CN110048547B - 一种齿轮电机和使用该齿轮电机的步行辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种齿轮电机和使用该齿轮电机的步行辅助装置，齿轮电机包括一电机壳体，电机壳体内设有一驱动马达，驱动马达外侧面同轴套设一内齿齿轮，内齿齿轮内侧面包括齿部和非齿部，齿部通过一齿轮减速机构与驱动马达的驱动端连接，非齿部通过一轴承与驱动马达外侧面连接，内齿齿轮外侧面设有一输出部，输出部穿设于电机壳体；电机壳体内轴向设有一中心轴，中心轴外侧面套设有齿轮减速机构。本发明技术方案改善传统齿轮电机的结构，实现齿轮电机的小型化设计。

Description

一种齿轮电机和使用该齿轮电机的步行辅助装置

技术领域

本发明涉及电机领域，特别涉及一种齿轮电机和使用该齿轮电机的步行辅助装置。

背景技术

齿轮电机是各种设备的动力来源，现有的齿轮减速电机，内部的齿轮减速机构安装于驱动马达的输出端，同时，功率输出部设于驱动马达的输出部上，造成功率输出部凸出安装于齿轮减速电机壳体外部，使齿轮减速电机轴向厚度增加。同时，由于功率输出部会产生较大作用力，对此进行支撑的轴承不得不使用高强度部件，使轴向厚度再次增加。从而，使齿轮电机的轴向厚度较大，无法实现齿轮电机的小型化设计，使用范围局限性较大。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种齿轮电机和使用该齿轮电机的步行辅助装置，旨在改善传统齿轮电机的结构，实现齿轮电机的小型化设计。

为实现上述目的，本发明提出的一种齿轮电机，包括一电机壳体，所述电机壳体内设有一驱动马达，所述驱动马达外侧面同轴套设一内齿齿轮，所述内齿齿轮内侧面包括齿部和非齿部，所述齿部通过一齿轮减速机构与所述驱动马达的驱动端连接，所述非齿部通过一轴承与所述驱动马达外侧面连接，所述内齿齿轮外侧面设有一输出部，所述输出部穿设于所述电机壳体；

所述电机壳体内轴向设有一中心轴，所述中心轴外侧面套设有所述齿轮减速机构，所述齿轮减速机构包括第一齿轮减速机构，所述第一齿轮减速机构包括一套设于所述中心轴外侧面的第一转动轴套，所述驱动马达同轴套设于所述第一转动轴套外侧面，且所述驱动马达与所述第一转动轴套之间增设有钢珠；所述第一转动轴套外侧面沿其周向设有第一传动臂，所述第一传动臂与所述驱动马达的驱动端连接；所述第一转动轴套端部还套设有第一齿轮，所述第一齿轮外侧面啮合有若干第二齿轮，所述第二齿轮的外侧面与所述内齿齿轮的齿部啮合。

优选地，所述驱动马达设置为一扁平马达，所述扁平马达包括一固定件，所述固定件内依次同轴设置有磁芯、磁芯线圈及磁环，所述磁环与所述第一传动臂连接。

优选地，所述内齿齿轮的齿部包括对称设于所述非齿部两端的第一齿部和第二齿部，所述第二齿轮的外侧面与所述第一齿部啮合。

优选地，所述齿轮减速机构还包括第二齿轮减速机构，所述第二齿轮减速机构包括套设于所述中心轴和第一转动轴套之间的第二转动轴套，所述第一转动轴套和第二转动轴套之间增设一套筒；所述第二转动轴套外侧面一端沿其周向还设有第二传动臂，所述第二传动臂与所述第二齿轮同轴连接，所述第二转动轴套另一端套设一第三齿轮，所述第三齿轮外侧面啮合有若干第四齿轮，所述第四齿轮外侧面与所述内齿齿轮的第二齿部啮合。

