具有集成制动器的电动马达制造技术

本发明专利技术公开了一种电动马达，该电动马达包括：具有至少一个电磁体的第一元件；能够相对于第一元件围绕轴线旋转的第二元件，该第二元件包括至少一个永磁体，其中电动马达被布置成通过向第二元件施加旋转磁场来生成转矩；以及摩擦构件，该摩擦构件联接到第一元件以使得摩擦构件不能相对于第一元件围绕轴线旋转，该摩擦构件包括磁敏材料并且被第一偏置力朝向第二元件偏置，其中第一元件、第二元件和摩擦构件被配置为使得：当电磁体未通电时，第一偏置力致使摩擦构件接触第二元件以生成制动转矩。

Electric motor with integrated brake

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成制动器的电动马达
本专利技术涉及具有集成制动器的电动马达。
技术介绍
电动马达通常用于包括机器人臂的许多致动器应用。在一些情况下，要求在电动马达不被驱动时，其应当保持静止以使得电动马达的驱动轴不能通过外部转矩自由旋转。用于防止电动马达的移动的现有系统倾向于包括与马达分开定位的制动器布置，其可能增加整个布置所需的零件数量和空间。改善的马达和制动器布置是期望的。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供了一种电动马达，其包括任何或所有的以下特征：具有至少一个电磁体的第一元件；能够相对于第一元件围绕轴线旋转的第二元件，该第二元件包括至少一个永磁体，其中电动马达被布置成通过向第二元件施加旋转磁场来生成转矩；以及摩擦构件，该摩擦构件联接到第一元件以使得摩擦构件不能相对于第一元件围绕轴线旋转，摩擦构件包括磁敏材料并且被第一偏置力朝向第二元件偏置，其中第一元件、第二元件和摩擦构件被配置为使得：当电磁体未通电时，第一偏置力致使摩擦构件接触第二元件以生成制动转矩，并且当电磁体通电时，摩擦构件被电磁体所生成的第二偏置力偏置，使得减小制动转矩。通过这种布置，本专利技术提供了更加紧凑的电动马达和制动系统，因为摩擦构件可以直接作用在电动马达的元件上，而不需要单独的制动器结构。制动系统可以在电磁体未通电时防止第二元件相对于第一元件的自由旋转，和/或可以在电磁体通电时不在摩擦构件和第二元件之间提供制动转矩。第一元件可以是电动马达的定子并且第二元件可以是电动马达的转子。至少一个永磁体可以吸引摩擦构件以使得摩擦构件朝向第二元件偏置。通过这种布置，电动马达的永磁体具有提供电动马达的驱动转矩以及还致动摩擦构件的双重目的。因此，可以减少所需的永磁体的数量，从而导致更轻型和紧凑的布置。电动马达还可以包括第三元件，该第三元件相对于第一元件固定，并且该第三元件设置在第二元件的与第一元件相对的一侧上，第二元件具有被布置成生成旋转磁场的另外电磁体。因此，提供了用于驱动第二元件以便产生电动马达的驱动转矩，以及还提供用于将摩擦构件与第二元件分开的电磁体的完整布置。通过使用单独电磁体以提供驱动转矩和吸引摩擦构件，在马达生成驱动转矩时，摩擦构件可以更可靠地保持在其与第二元件分开的位置。摩擦构件可以附接到第一元件，并且当电磁体未通电时，摩擦构件可以变形以使得摩擦构件接触第二元件。因此，摩擦构件可以在第一部分处弹性地保持在适当的位置，而摩擦构件的第二部分移动成进行和脱离与第二元件的接触。摩擦构件可以在摩擦构件的第一部分处相对于第一元件固定地安装，并且可以包括在远离第一部分的方向上延伸的细长空隙。当摩擦构件在生成制动转矩的位置与生成较小或零制动转矩的位置之间转变时，细长空隙可以允许摩擦构件在波前的远离第一部分的传播期间扩展。细长空隙还可以充当第一元件的径向对准磁极之间的磁通限制器。这可以减小使摩擦构件移动远离第二元件所需的能量。由于定子柱可以是圆周的，因此径向伸长的细长空隙不应当显著限制来自次级定子的磁通。细长空隙朝向摩擦构件的第二可移动部分延伸，该第二可移动部分可通过偏置力朝向第二元件移动。电动马达还可以包括布置在摩擦构件和第二元件之间的剥离垫片，该剥离垫片被布置成将摩擦构件的一部分与第二元件分开。剥离垫片可以有效地减小将摩擦构件与第二构件分开所需的力，并且因此减小要求施加到电磁体以便使摩擦构件从第二元件脱离的电流或功率的量。剥离垫片可以表现出围绕电动马达的轴线的旋转对称性。通过这种布置，摩擦构件可以接触第二元件以均匀地分配引起制动转矩的摩擦。剥离垫片可以具有渐缩部分。渐缩部分可以允许摩擦构件以波状方式与第二元件分开，由此进一步减小电磁体使摩擦构件从第二元件脱离所需的功率。在电动马达是轴向磁通马达的情况下，剥离垫片可以是基本上盘形或扇形的，任选地是具有渐缩径向外部区域的盘形或扇形。在电动马达是径向磁通马达的情况下，剥离垫片可以具有套筒或弯曲片材的形式，任选地在剥离垫片的轴向端处具有渐缩区域的套筒或弯曲片材。剥离垫片的渐缩部分可以渐缩到小于5°的角度。这可以进一步改善电磁体将摩擦构件与第二元件分开所需的功率量。第一元件可以包括多个同心绕组，绕组被布置成使得第一绕组中的电流的方向与径向邻近第一绕组的至少一个第二绕组中的电流的方向相反。通过这种布置，第一元件可以生成更均匀的电磁场以吸引摩擦构件，并且磁场可以在较小程度上影响第二元件。