CN106224488B - 一种内置电动机的一体化谐波减速机装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内置电动机的一体化谐波减速机装置，目的在于解决目前电机通常与谐波减速机外接，导致减速机和电机的整体尺寸偏大，应用范围受限的问题。该装置包括中空柔轮、电机定子、永久磁钢、定子线圈、与定子线圈相配合的凸轮转子、深沟球轴承、柔性轴承、谐波钢轮、外壳、减速机后盖、角接触球轴承。本发明能有效解决现有减速机与电机整体尺寸过大的问题，同时有效缩小体积，减轻整体的重量，扩大谐波减速机的使用范围。本发明具有重量轻，体积小等优点，能够有效满足工业机器人、机械、医疗器械、机床、伺服系统、家用机器人人、服务机器人、电子设备等领域应用的需要，具有较高的应用价值和较好的应用前景，值得大规模推广和应用。

Description

一种内置电动机的一体化谐波减速机装置

技术领域

本发明涉及机械领域，尤其是机器人领域，具体为一种内置电动机的一体化谐波减速机装置。本发明能够有效减小谐波减速装置的体积，能广泛应用于工业机器人、机械、医疗器械、机床、伺服系统、家用机器人人、服务机器人、电子设备等领域，具有较好的应用前景。

背景技术

中国实用新型专利CN201410845287.8公开了一种组合谐波减速电机一体机，其包括一体连接的电机和减速机。该方案中，减速机包括依次传动的多级谐波减速装置。该方案中，在一级谐波减速的基础上根据减速比的需要再加了一级或多级谐波减速，在瞬间加大减速比，减小了传统行星组合减速机的体积，但又提高了转速比，由于谐波减速机是属于无间隙传动，因此大大提高了传动精度和重复定位精度。

申请人研究发现，现有的谐波减速机主要由刚性齿轮、柔性齿轮、波发生器三部分组成，主要用于降低电机速度、提升电机的力矩。由于电机与谐波减速机外接，导致减速机和电机的整体尺寸偏大，对于使用空间有限的场合将大大的受到限制。

而如何减小相应设备的体积，也一直是人们所迫切需要解决的问题。为此，本发明提供一种内置电动机的一体化谐波减速机装置。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对目前电机通常与谐波减速机外接，导致减速机和电机的整体尺寸偏大，应用范围受限的问题，提供一种内置电动机的一体化谐波减速机装置。本发明能有效解决现有减速机与电机整体尺寸过大的问题，同时有效缩小体积，减轻整体的重量，扩大谐波减速机的使用范围。本发明具有重量轻，体积小等优点，能够有效满足工业机器人、机械、医疗器械、机床、伺服系统、家用机器人人、服务机器人、电子设备等领域应用的需要，具有较高的应用价值和较好的应用前景，值得大规模推广和应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种内置电动机的一体化谐波减速机装置，包括中空柔轮、电机定子、永久磁钢、定子线圈、与定子线圈相配合的凸轮转子、深沟球轴承、柔性轴承、谐波钢轮、外壳、减速机后盖、角接触球轴承，所述中空柔轮内部设置有中空通道，所述电机定子呈圆环状且设置在中空柔轮外侧，所述永久磁钢设置在电机定子上且永久磁钢的中心轴与中空柔轮的中心轴平行，所述定子线圈设置在电机定子上且定子线圈所在平面与中空柔轮的中心轴垂直，所述凸轮转子设置在永久磁钢外侧；

所述凸轮转子内侧与中空柔轮之间通过深沟球轴承相连，所述凸轮转子外侧通过柔性轴承与谐波钢轮相连，所述外壳的一端设置有开口，所述外壳与减速机后盖构成电机壳体，所述谐波钢轮与电机壳体相连；

