CN218570023U - 一种外转子关节电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种外转子关节电机，包括有机壳，所述机壳内横向依次设置有谐波减速器、制动器、定子和控制板，所述机壳的中端内固定安装有定子，所述定子上同心套有外转子，所述定子通电后通过电磁耦合带动外转子转动，所述外转子通过过盈配合方式同心连接在主轴上，所述主轴转动安装在机壳内，所述主轴的端部安装有波发生器和谐波减速器；本实用新型采用外转子电机产生驱动力，并且通过对内部结构进行重新排布，缩短装配尺寸链，只需控制少量关键尺寸，就可以保证装配精度，使得装配调整相对容易，有效降低制造成本，同时也满足了轻便化的要求，同时外转子电机相对内转子电机而言，在同样出力的条件下，具有体积更小、重量更轻的优势。

Description

一种外转子关节电机

技术领域

本实用新型涉及关节电机技术领域，具体为一种外转子关节电机。

背景技术

外转子电机是转子在外圆、定子在转子内圆的一种电机，由于产生电磁力的力臂长度比内转子电机长，所以外转子电机有更大的扭矩，具有节省空间、设计紧凑、运行高效等特点；

用于机械臂上的关节电机目前大多采用内转子无框电机，主要部件包括电机、电磁制动器、谐波减速器、编码器、控制器等；

但是由于其集成度高、尺寸链长，对零部件的精度和装配要求极高，安装时其装配精度难以控制，装配调整较为困难，因此产品的成本高，限制了推广、应用；

在申请号为“202110151572.X”、专利名称为高集成度一体式执行器装置及包含其的机器人关节的发明专利中，仍存在零件排布不合理的情况，例如其制动结构为弹性制动片，弹性制动片安装在大中空外转子电机中电机定子和磁编码器的中间，在进行制动时，弹性制动片受到摩擦会产生一定微量的粉末，这些无论该装置是朝上摆放还是朝下摆放，粉末会落在电机控制板或者磁编码器这些电器件内，影响电器件的正常使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种外转子关节电机，以解决技术中的上述不足之处。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种外转子关节电机，包括有机壳，所述机壳内横向依次设置有谐波减速器、制动器、定子和控制板，所述机壳的中端内固定安装有定子，所述定子上安装有外转子，所述定子通电后通过电磁耦合带动外转子转动，所述外转子通过过盈配合方式同心连接在主轴上，所述主轴转动安装在机壳内，所述主轴的端部安装有波发生器和谐波减速器，所述波发生器推动谐波减速器与输出轴相连来带动输出轴转动；

所述制动器主要由电磁制动器和制动器动环组成，所述电磁制动器安装在盖板上，所述盖板固定在谐波减速器上，所述制动器动环固定安装在外转子的端面上，所述电磁制动器在不通电时吸引制动器动环而产生制动力，所述电磁制动器在通电时与制动器动环分离；

所述输出轴安装在主轴内，所述输出轴的端部设有外螺纹且安装有输出端编码器，所述主轴的端部螺纹安装有用于电机控制的编码器磁环，所述输出端编码器与编码器磁环之间安装有第二深沟球轴承，所述编码器磁环与输出端编码器之间安装有控制板，所述控制板固定在机壳上。

作为本实用新型一种优选的方案，所述谐波减速器包括有柔轮、刚轮和基座，所述柔轮安装在基座上，所述基座固定安装在机壳上，所述波发生器与谐波减速器的柔轮相互挤压来使得柔轮产生周期性形变，使得谐波减速器的柔轮和刚轮相互啮合来带动刚轮旋转，所述刚轮与输出轴通过螺钉固定连接来带动输出轴旋转，所述盖板固定在谐波减速器的基座上。

作为本实用新型一种优选的方案，所述电磁制动器内安装有电磁线圈和永磁体，所述制动器动环包括有两个动片和夹在两个动片之间的簧片，靠近电磁制动器的动片在永磁体的磁性吸引下与电磁制动器吸合，所述电磁线圈通电而产生与永磁体的磁场相反的磁场，使得簧片拉动动片远离电磁制动器。

作为本实用新型一种优选的方案，所述簧片和两个动片通过铆钉交叉连接。

作为本实用新型一种优选的方案，所述第二深沟球轴承安装在编码器磁环的内孔中，所述定子与编码器磁环之间安装有第一深沟球轴承，所述第二深沟球轴承与第一深沟球轴承横向错开设置。

