本发明涉及电机,特别涉及一种同侧动力分配电机。
背景技术:
1、在工业自动化、智能家居等领域,常需电机提供双轴动力输出,以驱动设备的两个执行部件协同工作,现有同向双轴输出电机多采用“双定子+双转子+双输出轴”的结构设计,其核心是通过两个独立的定子-转子单元分别驱动两个输出轴,实现同向动力输出。
2、然而,现有同向双轴输出电机存在以下显著缺陷:
3、第一,结构复杂且体积大:双定子、双转子的设计需为两个独立驱动单元预留安装空间,导致电机整体径向直径或轴向长度偏大,难以适配空间受限的场景(如小型智能家居设备、精密仪器);同时,双驱动单元的装配需保证两个转子的同轴度与两个定子的磁场对称性,装配工艺复杂,易因装配偏差引发机械振动与噪音。
4、第二,成本高昂:双定子、双转子需额外增加一组铁芯、绕组及配套轴承、壳体等部件,原材料成本显著上升;且双驱动单元需两套独立的控制系统(如驱动器、编码器),进一步推高硬件成本与研发成本,不利于规模化应用。
5、第三,散热与降噪效果不佳:双定子-双转子运行时产生的热量叠加,而现有电机的散热结构多为单一风道设计,热量易在电机内部积聚,影响定子绕组绝缘性能与电磁铁等元器件的使用寿命;同时,双转子转动与双轴传动产生的噪音无有效隔离,导致电机运行噪音偏高,影响用户体验。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种同侧动力分配电机,通过采用单定子-单转子主体结构,配合多组离合实现双轴的单个输出或同步输出;通过设置反向驱动机构,可实现双轴的不同向输出,通过变速机构,可实现第二输出轴的不同向、不同速输出;在达到现有同向双轴输出电机功能的同时,解决了现有同向双轴输出电机(双定子、双转子)结构复杂、成本高、体积大的问题。
2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
3、一种同侧动力分配电机,包括通过嵌件注塑工艺一体成型的主壳体和定子,所述定子内侧套接有转子,转子的中部固定有主轴,主轴的两端分别通过轴承转动连接在主壳体的底部和副壳体上,副壳体与主壳体固定连接,所述定子与单片机电性连接,单片机固设在副壳体内,所述主轴伸入到副壳体的端部固定有驱动盘,驱动盘通过第一离合机构连接有第一输出轴,驱动盘通过第二离合机构连接有第二输出轴,所述第一输出轴转动连接在第二输出轴内且其端部伸出到第二输出轴外;所述第二输出轴转动连接在上盖内且其端部伸出到上盖外,上盖与副壳体固定连接。
4、通过上述技术方案,定子通电后带动转子转动,转子带动主轴转动,主轴带动驱动盘转动。当需要第一输出轴输出动力时,第一离合机构导通驱动盘与第一输出轴的动力传输,驱动盘通过第一离合机构带动第一输出轴转动;当需要第二输出轴输出动力时,第二离合机构导通驱动盘与第二输出轴的动力输出,驱动盘通过第二离合机构带动第二输出轴转动;同时,第二输出轴和第一输出轴也可以同时输出。
5、本发明进一步设置为:所述主轴成型有轴向贯穿的通孔;
6、所述第一离合机构包括插套在通孔内的推拉杆,推拉杆穿过通孔的上伸出端成型有花键轴,花键轴的上半段插套在第一输出轴底部的第二花键孔内,花键轴的下半段位于驱动盘中部的第一花键孔的上方,花键轴和第一花键孔配合设置且可插入到第一花键孔内;所述花键轴的中部成型有第一支撑环,第一支撑环和驱动盘之间夹持有压簧;
7、所述推拉杆穿过通孔的下伸出端转动连接在支撑座上,支撑座的下侧设有第一电磁铁,所述支撑座插套在下盖的导向孔内,所述第一电磁铁固定在导向孔底部,所述下盖固定在主壳体的底部;所述第一电磁铁通电后可吸引支撑座,所述第一电磁铁与单片机电性连接。
