CN209402252U - 电机、动力装置及机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种电机、动力装置及机器人，属于电机技术领域。其中，电机包括定子以及能够转动的设置于所述定子外的转子，所述定子的高度大于或等于15毫米且小于或等于25毫米，且所述定子的外径大于或等于60毫米且小于或等于63.8毫米。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电机、动力装置及机器人，属于电机技术领域。
背景技术
目前，永磁同步电机广泛应用于机器人领域，永磁同步电机作为机器人中执行部件如云台、机械臂的驱动件为执行部件提供飞行动力。现有技术中，永磁同步电机的选择都是依据用户的经验，比较粗略，且受其结构的限制，很难实现大扭矩的输出。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种电机、动力装置及机器人，能够克服现有技术的相关问题。
本实用新型实施例的一个方面提供一种电机，其包括定子以及能够转动的设置于所述定子外的转子，所述定子的高度大于或等于15毫米且小于或等于25毫米，且所述定子的外径大于或等于60毫米且小于或等于63.8毫米。
可选地，所述定子的高度为20毫米。
可选地，所述定子的外径为60毫米。
可选地，所述转子包括磁轭及设置于所述磁轭内的多个磁体，所述磁轭罩设在所述定子外；多个所述磁体固定于所述磁轭的内壁上；每个所述磁体沿所述磁轭直径方向的厚度或者平均厚度大于或等于0.6毫米且小于或等于1.8毫米；每个所述磁体沿所述磁轭的周向的宽度或者平均宽度大于或等于3.81毫米且小于或等于8.58毫米。
可选地，每个所述磁体沿所述磁轭直径方向的厚度或者平均厚度为 1.2毫米；每个所述磁体沿所述磁轭的周向的宽度或者平均宽度为7.91 毫米。
可选地，所述定子包括铁芯及设置于所述铁芯上的线圈；所述铁芯包括套设部及设置于所述套设部上的支撑部，所述线圈绕设于所述支撑部上；所述支撑部的宽度或者平均宽度大于或等于2.5毫米且小于或等于4.5毫米。
可选地，当所述转子包括多个磁体时，所述支撑部的宽度或者平均宽度为3.8毫米。
可选地，所述线圈由直径为0.45毫米的导线绕设48匝形成。
可选地，所述电机的输出扭矩大于或等于1.19牛顿·米。
本实用新型实施例的另一个方面提供一种动力装置，包括执行部件及如前述任一项所述的电机，所述执行部件与所述电机相连接，所述电机能够驱动所述执行部件运动。
可选地，所述执行部件的重量大于等于1千克且小于等于2千克。
可选地，所述执行部件包括如下至少一种：云台轴臂、机械臂。
本实用新型实施例的又一个方面提供一种机器人，其包括机身及如前述任一项所述的动力装置，所述动力装置设置于所述机身上。
采用本实用新型提供的电机、动力装置及机器车，通过优化定子的尺寸，使所述电机驱动执行部件时，能够实现地低转速、大扭矩的输出，且能够长时间持续地输出较大的扭矩。
除了上面所描述的本实用新型实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本实用新型实施例所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。
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，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
图1为根据一示例性实施例提供的电机的结构示意图一；
图2为根据一示例性实施例提供的电机的结构示意图二；
图3为根据一示例性实施例提供的铁芯、磁体与磁轭的结构示意图；
图4为根据一示例性实施例提供的铁芯的结构示意图；
图5为图4在A-A处的剖视图；
图6为根据一示例性实施例提供的磁体的结构示意图。
附图标记说明：
| 电机 | 100 |
| 基座 | 10 |
| 座体 | 11 |
| 固定部 | 12 |
| 限位部 | 121 |
| 铁芯 | 32 |
| 套设部 | 321 |
| 支撑部 | 323 |
| 止挡部 | 325 |
| 磁轭 | 52 |
| 上端盖 | 56 |
| 磁体 | 54 |
| 上端盖 | 56 |
| 转轴 | 92 |
| 轴承 | 94 |
| 锁紧套 | 96 |
| 磁环 | 98 |
