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1、(10)申请公布号 CN 102427290 A (43)申请公布日 2012.04.25 C N 1 0 2 4 2 7 2 9 0 A *CN102427290A* (21)申请号 201110334868.1 (22)申请日 2011.10.28 H02K 16/04(2006.01) (71)申请人雅科贝思精密机电(上海)有限公司 地址 201202 上海市浦东新区川沙路6999 号川沙国际精工园B区38幢第三层 (72)发明人林浩元 吴彩鸣 (54) 发明名称 一种高转矩低惯性的直接驱动电机 (57) 摘要 本发明涉及一种高转矩低惯性的直接驱动电 机，包括电机机壳和设置于电机机壳内的。
2、驱动组 件，驱动组件包括定子、转子、活动结构和轴承，定 子包括外定子和内定子，转子设置于外定子与内 定子之间，转子与外定子之间设置有间隙，转子与 内定子之间设置有间隙，轴承设置于电机机壳上， 转子连接活动结构，活动结构与轴承配合连接。本 发明具有的有益效果：本直接驱动旋转电机设计 用于在不使用任何传导装置的情况下直接驱动负 载。直接驱动负载可以减小旋转件的惯性矩。此 外，安装的反馈装置，用以直接测量旋转位置，可 以消除因后冲产生的任何不准确性，同样消除了 传导装置的任何磨损。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页。
3、 附图 6 页 CN 102427299 A 1/1页 2 1.一种高转矩低惯性的直接驱动电机，包括电机机壳和设置于电机机壳内的驱动组 件，其特征在于，所述驱动组件包括定子、转子、活动结构和轴承，所述定子包括外定子和内 定子，所述转子设置于外定子与内定子之间，所述转子与外定子之间设置有间隙，所述转子 与内定子之间设置有间隙，所述轴承设置于电机机壳上，所述转子连接活动结构，活动结构 与轴承配合连接。 2.根据权利要求1所述一种高转矩低惯性的直接驱动电机，其特征在于，所述定子采 用以下各项材料之一制成：包括但不限于层压硅钢板、低碳钢和其通磁材料。 3.根据权利要求1所述一种高转矩低惯性的直接驱动电。
4、机，其特征在于，所述转子包 括低密度非磁性材料制成的支撑结构和设置于支撑结构上的复数个永磁体，所述支撑结构 上设置有复数个空腔，所述复数个永磁体设置于支撑结构的空腔内。 4.根据权利要求3所述一种高转矩低惯性的直接驱动电机，其特征在于，所述支撑结 构的材料采用非磁性材料，包括但不限于以下各项之一：铝、纤维增强塑料、树脂。 5.根据权利要求3所述一种高转矩低惯性的直接驱动电机，其特征在于，所述外定子 的内圈设置有复数个外定子齿，所述内定子的外圈设置有与外定子齿相对应的内定子齿， 所述外定子齿和内定子齿上均设置有线圈缠绕。 6.根据权利要求5所述一种高转矩低惯性的直接驱动电机，其特征在于，所述永磁。
5、体、 内定子齿与外定子齿的个数包括但不限于以下各项之一：永磁体的个数为24个，内定子齿 与外定子齿的个数均为18个；永磁体的个数为16个，内定子齿与外定子齿的个数均为18 个；永磁体的个数为16个，内定子齿与外定子齿的个数均为21个；永磁体的个数为24个， 内定子齿与外定子齿的个数均为27个。 7.根据权利要求1所述一种高转矩低惯性的直接驱动电机，其特征在于，所述驱动组 件还包括位置反馈装置，所述反馈装置设置于电机机壳和转子上。 8.根据权利要求1所述一种高转矩低惯性的直接驱动电机，其特征在于，所述活动结 构连接在轴承的外圈。 9.根据权利要求1所述一种高转矩低惯性的直接驱动电机，其特征在于，。
6、所述活动结 构连接在轴承的内圈。 权 利 要 求 书CN 102427290 A CN 102427299 A 1/3页 3 一种高转矩低惯性的直接驱动电机 技术领域 0001 本发明涉及一种驱动电机，特别是涉及一种高转矩低惯性的直接驱动电机。 背景技术 0002 无刷伺服电机已经广泛应用于工业领域，尤其是工厂自动化领域。应用最广泛的 无刷伺服电机是持续输出功率范围在100W到1KW之间的无刷伺服电机。上述电机均采用批 量生产，而且一般是三相电机，与广泛使用的标准伺服放大器配套。因此，无刷伺服电机具 有非常高的经济性。但是，对许多应用而言，上述伺服电机产生的转矩是不足的，而所需要 的转速比上述。