所述中空柔轮与外壳之间通过角接触球轴承活动连接，所述中空柔轮与外壳之间设置有与角接触球轴承相配合的油封机构。

所述外壳上分别设置有用于设置冷却液的冷却通道、与冷却通道相配合的冷却系统密封盖。

所述永久磁钢的中心轴与中空柔轮的中心轴重合。

所述外壳、谐波钢轮、减速机后盖依次相连构成电机壳体。

所述中空柔轮上设置有用于与负载相连的安装孔。

还包括与凸轮转子相配合的转子位置检测机构。

针对前述问题，本发明提供一种内置电动机的一体化谐波减速机装置。其中，中空柔轮、凸轮转子、谐波钢轮、柔性轴承构成谐波减速机的主要机构；电机定子、永久磁钢、定子线圈、凸轮转子共同构成电机的主要构件。

本发明中，凸轮转子既是谐波减速机的凸轮，同时也是电机的转子，凸轮转子（即电机机构的转子）的转动直接就传输给减速机的柔性轴承。中空柔轮上带有安装孔，可以外接负载；同时，中空柔轮内部设置有中空通道，即中空柔轮采用中空的设计，在进行线路排布时，电缆可以在从本发明的中心穿过，避免了电缆暴露在外面，使得电缆不易损坏，进而延长设备的使用寿命，而且，还减少了电缆的长度，进一步降低设备成本。考虑到电机内置于谐波减速机内部，不利于散热，因此，本发明在外壳上设计了冷却通道及与冷却通道相配合的冷却系统密封盖，本发明工作时产生的热量能通过冷却通道中的冷却液排出。

进一步，本发明中，还设置有与凸轮转子相配合的转子位置检测机构，通过转子位置检测机构能检测凸轮转子的位置，实现电机的闭环控制。

本发明将中空柔轮设置为中空结构，利用减速机中空的特点，巧妙的将电机置于减速机内部，并将谐波减速机和电机两部分有机结合，从而大大的减小了整体的体积。

本发明中，谐波减速机与电机采用一体化设计，且电机置于减速机内部，大大的缩小了设备的整体体积，解决了减速机与电机整体尺寸过大的问题。同时，本发明能有效减轻整体重量，降低制造成本，有效扩大谐波减速机的使用范围，尤其是在微小型运动关节的应用中，具有明显的优势。

另外，本发明的减速机和电机均采用中空设计，使得谐波减速机中心中空，在进行线路排布时，电缆可以在从本发明的中心穿过，避免了电缆暴露在外面，使得电缆不易损坏，还减少了所需电缆的长度，避免了不必要的浪费，并方便了其他部件与本发明动力输出端的连接。本发明中还设置有转子位置检测机构，能实时检测凸轮转子的位置，实现电机的闭环控制和凸轮转子的精确定位。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

（1）本发明采用一体化设计，且电机置于减速机内部，大大的缩小设备的整体体积；

（2）本发明中，减速机凸轮和电机转子采用一体化设计，由中空柔轮直接驱动凸轮转子转动，有效简化设备的结构，降低设备成本；

（3）本发明的凸轮转子实现了轴向定位功能；

（4）本发明通过冷却通道与冷却系统密封盖的相互配合，采用集成一体化液冷通道辅助散热，有效提高功率密度；

（5）本发明构思巧妙，设计合理，对现有设备结构进行了大幅优化，有效降低设备体积和生产成本，具有较好的应用效果，尤其能满足微小型运动关节应用的需要，具有较高的应用价值和较好的应用前景。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为实施例1中结构总装图。

图2为图1的侧视图。

图中标记：1、中空柔轮，2、油封机构，3、角接触球轴承，4、冷却系统密封盖，5、外壳，6、转子位置检测单元，7、电机定子，8、永久磁钢，9、定子线圈，10、冷却通道，11、凸轮转子，12、深沟球轴承，13、谐波钢轮，14、柔性轴承，15、减速机后盖。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

如图所示，本实施例的内置电动机的一体化谐波减速机装置包括中空柔轮1、电机定子7、永久磁钢8、定子线圈9、与定子线圈9相配合的凸轮转子11、深沟球轴承12、柔性轴承14、谐波钢轮13、外壳5、减速机后盖15、角接触球轴承3。其中，外壳5的一端设置有开口，外壳5、谐波钢轮13、减速机后盖15依次相连构成电机壳体。

