專利名稱：一種直驅(qū)式外轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直驅(qū)式回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，特別涉及一種直驅(qū)式外轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
為實(shí)現(xiàn)精密回轉(zhuǎn)運(yùn)動或者低速大扭矩回轉(zhuǎn)運(yùn)動，一般采用回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置加齒輪箱或蝸輪蝸桿等機(jī)械傳動件的間接驅(qū)動方式。這種間接驅(qū)動方式雖然可以實(shí)現(xiàn)一般乃至較高精度的精密回轉(zhuǎn)運(yùn)動，也可以實(shí)現(xiàn)低速大扭矩回轉(zhuǎn)運(yùn)動，但機(jī)械傳動件容易降低系統(tǒng)可靠性和傳動效率，且存在機(jī)械磨損和機(jī)械間隙，系統(tǒng)壽命因機(jī)械磨損或疲勞失效而往往比較有限，需要定期維護(hù)。在某些精密場合，這種間接驅(qū)動方式需要精度極高的機(jī)械傳動件，往 往機(jī)械傳動件的價(jià)格占系統(tǒng)價(jià)格的60%以上，甚至出現(xiàn)機(jī)械傳動件價(jià)格大大高于電機(jī)價(jià)格的情況。為解決間接式回轉(zhuǎn)驅(qū)動方式的不足，不少科技人員提出了直接回轉(zhuǎn)驅(qū)動方式，SP采用直驅(qū)式回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，對被驅(qū)動臺面直接驅(qū)動而不需任何機(jī)械傳動件。這種直接驅(qū)動方式可以實(shí)現(xiàn)與負(fù)載的剛性耦合以取消齒輪箱等機(jī)械傳動件，也可以實(shí)現(xiàn)相對運(yùn)動零部件間的無接觸運(yùn)行以消除機(jī)械磨損、降低噪音、提高使用壽命并減少維護(hù)，因而易于實(shí)現(xiàn)間接驅(qū)動方式難以達(dá)到的性能、壽命和可靠性。在實(shí)際運(yùn)用中，由于被驅(qū)動臺面往往直徑較大，而直驅(qū)式回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置一般采用細(xì)長式內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)中，電機(jī)轉(zhuǎn)子直徑與電機(jī)軸向高度的比值較小，即小直徑電機(jī)轉(zhuǎn)子直接驅(qū)動大直徑被驅(qū)動臺面，導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)子上少量的跳動會被放大到被驅(qū)動臺面，使被驅(qū)動臺面外邊緣跳動較大，不能平穩(wěn)運(yùn)行。因而有科技人員提出采用外轉(zhuǎn)子直驅(qū)式回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，可以在一定程度減小被驅(qū)動臺面外邊緣跳動，提高其平穩(wěn)性。但由于電機(jī)轉(zhuǎn)子直徑與電機(jī)軸向高度的比值不大，電機(jī)存在散熱問題，需要采用水冷或增加散熱零部件等方式，且電機(jī)成本較高，被驅(qū)動臺面的平穩(wěn)性還有進(jìn)一步提升的空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)目的是針對上述直驅(qū)式回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的技術(shù)現(xiàn)狀，提供一種直驅(qū)式外轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，該裝置能夠進(jìn)一步提高被驅(qū)動臺面的平穩(wěn)性，大大減小被驅(qū)動臺面的外邊緣跳動，而且具有散熱好、工藝簡單、成本低、無磨損、安裝調(diào)整方便等特點(diǎn)，適用于各類工業(yè)自動化設(shè)備中。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案為一種直驅(qū)式外轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)運(yùn)動，其特征是包括支撐體、與支撐體固定連接的繞組定子，以及同軸套接在繞組定子外部、并且相對繞組定子作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的永磁轉(zhuǎn)子；所述的永磁轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子外環(huán)、分布在轉(zhuǎn)子外環(huán)內(nèi)壁的若干個(gè)轉(zhuǎn)子磁軛，以及分布在各個(gè)轉(zhuǎn)子磁軛內(nèi)壁上的若干個(gè)沿轉(zhuǎn)子外環(huán)徑向充磁的磁鋼；所述的相鄰兩個(gè)磁鋼的充磁方向相差180度；所述的轉(zhuǎn)臺與轉(zhuǎn)子外環(huán)固定連接、并隨轉(zhuǎn)子外環(huán)同步旋轉(zhuǎn)；
