CN111466070B - 执行器 - Google Patents

Abstract

[问题]为了提供一种能够以较少数量的部件实现高输出的执行器。[解决方案]该执行器设置有：定子，其具有排布在定子的外周表面上的齿；转子，其在排布在转子的外周表面上的齿与排布在定子的外周表面上的齿啮合的同时，绕定子的中心轴旋转；以及第二齿轮，其连接至输出轴，并且与在与第一齿轮啮合时旋转，第一齿轮同轴地连接至转子的中心轴，其中，定子具有电磁体，转子具有磁体，并且电磁体的与转子的位置相对应的磁极沿定子的周向方向移动。

Description

执行器

技术领域

本公开内容涉及执行器。

背景技术

常规地，执行器已经在各种设备中使用。例如，已知一种在关节中包括力控制型执行器的机器人臂，其中，多个臂与介于所述多个臂之间的关节连接。

例如，下面的专利文献1描述了一种包括电动马达和减速器的旋转执行器。电动马达具有转子和环形定子，转子具有转子轴，环形定子具有向转子侧突出的多个线圈部，并且减速器具有太阳齿轮和环形齿轮，太阳齿轮附接至转子轴的偏心部，在环形齿轮中形成有与太阳齿轮的外齿啮合的内齿。

引文列表

专利文献

专利文献1：日本公开特许公报第2009-177982号

发明内容

本发明要解决的问题

然而，在专利文献1中描述的技术中，电动马达和减速器彼此独立地形成。由于该原因，在专利文献1中描述的技术中，例如，不能在电动马达与减速器之间共享部件，并且因此部件总数量不可避免地增加。

因此，本公开内容提出了一种新颖且改进的执行器，其能够以较少数量的部件实现高输出。

问题的解决方案

根据本公开内容，提供了一种执行器，该执行器包括：定子，其具有布置在外周表面上的齿；转子，其在布置在外周表面上的齿与布置在定子的外周表面上的齿啮合的同时绕定子的中心轴旋转；以及第二齿轮，其在与第一齿轮啮合的同时旋转，并且连结至输出轴，该第一齿轮与转子的中心轴同轴地连结至转子，其中，定子具有电磁体，转子具有磁体，并且电磁体的与转子的位置相对应的磁极沿定子的周向方向移动。

此外，根据本公开内容，提供了一种执行器，该执行器包括：定子，其具有布置在外周表面上的齿；转子，其在布置在外周表面上的齿与布置在定子的外周表面上的齿啮合的同时绕定子的中心轴旋转；第二齿轮，其在与第一齿轮啮合的同时旋转，并且连结至输出轴，该第一齿轮与转子的中心轴同轴地连结至转子；以及第三齿轮，其相对于转子而位于定子的相对侧，并且在与布置在转子的外周表面上的齿啮合的同时下旋转，其中，定子和第三齿轮中的一者具有磁体，定子和第三齿轮中的另一者具有电磁体，并且电磁体的与转子的位置相对应的磁极沿定子的周向方向或第三齿轮的周向方向移动，以使第三齿轮旋转。

此外，根据本公开内容，提供了一种执行器，该执行器包括：定子，其具有布置在外周表面上的齿；转子，其在布置在外周表面上的齿与布置在定子的外周表面上的齿啮合的同时绕定子的中心轴旋转；以及第二齿轮，其在与第一齿轮啮合的同时旋转，并且连结至输出轴，该第一齿轮与转子的中心轴同轴地连结至转子，其中，定子沿定子的轴线方向具有三个或大于三个的预定数量的层，在预定数量的层中的每个层的外周表面上布置齿，预定数量的层中的每个层具有磁体，磁体在层的周向方向上具有预定磁化模式，转子沿转子的轴向方向具有预定数量的电磁体，并且预定数量的电磁体中的每个电磁体的磁极根据转子的位置来切换。

本发明的效果

如上面描述的，根据本公开内容，可以以较少数量的部件来实现高输出。注意，此处描述的效果不必受限制，并且可以是本公开内容中描述的任何效果。

附图说明

图1是示出根据本公开内容的实施方式的执行器10的外观结构的示例的视图。

图2是示出沿图1所示的线A-A截取的执行器10的截面的示例的视图。

图3是示意性地示出从执行器10的底部侧观察时执行器10的形状的视图。

图4是示出根据本实施方式的执行器10的内部结构的一部分的视图。

图5是示出根据实施方式的转子120的一部分的外观结构的视图。

图6是示出布置在定子100上的齿的尺寸与太阳齿轮140的齿的尺寸之间的关系的示例的视图。

图7是示出布置在转子120上的齿与行星齿轮130的齿之间的角度差的视图。

图8是用于描述根据本实施方式的执行器10的操作的概况的视图。

图9A是用于描述根据本实施方式的转子120的旋转原理的视图。

图9B是用于描述根据本实施方式的转子120的旋转原理的视图。

图10是用于描述在图9A和图9B中所示的定时中的每个定时处转子120的旋转原理的另一视图。

图11是示出根据实施方式的与定子100的每个层110相对应的磁极模式的转变示例的图。

图12是示意性地示出根据本实施方式的修改示例1的环形齿轮160支承转子120的结构的视图。

图13是示意性地示出根据本实施方式的第二修改示例的定子100的磁体1102的磁取向的示例的视图。

图14是示意性地示出根据本实施方式的修改示例2的定子100的与定子100的轴向方向正交的截面的视图。

图15是示出根据本实施方式的修改示例5的执行器10的外观结构的示例的视图。

图16是示意性地示出根据本实施方式的修改示例6的转子120的结构的视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来详细描述本公开内容的优选实施方式。注意，在说明书和附图中，对具有基本相同的功能结构的部件给出相同的附图标记，并且省略重复的描述。

此外，在说明书和附图中，可以通过在相同的附图标记之后添加不同的字母来区分具有基本相同功能结构的多个部件。例如，根据需要区分具有基本相同的功能结构的多个部件，例如层110a和层110b。然而，在不必特别区分具有基本相同的功能结构的多个部件中的每个部件时，仅给出相同的附图标记。例如，在不需要特别区分层110a和层110b的情况下，它们简称为层110。

