CN106487158B - 一种内置电动机的扁平一体化谐波减速机装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内置电动机的扁平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。该装置包括前端盖、后端盖、电机定子、定子线圈、永久磁钢、一体化凸轮转子、第一连接轴承、谐波钢轮、柔性轴承、与前端盖相配合的一体化柔轮、交叉滚子轴承，所述前端盖包括环形盖体、与环形盖体相连的空心连接轴。本发明中，减速机凸轮和电机转子采用一体化设计，由电机转子直接驱动凸轮转动，有效简化设备的结构，降低设备成本。同时，本发明装置采用扁平化设计，能有效缩短减速机的轴向长度，可解决减速机轴向安装空间不足的现象，提高产品的轴向适用性。
Description
技术领域
本发明涉及机械设备领域，尤其是谐波减速机领域，具体为一种内置电动机的扁平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、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
中国发明 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扁平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扁平一体化谐波减速机装置。本发明采用扁平式设计，能有效解决现有减速机与电机整体尺寸过大的问题，同时有效减轻整体的重量，扩大谐波减速机的使用范围。本发明中，减速机凸轮和电机转子采用一体化设计，由电机转子直接驱动凸轮转动，有效简化设备的结构，降低设备成本。同时，本发明的装置采用扁平化设计，能有效缩短减速机的轴向长度，可解决减速机轴向安装空间不足的现象，提高产品的轴向适用性。与现有设备相比，本发明具有重量轻，体积小等优点，能有效扩大谐波减速机的使用范围，尤其对于微小型的运动关节中的应用有明显的优势，能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、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。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种内置电动机的扁平一体化谐波减速机装置，包括前端盖、与前端盖相连的后端盖、电机定子、定子线圈、与电机定子相配合的永久磁钢、一体化凸轮转子、第一连接轴承、与后端盖相连的谐波钢轮、柔性轴承、与前端盖相配合的一体化柔轮、交叉滚子轴承，所述前端盖包括环形盖体、与环形盖体相连的空心连接轴，所述环形盖体与空心连接轴采用一体成型，所述前端盖与后端盖构成减速机壳体；
所述电机定子设置在空心连接轴上，所述定子线圈设置在电机定子上，所述一体化凸轮转子与电机定子相配合且一体化凸轮转子能相对电机定子转动；
所述一体化凸轮转子包括设置在电机定子外侧的第一连接段、连接件、第二连接段，所述第一连接段、第二连接段分别呈圆管状且第一连接段的外径大于第二连接段的外径，所述第一连接段、连接件、第二连接段依次相连为一体，所述第二连接段通过第一连接轴承与前端盖相连；
所述谐波钢轮通过柔性轴承与一体化凸轮转子相连，所述一体化柔轮通过交叉滚子轴承与谐波钢轮相连，所述交叉滚子轴承与谐波钢轮之间、前端盖与后端盖之间分别设置有油封装置。
所述连接件呈环形且连接件的两端分别与第一连接段、第二连接段相连。
所述第一连接轴承为深沟球轴承。
所述后端盖与谐波钢轮之间还设置有密封圈。
所述密封圈呈O型。
所述前端盖上设置有用于与负载相连的安装孔。
所述永久磁钢的中心轴与空心连接轴的中心轴重合。
还包括转子位置检测机构，所述转子位置检测机构设置在减速机壳体内且转子位置检测机构能对一体化凸轮转子的位置进行检测。
所述前端盖、后端盖上分别设置有用于冷却的冷却通道。
针对前述问题，本发明提供一种内置电动机的扁平一体化谐波减速机装置。本发明中，谐波减速机的功能主要由一体化柔轮、谐波钢轮、柔性轴承、一体化凸轮转子四部分组成；电机的功能实现则主要由定子线圈、电机定子、永久磁钢、一体化凸轮转子实现。本发明中，一体化凸轮转子既作为谐波减速机的凸轮，同时也作为电机的转子，电机转子的转动直接就传输给减速机的柔性轴承。
该装置包括前端盖、与前端盖相连的后端盖、电机定子、定子线圈、与电机定子相配合的永久磁钢、一体化凸轮转子、第一连接轴承、与后端盖相连的谐波钢轮、柔性轴承、与前端盖相配合的一体化柔轮、交叉滚子轴承。
其中，前端盖包括环形盖体、与环形盖体相连的空心连接轴，环形盖体与空心连接轴采用一体成型，前端盖与后端盖构成减速机壳体。
电机定子设置在空心连接轴上，定子线圈设置在电机定子上，一体化凸轮转子与电机定子相配合且一体化凸轮转子能相对电机定子转动。
