具有扰流散热结构的机器人动力关节及机器人制造技术

本发明专利技术提供一种具有扰流散热结构的机器人动力关节及机器人，该动力关节包括电机、关节壳体和端部封装部件，电机安装在关节壳体形成的中空腔内，端部封装部件位于电机的端部，转子与定子之间具有第一缝隙，转子第一端与端部封装部件之间具有第一端部间隙；转子中部通过间隔件形成有多个轴向气流通道；定子的周向表面与关节壳体之间具有第二缝隙，定子的第一端与端部封装部件之间具有第二端部间隙，定子的第一端与转子的第一端为电机的同一端；轴向气流通道、第一端部间隙及第一缝隙形成连通的第一风道；轴向气流风道、第二端部间隙及第二缝隙形成连通的第二风道；关节壳体的远离第一端部间隙的一端具有使第一风道、第二风道与外部连通的散热流道。

【技术实现步骤摘要】
具有扰流散热结构的机器人动力关节及机器人
本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种具有扰流散热结构的机器人动力关节及机器人。
技术介绍
仿人机器人整体具有轻量化、高强度、高爆发、高可靠性等要求；动力关节作为机器人的动力来源，要求作为核心动力部件的力矩电机必须具有高峰值转矩密度，即电机单位重量要输出尽可能高的转矩。但在电机转子的连续旋转状态下，电机铁芯处在交变磁场中会产生铁损，绕组通电后还会产生铜损，并且还会产生其它类型的损耗，这些损耗会导致电机温度升高。当电机的温升超过最大工作温度时，就会损坏电机，进而破坏动力关节的稳定性；电机的高爆发转矩设计最终必然会受到电机高过载下带来的温升过高限制。现有的电机在进行散热时，一般是采用自然风冷、液冷和油冷却的方式。自然风冷是对电机不做任何的结构改变，电机产生的热能传导至外部环境以进行自然冷却，该降温方式降温速度慢，而对于高爆发力要求的仿生机器人，根本满足不了其散热要求。液冷是在电机的机壳内设置液冷水道，制冷液在液冷水道内循环流动以达到降温的目的；该方式需要单独设置液冷装置，并需将机壳内部的液冷水道与外部的液冷装置接通。在一些大型的异步电机中，也采用油冷却或串联冷却风扇的散热方式，油冷却需要在电机的内部或外部设置用于使油循环流动的液冷器，冷却风扇需要有特殊设计的防护结构。液冷、油冷却或加装冷却风扇的方式虽然能满足电机的散热需要，但其体积大，散热装置结构复杂，不符合仿生机器人轻质化、紧凑型的要求。因此设计一种行之有效且适用于仿生机器人的力矩电机及其关节的散热结构是必要的。<br>
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种具有扰流散热结构的机器人动力关节及机器人，以解决现有技术中存在的一个或多个问题。根据本专利技术的一个方面，本专利技术公开了一种具有扰流散热结构的动力关节，所述动力关节包括电机、关节壳体和端部封装部件，所述电机安装在所述关节壳体形成的中空腔内，所述端部封装部件位于所述电机的端部，所述电机的转子与定子之间具有第一缝隙，转子的第一端与所述端部封装部件之间具有第一端部间隙；所述转子中部具有轴向贯通腔体，所述轴向贯通腔体内通过间隔件形成有多个轴向气流通道；所述定子的周向表面与所述关节壳体之间具有第二缝隙，所述定子的第一端与所述端部封装部件之间具有第二端部间隙，所述定子的第一端与所述转子的第一端为电机的同一端；其中，所述轴向气流通道、第一端部间隙及第一缝隙形成连通的第一风道；所述轴向气流风道、第二端部间隙及第二缝隙形成连通的第二风道；所述关节壳体的远离所述第一端部间隙的一端具有将所述中空腔与外部连通的多个散热流道，使所述第一风道、第二风道与外部连通，以使得在所述转子转动的状态下气流沿所述第一风道和所述第二风道流动。在本专利技术的一些实施例中，所述定子的绕组端部安装有散热翅片。在本专利技术的一些实施例中，所述散热翅片为在所述定子的绕组端部沿圆周均匀排布的多个散热翅片。在本专利技术的一些实施例中，所述间隔件为叶片，所述叶片在所述转子的轴向贯通腔体内沿转子中心轴径向延伸至所述转子的内壁。在本专利技术的一些实施例中，所述转子与所述叶片为一体成型结构。在本专利技术的一些实施例中，所述关节壳体的远离所述第一端部间隙的一端具有关节法兰，每一散热流道包括在关节壳体的远离所述第一端部间隙的一端的圆周方向上开具的通风槽和在所述关节法兰上布置的通孔。在本专利技术的一些实施例中，所述多个散热流道的通风槽和通孔分别在所述关节壳体的周向上和在所述关节法兰的周向上均匀布置。在本专利技术的一些实施例中，所述散热流道的数量与所述定子的槽数相等，所述散热流道的端部与所述定子的绕组端部相对应的平齐设置。在本专利技术的一些实施例中，所述散热翅片与所述定子的绕组端部之间用导热材料填隙。根据本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种仿生机器人，所述仿生机器人包括如上所述的具有扰流散热结构的动力关节。本专利技术实施例中的具有扰流散热结构的动力关节，在电机的转子上设置轴向气流通道，使动力关节内部形成第一风道和第二风道；并且，在关节壳体的用于封装电机的内腔的端部设置用于使第一风道、第二风道与外部均接通的散热流道；以在电机转子的旋转作用下，外部气体可沿第一风道和第二风道流动，加强了电机与关节壳体之间的对流散热能力，降低了电机峰值状态下的暂态温升，提高了电机的承载能力，保证了动力关节的稳定性；并且该动力关节无需加装其它的散热装置，因此在满足散热需求的前提下也满足了机器人轻质化、紧凑化的要求。