本技術涉及電機領域，尤其涉及一種空心杯電機轉子及包括其的空心杯電機。

背景技術：

1、空心杯電機由于采用無鐵芯的結構設計，因此其轉動慣量在遠低于鐵芯電機的同時，還具有體積緊湊的特點。也正是由于其穩(wěn)定運行易控制、體積緊湊的特點，非常適合在小型設備，尤其是機器人上使用。

2、目前主流的空心杯電機的研發(fā)思路都是在保證一定剛性和防護性的情況下，極盡輕量化來提供轉矩，因此支架采用塑料，同時線圈采用浸漆工藝處理。

3、如圖1所示，公開了一種傳統(tǒng)的空心杯電機的轉子3’的結構，包括轉軸33’、浸漆工藝處理的線圈31’、塑料支架32’和換向器34’，塑料支架32’的表面是基本平坦的，整個轉子不具有任何的可以提供散熱的結構或元件，平坦的支架32’和換向器34’之間簡單地灌膠固定在一起。

4、但是，這種空心杯電機在相對封閉狹小的環(huán)境下使用時，例如人形機器人的手掌或手指上使用時，工作的穩(wěn)定性欠佳。

5、具體來說，申請人在將此種類型的空心杯電機應用在人形機器人的手上時，發(fā)現(xiàn)：

6、為了將空心杯電機使用在此種苛刻的狹小和封閉的空間內，空心杯電機的尺寸就會變得很小，傳統(tǒng)空心杯電機緊湊的體積和輕量化的結構設計，在不具備良好散熱環(huán)境的情況下，提高的扭矩無法發(fā)揮出來，反而會因為散熱問題性能和工作穩(wěn)定性大量的下降。

技術實現(xiàn)思路

1、第一方面，需要說明的是，為了實現(xiàn)本技術的空心杯電機轉子和空心杯電機，申請人是付出了創(chuàng)造性的勞動的，例如可以體現(xiàn)為：為了解決空心杯電機的散熱問題，申請人曾考慮過在安裝環(huán)境內新增主動散熱風扇來為空心杯電機散熱。但是該主動散熱風扇的添加，對一些狹小環(huán)境本就局促的空間幾乎不可能，更加別提該主動散熱風扇的自身的電機也會產(chǎn)生熱量，提高安裝環(huán)境的整體溫度。

2、另外，申請人也想到利用空心杯電機已有的轉軸的突出的輸出端，少量延長其輸出端并在其上額外附加小型的風扇扇葉，利用同一個空心杯電機在轉動驅動的同時實現(xiàn)散熱，但是這種布置相對增加了空心杯電機的軸向長度，導致整體體積有所增加，不適合“寸土寸金”的例如人形機器人等的小型設備進行使用。

3、為了保障空心杯電機在體積不發(fā)生變化的同時實現(xiàn)較佳的散熱效果，申請人一方面提出了前述實施例中的空心杯電機轉子。該電機轉子包括筒狀線圈和支架。即在筒狀線圈的一端口提供徑向支承的支架，支架的內表面或者外表面延伸出多個扇葉，即設置扇葉的支架的表面可為所述支架的外表面，也可以為所述支架的內表面，以形成支架自帶的散熱風扇。在一些實施例中，為了適應電機正轉反轉，在電機正轉反轉的情況下，扇葉都能更好的扇風，可使扇葉的底端垂直于所述支架的表面。而在另一些實施例中，為了加大扇葉扇風時扇葉與空氣的作用面，可使扇葉頂端的厚度不大于底端的厚度。這種情況下，扇葉的形狀就可以是有多種的了，比如，可以是平直的長方體、三棱柱、機翼型的扇葉，也可以是長度方向上有一定彎曲弧度的長方體、三棱柱、機翼型的扇葉，只要整個扇葉的不在以轉軸為圓心的同一圓周上(即長度方向上與該圓周重合)，轉子轉動時，該扇葉就能起到扇風散熱的效果。因為如果整個扇葉在以轉軸為圓心的同一圓周上，當轉子轉動時，扇葉就起不到扇風效果?？梢园l(fā)現(xiàn)，本技術利用支架處已有的“空余”的軸向空間新增了散熱風扇，并未增加整體空心杯電機體積的同時就實現(xiàn)了主動散熱，達到了體積和散熱兼得的效果。

