CN113726092B - 驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种驱动装置，包括电机和行星齿轮箱，所述行星齿轮箱包括太阳轮、若干行星轮和内齿圈；所述电机包括定子和转子，所述定子包括环形磁轭，所述环形磁轭的中部设有沿电机轴向内凹的收容腔；所述转子包括位于所述环形磁轭一个轴向外侧的转子支架、安装到转子支架外端的环形铁芯和固定到所述环形铁芯的内壁永磁体，所述环形铁芯环绕在所述环形磁轭的径向外侧；所述行星齿轮箱至少部分地安装到所述收容腔，所述内齿圈固定到所述收容腔，所述太阳轮被所述内齿圈环绕，所述太阳轮的中心轴沿电机轴向穿过所述收容腔并与所述转子支架的转动中心固定；所述定子被所述中心轴直接或间接滚动支撑。本发明减小了驱动装置的体积。

Description

驱动装置
【技术领域】
本发明涉及驱动装置技术领域，具体涉及一种具有电机和行星齿轮箱的驱动装置。
【背景技术】
现有的驱动装置通常包括电机和减速齿轮箱。该种驱动装置体积较大，难以适用于一些对体积有较多限制的场合，例如机器人的关节处。为此，亟需一种结构紧凑的驱动装置。
【发明内容】
本实发明的一个目的是减小驱动装置的体积。
为达成上述目的，本发明体所提供的技术方案是，提供一种驱动装置，包括电机和行星齿轮箱，所述行星齿轮箱包括太阳轮、若干行星轮和内齿圈；所述电机包括定子和转子，所述定子包括环形磁轭，所述环形磁轭的中部设有沿电机轴向内凹的收容腔；所述转子包括位于所述环形磁轭一个轴向外侧的转子支架、安装到转子支架外端的环形铁芯和固定到所述环形铁芯的内壁永磁体，所述环形铁芯环绕在所述环形磁轭的径向外侧；所述行星齿轮箱至少部分地安装到所述收容腔，所述内齿圈固定到所述收容腔，所述太阳轮被所述内齿圈环绕，所述太阳轮的中心轴沿电机轴向穿过所述收容腔并与所述转子支架的转动中心固定，以使所述太阳轮与所述转子同步转动；所述定子被所述中心轴直接或间接滚动支撑，使所述太阳轮和转子能相对于所述定子转动。
在本发明的一个实施例中，所述永磁体由若干个烧结钕铁硼的永磁块组成，所述若干个永磁块沿所述转子铁芯的周向均匀分布。
在本发明的一个实施例中，每个所述永磁块形成转子的一个极；所述定子包括从所述环形磁轭向外伸出的定子齿、绕制到所述定子齿的定子绕组，相邻定子齿之间形成线槽；所述线槽的数量为36或48，所述转子的极数为24或46。
在本发明的一个实施例中，所述环形铁芯与所述环形磁轭在电机轴向上重叠；所述永磁体与所述定子齿之间存在气隙。
在本发明的一个实施例中，所述定子包括上壳和下壳，所述环形磁轭和所述环形铁芯收容在所述上壳和下壳围成的空间内；所述下壳通过的中部滚动支撑所述转子支架的中心部；所述环形磁轭和内齿圈固定到所述上壳的内壁，所述上壳滚动支撑所述太阳轮的中心轴。
在本发明的一个实施例中，所述若干行星轮环绕所述太阳轮并被所述内齿圈环绕；所述行星齿轮箱还包括行星轮架，所述行星轮架包括第一轮架和第二轮架，所述第一轮架和第二轮架分别位于所述收容腔的顶端和底端；每个所述行星轮位于第一轮架和第二轮架之间并可转动地安装到所述第一轮架和/或第二轮架。
在本发明的一个实施例中，所述第一轮架和第二轮架固定连接为一个整体，以进行同步转动。
在本发明的一个实施例中，所述行星齿轮箱未突出于所述电机定子的轴向端面、或者与所述电机定子的轴向端面基本平齐、或者突出于所述电机定子的轴向端面的高度小于所述第一轮架到第二轮架的轴向高度的三分之一。
在本发明的一个实施例中，所述定子包括环形磁轭、从所述环形磁轭向外伸出的定子齿、绕制到所述定子齿的定子绕组，所述环形磁轭形成所述收容腔并与所述内齿圈固定；所述转子包括环形铁芯、永磁体和转子支架；所述环形铁芯环绕在所述环形磁轭的径向外侧，并至少部分地与所述环形磁轭在电机轴向上重叠；所述永磁体固定到所述环形铁芯的内壁，所述永磁体与所述定子齿之间存在气隙；所述转子支架的中心部与所述太阳轮的中心轴固定，所述转子支架的外端连接到所述环形铁芯。
