权利要求7所述的电机,其特征在于,所述输出轴朝向所述转子轴的一端设有安装槽,所述推力轴承配合在所述安装槽内。
9.根据权利要求1-8任一项所述的电机,其特征在于,所述行星架环绕形成装配空间,所述第一轴承的外圈配合在所述装配空间内,所述转子支架设有凸台,所述凸台位于所述装配空间内,所述第一轴承的内圈配合在所述凸台上,所述行星架与所述转子支架在所述转子轴的轴向相互分离并形成用于容置霍尔磁铁的间隙L2。
10.根据权利要求9所述的电机,其特征在于,所述间隙L2的厚度为1mm-3mm。
11.一种足式机器人,其特征在于,包括躯身组件和多个腿组件,多个所述腿组件与所述躯身组件相连,且所述躯身组件和/或所述腿组件上设有电机,所述电机为权利要求1-10任一项所述的电机。
12.根据权利要求11所述的足式机器人,其特征在于,所述躯身组件上设有所述电机,所述腿组件包括大腿,所述躯身组件与所述大腿通过所述电机相连,所述电机用于驱动所述大腿摆动。
13.根据权利要求12所述的足式机器人,其特征在于,所述腿组件上设有所述电机,所述腿组件还包括小腿,所述大腿与所述小腿通过所述电机相连,所述电机用于驱动所述小腿摆动。
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