CN220382916U - 直驱旋转电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种直驱旋转电机，包括电机外壳、第一驱动组件、第二驱动组件和转动组件，第一驱动组件和第二驱动组件相对固定的设于电机外壳的容纳腔内，转动组件为环状体，转动组件位于第一驱动组件和第二驱动组件之间，且第一驱动组件绕转动组件的外周分布，第二驱动组件绕转动组件的内侧分布，第一驱动组件和第二驱动组件能够同时驱使转动组件转动。在本实用新型的直驱旋转电机中，通过设置有第一驱动组件和第二驱动组件叠加驱动转动组件工作，增加了能量密度，使得直驱旋转电机在较小的体积下能够输出较大的扭矩。

Description

直驱旋转电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及一种直驱旋转电机。

背景技术

电机已经成为工业生产中至关重要的关键部位之一，广泛应用于各种工业机器中。

在现有技术中，旋转电机一般由一个定子和一个转子组成。旋转电机依靠定子、转子绕制线圈产生感应磁场来输出动力，其输出扭矩(功率)与旋转电机本身的有效体积有一定比率关系，即在制造较大输出功率的旋转电机时，需要相应比例地增加定子和转子的体积。然而，工作场所的空间有限，大型旋转电机可能会占用过多的空间，导致其他设备或系统无法布置或移动。这会限制工作区域的可用性，不利于工作人员的操作和维护。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种直驱旋转电机，以解决在需要较大输出扭矩的情况下需要用较大体积的电机从而占用过多空间的问题。

本实用新型为实现目的的技术方案是这样的：本实用新型提供一种直驱旋转电机，包括电机外壳、第一驱动组件、第二驱动组件和转动组件，所述第一驱动组件和所述第二驱动组件相对固定的设于所述电机外壳的容纳腔内，所述转动组件为环状体，所述转动组件位于所述第一驱动组件和所述第二驱动组件之间，且所述第一驱动组件绕所述转动组件的外周分布，所述第二驱动组件绕所述转动组件的内侧分布，所述第一驱动组件和所述第二驱动组件能够同时驱使所述转动组件转动。

在本实用新型一实施例中，所述第一驱动组件包括第一铁芯和第一线圈，所述第一线圈设置于所述第一铁芯上；所述第一铁芯包括第一部分以及由所述第一部分靠近所述转动组件一侧的表面朝向所述转动组件凸起的第二部分，所述第二部分有多个且多个所述第二部分间隔分布于所述第一部分，各所述第二部分均缠绕有所述第一线圈，多个所述第二部分上的所述第一线圈缠绕方向相同

在本实用新型一实施例中，所述转动组件包括转子和第一磁铁，所述转子为环状体，所述第一磁铁设置于所述转子靠近所述第一驱动组件的一侧表面。

在本实用新型一实施例中，所述第一磁铁产生第一磁场，各所述第一线圈依次通电之后在各所述第二部分处产生第二磁场，各所述第一磁场与所述第二磁场相互作用以实现所述转子转动。

在本实用新型一实施例中，多个所述第二部分的数量为偶数，各所述第一磁场靠近所述第一磁铁的一侧的磁极按照N或S排列。

在本实用新型一实施例中，所述第二驱动组件包括第二铁芯和第二线圈，所述第二线圈设置于所述第二铁芯上；所述第二铁芯包括第三部分以及由所述第三部分靠近所述转动组件一侧的表面朝向所述转动组件凸起的第四部分，所述第四部分有多个且多个所述第四部分间隔分布于所述第一部分，各所述第四部分均缠绕有所述第二线圈，多个所述第四部分上的所述第二线圈缠绕方向相同。

在本实用新型一实施例中，所述转动组件还包括第二磁铁，所述第二磁铁设置于所述转子靠近所述第二驱动组件的一侧表面。

在本实用新型一实施例中，各所述第二磁铁产生第三磁场，各所述第二线圈依次通电之后在所述第二部分处产生第四磁场，各所述第三磁场与所述第四磁场相互作用以实现所述转子转动；多个所述第四部分的数量为偶数，各所述第三磁场靠近所述第二磁铁的一侧的磁极按照N或S排列。

在本实用新型一实施例中，所述第一线圈和所述第二线圈串联设计。

在本实用新型一实施例中，所述直驱旋转电机还包括固定件，所述固定件包括固定部和底板，所述第二铁芯固定安装于所述固定部，所述底板位于所述电机外壳的端部且与所述电机外壳固定连接，所述电机外壳、所述固定部和所述底板之间围合形成所述容纳腔；所述固定部开设有通孔，所述通孔沿垂直于所述底板的方向延伸至穿过所述底板和所述电机外壳并与外界相连通。