在本发明的一个实施例中，所述太阳轮的中心轴的第一端与所述转子支架的中心部固定，第二端被所述上壳通过所述行星轮架滚动支撑。
在本发明的一个实施例中，所述太阳轮的中心轴自第一端到第二端分别被第一轴承、第二轴承、第三轴承滚动支撑，所述第一轴承安装到所述下壳的中心，所述第二轴承安装到所述第二轮架的中心，所述第三轴承安装到所述第一轮架的中心。
在本发明的一个实施例中，所述第二轮架的外侧被第四轴承支撑，所述第一轮架的外侧被第五轴承支撑，所述第四轴承和第五轴承安装到所述上壳、环形磁轭或内齿圈。
在本发明的一个实施例中，所述转子支架包括外支架和内支架，所述内支架的中心部与所述太阳轮的中心轴固定连接，所述外支架为平面环状连接在所述内支架与转子铁芯之间。
实施本发明，可减小驱动装置的体积。
【附图说明】
图1为本发明一个实施例提供的驱动装置的示意图；
图2是图1所示驱动装置的侧面示意图；
图3是图2所示驱动装置沿A-A平面的剖视图；
图4是图1所示驱动装置移除上壳后的示意图，显示了驱动装置的顶部结构；
图5是图4所示驱动装置移除下壳后的示意图，显示了驱动装置的底部结构；
图6是图5所示驱动装置使用的太阳轮和转子内支架的示意图；
图7是图5所示驱动装置移除了太阳轮和转子后的示意图，显示了剩下的组件(定子及一部分行星齿轮箱)的顶部结构；
图8显示了图7所示组件的底部结构；
图9是图7所示组件移除第一轮架后的示意图，显示了行星齿轮箱的内部结构；
图10和图11分别是图1所示驱动装置使用的行星齿轮箱的第一轮架、第二轮架的示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
参考图1，在本发明一个实施例中，所提供的驱动装置100包括由上壳11 和下壳13形成的壳体、安装到壳体内的电机和行星齿轮箱。行星齿轮箱对电机的输出进行减速后，通过行星轮架(第一轮架31)对外驱动。端子或线缆15从下壳13伸出来，用于与外部电源连接，给驱动装置100供电。
请参考图1和图2，驱动装置100为扁平的圆柱体，行星齿轮箱及其第一轮架31基本上与壳体平齐。该种设计提高了驱动装置100的紧凑程度。本实施例中，上壳11为圆筒状，下壳13为平面状，下壳13的外缘通过紧固件14(见图 4)例如螺钉固定到上壳11的环壁。
请参考图2至图11，行星齿轮箱包括太阳轮21、若干行星轮23、内齿圈 27以及由第一轮架31和第二轮架33构成的行星轮架。太阳轮21收容在内齿圈 27内，被内齿圈27环绕。若干行星轮23环绕太阳轮21并被内齿圈27环绕，行星轮23同时与太阳轮21、内齿轮27啮合。第一轮架31和第二轮架33分别位于行星轮23的轴向两端，每个行星轮23可转动地安装到第一轮架31和第二轮架33并位于第一轮架31和第二轮架33之间。本实施例中，行星轮23安装到对应的行星轴25，行星轴25的两端分别安装到第一轮架31和第二轮架33。如此，当太阳轮21转动时，将带动行星轮23围绕太阳轮21进行公转，从而带动第一轮架31和第二轮架33转动。
电机包括定子和转子。定子的中部设有沿电机轴向内凹的收容腔，行星齿轮箱至少部分地安装到收容腔，使行星齿轮箱至少部分地与定子在电机轴向上重叠。本实施例中，定子包括环形磁轭51、从环形磁轭51向外伸出的定子齿53、绕制到定子齿53的定子绕组55。相邻定子齿53之间形成一个线槽，定子绕组55部分地落入对应的线槽中。环形磁轭51形成上述收容腔，内齿圈27固定到该收容腔。环形磁轭51、内齿圈27、上壳11三者固定在一起。