第一元件可以包括设置在同心绕组之间的多个同心柱，柱的极性在径向上交替。通过这种布置，可以针对给定电流使磁场更强，从而改善马达的效率。第一元件可以包括用于接收绕组的径向狭槽。通过这种布置，绕组可以紧凑地布置在第一元件内，从而给出更紧凑的整体布置。附图说明现在将参考附图仅以举例的方式描述本专利技术的实施方案，其中：图1示出了根据本专利技术的轴向磁通电动马达的半截面，其中正在生成制动转矩；图2示出了根据本专利技术的轴向磁通电动马达的半截面，其中未正在生成制动转矩；图3示出了剥离垫片的扇区；图4示出了次级定子的示意性平面图；图5示出了摩擦构件的扇区的平面图；图6示出了根据本专利技术的径向磁通电动马达的半截面，其中正在生成制动转矩；并且图7示出了根据本专利技术的径向磁通电动马达的半截面，其中未正在生成制动转矩。具体实施方式图1和图2示出了包括本专利技术的特征的轴向磁通电动马达的实施方案的半截面。电动马达10通过使转子14围绕轴线A旋转来进行操作。马达10通过用位于初级定子12中的电磁体18提供旋转磁场来生成驱动转矩，该初级定子可以被认为是驱动定子。旋转磁场与位于转子14内的永磁体20相互作用以便生成围绕轴线A的转矩。这通常称为轴向磁通马达。轴向磁通马达的许多布置是已知的，并且技术人员将熟悉此类布置。为了描述的效率，这里没有详细地描述轴向磁通马达布置的复杂细节，但本领域技术人员将意识到此类布置以及如何实现它们。例如在WO2017/197497Al中描述了示例，该专利申请的内容通过引用并入本文。在图1所示的布置中，通过摩擦构件26撞击在转子14上来生成制动转矩。这是由永磁体20与摩擦构件26之间的吸引引起的，该吸引是由于摩擦构件26由磁敏材料(诸如铁质材料)形成。然而，还可以设想，摩擦构件26可以通过由其他装置(诸如弹簧)生成的偏置力或者通过摩擦构件26的弹性变形而朝向转子14偏置。如图2所示，通过使用次级定子16向摩擦构件26施加磁场，可以将摩擦构件26与转子14分开，该次级定子包括电磁体15并且可以被认为是制动器定子。次级定子16的电磁体15可以包括位于狭槽22中的多个绕组和多个定子柱24。次级定子16可以刚性地固定到初级定子12。摩擦构件26可以通过剥离垫片28在其区域的至少一部分上与转子14分开。图1示出了剥离垫片28具有以下效果：当摩擦构件26接触转子14以生成制动转矩时，仅摩擦构件26的外部部分接触转子14。由于摩擦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动马达，包括：/n具有至少一个电磁体的第一元件，/n第二元件，能够相对于所述第一元件围绕轴线旋转，所述第二元件包括至少一个永磁体，其中所述电动马达被布置成通过向所述第二元件施加旋转磁场来产生转矩，和/n摩擦构件，所述摩擦构件耦接到所述第一元件使得所述摩擦构件不能相对于所述第一元件围绕所述轴线旋转，所述摩擦构件包括磁敏材料并且被第一偏置力朝向所述第二元件偏置，/n其中所述第一元件、所述第二元件和所述摩擦构件被配置为使得：/n当所述电磁体未通电时，所述第一偏置力致使所述摩擦构件接触所述第二元件以生成制动转矩，并且/n当所述电磁体通电时，所述摩擦构件被所述电磁体所生成的第二偏置力偏置，使得所述制动转矩被减小。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171121 US 62/589,5481.一种电动马达，包括：
具有至少一个电磁体的第一元件，
第二元件，能够相对于所述第一元件围绕轴线旋转，所述第二元件包括至少一个永磁体，其中所述电动马达被布置成通过向所述第二元件施加旋转磁场来产生转矩，和
摩擦构件，所述摩擦构件耦接到所述第一元件使得所述摩擦构件不能相对于所述第一元件围绕所述轴线旋转，所述摩擦构件包括磁敏材料并且被第一偏置力朝向所述第二元件偏置，
其中所述第一元件、所述第二元件和所述摩擦构件被配置为使得：
当所述电磁体未通电时，所述第一偏置力致使所述摩擦构件接触所述第二元件以生成制动转矩，并且
当所述电磁体通电时，所述摩擦构件被所述电磁体所生成的第二偏置力偏置，使得所述制动转矩被减小。


2.根据权利要求1所述的电动马达，其中所述第一元件是所述电动马达的定子并且所述第二元件是所述电动马达的转子。


3.根据任一项前述权利要求所述的电动马达，其中所述至少一个永磁体生成所述第一偏置力。


4.根据任一项前述权利要求所述的电动马达，还包括第三元件，所述第三元件相对于所述第一元件是固定的，所述第三元件设置在所述第二元件的与所述第一元件相对的一侧上，所述第二元件具有被布置成生成所述旋转磁场的另外的电磁体。


5.根据任一项前述权利要求所述的电动马达，其中所述摩擦构件被配置为使得当所述电磁体未通电时，所述摩擦构件变形以使得所述摩擦构件接触所述第二元...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·克拉森，
申请(专利权)人：詹尼斯机器人移动技术加拿大公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA