CN209627270U - 超声分体式驱动单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超声分体式驱动单元，包括集成于一体的电机模块和减速模块；电机模块包括振子座、转子轴芯以及固定安装于振子座一侧的定子，所述振子座和定子上开设有贯穿所述振子座和定子的中心孔，所述转子轴芯穿设于所述中心孔；所述转子轴芯上一体形成有一压电振子，所述压电振子与所述定子相接触；减速模块包括双联摆线轮、第一内摆线齿轮以及第二内摆线齿轮，所述转子轴芯上设有偏心轴，所述双联摆线轮套装于所述偏心轴上，其包括一级摆线轮和二级摆线轮，且双联摆线轮与偏心轴之间设置有第一轴承。本实用新型的超声分体式驱动单元，将电机模块与减速模块集成于一体，减小了驱动单元的尺寸。

Description

超声分体式驱动单元

技术领域

本实用新型涉及驱动装置技术领域，具体涉及一种超声分体式驱动单元。

背景技术

模块化驱动单元是基于模块化的理念，将电机、减速器、制动器、传感器、编码器以及驱动器等元器件集成于单关节内部，形成具备驱动、控制、传动、制动以及检测功能的模块化单元。

目前常用的驱动单元，多以电机为驱动元，电机有电磁绕组和磁路，需要通过电磁相互作用转化来工作，传统的电机定位精度不高，容易受到磁场干扰。超声电机(Ultrasonic Motor或简写为USM)技术是振动学、波动学、摩擦学、动态设计、电力电子、自动控制、新材料和新工艺等学科结合的新技术。超声电机不像传统的电机那样，利用电磁的交叉力来获得其运动和力矩。超声电机则是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动来获得其运动和力矩的，将材料的微观变形通过机械共振放大和摩擦耦合转换成转子的宏观运动。在这种新型电机中，压电陶瓷材料盘代替了许许多多的铜线圈。

目前，常见的超声电机是单独的一个模块，还需连接一个孤立的减速器，这样结构尺寸上相对较大。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种超声分体式驱动单元，将电机模块与减速模块集成于一体，减小了驱动单元的尺寸。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种超声分体式驱动单元，包括集成于一体的电机模块和减速模块；

所述电机模块包括振子座、转子轴芯以及固定安装于振子座一侧的定子，所述振子座和定子上开设有贯穿所述振子座和定子的中心孔，所述转子轴芯穿设于所述中心孔；所述转子轴芯上一体形成有一压电振子，所述压电振子与所述定子相接触；

所述减速模块包括双联摆线轮、第一内摆线齿轮以及第二内摆线齿轮，所述转子轴芯上设有偏心轴，所述双联摆线轮套装于所述偏心轴上，其包括一级摆线轮和二级摆线轮，且双联摆线轮与偏心轴之间设置有第一轴承；

所述第一内摆线齿轮的一端面固定安装于振子座上，其摆线轮齿位于一级摆线轮的外侧；所述第二内摆线齿轮穿设于第一内摆线齿轮中，其摆线轮齿位于二级摆线轮的外侧；第二内摆线齿轮的外周上形成有台阶壁，所述台阶壁处设有第二轴承以对第二内摆线齿轮周向限位；第一内摆线齿轮的另一端面上固定安装有前轴承盖，所述前轴承盖抵压于第二轴承，以对第二内摆线齿轮轴向限位。

进一步地，所述偏心轴与压电振子一体设置或分体设置。

进一步地，所述一级摆线轮和二级摆线轮可拆卸连接或一体成型。

进一步地，所述一级摆线轮的外径和大于二级摆线轮的外径。

进一步地，所述偏心轴的一端安装有挡环，所述第一轴承通过所述挡环轴向限位。

进一步地，所述双联摆线轮的两侧设有台阶槽，所述第一轴承的两端设有与所述台阶槽配合的凸圈以对双联摆线轮轴向限位。

进一步地，还包括输出法兰，所述输出法兰固定安装于输出内齿轮的外端面上。

进一步地，所述输出法兰的后端面上具有凸出的挡圈，所述挡圈抵压于所述第二轴承上。

进一步地，所述转子轴芯上还依次设有挡片、弹簧和第三轴承，所述弹簧的两端分别与所述挡片和第三轴承抵接，所述挡片与所述偏心轴的端面抵接，所述第三轴承通过所述输出法兰轴向限位。

