CN1009692B - 带齿轮的电动机 - Google Patents

Abstract

将减速齿轮(6)固紧在带齿轮的电动机的主体(1)上，而电动机定子是固紧在主体的可拆卸电子部分(13)上。电动机转子(7)连接至齿轮的输入轴(15)上和经过输入轴伸出的同心的输出轴(20)上。按照本发明的输出轴(20)是安装在基本上靠近壳体(1，13)的端面的轴承(3，4)内。输出轴的一端是由齿轮的法兰形盖(2)构成，该法兰是安装在靠近壳体外周的轴承(3)内。该齿轮可以通过几级摩擦齿轮来实现。

Description

本发明涉及一种机械致动器，更准确地说是涉及一种带齿轮的电动机。

电动机和齿轮以及它们的组合是经常作为连续驱动装置以及作为控制一个轴的回转圈数和回转角度的致动器。在本发明中，这种组合还包括许多传感器和控制线路。

已知的这种组合通常是由可以得到的器件组装起来，诸如直流或交流电动机，各种齿轮和传感器单元和控制线路部分。然后该组合将包括许多轴承，轴接头，各部分之间的安装接头和电缆。因此采用这种型式的组合体对于设计者要出现各种重复出现的问题，特别是由于固定装置和尺寸的改变。这也就导致在这种型式的组合体中所包括的各种装置和构构的设计和安装方面带来各种困难。此外，在现有技术中在机械方面的复杂的设计当要求具有良好的刚性结构时经常导致结构复杂。因此，这种型式的组合体装置在使用和维修方面是既苯重又费工时，而在制造中这将导致经济效益方面的主要负担。

在芬兰专利26230号中介绍了一种电动机和齿轮的组合体，其中为了改变传动比其齿轮部分可以更换。被驱动装置是连接在电动机一端的轴上。

本发明的目的是提供一种包括一个电动机和一个齿轮的改进的而且结构简单的组合体，该组合体的结构牢靠，便于维修并适用于在许多种工作条件下使用。

按照本发明，一种带齿轮的电动机，其中减速齿轮的固定部分是固 紧在主体的固定部分上，该主体由一个封闭的壳体组成，而其中电动机定子是紧固在该主体的可动端部上，电动机转子以其输入轴和一个通过输入轴并与它同心延伸的输出轴连接到齿轮上，其特征在于：输出轴的另一端是由齿轮的法兰形盖构成，该法兰是安装在靠近壳体外周部分的轴承内。

该齿轮例如可以是一个市场买到的行星齿轮或摩擦齿轮，而且由于输入轴是空心的，它可以通过该输入轴导出输出轴。该输出轴最好是安装在位于箱形壳体两端的轴承内，此外，轴的另一端就形成该齿轮装置的法兰形盖。带有齿轮的电动机最好是安装在一个与该轴同心的圆筒形壳体内，其它形状的壳体也可以采用。

本发明的基本特征是在各个权利要求中进行了描述。本发明的各个最佳实施例将结合附图进行描述如下：

图1是显示本发明的带齿轮的电动机的一个最佳实施例的截面剖示图;

图2是显示本发明的另一个实施例;和

图3是显示一个带有三联齿轮的进一步发展的电动机。

在图1中的壳体的固定部分1是通过止动件17，例如可采用螺钉，固定在支撑着带齿轮的电动机的结构的圆周上。齿轮的固定部分是固定在壳体的固定部分1上，而齿轮的输出端是连接在输出轴20的输出法兰2上，由电动机/齿轮驱动的部件要紧固在法兰2上。该法兰2最好是与轴20做成一个整体件。

输入轴15是由电动机的转子7带动转动的，该转子固定在轴上，电动机的定子是固定在壳体的可拆卸部分13上。该输入轴15是安装在主体1和齿轮传动机构的法兰形盖2的轴承内。为了使输出轴具有良好的稳定性，该输出轴位于靠近圆周的端部法兰的轴承3内，并且另一端安装在轴承4内。电动机的定子8，传感器9和线路11是固定在主体的可拆 卸部分13上以便根据各种需要进行控制和操纵。合适的电动机是直流电动机，其转动方法和转数多少以及转动运动的速率是通过线路11根据例如来自控制电缆的信号进行控制。部分13是通过一个拧到输出轴的螺纹上的螺母5对着轴承4固紧在主体上沿着点16的圆周边对着的部分上。用于电动机的电力供应的连接电缆以及用于传感器和控制线路的电缆都通过进口12通入主体内。