4、但是，對該風扇的加入其實也是困難重重的，通常的理解，新增風扇，需要加一個可以固定在“軸桿”上的風扇套件，而支架尾部露出的轉軸往往需要安裝換向器(例如參考圖1的背景技術)，不存在裸露的“軸桿”可以放置常規(guī)的“風扇套件”，如果嘗試直接將換向器的柱狀本體自身作為“軸桿”，則要面對在其上的風扇如何確保相對鎖止和與換向器之間電氣絕緣的問題，這是很難實現(xiàn)的。換句話說，按照常規(guī)的設計思維，在支架處的這個空間內設置散熱風扇是極其困難甚至不可能的。

5、但是，申請人意外地想到，風扇并不一定要“完整的套件”：用于安裝在轉軸的固定環(huán)以及固定環(huán)上延伸的扇葉。可以通過在支架的表面延伸出多個扇葉，這些扇葉不需要固定環(huán)，也形成了“散熱風扇”。不僅如此，沒有了固定環(huán)，也減少了引入散熱風扇的新增重量。

6、在實施這個構想的過程中，申請人也意外地發(fā)現(xiàn)，“散熱風扇”設置在支架處的軸向空間內，除了不增加整個空心杯電機的體積之外，整體的散熱測試結果也比預期地更理想，通過后續(xù)的溫度測試驗證發(fā)現(xiàn)，靠近支架的“吹風”散熱，除了會顯著降低地空心杯電機轉子本就發(fā)熱更厲害的線圈和支架的溫度之外，更有利地是這種降低竟然是空心杯電機轉子全局溫度的均勻地降低，各零部件之間的溫差也極大的減少了。

7、在實現(xiàn)了良好的散熱的基礎上，不僅保證了電機的工作狀態(tài)的穩(wěn)定，電機的峰值轉矩密度同樣得以提升，提高了電機的堵轉性能。

8、總的來說，本技術通過在支架處利用延伸的方式一體成型地“生長”出多個扇葉，在沒有增加轉子軸向尺寸的情況下，在轉子上形成了散熱風扇，不影響整體的電機的體積，增加的重量也微乎其微，并且實現(xiàn)了預料不到的良好的散熱效果，非常適合小安裝環(huán)境的設備使用。

9、此外，相對于上述在支架內表面或者外表面設置扇葉的方案，本技術還提供了一種保證散熱效果但不增加支架重量的方案，即在轉子的支架上設置在貫通氣孔。而為了進一步增加轉子的空氣流動量和流速，又考慮到電機的機殼可開散熱孔的位置不太一樣，有些電機位于轉子支架外表面一側的機殼部分便于開散熱孔，有些電機位于轉子支架內表面一側的機殼部分便于開散熱孔，因此，在一些實施例中，貫通氣孔在支架內表面的內孔口的直徑可以大于外孔口的直徑。這樣轉子內部(內表面一側)的空氣就可以快速地、大量地向轉子外部(外表面一側)流竄，同樣地，在一些實施例中，貫通氣孔的內孔口的直徑小于外孔口的直徑，這樣轉子外部(外表面一側)的空氣就可以快速地、大量地向轉子內部(內表面一側)流竄。

10、為了進一步加大流經(jīng)貫通氣孔空氣流動量和流速，在一些實施例中，貫通氣孔的內孔口所圍成的口面與所述支架的內表面相交或相切。在另一些實施例中，貫通氣孔的外孔口所圍成的口面與所述支架的外表面相交或相切。這樣使得轉子在轉動時，不管是貫通氣孔的內孔口還是外孔口，其所圍成的口面都可以將更多的空氣灌入起空中，使空氣的流量和流速再進一步增大。

11、本技術上述提供的在支架上設置扇葉和設置貫通氣孔的方案，皆可以單獨使用，也可以結合使用。結合使用時，如果是在支架外表面設置扇葉，則可以將貫通氣孔的內孔口直徑設置得比外孔口直徑大。如果是在支架內表面設置扇葉，則可以將貫通氣孔的內孔口直徑設置得比外孔口直徑小。這種結合方案，可以實現(xiàn)轉子內或外表面之間空氣的雙重加速、加量流動。

