CN110388440B

CN110388440B - 机电一体谐波减速器

Info

Publication number: CN110388440B
Application number: CN201910714366.8A
Authority: CN
Inventors: 朱幕松
Original assignee: Individual
Current assignee: Changzhou Guangzhuo Transmission Equipment Co ltd
Priority date: 2019-08-03
Filing date: 2019-08-03
Publication date: 2021-07-13
Anticipated expiration: 2039-08-03
Also published as: CN110388440A

Abstract

一种机电一体谐波减速器，谐波减速器设置在外壳内的中心位置，外转子无刷永磁电机设置在外壳内的圆周位置，机电一体充分利用了外壳内的空间，稀土永磁外转子的磁性强度大，电机在高速运转状态效率高，谐波减速器安装在无铁芯永磁电机的中心，与外转子无刷永磁电机同轴不同速，波发生器采用多滑轮支撑柔性外齿圈，使柔性外齿圈变成椭圆形的外齿圈，波发生器高速旋转时，柔性外齿圈成为低速旋转、波动变形的椭圆形外齿圈，波动阻力小、噪音低，机电一体谐波减速器体积小、重量轻、承载能力高、传动比大、传动精度高，在机械领域特别在机器人制造领域有广泛的应用。

Description

机电一体谐波减速器

技术领域

本发明涉及一种谐波减速器，确切地说是一种机电一体谐波减速器。

背景技术

机电一体谐波减速器是一种电机与谐波减速器一体化的谐波减速器，例如申请号为2019100302748发明专利申请公开的一种“机电一体谐波减速器”，它是在机电一体谐波减速器的外壳内的前端设置谐波减速器，后端设置普通电机，现有技术的普通电机和谐波减速器导致整机结构复杂、体积大、笨重。