优选地，所述电机壳体包括相互拼接的底壳和顶壳，所述中心轴固定于所述底壳和顶壳之间，所述电机壳体上开设有供所述输出部穿设的开口。

为实现上述目的，本发明还提出一种步行辅助装置，包括上述的齿轮电机，还包括一用于固定在使用者腰上的腰带，所述腰带两侧分别安装一马达箱，所述马达箱内分别安装有所述齿轮电机，所述齿轮电机的输出端连接一用于沿使用者前进方向前后摆动的摆动臂，所述摆动臂另一端设有一用于固定在使用者大腿部的绑带；所述摆动臂内设有用于检测使用者大腿部动作的传感器，所述腰带上设有一控制盒，所述控制盒内设有控制电路和供电电源。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过在内齿齿轮的外圈上设置了输出部，输出部不会突出到箱子的外部，从而抑制了面向各种机器的输出部方向的厚度。

2、通过将内齿齿轮的轴承设置在驱动马达的外圈部位上，齿轮减速机构的一部分嵌入到了驱动马达之中，因此能够减小轴方向的尺寸。

3、通过将驱动马达使用扁平马达，能够让齿轮电机的厚度变薄。

4、通过将齿轮减速机构配置在驱动马达的两侧，内齿齿轮上承受的输出部的负荷可以分散到驱动马达两侧的齿轮减速机构上，因此相对来说，轴承即使不用高强度的材料也能够满足要求，从而进一步使齿轮电机的厚度变薄。

5、齿轮减速机构设置为两组，可以提高齿轮减速机构的减速比。

6、两组齿轮减速机构通过第二转动轴套连接，第二转动轴套可以贯穿驱动马达的轴向长度，可以抑制齿轮的摇摆。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例一的齿轮电机结构剖视图；

图2为本发明实施例二的齿轮电机结构剖视图；

图3为本发明实施例二的齿轮转动传送路径示意图；

图4为本发明实施例三的结构示意图；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

实施例一：

参考图1，本实施例提出的一种齿轮电机，包括一电机壳体，所述电机壳体内设有一驱动马达2，所述驱动马达2外侧面同轴套设一内齿齿轮3，所述内齿齿轮3内侧面包括齿部和非齿部33，本实施例中，所述内齿齿轮3的齿部设置为第一齿部31，所述第一齿部31通过一齿轮减速机构与所述驱动马达2的驱动端连接，所述非齿部33通过一轴承6与所述驱动马达2外侧面连接，所述内齿齿轮3外侧面设有一输出部7，所述输出部7穿设于所述电机壳体；

所述电机壳体内轴向设有一中心轴8，所述中心轴8外侧面套设有所述齿轮减速机构，所述齿轮减速机构包括第一齿轮减速机构，所述第一齿轮减速机构包括一套设于所述中心轴8外侧面的第一转动轴套41，所述驱动马达2同轴套设于所述第一转动轴套41外侧面，且所述驱动马达2与所述第一转动轴套41之间增设有钢珠42；所述第一转动轴套41外侧面沿其周向设有第一传动臂43，所述第一传动臂43与所述驱动马达2的驱动端连接；所述第一转动轴套41端部还套设有第一齿轮44，所述第一齿轮44外侧面啮合有若干第二齿轮45，所述第二齿轮45的外侧面与所述内齿齿轮3的第一齿部31啮合。

进一步地，所述驱动马达2设置为一扁平马达，所述扁平马达包括一固定件21，所述固定件21内依次同轴设置有磁芯22、磁芯线圈23及磁环24，所述磁环24与所述第一传动臂43连接。

应当说明的是，所述电机壳体包括相互拼接的底壳11和顶壳12，所述中心轴8固定于所述底壳11和顶壳12之间，所述电机壳体上开设有供所述输出部7穿设的开口13。所述中心轴8与所述底壳11设置为一体结构，且所述中心轴8另一端通过螺丝锁紧于所述顶壳12上。所述第一转动轴套41可以绕所述中心轴8旋转，所述驱动马达2与所述第一转动轴套41之间增设有钢珠42，可以方便第一转动轴套41实现高速旋转，降低其旋转时收到的摩擦力。所述轴承6轴向支撑了内齿齿轮3的非齿部33。所述扁平马达的固定部固定于所述底壳11上，且所述固定部与磁环24之间设有间隙，可以方便磁环24的转动。本实施例中，输出部7一端连接一驱动齿轮9，所述驱动齿轮9将齿轮电机的功率输出传递至外部的齿轮机构10。

