CN208890562U - 一种电机、汽车天窗装置及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电机，包括电机壳体、定子和转子，其特征在于，还包括谐波减速机构，所述转子具有一转子内腔，所述谐波减速机构设置于所述转子内腔中。本实用新型通过谐波减速机构中的柔性齿轮的弹性变形波进行运动和动力的传递，充分利用了转子内部空间使电机结构更加紧凑，体积更小，能有效提高电机的承载能力，提高电机的运动精度与传动效率，由于输入与输出轴同轴线，结构简单，安装方便，便于批量生产。

Description

一种电机、汽车天窗装置及汽车

技术领域

本实用新型属于电机技术领域，尤其涉及一种电机、汽车天窗装置及汽车。

背景技术

现有的电机一般包括电机壳体、定子、转子、转轴和减速装置；定子套装在电机壳体内相对电机壳体固定，转子连同与转子相对固定的转轴一起套装在定子内并相对定子转动，转轴连接减速装置。例如，常用的蜗轮蜗杆减速装置，将电机转轴一端设计成蜗杆，蜗杆与减速装置输出轴上的蜗轮啮合，减速后经该输出轴输出。然而，以上减速装置或采用蜗轮蜗杆减速和齿轮减速组合的方式，都会导致电机的外形尺寸较大，而且蜗轮蜗杆传动效率较低，运动精度不高，电机的整体性能难以提升。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的在于，提供一种电机，通过谐波减速机构中柔性齿轮的弹性变形波进行运动和动力的传递，充分利用了转子内部空间使电机结构更加紧凑，体积更小，能有效提高电机的承载能力，提高电机的运动精度与传动效率，由于输入与输出轴同轴线，结构简单，安装方便，便于批量生产。

本实用新型采取的技术方案如下：

一种电机，包括电机壳体、定子和转子，其特征在于，还包括谐波减速机构，所述转子具有一转子内腔，所述谐波减速机构设置于所述转子内腔中。

进一步地，所述谐波减速机构包括波发生器、柔轮、刚轮和输出轴，所述输出轴位于所述转子的轴线位置上。

进一步地，所述转子呈中空环状，包括转子本体和多个永磁体，所述多个永磁体环绕转子本体的外侧壁分布设置。

进一步地，所述转子本体包括多个凸台，所述多个凸台环绕转子本体的外侧壁分布设置，每个永磁体固定设置于相邻两凸台之间。

作为一种实施方式，转子本体的内侧壁上开设有径向相对设置的两组凹槽，凹槽表面与转子本体内侧壁面共同围合形成所述转子内腔，所述波发生器嵌入所述凹槽中且外凸于所述转子本体的内侧壁面；所述波发生器是滚动体，呈圆柱体形或球形。

进一步地，所述电机壳体包括壳体座和盖合于所述壳体座的壳体盖，所述壳体座与所述壳体盖形成的空腔容纳并限位所述定子、转子、柔轮、刚轮和波发生器，所述柔轮具有内齿，固设于所述壳体座上且其外侧面与所述波发生器接触；所述刚轮具有外齿，位于所述柔轮内且可随所述波发生器的转动实现与所述柔轮的啮合与脱离，所述输出轴固定于所述刚轮。

进一步地，所述柔轮呈薄壁筒状，所述刚轮具有一内筒壁，所述内筒壁与所述输出轴固定。

进一上地，所述电机还包括输出齿轮，所述壳体座上具有一通孔，所述通孔与所述柔轮同轴线，输出轴的输出端从所述电机壳体内穿出所述通孔，所述输出齿轮套接于输出轴的输出端。

本实用新型还提供一种汽车天窗装置，其特征在于，包括天窗、所述的电机和受所述电机驱动的天窗驱动机构。

本实用新型还提供一种汽车，其特征在于，包括所述的汽车天窗装置。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的电机具有谐波减速机构，利用柔性齿轮的弹性变形波进行运动和动力的传递，有效利用转子内部空间使得电机结构更加紧凑，体积更小；同时，单级传动比大，通过简单的结构即可达到较高的传动比；传动时啮合的齿数多，可有效提高电机的承载能力，多齿啮合还对误差有相互补偿作用，使得电机的运动精度与传动效率更高，例如效率可从40％提高至80％；输入与输出轴同轴线，结构简单，安装方便，便于批量生产；

