CN218958710U - 电机和机器人 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种电机和机器人，所述电机包括：壳体；定子，安装在所述壳体上；转子，与所述定子同轴设置；丝杆组件，安装在所述壳体上；锁刹件，具有导磁性，与所述丝杆组件连接；所述丝杆组件驱动所述锁刹件至少具有：锁定位置和解锁位置；其中，所述锁定位置包括：所述锁刹件至少部分位于所述定子和所述转子之间的缝隙内，限制所述转子转动；所述解锁位置包括：所述锁刹件位于所述缝隙外，允许所述转子转动。应用在机器人中，本公开实施例的电机能够实现机器人的静态位置保持。
Description
技术领域
本公开涉及电学技术领域，尤其涉及一种电机和机器人。
背景技术
电机作为将电能转换为机械能的设备之一，在各领域应用广泛。在通电状态下，电机中定子的线圈内有电流通过，进而产生磁场，转子受该磁场的影响产生转动，实现电机的动力输出。在实际应用中往往希望在需要的时候限制电机的动力输出。因此，如何对电机进行锁定，使与电机的动力输出轴连接的执行部件保持在锁定前的位置，在实际应用中有重要作用。
发明内容
本公开提供一种电机和机器人。
根据本公开第一方面实施例，提供了一种电机，所述电机包括：
壳体；
定子，安装在所述壳体上；
转子，与所述定子同轴设置；
丝杆组件，安装在所述壳体上；
锁刹件，具有导磁性，与所述丝杆组件连接；
所述丝杆组件驱动所述锁刹件至少具有：锁定位置和解锁位置；其中，所述锁定位置包括：所述锁刹件至少部分位于所述定子和所述转子之间的缝隙内，限制所述转子转动；所述解锁位置包括：所述锁刹件位于所述缝隙外，允许所述转子转动。
在一些实施例中，所述锁刹件包括：
支架部分，与所述丝杆组件连接；
锁刹部分，与所述支架部分连接，并朝向所述缝隙；
所述锁定位置包括：所述锁刹部分位于所述缝隙内；
所述解锁位置包括：所述锁刹部分位于所述缝隙外；
所述支架部分在所述锁定位置和所述解锁位置均位于所述缝隙外。
在一些实施例中，所述锁刹部分的数量为多个，多个所述锁刹部分间隔分布在所述支架部分上。
在一些实施例中，所述支架部分为环状，和/或，所述锁刹部分为片状。
在一些实施例中，所述转子位于所述定子的外侧。
在一些实施例中，所述电机还包括：
减速器，与所述定子同轴，并与所述转子连接。
在一些实施例中，所述电机还包括：
动力输出轴，安装在所述减速器上。
在一些实施例中，所述电机还包括：
控制器，安装在所述壳体上，并与所述减速器连接，至少用于控制所述减速器内的齿轮转动。
在一些实施例中，所述丝杆组件包括：
驱动马达，安装在所述壳体上；
丝杆，动力输入端与所述驱动马达连接，动力输出端与所述锁刹件连接。
根据本公开第二方面实施例，提供了一种机器人，所述机器人包括：第一方面实施例所述的电机。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
由上述实施例可知，本公开通过在电机的转子和定子之间插入锁刹件，利用磁力限制转子的转动，使转子保持在锁定前的位置。应用在机器人中，这种电机能够实现机器人的静态位置保持。而且，这种利用磁力锁定转子的方式，无需额外的能量支撑，有利于节省能耗。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的处于解锁位置时，电机的结构示意图之一；
图2是根据一示例性实施例示出的处于解锁位置时，电机的结构示意图之二；
图3是根据一示例性实施例示出的处于解锁位置时，电机的结构示意图之三；
图4是根据一示例性实施例示出的处于解锁位置时，电机的结构示意图之四；
图5是根据一示例性实施例示出的电机的剖视图；
图6是根据一示例性实施例示出的处于锁定位置时，电机的结构示意图；
图7是根据一示例性实施例示出的锁刹件的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置的例子。
如果采用机械制动方式对电机进行锁定，要么锁定精度不高(例如：将插销棒插入电机圆盘孔内的方案)，要么容易崩齿(例如：采用蜗轮蜗杆自锁结构)。而电磁刹的方式锁定一般适应于高速制动，无法实现执行部件的位置保持。而且，位置保持依赖于电磁力矩的保持，这需要持续的大电流输出，能耗较高。如何进一步改善电机的锁定，本公开实施例提供了以下技术方案。
图1至图4示例性地示出了处于解锁位置时，电机的结构示意图。
本公开第一方面实施例提供了一种电机，所述电机包括：
壳体110；
定子120，安装在所述壳体110上；
转子130，与所述定子120同轴设置；
丝杆组件140，安装在所述壳体110上；
锁刹件150，具有导磁性，与所述丝杆组件140连接；
所述丝杆组件140驱动所述锁刹件150至少具有：锁定位置和解锁位置；其中，所述锁定位置包括：所述锁刹件150至少部分位于所述定子120和所述转子130之间的缝隙200内，限制所述转子130转动；所述解锁位置包括：所述锁刹件150位于所述缝隙200外，允许所述转子130转动。