其中，中空柔轮1内部设置有中空通道。电机定子7呈圆环状且设置在中空柔轮1外侧，永久磁钢8设置在电机定子7上且永久磁钢8的中心轴与中空柔轮1的中心轴重合，定子线圈9设置在电机定子7上且定子线圈9所在平面与中空柔轮1的中心轴垂直，凸轮转子11设置在永久磁钢8外侧。凸轮转子11内侧与中空柔轮1之间通过深沟球轴承12相连，凸轮转子11外侧通过柔性轴承14与谐波钢轮13相连。

中空柔轮1与外壳5之间通过角接触球轴承3活动连接，中空柔轮1与外壳5之间设置有与角接触球轴承3相配合的油封机构2。同时，外壳5上还分别设置有用于设置冷却液的冷却通道10、与冷却通道10相配合的冷却系统密封盖4。

本实施例中，还包括与凸轮转子11相配合的转子位置检测机构，通过转子位置检测机构能够对凸轮转子11的位置进行有效检测；中空柔轮1上设置有用于与负载相连的安装孔。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种内置电动机的一体化谐波减速机装置，其特征在于，包括中空柔轮（1)、电机定子（7)、永久磁钢（8)、定子线圈（9)、与定子线圈（9)相配合的凸轮转子（11)、深沟球轴承（12)、柔性轴承（14)、谐波钢轮（13)、外壳（5)、减速机后盖（15)、角接触球轴承（3)，所述中空柔轮（1)内部设置有中空通道，所述电机定子（7)呈圆环状且设置在中空柔轮（1)外侧，所述永久磁钢（8)设置在电机定子（7)上且永久磁钢（8)的中心轴与中空柔轮（1)的中心轴平行，所述定子线圈（9)设置在电机定子（7)上且定子线圈（9)所在平面与中空柔轮（1)的中心轴垂直，所述凸轮转子（11)设置在永久磁钢（8)外侧；

所述凸轮转子（11)内侧与中空柔轮（1)之间通过深沟球轴承（12)相连，所述凸轮转子（11)外侧通过柔性轴承（14)与谐波钢轮（13)相连，所述外壳（5)的一端设置有开口，所述外壳（5)与减速机后盖（15)构成电机壳体，所述谐波钢轮（13)与电机壳体相连；

所述中空柔轮（1)与外壳（5)之间通过角接触球轴承（3)活动连接，所述中空柔轮（1)与外壳（5)之间设置有与角接触球轴承（3)相配合的油封机构（2)。

2.根据权利要求1所述内置电动机的一体化谐波减速机装置，其特征在于，所述外壳（5)上分别设置有用于设置冷却液的冷却通道（10)、与冷却通道（10)相配合的冷却系统密封盖（4)。

3.根据权利要求1所述内置电动机的一体化谐波减速机装置，其特征在于，所述永久磁钢（8)的中心轴与中空柔轮（1)的中心轴重合。

4.根据权利要求1或2或3所述内置电动机的一体化谐波减速机装置，其特征在于，所述外壳（5)、谐波钢轮（13)、减速机后盖（15)依次相连构成电机壳体。

5.根据权利要求1或2或3所述内置电动机的一体化谐波减速机装置，其特征在于，所述中空柔轮（1)上设置有用于与负载相连的安装孔。

6.根据权利要求1或2或3所述内置电动机的一体化谐波减速机装置，其特征在于，还包括与凸轮转子（11)相配合的转子位置检测机构。

7.根据权利要求4所述内置电动机的一体化谐波减速机装置，其特征在于，所述中空柔轮（1)上设置有用于与负载相连的安装孔。

8.根据权利要求4所述内置电动机的一体化谐波减速机装置，其特征在于，还包括与凸轮转子（11)相配合的转子位置检测机构。

9.根据权利要求5所述内置电动机的一体化谐波减速机装置，其特征在于，还包括与凸轮转子（11)相配合的转子位置检测机构。