所述的繞組定子包括若干個(gè)繞組鐵芯，每個(gè)繞組鐵芯上安裝若干個(gè)繞組；所述的磁鋼與繞組鐵芯之間存在固定氣隙；所述的支撐體包括定子支座與軸承；所述的繞組定子固定連接在定子支座上，所述的定子支座與轉(zhuǎn)臺之間存在間隙；所述的軸承的內(nèi)環(huán)與定子支座過盈配合并固定，軸承的外環(huán)與轉(zhuǎn)子外環(huán)過盈配合并固定。為了更利于散熱，所述的定子支座內(nèi)部優(yōu)選為中空孔狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)同時(shí)還有利于減小該驅(qū)動裝置的體積、減輕其重量；作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述的孔壁上設(shè)有定子支座散熱槽。為了防止灰塵、鐵屑等進(jìn)入軸承，或者進(jìn)入磁鋼與繞組鐵芯模塊之間的固定氣隙，優(yōu)選在永磁轉(zhuǎn)子外部固定連接轉(zhuǎn)子外蓋，該轉(zhuǎn)子外蓋與轉(zhuǎn)子外環(huán)固定連接并隨轉(zhuǎn)子外環(huán)同步旋轉(zhuǎn)。作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述的轉(zhuǎn)子外蓋靠近定子支座41并與定子支座41之間存在少量間隙。 為了防止灰塵、鐵屑等通過轉(zhuǎn)臺與定子支座之間的空隙進(jìn)入繞組定子與永磁轉(zhuǎn)子內(nèi)部，優(yōu)選在定子支座與轉(zhuǎn)臺之間設(shè)置濾網(wǎng)，并且該濾網(wǎng)與轉(zhuǎn)臺之間存在間隙。為了提高電機(jī)工藝性，同時(shí)節(jié)約材料、降低成本，便于安裝與調(diào)整，所述的永磁轉(zhuǎn)子采用模塊化的轉(zhuǎn)子磁軛模塊，繞組定子采用模塊化的繞組鐵芯模塊。為了提高被驅(qū)動轉(zhuǎn)臺臺面轉(zhuǎn)動的平穩(wěn)性，所述的永磁轉(zhuǎn)子的直徑與軸向高度的比值優(yōu)選大于或等于2。綜上所述，本發(fā)明提供了一種直驅(qū)式外轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，采用支撐體、繞組定子以及永磁轉(zhuǎn)子構(gòu)成，轉(zhuǎn)臺連接永磁轉(zhuǎn)子并隨永磁轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果(I)結(jié)構(gòu)簡單、成本低，能夠提高被驅(qū)動臺面的平穩(wěn)性，大大減小被驅(qū)動臺面的外邊緣跳動；(2)無磨損、安裝調(diào)整方便，適用于各類工業(yè)自動化設(shè)備中；(3)定子支座優(yōu)選設(shè)置優(yōu)選設(shè)置大直徑孔和定子支座散熱槽，不僅利于散熱，而且有利于減小驅(qū)動裝置的體積、減輕重量；(4)優(yōu)選采用模塊化的轉(zhuǎn)子磁軛和繞組鐵芯模塊，有利于提高電機(jī)的工藝性能，同時(shí)利于節(jié)約材料，降低成本；(5)優(yōu)選采用轉(zhuǎn)子外蓋和濾網(wǎng)對永磁轉(zhuǎn)子和繞組定子之間的固定氣隙形成保護(hù)，防止灰塵、鐵屑等進(jìn)入氣隙，有利于提聞電機(jī)穩(wěn)定性。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例中直驅(qū)式外轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，需要指出的是，以下所述實(shí)施例旨在便于對本發(fā)明的理解，而對其不起任何限定作用。圖I中的附圖標(biāo)記為永磁轉(zhuǎn)子20、繞組定子30、支撐體40、轉(zhuǎn)子外環(huán)21、轉(zhuǎn)子磁軛模塊22、磁鋼23、繞組鐵芯模塊31、繞組32、定子支座41、軸承42、轉(zhuǎn)子外蓋43、轉(zhuǎn)臺44、濾網(wǎng)45、定子支座散熱槽46、大直徑孔47。本實(shí)施例中的直驅(qū)式外轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置如圖I所示，由永磁轉(zhuǎn)子20、繞組定子30和支撐體40組成。永磁轉(zhuǎn)子20與繞組定子30同軸，并且位于繞組定子30的外部。繞組定子30與支撐體40中的定子支座41固定連接。永磁轉(zhuǎn)子20能夠相對繞組定子30沿軸向作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。永磁轉(zhuǎn)子20包括一個(gè)轉(zhuǎn)子外環(huán)21，轉(zhuǎn)子外環(huán)內(nèi)壁分布著M個(gè)轉(zhuǎn)子磁軛模塊22，每個(gè)轉(zhuǎn)子磁軛模塊22上吸附有N個(gè)數(shù)量相等的磁鋼23，每個(gè)磁鋼23沿轉(zhuǎn)子外環(huán)21徑向充 磁，并且相鄰兩個(gè)磁鋼23的充磁方向相差180度。