发明内容

为了克服现有机电一体谐波减速器的不足，本发明公开一种结构简单、体积小、重量轻、效率高的机电一体谐波减速器。

所述机电一体谐波减速器所采取的技术方案是由谐波减速器和外转子无刷永磁电机组成，其中包括筒形外壳、盘形端盖、公共驱动轴、筒形支架、刚性内齿圈、柔性外齿圈、波发生器、永磁外转子、环形内定子，其结构特征在于：所述机电一体谐波减速器设有筒形外壳，筒形外壳设有左端盖，筒形外壳与左端盖一体化制造成型，左端盖中部设有左轴承架，左轴承架内设有小轴承，筒形外壳右端设有连接盘，连接盘右端设有盘形端盖，盘形端盖设有定位台圈，连接盘和定位台圈的圆周设有4个紧固螺丝，连接盘和定位台圈的圆周设有上、下、左、右4个安装螺丝孔，盘形端盖中部设有右轴承架，右轴承架内设有大轴承，所述筒形外壳内的中心部分设置谐波减速器，谐波减速器设有公共驱动轴，公共驱动轴左端是细轴、右端是粗轴，所述小轴承内圆安装在公共驱动轴的细轴左端，大轴承内圆安装在公共驱动轴的粗轴右端，公共驱动轴的中部焊接轴套，轴套外圆设有锥形盘支架，锥形盘支架圆周连接柔性外齿圈，柔性外齿圈为金属圆筒形，筒壁较薄，不仅具有柔性，还具有弹性，柔性外齿圈左端圆周设有外齿牙，轴套、锥形盘支架、柔性外齿圈和外齿牙一体化制造成型，所述波发生器设有盘形支架，盘形支架中心设有筒形轴承架，筒形轴承架的左端内圆安装左轴承、右端内圆安装右轴承，左轴承内圆安装在细轴靠紧台阶，右轴承内圆安装在粗轴靠紧轴套，轴套右端靠紧大轴承，所述小轴承与左轴承之间设有垫圈，所述盘形支架右端设有3个上短轴和3个下短轴，6个短轴右端均设有外卡簧，6个短轴左端均设有定位台，6个定位台左端均设有短轴螺帽，6个短轴螺帽将6个短轴紧固在盘形支架右端，6个短轴上分别安装3个上轴承和3个下轴承，3个上轴承和3个下轴承的外圆均安装塑料滑轮，3个上塑料滑轮和3个下塑料滑轮分别支撑在柔性外齿圈内圆的上端和下端，使柔性外齿圈变形，变成椭圆形的外齿圈；盘形端盖左端设有筒形支架，筒形支架左端设有刚性内齿圈，刚性内齿圈设有内齿牙，椭圆形外齿圈的上端外齿牙和下端外齿牙分别与刚性内齿圈的上端内齿牙和下端内齿牙啮合，椭圆形外齿圈的左端外齿牙和右端外齿牙分别与刚性内齿圈的左端内齿牙和右端内齿牙分离，所述内齿牙的模数等于所述外齿牙的模数，所述内齿牙的牙数大于所述外齿牙的牙数，盘形支架围绕公共驱动轴旋转，3个上塑料滑轮和3个下塑料滑轮一方面沿着柔性外齿圈的内圆公转，另一方面3个上、下塑料滑轮分别自转，使柔性外齿圈成为低速旋转、波动变形的椭圆形外齿圈，柔性外齿圈与刚性内齿圈之间组成谐波减速齿轮，3个上塑料滑轮和3个下塑料滑轮公转一圈，柔性外齿圈公转的数值相当于所述内齿牙的牙数与所述外齿牙的牙数差的线距离；所述筒形外壳内的圆周部分设置外转子无刷永磁电机，外转子无刷永磁电机设有永磁外转子，永磁外转子设有导磁圈，导磁圈内圆设有永磁圈，导磁圈右端与永磁圈右端对齐，永磁圈由多块条形永磁体排列组成，条形永磁体是用钕铁硼材料制造成型的强磁体，所述条形永磁体的极性是径向的，相邻的永磁体极性互为相反，交替排列组成永磁圈，所述盘形支架右端设有止位圈，导磁圈左端内圆安装在止位圈外圆，导磁圈左端圆周设有多个沉头螺丝钉，沉头螺丝钉将导磁圈与盘形支架连接为一体；所述筒形支架外圆安装环形内定子，环形内定子设有环形铁芯，环形铁芯外圆设有多个T形齿牙，多个T形齿牙之间的空间为多个线圈槽，多个线圈槽内绕制三相线圈，三相线圈之间的相差位置为120度的电角度，在多个线圈槽右端分别设置三个不同位置的霍尔传感器，三个霍尔传感器之间的相差位置为60度的电角度，三相线圈连接为Y形电路形式，引出三相线圈输出线，三相线圈输出线和霍尔传感器输出线合并组成输出电缆，所述盘形端盖设有出线孔，输出电缆从出线孔内引出。

所述机电一体谐波减速器的有益效果在于：机电一体谐波减速器的谐波减速器设置在外壳内的中心位置，外转子无刷永磁电机设置在外壳内的圆周位置，机电一体充分利用了外壳内的空间，永磁外转子直径大，转速高，离心力大，离心的作用力使位于导磁圈内圆的永磁圈更加稳固，永磁外转子高速旋转，动平衡稳定，永磁外转子的磁性强度大，高转速使环形内定子的电感量增强，电机在高速运转状态效率高，选用谐波减速器与之匹配进行减速满足低速负荷要求，谐波减速器安装在外转子无刷永磁电机的中心，与外转子无刷永磁电机同轴不同速，波发生器采用多滑轮支撑柔性外齿圈，使柔性外齿圈变成椭圆形的外齿圈，对称的齿轮啮合的弧线长，使齿轮的承载能力提高，波发生器高速旋转时，柔性外齿圈成为低速旋转、波动变形的椭圆形外齿圈，波动阻力小、噪音低，与高速外转子无刷永磁电机同轴耦合，减速传动。

