TWI636208B - 馬達減速機 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種馬達減速機,包括係在一機殼內配置一扁平中空型馬達及一行星齒輪系,特別是該馬達轉子與該行星齒輪系之行星齒輪承載環結合而成一環形轉子,使該行星齒輪系包括有與馬達轉子同步公轉之至少一個行星齒輪組及分別形成於轉子兩側的一固定內齒輪環及一作為輸出的另一活動內齒輪環;當環形轉子轉動時帶動該行星齒輪組公轉並能經由固定內齒輪環導持使行星齒輪組自轉,進而帶動活動內齒輪環減速輸出,藉以改善傳統馬達減速機僅能輸出有限的減速比,以及整體配置空間暨體積難以有效縮減的問題。
Description
本發明涉及馬達及齒輪減速機構的組合技術,特別有關一種扁平外形之馬達減速機。
馬達減速機(gear motor)是一種結合電動馬達和齒輪減速機構,或非齒輪減速機而成的一體式動力驅動裝置。一般馬達在相同驅動電壓情況下,若要有低轉速高扭力輸出,體積通常都會相對比較大,而且製作成本也高,若是高轉速低扭力輸出,則體積通常都會相對比較小,而且製作成本也低,而馬達減速機允許馬達在生成高轉速低扭力情況下透過減速機轉換成低轉速高扭力,在相對較小體積下提供巨大的扭力輸出,例如升降機、絞車和機器人等設備,可以透過馬達減速機而抬起例如是一建築物;此外,還可以透過馬達減速機去驅動例如是一個照相機底片卡匣。
傳統馬達減速機之應用,還可見揭露於例如是美國專利公告第6196347、6296072、6629574號等專利文獻中,其共同教示應用馬達減速機於自行車上充當動力輔助器,以便於減輕騎乘者踩踏時的體力負荷,或如是美國專利公告第6031308號專利文獻教示一種運用於照相機的小型驅動機構。
且知,傳統馬達減速機中組配齒輪減速機構的方式,通常是在馬達心軸上配置一小齒輪去嚙合驅動一大齒輪或齒輪串而得減速輸出,或在馬達心軸上組配一蝸桿去嚙合驅動一蝸輪而得減速輸出,亦或像上述美國公告第6196347、6296072、6629574、6031308號專利教示在馬達心軸的一側同 軸配置一行星齒輪系而得減速輸出;其中,美國公告第6196347、6031308號專利揭露出具有佛格森齒輪系(Ferguson’s mechanical paradox gear)減速輸出的馬達減速機配置技術,美國公告第6296072、6629574號專利則教示具有兩階減速輸出的馬達減速機配置技術。然而,這些傳統的馬達減速機的整體體積相對都過於龐大,尤其是在馬達心軸的軸向長度部分,明顯過於佔用空間,在安裝時,對於馬達心軸的軸向長度有所限制的設備而言,更是不合適。
另外,一種已經普遍使用的扭力馬達(torque motor)就是一種具有短軸距的扁平式(pancake type)馬達,通常在不配合減速機的情況下,直接驅動負載,這是一種空間安排非常緊湊(compact)的設計,可相對提供較低轉速較高扭力輸出,雖然如此,但體積仍然偏大,而且製作成本非常昂貴。
美國公告第7886858號專利提供一種結合扁平式馬達與複合式行星齒輪系之一種設計,有效解決空間過大問題,尤其是有效縮短軸向尺寸。然其仍然存在數項缺失有待改進。例如,馬達轉子rotor或行星齒輪承載環carrier的一側轉子軸rotor shaft先樞接於驅動軸,驅動軸再與輪轂軸hub spindle軸接後受輪轂支撐次組合hub bearing sub-assembly的支撐,如此軸向串列樞接的方式在高速旋轉時容易有偏擺震動產生;又如,固定內齒輪環stationary ring gear與驅動內齒輪環driving ring gear兩者的齒差與行星齒輪數量間的最佳組合並未明白教示,甚至忽略行星齒輪數量對減速比的影響,這些都有待改善與澄清。
有鑑於此,本發明之目的旨在提供一種馬達減速機,用以改善傳統具有一階及兩階減速輸出的馬達減速機,其整體配置空間暨體積難以有效縮減的問題,尤其是軸向長度縮減的問題,同時提供最佳減速比之配置,減小旋轉偏擺震動,及多樣輸出介面之選擇。
