模块化电机组成及电机驱动系统的制作方法

[0001]
本发明涉及电机驱动设备技术领域，尤其涉及一种模块化电机组成及电机驱动系统。


背景技术：

[0002]
电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。电机在驱动系统中能够为执行机构提供动力输出。在驱动系统设计时，按执行机构的需求反算电机功率，再在现有产品中选择既有的电机设备，以符合驱动系统的动力输出需求。而现有的电机产品都具有固定的功率和转速。如果现有产品中没有能够满足驱动系统的动力输出需求，则需要单独进行有针对性的电机设计和开发。而电机产品的制造工艺复杂，现有电机厂一般按性能等级制造产品，产品性能跳跃较大，因此特定性能的电机开发周期较长。
[0003]
可见，针对现有产品中没有能够满足驱动系统的动力输出需求的情况，现有电机产品无法按用户需求快速实现电机定制，而且定制电机成本高、时间长，如果批量少很难持续改进，无法实现单件小批量用户的要求。


技术实现要素：

[0004]
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0005]
为此，本发明提出一种模块化电机组成，以解决现有产品中没有能够满足驱动系统的动力输出需求的情况下，现有电机产品无法按用户需求快速实现电机定制的问题。
[0006]
本发明还提出一种电机驱动系统。
[0007]
根据本发明一方面实施例的一种模块化电机组成，包括：
[0008]
至少一个连接单元，包括一个动力输出端以及至少三个动力输入端；
[0009]
至少一个电机单元，可拆卸的连接于任一个所述动力输入端。
[0010]
根据本发明的一个实施例，所述连接单元包括传动组件、第一动力输入端、第二动力输入端和第三动力输入端，所述第一动力输入端与所述动力输出端之间相对设置；所述第二动力输入端和所述第三动力输入端之间相对设置，且分别邻接在所述第一动力输入端与所述动力输出端之间；所述传动组件分别与所述动力输出端、所述第一动力输入端、所述第二动力输入端和所述第三动力输入端连接。
[0011]
根据本发明的一个实施例，所述传动组件包括：
[0012]
驱动轴，连接于所述动力输出端和所述第一动力输入端之间；
[0013]
第一锥齿轮，连接于所述驱动轴与所述第一动力输入端之间，并能在所述驱动轴的驱动作用下转动；
[0014]
第二锥齿轮和第三锥齿轮，分别啮合连接于所述第一锥齿轮的相对两侧，并分别位于所述驱动轴的两侧，所述第二锥齿轮连接第二动力输入端。
[0015]
根据本发明的一个实施例，所述连接单元还包括：
[0016]
支撑座，套装于所述驱动轴上，并位于所述动力输出端和所述第一锥齿轮之间，所
述支撑座的外壁上构造分别与第二锥齿轮的齿轮轴以及所述第三锥齿轮的齿轮轴相垂直的一对安装面；
[0017]
支撑轴承，其外圈嵌装于所述支撑座内，所述支撑轴承的内圈套装于所述驱动轴外；
[0018]
弹簧卡圈，嵌装于所述支撑座与所述支撑轴承的外圈之间；
[0019]
若干个推力轴承，其内圈一一对应的套装于所述第二锥齿轮的齿轮轴伸出端、以及所述第三锥齿轮的齿轮轴伸出端，并且各个所述推力轴承的外圈一一对应的嵌装于一对所述安装面上的安装孔中。
[0020]
根据本发明的一个实施例，所述连接单元还包括成矩形设置的第一壳体，所述传动组件安装于所述第一壳体的内腔中；所述第一壳体包括至少两对相对设置的安装面，并且各对所述安装面之间相邻接，其中一对安装面上设有所述动力输出端和一个所述动力输入端，其余所述动力输入端分别位于其余所述安装面上；所述电机单元包括成矩形设置的第二壳体，所述第二壳体包括一对与所述第一壳体的任一安装面相匹配的连接面，一对所述连接面上分别设有电机输入端和电机输出端。
[0021]
根据本发明的一个实施例，所述电机单元还包括电机轴，所述电机轴安装于所述第二壳体内，并连接于所述电机输入端和所述电机输出端之间。
[0022]
根据本发明的一个实施例，所述模块化电机组成还包括：
[0023]
连接轴，连接于所述连接单元与所述电机单元之间。
[0024]
根据本发明的一个实施例，所述模块化电机组成包括至少两个所述电机单元，各个所述电机单元依序连接于所述连接单元的同一个所述动力输入端；其中，所述电机单元通过所述连接轴与所述连接单元的动力输入端连接，相邻的所述电机单元之间通过所述连接轴连接。
[0025]
根据本发明另一方面实施例的一种电机驱动系统，包括若干组如上所述的模块化电机组成，各组所述模块化电机组成相连。
[0026]
