电机制造技术

电机具有通过章动牵引界面机械联接到转子的定子，使得在转子相对于定子章动期间，转子的倾斜轴线围绕输出轴的旋转轴线行进。转子和定子的表面界定了动态间隙，通过电机的电激活在该动态间隙上产生磁场，以在转子和定子之间产生力。牵引界面和间隙被布置成使得在包含输出轴的旋转轴的平坦表面中，牵引界面相对于界定出间隙的定子表面成角度。转子通过可倾斜的连接件(如万向节)连接到输出轴。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电机
本专利技术涉及电机和这种电机的操作。
技术介绍
电机的特征之一是转矩密度(即每单位电机体积可获得的转矩)。对于许多需要特别高扭矩密度的应用，液压电机具有更实际的用途，因为用电动电机实现高扭矩密度具有挑战性。传统电机具有带电磁元件的定子和相对于定子绕旋转中心轴线旋转的转子。定子和/或转子被电激活以产生用于形成扭矩的切向磁力。除了切向力，电机还在定子和转子之间产生由磁场产生的法向力(有时称为径向压力)，该法向力比切向力大一个数量级。在典型的电机中，转子上的径向压力被仔细平衡，以防止定子-转子碰撞。有些人试图通过使用一个偏心运动的转子来利用法向力。需要新的电机设计，其至少部分地利用径向压力来产生具有可接受的平滑动力传输的扭矩。
技术实现思路
本专利技术的一个方面的特征在于一种电机，该电机具有限定旋转轴线的输出轴、可旋转地联接到输出轴的转子、以及通过章动牵引界面机械地联接到转子的定子，使得在转子相对于定子进行章动期间，转子的倾斜轴线围绕输出轴的旋转轴线行进。定子的一表面和转子限定了动态间隙，通过电机的电激活而在该动态间隙上产生磁场，以在转子和定子之间产生力。牵引界面和间隙被布置成使得，在包含输出轴的旋转轴线的平面中，牵引界面相对于界定出间隙的定子表面成角度。在一些实施例中，转子是第一转子，定子是第一定子，章动牵引界面是第一章动牵引界面。电机还包括可旋转地联接到输出轴的第二转子，以及通过第二章动牵引界面机械地联接到第二转子的第二定子，使得在第二转子相对于第二定子章动期间，第二转子的倾斜轴线行进以相对于输出轴的旋转轴线限定锥形表面。第二定子的一表面和第二转子限定一间隙，通过电机的电激活而在该间隙上产生磁场，以在第二转子和第二定子之间产生力。在一些示例中，第一和第二转子联接到输出轴，使得在电机操作期间，第一和第二转子轴线相对于输出轴的旋转轴线在相反方向上倾斜。在一些情况下，第一章动牵引界面的行进接合点与第二章动牵引界面的行进接合点相对于第一定子旋转对准。第一和第二转子可轴向设置在第一和第二章动牵引界面之间，或者第一和第二章动牵引界面可设置在第一和第二转子之间。在一些电机中，转子通过万向节可旋转地联接到输出轴，万向节限定了彼此垂直且与输出轴的旋转轴垂直的两个独立倾斜轴线。在一些例子中，定子表面是圆柱形的。在这种情况下，转子表面可以是截头圆锥形。在许多实施例中，动态气隙是径向气隙。“径向”气隙是指定子和转子之间沿主动磁通路径的气隙，其中相对于转子的旋转轴，穿过气隙的最小磁阻路径是径向多于轴向或切向。气隙是动态的，因为由于转子章动，，气隙在转子周围随时间从一点到另一点发生尺寸变化。在一些配置中，定子具有带相关绕组的定子磁极，并且径向气隙在定子磁极的径向内侧。优选地，在章动期间的任何点，牵引界面的最大牵引接合点和最小动态气隙点设置在旋转轴的相反侧。在一些其它配置中，定子具有带相关绕组的定子磁极，并且径向气隙在定子磁极的径向外侧。优选地，在章动期间的任何点，牵引界面的最大牵引接合点与最小动态气隙的瞬时点设置在输出轴的同一侧。在一些实施例中，牵引界面具有与一系列定子齿轮齿啮合的一系列转子齿轮齿。在一些情况下，一系列转子齿轮齿包括比一些定子齿轮齿更多的齿轮齿。优选地，在一系列转子齿轮齿和一系列定子齿轮齿的齿轮齿总数之间存在一个齿的差异，使得章动牵引界面的一次章动能相对于定子将转子的旋转位置改变一个齿间距的周向节距。在一些情况下，牵引界面还具有转子的锥形边缘表面，该锥形边缘表面布置成在章动期间抵靠定子的锥形止动表面滚动。在一些构造中，定子包括支撑轴承的定子端盖，该轴承支撑输出轴，并且定子端盖以定子齿轮齿为特征。在一些示例中，牵引界面特征在于具有在正常负载下与反作用表面滚动接合的顺应(compliant)摩擦表面。在一些配置中，牵引界面在动态气隙的径向外侧。