為了實現上述目的並解決問題,本發明提供第一種較佳實施例,其技術手段包括:於一作為固定端使用的機殼內配置:一馬達,具有外圍的一定子,及受定子環繞並驅動的一馬達轉子,該定子上配置有多個用於驅動轉子轉動的漆包線繞組;一行星齒輪系,包含:至少一行星齒輪組(可為多個),及分別配置於行星齒輪組外緣兩側的一固定內齒輪環與一活動內齒輪環;該行星齒輪組配置於該固定內齒輪環和活動內齒輪環的內緣,該行星齒輪組分別具有同軸心樞接並且串列的一第一行星齒輪及一第二行星齒輪,該第一行星齒輪及第二行星齒輪並組設於一行星齒輪承載環內,該第一行星齒輪相嚙該固定內齒輪環,該第二行星齒輪相嚙該活動內齒輪環;一出力軸,穿設於機殼並與活動內齒輪環固設,以作為動力輸出;其中:外層的馬達轉子結合內層的行星齒輪承載環而形成一具有中心孔之環形轉子,該環形轉子藉由中心孔樞接出力軸而得到有助於穩定旋轉的支撐,該行星齒輪承載環的兩側分別形成一內齒輪環配置室,用以容置該固定內齒輪環與該活動內齒輪環;該第一行星齒輪與第二行星齒輪的齒數相同,該固定內齒輪環與活動內齒輪環的齒數排除相同,所述行星齒輪組係間隔一角度排列而配置於固定內齒輪環與活動內齒輪環之內緣,該角度接受下式的拘束:α=〔(360/N)×(R+Q)〕
其中:α為第1組行星齒輪組與第P組行星齒輪組的夾角,N為活動內齒輪環與固定內齒輪環的齒數差,R等於零時,Q為大於零且小於1的數值;R為大於等於1且小於等於(N-1)的整數時,Q為大於等於零且小於1的數值;
所述行星齒輪組各自的第一行星齒輪之齒形與第二行星齒輪之齒形具有一夾角,所述夾角之間形成一特定角度關係,該特定角度關係接受下式的拘束:θp-θ1=〔(360/M)×Q〕
其中:θ1為第1組行星齒輪組的第一行星齒輪之齒形與第二行星齒輪之齒形的夾角,且θ1係大於等於零,θp為第P組行星齒輪組的第一行星齒輪之齒形與第二行星齒輪之齒形的夾角,且θp大於θ1,M為第一行星齒輪或第二行星齒輪的齒數。藉此配置,該馬達轉子驅使所述多個第一行星齒輪與第二行星齒輪同步自轉並繞行出力軸公轉而使活動內齒輪環減速輸出。
上述實施例中,所述馬達特別是指一種內轉式直流無刷馬達(brushless direct current motor),馬達轉子形成於該環形轉子外層,係由永久磁鐵、磁鐵環座,磁鐵護持環組合而成;該定子係由多槽導磁鋼片堆與依序繞組於槽內的漆包線繞組組合而成,由控制器及電源供應單元依序對漆包線繞組通電,永久磁鐵所產生之磁力線與漆包線繞組之電流依安培定律互相作用,即可推動馬達轉子旋轉,此為熟知馬達原理者通常之知識。
上述第一種實施例中,更進一步的,還包括:該固定內齒輪環固定於機殼內。該第一行星齒輪與第二行星齒輪的模數排除相同,而齒數相同。
該固定內齒輪環與第一行星齒輪模數相同。該活動內齒輪環與第二行星齒輪模數相同。
該行星齒輪組的雙側分別配置一行星齒輪承載盤,該行星齒輪承載盤定位該行星齒輪組中的各第一行星齒輪與各第二行星齒輪同步繞行輸出軸公轉。
該行星齒輪組中的第一行星齒輪與第二行星齒輪同軸樞接於一行星齒輪軸上,所述兩個行星齒輪承載盤的
盤面提供所述多支行星齒輪軸的雙端等間隔固定。
所述圓盤與輸出軸之間分別交互形成多個齒狀部相互嵌接而固定。
所述位於外層的馬達轉子與位於內層的行星齒輪承載環可經由一位於中層的連接環板連接而成一體,所述二內齒輪環配置室係分別形成於該連接環板與行星齒輪承載環的兩側。
依本發明上述第一種實施例,其技術上的創意暨效果在於:第一,結合馬達轉子與行星齒輪承載環而成一中空環型轉子;第二,本發明的行星齒輪系並不具備傳統行星齒輪系的太陽齒輪,但多了一個內齒輪環,所以具備兩個內齒輪環,而將其中一個內齒輪環作為輸出之用,並將二內齒輪環配置於環型轉子中層兩側,且將行星齒輪組安排於環形轉子內層,有效縮減馬達減速機的整體配置空間暨體積;第三,此設計之減速比來自活動內齒輪環齒數與二內齒輪環齒數差之比,在行星齒輪系中內齒輪環又為齒數最多的齒輪,在此相對配置下,可在有效空間內大幅增加減速比,進而縮減馬達減速機的整體配置空間暨體積,以符合小型化、精緻化設備的安裝需求。且該中空環形轉子的中心孔藉由軸承受出力軸支撐,可使環形轉子穩定旋轉。