通过上述附图，已示出本实用新型明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本实用新型构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，“上”、“下”等的用语，是用于描述各个结构在附图中的相对位置关系，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
图1为根据一示例性实施例提供的电机的结构示意图一；图2为根据一示例性实施例提供的电机的结构示意图二；图3为根据一示例性实施例提供的铁芯、磁体与磁轭的结构示意图；图4为根据一示例性实施例提供的铁芯的结构示意图；图5为图4在A-A处的剖视图；图6为根据一示例性实施例提供的磁体的结构示意图。
请参照图1-图6，本实施例提供一种机器人，其包括机身及设置在机身上的动力装置。动力装置包括电机以及执行部件，执行部件包括车身上设置有的机械臂、云台轴臂等可操作的部件，电机可驱动执行部件执行相应的操作。
电机100包括基座10、固定连接于基座10的定子、可转动的连接于基座10的转子及设置于转子上的转轴组件。
基座10包括座体11及设置于座体11上的固定部12。座体11基本呈圆盘状，固定部12基本呈圆筒状，座体11的中心轴与固定部12的中心轴大致重合。固定部12凸出于座体11朝向定子的一表面。固定部12用于固定定子。固定部12开设有贯穿固定部12的收容孔，收容孔贯穿座体11。收容孔用于收容部分转轴组件。
定子设置于基座10的固定部12上。定子包括铁芯32以及绕在铁芯32 上的线圈。铁芯32包括套设部321及形成于套设部321的外周面上的支撑部 323。套设部321基本呈圆筒状，其套设在固定部12上。
本实施方式中，套设部321沿其轴向的高度大于或等于15毫米且小于或等于25毫米。套设部321的高度可以为15毫米至25毫米之间的任意值，例如，套设部321的高度可以为15毫米、16毫米、17毫米、18毫米、19毫米、20毫米、21毫米、22毫米、23毫米、24毫米、25毫米，或者为上述任意两个数值所界定的数值范围内的任意值。本实施例中，套设部321沿其轴向的高度可以为20毫米。
本实施方式中，支撑部323的数量为十八个，十八个支撑部323设置于套设部321的外周壁上，并沿套设部321的周向间隔排列。可以理解，支撑部323的数量并不限于本实施方式，在其他实施方式中，支撑部323的数量可以根据实际需要改变。支撑部323大致呈板状，其一侧固定于套设部321 的外周，另一侧沿套设部321的径向朝远离套设部321的方向延伸。支撑部 323的宽度从靠近套设部321的一侧到远离套设部321的一侧逐渐增大。
如图3-图4所示，本实施方式中，支撑部323的平均宽度t大于或等于 2.5毫米且小于或等于4.5毫米。支撑部323的平均宽度t可以为2.5毫米至4.5毫米之间的任意值，例如，支撑部323的平均宽度t为2.5毫米、2.6 毫米、2.7毫米、2.8毫米、2.9毫米、3.0毫米、3.1毫米、3.2毫米、3.3 毫米、3.4毫米、3.5毫米、3.6毫米、3.7毫米、3.8毫米、3.9毫米、4.0 毫米、4.1毫米、4.2毫米、4.3毫米、4.4毫米、4.5毫米，或者为上述任意两个数值所界定的数值范围内的任意值。本实施例中，支撑部323的平均宽度t为3.8毫米。
可以理解，在其他实施方式中，支撑部323可以为矩形板状，其宽度t 从靠近套设部321的一侧到远离套设部321的一侧均相等，支撑部323的平均宽度t大于或等于2.5毫米且小于或等于4.5毫米。支撑部323的平均宽度t可以为2.5毫米至4.5毫米之间的任意值，例如，支撑部323的平均宽度t为2.5毫米、2.6毫米、2.7毫米、2.8毫米、2.9毫米、3.0毫米、3.1毫米、3.2毫米、3.3毫米、3.4毫米、3.5毫米、3.6毫米、3.7毫米、3.8 毫米、3.9毫米、4.0毫米、4.1毫米、4.2毫米、4.3毫米、4.4毫米、4.5 毫米，或者为上述任意两个数值所界定的数值范围内的任意值。
可以理解的是，支撑部323的数量可以为多个。支撑部23的数量并不限于此，例如，十六个，十七个，十九个，二十个……等等。
支撑部323用于支撑线圈。线圈可以为多个，每个线圈绕设在一个支撑部323上。线圈的匝数可以为30、40、50、60、70、80、等，导线的直径可以根据需求来设计。
本实施方式中，用于绕设形成线圈的导线(含绝缘层)的直径为0.45毫米，其绕设匝数为48匝，采用分数槽集中绕组方式，以提高槽满率，提高有效导体数，且增加电机的扭矩常数。