根据本发明的一个实施例，相邻接的两组所述模块化电机组成中，一组所述模块化电机组成的连接单元的动力输出端与另一组的连接单元的任一动力输入端连接。
[0027]
本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：
[0028]
本发明实施例的一种模块化电机组成包括：至少一个连接单元，包括一个动力输出端以及至少三个动力输入端；至少一个电机单元，可拆卸的连接于任一个动力输入端。本发明所述的模块化电机组成能够将电机结构模块化，并利用连接单元将多个电机单元进行组合，以实现多个动力输入端传动转化为同一个动力输出端，从而根据用户需求的驱动系统中执行机构所需动力参数，在连接单元上灵活拼装或拆卸电机单元，以实现将不同数量的单元组合，特别是将不同直径的电机单元等组合，快速组成具有不同参数(例如功率、转速、扭矩、尺寸等)的驱动系统，实现按需定制电机产品，并大大缩短电机的设计周期，降低电机设计的难度。
[0029]
进一步的，本发明的模块化电机组成通过将若干个电机单元利用连接单元拼装组合，从而实现电机的快速组合，并实现电机参数的快速选择，以满足单件小批量电机产品的定制需求。
[0030]
本发明实施例的一种电机驱动系统，包括若干组如上所述的模块化电机组成，各
组模块化电机组成相连。通过设置上述模块化电机组成，使得该电机驱动系统具有上述模块化电机组成的全部优点，在此不再赘述。
[0031]
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0032]
为了更清楚地说明本发明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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]
图1是本发明实施例模块化电机组成的结构示意图；
[0034]
图2是本发明实施例模块化电机组成的爆炸示意图；
[0035]
图3是本发明实施例模块化电机组成的剖视图；
[0036]
图4是本发明实施例连接单元的一种结构的剖视图；
[0037]
图5是图4中示出的a处放大示意图；
[0038]
图6是本发明实施例电机单元的剖视图；
[0039]
图7是本发明实施例连接单元的另一种结构的爆炸示意图。
[0040]
附图标记：
[0041]
100：连接单元；200：电机单元；300：连接轴；
[0042]
101：第一壳体；102：驱动轴；103：推力轴承；104：支撑座；105：支撑轴承；106：安装孔；110：动力输出端；111：输出齿轮；120：第一动力输入端；121：第一锥齿轮；130：第二动力输入端；131：第二锥齿轮；140：第三动力输入端；141：第三锥齿轮；150：齿轮轴承；160：盖板；
[0043]
201：第二壳体；210：电机轴；220：电机输入端；230：电机输出端；240：电机定子；250：电机轴承。
具体实施方式
[0044]
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
[0045]
如图1至图6所示，本发明实施例提供了一种模块化电机组成，并基于该模块化电机组成，本发明实施例还提供了一种电机驱动系统。
[0046]
如图1和图3所示，该模块化电机组成包括至少一个连接单元100以及至少一个电机单元200。其中，连接单元100包括一个动力输出端110以及至少三个动力输入端，并且，电机单元200可拆卸的连接于任一个动力输入端。该模块化电机组成能够将电机结构模块化，并利用连接单元100将多个电机单元200进行组合，以实现多个动力输入端传动转化为同一个动力输出端110，从而根据用户需求的驱动系统中执行机构所需动力参数，在连接单元100上灵活拼装或拆卸电机单元200，以实现将不同数量的单元组合，特别是将不同直径的电机单元200等组合，快速组成具有不同参数(例如功率、转速、扭矩、尺寸等)的驱动系统，实现按需定制电机产品，并大大缩短电机的设计周期，降低电机设计的难度。可见，本发明
的模块化电机组成通过将若干个电机单元200利用连接单元100拼装组合，从而实现电机的快速组合，并实现电机参数的快速选择，以满足单件小批量电机产品的定制需求。
[0047]