本实用新型与现有技术相比产生的有益效果：在本实用新型的直驱旋转电机中，通过设置有第一驱动组件和第二驱动组件叠加驱动转动件，在原有的单个驱动组件的基础上多加了一个驱动组件，增加了能量密度，使得直驱旋转电机在相同的体积下能够输出更大的扭矩。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的直驱旋转电机的结构示意图。

图2为图1所示直驱旋转电机取出电机外壳的结构示意图。

图3为本实用新型一实施例的直驱旋转电机的爆炸结构示意图。

图4为本实用新型一实施例的直驱旋转电机的第一驱动组件的结构示意图。

图5为图4所示的第一驱动组件的第一铁芯的结构示意图。

图6为本实用新型一实施例的直驱旋转电机的第二驱动组件的结构示意图。

图7为图6所示的第二驱动组件的第二铁芯的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型提供一种直驱旋转电机，如图1-3所示，一实施例的直驱旋转电机包括电机外壳11、第一驱动组件12、第二驱动组件13、转动组件14和直驱旋转电机还包括用于支撑转动组件14的轴承15。第一驱动组件12和第二驱动组件13相对固定的设于电机外壳11的容纳腔内，转动组件14为环状体，转动组件14位于第一驱动组件12和第二驱动组件13之间，且第一驱动组件12绕所述转动组件14的外周分布，第二驱动组件13绕转动组件14的内侧分布，第一驱动组件12和第二驱动组件13能够同时驱使转动组件14转动。轴承15有两个且分别位于转动组件14的相对两端。

需要说明的是，本实施例的直驱旋转电机是一种电动机，它的工作原理基于电磁力的相互作用。它由一个固定不动的部分，通常称为定子，和一个围绕固定部分旋转的部分，通常称为转子，组成。直驱旋转电机的核心是电磁感应原理。当电流通过定子线圈时，它会产生一个磁场。这个磁场与转子中存在的磁场相互作用，产生一个力矩，使得转子开始旋转。基本上，定子磁场的变换会产生一个旋转力，使转子转动。

具体地，本实施例的直驱旋转电机中，转动组件14为转子，第一驱动组件12和第二驱动组件13为定子，第一驱动组件12和第二驱动组件13均能驱使转动组件14转动。其中，第一驱动组件12和第二驱动组件13是同时作用于转动力，第一驱动组件12产生的驱动力和第二驱动组件13产生的驱动力相互叠加以驱使转动组件14转动。

在本实用新型的直驱旋转电机中，通过设置有第一驱动组件12和第二驱动组件13叠加驱动转动组件14转动，在原有的单个驱动组件的基础上多加了一个驱动组件，增加了能量密度，使得直驱旋转电机在占用相同的体积下能够输出更大的扭矩。

本实用新型的直驱旋转电机不需要通过增加第一驱动组件12中的第一铁芯121或第一线圈122的体积来提高旋转电机的输出功率，只需在转动组件14的转子141的内侧安装第二驱动组件13。需要说明的是，第二驱动组件13的整体体积小于第一驱动组件12的整体体积。转动组件14本身整体为中空环状结构，第一驱动组件12绕转动组件14外周设置以驱使转动组件14转动，此时电机外壳11、第一驱动组件12和转动组件14组成的直驱旋转电机具有一定的体积且占用了一定的空间，将第二驱动组件13装置于转动组件14中空的部分，第二驱动组件13无需占用额外的外部空间，与第一驱动组件12串联同步驱使转子141转动，使得直驱旋转电机在占用相同的工作空间的情况下输出更大的功率。

本实施例中，如图4-5所示，第一驱动组件12包括第一铁芯121和第一线圈122，第一线圈122设置于第一铁芯121上。具体地，第一铁芯121包括第一部分以及由第一部分靠近转动组件14一侧的表面朝向转动组件14凸起的多个第二部分，各第二部分均缠绕有第一线圈122，多个第二部分上的第一线圈122缠绕方向相同。

具体地，第一铁芯121可为硅钢片。其中，第一部分为多层硅钢片重叠而成的硅钢外环，第二部分为由硅钢外环内表面径向延伸的内硅钢片。多个内硅钢片上的第一线圈122缠绕方向相同且由一根铜线绕成，能够减少线圈绕组和统一磁路，并能够有效降低电机能耗和提升电机有效功率。这样也能避免磁损失，节省材料，提高磁功率。