附图说明

图1为机电一体谐波减速器正视剖面结构示意图。

图2为机电一体谐波减速器左视剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

在图1、图2中，所述机电一体谐波减速器设有筒形外壳1，筒形外壳设有左端盖2，筒形外壳与左端盖一体化制造成型，左端盖中部设有左轴承架，左轴承架内设有小轴承3，筒形外壳右端设有连接盘4，连接盘右端设有盘形端盖5，盘形端盖设有定位台圈6，连接盘和定位台圈的圆周设有4个紧固螺丝7，连接盘和定位台圈的圆周设有上、下、左、右4个安装螺丝孔8，盘形端盖中部设有右轴承架，右轴承架内设有大轴承9，所述筒形外壳内的中心部分设置谐波减速器，谐波减速器设有公共驱动轴10，公共驱动轴左端是细轴、右端是粗轴，所述小轴承内圆安装在公共驱动轴的细轴左端，大轴承内圆安装在公共驱动轴的粗轴右端，公共驱动轴的中部焊接轴套11，轴套外圆设有锥形盘支架12，锥形盘支架圆周连接柔性外齿圈13，柔性外齿圈为金属圆筒形，筒壁较薄，不仅具有柔性，还具有弹性，柔性外齿圈左端圆周设有外齿牙14，轴套、锥形盘支架、柔性外齿圈和外齿牙一体化制造成型，所述波发生器设有盘形支架15，盘形支架中心设有筒形轴承架16，筒形轴承架的左端内圆安装左轴承17、右端内圆安装右轴承18，左轴承内圆安装在细轴靠紧台阶，右轴承内圆安装在粗轴靠紧轴套，轴套右端靠紧大轴承，所述小轴承与左轴承之间设有垫圈19，所述盘形支架右端设有3个上短轴20和3个下短轴21，6个短轴右端均设有外卡簧22，6个短轴左端均设有定位台23，6个定位台左端均设有短轴螺帽24，6个短轴螺帽将6个短轴紧固在盘形支架右端，6个短轴上分别安装3个上轴承25和3个下轴承26，3个上轴承和3个下轴承的外圆均安装塑料滑轮27，3个上塑料滑轮和3个下塑料滑轮分别支撑在柔性外齿圈内圆的上端和下端，使柔性外齿圈变形，变成椭圆形的外齿圈；盘形端盖左端设有筒形支架28，筒形支架左端设有刚性内齿圈，刚性内齿圈设有内齿牙29，椭圆形外齿圈的上端外齿牙和下端外齿牙分别与刚性内齿圈的上端内齿牙和下端内齿牙啮合，椭圆形外齿圈的左端外齿牙和右端外齿牙分别与刚性内齿圈的左端内齿牙和右端内齿牙分离，所述内齿牙的模数等于所述外齿牙的模数，所述内齿牙的牙数大于所述外齿牙的牙数，盘形支架围绕公共驱动轴旋转，3个上塑料滑轮和3个下塑料滑轮一方面沿着柔性外齿圈的内圆公转，另一方面3个上、下塑料滑轮分别自转，使柔性外齿圈成为低速旋转、波动变形的椭圆形外齿圈，柔性外齿圈与刚性内齿圈之间组成谐波减速齿轮，3个上塑料滑轮和3个下塑料滑轮公转一圈，柔性外齿圈公转的数值相当于所述内齿牙的牙数与所述外齿牙的牙数差的线距离，因此谐波减速齿轮的减速比值很大；所述筒形外壳内的圆周部分设置外转子无刷永磁电机，外转子无刷永磁电机设有永磁外转子，永磁外转子设有导磁圈30，导磁圈内圆设有永磁圈31，导磁圈右端与永磁圈右端对齐，永磁圈由多块条形永磁体排列组成，条形永磁体是用钕铁硼材料制造成型的强磁体，所述条形永磁体的极性是径向的，相邻的永磁体极性互为相反，交替排列组成永磁圈，所述盘形支架右端设有止位圈32，导磁圈左端内圆安装在止位圈外圆，导磁圈左端圆周设有多个沉头螺丝钉33，沉头螺丝钉将导磁圈与盘形支架连接为一体；所述筒形支架外圆安装环形内定子，环形内定子设有环形铁芯34，环形铁芯外圆设有多个T形齿牙，多个T形齿牙之间的空间为多个线圈槽，多个线圈槽内绕制三相线圈35，三相线圈之间的相差位置为120度的电角度，在多个线圈槽右端分别设置三个不同位置的霍尔传感器36，三个霍尔传感器之间的相差位置为60度的电角度，三相线圈连接为Y形电路形式，引出三相线圈输出线，三相线圈输出线和霍尔传感器输出线合并组成输出电缆37，所述盘形端盖设有出线孔38，输出电缆从出线孔内引出。