除此之外，定子的绕组端部设置散热翅片，增加了绕组端部的散热面积，提高了绕组端部的散热效率，避免了由于绕组端部的温升而损坏电机的现象；并且绕组端部的散热翅片结合动力关节内的对流散热结构，进一步的加强了绕组端部的对流散热能力。本专利技术的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本专利技术的实践而获知。本专利技术的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。本领域技术人员将会理解的是，能够用本专利技术实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本专利技术能够实现的上述和其他目的。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本专利技术的原理。为了便于示出和描述本专利技术的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本专利技术实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：图1为本专利技术一实施例的电机定子及转子的结构示意图；图2为本专利技术一实施例的关节壳体的结构示意图；图3为本专利技术一实施例的动力关节的内部结构示意图。附图标记：110：转子111：第一缝隙112：轴向气流通道113：叶片114：第一端部间隙120：定子121：第二缝隙122：散热翅片124：第二端部间隙200：关节壳体210：散热流道220：关节法兰300：端盖具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术实施例做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与根据本专利技术的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。应该强调，术语“包括/包含/具有”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。在此，还需要说明的是，本说明书内容中所出现的方位名词是相对于附图所示的位置方向；如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。直接连接为两个零部件之间不借助中间部件进行连接，间接连接为两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有扰流散热结构的动力关节，其特征在于，所述动力关节包括电机、关节壳体和端部封装部件，所述电机安装在所述关节壳体形成的中空腔内，所述端部封装部件位于所述电机的端部，所述电机的转子与定子之间具有第一缝隙，转子的第一端与所述端部封装部件之间具有第一端部间隙；/n所述转子中部具有轴向贯通腔体，所述轴向贯通腔体内通过间隔件形成有多个轴向气流通道；/n所述定子的周向表面与所述关节壳体之间具有第二缝隙，所述定子的第一端与所述端部封装部件之间具有第二端部间隙，所述定子的第一端与所述转子的第一端为电机的同一端；/n其中，所述轴向气流通道、第一端部间隙及第一缝隙形成连通的第一风道；所述轴向气流风道、第二端部间隙及第二缝隙形成连通的第二风道；所述关节壳体的远离所述第一端部间隙的一端具有将所述中空腔与外部连通的多个散热流道，使所述第一风道、第二风道与外部连通，以使得在所述转子转动的状态下气流沿所述第一风道和所述第二风道流动。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有扰流散热结构的动力关节，其特征在于，所述动力关节包括电机、关节壳体和端部封装部件，所述电机安装在所述关节壳体形成的中空腔内，所述端部封装部件位于所述电机的端部，所述电机的转子与定子之间具有第一缝隙，转子的第一端与所述端部封装部件之间具有第一端部间隙；
所述转子中部具有轴向贯通腔体，所述轴向贯通腔体内通过间隔件形成有多个轴向气流通道；
所述定子的周向表面与所述关节壳体之间具有第二缝隙，所述定子的第一端与所述端部封装部件之间具有第二端部间隙，所述定子的第一端与所述转子的第一端为电机的同一端；
其中，所述轴向气流通道、第一端部间隙及第一缝隙形成连通的第一风道；所述轴向气流风道、第二端部间隙及第二缝隙形成连通的第二风道；所述关节壳体的远离所述第一端部间隙的一端具有将所述中空腔与外部连通的多个散热流道，使所述第一风道、第二风道与外部连通，以使得在所述转子转动的状态下气流沿所述第一风道和所述第二风道流动。


2.根据权利要求1所述的具有扰流散热结构的动力关节，其特征在于，所述定子的绕组端部安装有散热翅片。


3.根据权利要求2所述的具有扰流散热结构的动力关节，其特征在于，所述散热翅片为在所述定子的绕组端部沿圆周均匀排布的多个散热翅片。


4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄强，张武，孟非，孟兆平，余张国，曲道奎，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11