进一步地，转动组件14包括转子141和第一磁铁142，转子141为环状体，第一磁铁142设置于转子141靠近第一驱动组件12的一侧表面，各第二部分对应有一个第一磁铁142。具体地，第一磁铁142产生第一磁场，各第一线圈122依次通电之后在各第二部分处产生第二磁场，各第一磁场与第二磁场相互作用以实现转子141转动。

需要说明的是，多个第二部分的数量为偶数，各第一磁场靠近第一磁铁142的一侧的磁极按照N或S排列。各第一线圈122依次得电产生第一磁场。假设第二磁场靠近第二部分的一侧的磁极为N，则第一磁场靠近第一磁铁142的一侧的磁极为S。第一磁铁142依次向各第二部分靠近以实现转子141的转动。

本实施例中，如图6-7所示，第二驱动组件13包括第二铁芯131和第二线圈132，第二线圈132设置于第二铁芯131上。具体地，第二铁芯131包括第三部分以及由第三部分靠近转动组件14一侧的表面朝向转动组件14凸起的多个第四部分，各第四部分均缠绕有第二线圈132，多个第四部分上的第二线圈132缠绕方向相同。

需要说明的是，第一铁芯121、第二铁芯131和转子141均为环形体，且三者同轴设置。第一铁芯121位于转子141的外侧，第二铁芯131位于转子141的内侧。第二铁芯131与第一铁芯121保持相对固定。

具体地，第二铁芯131与第一铁芯121材质相同，可为硅钢片。其中，第三部分为多层硅钢片重叠而成的硅钢内环，第二部分为由硅钢内环外表面径向延伸的外硅钢片。多个外硅钢片上的第二线圈132缠绕方向相同且由一根铜线绕成，能够减少线圈绕组和统一磁路，并能够有效降低电机能耗和提升电机有效功率。这样也能避免磁损失，节省材料，提高磁功率。

进一步地，转动组件14还包括第二磁铁143，第二磁铁143设置于转子141靠近第二驱动组件13的一侧表面。具体地，各第二磁铁143产生第三磁场，各第二线圈132依次通电之后在第二部分处产生第四磁场，各第三磁场与第四磁场相互作用以实现转子141转动；多个第四部分的数量为偶数，各第三磁场靠近第二磁铁143的一侧的磁极按照N或S排列。

需要说明的是，多个第四部分的数量为偶数，各第三磁场靠近第二磁铁143的一侧的磁极按照N或S排列。各第二线圈132依次得电产生第三磁场。假设第四磁场靠近第四部分的一侧的磁极为N，则第三磁场靠近第一磁铁142的一侧的磁极为S。第二磁铁143依次向各第四部分靠近以实现转子141的转动。

本实施例中，第一线圈122和第二线圈132串联设计。具体地，第二驱动组件13驱使转子141转动的方向与第一驱动组件驱使转子141转动的方向是相同的。第二部分和第一线圈122产生的磁场、第四部分和第二线圈132产生的磁场分别对转子141内外两侧产生的磁场相互作用，产生了两个力矩，两个力矩叠加使得转子141顺时针/逆时针转动。

本实施例中，直驱旋转电机还包括固定件16，固定件16包括固定部161和底板162，第二铁芯131固定安装于固定部161，底板162位于电机外壳11的端部且与电机外壳11固定连接，电机外壳11、固定部161和底板162之间围合形成容纳腔。固定件16将第二铁芯131固定安装于电机外壳的容纳腔内，使得第二铁芯131和第二线圈132产生的磁场与转子141上的磁场相互作用时保持固定。

进一步地，固定部161开设有通孔1611，通孔1611沿垂直于底板162的方向延伸至穿过底板162和电机外壳11并与外界相连通。本实施例的直驱旋转电机由于固定部161的通孔1611整体呈中空结构，中空部分(通孔1611)的作用如下三：1、允许通过电机的中心轴传输信号或介质。例如，可以通过中空轴传输光纤、电缆、液体或气体等。这可以在需要旋转运动同时传输电信号、数据、气体或流体的应用中非常有用。2、可以用于机械连接，例如将其他设备、工具或附件与中空旋转电机连接起来。通过中空轴，不仅可以传输力或扭矩，还可以实现机械连接和传递动能的功能。3、可以用于通过中空轴传输光线。例如，光纤耦合旋转台或激光切割机等应用中，通过中空轴将光纤或激光束传输到旋转部分，以实现无需受限于转动的光学操作。4、可以在旋转电机上增加其他组件或传感器。例如，在中空部分安装温度传感器、霍尔效应传感器或光电传感器等，可以实现旋转电机的温度、速度或位置检测等功能。