主体的可拆卸的电子部分11是通过拧松螺母5再取下来以便进行维修或其它目的，然后可以通过一个简单的方法将整个的部分13包括内部部件在内一起沿着分离表面14-14取下来。为便于拆卸过程，各电缆都设置有适当的连接器。

当部分13取下或可能进行更换时，电动机转子7，传感器转子10，轴承3和减速齿轮6都保持不动。

将传感器转子10和20′固定到输入轴和输出轴上是合适的，由此可以通过传感器9提供信息从而对转速，转数，转动方向，转动角度或相关的量进行控制。传感器可以采用市场上能买到的或者为此要求专门设计的传感器。

因为传感器转子可以安装在输入轴上也可以安装在输出轴上，这样就有可能对电动机和齿轮的工作情况以多种途经进行监控和控制。

当要求两轴承之间具有一个较长距离时，则该主体的可拆卸部分13就是宽阔的，由此可以提供用于电动机的控制，例如用于电动机的电源供给，和用于其它有用的调节装置所需要的空间，这些调节装置可以是由市场上购买的部件组装起来和/或者由为此目的专门设计的部件制成的。

另一种具有优点的带齿轮的电动机的实施例图2所示。其中相同的标号用以表示图1中所用的同样的另件。实际上其主要差别是其减速齿轮是由若干钢球实现的一个摩擦齿轮30组成，而钢球30又构成法兰形盖 2的轴承。这种型式的一种摩擦齿轮如在芬兰专利7136号中所介绍的那样。在本发明中钢球30都是在沿着钢球排列的滚道表面上以相互间等距离设置的。该钢球30构成相当于图1中的轴承3的轴承。它们进一步构成齿轮6。这些钢球紧挨着在转子中安置的沟槽内的两个表面31，主体1中的一个表面32和输出法兰中的一个表面33上。当电动机运转时，在图2的截面剖示图中的表面31，32，33形成一个圆形轨道。齿轮的传动比是由表面31，32，33至轴的轴线34的距离和这些距离之间的相互关系确定的。

上面所描述的电动机/齿轮可以进一步配置，输出轴20的轴承30，3，4，和在壳体的各部分之间的垫片19，22，23，24，以及，进口垫片都是液体密封的。在该结构中主体的整个内部充以合适的液体，例如水-丙二醇溶液，从而有可能通过液体和垫片的组合作用将电动机/齿轮置于水中或者一种含有微振磨损气体的环境中。或者只有主体的一部分填充以液体。

当需要时，齿轮传动机构的另件可以通过22，23和24进行密封。该齿轮也可以在干燥条件下进行运转，这样就不需要密封了。

对于这种类型的带有摩擦齿轮的装置其传动比是难以预先确定的，其中一部分原因是由于另件制造中有公差，另一部分原因是由于工作过程中的另件磨损。但是，在工作过程中所出现的传动比的变化是无问题的，这是因为按照本发明的电动机/齿轮是由来自传感器10，20′和9的信息进行控制的。控制电子装置11可带有一个反馈系统，这样则输出轴20′的转数或转角能够进行准确地控制，而与齿轮传动比的变化无关。

另一方面，由传感器9，10，20′所感受的传动比的变化可以用于在长期的工作过程中来监控该电动机/齿轮，以及例如用于轴承间隙的调整。

当钢球的材料和与其相接触的各表面的材料已通过适当的方法进行选择并确定尺寸之后，上述各种变化了基本上可以完全避免。

参看图3，所采用的轴承与图2中所示的摩擦轴承结构是一样的，但是作为一个举例显示了一个三级结构。但是可以采用二，四，五级等等。与图2中所示的相同的另件以相同的标号表示。

在齿轮的不同级中的钢球以标号30，30′，30″表示。各齿轮级所对应的输入轴以标号15，15′，15″表示，而其垫片以标号24，24′和24″表示。减速齿轮是由以钢球30，30′，30″实现几个同轴摩擦齿轮构成的。