在其他配置中，牵引界面在动态气隙的径向内侧。在一些实施例中，定子具有围绕转子周向间隔开的多个可独立激活的绕组。绕组可在章动牵引界面的行进接合点之前顺序激活，以激励转子旋转。该电机还可以包括绕组控制器，该绕组控制器具有可操作为激活定子绕组的一组开关。在一些配置中，定子的多个相邻绕组可同时激活为绕组组合，定子包括围绕定子间隔开的多个这样的多个绕组组合。在一些实施例中，定子具有与定子绕组相关联的周向间隔开的磁极。磁极可以由轴向叠片形成。优选地，叠片形成为在打开所有定子绕组后的至少一分钟内在转子处具有至少100高斯的剩磁。例如，这种剩磁有助于在定子断电后保持转子位置。在一些情况下，章动牵引界面被配置为相对于定子将转子旋转推进大约等于定子磁极节距(statorpolepitch)的距离。在一些实施例中，牵引界面的特征在于转子的牵引表面与定子的静止牵引表面接合，定子的牵引表面限定定子节锥，其具有的定子节锥角为4度到40度。在一些情况下，转子的牵引表面限定了转子节锥，其具有的转子节锥角与定子节锥角相差小于10度，优选小于7.5度，更优选小于5度。在一些构造中，转子设置在定子内，例如定子磁极之间。在其他一些情况下，转子围绕定子的磁极延伸。在一些示例中，转子具有径向延伸的、周向间隔开的齿，这些齿具有界定出动态气隙的远端表面。远端表面可以径向向外指向定子的磁极，或者径向向内指向定子的磁极。在一些情况下，定子具有与定子绕组相关联的周向间隔开的磁极。在一些示例中，每个间隔开的齿具有轴向间隔开的多个齿突起，并且每个定子磁极具有轴向间隔开的多个磁极突起。优选地，齿突起和磁极突起在最小动态气隙点处轴向对齐。在一些实施例中，转子在气隙附近具有多个铁磁材料叠片。在某些情况下，章动牵引界面被润滑。例如，电机可以包含由润滑系统导入章动牵引界面的可流动润滑剂。在一些构造中，电机包括带有泵的主动润滑系统，该泵在电机运行期间使得润滑剂流被引导至章动牵引界面。在一些构造中，输出轴限定了润滑端口，该润滑端口布置成将可流动润滑剂引导至牵引界面。润滑端口可以例如与由万向节限定的润滑通道流体连通，转子安装在万向节上。一些电机构造具有润滑轨道，该润滑轨道具有至少一个喷嘴，该喷嘴布置成从轨道喷射润滑剂，用于润滑牵引界面。本专利技术的另一方面的特征在于一种电机，该电机具有限定旋转轴线的输出轴、以可倾斜的连接方式联接到输出轴的转子、以及邻近转子设置以限定动态气隙的定子。定子具有多个绕组，每个绕组被配置成产生磁场，以将转子的相应侧拉向定子，响应于多个绕组的顺序激活而导致转子相对于定子章动，逐渐倾斜可倾斜连接。可倾斜连接的特点是万向接头，用于将扭矩从转子传递到输出轴。在一些实施例中，转子是第一转子，定子是第一定子，动态气隙是第一动态气隙，可倾斜连接是第一可倾斜连接。该电机还包括可旋转地联接到输出轴的第二转子，以及通过第二可倾斜连接机械地联接到第二转子的第二定子，该第二可倾斜连接特点是具有第二万向节，该第二万向节布置成将扭矩从第二转子传递到输出轴。第二转子和第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机，包括:/n限定旋转轴线的输出轴；/n可旋转地联接到输出轴的章动转子；和/n定子，其通过章动牵引界面机械地联接到转子，使得在转子相对于定子进行章动期间，转子的倾斜轴线围绕输出轴的旋转轴线行进；/n其中所述定子的一表面与所述转子界定出径向动态气隙，通过电机的电激活而在该气隙上产生磁场，以在转子和定子之间产生力；和/n其中牵引界面和间隙布置成使得，在包含输出轴的旋转轴线的平面中，牵引界面相对于界定出间隙的定子表面成角度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180523 US 62/675,2071.一种电机，包括:
限定旋转轴线的输出轴；
可旋转地联接到输出轴的章动转子；和
定子，其通过章动牵引界面机械地联接到转子，使得在转子相对于定子进行章动期间，转子的倾斜轴线围绕输出轴的旋转轴线行进；
其中所述定子的一表面与所述转子界定出径向动态气隙，通过电机的电激活而在该气隙上产生磁场，以在转子和定子之间产生力；和
其中牵引界面和间隙布置成使得，在包含输出轴的旋转轴线的平面中，牵引界面相对于界定出间隙的定子表面成角度。