转子包括环形铁芯71、安装到环形铁芯71内壁的永磁体72和将环形铁芯 71连接到太阳轮21的中心轴的转子支架，转子支架的中心部77固定套设到太阳轮21的中心轴，以实现同步转动，也就是通过转子直接驱动太阳轮21。环形铁芯71环绕在环形磁轭51的径向外侧，并至少部分地与环形磁轭51在电机轴向上重叠。永磁体72与定子齿53之间存在气隙，使转子能够相对于定子进行转动。本实施例中，永磁体72由若干个烧结钕铁硼的永磁块组成，所述若干个永磁块沿转子铁芯71的周向均匀分布，每个永磁块形成转子的一个极。采用该种永磁块能提高永磁体的工作耐温。
优选地，定子线槽的数量为36或48，转子的极数为24或46。该种槽极搭配具有更高的效率。
转子支架包括可拆卸的外支架74和内支架75。内支架75为平面圆体状，中心部77固定套设到太阳轮21的中心轴。外支架74为平面环体状，连接在内支架75与转子铁芯71之间。通过可拆卸的外支架74和内支架75来形成转子支架，有助于产品的装配，提高生产效率。
本实施例中，如图5和图6所示，内支架75的中心部77为筒状，固定套设到太阳轮21的中心轴。内支架75包括从中心部77向外伸出的若干第一辐条、以及连接到该若干第一辐条外端的第一外环体。而外支架77包括第一内环体、从第一内环体向外伸出的若干第二辐条、连接到该若干第二辐条外端的第二外环体。第一内环体与第一外环体重叠，两者之间通过紧固件例如螺钉实现可拆卸连接。第二外环体与环形铁芯71固定连接。
如图3所示，太阳轮21的中心轴的第一端沿电机轴向穿过环形磁轭51形成的收容腔，并与转子内支架75的中心部77固定，实现使太阳轮21与转子的同步转动。中心部77在内支架75两侧分别被第一轴承81、第二轴承83滚动支撑，第一轴承81安装到下壳13的中心，第二轴承83安装到第二轮架33的中心。太阳轮21的中心轴的第二端被第三轴承85滚动支撑，第三轴承85安装到第一轮架31的中心。
第二轮架31的外侧被第四轴承87支撑，第一轮架31的外侧被第五轴承89 支撑。第四轴承87和第五轴承89可分别安装到环形磁轭51和上壳11。可理解地，因为环形磁轭51、上壳11和内齿圈27固定在一起，因此，其中之一者或者二者、三者安装第四轴承87、第五轴承89都可以获得近似的效果。优选地，由环形磁轭51与内齿圈27共同支撑第四轴承87，由内齿圈27与上壳11共同支撑第五轴承89，以加强环形磁轭51、内齿圈27、上壳11三者的同心度。
请参考图9至图11，第一轮架31和第二轮架33固定连接为一个整体的行星轮架，以进行同步转动。具体地，第一轮架31为环体状，包括环状主体3301。第二轮架33包括环状主体3301、位于环状主体3301一个端面上的若干支撑部 3304。装配时，支撑部3304抵顶到第一轮架31的环状主体3301。优选地，支撑部3304设有连接孔3305，第一轮架31的环状主体3301在对应位置也设有连接孔3105，两者通过轴向的销3306实现定位和连接。进一步地，支撑部3304 的外侧设有弧形凸缘3307，而第一轮架31的环状主体3301在对应位置内凹形成定位台阶317，弧形凸缘3307与定位台阶317配合加强两者的同轴度。
上述若干支撑部3304沿环状主体3301的周向间隔分布，相邻的支撑部3304 之间形成收容行星轮23的空间。具体地，第一轮架31的环状主体3301、第二轮架33的环状主体3301在偏离支撑部3304的位置分别设置轴孔3103和3303，行星齿轮22的行星轴25的两端分别安装到轴孔3103和3303。
本实施例中，在定子中部设置收容腔用于安装行星齿轮箱，行星齿轮箱与电机定子的轴向端面基本平齐，从而获得很紧凑的、扁平状的驱动装置。在一个替换的实施例中，行星齿轮箱未突出于电机定子的轴向端面。在另一个替换的实施例中，行星齿轮箱稍突出于电机定子的轴向端面，但是，所突出的高度小于第一轮架31到第二轮架33的轴向高度的三分之一，优选不超过第一轮架 31到第二轮架33的轴向高度的四分之一。
