CN110611399A - 集成式变速驱动装置、采用电机驱动的装备 - Google Patents

集成式变速驱动装置、采用电机驱动的装备 Download PDF

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尹华治
许剑
郑鹏翱
葛春波
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Abstract

本发明属于电机驱动技术领域，公开一种集成式变速驱动装置，包括驱动电机和与驱动电机配合的变速器，驱动电机和变速器同轴设置；驱动电机和变速器的轴为具有容纳空间的空心轴，空心轴中设置负载；驱动电机转子设有转子齿轮；所述变速器设有输入轴和输出轴，输入轴与所述转自齿轮连接，输出轴与空心轴中的负载连接。本驱动装置在目前成熟的齿轮变速技术基础上进行结构优化设计，将变速器输入轴设计成空心轴，同时将驱动电机的径向尺寸放大，为转子中空轴预留足够的优化空间，与变速器的空心轴完美对接，解决特殊机械结构中心空间布局问题。

Description

集成式变速驱动装置、采用电机驱动的装备
技术领域
本发明涉及电机驱动技术领域，具体地，涉及一种集成式变速驱动装置。
背景技术
传统的电机与减速机配套使用时，电机的电机轴伸入减速机内部，并在末端套设齿轮来与减速机内部传动机构配合传动，最终将扭矩传递至输出轴。这种传统的配套方式虽然能达到传递扭矩的目的，但整体结构较庞大，电机和减速机空间利用率低，船舶、潜艇等对空间结构要求比较紧凑的装备中，过大的驱动装置会影响整体结构。在力矩传递过程中，同时存在噪音和振动较大，功率损失较多的问题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的结构过大、功率输出不高的问题，提供一种集成式驱动装置，结构紧凑，空间利用率高，噪音小，振动小，输出扭矩大。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种集成式驱动装置，包括驱动电机和与驱动电机配合的变速器，驱动电机和变速器同轴设置；所述驱动电机和变速器的轴为具有容纳空间的空心轴，所述空心轴中设置负载；所述驱动电机转子设有转子齿轮；所述变速器设有输入轴和输出轴，输入轴与所述转子齿轮连接，所述输出轴与空心轴中的负载连接。
进一步地，驱动电机包括设置于内部的定子和设置在外部的转子，所述转子外圈设有齿轮，变速器输入轴中空，所述变速器输入轴内壁设有内圈齿轮，所述变速器输入轴内圈齿轮与驱动电机转子外圈齿轮啮合，所述驱动电机定子中间中空。
进一步地，驱动电机包括设置于内部的转子和设置于转子外部的定子，所述转子内部中空，转子内部设有内齿圈；所述变速器输入轴外壁设有外圈齿轮，所述转子内齿圈与变速器输入轴外圈齿轮啮合，所述变速器输入轴中空。
进一步地，所述驱动电机与永磁同步电机。
进一步地，所述驱动电机设在变速器径向的端部或中间位置。
进一步地，变速器包括设置在外部的箱体，箱体内壁设有内齿圈，箱体内设有与箱体内齿圈啮合的行星轮和供行星轮转动的太阳轮。
进一步地，所述变速器为直齿变速器。
进一步地，驱动装置还设有控制转速的控制器。
进一步地，一种采用上述驱动装置的装备，所述运动装置的动力装置设在所述集成式驱动装置的中空轴内。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1）本驱动装置在目前成熟的齿轮变速技术基础上进行结构优化设计，将变速器输入轴设计成空心轴，同时将驱动电机的径向尺寸放大，为转子中空轴预留足够的优化空间，与变速器的空心轴完美对接，解决特殊机械结构中心空间布局问题，将驱动电机和减速器有效集成在一起，变速器的空心输入轴和驱动电机的中空轴内部空间可用于放置或安装负载，空间得到充分利用，驱动装置整体结构紧凑，为装备的其他零件节省了空间，满足了特殊装备的需求。
2）驱动电机的电机轴为中空轴，相当于该驱动电机为无轴结构，可有效规避传统电机轴工作时的振动和噪声缺陷。
3）在输出轴内部设置负载，在相同电机输出功率的情况下，扭矩和推力更大。
附图说明
图1为变速器输入轴与外转子驱动电机中空轴的连接示意图；
图2为驱动电机转子外接齿轮结构图；
图3为电机转子外齿圈与变速器输入轴齿轮配合图；
图4为变速器输入轴与内转子驱动电机中空轴的连接示意图；
图5为驱动电机转子内接齿轮结构图；
图6为二级减速器结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例1
一种集成式驱动装置，如图1-3所示，包括驱动电机1和变速器2，驱动电机1为永磁同步电机，包括转子11和定子12。转子11设在定子12外圈，绕定子12旋转，转子11内壁粘有永磁体，外壁设有转子外侧齿轮111。定子12外圈为定子绕组，内部为中空轴121。变速器2包括变速器输入轴21和变速器输出轴22，变速器输入轴21设有输入轴内齿圈211，输入轴内齿圈211与驱动电机转子外侧齿轮111啮合，输入轴在驱动电机转子11带动下转动。变速器输出轴22中空，内设有输出轴内齿圈221。驱动电机定子12与变速器输出轴22同轴设置，两者中空的空间连接为一体，共同组成了集成式驱动装置的中空轴3，中空轴3中设置负载，负载与变速器输出轴内齿圈221啮合，向负载输出扭矩。变速器2的输入轴21和输出轴22之间采用齿轮行星齿轮或直齿连接，实现变速目的，采用现有的变速器原理即可实现。输出轴22内也可以不设内齿圈，负载焊接在输出轴22的中空轴内。