本发明中，巧妙的利用减速机中空的特点，巧妙的将电机置于减速机内部，从而大大的减小了整体的体积。同时，一体化凸轮转子采用三段式设计，其包括设置在电机定子外侧的第一连接段、连接件、第二连接段。第一连接段、第二连接段分别呈圆管状且第一连接段的外径大于第二连接段的外径，第一连接段、连接件、第二连接段依次相连为一体，第二连接段通过第一连接轴承与前端盖相连。采用该结构能够在缩短装置整体轴向长度的前提下，提高产品的轴向适应性。同时，采用错位设计，有利于减小设备沿径向的体积，这是现有技术所没有的。
同时，本发明中，谐波钢轮通过柔性轴承与一体化凸轮转子相连，一体化柔轮通过交叉滚子轴承与谐波钢轮相连。该结构中，采用交叉滚子轴承作为连接部件，使得一体化柔轮能够与谐波钢轮相连，并有效传递载荷，在保证装置精确旋转的前提下，也使得设备的使用寿命显著延长，有利于降低设备的维护和使用成本。
进一步，交叉滚子轴承与谐波钢轮之间、前端盖与后端盖之间分别设置有油封装置。
本发明中，前端盖上带有安装孔，可以外接负载；同时，其采用中空的设计，在进行线路排布时，电缆可以在从谐波减速机的中心穿过，避免了电缆暴露在外面，使得电缆不易损坏，而且还减少了电缆的长度，避免了不必要的浪费。
基于电机内置于谐波减速机内部，不利于散热，本发明在前端盖、后端盖上分别设置有冷却通道，在冷却通道内设置冷却液。在装置工作时，电机和减速机产生的热量能通过冷却通道内的冷却液排出，进而保证装置整体处于合适的温度，有效延长设备的使用寿命。
进一步，还包括转子位置检测机构，所述转子位置检测机构设置在减速机壳体内且转子位置检测机构能对一体化凸轮转子的位置进行检测。转子位置检测机构能用于检测一体化凸轮转子的位置，实现电机的闭环控制。
综上所述，与现有设备相比，本发明具有如下优点：
1）本发明将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；
2）本发明中，减速机凸轮和电机转子采用一体化设计，由电机转子直接驱动凸轮转动，有效简化设备的结构，降低设备成本；
3）本发明的扁平式设计，能有效缩短减速机的轴向长度，可解决减速机轴向安装空间不足的现象，提高产品的轴向适用性；
4）本发明中的电机转子输出轴承实现了凸轮的轴向定位功能；
5）本发明将减速机柔轮与输出轴采用一体化设计，有效减少部件数量，简化整体的结构，降低设备生产和维护成本；
6）本发明通过设计冷却通道，进行辅助散热，提高功率密度；
7）本发明中的转子位置检测机构能实时检测一体化凸轮转子的位置，实现电机的闭环控制和转子的精确定位；
8）本发明中，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，电缆可以在从谐波减速机的中心穿过，避免了电缆暴露在外面，使得电缆不易损坏，而且还减少了电缆的长度，避免了不必要的浪费，且方便了其他部件与连接轴输出端的连接；
9）本发明能有效减轻装置整体重量，降低成本，扩大谐波减速机的使用范围，尤其对于微小型的运动关节中的应用有明显的优势。
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为本发明 的结构示意图。
图中标记：1、冷却通道，2、前端盖，3、定子线圈，4、电机定子，5、转子位置检测机构，6、永久磁钢，7、一体化柔轮，8、交叉滚子轴承，9、油封装置，10、谐波钢轮，11、密封圈，12、柔性轴承，13、一体化凸轮转子，15、第一连接轴承，16、后端盖。
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扁平一体化谐波减速机装置包括前端盖、与前端盖相连的后端盖、电机定子、定子线圈、永久磁钢、一体化凸轮转子、第一连接轴承、与后端盖相连的谐波钢轮、柔性轴承、与前端盖相配合的一体化柔轮、交叉滚子轴承。其中，前端盖包括环形盖体、与环形盖体相连的空心连接轴，环形盖体与空心连接轴采用一体成型，前端盖与后端盖构成减速机主支撑体。前端盖采用中空的设计，在进行线路排布时，电缆可以在从装置的中心穿过。
其中，电机定子设置在空心连接轴上，定子线圈设置在电机定子上，永久磁钢设置在电机定子上，一体化凸轮转子与电机定子相配合且一体化凸轮转子能相对电机定子转动。该结构中，一体化凸轮转子作为了电机结构的电机转子。
同时，一体化凸轮转子包括设置在电机定子外侧的第一连接段、连接件、第二连接段。第一连接段、第二连接段分别呈圆管状且第一连接段的外径大于第二连接段的外径，第一连接段、连接件、第二连接段依次相连为一体，第二连接段通过第一连接轴承与前端盖相连。采用该结构，电机定子与一体化凸轮转子相配合，同时，第二连接段与谐波钢轮相配合，其能作为谐波减速机的凸轮。采用该结构，能够在缩短装置整体轴向长度的前提下，提高产品的轴向适应性。同时，采用错位设计，有利于减小设备沿径向的体积，进而减小装置的整体体积。