优选地，行星齿轮箱的减速比是15:1或者60:1。
以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，如对各个实施例中的不同特征进行组合等，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种驱动装置，包括电机和行星齿轮箱，所述行星齿轮箱包括太阳轮、若干行星轮、内齿圈、第一轮架和第二轮架，其特征在于，所述电机包括定子和转子，所述定子包括环形磁轭，所述环形磁轭的中部设有沿电机轴向内凹的收容腔；所述转子包括位于所述环形磁轭一个轴向外侧的转子支架、安装到转子支架外端的环形铁芯和固定到所述环形铁芯的内壁永磁体，所述环形铁芯环绕在所述环形磁轭的径向外侧；所述行星齿轮箱至少部分地安装到所述收容腔，所述内齿圈固定到所述收容腔，所述太阳轮被所述内齿圈环绕，若干所述行星轮环绕所述太阳轮并被所述内齿圈环绕；所述第一轮架和第二轮架分别位于所述收容腔的顶端和底端；每个所述行星轮位于第一轮架和第二轮架之间并可转动地安装到所述第一轮架和第二轮架；所述太阳轮的中心轴沿电机轴向穿过所述收容腔并与所述转子支架的转动中心固定，所述太阳轮的中心轴自第一端到第二端分别被第一轴承、第二轴承、第三轴承滚动支撑，且所述第二轴承安装到所述第二轮架的中心，所述第三轴承安装到第一轮架的中心，以使所述太阳轮和若干所述行星轮与所述转子同步转动；所述定子被所述中心轴直接或间接滚动支撑，使所述太阳轮、若干所述行星轮和转子能相对于所述定子转动；所述第二轮架的外侧被第四轴承支撑，所述第一轮架的外侧被第五轴承支撑；所述第一轮架和第二轮架固定连接为一个整体，以进行同步转动。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述永磁体由若干个烧结钕铁硼的永磁块组成，所述若干个永磁块沿所述转子铁芯的周向均匀分布。
3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，每个所述永磁块形成转子的一个极；所述定子包括从所述环形磁轭向外伸出的定子齿、绕制到所述定子齿的定子绕组，相邻定子齿之间形成线槽；所述线槽的数量为36或48，所述转子的极数为24或46。
4.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述环形铁芯与所述环形磁轭在电机轴向上重叠；所述永磁体与所述定子齿之间存在气隙。
5.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述定子包括上壳和下壳，所述环形磁轭和所述环形铁芯收容在所述上壳和下壳围成的空间内；所述下壳通过的中部滚动支撑所述转子支架的中心部；所述环形磁轭和内齿圈固定到所述上壳的内壁，所述上壳滚动支撑所述太阳轮的中心轴。
6.根据权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，所述第四轴承和第五轴承安装到所述上壳、环形磁轭或内齿圈。
7.根据权利要求6所述的驱动装置，其特征在于，所述太阳轮的中心轴的第一端与所述转子支架的中心部固定，第二端被所述上壳通过所述行星轮架滚动支撑。
8.根据权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，所述第一轴承安装到所述下壳的中心。
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