如图1所示，变速器输入轴21连接太阳轮23,太阳轮23连接多个行星轮25，变速器外壳24设有内齿圈，内齿圈与行星轮25啮合，行星轮25在太阳轮23和变速器外壳24之间公转，行星轮25连接有行星架26，行星轮25在公转时带动行星架26转动，行星架16连接变速器输出轴22，行星架26转动带动输出轴22转动。
根据变速的比例，也可以采取多级行星减速器。如图6所示，变速器输入轴21连接一级太阳轮23,一级太阳轮23连接多个一级行星轮25，变速器外壳24设有内齿圈，一级行星轮25在一级太阳轮23和变速器外壳24之间公转，一级行星轮25连接有一级行星架26，一级行星轮25在公转时带动一级行星架26转动，一级行星架26连接二级太阳轮27，二级太阳轮27连接二级行星轮28，二级行星轮28连接二级行星架29，二级行星架29连接输出轴22，二级行星架29带动输出轴22转动。
实施例2
如图4-5所示，本实施例与实施例1不同之处在于：定子12设在转子11外圈，转子11在定子12内部旋转；转子11外壁粘有永磁体，转子11中心为中空轴113，内壁设有转子内齿圈112。变速器2包括变速器输入轴21和变速器输出轴22，变速器输入轴21外壁设有输入轴联体齿轮212，输入轴21中心中空，输入轴21插入驱动电机转子11的中空轴113内，联体齿轮212与转子内齿圈112啮合，在驱动电机转子11驱动下，带动变速器旋转。变速器输出轴22中空，内设有输出轴内齿圈221。输出轴22与输入轴21同轴设置，两者中心中空的空间连为一体，共同组成了集成式驱动装置的中空轴3，中空轴中设置负载。本实施例中的电机还包括其他轴承等其他结构，采用现有技术均可实现。
在变速器的结构上，也可以采用如图4所示的一级行星齿轮减速和如图5所示的二级减速器减速。
根据变速需要，同样也可以采用加速器。
实施例1和实施例2均采用行星齿轮变速器，其它实施例也采用直齿变速器，同样能产生相同的技术效果。
实施例3
与实施例2不同地方为本实施例采用电磁式直流电机，电磁式直流电机包括定子磁极、转子（电枢）、换向器（俗称整流子）、电刷、轴承等。转子中心中空，内壁设有内齿圈，内齿圈用于与变速器输入轴齿轮连接。
其他的电机对转子或定子的轴进行改进，设置为空心轴后，同样可以达到本发明的技术效果。
实施例4
一种水中推进器，所述推进器的螺旋桨桨叶设置在中空轴3中，输出轴向桨叶输出扭矩，驱动装备运行。采用本发明的推进器在水中进行模拟，相同功率的电机，推力可以达到传统电机驱动螺旋桨的2.5倍，扭矩可以达到传统电机驱动螺旋桨的2.7倍。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种集成式驱动装置，其特征在于，包括驱动电机和与驱动电机配合的变速器，驱动电机和变速器同轴设置；所述驱动电机和变速器的轴为具有容纳空间的空心轴，所述空心轴中设置负载；所述驱动电机转子设有转子齿轮；所述变速器设有输入轴和输出轴，输入轴与所述转子齿轮连接，所述输出轴与负载连接。
2.根据权利要求1所述的集成式驱动装置，其特征在于，驱动电机包括设置于内部的定子和设置在外部的转子，所述转子外圈设有齿轮，变速器输入轴中空，所述变速器输入轴内壁设有内圈齿轮，所述变速器输入轴内圈齿轮与驱动电机转子外圈齿轮啮合，所述驱动电机定子中间中空。
3.根据权利要求1所述的集成式驱动装置，其特征在于，驱动电机包括设置于内部的转子和设置于转子外部的定子，所述转子内部中空，转子内部设有内齿圈；所述变速器输入轴外壁设有外圈齿轮，所述转子内齿圈与变速器输入轴外圈齿轮啮合，所述变速器输入轴中空。
4.根据权利要求2-3任一所述集成式驱动装置，其特征在于，所述驱动电机与永磁同步电机。
5.根据权利要求4所述的集成式驱动装置，其特征在于，所述驱动电机设在变速器径向的端部或中间位置。
6.根据权利要求5所述的集成式驱动装置，其特征在于，变速器包括设置在外部的箱体，箱体内壁设有内齿圈，箱体内设有与箱体内齿圈啮合的行星轮和供行星轮转动的太阳轮。
7.根据权利要求5所述的集成式驱动装置，其特征在于，所述变速器为直齿变速器。
8.根据权利根据权利要求1所述集成式驱动装置，其特征在于，驱动装置还设有控制转速的控制器。
9.采用电机驱动的装备，其特征在于，采用权利要求1--8任一所述集成式驱动装置，所述运动装置的动力装置设在所述集成式驱动装置的中空轴内。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111516002A (zh) * 2020-06-23 2020-08-11 北京哈崎机器人科技有限公司 机器人的关节单元、关节模组以及具有其的足式机器人

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