本實用新型涉及無刷直流電機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型適用于機器人的PCB無刷直流電機。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的機器人采用的電機大多是步進電機、伺服電機、盤式電機等，但是這些電機的體積大、重量大、熱耗大，不適合用于機器人上。其次，這些傳統(tǒng)的電機制作工藝相當繁雜，電機定子繞組往往需要復(fù)雜的繞線，難以保證產(chǎn)品規(guī)格的一致性，用材較多，占用空間較大，重量較大，無法滿足物聯(lián)網(wǎng)提出的減材要求。

為此，專利申請?zhí)枮?00580035474.9的中國專利申請公開了一種印刷電路板電機，包括轉(zhuǎn)子，包括具有前表面和后表面的板，以及在所述板的所述前表面上鄰近所述轉(zhuǎn)子的板的外部邊緣安裝的多個磁體；輪軸，在所述板的中心耦合到所述板的后表面；以及定子，具有前表面和后表面，所述前表面相鄰于且平行于所述板的前表面，所述定子包括：印刷電路，具有至少兩個導(dǎo)體；處理器，用于控制施加到所述導(dǎo)體的功率。該印刷電路板電機采用印刷電路板作為定子，通過印刷工藝直接將電路印刷在定子板上，避免了定子復(fù)雜的繞線，降低了工藝難度，同時電機的體積更小，重量更輕。

同樣地，申請人對PCB無刷直流電機進行了有益的探索和嘗試，對PCB無刷直流電機進行了改進，使得其更加符合利用在機器人上，下面將要介紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于：提供一種體積小、效率高、重量小的新型適用于機器人的PCB無刷直流電機。

本實用新型所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種新型適用于機器人的PCB無刷直流電機，包括：

電機殼體，所述電機殼體內(nèi)構(gòu)成有一安裝腔體；

一固定安裝在所述電機殼體的安裝腔體的底部上的板狀定子，所述板狀定子上沿周向間隔印刷有若干電路繞組；

一轉(zhuǎn)動安裝在所述電機殼體內(nèi)且位于所述板狀定子的上方的板狀轉(zhuǎn)子，所述板狀轉(zhuǎn)子上沿周向間隔設(shè)置有若干磁體；以及

一轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸的一端與所述板狀轉(zhuǎn)子固定連接，其另一端延伸出所述電機殼體作為電機輸出軸端；其特征在于，

所述若干電路繞組分為三組，每一組電路繞組由相同數(shù)量的電路繞組構(gòu)成，任意相鄰的三個電路繞組均為不同組的電路繞組；所述若干磁體分為兩組，每一組磁體由相同數(shù)量的磁體構(gòu)成，任意相鄰的兩個磁體均為不同組的磁體且磁極相反。

在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述板狀轉(zhuǎn)子上沿周向間隔劃分出若干充磁區(qū)域，采用直流充磁技術(shù)向每一個充磁區(qū)域進行充磁且相鄰的兩個充磁區(qū)域的磁極相反，使得充磁后的充磁區(qū)域形成所述磁體。

在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述PCB無刷直流電機的繞組系數(shù)為0.866～0.966。

在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述板狀定子由至少一層PCB電路板構(gòu)成。

在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述電機殼體由一帶底的筒狀殼體以及一殼體蓋板構(gòu)成，所述筒狀殼體的內(nèi)部空間構(gòu)成所述安裝腔體，所述殼體蓋板通過緊固件可拆卸地安裝在所述筒狀殼體的開口部上。

在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述板狀定子和板狀轉(zhuǎn)子分別為圓形板體結(jié)構(gòu)。

在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，在所述板狀定子的周緣部沿周向間隔開設(shè)有若干固定通孔，在所述筒狀殼體的內(nèi)側(cè)底面上形成有若干與所述板狀定子上的若干固定通孔呈一一對應(yīng)的螺絲盲孔；采用若干螺絲分別穿過所述板狀定子的若干固定通孔后旋入所述筒狀殼體的內(nèi)側(cè)底面上的若干螺絲盲孔內(nèi)，從而將所述板狀定子固定安裝在所述筒狀殼體的內(nèi)側(cè)底面上。

在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，在所述筒狀殼體的內(nèi)側(cè)底面的中心位置形成有一沿軸向向上延伸并穿過所述板狀定子的軸承支承柱，所述板狀轉(zhuǎn)子通過第一軸承轉(zhuǎn)動安裝在所述軸承支承柱上。

在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述殼體蓋板的內(nèi)側(cè)面上形成有一朝向所述筒狀殼體的底面方向延伸的軸承安裝筒體，所述軸承安裝筒體內(nèi)固定安裝有一第二軸承，所述殼體蓋板位于所述軸承安裝筒體內(nèi)開設(shè)有一轉(zhuǎn)軸通孔，所述轉(zhuǎn)軸的一端與所述板狀轉(zhuǎn)子連接，其另一端依次穿過所述第二軸承和軸承通孔后延伸出所述殼體蓋板并作為電機輸出軸端，所述轉(zhuǎn)軸與所述第二軸承的內(nèi)圈固定連接。

由于采用了如上的技術(shù)方案，本實用新型的有益效果在于：將若干電路繞組分為三組且周向均勻間隔分布，磁體分為兩組且每組磁體的磁極相反，這樣按照一定的順序給三組電路繞組通電，使得板狀定子周圍形成一個旋轉(zhuǎn)電磁場，旋轉(zhuǎn)電磁場與板狀轉(zhuǎn)子的磁場相互作用，使得板狀轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。本實用新型的電機的生產(chǎn)速度得到提高，電機效率提高25％-50％，電機的體積為傳統(tǒng)的1/5-1/7，大大減少了體積和節(jié)約材料；同時使得機器人的內(nèi)部設(shè)計更加簡單，降低電機的轉(zhuǎn)動慣量，從而使機器人精度更高。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型的拆分示意圖。

