CN220492823U - 一种集成式外转子无刷电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种集成式外转子无刷电机，包括一体式前端盖、后端盖和驱动后罩，所述一体式前端盖与后端盖配合形成传动腔，所述驱动后罩安装在后端盖的外端面，所述驱动后罩与后端盖配合形成驱动腔，所述传动腔内安装有传动组件，所述驱动腔内安装有驱动组件，所述驱动组件通过传动组件中转轴后端的磁珠或者码盘检测转子速度及位置，并将其反馈至驱动控制器实现闭环控制。本实用新型实现电机检测、控制、免维护减速机及传动组件的集成设置，不仅结构紧凑、重量轻、强度高，提高电机的功率有效利用率，而且增加了对驱动组件的防护，节约了维护成本，适用于产品批量化生产，满足高度集成化、标准化的电机产品要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及外转子无刷电机领域，具体为一种集成式外转子无刷电机。
背景技术
随着技术的发展，外转子无刷电机在机器人驱动、电动车、家电、航模等应用越来越广泛。而目前外转子无刷电机的主体和驱动组件是分开的。常见的外转子无刷电机，一般都是电机安装在执行机构上，驱动组件安装在铝制的散热片上，中间用引线联结控制。这导致控制线路过于复杂，体积大，让安装结构更为复杂，尤其在机器人驱动应用上，这个问题更加突出，无法满足集成化和小型化的要求。此外，电机同时也存在定期维护困难和故障率高的问题。
实用新型内容
为了解决现有技术问题，本实用新型提出一种集成式外转子无刷电机，采用优化的紧凑型设计，实现电机检测、控制、免维护减速机及传动组件的集成设置，不仅结构紧凑、重量轻、强度高，提高电机的功率有效利用率，而且增加了对驱动组件的防护，节约了维护成本，适用于产品批量化生产，满足高度集成化、标准化的电机产品要求。
本实用新型中主要采用的技术方案为：
一种集成式外转子无刷电机，包括一体式前端盖、后端盖和驱动后罩，所述一体式前端盖与后端盖配合形成传动腔，所述驱动后罩安装在后端盖的外端面，所述驱动后罩与后端盖配合形成驱动腔，所述传动腔内安装有传动组件，所述驱动腔内安装有驱动组件，所述驱动组件通过传动组件中转轴后端的磁珠或者码盘检测转子速度及位置，并将其反馈至驱动控制器实现闭环控制。
优选地，所述传动组件包括转子组件、行星齿轮组件、定子组件和驱动法兰，其中，
所述转子组件包括转子杯、若干磁钢和转轴，所述转子杯与转轴紧配固定，且所述转子杯通过第一轴承与所述后端盖连接，所述转子杯通过第二轴承与行星齿轮组件的行星盘连接，所述转轴的前端通过第三轴承与所述驱动法兰的内圈壁连接，若干所述磁钢分布设置在所述转子杯内圈，且与所述定子组件的定子线圈配合工作；
所述行星齿轮组件包括齿轮组、行星盘和内齿圈，所述内齿圈与所述定子组件的内圈以及一体式前端盖的内端面紧密配合，所述齿轮组通过齿轮轴可转动连接在所述行星盘上，所述齿轮组与所述转轴的齿轮段通过齿轮啮合传动连接，所述行星盘与所述驱动法兰固定连接，所述齿轮组与所述内齿圈的内圈齿啮合传动；
所述定子组件的内圈与所述内齿圈外圈过盈配合安装；
所述驱动法兰通过第四轴承分别与所述一体式前端盖和内齿圈连接。
优选地，驱动组件包括集成驱动板，所述集成驱动板上集成设置有编码器和驱动控制器，其中，所述编码器为磁编码器或光编码器。
优选地，所述驱动法兰与一体式前端盖之间的安装间隙内设置有单唇接触式密封套。
优选地，所述单唇接触式密封套为C型槽结构密封套。
优选地，所述一体式前端盖由前端盖和环形外壳一体成型得到。
有益效果：本实用新型提供了一种集成式外转子无刷电机，具有如下优点：
