一种扁平化电机、机械躯干及机器人论文和设计-崔昊天

全文摘要

本实用新型涉及电机结构技术领域，特别是涉及一种扁平化电机、机械躯干及机器人，其中扁平化电机包括外转子,包括磁铁、顶板、自所述顶板延伸出的电机轴和导磁挡圈，所述导磁挡圈与所述顶板共同形成收容空间，所述磁铁收容于所述收容空间，其中，所述顶板和电机轴为一体成型的；电机底座，设置有中心筒，所述中心筒与所述电机轴活动连接；定子，套设于所述中心筒,并且所述定子位于所述收容空间内；导线，其一端与所述定子连接。通过上述方式，本实用新型实施例能够实现电机的一体化设计，并且可避免径向跳动和异响等问题。

主设计要求

1.一种扁平化电机，其特征在于，包括：外转子,包括磁铁、顶板、自所述顶板延伸出的电机轴和导磁挡圈，所述导磁挡圈与所述顶板共同形成收容空间，所述磁铁收容于所述收容空间，其中，所述顶板和电机轴为一体成型的；电机底座，设置有中心筒，所述中心筒与所述电机轴活动连接；定子，套设于所述中心筒,并且所述定子位于所述收容空间内；导线，其一端与所述定子连接。

设计方案

1.一种扁平化电机，其特征在于，包括：

外转子,包括磁铁、顶板、自所述顶板延伸出的电机轴和导磁挡圈，所述导磁挡圈与所述顶板共同形成收容空间，所述磁铁收容于所述收容空间，其中，所述顶板和电机轴为一体成型的；

电机底座，设置有中心筒，所述中心筒与所述电机轴活动连接；

定子，套设于所述中心筒,并且所述定子位于所述收容空间内；

导线，其一端与所述定子连接。

2.根据权利要求1所述的扁平化电机，其特征在于,所述电机轴的中心设有通孔。

3.根据权利要求1所述的扁平化电机，其特征在于，所述扁平化电机还包括编码器磁铁和控制器，所述编码器磁铁与控制器相连，所述电机轴远离所述顶板的一端设有沉台，所述编码器磁铁设置在所述沉台。

4.根据权利要求1所述的扁平化电机，其特征在于，所述扁平化电机还包括控制器、编码器磁铁和磁铁座，所述编码器磁铁与控制器相连，所述磁铁座固定在所述电机轴远离所述顶板的一端，所述磁铁座背离所述电机轴的一表面设置有凹槽，所述编码器磁铁固定在所述凹槽内。

5.根据权利要求1所述的扁平化电机，其特征在于，所述扁平化电机还包括轴承，所述轴承和所述中心筒的内壁连接，并且套设于所述电机轴。

6.根据权利要求5所述的扁平化电机，其特征在于，所述扁平化电机还包括卡簧，所述电机轴远离所述顶板的一端的端部设有卡槽，所述卡簧安装在所述卡槽内，并且卡住所述轴承的内壁面。

7.根据权利要求3或4所述的扁平化电机，其特征在于，所述扁平化电机还包括温度传感器，所述温度传感器与所述控制器相连。

8.根据权利要求7所述的扁平化电机，其特征在于，所述电机底座还设置有传感孔，所述传感孔与所述收容空间连通，所述温度传感器安装在所述传感孔内。

9.一种机械躯干，其特征在于，包括如权利要求1-8中任意一项所述的扁平化电机。

10.一种机器人，其特征在于包括如权利要求9所述的机械躯干。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电机结构技术领域，特别是涉及一种扁平化电机、机械躯干及机器人。