本發明還包括提供第二種較佳實施例,其技術手段與上述第一種實施例之間的差異在於:作為固定端使用的機殼的第二殼罩中心形成一通孔,為中空之開放形式;一動力輸出介面,可由第二殼罩之通孔延伸至機殼外側;一支撐軸,形成於第一殼罩中心,並向第二殼罩端延伸;一套筒,套設於支撐軸,並藉由軸承與支撐軸樞接;一圓盤,連接所述活動內齒輪環與套筒,該圓盤作為動力輸出介面;所述環形轉子藉由中心孔利用軸承與套筒樞接,並繞行套筒而旋轉,藉此徑向疊接方式可使環形轉子穩定旋轉。另外要特別
說明的是此實施例並無設計輸出軸。除此之外,上述第二種實施例的技術特徵大致與第一種實施例相雷同。
依本發明上述第二種實施例,其技術上的創意暨效果與第一種實施例所述大致相同,其主要差異在動力輸出介面,第一種實施例以貫穿殼體之中心軸為輸出介面,可一端輸出或兩端輸出,第二種實施例之動力輸出為圓盤端面,除可在有效空間內大幅增加減速比,進而縮減馬達減速機的整體配置空間暨體積外,還可增加使用多樣性。
本發明還包括提供第三種較佳實施例,其技術手段與上述第一種、第二種實施例之間的差異在於:作為固定端使用的機殼的第二殼罩中心形成一通孔,為中空之開放形式;一動力輸出介面,可由第二殼罩之通孔延伸至機殼外側;一支撐軸,形成於第一殼罩中心,並向第二殼罩端延伸;一出力軸,套設於支撐軸,並藉由軸承與支撐軸樞接;一圓盤,連接所述活動內齒輪環,該出力軸係由該圓盤中心向一側延伸形成;所述圓盤端面與出力軸可分別或同時作為動力輸出介面;所述環形轉子藉由中心孔利用軸承與支撐軸樞接,並繞行支撐軸而穩定旋轉。除此之外,上述第三種實施例的技術特徵大至與第一種、第二種實施例相雷同。
依本發明上述第三種實施例,其技術上的創意暨效果與第一種實施例及第二種實施例所述大致相同,其主要差異仍然在動力輸出介面,第一種實施例以貫穿殼體之中心軸為輸出介面,可一端輸出或兩端輸出,第二種實施例之動力輸出為圓盤端面,第三種實施例其圓盤端面與出力軸可分別或同時作為動力輸出介面,同樣除可在有效空間內大幅增加減速比,進而縮減馬達減速機的整體配置空間暨體積外,更可增加使用多樣性。
此外,有關本發明可供據以實施的相關技術細節,將在後續的實施方式及圖式中加以闡述。
10‧‧‧機殼
11、110、111‧‧‧第一殼罩
12、120、121‧‧‧第二殼罩
13、130、131‧‧‧容置室
14、140、141‧‧‧通孔
18、19‧‧‧支撐軸
15、16、17、36、150、170、151、161、171‧‧‧軸承
20‧‧‧馬達
21‧‧‧環形轉子
22‧‧‧馬達轉子
22a‧‧‧永久磁鐵
22b‧‧‧磁鐵環座
22c‧‧‧磁鐵護持環
23‧‧‧連接環板
24‧‧‧行星齒輪承載環
24a‧‧‧螺孔
27‧‧‧第一承載盤
27a、37a‧‧‧軸孔
28‧‧‧中心孔
29‧‧‧馬達定子
30‧‧‧行星齒輪系
31‧‧‧配置室
32、320、321‧‧‧固定內齒輪環
33、330、331‧‧‧活動內齒輪環組
33a、330a、331a‧‧‧活動內齒輪環
33b、330b、331b‧‧‧圓盤
330c‧‧‧套筒
34、341、342、343、344、345‧‧‧行星齒輪組
34a‧‧‧第一行星齒輪
34b‧‧‧第二行星齒輪
35‧‧‧行星齒輪軸
37‧‧‧第二行承載盤
37b‧‧‧穿孔
38、50‧‧‧螺絲
40、331c‧‧‧出力軸
40a、33c‧‧‧齒狀部
L1、L2‧‧‧法線
α‧‧‧角度
θ1、θ2、θ3、θ4、θ5‧‧‧夾角
圖1是本發明第一種實施例的立體分解圖。
圖2是圖1中環形轉子的另一角度視圖。
圖3是圖1中馬達轉子的立體分解圖。
圖4是圖1中活動內齒輪環組的另一角度圖。
圖5是圖1組立後的正視圖。
圖6是圖5中A-A斷面的剖示圖。
圖7是本發明第二種實施例的立體分解圖。
