包括径向内推力轴承和径向外推力轴承的轴向通量电机制造技术

本发明专利技术提供了一种电动马达，该电动马达具有第一载体和第二载体，该第一载体具有电磁元件阵列，该第二载体具有限定磁极的电磁元件。该第一载体和该第二载体各自限定轴线。当处于操作位置时，在该第一载体与该第二载体之间形成气隙。内推力轴承连接该第一载体和该第二载体并且布置成允许该载体的相对旋转运动。外推力轴承连接该第一载体和该第二载体并且布置成允许该载体的相对旋转运动。该第一载体和该第二载体中的每一者的该电磁元件从该外推力轴承径向向内并且从该内推力轴承径向向外布置。该内推力轴承和该外推力轴承布置成保持所述气隙抵抗该第一载体和该第二载体的该电磁元件的磁吸引力。

【技术实现步骤摘要】
包括径向内推力轴承和径向外推力轴承的轴向通量电机本申请是专利技术名称为“包括径向内推力轴承和径向外推力轴承的轴向通量电机”、申请日为2017年4月13日、申请号为201780028321.4的中国专利申请的分案申请。
电机。
技术介绍
在电机的设计中，根据预期应用和机器的期望性能特性来选择结构参数诸如槽数是已知的。然而，并非所有的结构参数值都在实践中使用。电机的性能保有提升的空间，特别是在机器人技术方面。电机通常使用缠绕在软磁性的定子柱(齿)周围的导电线匝来生成通量。这种类型的马达构造的制造过程可能是耗时且昂贵的。同样，此类马达通常具有扭矩质量比，这使得它们在移动的致动器应用中相对沉重，诸如在机器人技术中，其中上游致动器必须支撑和加速下游致动器的重量。由于转子和定子之间的永磁力高，因此常见的永磁直驱马达可能难以组装。这些高磁力通常需要用于组装的复杂的固定装置，以避免在将转子和定子放在一起时损坏零件和对人员造成伤害。在许多运动控制设备(诸如机械臂关节)中使用的大直径、低轮廓的轴承通常必须在物理上被保持在外壳中以防止轴承组件分离。与较大直径、较小直径的轴承相比，许多低轮廓的轴承的公差趋于相对较低。此外，轴承通常需要可调节的预载荷，该预载荷通常由螺纹成形或其他类型的构件提供。这很难适配在低轮廓组件中，并且对于薄壁轴承而言尤其具有挑战性。在常见的轴向通量致动器中，轴承位于转子的磁活跃区段的内径处。这种设置是一种常见的做法，因为将轴承放置在转子的外径处引起更大的拉扯作用，并且随着轴承直径增大，整个轴承轮廓增大。转子OD上的轴承也将倾向于限制设备的旋转速度。为了使单个内轴承与单个转子/单个定子一起工作，转子和定子结构必须加厚以提供更硬的结构以减小偏转，或者必须增大气隙距离以容纳转子和定子偏转。第一种方法导致设备更重且封装更大，这减小了致动器加速度和扭矩密度。后一种方法由于气隙距离更大而导致扭矩减小。
技术实现思路
专利技术人已经提出一种特别适用于机器人技术的新的结构参数范围的电机，连同电机的附加新特征。在一个实施方案中，提供了一种轴向通量电机，其包括具有电磁元件阵列的第一载体和具有限定磁极的电磁元件的第二载体。第一载体限定第一载体轴线，第二载体限定第二载体轴线。当第一载体和第二载体处于操作位置时，在第一载体与第二载体之间形成气隙。内推力轴承连接第一载体和第二载体。内推力轴承布置成允许第一载体和第二载体的相对旋转运动。外推力轴承连接第一载体和第二载体。外推力轴承布置成允许第一载体和第二载体的相对旋转运动。第一载体的电磁元件和第二载体的电磁元件从外推力轴承径向向内并且从内推力轴承径向向外布置。内推力轴承和外推力轴承布置成保持气隙抵抗第一载体的电磁元件和第二载体的电磁元件的磁吸引力。可包括以下特征或其他特征中的一个或多个特征。外推力轴承可以是纯推力轴承。内推力轴承可以是径向定位轴承。内推力轴承可以是径向和轴向定位的。内推力轴承可以是纯推力轴承。外推力轴承可以是径向定位轴承。外推力轴承可以是径向和轴向定位的。外推力轴承可以是径向和轴向定位的，并且内推力轴承可以是径向和轴向定位的。第一载体的电磁元件可进一步包括限定三个或更多个区段的多相位布线配置，每个区段对应于相应相位。该三个或更多个区段中的每个区段可进一步包括多个有线柱，并且其中该三个或更多个区段中的每个区段的有线柱的数量是相同的。该三个或更多个区段可进一步包括用于相应相位中的每个相位的四个相等排列的区段。该四个相等排列的区段中的每个区段可进一步包括至少四个有线柱。第二载体的磁极可由永磁体形成。永磁体可布置在由第二载体的护铁限定的对应槽中。处于操作位置时，槽可朝向第二载体背离第一载体的面打开。当第一载体和第二载体处于操作位置时，永磁体可被磁力保持在对应槽中的适当位置。永磁体可设计成使得当第二载体与第一载体分离时它们不会被磁力保持在对应槽中的适当位置。永磁体和对应槽中的每一者可具有协作的锥形形状，并且其中永磁体通过相应协作的锥形形状在槽内稳定地定位。在每个槽处可存在突片，其中处于操作位置时，突片与第二载体面朝第一载体的面相邻，并且其中永磁体通过突片在槽内稳定地定位。永磁体可通过胶水在槽内稳定地定位。内推力轴承可进一步包括第一内轴承沟槽、第二内轴承沟槽和多个内轴承元件。