背景技术

电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。

本实用新型的发明人在实现本实用新型的过程中，发现：现有的电机通常使用分体轴设计，安装时容易出现不同心、径向跳动、异响等问题。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例的主要目的在于提供一种扁平化电机、机械躯干及机器人，实现电机的一体化设计，并且避免径向跳动和异响等问题。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的一个技术方案是：提供一种扁平化电机包括外转子,包括磁铁、顶板、自所述顶板延伸出的电机轴和导磁挡圈，所述导磁挡圈与所述顶板共同形成收容空间，所述磁铁收容于所述收容空间，其中，所述顶板和电机轴为一体成型的；电机底座，设置有中心筒，所述中心筒与所述电机轴活动连接；定子，套设于所述中心筒,并且所述定子位于所述收容空间内；导线，其一端与所述定子连接。

可选的，所述电机轴的中心设有通孔。

可选的，所述扁平化电机还包括编码器磁铁和控制器，所述编码器磁铁与控制器相连，所述电机轴远离所述顶板的一端设有沉台，所述编码器磁铁设置在所述沉台。

可选的，所述扁平化电机还包括控制器、编码器磁铁和磁铁座，所述编码器磁铁与控制器相连，所述磁铁座固定在所述电机轴远离所述顶板的一端，所述磁铁座背离所述电机轴的一表面设置有凹槽，所述编码器磁铁固定在所述凹槽内。

可选的，所述扁平化电机还包括轴承，所述轴承和所述中心筒的内壁连接，并且套设于所述电机轴。

可选的，所述扁平化电机还包括卡簧，所述电机轴远离所述顶板的一端的端部设有卡槽，所述卡簧安装在所述卡槽内，并且卡住所述轴承的内壁面。

可选的，所述扁平化电机还包括温度传感器，所述温度传感器与所述控制器相连。

可选的，所述电机底座还设置有传感孔，所述传感孔与所述收容空间连通，所述温度传感器安装在所述传感孔内。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种机械躯干，包括上面所述的扁平化电机。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种机器人，包括上面所述的机械躯干。

本实用新型实施例的有益效果是：电机轴与顶板为一体成型，且电机轴通过轴与电机底座上的中心筒连接，而定子套设于中心筒，通过这种安装方式可以保证扁平化电机整体的同心度，避免了径向跳动和异响等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施例或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本实用新型一种扁平化电机实施例的示意图；

图2是本实用新型一种扁平化电机实施例的爆炸图；

图3是本实用新型一种扁平化电机实施例的剖视图；

图4是本实用新型一种扁平化电机另一实施例的示意图；

图5是本实用新型一种扁平化电机另一实施例的爆炸图；

图6是本实用新型一种扁平化电机实施例中部分元件的连接关系的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，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”等仅用于描述目的，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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，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；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。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。

在本申请中，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。

请参阅图1、图2和图3，扁平化电机包括：外转子21、电机底座22、定子23和导线24。

对于上述外转子21，外转子21包括磁铁211、顶板212、自顶板212延伸出的电机轴213和导磁挡圈214，导磁挡圈214与顶板212共同形成收容空间215，磁铁211收容于收容空间215，其中，顶板212和电机轴213为一体成型的。在一些实施例中，磁铁211收容于收容空间215的方式可以是：将磁铁211固定于导磁挡圈214的内壁上。当然，为了方便安装磁铁211，顶板212可以环形设置有若干个相间隔的凸起部216，磁铁211安装于相邻的两个凸起部216之间形成的固定槽中。而若干个凸起部216的形状和尺寸均是相同的，并且相邻两个凸起部216之间的距离是相同的，从而保证安装于导磁挡圈214内壁的磁铁211也是等间距排列的，有利于保证磁铁211所形成的磁场的均匀性。磁铁211和凸起部216之间的固定方式可以采用焊接或者直接用胶水粘连。

进一步，凸起部216可以作为导磁挡圈214与顶板212连接的定位件，保证导磁挡圈214与顶板212的同心度。当然，在其它实施例中，导磁挡圈214也可以和顶板212一体成型，顶板212面向电机轴213的一端直接延伸出导磁挡圈214，从而避免将由于导磁挡圈214与顶板212之间的安装不当造成的同心度的问题。

此外，由于电机轴213与顶板212为一体成型，这样可以保证电机轴213和导磁挡圈214的同心度。现有的电机的外转子采用分体轴设计，其电机轴213在与外转子安装时可能会出现不同心，造成径向跳动和异响等问题。而本实用新型实施例采用一体化设计，这样可以避免上述问题，从而提高了外转子21的尺寸精度、转动精度和强度。

对于上述电机底座22,电机底座22设置有中心筒221，中心筒221与电机轴213活动连接，从而实现外转子与电机底座22活动连接，外转子可相对于电机底座22转动。

对于上述定子23，定子23包括定子铁芯231和励磁绕组232，定子铁芯231包括一圈环绕设置的凸台(图未示)，励磁绕组232缠绕在凸台上。定子铁芯231套接于中心筒221,从而实现定子23套设于中心筒221,并且定子23位于收容空间215内。为了保证中心筒221和定子23的同心度，而定子23和中心筒221之间的连接方式可以采用过盈配合，以保证中心筒221的定位端与定子23轴线的垂直度，从而提高中心筒221和定子23的同心度，同时避免传统螺丝安装导致的整体结构偏厚。

电机底座22可以有两种形式，在一些实施例中，如图1和图2所示，电机底座22包括圆盖222，圆盖222与中心筒221的一端相连，并且连接处设有阶梯式边缘223，以作为定位端。圆盖222可以在中心筒221与定子23连接后遮住收容空间215，防止灰尘进入。

在另一些实施例中，如图4和图5所示，电机底座22仅包括中心筒221，中心筒221为阶梯式，中心筒221中间有由于阶梯式形成的边沿224，可以作为定位端。这种电机底座22更加轻便简单，可以使电机更加扁平化,同时，定子23套设在中心筒221上时，无圆盖222覆盖住定子23，可以让其更好地散热。

同样，为了保证中心筒221和电机轴213之间的同心度，在一些实施例中，电机还包括轴承25，轴承25和中心筒221的内壁连接，并且套设于电机轴213。轴承连接可以保证中心筒221和电机轴213之间的同心度，同时降低摩擦，从而提高电机轴213的寿命。如图3所示，可以在电机轴213的上端和下端各设置一个轴承25，这样可以更好地将电机轴213时的摩擦降低。当然，在不同的实施例中，轴承25的型号和数量可以根据电机轴213的结构特征以及运动特征有所不同。此外，轴承25的内壁面和电机轴213连接方式也可以采用过盈配合，与键连接以及螺纹连接相比，其不会在电机轴213上产生弯曲和扭转应力，对轴的旋转精度没有影响，同样过盈配合也可以提高轴承25和电机轴213的同心度。类似地，轴承25的外壁面与中心筒221之间的连接方式也可以采用过盈配合。当然，其连接方式也可以是其它具有相同的同心效果的连接方式，此处不再一一赘述。

在另一些实施例中，为了进一步提高轴承25和电机轴213的同心度，电机还包括卡簧26，电机轴213远离所述顶板的一端的端部设有卡槽2131，卡簧26安装在卡槽2131内，并且卡住轴承25的内壁面，用于给轴承25作轴向定位，使其轴线能对准电机轴213的轴线。

对于上述导线24，导线24与励磁绕组232相连，从而导线24与定子23连接。在给导线24通电后，由于电磁感应现象，外转子21绕其电机轴213的轴线旋转。

为了方便扁平化电机与输出法兰或减速装置连接，可以在顶板212背离电机轴213的一端开设通用孔217，输出法兰或减速装置可以通过通用孔217螺接在顶板212背离电机轴213的一端，具体地，可以在输出法兰或减速装置上设置螺纹孔，然后将螺钉拧入螺纹孔并穿过通用孔217，实现输出法兰或减速装置与顶板212之间的螺接。

在一些实施例中，如图2和图3所示，电机轴213的中心设有通孔2132，从而使得电机轴213呈中空设计。电机轴213中空设计可以减少电机轴213的转动惯量，同时通孔2132可以作为输出法兰的定位孔，保证同心度。当在一些实施例中，导线24也可以从通孔2132中走线，有利于扁平化电机的走线的秩序。

