[发明专利]一种模块化复合电机组件

说明书

本发明涉及一种模块化复合电机组件，电机定子、转子、制动器的定子、动子；制动器的定子固定在电机定子铁心的内圈端部，位置传感器安装在电机定子内圈端部的槽内，非通电情况下，制动器的动子向远离制动器定子的方向线性运动，直至与电机转子轴肩外圆接触并产生摩擦，实现电机掉电自抱轴制动功能；通电情况下，制动器的动子向制动器定子的方向线性运动直至吸合，制动器的动子与电机转子轴肩不接触保障电机正常运转，位置传感器产生感应电流及电压，利用该电压信号确定电机的位置信号。

技术领域

本发明涉及一种模块化复合电机组件，具体说涉及一种结构，将电机定、转子组件与制动器定、转子组件，以及位置传感器等，分别进行模块化组合，可用于具有紧凑空间要求的应用场景,特别是机器人、机械臂等智能机构相关领域。

背景技术

传统的机器机械臂关节，一般由减速器、电机、制动器、位置传感器等集合而成，各单机相互独立，导致系统布局不够灵活、空间结构较为单一、尺寸较为臃肿，难以适应具有深度集成紧凑空间要求的应用场景。因此，本发明提出了一种旋模块化复合电机组件。

该结构在集成过程中，将电机的定子与制动器的定子进行模块化组合，将电机的转子与制动器的动子进行模块化组合，同时将位置传感器集成在电机定子内部，最后形成一个模块化定子与一个模块化转子，该模块化定子与转子组装成产品后，大大提高了集成度，使得整个电机组件集成到尺寸极为有限的狭小空间中，同时还具备了位置传感、制动等功能。该组件将最大程度实现机器人驱动与执行系统的紧凑化、轻量化，以及实现机器人伺服驱动与执行系统寿命、可靠性、集成度及性能、智能化水平的大力提升。

CN201820204651.6号专利，公开了一种集成化的机器人关节模组，包括驱动电机主体、位置传感器等。该发明面向的是工业领域，采用编码器作为位置传感器部件，且与电机为轴向串联安装。但是编码器并不适合在空间复杂的环境下使用，但改选用旋转变压器，安装关系不变，则整体轴向长度会增大很多，结构也会十分臃肿。因此，该结构不适用于空间伺服电机结构。

CN201921930204.6号专利，公开了一种机器人用关节模组，其特征在于伺服电机和带有霍尔元件的电路板集成设计，利用霍尔小型化的特征规避了选用编码器或旋变产生的轴向长度过大的缺点。但是霍尔的精度不高，很难适用于低速且对位置有高定位精度要求的场合。因此，该结构不适用于空间伺服电机结构。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有机器人关节系统布局不够灵活、空间结构较为单一、难以适应具有深度集成紧凑空间的缺点，提供一种模块化复合电机组件，有效地提升系统集成度。

本发明解决技术的方案是：一种模块化复合电机组件，电机定子、转子、制动器的定子、动子；

制动器的定子固定在电机定子铁心的内圈端部，位置传感器安装在电机定子内圈端部的槽内，非通电情况下，制动器的动子向远离制动器定子的方向线性运动，直至与电机转子轴肩外圆接触并产生摩擦，实现电机掉电自抱轴制动功能；通电情况下，制动器的动子向制动器定子的方向线性运动直至吸合，制动器的动子与电机转子轴肩不接触保障电机正常运转，位置传感器产生感应电流及电压，利用该电压信号确定电机的位置信号。

进一步的，制动器采用交流衔铁实现，交流衔铁的静子部分作为制动器的定子，交流衔铁的动子部分作为制动器的动子，所述静子部分小端套入压簧并伸入动子部分一端的凹槽内，在电机不通电的情况下，动子部分在压簧弹力以及凹槽导向的作用下，向远离静子部分的方向线性运动；在电机通电的情况下，动子部分在绕组线圈磁场作用下，产生电磁力，该电磁力克服压簧弹力，使得动子部分向静子方向运动直至吸合。

进一步的，交流衔铁的动子部分原理凹槽的一端型面与电机转子轴肩外圆适形。

进一步的，所述的位置传感器采用霍尔元件，数量为3个，相对定子铁心内圈均布。