本实施例中，扁平马达的转动输出，依次通过第一传动臂43、第一齿轮44、第二齿轮45传递至内齿齿轮3的第一齿部31，内齿齿轮3再通过输出部7和驱动齿轮9带动外部的齿轮机构10转动。完成齿轮电机的减速输出。转动时，内齿齿轮3由轴承6支撑，且所述轴承6设于非齿部33和磁环24之间，通过使内齿齿轮3轴向支撑在扁平马达的外圈部位，实现了齿轮电机的薄型化设计。

实施例二：

参考图2，本实施例提出的一种齿轮电机，所述内齿齿轮3的齿部包括对称设于所述非齿部33两端的第一齿部31和第二齿部32，所述第二齿轮45与所述第一齿部31啮合。所述齿轮减速机构还包括第二齿轮减速机构，所述第二齿轮减速机构包括套设于所述中心轴8和第一转动轴套41之间的第二转动轴套51，所述第一转动轴套41和第二转动轴套51之间增设一套筒52；所述第二转动轴套51外侧面一端沿其周向还设有第二传动臂53，所述第二传动臂53与所述第二齿轮45同轴连接，所述第二转动轴套51另一端套设一第三齿轮54，所述第三齿轮54外侧面啮合有若干第四齿轮55，所述第四齿轮55外侧面与所述内齿齿轮3的第二齿部32啮合。

应当说明的是，所述第二转动轴套51可以绕中心轴8旋转，所述第一转动轴套41可以在第二转动轴套51和驱动电机之间旋转。本实施例中，所述输出部7上设有嵌合孔71，可以实现与外部结构的之间连接。

参考图3，扁平马达转动后，通过第一传动臂43带动第一齿轮44旋转，所述第一齿轮44旋转带动与其啮合的若干第二齿轮45转动，所述第二齿轮45与所述内齿齿轮3的第一齿部31啮合，将带动内齿齿轮3转动。但是，由于内齿齿轮3的第二齿部32与所述第四齿轮55啮合，且此时，第四齿轮55并未转动，因此，将所述内齿齿轮3的第二齿部32卡紧，此时，内齿齿轮3为非转动状态。因此，若干第二齿轮45沿所述内齿齿轮3的第一齿部31进行旋转，从而带动第二传动臂53的旋转，第二传动臂53将旋转输出传递至第三齿轮54，第三齿轮54与所述第四齿轮55啮合，从而驱动第四齿轮55旋转，所述第四齿轮55再将旋转输出传递至内齿齿轮3的第二齿部32，从而带动内齿齿轮3进行旋转，将旋转输出通过输出部7传递至外部结构，完成齿轮电机的减速输出。

应当说明的是，内齿齿轮3的第二齿部32与所述第三齿轮54的相比，齿数足够大，所述内齿齿轮3减速转动；内齿齿轮3减速转动后，依次通过第一齿部31、第二齿轮45再次传递至第二传动臂53，第二传动臂53将转动输出再次传递至第三齿轮54，经第四齿轮55再次传递至内齿齿轮3的第二齿部32，对内齿齿轮3进行再次的减速。

若把第二齿轮45导致第二传动臂53的减速，看作是第一齿轮44的转动减少的情况下，内齿齿轮3的减速比为：

内齿齿轮3的减速比=1-（内齿齿轮3的齿数/第一齿轮44的齿数+1）²

根据上述公式，设第一齿轮44和第三齿轮54的齿数为16，第一齿部31和第二齿部32的齿数为60，计算后，内齿齿轮3的减速比为-21.5。

本实施例中，齿轮减速机构设于扁平马达的两侧，在两个齿轮减速机构的共同作用下，向内齿齿轮3传递动力，因此，输出部7对内齿齿轮3的反作用力由两侧的齿轮减速机构来承受，支撑内齿齿轮3的轴承6所受到的压迫力就不会再产生作用。因此，对于轴承6，即使减小轴向的长度，在轴承6上也不会产生负荷。而且，第二转动轴套51被中心轴8完全支撑，第二转动轴套51上的第二传动臂53的摇摆也能得到有效抑制，进一步地，由于在与磁环24外圈对应的位置上设有轴承6，轴承6轴向支撑了内齿齿轮3非齿部33，因此，齿轮电机轴向长度可以变短，且第二转动轴套51与所述内齿齿轮3的转动中心轴8基本保持平行，内齿齿轮3的转动重量平衡能力较强。