在另一些实施例中，如图1、图2、图3和图6所示，扁平化电机还可以包括编码器磁铁27和控制器28，编码器磁铁27与控制器28相连，电机轴213远离顶板212的一端设有沉台2133，编码器磁铁27设置在沉台2133。编码器磁铁27和沉台2133的连接方式可以采用焊接或粘接等。其中，编码器磁铁27是一种信号传感器，可以将电机的运行状态实时传送给控制器28。控制器28可以根据编码器磁铁27的信号，确定扁平化电机的外转子21的位置。而将编码器磁铁27直接与电机轴213连接，占用空间小，可以使电机整体更加扁平化。

需要说明的是，对于控制器28控制电机的调速或启停的方式可以采用现有技术实现，而控制器28可以为现有技术中单片机或者处理器，例如：英特尔酷睿i7处理器、AMD锐龙3处理器等等。

在另一些实施例中，如图5和图6所示，电机还包括磁铁座29，磁铁座29固定在电机轴213远离顶板212的一端，磁铁座29背离电机轴213的一表面设置有凹槽291，编码器磁铁27固定在凹槽291内。磁铁座29与电机轴213的连接方式可以采用螺纹连接或销连接等，而编码器磁铁27和凹槽291之间的连接可以通过磁力吸附，不需要手动安装在凹槽291内，同时凹槽291可以对编码器磁铁27限位，保证其位置精度。这种连接方式可以使编码器磁铁27和电机轴213之间的同心度更高，从而使编码器磁铁27采集到的电机轴213的运动信息更加精确。

由于扁平化电机在工作时会产生热量，尤其是当扁平化电机处于低转速高扭矩工况时，扁平化电机发热量极速上升，如果扁平化电机长时间在恶劣的环境,热量无法散发,导致励磁绕组232的绝缘层破坏,如此恶性循环,就会烧毁整个电机，因此，如图6所示，电机还包括温度传感器30，温度传感器30与控制器28相连。如图1或图2所示，电机底座22还设置有传感孔225，传感孔225与收容空间215连通，温度传感器30安装在传感孔225内。温度传感器30和传感孔225的连接方式可以采用螺纹连接或键连接等。通过将温度传感器30安装在传感孔225内，可以使温度传感器30抵接到位于收容空间215内的定子23，从而使其更为精确地采集扁平化电机的温度。

温度传感器30将采集到扁平化电机的工作温度传递给控制器28，当该工作温度高于预设安全温度时，控制器28控制扁平化电机降速或者关闭，从而避免扁平化电机被烧坏。

可以理解的是：温度传感器30安装于扁平化电机的方式也不限于上述方式，例如：直接将温度传感器30固定于定子23上。

在本实用新型实施例中，电机轴213与顶板212为一体成型，且电机轴213通过轴承25与电机底座22上的中心筒221连接，而定子23套设于中心筒221，通过这种安装方式可以保证扁平化电机整体的同心度，避免了径向跳动和异响等问题。此外，扁平化电机还包括温度传感器30，可以通过温度传感器30采集扁平化电机的工作温度，然后传递给控制器28，控制器28用于当该工作温度高于预设安全温度时，控制扁平化电机降速或者关闭，从而避免扁平化电机被烧坏。

本发明还提供了一种机械躯干，包括一种扁平化电机。所述扁平化电机与上述实施例中的扁平化电机的结构和功能相一致，对于扁平化电机的结构和功能可参阅上述实施例，此处不再一一赘述。

本发明还提供了一种机器人，包括一种机械躯干。所述机械躯干与上述实施例中的机械躯干的结构和功能相一致，对于机械躯干的结构和功能可参阅上述实施例，此处不再一一赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

设计图

一种扁平化电机、机械躯干及机器人论文和设计

一种扁平化电机、机械躯干及机器人论文和设计-崔昊天

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主设计要求

设计方案

设计说明书

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