机电一体谐波减速器的谐波减速器设置在外壳内的中心位置，外转子无刷永磁电机设置在外壳内的圆周位置，机电一体充分利用了外壳内的空间，永磁外转子直径大，转速高，离心力大，离心的作用力使位于导磁圈内圆的永磁圈更加稳固，永磁外转子高速旋转，动平衡稳定，永磁外转子的磁性强度大，高转速使环形内定子的电感量增强，电机在高速运转状态效率高，选用谐波减速器与之匹配进行减速满足低速负荷要求，谐波减速器安装在外转子无刷永磁电机的中心，与外转子无刷永磁电机同轴不同速，波发生器采用多滑轮支撑柔性外齿圈，使柔性外齿圈变成椭圆形的外齿圈，对称的齿轮啮合的弧线长，使齿轮的承载能力提高，波发生器高速旋转时，柔性外齿圈成为低速旋转、波动变形的椭圆形外齿圈，波动阻力小、噪音低，与高速外转子无刷永磁电机同轴耦合，减速传动。

Claims

1.一种机电一体谐波减速器，由谐波减速器和外转子无刷永磁电机组成，其中包括筒形外壳、盘形端盖、公共驱动轴、筒形支架、刚性内齿圈、柔性外齿圈、波发生器、永磁外转子、环形内定子，其结构特征在于：所述机电一体谐波减速器设有筒形外壳（1），筒形外壳设有左端盖（2），筒形外壳与左端盖一体化制造成型，左端盖中部设有左轴承架，左轴承架内设有小轴承（3），筒形外壳右端设有连接盘（4），连接盘右端设有盘形端盖（5），盘形端盖设有定位台圈（6），连接盘和定位台圈的圆周设有4个紧固螺丝（7），连接盘和定位台圈的圆周设有上、下、左、右4个安装螺丝孔（8），盘形端盖中部设有右轴承架，右轴承架内设有大轴承（9），所述筒形外壳内的中心部分设置谐波减速器，谐波减速器设有公共驱动轴（10），公共驱动轴左端是细轴、右端是粗轴，所述小轴承内圆安装在公共驱动轴的细轴左端，大轴承内圆安装在公共驱动轴的粗轴右端，公共驱动轴的中部焊接轴套（11），轴套外圆设有锥形盘支架（12），锥形盘支架圆周连接柔性外齿圈（13），柔性外齿圈为金属圆筒形，筒壁较薄，不仅具有柔性，还具有弹性，柔性外齿圈左端圆周设有外齿牙（14），轴套、锥形盘支架、柔性外齿圈和外齿牙一体化制造成型，所述波发生器设有盘形支架（15），盘形支架中心设有筒形轴承架（16），筒形轴承架的左端内圆安装左轴承（17）、右端内圆安装右轴承（18），左轴承内圆安装在细轴靠紧台阶，右轴承内圆安装在粗轴靠紧轴套，轴套右端靠紧大轴承，所述小轴承与左轴承之间设有垫圈（19），所述盘形支架右端设有3个上短轴（20）和3个下短轴（21），6个短轴右端均设有外卡簧（22），6个短轴左端均设有定位台（23），6个定位台左端均设有短轴螺帽（24），6个短轴螺帽将6个短轴紧固在盘形支架右端，6个短轴上分别安装3个上轴承（25）和3个下轴承（26），3个上轴承和3个下轴承的外圆均安装塑料滑轮（27），3个上塑料滑轮和3个下塑料滑轮分别支撑在柔性外齿圈内圆的上端和下端，使柔