(2)由于汽车天窗电机是汽车上的重要部件，为天窗的运动提供动力使天窗打开或关闭，而现有的汽车天窗天机都不能做到结构紧凑占用较多的汽车空间，使其设计不够合理、制造成本高。本实用新型的电机非常适合应用于汽车天窗，作为一种汽车天窗电机，可满足汽车天窗对电机的高要求，设计巧妙、结构紧凑简单、重量轻且适于大批量生产。

附图说明

图1是实施例1的电机爆炸示意图；

图2是实施例1的电机的立体示意图；

图3是实施例1的电机的侧面视图；

图4是图3的A-A向剖视图；

图5是图2的仰视图；

图6是图5的B-B向剖视图；

图7是实施例1的壳体座示意图。

图8是实施例1的壳体盖示意图。

图9是实施例1的定子示意图。

图10是实施例1的转子本体示意图。

图11是实施例1的转子示意图。

图12是实施例1的刚轮与输出轴结合的剖视图；

其中：1-电机壳体，110-壳体座，111-定子室壁，112-限位筋，113-定子轴向限位台阶，114-第一转子轴承支承壁，115-第一输出轴轴承支承壁，116-引线缺口，117-安装孔，118-第一卡扣，119-电路板容腔，120-壳体盖，121-第二转子轴承支承壁，122-第二输出轴轴承支承壁，123-密封槽，124-第二卡扣，2-定子，21-定子铁芯，211-铁芯外圈，2111-沟槽，212-铁芯内圈，22-绕组，3-转子，31-转子本体，311-凹槽，312-凸台，32-永磁体，4-波发生器，5-柔轮，51-柔轮齿，6-轴承套，7-输出轴，71-连接端，8-刚轮，81-齿部，811-刚轮齿，82-固定部，83-第一端面，84-第二端面，9-转子轴承，10-输出齿轮，11-电路板，12-接线插座。

具体实施方式

以下实施例皆以汽车天窗电机为例，但该电机并不限应用于汽车天窗装置中。

实施例1

本实施例的电机，包括电机壳体1、定子2、转子3和谐波减速机构，具有一转子内腔，谐波减速机构设置于转子内腔中。由于谐波减速机构被巧妙设置于转子内腔，充分利用了转子内腔空间，达到减速作用的同时可大大减少电机的整体体积。

本实用新型的电机工作原理如下：由于波发生器旋转时迫使柔轮产生径向变形成椭圆状，波发生器的连续转动使柔轮齿与刚轮齿之间的啮合状态在啮入-啮合-啮出-脱开这四种状态中循环往复不断改变，谐波减速机构将输入的高速转动变为输出的低速转动。

如图4所示，作为一种实施方式，谐波减速机构包括波发生器4、柔轮5、刚轮8和输出轴7，输出轴7位于转子3的轴线位置上。该实施例中，谐波减速机构的输出轴7位于转子3的轴线位置，替代了原本的转子输出轴，将转子的转动经减速处理后直接经输出轴7输出，结构简单，设计巧妙。

进一步地，如图10～11所示，转子3呈中空环状，包括转子本体31和多个永磁体32，多个永磁体32环绕转子本体31的外侧壁均匀分布设置。作为一种实施方式，转子本体31包括多个凸台312，多个凸台312环绕转子本体31的外侧壁均匀分布设置，每个永磁体32固定设置于相邻两凸台312之间，因此，使多个永磁体32环绕转子本体31的外侧壁均匀分布设置。

进一步地，如图10所示，转子本体31还包括两组凹槽311，两组凹槽311径向相对地设置于转子本体31的内侧壁上，凹槽表面与转子本体内侧壁面共同围合形成转子内腔。

作为一种实施方式，如图4、11，波发生器4是滚动体，在一个实施例中，该滚动体呈圆柱体形，每两个波发生器4嵌入一组凹槽311中，且外凸于转子本体31的内侧壁面。在另一个实施例中，滚动体也可以呈球形。在其他实施例中，波发生器也可以是其他的任意形状，波发生器嵌入凹槽中且外凸于所述转子本体的内侧壁面。优选地，波发生器的外表面光滑。波发生器是滚动体时为优选方案，当波发生器随转子一起转动时，在柔轮外侧面的压迫下可以自转，减少摩擦，延长使用寿命。

进一步地，转子本体为导磁体。在一个实施例中，转子本体是导磁钢圈。

进一步地，如图1～6，电机壳体1包括壳体座110和盖合于所述壳体座的壳体盖120，壳体座110与壳体盖120形成的空腔容纳并限位定子2、转子3、柔轮5、刚轮8和波发生器4，如图7～8，柔轮5呈薄壁筒状，柔轮齿51设置于柔轮内壁，为内齿，柔轮5固设于壳体座110上且其外侧面与波发生器4接触，优选地，柔轮5与壳体座110一体成型；刚轮8具有外齿，位于柔轮5内且可随波发生器4的转动实现与柔轮5的啮合与脱离，输出轴7固定于刚轮8，刚轮8具有一内筒壁，其内筒壁与输出轴7固定。作为一种实施方式，如图12所示，刚轮8的截面呈近似T形，刚轮8包括齿部81和固定部82，齿部81呈筒状，刚轮齿811设置于齿部81的外侧壁上，固定部82呈筒状，其外径小于齿部81的外径，固定部82的内侧壁与输出轴7固定。这种形状的刚轮可以降低成本，减轻重量。在其他实施方式中，刚轮8也可以直接是筒状，其外侧壁上设有刚轮齿811，其内侧壁与输出轴7固定。

优选地，将柔轮的齿数设为n1，刚轮的齿数设为n2，n1-n2＝2。

这种实施方式中，电机的定子绕组通电后产生变化的旋转磁场，与转子永磁体产生相互作用力使转子旋转，电机转子旋转时，波发生器随转子一起旋转，当波发生器为滚动体时同时自转，波发生器迫使柔轮产生径向变形成椭圆状，在椭圆的短轴两端位置，柔轮的内齿与刚轮外齿呈多齿啮合状态，椭圆的长轴两端则完全处于脱开状态，其他部分处于啮合与脱开的过渡阶段。

在一个实施例中，固定部82的内侧壁与输出轴7铆接固定，在其他实施例中，可以是一切常规的固定方式。

作为一种实施方式，本实施例的电机还包括输出齿轮10，输出轴7从壳体座110穿出，输出齿轮10套接于输出轴7的连接端71。

进一步地，如图9所示，定子2包括定子铁芯21和缠绕于定子铁芯21上的绕组22。作为一种实施方式，定子铁芯21包括铁芯外圈211和铁芯内圈212，绕组22缠绕于铁芯外圈211和铁芯内圈212之间。

作为一种实施方式，本实施例的电机还包括相互电连接的电路板11和接线插座12，电路板11与绕组22的接线端电连接。接线插座12设置于电机壳体1之外。

进一步地，壳体座110围合出一定子室和电路板容腔119，作为一种实施方式，壳体座110包括定子室壁111和设置于定子室壁111上的多个限位筋112，定子铁芯21上对应设置有多个沟槽2111。定子室由定子室壁111围合而成，用于容纳定子2，定子2置于定子室时，将限位筋112插入沟槽2111匹配安装，可对定子进行周向限位。电路板容腔119用于容纳电路板11。

进一步地，壳体座110还包括定子轴向限位台阶113，定子安装时，可通过定子轴向限位台阶113对定子进行轴向限位。

进一步地，壳体座110还包括第一转子轴承支承壁114和第一输出轴轴承支承壁115。第一转子轴承支承壁114围合出一转子轴承室，用于容纳一转子轴承9，第一转子轴承支承壁114用于支承位于转子的第一端的转子轴承9；第一输出轴轴承支承壁115围合出一输出轴轴承室，用于容纳套设于输出轴7上的轴承套6，第一输出轴轴承支承壁115用于支承位于输出轴的第一端的轴承套6。作为一种实施方式，壳体座110上具有一连通输出轴轴承室的通孔，输出轴7的连接端71从电机壳体1内穿出通孔，与输出齿轮10固定。

相对应地，进一步地，壳体盖120包括第二转子轴承支承壁121和第二输出轴轴承支承壁122。第二转子轴承支承壁121围合出一转子轴承室，用于容纳另一转子轴承9，第二转子轴承支承壁121用于支承位于转子的第二端的转子轴承9；第二输出轴轴承支承壁122围合出一输出轴轴承室，用于容纳输出轴7，第二输出轴轴承支承壁122用于支承输出轴的第二端(以上的转子和输出轴都包括第一端和第二端，即转子和输出轴的一端与另一端)。

进一步地，壳体座110还包括引线缺口116，用于将绕组22的接线端从其中引出。在其他实施例中，也可采用其他引线方式。

进一步地，壳体座110还可以包括安装孔117，用于整个电机的安装。

进一步地，壳体座110还可以包括第一卡扣118，壳体盖120相应设置有第二卡扣124，第一卡扣118与第二卡扣124可相互卡合固定。

进一步地，作为一种优选实施方式，壳体盖120上还可以包括密封槽123，在密封槽123内设置密封圈或打胶，可实现壳体座110与壳体盖120的密封固定。

作为一种实施方式，电机是如图1～12所示的优选具体结构，所述电机包括电机壳体1、定子2、转子3、谐波减速机构、输出齿轮10、相互电连接的电路板11和接线插座12，谐波减速机构包括波发生器4、柔轮5、刚轮8和输出轴7，输出轴7位于转子3的轴线位置上；定子2包括定子铁芯21和缠绕于定子铁芯21上的绕组22，绕组22缠绕于铁芯外圈211和铁芯内圈212之间，定子铁芯21上设置有多个沟槽2111；转子3呈中空环状，包括转子本体31和多个永磁体32，转子本体31包括多个凸台312，多个凸台312环绕转子本体31的外侧壁分布设置，每个永磁体32固定设置于相邻两凸台312之间；转子本体31的内侧壁上开设有径向相对设置的两组凹槽311，凹槽表面与转子本体内侧壁面共同围合形成转子内腔，波发生器4是呈圆柱体形的滚动体，嵌入凹槽311中且外凸于转子本体31的内侧壁面，电机壳体1包括壳体座110和盖合于所述壳体座的壳体盖120，壳体座110与壳体盖120形成的空腔容纳并限位定子2、转子3、柔轮5、刚轮8和波发生器4，柔轮5呈薄壁筒状，柔轮齿51设置于柔轮内壁，为内齿，柔轮5固设于壳体座110上且其外侧面与波发生器4接触；刚轮8具有外齿，位于柔轮5内且可随波发生器4的转动实现与柔轮5的啮合与脱离，输出轴7固定于刚轮8，刚轮8具有一内筒壁，其内筒壁与输出轴7固定；刚轮8的截面呈近似T形，刚轮8包括齿部81和固定部82，齿部81呈筒状，刚轮齿811设置于齿部81的外侧壁上，固定部82呈筒状，其外径小于齿部81的外径，固定部82的内侧壁与输出轴7铆接固定；壳体座110围合出一定子室和电路板容腔119，壳体座110包括定子室壁111、设置于定子室壁111上的多个限位筋112、定子轴向限位台阶113、第一转子轴承支承壁114、第一输出轴轴承支承壁115、引线缺口116、安装孔117和第一卡扣118，定子室由定子室壁111围合而成，电路板容腔119用于容纳电路板11，第一转子轴承支承壁114围合出一转子轴承室用于容纳一转子轴承9，第一输出轴轴承支承壁115围合出一输出轴轴承室用于容纳套设于输出轴7上的轴承套6，壳体座110上具有一连通输出轴轴承室的通孔，输出轴7的连接端71从电机壳体1内穿出通孔，输出齿轮10套接于输出轴7的连接端71；壳体盖120包括第二转子轴承支承壁121、第二输出轴轴承支承壁122、密封槽123和用于与第一卡扣118相互卡合固定的第二卡扣124，第二转子轴承支承壁121围合出一转子轴承室用于容纳另一转子轴承9，第二输出轴轴承支承壁122围合出一输出轴轴承室用于容纳输出轴7；接线插座12设置于电机壳体1之外。

具有以上优选结构的电机安装时，可在壳体座110内嵌装入轴承套6至第一输出轴轴承室，将转子轴承9安装至转子轴承室；将定子2上的沟槽2111对齐壳体座110上的限位筋112套入电机壳体至其轴向限位台阶113并相对于壳体座110固定，同时保持绕组22上的出线对准壳体座110上的避位缺口116便于绕组出线；将装有永磁体32的转子3套入定子2内，转子3的两端都靠转子轴承9支承，转子3外壁面设有的均布凸台312同时起到轴向限位作用，转子3与壳体座110上的柔轮100不直接接触；在转子3的两组凹槽311上嵌装入波发生器4，该波发生器4是滚动体；将输出齿轮10装入输出轴7的连接端并相对其固定后，输出轴7套入壳体座110内并靠轴承套6支承；将刚轮8套入输出轴7并相对其紧铆固定，刚轮8的刚轮齿811与波发生器4在轴向长度上对齐，其长度相同，其第一端面83轴向定位于轴承套6的端面，波发生器4挤压柔轮5迫使其产生径向变形成椭圆状，在椭圆的短轴两端，薄壁柔性齿轮的内齿与刚性齿轮外齿呈多齿啮合状态，椭圆的长轴两端则完全处于脱开状态，由于薄壁柔性齿轮与刚性齿轮存在齿数差，在波发生器4转动挤压啮合过程中，由于柔轮与壳体座110一体化而不转动，通过刚轮8输出，随着椭圆长短轴连续地旋转变化，刚轮进行连续的旋转并由输出轴7输出动力；电路板11嵌装在壳体座110的电路板容腔119，接线插座12电连接电路板11并装在壳体座110上；同理亦在壳体盖120的第二转子轴承室内嵌装入另一转子轴承9，通过其第二卡扣124扣合在壳体座110的第一卡扣118上，其第二输出轴轴承室支承输出轴7的另一端，其第二输出轴轴承支承壁122的第二端面与刚轮8上的第二端面84限位，使刚轮8的不能轴向移动，其密封槽123内可填充密封圈或打胶与壳体座110之间进行密封。

实施例2

本实施例的汽车天窗装置，包括天窗、本实用新型的电机和受该电机驱动的天窗驱动机构，电机的输出齿轮10或输出轴7与天窗驱动机构连接，天窗驱动机构受电机驱动作用，从而驱动汽车天窗的开启和关闭。

实施例3

本实施例的汽车，包括本实用新型的汽车天窗装置。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种电机，包括电机壳体、定子和转子，其特征在于，还包括谐波减速机构，所述转子具有一转子内腔，所述谐波减速机构设置于所述转子内腔中。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述谐波减速机构包括波发生器、柔轮、刚轮和输出轴，所述输出轴位于所述转子的轴线位置上。

3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述转子呈中空环状，包括转子本体和多个永磁体，所述多个永磁体环绕转子本体的外侧壁分布设置。

4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述转子本体包括多个凸台，所述多个凸台环绕转子本体的外侧壁分布设置，每个永磁体固定设置于相邻两凸台之间。

5.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，转子本体的内侧壁上开设有径向相对设置的两组凹槽，凹槽表面与转子本体内侧壁面共同围合形成所述转子内腔，所述波发生器嵌入所述凹槽中且外凸于所述转子本体的内侧壁面；所述波发生器是滚动体，呈圆柱体形或球形。

6.根据权利要求5所述的电机，其特征在于，所述电机壳体包括壳体座和盖合于所述壳体座的壳体盖，所述壳体座与所述壳体盖形成的空腔容纳并限位所述定子、转子、柔轮、刚轮和波发生器，所述柔轮具有内齿，固设于所述壳体座上且其外侧面与所述波发生器接触；所述刚轮具有外齿，位于所述柔轮内且可随所述波发生器的转动实现与所述柔轮的啮合与脱离，所述输出轴固定于所述刚轮。

7.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，所述柔轮呈薄壁筒状，所述刚轮具有一内筒壁，所述内筒壁与所述输出轴固定。

8.根据权利要求7所述的电机，其特征在于，所述电机还包括输出齿轮，所述壳体座上具有一通孔，所述通孔与所述柔轮同轴线，输出轴的输出端从所述电机壳体内穿出所述通孔，所述输出齿轮套接于输出轴的输出端。

9.一种汽车天窗装置，其特征在于，包括天窗、权利要求1～8任一所述的电机和受所述电机驱动的天窗驱动机构。

10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求9所述的汽车天窗装置。