此外，将按照以下的条目顺序来描述“具体实施方式”。

1.背景

2.实施方式的详细说明

3.修改示例

4.结论

<<1.背景>>

首先，为了清楚地说明本公开内容的特征，将描述根据本公开内容的实施方式的执行器10的产生背景。

常规地，已经开发了减速器附接至马达的齿轮马达。该齿轮马达可以通过减少马达的旋转来输出比单独的马达大的转矩。然而，现有的齿轮马达通过将彼此独立地形成的马达和齿轮进行组合来形成。即，在现有的齿轮马达中，马达和齿轮未被一体化。因此，在现有的齿轮马达中，难以减少部件的总数量，并且存在重量增加的缺点。

因此，考虑到上述情况，产生了根据本实施方式的执行器10。执行器10包括：定子100，其具有布置在外周表面上的齿1104；转子120，其在布置在外周表面上的齿1204与布置在定子100的外周表面上的齿1104啮合的同时绕定子100的中心轴旋转；以及太阳齿轮140，其在与行星齿轮130啮合的同时旋转，并且连结至输出轴，行星齿轮130与转子120的中心轴同轴地连结至转子120，其中，定子100具有电磁体1100，转子120具有磁体1200，并且与转子120的位置相对应的电磁体1100的磁极可以沿定子100的周向方向移动。因此，例如，与现有齿轮马达相比，可以以较小数量的部件实现高输出。

此处，行星齿轮130是根据本公开内容的第一齿轮的示例。此外，太阳齿轮140是根据本公开内容的第二齿轮的示例。在下文中，将依次详细描述这样的本实施方式的内容。

<<2.实施方式的详细描述>>

<2-1.结构>

首先，将主要参照图1至图3描述根据本实施方式的执行器10的结构。图1是示出执行器10的外观结构的示例的视图。图2是示出沿图1所示的线A-A截取的执行器10的截面的示例的视图。图3是示意性地示出从执行器10的底部侧观察时执行器10的形状的视图。

如图1和图2所示，执行器10具有定子100、转子120、行星齿轮130、太阳齿轮140和托架150。此外，如图2所示，执行器10还可以具有壳体200。然而，不限于这样的示例，执行器10不需要具有壳体200。

{2-1-1.定子100}

定子100可以具有多个电磁体1100和多个磁体(永磁体)1102。此外，如图1所示，在定子100的外周表面上布置有多个齿1104。例如，定子100沿定子100的轴向方向具有预定数量的层110，该预定数量是二个或大于二个(例如，三个)，并且在预定数量的层110中的每个层的外周表面上布置有多个齿1104。更具体地，在预定数量的层110中的每个层的外周表面上布置有具有基本相同形状的基本相同数量的齿1104。在下文中，将主要描述预定数量为“三”的示例。

如图1和图2所示，三个层110中的每个层可以具有电磁体1100和磁体1102。如图2所示，磁体1102的径向长度可以被设计成大于电磁体1100的径向长度。

此外，三个层110的各个形状和尺寸可以基本相同。例如，各个层110的外周表面的形状基本相同。更具体地，可以在层110中的每个层的外周表面上(更具体地，在层110中的每个层的磁体1102的外周表面上)布置具有基本相同形状的基本相同数量的齿1104。此外，如图3所示，从定子100的轴向方向(在图3所示的示例中的执行器10的底部侧)观察时，三个层110可以被组合成使得布置在相应三个层110的外周表面上的各个齿1104的位置彼此不同。例如，如图3所示，三个层110被组合成使得从定子100的轴向方向观察时，布置在相应三个层110的外周表面上的各个齿1104在沿定子100的外周表面的周向方向的基本相等的间隔处。根据这样的结构，如稍后描述的，转子120可以绕定子100的中心轴平滑地旋转。

此外，包括在各个层110中的电磁体1100的形状和尺寸可以基本相同。此外，包括在各个层110中的磁体1102的形状和尺寸可以基本相同。

图4是示出执行器10的内部结构的一部分的视图。例如，可以经由电力线缆(未示出)等从设置在执行器10外部的电力供应单元(未示出)向每个层110的电磁体1100通电。此外，例如，设置在执行器10外部的控制单元(未示出)可以控制向每个层110的电磁体1100的电力供应。因此，如图4所示，例如，磁通量可以绕电磁体1100流动。此外，当向各个电磁体1100施加电流的方向被切换为相反方向时，磁通量流动的每个方向均可以反转，并且各个层110的磁极的方向中的每个方向均可以反转。例如，控制单元可以根据时间流逝来切换施加到三个层110的各个电磁体1100的电流的方向的组合。因此，如稍后参照图9A和图9B所描述的，每个层110的电磁体1100的磁极可以沿定子100的周向方向移动。结果是，如稍后所描述的，转子120可以沿定子100的周向方向旋转。

此处，例如，控制单元可以包括诸如中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等的处理电路。控制单元可以整体上控制执行器10的操作。注意，控制单元和电力供应单元不限于设置在执行器10外部的示例，并且它们中的一个或更多个可以布置在执行器10内部。

{2-1-2.转子120}

如图1所示，在转子120的外周表面上布置有多个齿1204。在布置在转子120的外周表面上的各个齿1204与布置在定子100的外周表面上的各个齿1104彼此啮合的同时，转子120绕定子100的中心轴旋转。

图5是示出转子120的一部分的外观结构的示例的视图。如图5所示，转子120可以沿转子120的轴向方向具有预定数量(例如，三个)的磁体1200。注意，图5示出了为了方便起见仅设置两个磁体1200的示例，但是不限于这样的示例，可以设置三个或更多个磁体1200。在下文中，将主要描述例如如图1和图2所示的转子120具有三个磁体1200的示例。

如图5所示，可以通过沿转子120的轴向方向一个接一个地交替组合磁体1200和构件1202来形成转子120。也就是说，构件1202可以分别设置在各个相邻的磁体1200之间。例如，构件1202可以包括磁性材料例如铁。此外，如图5所示，在构件1202的外周表面上布置有多个齿1204。布置在构件1202的外周表面上的各个齿1204可以与布置在定子100(更具体地，每个层110)的外周表面上的各个齿1104啮合。

