一种用于并联机器人的永磁直驱电机及其并联机器人结构

摘要

本发明公开了一种用于并联机器人的永磁直驱电机及其并联机器人结构，该永磁直驱电机包括一个转子、一个驱动转子运动的定子、一个与转子包合或分离且使转子运动或静止的刹车组件；定子设置于转子的一端，刹车组件设置于转子的另一端，转子的中部垂直设置有输出轴；输出轴位于定子和刹车组件的中间。并联机器人结构包括固定平台、从动臂、关节轴承、中轴管、动平台；固定平台的周部固定连接有三个永磁直驱电机。本发明的用于并联机器人的永磁直驱电机和并联机器人结构，减小驱动装置体积，降低系统价格，而且给电机的输出轴在电机中间部位，有效的利用空间，平衡轴承受力，减小轴承磨损，具有直驱、控制精度高等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁直驱电机，尤其涉及一种用于并联机器人的永磁直驱电机及其并联机器人结构。

背景技术

应用于并联机器人的驱动电机，需要运动轴拖动主动臂实现一定角度的往复运动，传统技术通过一般电机与减速机的配合来实现低速大扭矩，这种方案不仅需要很多传动装置，而且控制方式复杂，无疑增加了机器人成本，也造成机器人体积过大等问题。而一般的直驱电机由于输出轴位于电机一端，应用于并联机器人时，容易造成机器人空间利用不合理，电机轴承受力不均匀，磨损严重等问题。

中国专利201520902073.X公开的“Delta并联机器人”，包括固定平台、运动平台、连接所述固定平台与运动平台的执行机构、所述执行机构的驱动装置。但是所述装置的驱动机构采用伺服电机通过减速机实现低速大扭矩运动，并且主动臂位于减速机的一端，缺点在于转动惯量大、驱动装置复杂、费用高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的缺陷，提供一种用于并联机器人的永磁直驱电机及其并联机器人结构，克服现有的并联机器人驱动装置复杂、价格昂贵、需要减速机配合与现有直驱电机应用于并联机器人空间利用不合理、轴承受力不均匀、磨损严重的缺陷。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种用于并联机器人的永磁直驱电机，包括一个转子、一个驱动转子运动的定子、一个与转子包合或分离且使转子运动或静止的刹车组件；其特征在于：所述定子设置于转子的一端，所述刹车组件设置于转子的另一端，所述转子的中部垂直设置有输出轴；所述输出轴位于定子和刹车组件的中间。

作为对上述技术方案的改进，所述定子包括定子铁心和定子绕组，所述定子与转子有气隙相隔。

作为对上述技术方案的改进，所述刹车组件包括刹车定盘、中空圆盘结构的刹车动盘和刹车盘绕组，所述刹车盘绕组设置于刹车动盘的外圆周上，所述刹车定盘由转子的轴肩形成。

作为对上述技术方案的改进，所述刹车动盘和转子之间设置有编码器。

作为对上述技术方案的改进，所述转子一端为空心圆筒形结构，一端为实心轴结构，刹车动盘套设在实心轴结构上；所述转子在对应于空心圆筒的一端设置有带轴的端盖，所述转子在相对于实心轴的一端设置有带转轴孔的端盖，所述转子通过轴承活动架设在带轴的端盖和带转轴孔的端盖上。

作为对上述技术方案的改进，所述用于并联机器人的永磁直驱电机还包括中空的在周部开设有输出轴活动空槽的外壳，所述定子、转子、刹车组件、带轴的端盖、带转轴孔的端盖安装在外壳的内腔中，所述输出轴可活动的从外壳的活动空槽中伸出。

作为对上述技术方案的改进，所述外壳设置有安装座。

本发明并提供了一种应用上述永磁直驱电机的并联机器人结构，所述并联机器人结构包括固定平台、从动臂、关节轴承、中轴管、动平台；所述动平台通过关节轴承与中轴管活动连接，所述中轴管通过关节轴承与固定平台的中部活动连接；所述固定平台的周部固定连接有三个永磁直驱电机，所述动平台的周部铰接有三个从动臂，所述从动臂的另一端与输出轴铰接。

作为对上述技术方案的改进，三个所述永磁直驱电机呈120度周向分布。

所述的永磁直驱电机在并联机器人的固定平台上呈120度周向分布，三组永磁直驱电机组成并联机器人的动力机构，直接驱动输出轴做一定角度的往复运动，从而实现并联机器人动平台的多自由度运动。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