进一步地，所述振子座远离定子的一侧设有环绕中心孔的轴承盖安装槽，所述转子轴芯与振子座之间设置有第四轴承，所述轴承盖安装槽中设有固定于振子座上的后轴承盖

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型的超声分体式驱动单元，以超声电机作为驱动源，与传统电机相比，没有电磁绕组和磁路，不用电磁相互作用来转换能量，而是利用压电陶瓷的逆压电效应、超声振动和摩擦耦合来转换能量，从而实现了静音、精确、无电磁干扰等优点，另外还具有耐低温、真空等适应太空环境的特点；其次，由于质量轻，低速且大扭矩，从而为驱动单元减速器的设计放宽了条件，可以根据不同的应用场景选用不同的减速机构。

2.本实用新型的超声分体式驱动单元，将电机模块与减速模块集成于一体，减小了驱动单元的尺寸。

附图说明

图1是本实用新型的超声分体式驱动单元一实施例的整体结构示意图；

图2是图1中的超声分体式驱动单元的剖面示意图；

图3是图1中的超声分体式驱动单元部分部件的爆炸图；

图4是振子座的结构示意图；

图5是双联摆线轮的结构示意图；

图6是两第一轴承的结构示意图；

图7是第一内摆线齿轮和第二内摆线齿轮的结构示意图；

图中标号说明：100、振子座；110、轴承盖安装槽；120、后轴承盖；200、转子轴芯；210、压电振子；220、偏心轴；221、挡环；230、第一轴承；231、凸圈；240、第二轴承；250、挡片；260、弹簧；270、第三轴承；280、第四轴承；300、定子；400、双联摆线轮；410、一级摆线轮；420、二级摆线轮；421,431、台阶槽；500、第一内摆线齿轮；510、前轴承盖；600、第二内摆线齿轮；610、台阶壁；520,620、摆线轮齿；700、输出法兰；710、挡圈。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

参照图1-7所示，本实用新型的超声分体式驱动单元的一实施例，包括集成于一体的电机模块和减速模块。

具体的，所述电机模块包括振子座100、转子轴芯200以及定子300，定子300通过螺钉、螺栓等固定件固定安装于振子座100的一侧面上。振子座100和定子300上开设有贯穿所述振子座100和定子300的中心孔，所述转子轴芯200穿设于所述中心孔中。

转子轴芯200上一体形成有一压电振子210，所述压电振子210与所述定子300相接触；该偏心轴220与压电振子210可一体设置或分体设置。

减速模块包括双联摆线轮400、第一内摆线齿轮500以及第二内摆线齿轮600。转子轴芯200上设有偏心轴220，所述双联摆线轮400套装于所述偏心轴220上，其包括一级摆线轮410和二级摆线轮420，且双联摆线轮400与偏心轴220之间设置有第一轴承230。所述一级摆线轮410和二级摆线轮420可拆卸连接或一体成型。本实施例中，所述一级摆线轮410的外径和大于二级摆线轮420的外径。

第一内摆线齿轮500的一端面固定安装于振子座100上，其摆线轮齿520位于一级摆线轮410的外侧；所述第二内摆线齿轮600穿设于第一内摆线齿轮500中，其摆线轮齿620位于二级摆线轮420的外侧；第二内摆线齿轮600的外周上形成有台阶壁610，所述台阶壁610处设有第二轴承240以对第二内摆线齿轮600周向限位；第一内摆线齿轮500的另一端面上固定安装有前轴承盖510，所述前轴承盖510抵压于第二轴承240，以对第二内摆线齿轮600轴向限位。

本实施例中，第一轴承230为一对，并列套设于偏心轴220上。为了对第一轴承230进行轴向限位，优选地，所述偏心轴220的一端安装有挡环221。同时为了对双联摆线轮400进行轴向限位，优选地，所述双联摆线轮400的两侧均设有台阶槽421,431，所述第一轴承230的两端设有与所述台阶槽421,431配合的凸圈231。

本实施例的驱动单元还包括输出法兰700，该输出法兰700固定安装于输出内齿轮的外端面上，通过该输出法兰700克输出驱动单元的动力。

为了更好地对第二内摆线齿轮600进行轴向限位，优选地，在输出法兰700的后端面上具有凸出的挡圈710，该挡圈710抵压于所述第二轴承240上。

本实施例中，所述转子轴芯200上还依次设有挡片250、弹簧260和第三轴承270，所述弹簧260的两端分别与所述挡片250和第三轴承270抵接，所述挡片250与所述偏心轴220的端面抵接，所述第三轴承270通过所述输出法兰700轴向限位。其作用是：通过弹簧260的预紧力来调节压电振子210与定子300之间的正压力，从而使超声电机达到额定转速和额定扭矩。同时，工作一段时间后，压电振子210会因发热而产生形变，弹簧260可以平衡压电振子210产生的微量形变，从而使驱动单元能够稳定工作。

振子座100远离定子300的一侧设有环绕中心孔的轴承盖安装槽110，转子轴芯200与振子座100之间设置有第四轴承280，所述轴承盖安装槽110中设有固定于振子座100上的后轴承盖120。

本实施例的的超声分体式驱动单元，以超声电机作为驱动源，与传统电机相比，没有电磁绕组和磁路，不用电磁相互作用来转换能量，而是利用压电陶瓷的逆压电效应、超声振动和摩擦耦合来转换能量，从而实现了静音、精确、无电磁干扰等优点，另外还具有耐低温、真空等适应太空环境的特点；其次，由于质量轻，低速且大扭矩，从而为驱动单元减速器的设计放宽了条件，可以根据不同的应用场景选用不同的减速机构。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种超声分体式驱动单元，其特征在于，包括集成于一体的电机模块和减速模块；

所述电机模块包括振子座、转子轴芯以及固定安装于振子座一侧的定子，所述振子座和定子上开设有贯穿所述振子座和定子的中心孔，所述转子轴芯穿设于所述中心孔；所述转子轴芯上一体形成有一压电振子，所述压电振子与所述定子相接触；

所述减速模块包括双联摆线轮、第一内摆线齿轮以及第二内摆线齿轮，所述转子轴芯上设有偏心轴，所述双联摆线轮套装于所述偏心轴上，其包括一级摆线轮和二级摆线轮，且双联摆线轮与偏心轴之间设置有第一轴承；

所述第一内摆线齿轮的一端面固定安装于振子座上，其摆线轮齿位于一级摆线轮的外侧；所述第二内摆线齿轮穿设于第一内摆线齿轮中，其摆线轮齿位于二级摆线轮的外侧；第二内摆线齿轮的外周上形成有台阶壁，所述台阶壁处设有第二轴承以对第二内摆线齿轮周向限位；第一内摆线齿轮的另一端面上固定安装有前轴承盖，所述前轴承盖抵压于第二轴承，以对第二内摆线齿轮轴向限位。

2.如权利要求1所述的超声分体式驱动单元，其特征在于，所述偏心轴与压电振子一体设置或分体设置。

3.如权利要求1所述的超声分体式驱动单元，其特征在于，所述一级摆线轮和二级摆线轮可拆卸连接或一体成型。

4.如权利要求3所述的超声分体式驱动单元，其特征在于，所述一级摆线轮的外径大于二级摆线轮的外径。

5.如权利要求1所述的超声分体式驱动单元，其特征在于，所述偏心轴的一端安装有挡环，所述第一轴承通过所述挡环轴向限位。

6.如权利要求5所述的超声分体式驱动单元，其特征在于，所述双联摆线轮的两侧设有台阶槽，所述第一轴承的两端设有与所述台阶槽配合的凸圈以对双联摆线轮轴向限位。

7.如权利要求1所述的超声分体式驱动单元，其特征在于，还包括输出法兰，所述输出法兰固定安装于输出内齿轮的外端面上。

8.如权利要求7所述的超声分体式驱动单元，其特征在于，所述输出法兰的后端面上具有凸出的挡圈，所述挡圈抵压于所述第二轴承上。

9.如权利要求7所述的超声分体式驱动单元，其特征在于，所述转子轴芯上还依次设有挡片、弹簧和第三轴承，所述弹簧的两端分别与所述挡片和第三轴承抵接，所述挡片与所述偏心轴的端面抵接，所述第三轴承通过所述输出法兰轴向限位。

10.如权利要求1所述的超声分体式驱动单元，其特征在于，所述振子座远离定子的一侧设有环绕中心孔的轴承盖安装槽，所述转子轴芯与振子座之间设置有第四轴承，所述轴承盖安装槽中设有固定于振子座上的后轴承盖。