如上面描述的，转子120被设置成抵靠定子100，使得布置在转子120的外周表面上的各个齿1204和布置在定子100的外周表面上的各个齿1104彼此啮合。例如，如图4所示，以使得包括在定子100的三个层110中的每个层中的电磁体1100和转子120的三个磁体1200中的每个磁体面向彼此的位置关系来将转子120设置成抵靠定子100。

此外，转子120与转子120的中心轴同轴地连结至行星齿轮130。例如，如图1所示，托架150设置在转子120与行星齿轮130之间，并且转子120连结至行星齿轮130。更具体地，如图2所示，具有杆形状的连结部122可以设置在转子120的一端处的构件1202a、托架150的孔(未示出)和行星齿轮130之间。连结部122可以固定转子120和行星齿轮130。例如，可以通过将连结部122插入到图5所示的构件1202a的中心孔1206、托架150的孔和行星齿轮130的孔(未示出)中来固定转子120和行星齿轮130。

{2-1-3.行星齿轮130}

行星齿轮130在与稍后描述的太阳齿轮140啮合的同时，随同转子120的旋转而绕定子100的中心轴旋转。此外，行星齿轮130的齿的数量和布置在转子120上的齿1204的数量可以被设计为相同。

此处，布置在定子100的外周表面上的齿1104的数量可以被设计为比太阳齿轮140的齿的数量少预定数量。例如，布置在定子100的外周表面上的齿1104的数量为N，并且太阳齿轮140的齿的数量为N+1。在这种情况下，执行器10的减速比为(N+1)/N。注意，N是二个或大于二个的预定数量。

此外，定子100的齿1104的尺寸可以被设计成大于太阳齿轮140的齿1400的尺寸。类似地，转子120的齿1204的尺寸可以被设计成大于行星齿轮130的齿1300的尺寸。例如，定子100和太阳齿轮140每个均可以被设计成使得定子100的径向长度和太阳齿轮140的径向长度基本相同。在这种情况下，可以例如在设计时使用齿顶修正系数来确定齿1104的尺寸与太阳齿轮140的齿1400的尺寸之间的关系，以符合布置在定子100的外周表面上的齿1104的数量与太阳齿轮140的齿的数量之间的关系。

此处，将参照图6描述设置齿1104的尺寸与太阳齿轮140的齿1400的尺寸之间的关系的示例。例如，假设齿1104的尺寸为β，则可以使用以下等式(1)和(2)将太阳齿轮140的齿的尺寸确定为α或δ(在等式(1)和(2)中)。注意，等式(1)和(2)中的γ是齿顶修正量。

[等式1]

β＝α+{2·tan(压力角)·γ}...等式(1)

[等式2]

δ＝α-{2·tan(压力角)·γ}...等式(2)

注意，如上面描述的，转子120和行星齿轮130可以同轴地连结。在这种情况下，如图7所示，可以在布置在转子120上的各个齿1204与行星齿轮130的各个齿1300之间设置预定的角度差θ(偏移)。因此，转子120的齿1204和定子100的齿1104被构造成彼此可靠地啮合，并且行星齿轮130的齿1300和太阳齿轮140的齿1400彼此可靠地啮合。

{2-1-4.太阳齿轮140}

如图1所示，太阳齿轮140相对于定子100的中心轴而设置在行星齿轮130的内侧。此外，在太阳齿轮140的外周表面上的齿1400与行星齿轮130的外齿1300啮合的同时，太阳齿轮140旋转。太阳齿轮140的旋转轴可以与定子100的中心轴同轴。

可以绕定子100的中心轴可旋转地支承太阳齿轮140。例如，如图2所示，在壳体200与太阳齿轮140之间设置轴承142。在这种情况下，轴承142绕定子100的中心轴可旋转地支承太阳齿轮140。

此外，太阳齿轮140可以连结至执行器10的输出轴(未示出)。然而，不限于这样的示例，太阳齿轮140可以是执行器10的输出轴。

{2-1-5.托架150}

托架150是环类型的。如上面描述的，托架150被固定在转子120与行星齿轮130之间。

可以绕定子100的中心轴可旋转地支承托架150。例如，如图2所示，在壳体200与托架150之间设置轴承152。在这种情况下，轴承152绕定子100的中心轴可旋转地支承托架150。利用上面描述的结构，当转子120开始绕定子100的中心轴旋转时，转子120的旋转力被传递至固定至转子120的托架150，并且因此，例如，如图8中的箭头所指示的，托架150可以与转子120一起绕定子100的中心轴旋转。

注意，尽管图2示出了在定子100的轴向方向上的两端中的每一端上设置一个托架150的示例，但是本实施方式不限于该示例。例如，如图1所示，可以在定子100的轴向方向上的仅一端侧(太阳齿轮140侧)设置仅一个托架150。

{2-1-6.壳体200}

如图2中所示，可以在壳体200内部设置定子100、转子120和太阳齿轮140、轴承142、轴承152等。此外，壳体200可以支承定子100、轴承142、轴承152等。注意，壳体200的形状没有特别限制。例如，壳体200可以是圆柱形的或棱柱形的(例如四角棱柱)。

<2-2.操作>

上面已经描述了根据本实施方式的执行器10的结构。接下来，将参照图8至图10描述基于上面描述的结构的执行器10的操作。

{2-2-1.概况}

首先，将参照图8来描述执行器10的操作的概况。图8是用于描述执行器10的操作的概况的视图。如图8所示，当与转子120的位置相对应的三个层110中的每个层的磁场适当地改变时，在布置在转子120的外周表面上的齿1204与布置在定子100的外周表面上的齿1104啮合的同时，转子120开始绕定子100的中心轴旋转。因此，与转子120的中心轴同轴地连结的行星齿轮130在与太阳齿轮140啮合的同时开始(与转子120一起)绕定子100的中心轴旋转。结果是，太阳齿轮140也开始绕定子100的中心轴旋转。这时，输出转矩可以根据定子100的齿1104的数量与太阳齿轮140的齿的数量之间的比率(减速比)而增加。