圖8是圖7中活動內齒輪環組的另一角度圖。
圖9是圖7組立後的剖示圖。
圖10是本發明第三種實施例的立體分解圖。
圖11是圖10中活動內齒輪環組的另一角度圖。
圖12是圖10組立後的剖示圖。
圖13是多個行星齒輪組的配置示意圖。
圖14a至圖14e分別是多個行星齒輪組各自的第一行星齒輪之齒形與第二行星齒輪之齒形的夾角之放大示意圖。
首先,請合併參閱圖1至圖6,揭露本發明第一種較佳實施例的配置細節,說明本發明所提供之馬達減速機,其結構組成包括有一機殼10、一馬達20及一行星齒輪系30。
由圖1及圖6可見悉該機殼10是由第一殼罩11與第二殼罩12相對螺組拼合而成,使機殼10內部形成一容置室13。該機殼10乃是作為馬達減速機的固定端,一方面作為馬達減速機安裝於有動力需求的設備時的組裝介面,另一方面作為馬達20、行星齒輪系30配置於容置室13時穩固的支撐。
上述馬達20為一扁平中空型馬達,為馬達減速機之動力源。馬達20的組成包括有一內環的馬達轉子22,該馬達轉子22直接形成於一具有中心孔28的環型轉子21的外層,該中心孔28的中心容置一出力軸40,該機殼10的兩個盤狀殼罩11、12的中心可分別形成一通孔14,提供出力軸40的一端或雙端穿伸至外界,該出力軸40與通孔14間套設二軸承16、17,使該出力軸40樞接於機殼10上的通孔14,該出力軸40可輸出既定減速比的動力供給設備端的需求。該出力軸40與該環形轉子21的中心孔28間套設一軸承15,使環形轉子21樞接於出力軸40並得到出力軸40支撐,因該馬達轉子22係因直接形成於該環形轉子21的外層,所以同時得到出力軸40支撐,因而可以被驅動而繞行出力軸40旋轉。此外,於該馬達轉子22上配置有永久磁鐵22a,該永久磁鐵22a至少具有一N極與一S極所構成之一極對,其N極與S極相鄰配置成一環狀並緊貼於磁鐵環座22b表面,且受磁鐵護持環22c護持而固定。
此外,上述馬達20的組成還包括配置於馬達轉子22外圍並且固定於機殼10內的環形馬達定子29。依安培定律可知,上述馬達定子上的漆包線繞組可經通電並與永久磁鐵22a的磁力線作用而進一步的驅動馬達轉子22產生旋轉運動,以生成馬達20的動力源。
由圖1及圖6中還可見悉上述環形轉子21的內層具有一行星齒輪承載環(carrier)24,且環形轉子21的中層具有一連接環板23,該行星齒輪承載環24與連接環板23的兩側分別形成一內齒輪環配置室31。該行星齒輪系30的配置細節,包括整個行星齒輪系30是配置於該內齒輪環配置室31。具體的說,行星齒輪系30包含有一固定內齒輪環32、多個行星齒輪組34及一活動內齒輪環33a;其中,多個行星齒輪組34亦可實施成單一個。
上述活動內齒輪環33a配置於連接環板23一側之內齒輪環配置室31,該活動內齒輪環33a上形成有一圓盤33b,並藉此圓盤33b而固定於出力軸40的外圍表面上;實施上,出力軸40的外圍表面上形成有齒狀部40a提供圓盤33b上之齒狀部33c軸接固定而成一體;換言之,該活動內齒輪環33a、圓盤33b、齒狀部33c於實施上可一體加工成型而成為一活動內齒輪環組33,因此,當活動內齒輪環組33轉動時會同步帶動出力軸40轉動;上述固定內齒輪環32是配置於連接環板23另一側之內齒輪環配置室31,並固定於第一殼罩11端面。
上述的多個行星齒輪組34實施上可為5組,並且分別以等間隔方式配置於該活動內齒輪環33a與固定內齒輪環32的內緣;所述等間隔方式,實施上是利用兩個行星齒輪承載盤,包括第一承載盤27與第二承載盤37,分別配置於所述多個行星齒輪組34的雙側,憑藉所述的兩個行星齒輪承載盤27、37來定位所述多個行星齒輪組34以等圓周之相同弧距的方式間隔配置於活動內齒輪環33a與固定內齒輪環32的內緣。
所述行星齒輪的第一承載盤27可單獨成為一個零件,或如本實施例可一體形成於環形轉子21內層之行星齒輪承載環24之一側。