可以理解，在其他实施方式中，线圈可以由其他规格的导线绕设对应的匝数而形成，本实施例此处不再一一赘述。
每个支撑部323远离套设部321的末端形成有一个止挡部325。每个止挡部325的尺寸大于对应的支撑部323末端的尺寸，以防止对应的线圈脱离对应的支撑部323。
止挡部325背离对应的支撑部323的表面为部分圆柱面。止挡部325沿套设部321的周向的宽度或者平均宽度可以为7.42±0.05毫米。
止挡部325、支撑部323、套设部321以及线圈所构成的定子大致呈圆柱状。
如图3-图5所示，定子的外径也即铁芯的外径D大于或等于60毫米且小于或等于63.8毫米。定子的外径D可以为60毫米至63.8毫米之间的任意值，例如60毫米、60.4毫米、60.8毫米、61.2毫米、61.6毫米、62.0毫米、62.4毫米、62.8毫米、63.2毫米、63.6毫米、63.8毫米，或者上述任意两个数值所界定的数值范围内的任意值。本实施例中，定子的外径D为60 毫米。
定子沿其轴向的高度H大于或等于15毫米且小于或等于25毫米。定子沿其轴向的高度H可以为15毫米至25毫米之间的任意值，例如，定子沿其轴向的高度H可以为15毫米、16毫米、17毫米、18毫米、19毫米、20 毫米、21毫米、22毫米、23毫米、24毫米、25毫米，或者为上述任意两个数值所界定的数值范围内的任意值。本实施例中，定子沿其轴向的高度H 为20毫米，既能保证电机能够长时间持续输出较大的扭矩，还能使得电机具有较低的成本。
本实施方式中，定子沿其轴向的高度H等于套设部321沿其轴向的高度；可以理解，在其他实施方式中，定子沿其轴向的高度H可以大于或者小于套设部321沿其轴向的高度。
此外，本实施例中，定子的内径可以为36.8毫米。本实施例的电机100 中，可采用厚度为0.35毫米的硅钢片制成，既能减少电机100高速运转带来的涡流损耗，还能够降低电机100的成本。
转子罩设在定子的外周，其包括磁轭52及设置于磁轭52上的磁体54。
磁轭52大致呈圆柱筒状，其能够相对于铁芯32转动。磁轭52具有周壁，周壁基本呈圆筒状，其用于收容磁体54。
本实施方式中，磁体54可采用烧结钕铁硼制成。磁体54基本呈弧形片状，其数量为二十个，二十个磁体54固定在磁轭52的周壁的内侧，并沿周壁的周向间隔设置。
可以理解，在其他实施方式中，磁体54可以为其他形状，如矩形片状；磁体54的数量并不限于本实施方式，磁体54的数量可以为多个，如十六个、二十二个等。
如图3及图6所示，磁体54沿磁轭52的直径方向的厚度T或平均厚度 T大于或等于0.6毫米且小于或等于1.8毫米。磁体54的厚度T或平均厚度可以为0.6毫米至1.8毫米之间的任意值，例如，磁体54的厚度T或平均厚度T可以为0.6毫米、0.8毫米、0.9毫米、1毫米、1.1毫米、1.2毫米、 1.3毫米、1.4毫米、1.5毫米、1.6毫米、1.7毫米、1.8毫米，或者为上述任意两个数值所界定的数值范围内的任意值。本实施例中，磁体54沿磁轭 52的直径方向的厚度T或平均厚度T为1.2毫米。
如图3及图6所示，磁体54沿磁轭52的圆周方向的宽度b或平均宽度 b大于或等于3.81毫米且小于或等于8.58毫米。磁体54的宽度b或平均宽度b可以为3.81毫米至8.58毫米之间的任意值，例如，磁体54的宽度b 或平均宽度b可以为3.81毫米、4.77毫米、5.72毫米、6.67毫米、7.91毫米、8.58毫米，或者为上述任意两个数值所界定的数值范围内的任意值。本实施例中，磁体54沿磁轭52的圆周方向的宽度b或平均宽度b为7.91毫米。
转轴组件包括转轴92以及设置于转轴92上的轴承94。转轴92大致呈圆柱杆状，其穿设于基座10的固定部12中。当电机100通电运转时，转子带动转轴组件相对定子及基座10转动。
本实施方式中，轴承94的数量为两个，两个轴承94彼此间隔的设置于转轴92上，并收容于固定部12的收容孔中。
组装时，首先，将线圈绕设于铁芯32上，将铁芯32固定地设置于固定部12上。之后，将磁体54设置于磁轭52上，再将磁轭52套设于定子外。最后，将转轴组件的转轴92及轴承94收容于固定部12内，使磁轭52转动的罩设于定子的外周。