此外，随着转子120旋转，托架150也可以(与转子120一起)绕定子100的中心轴旋转。

{2-2-2.转子120的旋转原理}

接下来，将参照图9A至图11更详细地描述转子120的旋转原理。图9A和图9B示出了从定子100的上表面侧观察时与布置在定子100(更具体地，三个层110中的每个层)的外周表面上的各个齿1104的位置相对应的磁极的切换的示例。图10是用于描述在图9A和图9B中所示的定时中的每个定时处转子120的旋转原理的视图。在图9A和图9B所示的示例中，齿1104沿着定子100的周向方向按齿1104a、齿1104b、齿1104c、齿1104d和齿1104e的顺序布置。注意，在图9A和图9B中，对于定子100的每个层110，不同类型的阴影线被应用于层110中包括的各个齿1104。具体地，齿1104a和齿1104d被包括在一个层110a中，齿1104b和齿1104e被包括在另一个层110b中，并且然后齿1104c被包括在又一个层110c中。

此外，图9A至图10示出了单独的两个相邻定时(即，在T＝t1与T＝t2之间、在T＝t2与T＝t3之间以及在T＝t3与T＝t4之间)分别在相等的间隔处的示例。图9A至图10示出了从转子120的上表面侧观察时转子120的磁体1200的磁极为N极的示例。

如图9A所示，对于定子100的每个层110，可以向每个层110的电磁体1100施加电流，使得与包括在层110中的各个齿1104相对应的所有磁极相同。例如，在图9A所示的时间T＝t1处，从定子100的上表面侧观察时与包括齿1104a的层110a中的各个齿1104相对应的所有磁极可以是“N极”。类似地，从定子100的上表面侧观察时包括齿1104b的层110b中的各个齿1104的所有磁极可以是“N极”。此外，从定子100的上表面侧观察时包括齿1104c的层110c中的各个齿1104的所有磁极可以是“S极”。因此，如在例如图10中所示的时间t1处的视图中，转子120排斥齿1104a和齿1104b，并且被吸引至齿1104c。结果是，转子120沿定子100的周向方向向图9A中的右侧移动预定距离(例如，与一个齿1104的周向长度的基本一半相对应的距离)。

此外，如图11所示，每当转子120沿定子100的周向方向从磁不稳定位置移动到磁稳定位置时，可以按预定顺序顺次地切换与每个层110相对应的磁极的组合(模式)。例如，可以将与每个层110相对应的磁极的组合分别控制成沿图11所示的转变顺序以相同的时间间隔中的每个时间间隔进行改变。在图9A和图9B中所示的示例中，在T＝t1至T＝t3期间，与每个层110相对应的磁极的组合是(N极，N极，S极)。然后，当T＝t4到达时，将与每个层110相对应的磁极的组合从上述组合切换为(S极，N极，N极)，并且在T＝t4至T＝t6期间保持该组合。通过执行这样的控制，转子120可以绕定子100的中心轴持续旋转。

在下文中，将更详细地描述上述原理。如图10所示，在时间T＝t2处，转子120排斥齿1104a和1104b中的每一个，并且被吸引至齿1104c。结果是，转子120沿着定子100的周向方向向图9A中的右侧移动预定距离(类似于时间t1)。

另外，在时间T＝t3处，转子120排斥齿1104a、1104b和1104d中的每一个，并被吸引至齿1104c。因此，转子120可以沿定子100的周向方向向图9A的右侧移动预定距离(类似于时间t1)。然后，例如，在到达T＝t4紧之前，从齿1104a侧作用于转子120的力矢量和从齿1104d侧作用于转子120的力矢量相互抵消。因此，转子120可以是磁稳定的。

此后，如图9B所示，在时间T＝t4处，切换施加到各个层110的电磁体1100的电流的方向，使得(从定子100的上表面侧观察)与包括齿1104a的层110a中的各个齿1104相对应的所有磁极是“S极”，包括齿1104b的层110b中的各个齿1104的所有磁极是“N极”，并且包括齿1104c的层110c中的各个齿1104的所有磁极是“N极”。因此，转子120排斥齿1104b和齿1104c中的每一个，并且被吸引至齿1104d。换句话说，转子120从磁稳定状态变为磁不稳定状态。结果是，转子120沿着定子100的周向方向向图9A中的右侧移动预定距离(例如，与一个齿1104的周向长度的基本一半相对应的距离)。

如上面描述的，根据本实施方式，可以控制向包括在三个层110中的每个层中的电磁体1100的电力供应，使得根据转子120的位置分别切换与布置在相应三个层110的外周表面上的各个齿1104的位置相对应的磁极。因此，也可以根据转子120的位置来切换绕包括在三个层110中的每个层中的电磁体1100产生的磁场(磁通量)的方向。结果是，通过重复使转子120被磁吸引至定子100以及使转子120磁排斥定子100，转子120可以绕定子100的中心轴旋转。

<2-3.效果>

{2-3-1.效果1}

如上面描述的，根据本实施方式，行星齿轮130与转子120的中心轴同轴地和转子120组合。然后，布置这些部件，使得转子120的齿1204和定子100的齿1104彼此啮合，并且行星齿轮130和太阳齿轮140彼此啮合。即，定子100、转子120、行星齿轮130和太阳齿轮140可以被一体地组合。因此，例如，由于不需要用于将这些零件彼此连接的其他部件，因此与现有的执行器(诸如齿轮马达)相比，可以减少部件的总数量。

因此，根据本实施方式的执行器10可以以较少数量的部件实现高输出。例如，执行器10可以以较小的重量实现高输出。结果是，转矩重量比(每单位重量的转矩)可以增加。此外，由于可以减少零件的总数量，所以与现有的执行器相比，可以预期降低制造成本。