一般地，如图4和图5所示，定子120包括定子铁芯和缠绕在定子铁芯上的绕组线圈121。转子130包括多个磁钢131。
本公开实施例中，在丝杆组件140的驱动下，锁刹件150可以在锁定位置和解锁位置之间往复运动，形成离合磁刹机构。图6示例性地示出了处于锁定位置时，电机的结构示意图。锁定位置时，定子120和转子130均保持锁定前的位置，电机无法输出动力。
如图1至图4所示，解锁位置时，定子120和转子130之间不存在锁刹件150，转子130可以正常转动，电机可输出动力。
丝杆组件140驱动锁刹件150进入定子120和转子130之间，即锁刹件150处于锁定位置时，锁刹件150会改变定子120和转子130之间的磁路，并分别在定子120和锁刹件150之间，以及转子130和锁刹件150之间产生新的磁路。锁刹件150两侧产生的新的磁路的磁力平衡，从而限定转子130转动，并将转子130保持在锁定前的位置(即原位锁定)。锁刹件150的这种磁力锁定的方式无需额外的能量支撑，有利于节省能耗。
应用于机器人场景中时，本公开实施例的电机可作为机器人关节电机，利用电机中锁刹件150对转子130的锁定，能够实现机器人的静态位置保持。例如：实现机器人静态展示、长时间站立等。而且，这种静态位置的保持无需持续的电流输出，有利于节省能耗。
锁刹件150可以采用导磁材料制作，例如：铝、钢等。
壳体110至少用于承载定子120、丝杆组件140。壳体110大致为封闭或未封闭(如C字型)的环状结构，如图5所示，定子120和转子130安装在壳体110的内侧，此时，壳体110对定子120和转子130还具有保护作用。丝杆组件140至少部分安装在壳体110的外侧。如图1和图6所示，转子130和丝杆组件140分别位于壳体110的相反两侧。相对于壳体110的外侧而言，壳体110的内侧更靠近壳体110的轴线。
在一些实施例中，如图1至图3，以及图6所示，电机还包括：安装耳170，所述安装耳170上具有通孔171，安装耳170位于壳体110上。
如图1至图3，以及图6所示，安装耳170的数量为至少两个，至少两个安装耳170沿周向间隔均匀地分布在壳体110上。安装耳170上的通孔171用于实现电机的安装。
根据一些可选实施例，如图7所示，所述锁刹件150包括：
支架部分151，与所述丝杆组件140连接；
锁刹部分152，与所述支架部分151连接，并朝向所述缝隙200；
所述锁定位置包括：所述锁刹部分152位于所述缝隙200内；
所述解锁位置包括：所述锁刹部分152位于所述缝隙200外；
所述支架部分151在所述锁定位置和所述解锁位置均位于所述缝隙200外。
如图1至图4，以及图7所示，对转子130起到锁定作用的是锁刹部分152，支架部分151用于连接丝杆组件140和锁刹部分152，方便锁刹部分152的安装。
支架部分151和锁刹部分152可以是整体式结构，可通过机械加工方式一体成型制作。支架部分151和锁刹部分152也可以是分体式结构，此时，支架部分151和锁刹部分152可以通过焊接、胶粘等方式连接。
在一些实施例中，如图7所示，支架部分151具有安装孔153。安装孔153用于供丝杆组件140的紧固件穿过，实现支架部分151与丝杆组件140的连接。非限制地，紧固件可以是螺丝。
在一些实施例中，锁刹件包括锁刹部分，锁刹部分与丝杆组件连接；锁定位置包括：锁刹件至少部分位于缝隙200内。本示例中，锁刹件可以不设置支架部分，直接通过锁刹部分与丝杆组件140连接。
根据一些可选实施例，所述锁刹部分152的数量为多个，多个所述锁刹部分152间隔分布在所述支架部分151上。
锁刹部分152可以是一个，也可以是两个以上(多个)。图7示例性地示出了5个锁刹部分152。
根据一些可选实施例，所述支架部分151为环状，和/或，所述锁刹部分152为片状。
非限制地，如图1至图4，以及图6所示，支架部分151位于转子130及定子120的端部，与转子130同轴。环状的支架部分151可以使支架部分151避开电机的动力输出轴160，减少对电机的使用影响。
片状的锁刹部分152更容易插入转子130和定子120之间的缝隙200。
根据一些可选实施例，所述转子130位于所述定子120的外侧。
在一些实施例中，转子130位于定子120的内侧。
相对于转子130设置在定子120的内侧，位于外侧的转子130可以具有更大的体积，进而转子130可以包括更多的磁芯，磁力更大，这种结构的电机更适于低转速、大力矩的应用场景。例如：机器人的姿态转变。
而转子130位于定子120的内侧更适于高转速的应用场景，如：车辆的行驶过程。
根据一些可选实施例，所述电机还包括：
减速器210，与所述定子120同轴，并与所述转子130连接。
如图5所示，减速器210可以是行星齿轮组减速器，减速器210也可以是蜗杆减速器，但并不限于此。