每个齿轮级可以具有一个由它的各接触表面的半径所确定的齿轮传动比。在此实施例中，每个齿轮级的传动比可以是16∶1，由此所给定的总的齿轮传动比为4096∶1。

每个齿轮级的输入轴和输出轴，都可以配置以传感器转子10，10′和10″，20′，即传感器转子10，10′，10″，20′都是设置在每个齿轮级的各轴上，从而上面所提到的控制和监控功能依靠一个反馈线路得以实现。

本发明的电动机/齿轮可以适当地配置以如图中所示的一个空心输出轴20。根据使用要求，轴向支撑构件，转动轴，电缆和管路，以及用液体和气体的管子就可以通过该装置的主体导入或者作为由电动机/齿轮驱动的装置或各装置的功能部件或者作为独立的单元。

当一个带有内螺纹的另件安装至空心输出轴20的内侧时，则该电动机/齿轮的输出轴的转动运动就可以转换成一个伸入到输出轴内的直接可控轴向运动，图中未显示。

由传感器9，10，20和控制电子线路进行操纵的转动运动可以得到精确地限定，甚至达到一转的百分之几，或者在控制的速度条件下延伸至连续的转动运动。由于减速齿轮的传动比和上述螺栓螺纹的节距的关系，在空心轴内运动的主轴可以甚至在单级齿轮情况以一个优先于0.01毫米的设定准确度进行精确地控制。

带齿轮的电动机既可以用作转动运动又可作为轴向运动的致动器，其齿轮传动比可在5∶1和10，000∶1之间任选。

Claims (10)

1、一种带齿轮的电动机，其中减速齿轮的固定部分(6)是固紧在主体的固定部分(1)上，该主体由一个封闭的壳体组成，而其中电动机定子是紧固在该壳体的可动端部(13)上，电动机转子(7)以其输入轴(15)和一个通过输入轴并与它同心延伸的输出轴(20)连接到齿轮上，其特征在于：输出轴(20)的一端是由齿轮的法兰形盖(2)构成，该法兰是安装在靠近壳体外圆周部分的轴承(3)内，所述端部(13)可整体拆卸并包括环绕着输入轴和/或输出轴(15，20)的传感器(9)，端部(13)由一紧固到输出轴上的部件固定在其位置上。

2、如权利要求1所述带齿轮的电动机，其特征在于：其减速齿轮是由以若干钢球（30）实现的一个摩擦齿轮构成的，而钢球（30）又构成法兰形盖（2）的轴承，端部（13）的紧固是由紧固件（5）通过轴承（14）实现的，从而得到无间隙的予拉轴承（4和3;30）。

3、如权利要求2所述带齿轮的电动机，其特征在于：所述减速齿轮是由以钢球（30，30′，30″）实现的几个同轴摩擦齿轮构成的。

4、如权利要求1所述带齿轮的电动机，其特征在于：所述端部（13）还包括环绕着轴（15，20）安置的电子控制线路（11），而传感器转子（10）既可以设置在齿轮的输入轴（15）上也可以设置在输出轴（20）上。

5、如权利要求3和4所述带齿轮的电动机，其特征在于：其传感器转子（10，10′，10″，20′）都是设置在每个齿轮级的各轴上。

6、如权利要求1至3所述任何一项要求的带齿轮的电动机，其特征在于：输出轴（20）的轴承（30;3，4），在壳体各部分之间的垫片（19;22，23，24），和进口垫片（18）都是液体密封的，该带齿轮的电动机是完全地或部分地填充以液体的。

7、如权利要求1至4所述任何一项要求的带齿轮的电动机，其特征在于：其输出轴（20）是空心的。

8、如权利要求5所述带齿轮的电动机，其特征在于：其输出轴（20）是空心的。

9、如权利要求6所述带齿轮的电动机，其特征在于：其输出轴（20）是空心的。

10、如权利要求5所述带齿轮的电动机，其特征在于：将一个构件以螺纹拧在输出轴（20）的内侧，则输出轴（20）的转动运动就可以转化为伸入到输出轴内的主轴的直接可控的轴向运动。

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