性外齿圈变形，变成椭圆形的外齿圈；盘形端盖左端设有筒形支架（28），筒形支架左端设有刚性内齿圈，刚性内齿圈设有内齿牙（29），椭圆形外齿圈的上端外齿牙和下端外齿牙分别与刚性内齿圈的上端内齿牙和下端内齿牙啮合，椭圆形外齿圈的左端外齿牙和右端外齿牙分别与刚性内齿圈的左端内齿牙和右端内齿牙分离，所述内齿牙的模数等于所述外齿牙的模数，所述内齿牙的牙数大于所述外齿牙的牙数，盘形支架围绕公共驱动轴旋转，3个上塑料滑轮和3个下塑料滑轮一方面沿着柔性外齿圈的内圆公转，另一方面3个上、下塑料滑轮分别自转，使柔性外齿圈成为低速旋转、波动变形的椭圆形外齿圈，柔性外齿圈与刚性内齿圈之间组成谐波减速齿轮，3个上塑料滑轮和3个下塑料滑轮公转一圈，柔性外齿圈公转的数值相当于所述内齿牙的牙数与所述外齿牙的牙数差的线距离；所述筒形外壳内的圆周部分设置外转子无刷永磁电机，外转子无刷永磁电机设有永磁外转子，永磁外转子设有导磁圈（30），导磁圈内圆设有永磁圈（31），导磁圈右端与永磁圈右端对齐，永磁圈由多块条形永磁体排列组成，条形永磁体是用钕铁硼材料制造成型的强磁体，所述条形永磁体的极性是径向的，相邻的永磁体极性互为相反，交替排列组成永磁圈，所述盘形支架右端设有止位圈（32），导磁圈左端内圆安装在止位圈外圆，导磁圈左端圆周设有多个沉头螺丝钉（33），沉头螺丝钉将导磁圈与盘形支架连接为一体；所述筒形支架外圆安装环形内定子，环形内定子设有环形铁芯（34），环形铁芯外圆设有多个T形齿牙，多个T形齿牙之间的空间为多个线圈槽，多个线圈槽内绕制三相线圈（35），三相线圈之间的相差位置为120度的电角度，在多个线圈槽右端分别设置三个不同位置的霍尔传感器（36），三个霍尔传感器之间的相差位置为60度的电角度，三相线圈连接为Y形电路形式，引出三相线圈输出线，三相线圈输出线和霍尔传感器输出线合并组成输出电缆（37），所述盘形端盖设有出线孔（38），输出电缆从出线孔内引出。

2.根据权利要求1所述的机电一体谐波减速器，其结构特征在于：机电一体谐波减速器的谐波减速器设置在外壳内的中心位置，外转子无刷永磁电机设置在外壳内的圆周位置，机电一体充分利用了外壳内的空间，永磁外转子直径大，转速高，离心力大，离心的作用力使位于导磁圈内圆的永磁圈更加稳固，永磁外转子高速旋转，动平衡稳定，永磁外转子的磁性强度大，高转速使环形内定子的电感量增强，电机在高速运转状态效率高，选用谐波减速器与之匹配进行减速满足低速负荷要求，谐波减速器安装在外转子无刷永磁电机的中心，与外转子无刷永磁电机同轴不同速，波发生器采用多滑轮支撑柔性外齿圈，使柔性外齿圈变成椭圆形的外齿圈，对称的齿轮啮合的弧线长，使齿轮的承载能力提高，波发生器高速旋转时，柔性外齿圈成为低速旋转、波动变形的椭圆形外齿圈，波动阻力小、噪音低，与高速外转子无刷永磁电机同轴耦合，减速传动。