7、伺服电机的公称转速低很多。因此，齿轮以及皮带等许多传动装置均与伺服 电机配套使用，从而可以增加转矩输出，减少转速。在增加了传动装置会导致准确度不高， 而且易磨损。此外，传动装置会增加电机的惯性转矩，因此削弱了电机的动态性能。 0003 因此，近年来，直接驱动伺服电机的使用越来越普遍，而且在实际应用中，也逐渐 取代了传统无刷伺服电机。直接驱动伺服电机的直径较大，产生的转矩亦较大，因此，直接 驱动伺服电机可以直接驱动负载，而无需使用任何传动装置。由于直接驱动旋转电机产生 的转矩大小足以直接驱动负载，因此，人们已经在使用各种方式来增加转矩输出。理想的是 一种转子惯性低、转矩输出高的电机。 发明内容 。
8、0004 本发明的目的是为了解决现有技术中驱动电机所存在的诸多缺陷，提供一种高转 矩低惯性的直接驱动电机来解决上述问题。 0005 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下： 0006 一种高转矩低惯性的直接驱动电机，包括电机机壳和设置于电机机壳内的驱动组 件，其特征在于，所述驱动组件包括定子、转子、活动结构和轴承，所述定子包括外定子和内 定子，所述转子设置于外定子与内定子之间，所述转子与外定子之间设置有间隙，所述转子 与内定子之间设置有间隙，所述轴承设置于电机机壳上，所述转子连接活动结构，活动结构 与轴承配合连接。 0007 上述一种高转矩低惯性的直接驱动电机，其特征在于，所述定子采用以下各项。
9、材 料之一制成：包括但不限于层压硅钢板、低碳钢和其通磁材料。 0008 上述一种高转矩低惯性的直接驱动电机，其特征在于，所述转子包括低密度非磁 性材料制成的支撑结构和设置于支撑结构上的复数个永磁体，所述支撑结构上设置有复数 个空腔，所述复数个永磁体设置于支撑结构的空腔内。 0009 上所述支撑结构的材料采用非磁性材料，包括但不限于以下各项之一：铝、纤维增 强塑料、树脂。 0010 上述一种高转矩低惯性的直接驱动电机，其特征在于，所述外定子的内圈设置有 复数个外定子齿，所述内定子的外圈设置有与外定子齿相对应的内定子齿，所述外定子齿 和内定子齿上均设置有线圈缠绕。 说 明 书CN 10242729。
10、0 A CN 102427299 A 2/3页 4 0011 上述一种高转矩低惯性的直接驱动电机，其特征在于，所述永磁体、内定子齿与外 定子齿的个数比例为下列各项之一：永磁体的个数为24个，内定子齿与外定子齿的个数均 为18个；永磁体的个数为16个，内定子齿与外定子齿的个数均为18个；永磁体的个数为 16个，内定子齿与外定子齿的个数均为21个；永磁体的个数为24个，内定子齿与外定子齿 的个数均为27个。 0012 上述一种高转矩低惯性的直接驱动电机，其特征在于，所述驱动组件还包括位置 反馈装置，所述位置反馈装置设置于电机机壳和转子上。 0013 上述一种高转矩低惯性的直接驱动电机，其特征在于，。
11、所述活动结构连接在轴承 的外圈。 0014 上述一种高转矩低惯性的直接驱动电机，其特征在于，所述活动结构连接在轴承 的内圈。 0015 本发明具有的有益效果：本直接驱动旋转电机设计用于在不使用任何传导装置的 情况下直接驱动负载。直接驱动负载可以减小旋转件的惯性矩。此外，安装的反馈装置，用 以直接测量旋转位置，可以消除因后冲产生的任何不准确性，同样消除了传导装置的任何 磨损。 附图说明 0016 图1为本发明的剖面图； 0017 图2为转子的结构示意图； 0018 图3为图1中A-A向剖面图； 0019 图4为驱动组件的局部放大图； 0020 图5为本发明的另外一个实施例的剖面图； 0021 图。
12、6为本发明再一实施例的剖面图。 具体实施方式 0022 为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的 实施例及附图配合详细的说明，说明如下： 0023 参看图1，一种高转矩低惯性的直接驱动电机，包括电机机壳100和设置于电机机 壳100内的驱动组件200，驱动组件200包括定子210、转子220、活动结构300和轴承400， 定子210采用层压硅钢板制成，定子210也可以采用低碳钢和其通磁材料制成。定子210 包括外定子211和内定子212，转子220设置于外定子211与内定子212之间，转子220与 外定子211之间设置有间隙，转子220与内定子212之间设置有间隙。