可理解的是，为了实现连接单元100和电机单元200、以及各个电机单元200之间的可靠动力传动，如图3所示，优选模块化电机组成还包括连接轴300。连接轴300连接于连接单元100与电机单元200之间。进一步的，模块化电机组成包括至少两个电机单元200，如图1所示。各个电机单元200依序连接于连接单元100的同一个动力输入端。其中，电机单元200通过连接轴300与连接单元100的动力输入端连接，并且相邻的电机单元200之间通过连接轴300连接。连接轴300在各个单元模块(即电机单元200或连接单元100)之间实现机械传动，优选连接轴300为花键轴，即连接轴300的外表面构造成花键结构，并且在相应的轴端(例如连接单元100的动力输入端、以及电机单元200的电机输出端230和电机输入端220)构造与连接轴300的花键结构相匹配的花键槽，以使连接轴300通过花键结构嵌入在相应的轴端之间，以保证动力传输可靠性。
[0048]
在一个实施例中，如图4所示，连接单元100包括传动组件、第一动力输入端120、第二动力输入端130和第三动力输入端140。第一动力输入端120与动力输出端110之间相对设置，并且第二动力输入端130和第三动力输入端140之间相对设置。第二动力输入端130和第三动力输入端140分别邻接在第一动力输入端120与动力输出端110之间，传动组件分别与动力输出端110、第一动力输入端120、第二动力输入端130和第三动力输入端140连接，以利用传动组件将三个方向的动力输入端的动力汇聚到同一动力输出端110上，实现多动力输入汇集的效果。
[0049]
在一个实施例中，如图4所示，传动组件包括驱动轴102、第一锥齿轮121、第二锥齿轮131和第三锥齿轮141。驱动轴102连接于动力输出端110和第一动力输入端120之间。第一锥齿轮121连接于驱动轴102与第一动力输入端120之间，并能在驱动轴102的驱动作用下转动。第二锥齿轮131和第三锥齿轮141分别啮合连接于第一锥齿轮121的相对两侧，并分别位于驱动轴102的两侧，第二锥齿轮131连接第二动力输入端130。在第一动力输入端120、第二动力输入端130和第三动力输入端140分别连接有电机单元200的情况下，自第一动力输入端120输入的动力能带动驱动轴102旋转；与此同时，通过第二锥齿轮131和第三锥齿轮141同时与第一锥齿轮121啮合，从而将自第二动力输入端130输入的动力、以及自第三动力输入端140输入的动力分别传动至驱动轴102上，从而使三个方向上的动力汇聚并共同带动驱动轴102旋转，驱动轴102与动力输出端110之间连接有输出齿轮111，从而实现动力输出。
[0050]
可理解的是，由于齿轮传动具有可逆性，也可以根据需要将动力输出端110与第一动力输入端120、第二动力输入端130和第三动力输入端140中的任一位置进行替换，即上述的连接单元100中，任选一个方向作为动力输出端110，并选择其余方向作为动力输入端连接电机单元200，即可实现多方向动力输入驱动并汇聚至同一动力输出端110。由此可见，根据实际需要将电机单元200组装在连接单元100的任一端面上，均可以实现不同数量的单元组合，提高驱动系统的参数调整灵活性。
[0051]
例如图7中所示的连接单元100中，动力输出端110作为一个动力输入端通过一连接轴300与一个电机单元200之间连接，第一动力输入端120的第一锥齿轮121的齿轮轴通过一连接轴300与一个电机单元200连接，第三动力输入端140的第三锥齿轮141的齿轮轴通过一连接轴300与另一个连接单元100连接。可见在图7所示的连接单元100中，动力输出端
110、第一动力输入端120和第三动力输入端140作为三个动力输入端，而第二动力输入端130作为动力输出端。
[0052]
在一个实施例中，如图5所示，连接单元100还包括支撑座104、支承轴承105、弹簧卡圈(图中未示出)以及若干个推力轴承103。
[0053]
支撑座104套装于驱动轴上102，并位于动力输出端110和第一锥齿轮121之间。支撑轴承105的外圈嵌装于支撑座104内，支撑轴承105的内圈套装于驱动轴102外，以便于在驱动轴102转动时带动支撑轴承105的内圈相对于支撑轴承105的外圈转动，且支撑轴承105的外圈在支撑座104的作用下保持不动，从而为连接在支撑座上的各个锥齿轮提供支撑基础。优选的，支撑轴承105为角接触球轴承。优选的，弹簧卡圈嵌装于支撑座104与支撑轴承105的外圈之间。弹簧卡圈在支撑座104的内壁与支撑轴承105的外圈之间起到了弹力支撑和缓冲的作用。
[0054]
