执行器及包含其的机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及机器人技术领域，公开了一种执行器及包含其的机器人。该执行器包括：外壳、电机以及减速器；所述电机为内转子电机，包括：定子、具有环形转子空腔的转子以及与该转子固定连接或者为一体结构的转子轴；所述外壳的一端向内延伸形成安装架，所述安装架围成减速器安装腔，所述安装架与所述外壳的侧壁之间形成定子安装腔，所述定子设置于所述定子安装腔内；所述减速器与所述转子轴连接，且设置于所述减速器安装腔内，至少部分所述减速器安装腔位于所述环形转子空腔内。本实用新型专利技术实施例可提供体积更小、散热佳且性能更佳的执行器，以满足高性能机器人，尤其是小型、微型高性能机器人的需求。

【技术实现步骤摘要】
执行器及包含其的机器人
本技术涉及机器人
，特别涉及一种执行器及包含其的机器人。
技术介绍
近年来，机器人领域迅速发展。机器人的发展对执行器提出了更高的要求。然而，目前市场上现有的执行器，尤其是小型伺服舵机，普遍采用高速电机配高减速比来达到输出一定力矩。这破坏了执行器的动态性能。市场上还涌现一批QDD执行器(Quasi-directdrive：近直驱执行器)；QDD执行器主要采用外转子电机配合低减速比，虽然这些QDD执行器可以达到一定的动态性能，然而在空间和质量上不够紧凑且散热不佳，受制于现有技术中QDD执行器的结构和电机尺寸，其尺寸的可拓展性较差，尤其是无法满足直径在50mm或以下小型舵机尺寸的执行器需求，因而无法满足高性能机器人，尤其是小型微型高性能机器人的需求。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种执行器及包含其的机器人，旨在提供体积更小、散热佳且性能更佳的执行器，以满足高性能机器人，尤其是小型、微型高性能机器人的需求。为解决上述技术问题，本技术的实施方式提供了一种执行器，包括：外壳、电机以及减速器；所述电机为内转子电机，包括：定子、具有环形转子空腔的转子以及与所述转子固定连接或者为一体结构的转子轴；所述外壳的一端向内延伸形成安装架，所述安装架围成减速器安装腔，所述安装架与所述外壳的侧壁之间形成定子安装腔，所述定子设置于所述定子安装腔内；所述减速器与所述转子轴连接，且设置于所述减速器安装腔内，至少部分所述减速器安装腔位于所述环形转子空腔内。本技术的实施方式还提供了一种机器人，包括：如前所述的执行器。本技术实施方式的执行器以及机器人，采用内转子电机，转子具有环形转子空腔，外壳内设有安装架，安装架形成有减速器安装腔，减速器与转子连接并设置于减速器安装腔内，且至少部分减速器安装腔位于环形转子空腔内，从而使得减速器以及转子可以复用至少部分轴向空间，进而减小执行器整体体积，有利于满足高性能机器人的应用需求。作为一种实施例，所述电机的电机常数与所述电机重量之比大于或者等于1.5Nm/kg√(w)；可选地，所述定子内径大于或者等于定子外径的75％；可选地，所述环形转子空腔的直径大于或者等于所述定子外径的60％。作为一种实施例，所述减速器为单级行星减速器；可选地，所述减速器的减速比大于或者等于3且小于或者等于10；可选地，所述单级行星减速器的减速机构部分或者完全位于所述环形转子空腔内；可选地，所述单级行星减速器的输入机构为太阳齿轮，所述太阳齿轮与所述转子轴固定；所述单级行星减速器的减速机构包括：固定于所述安装架的内齿圈以及与所述太阳齿轮和所述内齿圈啮合的行星齿轮，所述行星齿轮设置于所述安装架延伸形成的支撑台阶上。作为一种实施例，所述减速器的输出机构为行星架；可选地，所述执行器还包括输出法兰盘，所述行星架与所述输出法兰盘一体形成法兰行星架。作为一种实施例，所述执行器还包括：第一轴承、第二轴承和第三轴承；所述转子与所述安装架通过所述第一轴承配合固定；所述减速器的输出机构与所述转子通过所述第二轴承配合固定；所述减速器的输出机构与所述安装架通过所述第三轴承配合固定；所述执行器还包括用于限定所述第一轴承的轴向位置的第一限位结构、用于限定所述第二轴承的轴向位置的第二限位结构以及用于限定所述第三轴承的轴向位置得第三限位结构；可选地，所述第一限位结构包括：位于所述转子上的第一限位部以及由所述安装架延伸形成的第二限位部，所述第一限位部和所述第二限位部共同约束所述第一轴承的轴向位置；所述第二限位结构包括：设于所述减速器的输出机构上的第三限位部以及设置于所述转子轴处的第四限位部，所述第三限位部和所述第四限位部共同约束所述第二轴承的轴向位置；所述第三限位结构包括：位于所述减速器的输出机构的第五限位部以及由所述安装架延伸形成第六限位部，所述第五限位部和所述第六限位部共同约束所述第三轴承的轴向位置。作为一种实施例，所述执行器还包括盖合固定于所述外壳电机侧的壳盖以及固定于所述壳盖内侧的电路板。作为一种实施例，所述执行器还包括：电机侧编码器；所述电机侧编码器包括：固定于所述转子的电机侧编码盘以及固定于所述电路板的电机侧编码器读取装置；可选地，所述电机侧编码器为绝对值编码器。作为一种实施例，所述执行器还包括：输出侧编码器；所述输出侧编码器包括：固定于所述减速器输出机构的输出侧编码盘、固定于所述外壳的输出侧读取装置，所述输出侧读取装置通过导线连接所述电路板；可选地，所述输出侧编码器为绝对位置编码器，所述输出侧编码盘为中空圆形磁铁，且径向充磁，有两个磁极；所述输出侧读取装置包括：第一霍尔传感器以及第二霍尔传感器，所述第一霍尔传感器为线性霍尔传感器；第二霍尔传感器为线性霍尔传感器或开关霍尔传感器。作为一种实施例，所述执行器还包括数字罗盘；所述数字罗盘固定于所述电路板；可选地，所述数字罗盘为三轴磁场数字罗盘。作为一种实施例，所述转子轴为中空结构；可选地，所述外壳外侧还设置有散热结构；可选地，所述散热结构包括以下一者或其任意组合：套设于所述外壳的液冷装置、套设于所述外壳的散热套、与所述外壳一体成型的散热片；可选地，所述外壳为镂空外壳。附图说明为了更清楚地说明本技术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，可以理解地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本技术一实施例提供的执行器的剖面示意图；图2为本技术一实施例提供的执行器的分解示意图；图3为本技术一实施例提供的输出侧编码器的结构示意图；图4为本技术一实施例提供的电机的结构示意图；图5为本技术一实施例提供的定子的结构示意图；图6为本技术一实施例提供的转子的结构示意图；图7至图12为本技术一实施例提供的电机的力矩性能仿真效果示意图；其中：1-执行器，2-电机，3-减速器，4-外壳，5-壳盖，电路板11，21-定子，211-定子限位槽，22-转子，221-环形转子空腔，222-转子轴，41-安装架，411-减速器安装腔，31-太阳齿轮，32-行星齿轮，33-内齿圈，34-法兰行星架，121-第一轴承，122-第二轴承，123-第三轴承，1241-第一限位部，1242-第二限位部，1243-第三限位部，1244-第四限位部，1245-第五限位部，1246-第六限位部，42-盖合螺丝，43-螺丝孔，13-电机侧编码器，131-电机侧编码盘，132-电机侧编码器读取装置，14-输出侧编码器，141-输出侧编码盘，142-输出侧编码器读取装置，1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种执行器，其特征在于，包括：外壳、电机以及减速器；/n所述电机为内转子电机，包括：定子、具有环形转子空腔的转子以及与所述转子固定连接或者为一体结构的转子轴；/n所述外壳的一端向内延伸形成安装架，所述安装架围成减速器安装腔，所述安装架与所述外壳的侧壁之间形成定子安装腔，所述定子设置于所述定子安装腔内；所述减速器与所述转子轴连接，且设置于所述减速器安装腔内，至少部分所述减速器安装腔位于所述环形转子空腔内。/n