{2-3-2.效果2}

此外，根据本实施方式，布置转子120和定子100，使得布置在转子120的外周表面上的齿1204与布置在定子100的外周表面上的齿1104啮合。因此，可以存在零空气隙(即，定子100与转子120之间的空间)。因此，可以在不增加执行器10的尺寸的情况下实现高输出(输出扭矩的增加)。

此外，利用这种结构，不需要用于支承转子120的旋转的轴承。因此，可以进一步减少部件总数量。

{2-3-3.效果3}

尽管稍后将参照图15描述细节，但是根据本实施方式，执行器10还可以包括大量的转子120和大量的行星齿轮130。因此，执行器10的齿轮比例如现有的行星齿轮减速器等的那些齿轮坚固，并且不易损坏。例如，在现有技术中，同时接触的齿的数量少，并且因此可以在接触点处施加大的力。另一方面，根据本实施方式，由于执行器10包括大量的转子120，因此同时接触的齿数增加，并且因此，力可以分散在大量的转子120(齿轮)中。因此，每个转子120(齿轮)不太可能损坏。

<<3.修改示例>>

本实施方式不限于上述示例，并且可以应用各种修改示例。接下来，将在“3-1.修改示例1”至“3-7.修改示例7”中描述本实施方式的修改示例。

<3-1.修改示例1>

在以上描述中，已经描述了其中托架150支承转子120的示例，但是本公开内容不限于这样的示例。例如，如图12中所示，相对于转子120设置在定子100的相对侧的环形齿轮160可以支承转子120。下面将在“3-1-1.模式1”和“3-1-2.模式2”中描述该修改示例的两种模式的特定结构。

{3-1-1.模式1}

首先，将描述根据本修改示例的模式1的结构。在模式1中，环形齿轮160可以具有磁体(未示出)。此外，环形齿轮160可以在布置在转子120的外周表面上的齿1204与环形齿轮160的齿啮合的同时，绕定子100的中心轴旋转。注意，与上述实施方式不同，转子120完全不具有磁体1200，并且例如可以仅包括磁性材料例如铁。

利用根据模式1的结构，包括在定子100的每个层110中的电磁体1100的与转子120的位置相对应的磁极可以沿着定子100的周向方向移动，以使环形齿轮160绕定子100的中心轴旋转。更具体地，磁极的运动允许环形齿轮160在环形齿轮160的齿(内齿)与转子120的齿1204啮合的同时，绕定子100的中心轴旋转。然后，随着环形齿轮160旋转，转子120可以在转子120的齿1204与定子100的齿1104啮合的同时，绕定子100的中心轴旋转。结果是，随着连结至转子120的行星齿轮130旋转，太阳齿轮140可以绕定子100的中心轴旋转。

{3-1-1.模式2}

接下来，将描述根据本修改示例的模式2的结构。在模式2中，环形齿轮160沿环形齿轮160的轴向方向具有三个层(未示出)，并且三个层中的每个层均可以具有电磁体(未示出)。此外，与上述实施方式不同，定子100的每个层110基本没有电磁体1100。注意，环形齿轮160可以在环形齿轮160的齿与转子120的齿1204啮合的同时，绕定子100的中心轴旋转(类似于模式1)。此外，转子120可以仅包括磁性材料。

利用根据模式2的结构，包括在环形齿轮160的每个层中的电磁体的与转子120的位置相对应的磁极可以沿环形齿轮160的周向方向移动，以使环形齿轮160本身绕定子100的中心轴旋转。即，在沿着环形齿轮160的周向方向切换包括在环形齿轮160的每个层中的电磁体的磁极时，环形齿轮160可以绕定子100的中心轴旋转。更具体地，磁极的移动允许环形齿轮160在环形齿轮160的齿与转子120的齿1204啮合的同时，绕定子100的中心轴旋转。然后，随着环形齿轮160旋转，转子120可以在转子120的齿1204与定子100的齿1104啮合的同时，绕定子100的中心轴旋转。结果是，随着连结至转子120的行星齿轮130旋转(类似于上面描述的模式1)，太阳齿轮140可以绕定子100的中心轴旋转。

<3-2.修改示例2>

此外，在上面描述的实施方式中，如图8所示，已经描述了包括在定子100的每个层110中的磁体1102的磁取向在定子100的轴向方向上的示例，但是本公开内容不限于这样的示例。作为另一修改示例，如图13所示，例如，磁体1102的磁取向可以在定子100的径向方向上。

在该修改示例中，如图14所示，例如，定子100的每个层110可以包括用于设置电磁体1100的多个槽(槽线圈)170。图14是示意性地示出根据该修改示例的一个层110的在与定子100的轴向方向正交的方向上的截面的视图。如图14所示，每个层110中的多个槽170中的每个槽可以被设置在该层110的周向方向上的基本相等的间隔处。

另外，可以组合上面描述的“修改示例1的模式1”和该修改示例(“修改示例2”)。具体地，定子100的每个层110具有电磁体1100和磁体1102。然后，环形齿轮160具有一个或更多个(例如三个)磁体，所述一个或更多个磁体具有在环形齿轮160的径向方向上的磁取向。此外，在这种情况下，可以实现与在3-1-1节中描述的操作基本相似的操作。

<3-3.修改示例3>

在上面描述的“修改示例1”中，已经描述了环形齿轮160是具有与转子120的齿1204啮合的齿的齿轮的示例，但是本公开内容不限于这样的示例。作为另一修改示例，环形齿轮160可以是具有与行星齿轮130的齿1300啮合的齿的齿轮(内齿轮)。根据该修改示例的环形齿轮160是根据本公开内容的第二齿轮的示例。

在本修改示例中，环形齿轮160相对于定子100的中心轴设置在行星齿轮130的外侧。此外，环形齿轮160的旋转轴可以与定子100的中心轴同轴。例如，环形齿轮160在环形齿轮160的各个齿(内齿)与行星齿轮130的各个齿1300啮合的同时，绕定子100的中心轴旋转。