实施例三：

本实施例提出的一种步行辅助装置，包括上述的齿轮电机，还包括一用于固定在使用者腰上的腰带14，所述腰带14两侧分别安装一马达箱15，所述马达箱15内分别安装有所述齿轮电机，所述齿轮电机的输出部7连接一用于沿使用者前进方向前后摆动的摆动臂16，所述摆动臂16另一端设有一用于固定在使用者大腿部的绑带17；所述摆动臂16内设有用于检测使用者大腿部动作的传感器18，所述腰带14上设有一控制盒19，所述控制盒19内设有控制电路和供电电源。

本发明的齿轮电机还可用于机器人，车辆的电动车窗、电动轮椅等领域

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种齿轮电机，其特征在于，包括一电机壳体，所述电机壳体内设有一驱动马达，所述驱动马达外侧面同轴套设一内齿齿轮，所述内齿齿轮内侧面包括齿部和非齿部，所述齿部通过一齿轮减速机构与所述驱动马达的驱动端连接，所述非齿部通过一轴承与所述驱动马达外侧面连接，驱动马达的外侧面通过轴承与内齿齿轮的非齿部连接，所述内齿齿轮外侧面设有一输出部，所述输出部穿设于所述电机壳体；

所述电机壳体内轴向设有一中心轴，所述中心轴外侧面套设有所述齿轮减速机构，所述齿轮减速机构包括第一齿轮减速机构，所述第一齿轮减速机构包括一套设于所述中心轴外侧面的第一转动轴套，所述驱动马达同轴套设于所述第一转动轴套外侧面，且所述驱动马达与所述第一转动轴套之间增设有钢珠；所述第一转动轴套外侧面沿其周向设有第一传动臂，所述第一传动臂与所述驱动马达的驱动端连接；所述第一转动轴套端部还套设有第一齿轮，所述第一齿轮外侧面啮合有若干第二齿轮，所述第二齿轮的外侧面与所述内齿齿轮的齿部啮合；

所述驱动马达设置为一扁平马达，所述扁平马达包括一固定件，所述固定件内依次同轴设置有磁芯、磁芯线圈及磁环，所述磁环与所述第一传动臂连接。

2.如权利要求1所述的齿轮电机，其特征在于，所述内齿齿轮的齿部包括对称设于所述非齿部两端的第一齿部和第二齿部，所述第二齿轮的外侧面与所述第一齿部啮合。

3.如权利要求2所述的齿轮电机，其特征在于，所述齿轮减速机构还包括第二齿轮减速机构，所述第二齿轮减速机构包括套设于所述中心轴和第一转动轴套之间的第二转动轴套，所述第一转动轴套和第二转动轴套之间增设一套筒；所述第二转动轴套外侧面一端沿其周向还设有第二传动臂，所述第二传动臂与所述第二齿轮同轴连接，所述第二转动轴套另一端套设一第三齿轮，所述第三齿轮外侧面啮合有若干第四齿轮，所述第四齿轮外侧面与所述内齿齿轮的第二齿部啮合。

4.如权利要求3所述的齿轮电机，其特征在于，所述电机壳体包括相互拼接的底壳和顶壳，所述中心轴固定于所述底壳和顶壳之间，所述电机壳体上开设有供所述输出部穿设的开口。

5.一种步行辅助装置，其特征在于，包括上述权利要求1~4任一所述的齿轮电机，还包括一用于固定在使用者腰上的腰带，所述腰带两侧分别安装一马达箱，所述马达箱内分别安装有所述齿轮电机，所述齿轮电机的输出端连接一用于沿使用者前进方向前后摆动的摆动臂，所述摆动臂另一端设有一用于固定在使用者大腿部的绑带；所述摆动臂内设有用于检测使用者大腿部动作的传感器，所述腰带上设有一控制盒，所述控制盒内设有控制电路和供电电源。