作为本实用新型一种优选的方案，所述主轴和盖板之间安装有油封。

作为本实用新型一种优选的方案，所述机壳远离输出轴的一端安装有后罩壳。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：采用外转子电机作为关节电机，并且通过对关节电机的内部结构进行重新排布，缩短装配尺寸链，只需控制少量关键尺寸，就可以保证装配精度，使得装配调整相对容易，有效降低制造成本，同时也满足了轻便化的要求，同时外转子电机相对内转子电机而言，在同样出力的条件下，具有体积更小、重量更轻的优势；

在排布时，将电磁制动器安置在一侧而控制器和编码器等电子器件安置在机壳另一侧，中间由机壳隔开，电磁制动器摩擦产生的粉末不会进入这些电子器件内，使用更加安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为图1的A-A处截面结构示意图；

图3为本实用新型中的电磁制动器和制动器动环在制动时的结构位置示意图；

图4为本实用新型中的电磁制动器和制动器动环在分离时的结构位置示意图；

图5为本实用新型中整体结构爆炸示意图。

图中：1、输出轴；2、谐波减速器；21、刚轮；22、柔轮；23、基座；3、波发生器；4、主轴；5、油封；6、盖板；7、电磁制动器；8、制动器动环；9、外转子；10、定子；11、机壳；12、第一深沟球轴承；13、编码器磁环；14、第二深沟球轴承；15、控制板；16、输出端编码器；17、后罩壳。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术方案和实现方式做出更清楚地解释和说明，以下介绍实现本实用新型技术方案的几个优选的具体实施例。

下文的描述本质上仅是示例性的而并非意图限制本公开、应用及用途。应当理解，在所有这些附图中，相同或相似的附图标记指示相同的或相似的零件及特征。各个附图仅示意性地表示了本公开的实施方式的构思和原理，并不一定示出了本公开各个实施方式的具体尺寸及其比例。在特定的附图中的特定部分可能采用夸张的方式来图示本公开的实施方式的相关细节或结构，本文所引用的各种出版物、专利和公开的专利说明书，其公开内容通过引用整体并入本文，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

实施例

参照说明书附图1-5，本实用新型实施例提供一种外转子关节电机，包括有机壳11，机壳11内横向依次设置有谐波减速器2、制动器、定子10和控制板15，制动器位于外转子9和盖板6之间，制动器和控制板15中间由机壳11隔开，制动时摩擦产生的粉末不会落入控制板15内，保护电子器件，机壳11的中端内固定安装有定子10，定子10上安装有外转子9，定子10通电后通过电磁耦合带动外转子9转动，外转子9通过过盈配合方式同心连接在主轴4上，主轴4转动安装在机壳11内，主轴4的端部安装有波发生器3和谐波减速器2，波发生器3推动谐波减速器2与输出轴1相连来带动输出轴1转动；

制动器主要由电磁制动器7和制动器动环8组成，电磁制动器7安装在盖板6上，盖板6固定在谐波减速器2上，制动器动环8固定安装在外转子9的端面上，电磁制动器7在不通电时吸引制动器动环8而产生制动力，电磁制动器7在通电时与制动器动环8分离；

输出轴1安装在主轴4内，输出轴1的端部设有外螺纹且安装有输出端编码器16，主轴4的端部螺纹安装有用于电机控制的编码器磁环13，输出端编码器16与编码器磁环13之间安装有第二深沟球轴承14，编码器磁环13与输出端编码器16之间安装有控制板15，控制板15固定在机壳11上

进一步的，谐波减速器2包括有柔轮22、刚轮21和基座23，柔轮22安装在基座23上，基座23固定安装在机壳11上，波发生器3与谐波减速器2的柔轮22相互挤压来使得柔轮22产生周期性形变，使得谐波减速器2的柔轮22和刚轮21相互啮合来带动刚轮21旋转，刚轮21与输出轴1通过螺钉固定连接来带动输出轴1旋转，盖板6固定在谐波减速器2的基座23上。

进一步的，电磁制动器7内安装有电磁线圈和永磁体，制动器动环8包括有两个动片和夹在两个动片之间的簧片，靠近电磁制动器7的动片在永磁体的磁性吸引下与电磁制动器7吸合，电磁线圈通电而产生与永磁体的磁场相反的磁场，使得簧片拉动动片远离电磁制动器7，簧片和两个动片通过铆钉交叉连接。

进一步的，第二深沟球轴承14安装在编码器磁环13的内孔中，定子10与编码器磁环13之间安装有第一深沟球轴承12，第二深沟球轴承14与第一深沟球轴承12横向错开设置，第二深沟球轴承14和第一深沟球轴承12不处于同一竖直面上，不需要内外叠加，可减小内部安装体积。