<3-4.修改示例4>

在上面描述的实施方式中，已经描述了输出轴连结至太阳齿轮140(或者太阳齿轮140是输出轴)的示例，但是本公开内容限于这样的示例。作为另一修改示例，输出轴可以连结至托架150(而不是太阳齿轮140)，或者托架150可以是输出轴。替选地，输出轴可以连结至根据以上“修改示例3”的环形齿轮160，或者根据“修改示例3”的环形齿轮160可以是输出轴。

<3-5.修改示例5>

此外，在上面描述的实施方式中，主要描述了如图1等所示的执行器10包括仅一个转子120的示例，但是本公开内容不限于这样的示例。例如，如图15所示，执行器10可以包括多个转子120。图15是示出根据该修改示例的执行器10的外观结构的示例的视图。

{3-5-1.结构}

如图15所示，在该修改示例中，各个转子120中的每个转子可以在布置在该转子120的外周表面上的齿与布置在定子100的外周表面上的齿1104啮合的同时，绕定子100的中心轴旋转。此外，多个转子120可以分别设置在沿定子100的外周表面的周向方向的基本相等的间隔处。在该修改示例中，控制包括在定子100的各个层110中的电磁体1100的与多个转子120的各个位置相对应的磁极，以沿着定子100的周向方向移动。

{3-5-2.效果}

在该修改示例中，如图15所示，例如，执行器10包括大量转子120和大量行星齿轮130。因此，由于大量行星齿轮130每个均在与太阳齿轮140啮合的同时旋转，所以存在太阳齿轮140不太可能损坏的优点。例如，在现有的波齿轮减速器中，输入轴侧的外齿轮(更具体地，柔性花键)和输出轴侧的内齿轮(更具体地，圆形花键)仅在两个齿彼此啮合时旋转。另一方面，在根据该修改示例的执行器10中，由于大量的行星齿轮130中的每一个和太阳齿轮140在同时彼此啮合时旋转，所以与现有的波齿轮减速器相比，每个齿轮不太可能损坏。

此外，根据该修改示例的执行器10可以包括数量比现有的行星齿轮减速器中的行星齿轮的数量大的多个行星齿轮130。因此，与现有的行星齿轮减速器相比，每个齿轮不太可能损坏。

<3-6.修改示例6>

此外，在上面描述的实施方式中，已经描述了定子100具有电磁体1100和磁体1102并且转子120具有磁体1200的示例，但是本公开内容不限于这样的示例。作为另一修改示例，定子100可以不具有电磁体1100，并且转子120可以具有电磁体而不是磁体1200。

{3-6-1.结构}

在下文中，将描述该修改示例的具体内容。在该修改示例中，定子100具有三个层110，并且三个层110中的每个层具有磁体1102，该磁体1102在层110的周向方向上具有预定磁化模式。此处，预定磁化模式可以是N极和S极在每个层110的周向方向上以每个预定间隔(例如，一个或更多个齿1104的间隔等)被交替地磁化的模式。注意，如上面描述的，每个层110不具有电磁体1100。

图16是示意性地示出根据该修改示例的转子120的结构的视图。如图16所示，根据该修改示例的转子120沿转子120的轴向方向具有三个电磁体1210。例如，可以经由电力线缆等从设置在执行器10外部的电力供应单元向三个电磁体1210中的每一个通电。此外，对于施加到三个电磁体1210中的每个电磁体的电流的方向，可以通过上面描述的控制单元进一步控制向三个电磁体1210中的每个电磁体的电力供应。因此，例如，如图16中的点划线所示，磁通量绕电磁体1210中的每个电磁体流动。此外，当向各个电磁体1210中的每一个施加电流的方向被切换为相反方向时，磁通量流动的每个方向均可以反转，并且电磁体1210的磁极的方向中的每个方向均可以反转。例如，控制单元可以根据时间流逝来切换施加到各个电磁体1210的电流的方向的组合。

此外，以使得包括在定子100的三个层110中的每个层中的磁体1102和包括在转子120中的三个电磁体1210中的每个电磁体面向彼此的位置关系来相对于定子100设置转子120。

{3-6-2.操作}

利用根据该修改示例的结构，控制向三个电磁体1210的电力供应，使得根据转子120的位置来切换包括在转子120中的三个电磁体1210的磁极中的每个磁极。因此，还根据转子120的位置来切换三个电磁体1210的磁极中的每个磁极的方向。结果是，通过沿着定子100的周向方向重复地使三个电磁体1210的每个电磁体被吸引至定子100以及使每个电磁体排斥定子100，转子120可以绕定子100的中心轴旋转。更具体地，转子120可以在转子120的齿1204与定子100的齿1104啮合的同时，绕定子100的中心轴旋转。

<3-7.修改示例7>

此外，在本实施方式中，可以适当地改变执行器10的设计，使得机械比(例如减速比)和(定子100的)磁体1102的磁取向被优化。例如，可以在任何部件之间适当地添加间隙。此外，可以在定子100中设置一个或更多个孔(例如，通过定子100的中心轴并在轴向方向上穿过的孔)。

<<4.结论>>

上面已经参照附图详细描述了本公开内容的优选实施方式，但是本公开内容不限于这样的示例。明显的是，本公开内容所属的技术领域的普通技术人员可以在权利要求中描述的技术构思的范围内想到各种改变示例或修改示例。当然，应当理解，这些改变示例或修改示例也属于本公开内容的技术范围。

此外，本说明书中描述的效果仅是说明性或示例性的，而非限制性的。也就是说，除了上述效果之外或代替上述效果，根据本公开内容的技术可以呈现根据本说明书对于本领域技术人员而言明显的其他效果。

注意，以下结构也属于本公开内容的技术范围。

(1)一种执行器，包括：

定子，其具有布置在外周表面上的齿；

转子，其在布置在外周表面上的齿与布置在所述定子的外周表面上的齿啮合的同时绕所述定子的中心轴旋转；以及

第二齿轮，其在与第一齿轮啮合的同时旋转，并且连结至输出轴，所述第一齿轮与所述转子的中心轴同轴地连结，其中，

所述定子具有电磁体，

所述转子具有磁体，并且

与所述转子的位置相对应的所述电磁体的磁极沿所述定子的周向方向移动。

(2)根据(1)所述的执行器，其中，

所述定子沿所述定子的轴向方向具有二个或大于二个的预定数量的层，

在所述预定数量的层中的每个层的外周表面上布置有所述齿，

所述预定数量的层中的每个层具有所述电磁体，并且

所述转子沿所述转子的轴向方向具有所述预定数量的磁体。

(3)根据(2)所述的执行器，其中，所述定子和所述转子以使得所述预定数量的层中的每个层所具有的电磁体和所述转子所具有的所述预定数量的磁体中的每个磁体面向彼此的位置关系来设置。