上述每一行星齒輪組34都包含一第一行星齒輪34a及一第二行星齒輪34b且串列成一體;一行星齒輪軸35穿設於行星齒輪組34中心,一軸承36套設於該行星齒輪軸35與行星齒輪組34之間而相互樞接,且所述兩個行星齒輪承載盤27、37的盤面上等間隔的開設有相等於行星齒輪組34數量的軸孔27a、37a,用以提供所述行星齒輪軸35的雙端等間隔固定在軸孔27a、37a內而成一組件。
此外,請配合圖1及圖6,說明所述行星齒輪第二承載盤37的盤面上還等間隔的開設有多個穿孔37b,行星齒輪承載環24相應的開設有等數的螺孔24a,以便於螺絲38將第二承載盤37鎖固於行星齒輪承載環24,而使兩個行星齒輪承載盤27、37能將行星齒輪系30中的各個行星齒輪組34定位組合;此外,如前所述該環形轉子21的中心孔28與出力軸40間套設一軸承15,使環形轉子21樞接於出力軸40並得到出力軸40支撐,能夠在機殼10內靈活地自轉,且行星齒輪組34係組設於環形轉子21內層之行星齒輪承載環24內,依此,兩個行星齒輪承載盤27、37便能定位所述多個行星齒輪組34同步繞行出力軸40公轉。
更進一步的,如圖6所示,該第一行星齒輪34a係與固定內齒輪環32相嚙觸,且第二行星齒輪34b並與活動內齒輪環33a相嚙觸,使得當環形轉子21轉動時,第一行星齒輪34a能夠受固定內齒輪環32之導引而自轉,並跟隨環形轉子21同步公轉,並使得跟隨第一行星齒輪34a轉動之第二行星齒輪34b驅動活動內齒輪環33a以特定減速比減速旋轉。
依此設計,本發明行星齒輪系30省略了傳統行星齒輪減速機具有一太陽齒輪、一行星齒輪組、及一內齒輪環三者中的太陽齒輪,而增加了一內齒輪環。況且傳統行星齒輪減速機在空間安排上只能往馬達一側延伸,而本發明的二內齒輪環卻可安排於馬達兩側,使得馬達減速機之空間能夠有效地得到縮減。
此外,本發明可進一步的將固定內齒輪環32與活動內齒輪環33a配置上不同的齒數;換句話說,固定內齒輪環32具有A齒數,活動內齒輪環33a具有B齒數,且A齒數≠B齒數。再者,本發明還可以更進一步的將上述同步轉動(包含自轉及繞行出力軸40公轉)的第一行星齒輪34a與第二行星齒輪34b配置上不同的模數;換句話說,第一行星
齒輪34a具有X模數,第二行星齒輪34b具有Y模數,且X模數≠Y模數;但第一行星齒輪34a與第二行星齒輪34b齒數相同。因固定內齒輪環32與第一行星齒輪34a嚙觸,所以固定內齒輪環32也具有X模數,活動內齒輪環33a與第二行星齒輪34b嚙觸,所以活動內齒輪環33a也具有Y模數。
根據上述配置細節,當馬達20的定子29上的漆包線繞組依序通以電流驅動馬達轉子22旋轉時將同步帶動環形轉子21旋轉,位於環形轉子21內層的行星齒輪承載環24也將同步旋轉而帶動行星齒輪組34繞行出力軸40公轉,所述具有X模數的多個第一行星齒輪34a因與固定內齒輪環32嚙觸而被導引帶動自轉,由於第一行星齒輪34a與第二行星齒輪34b是同軸一體串列配置,因此當第一行星齒輪34a被驅動時,第二行星齒輪34b便能和第一行星齒輪34a同步轉動(包含自轉及繞行出力軸40公轉)。在傳遞減速輸出的過程中,憑藉具有X模數的多個第一行星齒輪34a嚙觸具有A齒數的固定內齒輪環32,並且憑藉具有Y模數的多個第二行星齒輪34b嚙觸傳動具有B齒數的活動內齒輪環33a;其中,由於固定內齒輪環32已被固定於機殼10內而不會轉動,因此具有B齒數的活動內齒輪環33a因齒數與固定內齒輪環32齒數A不同,驅使活動內齒輪環33a以特定減速比轉動而帶動出力軸40減速輸出,以供應有降低轉速需求的設備使用;而且,本發明還能依下式取得最終減速比的輸出:
由上式可知,活動內齒輪環33a與固定內齒輪環32的齒數差越小,所得到的減速比越大。當活動內齒輪環33a與固定內齒輪環32的齒數差等於1時可得最大減速比。
請參閱圖13,說明所述多個行星齒輪組34包含行星齒輪組341、342、343、344、345,其中第1組行星齒輪組與第P組行星齒輪組34(例如行星齒輪組341與行星齒輪組342)是間隔一角度α的配置於活動內齒輪環33a與固定內齒輪環32的內緣,該角度α接受下式的拘束:α=〔(360/N)×(R+Q)〕