其中，N為偶數(shù)，并且MXN為電機(jī)的極數(shù)。永磁轉(zhuǎn)子20的直徑與軸向高度的比值大于或等于2。繞組定子30包括L個(gè)繞組鐵芯模塊31，每個(gè)繞組鐵芯模塊31上裝有P個(gè)繞組32，LXP為電機(jī)的齒數(shù)。所有的磁鋼23與繞組鐵芯模塊31之間存在固定氣隙。支撐保護(hù)40包括定子支座41與軸承42。定子支座41與繞組定子30固定連接，軸承42的內(nèi)環(huán)與定子支座41過盈配合并固定，軸承42的外環(huán)與轉(zhuǎn)子外環(huán)21過盈配合并固定。定子支座41內(nèi)部開大直徑孔47，即為中空孔狀結(jié)構(gòu)，孔壁上設(shè)有定子支座散熱槽46，以利于散熱，同時(shí)還有利于減小驅(qū)動裝置的體積、減輕其重量。轉(zhuǎn)子外環(huán)21外部固定連接轉(zhuǎn)子外蓋43，該轉(zhuǎn)子外蓋43隨轉(zhuǎn)子外環(huán)21同步旋轉(zhuǎn)，并且該轉(zhuǎn)子外蓋43靠近定子支座41并與定子支座41之間存在少量間隙。轉(zhuǎn)臺44與轉(zhuǎn)子外環(huán)21固定連接并隨轉(zhuǎn)子外環(huán)21同步旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)臺44與定子支座41之間設(shè)置濾網(wǎng)45，該濾網(wǎng)45固定于定子支座41并與轉(zhuǎn)臺44之間存在少量間隙。通過軸承42，轉(zhuǎn)子外環(huán)21僅可相對定子支座41轉(zhuǎn)動，同時(shí)永磁轉(zhuǎn)子20也僅可相對繞組定子30轉(zhuǎn)動。通過轉(zhuǎn)子外蓋43，可防止灰塵、鐵屑等進(jìn)入軸承42或進(jìn)入磁鋼23與繞組鐵芯模塊31之間的固定氣隙。通過濾網(wǎng)45，可防止灰塵、鐵屑等通過轉(zhuǎn)臺44與定子支座41之間的空隙進(jìn)入磁鋼23與繞組鐵芯模塊31之間的固定氣隙。轉(zhuǎn)子磁軛模塊22和繞組鐵芯模塊31為導(dǎo)磁材料,磁鋼23為永磁材料。本實(shí)施例中的直驅(qū)式外轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置中，定子支座41固定不動，繞組定子30與定子支座41固定連接,轉(zhuǎn)子外環(huán)21與磁軛模塊22、磁鋼23固定連接。通過軸承42,轉(zhuǎn)子外環(huán)21僅相對定子支座41轉(zhuǎn)動，永磁轉(zhuǎn)子20也僅相對繞組定子30轉(zhuǎn)動。通過對繞組定子30通入適當(dāng)電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,該旋轉(zhuǎn)磁場與永磁轉(zhuǎn)子20的永久磁場相互作用，使永磁轉(zhuǎn)子20相對繞組定子30轉(zhuǎn)動。由于永磁轉(zhuǎn)子20的直徑與軸向高度的比值大于或等于2，這種扁平結(jié)構(gòu)有利于增大轉(zhuǎn)臺44與永磁轉(zhuǎn)子20連接部位的直徑,進(jìn)而提高轉(zhuǎn)臺44的平穩(wěn)性。在額定推力相等情況下，由于永磁轉(zhuǎn)子20的直徑與軸向高度的比值大于或等于2，這種扁平結(jié)構(gòu)中定子支座41的內(nèi)孔直徑更大，更利于散熱，再加上定子支座散熱槽46對散熱性能的提升，有利于本發(fā)明的外轉(zhuǎn)子驅(qū)動裝置體積和重量的減小。由于米用模塊化的轉(zhuǎn)子磁軛模塊22和繞組鐵芯模塊31,有利于提高電機(jī)的工藝性能，便于安裝和調(diào)整，同時(shí)利于節(jié)約材料，降低成本。通過轉(zhuǎn)子外蓋43和濾網(wǎng)45對磁鋼23與繞組鐵芯模塊31之間的固定氣隙形成保護(hù)，防止灰塵、鐵屑等進(jìn)入氣隙，有利于提聞電機(jī)穩(wěn)定性。以上所述的實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改、 補(bǔ)充或類似方式替代等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種直驅(qū)式外轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動轉(zhuǎn)臺(44)回轉(zhuǎn)運(yùn)動，其特征是包括支撐體(40)、與支撐體(40)固定連接的繞組定子(30)，以及同軸套接在繞組定子(30)外部、并且相對繞組定子(30)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的永磁轉(zhuǎn)子(20)； 所述的永磁轉(zhuǎn)子(20)包括轉(zhuǎn)子外環(huán)(21)、分布在轉(zhuǎn)子外環(huán)(21)內(nèi)壁的若干個(gè)轉(zhuǎn)子磁軛(22)，以及分布在各個(gè)轉(zhuǎn)子磁軛(22)內(nèi)壁上的若干個(gè)沿轉(zhuǎn)子外環(huán)(21)徑向充磁的磁鋼(23);所述的相鄰兩個(gè)磁鋼(23)的充磁方向相差180度；所述的轉(zhuǎn)臺(44)與轉(zhuǎn)子外環(huán)(21)固定連接、并隨轉(zhuǎn)子外環(huán)(21)同步旋轉(zhuǎn)； 