(4)根据(3)所述的执行器，其中，所述预定数量为三个或大于三个。

(5)根据(4)所述的执行器，其中，在各个相邻的所述磁体之间设置有由磁性体构成的构件。

(6)根据(4)或(5)所述的执行器，其中，所述预定数量的层中的每个层的外周表面的形状基本相同。

(7)根据(6)所述的执行器，其中，所述预定数量的层被组合成使得从所述定子的轴向方向观察时，布置在所述预定数量的层中的每个层的外周表面上的各个齿的位置彼此不同。

(8)根据(7)所述的执行器，其中，所述预定数量的层被组合成使得从所述定子的轴向方向观察时，布置在所述预定数量的层中的每个层的外周表面上的各个齿的、所述定子的外周表面的周向方向上的间隔基本相等。

(9)根据(8)所述的执行器，其中，布置在所述定子的外周表面上的齿的数量比所述第二齿轮的齿的数量少预定数量。

(10)根据(9)所述的执行器，其中，布置在所述定子的外周表面上的各个齿的尺寸比所述第二齿轮的各个齿的尺寸大。

(11)根据(9)或(10)所述的执行器，其中，随着与所述转子的位置相对应的、所述预定数量的层中的每个层所具有的电磁体的磁极沿所述定子的周向方向移动，重复使所述转子被所述定子吸引以及使所述转子排斥所述定子，从而所述转子绕所述定子的中心轴旋转。

(12)根据(11)所述的执行器，其中，控制向所述预定数量的层中的每个层的电磁体的电力供应，使得按照与所述转子的位置相对应的、布置在所述预定数量的层中的每个层的外周表面上的各个齿的每个位置切换所述磁极。

(13)根据(9)至(12)中任一项所述的执行器，还包括所述第一齿轮，其中，

所述第二齿轮相对于所述定子的中心轴设置在比所述第一齿轮靠内侧，并且

所述第二齿轮的旋转轴与所述定子的中心轴同轴。

(14)根据(13)所述的执行器，其中，所述第二齿轮的外齿在与所述第一齿轮的外齿啮合的同时旋转。

(15)根据(9)至(12)中任一项所述的执行器，还包括所述第一齿轮，其中，

所述第二齿轮相对于所述定子的中心轴设置在比所述第一齿轮靠外侧，

所述第二齿轮是内齿轮，并且

所述第二齿轮的旋转轴与所述定子的中心轴同轴。

(16)根据(9)至(15)中任一项所述的执行器，其中，

在所述转子与所述第一齿轮之间固定有环形托架，

所述托架的旋转轴与所述定子的中心轴同轴，并且

所述托架根据所述转子的旋转来绕所述定子的中心轴旋转。

(17)根据(9)至(16)中任一项所述的执行器，还包括多个所述转子，其中，

多个所述转子中的每个转子在布置在所述转子的外周表面上的齿与布置在所述定子的外周表面上的齿啮合的同时，绕所述定子的中心轴旋转，

多个所述转子中的每个转子在所述定子的外周表面的周向方向上被基本相等间隔地设置，并且

与多个所述转子中的每个转子的位置相对应的所述电磁体的磁极沿所述定子的周向方向分别移动。

(18)一种执行器，包括：

定子，其具有布置在外周表面上的齿；

转子，其在布置在外周表面上的齿与布置在所述定子的外周表面上的齿啮合的同时绕所述定子的中心轴旋转；

第二齿轮，其在与第一齿轮啮合的同时旋转，并且连结至输出轴，所述第一齿轮与所述转子的中心轴同轴地连结；以及

第三齿轮，其相对于所述转子而位于所述定子的相对侧，并且在与布置在所述转子的外周表面上的齿啮合的同时旋转，其中，

所述定子和所述第三齿轮中的一者具有磁体，

所述定子和所述第三齿轮中的另一者具有电磁体，并且

与所述转子的位置相对应的所述电磁体的磁极沿所述定子的周向方向或所述第三齿轮的周向方向移动，以使所述第三齿轮旋转。

(19)根据(18)所述的执行器，其中，通过所述第三齿轮旋转，从而所述转子绕所述定子的中心轴旋转。

(20)一种执行器，包括：

定子，其具有布置在外周表面上的齿；

转子，其在布置在外周表面上的齿与布置在所述定子的外周表面上的齿啮合的同时绕所述定子的中心轴旋转；以及

第二齿轮，其在与第一齿轮啮合的同时旋转，并且连结至输出轴，所述第一齿轮与所述转子的中心轴同轴地连结，其中，

所述定子沿所述定子的轴向方向具有三个或大于三个的预定数量的层，

在所述预定数量的层中的每个层的外周表面上布置有所述齿，

所述预定数量的层中的每个层具有磁体，所述磁体在所述层的周向方向上具有预定磁化模式，

所述转子沿所述转子的轴向方向具有所述预定数量的电磁体；并且

所述预定数量的电磁体中的每个电磁体的磁极根据所述转子的位置来切换。

附图标记列表

10 执行器

100 定子

110 层

120 转子

122 连结部

130 行星齿轮

140 太阳齿轮

142，152 轴承

150 托架

160 环形齿轮

170 槽

200 壳体

1100，1210 电磁体

1102，1200 磁体

1104，1204，1300，1400 齿

1200 磁体

1202 构件

1206 孔

Claims (19)