其中:N為活動內齒輪環33a與固定內齒輪環32的齒數差;R等於零時,Q為大於零且小於1的數值;R為大於等於1且小於等於(N-1)的整數時,Q為大於等於零且小於1的數值。
請合併參閱圖14a至圖14e,說明該行星齒輪組341、342、343、344、345各自的第一行星齒輪34a分別具有一法線L1,該法線L1由第一行星齒輪34a的中心延伸至第一行星齒輪34a之一齒形上,該法線L1對稱平分該齒形;該行星齒輪組341、342、343、344、345各自的第二行星齒輪34b分別具有一法線L2,該法線L2由第二行星齒輪34b的中心延伸至第二行星齒輪34b之一齒形上,該法線L2對稱平分該齒形;該行星齒輪組341、342、343、344、345各自的法線L1、L2分別構成一夾角θ1、θ2、θ3、θ4、θ5,所述夾角θ1、θ2、θ3、θ4、θ5之間形成一特定角度關係,該特定角度關係接受下式的拘束:θp-θ1=〔(360/M)×Q〕
其中:θ1為第1組行星齒輪組34(在此將行星齒輪組341定義為第1組行星齒輪組)的第一行星齒輪34a之齒形與第二行星齒輪34b之齒形的夾角,且θ1係大於等於零;θp為第P組行星齒輪組34(在此將行星齒輪組342定義為第2組行星齒
輪組、行星齒輪組343定義為第3組行星齒輪組、行星齒輪組344定義為第4組行星齒輪組、行星齒輪組345定義為第5組行星齒輪組)的第一行星齒輪34a之齒形與第二行星齒輪34b之齒形的夾角,且θp係大於θ1;M為第一行星齒輪34a或第二行星齒輪34b的齒數,由上述可知,第一行星齒輪34a與第二行星齒輪34b齒數相同。
另一方面,請合併參閱圖7至圖9所示,揭露本發明所提供的第二種較佳實施例的配置細節,其結構配置與上述第一種實施例之間的差異在於:作為固定端使用的機殼100一側的第二殼罩120中心形成一通孔140,為中空之開放形式,動力輸出可由通孔140延伸至機殼100外側,另一側第一殼罩110中心向第二殼罩120端延伸一支撐軸18;上述活動內齒輪環組330之圓盤330b的中心延伸形成一套筒330c,藉該套筒330c套設於支撐軸18,並藉由軸承170使套筒330c與支撐軸18樞接;所述活動內齒輪環330a並藉由圓盤330b固接於套筒330c;所述環形轉子21藉由中心孔28利用軸承150與套筒330c樞接,而可在機殼100內自由地繞行套筒330c穩定旋轉;所述圓盤330b可作為動力輸出介面並由通孔140延伸至機殼100外側。另外要特別說明的是此實施例並無設計輸出軸。除此之外,上述第二種實施例的技術特徵大致與第一種實施例相雷同。
根據上述第二種實施例的配置細節,當馬達轉子22被驅動旋轉時將同步帶動環形轉子21旋轉,位於環形轉子21內層的行星齒輪承載環24也將同步旋轉而帶動行星齒輪組34繞行支撐軸18公轉,所述具有X模數的多個第一行星齒輪34a因與固定內齒輪環320嚙觸而被導引帶動自轉,由於第一行星齒輪34a與第二行星齒輪34b是同軸一體串列配置,因此當第一行星齒輪34a被驅動時,第二行星齒輪34b便能和第一行星齒輪34a同步轉動(包含自轉及繞行支撐軸
140公轉)。在傳遞減速輸出的過程中,憑藉具有X模數的多個第一行星齒輪34a嚙觸具有A齒數的固定內齒輪環320,並且憑藉具有Y模數的多個第二行星齒輪34b嚙觸傳動具有B齒數的活動內齒輪環330a;其中,由於固定內齒輪環320已被固定於第一殼罩110內而不會轉動,因此具有B齒數的活動內齒輪環330a因齒數與固定內齒輪環320齒數A不同,驅使活動內齒輪環330a以特定減速比轉動而帶動圓盤330b作為輸出介面減速輸出,以供應有降低轉速需求的設備使用。其減速比計算公式與第一種實施例相同。