外推力轴承可进一步包括第一外轴承沟槽、第二外轴承沟槽和多个外轴承元件。第一载体可进一步包括均质的第一板，并且第一内轴承沟槽和第一外轴承沟槽可以是均质的第一板的均质延伸。第二载体可进一步包括均质的第二板，并且第二内轴承沟槽和第二外轴承沟槽可以是均质的第二板的均质延伸。内轴承元件可进一步包括滚珠。内轴承元件可进一步包括滚子。外轴承元件可进一步包括滚珠。外轴承元件可进一步包括滚子。均质的第二板可进一步包括护铁，并且第二载体的磁极可由永磁体形成。永磁体可布置在由护铁限定的对应槽中，其中处于操作位置时，槽可朝向第二载体背离第一载体的面打开。均质的第二板可由铁、球墨铸铁和钢合金中的任一种制成。均质的第二板可由具有导电性抑制剂的球墨铸铁制成。均质的第二板可由具有导电性抑制剂的铸铁制成。导电性抑制剂可以是硅。均质的第一板可进一步包括形成第一载体的电磁元件的柱，在柱之间具有槽，在每个槽中具有一个或多个电导体，并且其中柱形成均质的第一板的一部分。均质的第一板可由铁、球墨铸铁和钢合金中的一种制成。均质的第一板可由具有导电性抑制剂的球墨铸铁制成。均质的第一板可由具有导电性抑制剂的铸铁制成。导电性抑制剂可以是硅。在另一个实施方案中，提供了一种电机，其包括具有电磁元件阵列的定子和具有限定磁极的电磁元件的转子。定子限定定子轴线，转子载体限定转子轴线。当定子和转子处于操作位置时，在转子和定子之间形成气隙。内推力轴承连接转子和定子。内推力轴承布置成允许定子和转子的相对旋转运动。外推力轴承连接转子和定子。外推力轴承布置成允许定子和转子的相对旋转运动。定子的电磁元件和转子的电磁元件彼此之间具有磁吸引力。在电机的运行期间，转子和定子由转子和定子的电磁元件之间的磁吸引力保持在一起。在各种实施方案中，可包括以下特征或其他特征中的一个或多个特征。转子的电磁元件和定子的电磁元件可从外推力轴承径向向内并且从内推力轴承径向向外布置。内推力轴承和外推力轴承可布置成保持气隙抵抗定子的电磁元件和转子的电磁元件的磁吸引力。安全环可从转子或定子中的一者延伸，并且包括第一肩部和在定子或转子中的另一者上的第二肩部。第一肩部可在第一径向方向上突出，第二肩部可在与第一径向方向相反的第二径向方向上突出。第一肩部被构造成与第二肩部协作，以防止转子和定子分离超过预先确定的距离。定子和转子的电磁元件之间的磁吸引力可足够强以在电机作用于载荷时将定子和转子保持处于操作位置。定子可进一步包括N个柱，并且转子的磁极可进一步包括M个极，其中N和M的最大公约数为四或更大。柱可被分成区段，在每个区段中的柱周围的导体中具有共同相位的电励磁，并且在每个区段中存在偶数个柱。柱可被分成至少三个区段。N和M两者都可以是60或更大。定子上的导体还可进一步包括多相位布线配置。该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机，包括：/n定子，所述定子具有电磁元件阵列，所述定子限定定子轴线；/n转子，所述转子具有限定磁极的永磁元件，转子载体限定中心转子轴线；/n气隙，所述气隙当所述定子和所述转子处于操作位置时在所述转子与所述定子之间形成；/n连接所述转子和所述定子的内轴承，所述内轴承被布置成允许所述定子和所述转子的相对旋转运动；/n连接所述转子和所述定子的外轴承，所述外轴承被布置成允许所述定子和所述转子的相对旋转运动；/n所述定子的所述电磁元件和所述转子的所述永磁元件彼此之间具有磁吸引力；和/n其中所述转子进一步包括多个柱，所述转子的所述永磁元件放置在所述多个柱之间，并且所述转子进一步包括多个内通量限制器，所述多个内通量限制器从所述多个柱径向向内并且从所述转子轴线径向向外放置，并且其中所述多个内通量限制器进一步包括多个孔。/n

【技术特征摘要】
20160413 US 62/322,217;20160715 US 62/363,202;20161.一种电机，包括：
定子，所述定子具有电磁元件阵列，所述定子限定定子轴线；
转子，所述转子具有限定磁极的永磁元件，转子载体限定中心转子轴线；
气隙，所述气隙当所述定子和所述转子处于操作位置时在所述转子与所述定子之间形成；
连接所述转子和所述定子的内轴承，所述内轴承被布置成允许所述定子和所述转子的相对旋转运动；
连接所述转子和所述定子的外轴承，所述外轴承被布置成允许所述定子和所述转子的相对旋转运动；
所述定子的所述电磁元件和所述转子的所述永磁元件彼此之间具有磁吸引力；和
其中所述转子进一步包括多个柱，所述转子的所述永磁元件放置在所述多个柱之间，并且所述转子进一步包括多个内通量限制器，所述多个内通量限制器从所述多个柱径向向内并且从所述转子轴线径向向外放置，并且其中所述多个内通量限制器进一步包括多个孔。


2.根据权利要求1所述的电机，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·B·克拉森，达米安·斯帕索夫，布兰得利·克里斯多夫·蒲柏，
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