8、当需要第一输出轴输出时,单片机控制第一电磁铁工作,第一电磁铁产生吸力带动支撑座下移,支撑座带动推拉杆下移,推拉杆带动花键轴插入到第一花键孔内,此时驱动盘和第一输出轴之间通过花键轴连接,驱动盘通过花键轴带动第一输出轴转动;当需要断开第一输出轴的动力输出时,单片机控制第一电磁铁关闭,支撑座失去第一电磁铁的吸引,然后在压簧的作用下,第一支撑环带动花键轴上移,花键轴上移脱离第一花键孔,从而切断驱动盘和花键轴之间的动力传递。
9、本发明进一步设置为:所述压簧的下端抵靠在推力轴承上,推力轴承插套在驱动盘的沉槽内。在断开驱动盘和第一输出轴的动力输出时,通过推力轴承可使压簧与驱动盘之间不会产生相对转动,从而降低驱动盘的阻力。
10、本发明进一步设置为:所述驱动盘的外壁上成型有驱动齿轮;
11、所述第二离合机构包括与驱动齿轮啮合的长齿轮、与第二输出轴同轴心固定连接的从动盘,从动盘上成型有第一外齿圈,第一外齿圈位于长齿轮的上方,长齿轮上移可与第一外齿圈啮合;所述长齿轮的下部固定有第一导向转轴,第一导向转轴插套在上下设置的第一轴承内,第一轴承内径与第一导向转轴外径间隙配合设置,上侧的第一轴承固定在支撑架上,支撑架与副壳体固定连接;下侧的第一轴承插套并固定在副壳体的底部的第一承台上;所述第一承台上固定有第二电磁铁,第二电磁铁的上方设有第一磁环,第一磁环固定在第一驱动环的底部,第一驱动环固定在第一导向转轴的中部。所述第二电磁铁与单片机电性连接。
12、当需要第二输出轴输出时,单片机控制第二电磁铁工作,第二电磁铁驱使第一磁环上移,第一磁环通过第一驱动环带动第一导向转轴上移,第一导向转轴带动长齿轮上移,长齿轮上移与第一外齿圈啮合。此时,驱动盘的动力通过第一外齿圈传递给长齿轮,长齿轮通过第一外齿圈带动从动盘转动,从动盘带动第二输出轴转动;当单片机控制第二电磁铁的磁极改变后,第二电磁铁吸引第一磁环下移,从而带动长齿轮下移,使动力输出断开。
13、本发明进一步设置为:所述第二输出轴设有反向驱动机构;
14、所述反向驱动机构包括成型在从动盘上的第一内齿圈、与驱动齿轮啮合的第二齿轮,第二齿轮上成型有与其同轴心设置的第三齿轮和第二导向转轴,第三齿轮位于第一内齿圈的下方,第三齿轮上移可与第一内齿圈啮合;第二导向转轴插套在上下设置的第二轴承内,第二轴承内径与第二导向转轴外径间隙配合设置,上侧的第二轴承固定在支撑架上;下侧的第二轴承插套并固定在副壳体的底部的第二承台上;所述第二承台上固定有第三电磁铁,第三电磁铁的上方设有第二磁环,第二磁环固定在第二驱动环的底部,第二驱动环固定在第二导向转轴的中部,第三电磁铁与单片机电性连接。
15、反向驱动机构的结构、工作原理和第二离合机构相似,不能与第二离合机构同时使用,其不同点是反向驱动机构啮合的是从动盘的内齿圈,第二离合机构啮合的是从动盘的外齿圈,从而实现不同的方向转动。
16、当第二输出轴需要反向输出时,单片机控制第三电磁铁工作,第三电磁铁驱使第二磁环上移,第二磁环通过第二驱动环带动第二导向转轴上移,第二导向转轴带动第二齿轮、第三齿轮上移,第三齿轮上移与第一内齿圈啮合。此时,驱动盘的动力通过驱动齿轮传递给第二齿轮,第二齿轮通过第三齿轮传递给第一内齿圈,通过第一内齿圈带动从动盘反转,从动盘带动第二输出轴反向输出;当单片机控制第三电磁铁的磁极改变后,第三电磁铁吸引第二磁环下移,从而带动第三齿轮下移脱离第一内齿圈,使动力输出断开。
17、本发明进一步设置为:所述第二输出轴设有变速机构;
18、所述变速机构包括与长齿轮啮合的第一中间齿轮、与第二齿轮啮合的第二中间齿轮、成型在从动盘上的第二外齿圈和第二内齿圈;所述第一中间齿轮成型有与其同轴心设置的第一变速齿轮和第三导向转轴,第一变速齿轮位于第二外齿圈的下方,第一变速齿轮上移可与第二外齿圈啮合,所述第一中间齿轮的下部固定有第三磁环,第三磁环的下方设有第四电磁铁;所述第二中间齿轮成型有与其同轴心设置的第二变速齿轮和第四导向转轴,第二变速齿轮位于第二内齿圈的下方,第二变速齿轮上移可与第二内齿圈啮合,所述第二中间齿轮下部固定有第四磁环,第四磁环的下方设有第五电磁铁,第四电磁铁和第五电磁铁固定在支撑架上且都与单片机电性连接;所述第三导向转轴和第四导向转轴分别穿过对应的第三轴承,第三轴承插套并固定在支撑架上,第三轴承与第三导向转轴、第四导向转轴间隙配合。