再者,請合併參閱圖10至圖12所示,揭露本發明所提供的第三種較佳實施例的配置細節,其結構配置與上述第一種、第二種實施例之間的差異在於:作為固定端使用的機殼101一側的第二殼罩121中心形成一通孔141,為中空之開放形式,動力輸出可由通孔141延伸至機殼101外側,另一側第一殼罩111中心向第二殼罩121端延伸一支撐軸19;一出力軸331c,由圓盤331b端面的中心延伸而出呈中空狀,並藉由圓盤331b與活動內齒輪環331a組接而成活動內齒輪環組331,該中空狀出力軸331c套設於支撐軸19,並藉由軸承161、171與支撐軸19樞接;所述環形轉子21藉由中心孔28利用軸承151與支撐軸19樞接,而可在機殼101內自由地繞行支撐軸19穩定旋轉;所述圓盤331b端面與出力軸331c可分別或同時作為動力輸出介面並由通孔141延伸至機殼101外側。除此之外,上述第三種實施例的技術特徵大至與第一種、第二種實施例相雷同。
根據上述第三種實施例的配置細節,當馬達轉子22被驅動旋轉時將同步帶動環形轉子21旋轉,位於環形轉子21內層的行星齒輪承載環24也將同步旋轉而帶動行星齒輪組34繞行支撐軸141公轉,所述具有X模數的多個第一行星齒輪34a因與固定內齒輪環321嚙觸而被導引帶動自轉,由
於第一行星齒輪34a與第二行星齒輪34b是同軸一體串列配置,因此當第一行星齒輪34a被驅動時,第二行星齒輪34b便能和第一行星齒輪34a同步轉動(包含自轉及繞行支撐軸141公轉)。在傳遞減速輸出的過程中,憑藉具有X模數的多個第一行星齒輪34a嚙觸具有A齒數的固定內齒輪環321,並且憑藉具有Y模數的多個第二行星齒輪34b嚙觸傳動具有B齒數的活動內齒輪環331a;其中,由於固定內齒輪環321已被固定於第一殼罩111端面而不會轉動,因此具有B齒數的活動內齒輪環331a因齒數與固定內齒輪環321齒數A不同,驅使活動內齒輪環331a以特定減速比轉動而帶動圓盤331b與出力軸331c同時或個別作為輸出介面減速輸出,以供應有降低轉速需求的設備使用。其減速比計算公式與第一種實施例相同。
綜上所述,應不難瞭解本發明行星齒輪系省略了傳統行星齒輪減速機之太陽齒輪而增加了一內齒輪環,使具有二內齒輪環,並將二內齒輪環安排於馬達兩側,並利用活動內齒輪環齒數與二內齒輪環齒數差之比可得更高減速比輸出,使得馬達減速機的空間能夠有效地得到縮減是具體可行的;依此所實施的結構配置,不但可以在有效空間內大幅增加減速比之外,而且也能對機構之簡化作出貢獻,使得馬達減速機的整體配置空間暨體積更為精簡,以供給小型化、精緻化設備的安裝需求。
然而,以上實施例僅為表達了本發明的較佳實施方式,但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。因此,本發明應以申請專利範圍中限定的請求項內容為準。
Claims (17)
- 一種馬達減速機,係於一作為固定端使用的機殼內配置包括:一馬達,具有外圍的一定子,及受該定子環繞並驅動的一馬達轉子,該定子上配置有用於驅動該馬達轉子轉動的多個漆包線繞組;一行星齒輪系,包含:至少一行星齒輪組,及分別配置於該行星齒輪組外緣兩側的一固定內齒輪環與一活動內齒輪環;該行星齒輪組配置於該固定內齒輪環和該活動內齒輪環的內緣,該行星齒輪組分別具有同軸心樞接並且串列的一第一行星齒輪及一第二行星齒輪,該第一行星齒輪及第二行星齒輪並組設於一行星齒輪承載環內,該第一行星齒輪相嚙該固定內齒輪環,該第二行星齒輪相嚙該活動內齒輪環;一出力軸,穿設於該機殼並與該活動內齒輪環固設,以作為動力輸出;其中:外層的馬達轉子結合內層的行星齒輪承載環而形成一具有中心孔之環形轉子,該環形轉子藉由中心孔樞接該出力軸而得到支撐,該行星齒輪承載環的兩側分別形成一內齒輪環配置室,用以容置該固定內齒輪環與該活動內齒輪環;該第一行星齒輪與第二行星齒輪的齒數相同,該固定內齒輪環與該活動內齒輪環的齒數排除相同,所述行星齒輪組係間隔一角度排列而配置於該固定內齒輪環與該活動內齒輪環之內緣,該角度接受下式的拘束:α=〔(360/N)×(R+Q)〕其中:α為第1組行星齒輪組與第P組行星齒輪組的夾角,N為該活動內齒輪環與該固定內齒輪環的齒數差,R 等於零時,Q為大於零且小於1的數值;R為大於等於1且小於等於(N-1)的整數時,Q為大於等於零且小於1的數值;所述行星齒輪組各自的第一行星齒輪之齒形與第二行星齒輪之齒形具有一夾角,所述夾角之間形成一特定角度關係,該特定角度關係接受下式的拘束:θp-θ1=〔(360/M)×Q〕其中:θ1為第1組行星齒輪組的第一行星齒輪之齒形與第二行星齒輪之齒形的夾角,且θ1係大於等於零,θp為第P組行星齒輪組的第一行星齒輪之齒形與第二行星齒輪之齒形的夾角,且θp大於θ1,M為第一行星齒輪或第二行星齒輪的齒數。