另外，谐波钢轮通过柔性轴承与一体化凸轮转子相连，一体化柔轮通过交叉滚子轴承与谐波钢轮相连，交叉滚子轴承与谐波钢轮之间、前端盖与后端盖之间分别设置有油封装置。采用该结构，一体化柔轮、谐波钢轮、柔性轴承、一体化凸轮转子相互配合，形成谐波减速机构。
本实施例中，第一连接轴承为深沟球轴承；后端盖与谐波钢轮之间还设置有密封圈，作为优选，密封圈呈O型。
进一步，前端盖上设置有用于与负载相连的安装孔。本实施例中，安装孔能够外接负荷。
还包括转子位置检测机构，该转子位置检测机构设置在前端盖上且转子位置检测机构位于环形盖体与第一连接段之间，通过转子位置检测机构能对一体化凸轮转子的位置进行检测。
为了提高装置的散热效果，本实施例的装置还在前端盖、后端盖上分别设置有用于冷却的冷却通道。在冷却通道中设置冷却液，通过冷却液能有效带走装置工作时产生的热量，保证装置的正常运行，延长其使用寿命。
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 (11)
1.一种内置电动机的扁平一体化谐波减速机装置，其特征在于，包括前端盖、与前端盖相连的后端盖、电机定子、定子线圈、与电机定子相配合的永久磁钢、一体化凸轮转子、第一连接轴承、与后端盖相连的谐波钢轮、柔性轴承、与前端盖相配合的一体化柔轮、交叉滚子轴承，所述前端盖包括环形盖体、与环形盖体相连的空心连接轴，所述环形盖体与空心连接轴采用一体成型，所述前端盖与后端盖构成减速机壳体；
所述电机定子设置在空心连接轴上，所述定子线圈设置在电机定子上，所述一体化凸轮转子与电机定子相配合且一体化凸轮转子能相对电机定子转动；
所述一体化凸轮转子包括设置在电机定子外侧的第一连接段、连接件、第二连接段，所述第一连接段、第二连接段分别呈圆管状且第一连接段的外径大于第二连接段的外径，所述第一连接段、连接件、第二连接段依次相连为一体，所述第二连接段通过第一连接轴承与前端盖相连；
所述谐波钢轮通过柔性轴承与一体化凸轮转子相连，所述一体化柔轮通过交叉滚子轴承与谐波钢轮相连，所述交叉滚子轴承与谐波钢轮之间、前端盖与后端盖之间分别设置有油封装置。
2.根据权利要求1所述内置电动机的扁平一体化谐波减速机装置，其特征在于，所述连接件呈环形且连接件的两端分别与第一连接段、第二连接段相连。
3.根据权利要求1所述内置电动机的扁平一体化谐波减速机装置，其特征在于，所述第一连接轴承为深沟球轴承。
4.根据权利要求1所述内置电动机的扁平一体化谐波减速机装置，其特征在于，所述后端盖与谐波钢轮之间还设置有密封圈。
5.根据权利要求4所述内置电动机的扁平一体化谐波减速机装置，其特征在于，所述密封圈呈O型。
6.根据权利要求1-5任一项所述内置电动机的扁平一体化谐波减速机装置，其特征在于，所述前端盖上设置有用于与负载相连的安装孔。
7.根据权利要求1所述内置电动机的扁平一体化谐波减速机装置，其特征在于，所述永久磁钢的中心轴与空心连接轴的中心轴重合。
8.根据权利要求1-5、7任一项所述内置电动机的扁平一体化谐波减速机装置，其特征在于，所述前端盖、后端盖上分别设置有用于冷却的冷却通道。
9.根据权利要求6所述内置电动机的扁平一体化谐波减速机装置，其特征在于，所述前端盖、后端盖上分别设置有用于冷却的冷却通道。
10.根据权利要求1-5、7任一项所述内置电动机的扁平一体化谐波减速机装置，其特征在于，还包括转子位置检测机构，所述转子位置检测机构设置在减速机壳体内且转子位置检测机构能对一体化凸轮转子的位置进行检测。
11.根据权利要求8所述内置电动机的扁平一体化谐波减速机装置，其特征在于，还包括转子位置检测机构，所述转子位置检测机构设置在减速机壳体内且转子位置检测机构能对一体化凸轮转子的位置进行检测。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 621000 No. 10, south section of Huoju West Street, high tech Zone, Mianyang City, Sichuan Province Patentee after: Sichuan Tianlian Robotics Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 621000 no.386, middle section of Feiyun Avenue, Mianyang City, Sichuan Province Patentee before: SICHUAN FUDE ROBOT Co.,Ltd. Country or region before: China |
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| CP03 | Change of name, title or address |