所述的繞組定子(30)包括若干個(gè)繞組鐵芯(31)，每個(gè)繞組鐵芯(31)上安裝若干個(gè)繞 組(32);所述的磁鋼(23)與繞組鐵芯(31)之間存在固定氣隙； 所述的支撐體(40)包括定子支座(41)與軸承(42);所述的繞組定子(30)固定連接在定子支座(41)上，所述的定子支座(41)與轉(zhuǎn)臺(44)之間存在間隙；所述的軸承(42)的內(nèi)環(huán)與定子支座(41)過盈配合并固定，軸承(42)的外環(huán)與轉(zhuǎn)子外環(huán)(21)過盈配合并固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直驅(qū)式外轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，其特征是所述的定子支座(41)內(nèi)部為中空孔狀結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直驅(qū)式外轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，其特征是所述的孔壁上設(shè)置定子支座散熱槽(46 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直驅(qū)式外轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，其特征是所述的永磁轉(zhuǎn)子(20)外部固定連接轉(zhuǎn)子外蓋(43)，所述的轉(zhuǎn)子外蓋(43)與轉(zhuǎn)子外環(huán)(21)固定連接并隨轉(zhuǎn)子外環(huán)(21)同步旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直驅(qū)式外轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，其特征是所述的轉(zhuǎn)子外蓋(43)靠近定子支座(41)并與定子支座(41)之間存在間隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直驅(qū)式外轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，其特征是所述的定子支座(41)與轉(zhuǎn)臺(44)之間設(shè)置濾網(wǎng)(45)，所述的濾網(wǎng)(45)與轉(zhuǎn)臺(44)之間存在間隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直驅(qū)式外轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，其特征是所述的永磁轉(zhuǎn)子(20)采用模塊化的轉(zhuǎn)子磁軛模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直驅(qū)式外轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，其特征是所述的繞組定子(30)采用模塊化的繞組鐵芯模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一權(quán)利要求所述的直驅(qū)式外轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，其特征是所述的永磁轉(zhuǎn)子(20)的直徑與軸向高度的比值優(yōu)選大于或等于2。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種直驅(qū)式外轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，包括支撐體、與支撐體固定連接的繞組定子，以及同軸套接在繞組定子外部、并且相對繞組定子作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的永磁轉(zhuǎn)子，被驅(qū)動轉(zhuǎn)臺連接永磁轉(zhuǎn)子并隨永磁轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。該直驅(qū)式回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低，能夠提高被驅(qū)動臺面的平穩(wěn)性，大大減小被驅(qū)動臺面的外邊緣跳動，而且具有散熱好、無磨損、安裝調(diào)整方便等特點(diǎn)，適用于各類工業(yè)自動化設(shè)備中。
文檔編號H02K5/20GK102780314SQ201210239288
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者廖有用, 張 杰, 張馳, 陸彤, 黃彬彬 申請人:中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所