1.一种执行器，包括：

定子，其具有布置在外周表面上的齿；

转子，其在布置在外周表面上的齿与布置在所述定子的外周表面上的齿啮合的同时绕所述定子的中心轴旋转；以及

第二齿轮，其在与第一齿轮啮合的同时旋转，并且连结至输出轴，所述第一齿轮与所述转子的中心轴同轴地连结，其中，

所述定子具有电磁体，

所述转子具有磁体，并且

与所述转子的位置相对应的所述电磁体的磁极沿所述定子的周向方向移动，并且其中，

所述定子沿所述定子的轴向方向具有二个或大于二个的预定数量的层，

在所述预定数量的层中的每个层的外周表面上布置有所述齿，

所述预定数量的层中的每个层具有所述电磁体，并且

所述转子沿所述转子的轴向方向具有所述预定数量的磁体。

2.根据权利要求1所述的执行器，其中，所述定子和所述转子以使得所述预定数量的层中的每个层所具有的电磁体和所述转子所具有的所述预定数量的磁体中的每个磁体面向彼此的位置关系来设置。

3.根据权利要求2所述的执行器，其中，所述预定数量为三个或大于三个。

4.根据权利要求3所述的执行器，其中，在各个相邻的所述磁体之间设置有由磁性体构成的构件。

5.根据权利要求3所述的执行器，其中，所述预定数量的层中的每个层的外周表面的形状基本相同。

6.根据权利要求5所述的执行器，其中，所述预定数量的层被组合成使得从所述定子的轴向方向观察时，布置在所述预定数量的层中的每个层的外周表面上的各个齿的位置彼此不同。

7.根据权利要求6所述的执行器，其中，所述预定数量的层被组合成使得从所述定子的轴向方向观察时，布置在所述预定数量的层中的每个层的外周表面上的各个齿的、所述定子的外周表面的周向方向上的间隔基本相等。

8.根据权利要求7所述的执行器，其中，布置在所述定子的外周表面上的齿的数量比所述第二齿轮的齿的数量少预定数量。

9.根据权利要求8所述的执行器，其中，布置在所述定子的外周表面上的各个齿的尺寸比所述第二齿轮的各个齿的尺寸大。

10.根据权利要求8所述的执行器，其中，随着与所述转子的位置相对应的、所述预定数量的层中的每个层所具有的电磁体的磁极沿所述定子的周向方向移动，重复使所述转子被所述定子吸引以及使所述转子排斥所述定子，从而所述转子绕所述定子的中心轴旋转。

11.根据权利要求10所述的执行器，其中，控制向所述预定数量的层中的每个层的电磁体的电力供应，使得按照与所述转子的位置相对应的、布置在所述预定数量的层中的每个层的外周表面上的各个齿的每个位置切换所述磁极。

12.根据权利要求8所述的执行器，还包括所述第一齿轮，其中，

所述第二齿轮相对于所述定子的中心轴设置在比所述第一齿轮靠内侧，并且

所述第二齿轮的旋转轴与所述定子的中心轴同轴。

13.根据权利要求12所述的执行器，其中，所述第二齿轮的外齿在与所述第一齿轮的外齿啮合的同时旋转。

14.根据权利要求8所述的执行器，还包括所述第一齿轮，其中，

所述第二齿轮相对于所述定子的中心轴设置在比所述第一齿轮靠外侧，

所述第二齿轮是内齿轮，并且

所述第二齿轮的旋转轴与所述定子的中心轴同轴。

15.根据权利要求8所述的执行器，其中，

在所述转子与所述第一齿轮之间固定有环形托架，

所述托架的旋转轴与所述定子的中心轴同轴，并且

所述托架根据所述转子的旋转来绕所述定子的中心轴旋转。

16.根据权利要求8所述的执行器，包括多个所述转子，其中，

多个所述转子中的每个转子在布置在所述转子的外周表面上的齿与布置在所述定子的外周表面上的齿啮合的同时，绕所述定子的中心轴旋转，

多个所述转子中的每个转子在所述定子的外周表面的周向方向上被基本相等间隔地设置，并且

与多个所述转子中的每个转子的位置相对应的所述电磁体的磁极沿所述定子的周向方向分别移动。

17.一种执行器，包括：

定子，其具有布置在外周表面上的齿；

转子，其在布置在外周表面上的齿与布置在所述定子的外周表面上的齿啮合的同时绕所述定子的中心轴旋转；

第二齿轮，其在与第一齿轮啮合的同时旋转，并且连结至输出轴，所述第一齿轮与所述转子的中心轴同轴地连结；以及

第三齿轮，其相对于所述转子而位于所述定子的相对侧，并且在与布置在所述转子的外周表面上的齿啮合的同时旋转，其中，

所述定子和所述第三齿轮中的一者具有磁体，

所述定子和所述第三齿轮中的另一者具有电磁体，并且

与所述转子的位置相对应的所述电磁体的磁极沿所述定子的周向方向或所述第三齿轮的周向方向移动，以使所述第三齿轮旋转；并且其中，

所述定子沿所述定子的轴向方向具有二个或大于二个的预定数量的层，

在所述预定数量的层中的每个层的外周表面上布置有所述齿，

所述预定数量的层中的每个层具有所述电磁体，并且

所述转子沿所述转子的轴向方向具有所述预定数量的磁体。

18.根据权利要求17所述的执行器，其中，通过所述第三齿轮旋转，从而所述转子绕所述定子的中心轴旋转。

19.一种执行器，包括：

定子，其具有布置在外周表面上的齿；

转子，其在布置在外周表面上的齿与布置在所述定子的外周表面上的齿啮合的同时绕所述定子的中心轴旋转；以及

第二齿轮，其在与第一齿轮啮合的同时旋转，并且连结至输出轴，所述第一齿轮与所述转子的中心轴同轴地连结，其中，

所述定子沿所述定子的轴向方向具有三个或大于三个的预定数量的层，

在所述预定数量的层中的每个层的外周表面上布置有所述齿，

所述预定数量的层中的每个层具有磁体，所述磁体在所述层的周向方向上具有预定磁化模式，

所述转子沿所述转子的轴向方向具有所述预定数量的电磁体；并且

所述预定数量的电磁体中的每个电磁体的磁极根据所述转子的位置来切换。

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