【技术特征摘要】
1.一种执行器，其特征在于，包括：外壳、电机以及减速器；
所述电机为内转子电机，包括：定子、具有环形转子空腔的转子以及与所述转子固定连接或者为一体结构的转子轴；
所述外壳的一端向内延伸形成安装架，所述安装架围成减速器安装腔，所述安装架与所述外壳的侧壁之间形成定子安装腔，所述定子设置于所述定子安装腔内；所述减速器与所述转子轴连接，且设置于所述减速器安装腔内，至少部分所述减速器安装腔位于所述环形转子空腔内。


2.根据权利要求1所述的执行器，其特征在于，所述电机的电机常数与所述电机重量之比大于或者等于1.5Nm/kg√(w)。


3.根据权利要求1所述的执行器，其特征在于，所述定子内径大于或者等于定子外径的75％。


4.根据权利要求1所述的执行器，其特征在于，所述环形转子空腔的直径大于或者等于所述定子外径的60％。


5.根据权利要求1所述的执行器，其特征在于，所述减速器为单级行星减速器。


6.根据权利要求5所述的执行器，其特征在于，所述减速器的减速比大于或者等于3且小于或者等于10。


7.根据权利要求5所述的执行器，其特征在于，所述单级行星减速器的减速机构部分或者完全位于所述环形转子空腔内。


8.根据权利要求5所述的执行器，其特征在于，所述单级行星减速器的输入机构为太阳齿轮，所述太阳齿轮与所述转子轴固定；所述单级行星减速器的减速机构包括：固定于所述安装架的内齿圈以及与所述太阳齿轮和所述内齿圈啮合的行星齿轮，所述行星齿轮设置于所述安装架延伸形成的支撑台阶上。


9.根据权利要求5至8中任一项所述的执行器，其特征在于，所述减速器的输出机构为行星架。


10.根据权利要求9所述的执行器，其特征在于，所述执行器还包括输出法兰盘，所述行星架与所述输出法兰盘一体形成法兰行星架。


11.根据权利要求1所述的执行器，其特征在于，所述执行器还包括：第一轴承、第二轴承和第三轴承；
所述转子与所述安装架通过所述第一轴承配合固定；
所述减速器的输出机构与所述转子通过所述第二轴承配合固定；
所述减速器的输出机构与所述安装架通过所述第三轴承配合固定；
所述执行器还包括用于限定所述第一轴承的轴向位置的第一限位结构、用于限定所述第二轴承的轴向位置的第二限位结构以及用于限定所述第三轴承的轴向位置得第三限位结构。


12.根据权利要求11所述的执行器，其特征在于，所述第一限位结构包括：位于所述转子上的第一限位部以及由所述安装架延伸形成的第二限位部...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘韫哲，
申请(专利权)人：上海舞肌科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31