12、在一些實施例中，支架的表面上設置有：

13、多個定位槽，圍繞所述支架的中心布置，所述多個定位槽用于容置換向器的多個換向片；

14、多個引線孔，用于供所述筒狀線圈的引線穿過；

15、多個引線槽，用于將穿過所述多個引線孔的多條引線相應地導向所述多個定位槽。

16、本實施例中，定位槽和引線槽的設計，便于定位和固定引線和換向片，實際生產(chǎn)過程中，可以提高轉子的加工效率，并且整體的加工質量相對穩(wěn)定。不僅如此，槽的設置，還可以一定程度上減少軸向空間的占用，結構上更加緊湊。需要說明的是，此處的“槽”不是通孔，而是“凹槽”的簡稱。

17、在一些實施例中，多個定位槽中每兩個相鄰的定位槽之間設置有至少一個扇葉，以形成多個扇葉，每個扇葉包括上端部和下端部，上端部鄰近支架的表面的外邊沿，下端部鄰近對應的兩個相鄰的定位槽之間的交點。采用此種實施例，可以最大化地增加扇葉的尺寸來提高“風力”，達到更好的散熱效果。

18、在一些實施例中，多個定位槽中每兩個相鄰的定位槽之間設置有至少一個所述扇葉，每個所述扇葉的上端部鄰近所述支架的表面的外邊沿，每個所述扇葉的下端部鄰近對應的所述兩個相鄰的定位槽之間的交點。

19、在一些實施例中，筒狀線圈灌封有導熱膠并與所述支架固定連接在一起，所述支架的多個引線槽、所述多個定位槽灌封有導熱膠以與所述換向器固定連接在一起。

20、在一些實施例中，導熱膠的導熱系數(shù)為0.5～2.5w/m·k，所述導熱膠優(yōu)選為2w/m·k的環(huán)氧樹脂。

21、在一些實施例中，支架為金屬制成，優(yōu)選為鋁合金制成。

22、第二方面，本技術還提供一種空心杯電機，其包括：機殼和設置在所述機殼內的空心杯電機轉子，所述空心杯電機轉子采用本技術任一實施例所述的空心杯電機轉子。本技術提供的該電機，主要是依據(jù)轉子采用的散熱方案，如單獨采用貫通氣孔的方案，單獨采用設置扇葉的方案，或者結合二者的方案，來適配設計電機機殼或者其他外部封裝部件的形狀或者其散熱孔數(shù)量、位置、形狀等，進而形成散熱效果和重量俱佳的電機。具體可以如下：

23、在一些實施例中，所述空心杯電機還包括：刷盒；所述空心杯電機轉子和所述刷盒安裝在所述機殼內；所述機殼包括端蓋；所述端蓋中央設有進氣孔；所述端蓋的進氣孔和所述刷盒的通孔在同一軸線上，構成散熱進氣通道。

24、在一些實施例中，空心杯電機轉子采用的本技術中扇葉位于支架的外表面和/或貫通氣孔的內孔口的直徑大于外孔口的直徑的任一實施例所述的空心杯電機轉子。

25、在一些實施例中，機殼還包括殼體；所述殼體的端面上設有多個散熱孔；所述空心杯電機轉子安裝在所述機殼內后，所述筒狀線圈與殼體上的所述多個散熱孔相對應。

26、在一些實施例中，刷盒的朝向所述支架的表面設有迎風面和回流面。

27、在一些實施例中，迎風面為自所述刷盒通孔邊沿起逐漸向刷盒周邊降低的面。

28、在一些實施例中，迎風面最低處到所述刷盒中心的距離與所述扇葉的吹風覆蓋區(qū)域匹配。

29、在一些實施例中，空心杯電機轉子采用的本技術中扇葉位于支架的內表面和/或貫通氣孔的內孔口的直徑小于外孔口的直徑的任一實施例所述的空心杯電機轉子。

30、在一些實施例中，刷盒設有多個散熱孔；所述空心杯電機轉子安裝在所述機殼內后，所述筒狀線圈與所述刷盒上的所述多個散熱孔相對應。

31、本技術利用支架處已有的“空余”的軸向空間新增扇葉或者直接在支架表面設置貫通氣孔，并未增加整體空心杯電機體積的同時就實現(xiàn)了主動散熱，達到了體積和散熱兼得的效果。