在本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。

在本文中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”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，仅是为了表达技术方案的清楚及描述方便，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种直驱旋转电机，其特征在于，包括电机外壳(11)、第一驱动组件(12)、第二驱动组件(13)和转动组件(14)，所述第一驱动组件(12)和所述第二驱动组件(13)相对固定的设于所述电机外壳(11)的容纳腔内，所述转动组件(14)为环状体，所述转动组件(14)位于所述第一驱动组件(12)和所述第二驱动组件(13)之间，且所述第一驱动组件(12)绕所述转动组件(14)的外周分布，所述第二驱动组件(13)绕所述转动组件(14)的内侧分布，所述第一驱动组件(12)和所述第二驱动组件(13)能够同时驱使所述转动组件(14)转动。

2.根据权利要求1所述的直驱旋转电机，其特征在于，所述第一驱动组件(12)包括第一铁芯(121)和第一线圈(122)，所述第一线圈(122)设置于所述第一铁芯(121)上；所述第一铁芯(121)包括第一部分以及由所述第一部分靠近所述转动组件(14)一侧的表面朝向所述转动组件(14)凸起的第二部分，所述第二部分有多个且多个所述第二部分间隔分布于所述第一部分，各所述第二部分均缠绕有所述第一线圈(122)，多个所述第二部分上的所述第一线圈(122)缠绕方向相同。

3.根据权利要求2所述的直驱旋转电机，其特征在于，所述转动组件(14)包括转子(141)和第一磁铁(142)，所述转子(141)为环状体，所述第一磁铁(142)设置于所述转子(141)靠近所述第一驱动组件(12)的一侧表面。

4.根据权利要求3所述的直驱旋转电机，其特征在于，所述第一磁铁(142)产生第一磁场，各所述第一线圈(122)依次通电之后在各所述第二部分处产生第二磁场，各所述第一磁场与所述第二磁场相互作用以实现所述转子(141)转动。

5.根据权利要求4所述的直驱旋转电机，其特征在于，多个所述第二部分的数量为偶数，各所述第一磁场靠近所述第一磁铁(142)的一侧的磁极按照N或S排列。

6.根据权利要求3所述的直驱旋转电机，其特征在于，所述第二驱动组件(13)包括第二铁芯(131)和第二线圈(132)，所述第二线圈(132)设置于所述第二铁芯(131)上；所述第二铁芯(131)包括第三部分以及由所述第三部分靠近所述转动组件(14)一侧的表面朝向所述转动组件(14)凸起的第四部分，所述第四部分有多个且多个所述第四部分间隔分布于所述第一部分，各所述第四部分均缠绕有所述第二线圈(132)，多个所述第四部分上的所述第二线圈(132)缠绕方向相同。

7.根据权利要求6所述的直驱旋转电机，其特征在于，所述转动组件(14)还包括第二磁铁(143)，所述第二磁铁(143)设置于所述转子(141)靠近所述第二驱动组件(13)的一侧表面。

8.根据权利要求7所述的直驱旋转电机，其特征在于，各所述第二磁铁(143)产生第三磁场，各所述第二线圈(132)依次通电之后在所述第二部分处产生第四磁场，各所述第三磁场与所述第四磁场相互作用以实现所述转子(141)转动；多个所述第四部分的数量为偶数，各所述第三磁场靠近所述第二磁铁(143)的一侧的磁极按照N或S排列。

9.根据权利要求6所述的直驱旋转电机，其特征在于，所述第一线圈(122)和所述第二线圈(132)串联设计。

10.根据权利要求7所述的直驱旋转电机，其特征在于，所述直驱旋转电机还包括固定件(16)，所述固定件(16)包括固定部(161)和底板(162)，所述第二铁芯(131)固定安装于所述固定部(161)，所述底板(162)位于所述电机外壳(11)的端部且与所述电机外壳(11)固定连接，所述电机外壳(11)、所述固定部(161)和所述底板(162)之间围合形成所述容纳腔；所述固定部(161)开设有通孔(1611)，所述通孔(1611)沿垂直于所述底板(162)的方向延伸至穿过所述底板(162)和所述电机外壳(11)并与外界相连通。