19、当需要第二输出轴慢速正转时,单片机控制第五电磁铁工作,第五电磁铁驱使第四磁环上移,第四磁环带动第二中间齿轮上移,第二中间齿轮带动第二变速齿轮上移,第二变速齿轮上移与第二内齿圈啮合,此时驱动盘的动力依次通过第二齿轮、第二中间齿轮、第二变速齿轮、第二内齿圈传递给从动盘,从动盘带动第二输出轴慢速正转;当单片机控制第五电磁铁改变磁极时,第五电磁铁吸引第四磁环下移,第二变速齿轮脱离第二内齿圈,从而断开动力输出。
20、当需要第二输出轴慢速反转时,单片机控制第四电磁铁工作,第四电磁铁驱使第三磁环上移,第三磁环带动第一中间齿轮上移,第一中间齿轮带动第一变速齿轮上移与第二外齿圈啮合,此时驱动盘的动力依次通过长齿轮、第一中间齿轮、第一变速齿轮、第二外齿圈传递给从动盘,从动盘带动第二输出轴慢速反转;当单片机控制第四电磁铁改变磁极时,第四电磁铁带动第三磁环下移,第一变速齿轮脱离第二外齿圈,从而断开动力输出。
21、本发明进一步设置为:所述副壳体成型有上侧开口的驱动腔和下侧开口的隔离腔;所述第一离合机构、第二离合机构、反向驱动机构和变速机构置于驱动腔内。
22、通过将各种传动机构设置在驱动腔内,传动时产生的大部分噪声可“禁锢”在驱动腔内;从驱动腔传出的部分噪声通过隔离墙的进一步削减,可进一步降低噪音强度,从而降低电机工作时的噪音。
23、本发明进一步设置为:所述驱动腔的底部成型有多个第一通气孔,所述驱动腔的上端侧壁成型有多个连通驱动腔和隔离腔的第二通气孔,所述隔离腔的下端侧壁上成型有多个第三通气孔;
24、所述主轴的中部固定有叶轮,叶轮位于转子的上方且位于副壳体的下方。
25、电机工作时主轴带动叶轮转动,定子、转子产生的热量通过气隙部位等向上输送,通过叶轮和第一通气孔将热量泵入至驱动腔内,若电机工作时从第一输出轴、第二输出轴有部分水汽进入到驱动腔,可通过对驱动腔的加热使水汽蒸发,然后热量、热风通过第二通气孔进入到隔离腔,最后从第三通气孔排出到外界。由于叶轮持续工作,驱动腔内的热量也不会过高,不会影响电磁铁等元器件的正常使用。
26、本发明进一步设置为:所述下盖上成型有进风管道;
27、所述主壳体的底部成型有第四通气孔,第四通气孔位于转子的下方;
28、所述主轴的中部成型有与通孔相通的第五通气孔,第五通气孔位于转子和叶轮之间。
29、叶轮转动时,叶轮下部区域产生负压,外界的空气通过进风管道进入到下盖,然后进入下盖的空气分成两路,一路通过第四通气孔进入到定子和转子之间,然后沿着气隙上移,空气对定子进行换热冷却,从而将定子产生的热量向上带走;另一路进入到通孔与推拉杆之间的间隙中,然后沿着通孔上移并从第五通气孔排出到叶轮下方,空气对主轴及转子进行换热冷却,热量从间隙中向上传导排出。通过引入外界常温空气,可进一步提高电机的冷却效果。
30、本发明进一步设置为:所述进风管道内固定有过滤海绵。通过过滤海绵可对进入到下盖的空气进行过滤,防止杂质和过多的水汽进入。
31、本发明的突出效果是:
32、与现有技术相比,本发明通过采用单定子-单转子主体结构,配合多组离合实现双轴的单个输出或同步输出;通过设置反向驱动机构,可实现双轴的不同向输出,通过变速机构,可实现第二输出轴的不同向、不同速输出;在达到现有同向双轴输出电机功能的同时,解决了现有同向双轴输出电机(双定子、双转子)结构复杂、成本高、体积大的问题;
33、通过集成驱动腔与隔离腔的双层结构及双通道散热系统,达到了提升降噪效果与散热性能的目的;
34、通过单片机控制各机构独立运行,实现了双轴动力的灵活分配(独立启停、转向切换、变速输出),满足多场景差异化需求。