2.根据权利要求1所述的电机，其中所述牵引界面包括与一系列定子齿轮齿轴向啮合的一系列转子齿轮齿。


3.根据权利要求2所述的电机，其中所述一系列转子齿轮齿包括比所述一系列定子齿轮齿更多的齿轮齿。


4.根据权利要求2所述的电机，其中，所述一系列转子齿轮齿和所述一系列定子齿轮齿的齿轮齿总数之间存在一个齿差，使得章动牵引界面的一次章动能相对于定子将转子的旋转位置改变一个齿间距的周向节距。


5.根据权利要求1所述的电机，其中所述章动转子是第一章动转子，所述定子是第一定子，并且所述章动牵引界面是第一章动牵引界面，所述电机还包括:
第二章动转子，旋转联接到输出轴；和
第二定子，其通过第二章动牵引界面机械地联接到第二章动转子，使得在第二章动转子相对于第二定子章动期间，第二章动转子的倾斜轴线行进，以相对于输出轴的旋转轴线限定锥形表面，
其中所述第二章动转子和所述第二定子的表面界定了径向间隙，通过所述电机的电激活在该径向间隙上产生磁场，以在所述第二章动转子和所述第二定子之间产生力。


6.根据权利要求5所述的电机，其中所述第一章动转子和所述第二章动转子联接到所述输出轴，使得在电机运行期间，所述第一章动转子轴线和所述第二章动转子轴线相对于所述输出轴的旋转轴线在相反方向上倾斜。


7.根据权利要求5所述的电机，其中所述第一章动牵引界面的行进接合点相对于所述第一定子与所述第二章动牵引界面的行进接合点旋转对准。


8.根据权利要求5所述的电机，其中所述第一章动转子和第二章动转子轴向设置在所述第一章动牵引界面和第二章动牵引界面之间。


9.根据权利要求5所述的电机，其中所述第一章动牵引界面和所述第二章动牵引界面设置在所述第一章动转子和所述第二章动转子之间。


10.根据权利要求1所述的电机，其中，所述转子通过万向节旋转地连接到所述输出轴。


11.根据权利要求1所述的电机，其中所述定子表面是圆柱形的。


12.根据权利要求9所述的电机，其中所述转子表面是截头圆锥形的。


13.根据权利要求1所述的电机，其中所述牵引界面还包括转子的锥形边缘表面，所述锥形边缘表面被布置成在章动期间抵靠定子的锥形止动表面滚动。


14.根据权利要求1所述的电机，其中所述牵引界面位于所述径向动态气隙的径向内侧。


15.根据权利要求1所述的电机，其中所述牵引界面包括与所述定子的静止牵引表面接合的所述转子的牵引表面，并且其中所述定子的牵引表面限定了定子节锥，所述定子节锥的定子节锥角为4度到40度。


16.根据权利要求1所述的电机，其中所述转子设置在所述定子内。


17.根据权利要求1所述的电机，其中所述转子包括径向延伸的、周向间隔开的齿，所述齿具有界定出径向动态气隙的远端表面。


18.根据权利要求17所述的电机，其中所述定子包括与定子绕组相关联的周向间隔开的磁极。

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【专利技术属性】
技术研发人员：MJ鲁宾，WW彭宁顿三世，AD阿姆布雷赫特，GG史蒂文森，
申请(专利权)人：Tau电机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US