此外，转轴92上还可设置有锁紧套96，锁紧套96与转轴92螺接且通过粘接胶固定。基座10的固定部12的内部设置有向内凸出的限位部121。如图1所示，两个轴承94分别抵设在限位部121的上下两端，锁紧套96 抵设在位于限位部121下端的轴承94的下端，电机100的上端盖56与位于限位部121上端的轴承94相抵，以实现对转轴92的轴向的限位，消除电机100转子与定子之间的轴向间隙，也即消除电机100转轴92的轴向窜动。其中，锁紧套96中还可以嵌设有用于检测转子转动信息的磁环98。
其中，上端盖56与转轴组件中的转轴固定连接，且与转子中的磁轭 52固定连接，以在转子相对于定子转动时，转子能够带动上端盖56相对于定子转动，从而由上端盖56带动转轴组件相对于定子转动。
请参阅表1，表1示出了使用本实用新型提供的电机100在不同的铁芯高度、不同的铁芯外径、不同的磁体宽度、不同的磁体厚度以及不同的支撑部宽度的情况下，电机100的输入功率、额定输出扭矩、电机常数、输入电流有效值、扭矩常数以及槽满率。
表1本实用新型提供的电机效率参数表
自表1中可以看出，本实施例提供的电机100的额定输出扭矩最高可达 1.199，电机常数最大可达0.3，扭矩常数最大可达693.16，槽满率最高可达 51.8％。
本实施例提供的电机100，其应用于机器人的的执行部件如机械臂、云台轴臂上。当电机100通电运转时，电机100的转子或转轴92带动所执行部件转动，从而驱动执行部件执行相应的操作。
可选地，电机的输出扭矩大于或等于1.19牛顿·米。
可选地，执行部件的重量大于等于1千克且小于等于2千克。此时，电机100的额定输出扭矩可达1.24牛·米，调速范围为0-300转/分钟。
可选地，执行部件包括如下至少一种：云台轴臂、机械臂。
采用本实施例提供的电机100，通过优化定子的尺寸，使电机100驱动执行部件时，能够实现低转速、大扭矩的输出，且能够长时间持续地输出较大的扭矩。
需要说明的是：在本实用新型中，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。
此外，在本实用新型中，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。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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。
Claims (12)
1.一种电机，其包括定子以及能够转动的设置于所述定子外的转子，其特征在于：所述定子的高度大于或等于15毫米且小于或等于25毫米，且所述定子的外径大于或等于60毫米且小于或等于63.8毫米。
2.如权利要求1所述的电机，其特征在于：所述定子的高度为20毫米；和/或，所述定子的外径为60毫米。
3.如权利要求1所述的电机，其特征在于：所述转子包括磁轭及设置于所述磁轭内的多个磁体，所述磁轭罩设在所述定子外；多个所述磁体固定于所述磁轭的内壁上；
每个所述磁体沿所述磁轭直径方向的厚度或者平均厚度大于或等于0.6毫米且小于或等于1.8毫米；
每个所述磁体沿所述磁轭的周向的宽度或者平均宽度大于或等于3.81毫米且小于或等于8.58毫米。
4.如权利要求3所述的电机，其特征在于：每个所述磁体沿所述磁轭直径方向的厚度或者平均厚度为1.2毫米；
每个所述磁体沿所述磁轭的周向的宽度或者平均宽度为7.91毫米。
5.如权利要求1所述的电机，其特征在于：所述定子包括铁芯及设置于所述铁芯上的线圈；
所述铁芯包括套设部及设置于所述套设部上的支撑部，所述线圈绕设于所述支撑部上；
所述支撑部的宽度或者平均宽度大于或等于2.5毫米且小于或等于4.5毫米。
6.如权利要求5所述的电机，其特征在于：当所述转子包括多个磁体时，所述支撑部的宽度或者平均宽度为3.8毫米。
7.如权利要求5所述的电机，其特征在于：所述线圈由直径为0.45毫米的导线绕设48匝形成。
8.如权利要求1所述的电机，其特征在于：所述电机的输出扭矩大于或等于1.19牛顿·米。
9.一种动力装置，其特征在于，包括执行部件及如权利要求1-7中任一项所述的电机，所述执行部件与所述电机相连接，所述电机能够驱动所述执行部件运动。
10.根据权利要求9所述的动力装置，其特征在于，所述执行部件的重量大于等于1千克且小于等于2千克。
11.根据权利要求9所述的动力装置，其特征在于，所述执行部件包括如下至少一种：云台轴臂、机械臂。
12.一种机器人，其特征在于，其包括机身及如权利要求9-11任一项所述的动力装置，所述动力装置设置于所述机身上。
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