（1）本实用新型将带编码器的驱动组件安装在电机的驱动腔上，实现了一体式闭环控制，解决了外置驱动组件安装线路复杂，体积大的问题，且驱动后罩打开方便，使得相对于电机本体寿命较短的驱动控制器和编码器的后期维护更加方便。
（2）本实用新型电机本体采用两段式结构，减少了外壳零件，增强了外壳强度，并采用全密封设计，根据应用场合可以实现IP55到IP67的防水防尘能力，可应用于环境较差的地方，有利于提高电机使用寿命。
（3）本实用新型充分利用电机定子内部空间，将行星齿轮组件与转子组件整合在一起，大大降低了电机安装空间，并利用第二轴承、行星盘、定子组件内壁、第三轴承、驱动法兰及第四轴承形成密闭齿轮箱腔体，可以有效避免齿轮润滑油脂流失，使其在使用寿命内免维护。
附图说明
图1为本实施例1的电机结构剖视图；
图2为本实施例1的定子组件与驱动组件的驱动连接示意图
图中：驱动法兰1、单唇接触式密封套2、一体式前端盖3、定子组件4、转子组件5、转子杯5-1、磁钢5-2、转轴5-3、后端盖6、驱动后罩7、驱动组件8、行星齿轮组件9、行星盘9-1、齿轮组9-2、内齿圈9-3、第一轴承10、第二轴承11、第三轴承12、第四轴承13、引出线14。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本实用新型进行进一步详细说明。下面对具体实施方式的描述仅仅是示范性的，应当理解，此处 所描述的具体实施仅仅用以解释本实用新型，而绝不是对本实用新型及其应用或用法的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。相反，当元件被称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种集成式外转子无刷电机，用于机器人驱动，包括一体式前端盖3、后端盖6和驱动后罩7，一体式前端盖3与后端盖6配合形成传动腔，驱动后罩7安装在后端盖6的外端面，驱动后罩7与后端盖6配合形成驱动腔，传动腔内安装有传动组件，驱动腔内安装有驱动组件8，驱动组件8通过传动组件中转轴5-3后端的磁珠或者码盘检测转子速度及位置，并将其反馈至驱动控制器实现闭环控制。
相比于常规的3段式设计，本实施例1中，一体式前端盖3由前端盖和环形外壳一体成型得到，从而减少了电机零部件，简化装配工艺，增强了电机外壳强度。且本实施例1中，电机整体厚度为56.5mm，后端盖6与驱动后罩7形成的驱动腔将驱动组件8与电机的定子组件和转子组件隔离。
驱动法兰1与一体式前端盖3之间的安装间隙内设置有单唇接触式密封套2，防护等级达到IP55。本实施例1中，单唇接触式密封套为C型槽结构密封套，即唇形截面为C型槽结构。此外，本实用新型可根据应用环境，在结构不进行较大改动的前提下，在一体式前端盖3与后端盖6，后端盖6与驱动后罩7之间增加密封圈，使其防护等级最高达到IP67。
本实施例1中，传动组件包括转子组件5、行星齿轮组件9、定子组件4和驱动法兰1，其中，
转子组件5包括转子杯5-1、若干磁钢5-2和转轴5-3，转子杯5-1与转轴5-3紧配固定，且转子杯5-1通过第一轴承10与后端盖6连接，转子杯5-1通过第二轴承11与行星齿轮组件9的行星盘9-1连接，转轴5-3的前端通过第三轴承12与驱动法兰1的内圈壁连接，用于提供支撑，若干磁钢5-2分布设置在转子杯5-1内圈，且与定子组件4的定子线圈配合工作。本实施例中，磁钢5-2可以但不仅限于采用厌氧胶粘接固定。
行星齿轮组件9包括行星盘9-1、齿轮组9-2和内齿圈9-3，内齿圈9-3与定子组件4的内圈以及一体式前端盖3的内端面紧密配合固定，齿轮组9-2通过齿轮轴可转动连接在行星盘9-1上，齿轮组9-2与转轴5-3的齿轮段通过齿轮啮合传动连接，行星盘9-1与驱动法兰1固定连接，齿轮组9-2与内齿圈9-3的内圈齿啮合传动。本实施例中，转轴5-3上的中间段设有外圈齿，用于与齿轮组9-2啮合传动。