为了在锥齿轮组的相互啮合状态下，有效提高第二锥齿轮131和第三锥齿轮141与驱动轴102之间的结构强度，优选支撑座104的外壁上构造有能分别与第二锥齿轮131的齿轮轴以及第三锥齿轮141的齿轮轴相垂直的一对安装面。各个推力轴承103的内圈一一对应的套装于第二锥齿轮131的齿轮轴伸出端以及第三锥齿轮141的齿轮轴伸出端，并且各个推力轴承103的外圈一一对应的嵌装于上述的一对安装面上的安装孔106中，第二锥齿轮131和第三锥齿轮141分别通过旋转与第一锥齿轮121之间产生啮合传动的过程中，锥齿轮的齿轮轴带动推力轴承103的内圈相对于外圈旋转，从而使锥齿轮的齿轮轴相对于支撑座104旋转，但不会造成支撑座104自身发生转动以及轴向或径向的窜动。一方面提高锥齿轮组相互啮合状态下的结构可靠性，另一方面在可以借助推力轴承103、支撑座104以及支撑轴承105之间的装配关系，实现多个锥齿轮分别从多个方向同时顶推在驱动轴102的侧面，从而防止传动过程中驱动轴102弯曲。
[0055]
可理解的是，本发明所述的连接单元100可以设置超过三个动力输入端。即一个动力输入端与动力输出端110相对设置并通过驱动轴102连接，而其余动力输入端均设置在驱动轴102的侧面，只需要在支撑座104的外援轮廓按照各个锥齿轮的齿轮轴端部方向，分别构造与各个锥齿轮的齿轮轴轴向相垂直的对应安装面，并且每个锥齿轮的齿轮轴的端部分别通过推力轴承103一一对应的安装在上述安装面内，即可在连接单元100的驱动轴102的侧面啮合更多的锥齿轮，进而实现更多数量的电机单元200之间通过连接单元100组合连接。
[0056]
在一个实施例中，连接单元100还包括成矩形设置的第一壳体101。传动组件安装于第一壳体101的内腔中。第一壳体101包括至少两对相对设置的安装面，并且各对安装面之间相邻接，其中一对安装面上设有动力输出端110和一个动力输入端，其余动力输入端分别位于其余安装面上。进一步的，为了便于组装并优化结构外形，如图6所示，优选电机单元200包括成矩形设置的第二壳体201，第二壳体201包括一对与第一壳体101的任一安装面相匹配的连接面，一对连接面上分别设有电机输入端220和电机输出端230。成矩形设置的第一壳体101和第二壳体201能够约束动力输入端和动力输出端110的位置，并且更有利于电机单元200和连接单元100的相互拼装匹配，从而使组装而成的模块化电机组成具有较规范的构造，从而有利于多组模块化电机组成之间的相互匹配和组装。
[0057]
可理解的是，优选每个安装面分别通过盖板160封闭，以便保护内部零件。在盖板
160的中心构造有通孔，连接轴300嵌装在通孔内，并且通过花键结构锁紧连接于相邻的两组连接单元100之间、或者连接于一个连接单元100和一个电机单元200之间。进一步的，优选盖板160通过若干个防松螺钉紧固安装在连接单元100的安装面上。
[0058]
可理解的是，优选电机单元200包括电机轴210，电机轴210安装于第二壳体201内，并连接于电机输入端220和电机输出端230之间。优选电机轴210外设置电机转子，以达到动力输出的目的。
[0059]
可理解的是，在组装过程中，为了使连接单元100的一个动力输入端上能够灵活增减电机单元200，即使一个动力输入端的参数可调，优选在同一动力输入端上连续连接若干个电机单元200。具体的，在相邻接的两组电机单元200之间，后一电机单元200的动力输出端110通过连接轴300连接在前一电机单元200的动力输入端上，即可实现各个电机单元200依序连接。
[0060]
如图1所示，本发明实施例所述的一种电机驱动系统包括若干组如上所述的模块化电机组成，并且各组模块化电机组成相连。相邻接的两组模块化电机组成中，一组模块化电机组成的连接单元100的动力输出端110与另一组的连接单元100的任一动力输入端连接，以实现各组模块化电机组成之间的动力传输，即利用增加模块化电机组成，实现电机驱动系统的参数扩展，成比例扩大电机驱动参数(例如功率、转速、扭矩、尺寸等)，并且更灵活方便的实现参数调整。此外，通过设置上述模块化电机组成，使得该电机驱动系统具有上述模块化电机组成的全部优点，在此不再赘述。
[0061]
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0062]
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
[0063]
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0064]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领
域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0065]
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。