本发明的用于并联机器人的永磁直驱电机，与传统并联机器人的驱动方式相比，通过减少传动机构与减速机，减小驱动装置体积，降低系统价格，而且给电机的输出轴在电机中间部位，有效的利用空间，平衡轴承受力，减小轴承磨损，具有直驱、控制精度高等优点。避免传统直驱电机一端过长造成的安装困难，轴承受力不均匀，轴承磨损严重的问题。本发明的并联机器人结构占用空间小、无减速装置、控制精度高、低速大扭矩。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为用于并联机器人的永磁直驱电机的整体结构示意图；

图2为用于并联机器人的永磁直驱电机的内部结构示意图；

图3为用于并联机器人的永磁直驱电机的整体剖示结构意图；

图4为转子结构示意图；

图5为并联机器人结构的装配示意图。

图中：1、外壳；2、安装座；3、输出轴；4、实心轴结构；5、轴承； 6、定子铁心； 7、定子绕组； 8、转子； 9、刹车动盘；10、刹车盘绕组；11、编码器；12、带轴的端盖；13、固定平台；14、刹车定盘；15、带转轴孔的端盖；16、永磁直驱电机；17、关节轴承；18、动平台；19、从动臂。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

如图1-4所示，本发明的用于并联机器人的永磁直驱电机，包括一个转子8、一个驱动转子8运动的定子、一个与转子包合或分离且使转子运动或静止的刹车组件；所述定子设置于转子8的一端，所述刹车组件设置于转子8的另一端，所述转子8的中部垂直设置有输出轴3；所述输出轴3位于定子和刹车组件的中间。

所述定子包括定子铁心6和定子绕组7，所述定子与转子8有气隙相隔。

所述刹车组件包括刹车定盘14、中空圆盘结构的刹车动盘9和刹车盘绕组10，所述刹车盘绕组10设置于刹车动盘9的外圆周上，所述刹车定盘14由转子的轴肩形成。

所述刹车动盘9和转子8之间设置有编码器11。

所述转子8一端为空心圆筒形结构，一端为实心轴结构4，刹车动盘9套设在实心轴结构4上；所述转子8在对应于空心圆筒的一端设置有带轴的端盖12，所述转子8在相对于实心轴的一端设置有带转轴孔的端盖15，所述转子8通过轴承5活动架设在带轴的端盖12和带转轴孔的端盖15上。

所述用于并联机器人的永磁直驱电机还包括中空的在周部开设有输出轴活动空槽的外壳1，所述定子、转子8、刹车组件、带轴的端盖12、带转轴孔的端盖15安装在外壳1的内腔中，所述输出轴3可活动的从外壳1的活动空槽中伸出。

所述外壳1设置有安装座2。

本发明的永磁直驱电机通电工作时，刹车盘绕组10通电，吸合刹车动盘9，使转子8、刹车动盘9分离，定子绕组通电驱动转子8开始运动，这时编码器11也同时工作，向外输出电机的工作状态。本发明永磁直驱电机的优点在于：电机的集成化程度高，电机编码器可以集成在刹车中间，有效的利用空间，减小电机体积；电机输出轴位于电机的中部，便于电机在并联机器人的安装与输出，通过减少减速机和传动设备，电机的整体设计输出轴位于电机中部，有效的减小并联机器人的体积，避免了传统电机安装一端过长造成的安装不便，同时有效平衡电机轴承的受力，减小轴承磨损；具有结构简单新颖，易于控制，直驱等优点。

如图5所示，本发明并提供了一种应用上述永磁直驱电机的并联机器人结构，所述并联机器人结构包括固定平台13、从动臂19、关节轴承17、中轴管5、动平台18；所述动平台18通过关节轴承17与中轴管5活动连接，所述中轴管5通过关节轴承17与固定平台13的中部活动连接；所述固定平台13的周部固定连接有三个永磁直驱电机16，所述动平台18的周部铰接有三个从动臂19，所述从动臂19的另一端与输出轴3铰接。

三个所述永磁直驱电机16呈120度周向分布。

所述的永磁直驱电机在并联机器人的固定平台上呈120度周向分布，三组永磁直驱电机组成并联机器人的动力机构，直接驱动输出轴做一定角度的往复运动，从而实现并联机器人动平台的多自由度运动。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

本发明的用于并联机器人的永磁直驱电机，与传统并联机器人的驱动方式相比，通过减少传动机构与减速机，减小驱动装置体积，降低系统价格，而且给电机的输出轴在电机中间部位，有效的利用空间，平衡轴承受力，减小轴承磨损，具有直驱、控制精度高等优点。避免传统直驱电机一端过长造成的安装困难，轴承受力不均匀，轴承磨损严重的问题。本发明的并联机器人结构占用空间小、无减速装置、控制精度高、低速大扭矩。