定子组件4的内圈与内齿圈9-3外圈过盈配合安装；
驱动法兰1通过第四轴承13分别与一体式前端盖3和内齿圈9-3连接。
本实施例中，驱动法兰1、转子组件5行星齿轮组件9通过轴承组件（第一轴承10、第二轴承11、第三轴承12和第四轴承14）连接，可以有效实现内部封闭，避免润滑油脂泄漏到电机定转子空间。
本实施例中，驱动组件8包括集成驱动板，集成驱动板上集成设置有编码器和驱动控制器，其中，编码器为磁编码器或光编码器，可以根据客户要求选择不同精度及应用环境所需的最佳控制方案。
如图2所示，定子组件4的绕组线圈的引出线14从定子驱动侧穿过一体式前端盖3上扁平的穿线孔，通过后端盖6的过线槽及出线孔与驱动腔内的驱动组件8连接。
实用新型的工作原理如下：
当驱动控制器接收到控制系统的输出指令后，将输入的电流转换为电压和频率可调的三相交流电源，当电流经过定子组件4的绕组线圈时会产生磁场,与转子组件5中的磁钢5-2形成交链磁场，从而产生转动力实现机械运动。转子组件5中转子杯5-1的转动通过行星齿轮组件9减速后输出至驱动法兰1。编码器同步采集电机转的子组件9的位置及转速，并反馈给驱动控制器，驱动控制器通过比对接收到的指令和编码器采集到的电机实时状态，调整驱动电机的输出，从而实现对电机运动状态、位置的精确闭环控制。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种集成式外转子无刷电机，其特征在于，包括一体式前端盖、后端盖和驱动后罩，所述一体式前端盖与后端盖配合形成传动腔，所述驱动后罩安装在后端盖的外端面，所述驱动后罩与后端盖配合形成驱动腔，所述传动腔内安装有传动组件，所述驱动腔内安装有驱动组件，所述驱动组件通过传动组件中转轴后端的磁珠或者码盘检测转子速度及位置，并将其反馈至驱动控制器实现闭环控制。
2.根据权利要求1所述的集成式外转子无刷电机，其特征在于，所述传动组件包括转子组件、行星齿轮组件、定子组件和驱动法兰，其中，
所述转子组件包括转子杯、若干磁钢和转轴，所述转子杯与转轴紧配固定，且所述转子杯通过第一轴承与所述后端盖连接，所述转子杯通过第二轴承与行星齿轮组件的行星盘连接，所述转轴的前端通过第三轴承与所述驱动法兰的内圈壁连接，若干所述磁钢分布设置在所述转子杯内圈，且与所述定子组件的定子线圈配合工作；
所述行星齿轮组件包括齿轮组、行星盘和内齿圈，所述内齿圈与所述定子组件的内圈以及一体式前端盖的内端面紧密配合，所述齿轮组通过齿轮轴可转动连接在所述行星盘上，所述齿轮组与所述转轴的齿轮段通过齿轮啮合传动连接，所述行星盘与所述驱动法兰固定连接，所述齿轮组与所述内齿圈的内圈齿啮合传动；
所述定子组件的内圈与所述内齿圈外圈过盈配合安装；
所述驱动法兰通过第四轴承分别与所述一体式前端盖和内齿圈连接。
3.根据权利要求2所述的集成式外转子无刷电机，其特征在于，驱动组件包括集成驱动板，所述集成驱动板上集成设置有编码器和驱动控制器，其中，所述编码器为磁编码器或光编码器。
4.根据权利要求2所述的集成式外转子无刷电机，其特征在于，所述驱动法兰与一体式前端盖之间的安装间隙内设置有单唇接触式密封套。
5.根据权利要求4所述的集成式外转子无刷电机，其特征在于，所述单唇接触式密封套为C型槽结构密封套。
6.根据权利要求1所述的集成式外转子无刷电机，其特征在于，所述一体式前端盖由前端盖和环形外壳一体成型得到。
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