锁刹件150位于锁定位置时，减速器210可以放大转子130传递过来的锁止力，进一步提高对电机输出动力的制动效果。应用于机器人位置保持的场景中时，也能够有效提高对位置保持的效果。
根据一些可选实施例，所述电机还包括：
动力输出轴160，安装在所述减速器210上。
动力输出轴160可以直接与机器人上具体的执行部件(例如机器人的手臂)连接，实现电机驱动执行部件的运动或位置保持。
根据一些可选实施例，所述电机还包括：
控制器180，安装在所述壳体110上，并与所述减速器210连接，至少用于控制所述减速器210内的齿轮转动。
控制器180具有控制电路，控制电路可以与减速器210电连接，用于获取减速器210的位置，并根据减速器210的位置调整减速器210的转动，进而实现对输出动力的精确控制。
非限制地，如图6所示，控制器180和锁刹件150分别位于壳体110相反的两个端部。
根据一些可选实施例，所述丝杆组件140包括：
驱动马达190，安装在所述壳体110上；
丝杆，动力输入端与所述驱动马达190连接，动力输出端与所述锁刹件150连接。
驱动马达190输出回转运动的转动力，丝杆用于将回转运动转换为直线运动，实现锁刹件150在锁定位置和解锁位置的往复运动。
丝杆带动锁刹件150的直线运动方向与转子130的轴线平行。
丝杆组件140的数量可以是一个，也可以是多个。
丝杆组件140的数量与锁刹件150的支架部分151上的安装孔数量相等，一个丝杆组件140与一个安装孔连接。
本公开第一方面实施例提供了一种机器人，所述机器人包括：第一方面实施例所述的电机。
本公开实施例的电机位于机器人的关节处，作为关节电机使用。
利用本公开实施例电机中锁刹件150对转子130的锁定，能够实现机器人的静态位置保持。例如：实现机器人静态展示、长时间站立等。而且，这种静态位置的保持无需持续的电流输出，有利于节省能耗。
本公开实施例中，机器人包括能够自主或半自主工作的智能机器，可以是人形机器人，也可以是非人形机器人。对机器人结构及用途不做限定。例如：机器人可以是扫地机器人、做饭机器人等家电机器，也可以是拥有机械臂的工业机器等。
本公开所提供的几个产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种电机，其特征在于，所述电机包括：
壳体；
定子，安装在所述壳体上；
转子，与所述定子同轴设置；
丝杆组件，安装在所述壳体上；
锁刹件，具有导磁性，与所述丝杆组件连接；
所述丝杆组件驱动所述锁刹件至少具有：锁定位置和解锁位置；其中，所述锁定位置包括：所述锁刹件至少部分位于所述定子和所述转子之间的缝隙内，限制所述转子转动；所述解锁位置包括：所述锁刹件位于所述缝隙外，允许所述转子转动。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述锁刹件包括：
支架部分，与所述丝杆组件连接；
锁刹部分，与所述支架部分连接，并朝向所述缝隙；
所述锁定位置包括：所述锁刹部分位于所述缝隙内；
所述解锁位置包括：所述锁刹部分位于所述缝隙外；
所述支架部分在所述锁定位置和所述解锁位置均位于所述缝隙外。
3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述锁刹部分的数量为多个，多个所述锁刹部分间隔分布在所述支架部分上。
4.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述支架部分为环状，和/或，所述锁刹部分为片状。
5.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子位于所述定子的外侧。
6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机还包括：
减速器，与所述定子同轴，并与所述转子连接。
7.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，所述电机还包括：
动力输出轴，安装在所述减速器上。
8.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，所述电机还包括：
控制器，安装在所述壳体上，并与所述减速器连接，至少用于控制所述减速器内的齿轮转动。
9.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述丝杆组件包括：驱动马达，安装在所述壳体上；
丝杆，动力输入端与所述驱动马达连接，动力输出端与所述锁刹件连接。
10.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括：权利要求1至9任一项所述的电机。
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