13、，轴承400设置于电机 机壳100上，转子220连接活动结构300，活动结构300与轴承400配合连接，并且活动结构 300是连接在轴承400的外圈。转子220通过连接活动结构300能够绕着轴承400并且在 外定子211与内定子212之间进行转动。 0024 参看图2，转子220包括低密度非磁性材料制成的支撑结构221和设置于支撑结构 221上的复数个永磁体222，支撑结构221上设置有复数个空腔，复数个永磁体222设置于 支撑结构221的空腔内。 0025 在本发明中，支撑结构221的非磁性材料为下列各项之一：铝、纤维增强塑料、树 说 明 书CN 102427290 A CN 1024272。
14、99 A 3/3页 5 脂，在其中一个优选实施例中，支撑结构221的材料为铝。 0026 参看图3，外定子211的内圈设置有复数个外定子齿213，内定子212的外圈设置 有与外定子齿213相对应的内定子齿215，外定子齿上设置有线圈214缠绕，内定子齿上设 置有线圈216缠绕。 0027 参看图4，转子220上的永磁体222具有交变极性，一端面向外定子211，另一端面 向内定子212。内定子齿215与外定子齿213之间相互对齐。外定子齿213上缠绕的线圈 214内的电流方向与内定子齿215上缠绕的线圈216内电流方向相同，使得磁通回路沿轴向 直接通过永磁体222，从而与永磁体222极性平行。通。
15、过此种设计，大幅减少了永磁体222 之间的磁漏，增强了电机的传动能力。 0028 在本发明中，永磁体222、内定子齿215与外定子齿213的个数比例为下列各项之 一：永磁体222的个数为24个，内定子齿213与外定子齿215的个数均为18个；永磁体222 的个数为16个，内定子齿213与外定子齿215的个数均为18个；永磁体222的个数为16 个，内定子齿213与外定子齿215的个数均为21个；永磁体222的个数为24个，内定子齿 213与外定子齿215的个数均为27个。并且本发明能够变化成具有与三相无刷整流匹配的 任何其它槽极数的槽极组合。 0029 驱动组件200还包括位置反馈装置500，。
16、位置反馈装置500为旋转分解器，包括设 置在电机机壳100上的读头520和设置于转子220上的转盘510，通过读头520读取转盘 510旋转的位置来收集所需的位置信息。 0030 参看图5，图5是本发明的另一种实施方式，在此实施方式中，位置反馈装置500为 编码器，包括设置在电机机壳100上的编码器读头520和设置于转子220上的编码器光栅 510，通过编码器读头520读取编码器光栅510旋转的位置来收集所需的位置信息。 0031 参看图6，图6是本发明的另一种实施方式，在此实施方式中，活动结构300连接在 轴承400的内圈，此种设计使得轴承400的内圈会发生转动，而外圈保持固定，所以电机的 。
17、旋转惯性进一步减小。 0032 在本发明中，由于采用了两组线圈，所以，所产生的转矩比只采用一组定子线圈的 传统设计高很多。同时转子220没有任何护铁，其惯性矩非常低。，转子220材料为低密度 材料，因为转子220材料并不要求具有导磁性，这样就可以进一步减小转子220的惯性矩。 高转矩与低惯性可以大幅提高电机的动态性能。 0033 综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依 本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本 发明的权利要求范围内。 说 明 书CN 102427290 A CN 102427299 A 1/6页 6 图1 说 明 书 附 图CN 102427290 A CN 102427299 A 2/6页 7 图2 说 明 书 附 图CN 102427290 A CN 102427299 A 3/6页 8 图3 说 明 书 附 图CN 102427290 A CN 102427299 A 4/6页 9 图4 说 明 书 附 图CN 102427290 A CN 102427299 A 5/6页 10 图5 说 明 书 附 图CN 102427290 A CN 102427299 A 6/6页 11 图6 说 明 书 附 图CN 102427290 A 。