圖2是本實用新型的局部剖面圖。

具體實施方式

為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本實用新型。

參見圖1和圖2，圖中給出的是一種新型適用于機器人的PCB無刷直流電機，包括電機殼體100、板狀定子200、板狀轉(zhuǎn)子300以及轉(zhuǎn)軸400。

電機殼體100由一帶底的筒狀殼體110以及一殼體蓋板120構(gòu)成，筒狀殼體110的內(nèi)部空間構(gòu)成一安裝腔體111，殼體蓋板120通過六個螺絲510可拆卸地安裝在筒狀殼體110的開口部上。筒狀殼體110的內(nèi)側(cè)底面的中心位置形成有一沿軸向向上延伸的軸承支承柱112。殼體蓋板120的內(nèi)側(cè)面上形成有一朝向筒狀殼體110的底面方向延伸的軸承安裝筒體121，軸承安裝筒體121內(nèi)設(shè)置有軸承610，殼體蓋板120位于軸承安裝筒體121內(nèi)開設(shè)有一轉(zhuǎn)軸通孔122。

板狀定子200為圓形板體結(jié)構(gòu)，其固定安裝在筒狀殼體110的安裝腔體111的底部上，板狀定子200的中心開設(shè)有一讓位孔230，軸承支承柱112穿過讓位孔230。板狀定子200上沿周向間隔印刷有六個電路繞組210，六個電路繞組210分為三組，每一組電路繞組210由相同數(shù)量的兩個電路繞組210構(gòu)成，任意相鄰的三個電路繞組210均為不同組的電路繞組，當然，電路繞組210的數(shù)量并不局限于本實施例中的數(shù)量，其應(yīng)根據(jù)電機的設(shè)計要求而確定，但其數(shù)量應(yīng)為3的倍數(shù)。板狀定子200由至少一層PCB電路板構(gòu)成，即可設(shè)計成單面板或多面板形式，通常來說，層數(shù)越多，電路繞組的電阻值越大，電機的速度相對較低，但輸出扭矩相對較大。

在本實施例中，板狀定子200的固定方式如下：在板狀定子200的周緣部沿周向間隔開設(shè)有六個固定通孔220，在筒狀殼體110的內(nèi)側(cè)底面上形成有六個與板樁定子200上的六個固定通孔220呈一一對應(yīng)的螺絲盲孔112；采用六個螺絲520分別穿過板狀定子200的六個固定通孔220后旋入筒狀殼體110的內(nèi)側(cè)底面上的六個螺絲盲孔113內(nèi)，從而將板狀定子200固定安裝在筒狀殼體110的內(nèi)側(cè)底面上。

板狀轉(zhuǎn)子300為圓形板體結(jié)構(gòu)，其通過軸承620轉(zhuǎn)動安裝在筒狀殼體110上的軸承支承柱112上，并且位于板狀定子200的上方，板狀轉(zhuǎn)子300上沿周向間隔設(shè)置有六個磁體310，六個磁體310分為兩組，每一組磁體由相同數(shù)量的磁體310構(gòu)成，任意相鄰的兩個磁體310均為不同組的磁體且磁極相反。在本實施例中，板狀轉(zhuǎn)子300上的磁體210的形成方式如下：先在板狀轉(zhuǎn)子300上沿周向間隔劃分出六個充磁區(qū)域，采用直流充磁技術(shù)向每一個充磁區(qū)域進行充磁且相鄰的兩個充磁區(qū)域的磁極相反，使得充磁后的充磁區(qū)域形成磁體310。采用充磁的方式形成磁體，不僅加工方便快捷，而且可以有效地節(jié)省電機空間。

轉(zhuǎn)軸400的一端410與板狀轉(zhuǎn)子300的上板面固定連接，其另一端420依次穿過軸承610和殼體蓋板120的轉(zhuǎn)軸通孔122后延伸出殼體蓋板120并作為電機輸出軸端，轉(zhuǎn)軸400與軸承610的內(nèi)圈固定連接。

另外，在同樣轉(zhuǎn)數(shù)的情況下，磁極數(shù)越大，板狀轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的磁場交變頻率越大，鐵損就會增大，這樣會導(dǎo)致整體效率相對下降。經(jīng)試驗得出，選擇PCB無刷直流電機的繞組系數(shù)為0.866～0.966比較合適。

本實用新型的PCB無刷直流電機將若干電路繞組210分為三組且周向均勻間隔分布，磁體310分為兩組且每組磁體的磁極相反。在電機每一次換向過程中，一組電路繞組通正向電，第二組電路繞組通反向電，第三組不通電，此時板狀定子產(chǎn)生的電磁場與板狀轉(zhuǎn)子形成的磁場相互作用就產(chǎn)生了轉(zhuǎn)矩，當兩個磁場產(chǎn)生的磁場夾角為90°時，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩最大，當兩個磁場產(chǎn)生的磁場夾角為0°時，則產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為0。那么，這樣按照一定的順序給三組電路繞組通電，通電次序可以為三相六拍換向，使得板狀定子200周圍形成一個旋轉(zhuǎn)電磁場，旋轉(zhuǎn)電磁場與板狀轉(zhuǎn)子300的磁場相互作用，使得板狀轉(zhuǎn)子300轉(zhuǎn)動。

本實用新型的電機的生產(chǎn)速度得到提高，電機效率提高25％-50％，電機的體積為傳統(tǒng)的1/5-1/7，大大減少了體積和節(jié)約材料；同時使得機器人的內(nèi)部設(shè)計更加簡單，降低電機的轉(zhuǎn)動慣量，從而使機器人精度更高。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。