进一步的，主轴4和盖板6之间安装有油封5，避免波发生器3中的油流入盖板6的右方。

进一步的，机壳11远离输出轴1的一端安装有后罩壳17。

在使用时：

定子10通电而通过电磁耦合带动外转子9转动，外转子9带动主轴4转轴，主轴4带动波发生器3转动，波发生器3挤压谐波减速器2的柔轮22来使柔轮22和刚轮21啮合，使得谐波减速器2的刚轮转动，谐波减速器2的刚轮21带动输出轴1转动，输出轴1带动负载转动；

在因为失电而需要制动时：

电磁线圈中也不再通电，此时永磁体磁性吸引动片，使得动片和电磁制动器7紧密吸合在一起，进而使得制动器动环8和电磁制动器7结合，形成制动力；

不需要制动时：电磁制动器7中的电磁线圈通电，产生与永磁体的磁场相反的磁场，这就使得动片不再被永磁体吸引，进而使得簧片拉动动片远离电磁制动器7，不再制动。

需要注意的是，以上列举的仅为本实用新型的具体实施例，显然本实用新型不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本实用新型的保护范围。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种外转子关节电机，其特征在于：包括有机壳(11)，所述机壳(11)内横向依次设置有谐波减速器(2)、制动器、定子(10)和控制板(15)，所述制动器和控制板(15)之间由机壳(11)隔开，所述机壳(11)的中端内固定安装有定子(10)，所述定子(10)上安装有外转子(9)，所述定子(10)通电后通过电磁耦合带动外转子(9)转动，所述外转子(9)通过过盈配合方式同心连接在主轴(4)上，所述主轴(4)转动安装在机壳(11)内，所述主轴(4)的端部安装有波发生器(3)和谐波减速器(2)，所述波发生器(3)推动谐波减速器(2)与输出轴(1)相连来带动输出轴(1)转动；

所述制动器主要由电磁制动器(7)和制动器动环(8)组成，所述电磁制动器(7)安装在盖板(6)上，所述盖板(6)固定在谐波减速器(2)上，所述制动器动环(8)固定安装在外转子(9)的端面上，所述电磁制动器(7)在不通电时吸引制动器动环(8)而产生制动力，所述电磁制动器(7)在通电时与制动器动环(8)分离；

所述输出轴(1)安装在主轴(4)内，所述输出轴(1)的端部设有外螺纹且安装有输出端编码器(16)，所述主轴(4)的端部螺纹安装有用于电机控制的编码器磁环(13)，所述输出端编码器(16)与编码器磁环(13)之间安装有第二深沟球轴承(14)，所述编码器磁环(13)与输出端编码器(16)之间安装有控制板(15)，所述控制板(15)固定在机壳(11)上。

2.根据权利要求1所述的一种外转子关节电机，其特征在于：所述谐波减速器(2)包括有柔轮(22)、刚轮(21)和基座(23)，所述柔轮(22)安装在基座(23)上，所述基座(23)安装在机壳(11)上，所述波发生器(3)与柔轮(22)相互挤压来使得柔轮(22)产生周期性形变，使得柔轮(22)和刚轮(21)相互啮合来带动刚轮(21)旋转，所述刚轮(21)与输出轴(1)通过螺钉固定连接来带动输出轴(1)旋转，所述盖板(6)固定在基座(23)上。

3.根据权利要求1所述的一种外转子关节电机，其特征在于：所述电磁制动器(7)内安装有电磁线圈和永磁体，所述制动器动环(8)包括有两个动片和夹在两个动片之间的簧片，靠近电磁制动器(7)的动片在永磁体的磁性吸引下与电磁制动器(7)吸合，所述电磁线圈通电而产生与永磁体的磁场相反的磁场，使得簧片拉动动片远离电磁制动器(7)。

4.根据权利要求3所述的一种外转子关节电机，其特征在于：所述簧片和两个动片通过铆钉交叉连接。

5.根据权利要求1所述的一种外转子关节电机，其特征在于：所述第二深沟球轴承(14)安装在编码器磁环(13)的内孔中，所述机壳(11)与编码器磁环(13)之间安装有第一深沟球轴承(12)，所述第二深沟球轴承(14)与第一深沟球轴承(12)横向错开设置。

6.根据权利要求1所述的一种外转子关节电机，其特征在于：所述主轴(4)和盖板(6)之间安装有油封(5)。

7.根据权利要求1所述的一种外转子关节电机，其特征在于：所述机壳(11)远离输出轴(1)的一端安装有后罩壳(17)。

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