- 如申請專利範圍第1項所述的馬達減速機,其中該第一行星齒輪與該第二行星齒輪的模數排除相同,該固定內齒輪環與該第一行星齒輪模數相同,且該活動內齒輪環與該第二行星齒輪模數相同。
- 如申請專利範圍第1項所述的馬達減速機,其中該固定內齒輪環固定於該機殼內。
- 如申請專利範圍第1項所述的馬達減速機,其中該行星齒輪組的雙側分別配置一行星齒輪盤,該行星齒輪盤定位該行星齒輪組中的各第一行星齒輪與各第二行星齒輪同步繞行該出力軸公轉。
- 如申請專利範圍第4項所述的馬達減速機,其中該行星齒輪組中的第一行星齒輪與第二行星齒輪同軸樞接於一行星齒輪軸上,所述兩個行星齒輪盤的盤面提供所述多支行星齒輪軸的雙端等間隔固定。
- 如申請專利範圍第1項所述的馬達減速機,其中該活動內齒輪環藉由一圓盤固接於該出力軸。
- 如申請專利範圍第1項所述的馬達減速機,其中該馬達為 一內轉式直流無刷馬達。
- 如申請專利範圍第1項所述的馬達減速機,其中位於外層的該馬達轉子與位於內層的該行星齒輪承載環經由一位於中層的連接環板連接而成一體,所述兩個內齒輪環配置室係分別形成於該連接環板與行星齒輪承載環的兩側。
- 一種馬達減速機,包括:一作為固定端使用的機殼,由一第一殼罩與一第二殼罩相對拼合而成,該機殼內配置包含:一馬達,具有外圍的一定子,及受該定子環繞並驅動的一馬達轉子,該定子上配置有用於驅動該馬達轉子轉動的多個漆包線繞組;一行星齒輪系,包含:至少一行星齒輪組,及分別配置於該行星齒輪組外緣兩側的一固定內齒輪環與一活動內齒輪環;該行星齒輪組配置於該固定內齒輪環和該活動內齒輪環的內緣,該行星齒輪組具有同軸心樞接並且串列的一第一行星齒輪及一第二行星齒輪,該第一行星齒輪及第二行星齒輪並組設於一行星齒輪承載環內,該第一行星齒輪相嚙該固定內齒輪環,該第二行星齒輪相嚙該活動內齒輪環;一動力輸出介面,固接該活動內齒輪環,該第二殼罩形成一通孔,該動力輸出介面經由該通孔延伸至該機殼外側作為動力輸出;一支撐軸,形成於該第一殼罩中心,並向該第二殼罩端延伸;其中:外層的馬達轉子結合內層的行星齒輪承載環而形成一具有中心孔之環形轉子,該環形轉子藉由中心孔樞接該支撐軸而得到支撐,該行星齒輪承載環的兩側分別形成一內齒輪環配置室,用以容置該固定內齒輪環與該活動內齒輪環; 該第一行星齒輪與該第二行星齒輪的齒數相同,該固定內齒輪環與該活動內齒輪環的齒數排除相同,所述行星齒輪組係間隔一角度排列而配置於該固定內齒輪環與該活動內齒輪環之內緣,該角度接受下式的拘束:α=〔(360/N)×(R+Q)〕其中:α為第1組行星齒輪組與第P組行星齒輪組的夾角,N為該活動內齒輪環與該固定內齒輪環的齒數差,R等於零時,Q為大於零且小於1的數值;R為大於等於1且小於等於(N-1)的整數時,Q為大於等於零且小於1的數值;所述行星齒輪組各自的第一行星齒輪之齒形與第二行星齒輪之齒形具有一夾角,所述夾角之間形成一特定角度關係,該特定角度關係接受下式的拘束:θp-θ1=〔(360/M)×Q〕其中:θ1為第1組行星齒輪組的第一行星齒輪之齒形與第二行星齒輪之齒形的夾角,且θ1係大於等於零,θp為第P組行星齒輪組的第一行星齒輪之齒形與第二行星齒輪之齒形的夾角,且θp大於θ1,M為第一行星齒輪或第二行星齒輪的齒數。
- 如申請專利範圍第9項所述的馬達減速機,其中該第一行星齒輪與該第二行星齒輪的模數排除相同,該固定內齒輪環與該第一行星齒輪模數相同,且該活動內齒輪環與該第二行星齒輪模數相同。
- 如申請專利範圍第9項所述的馬達減速機,該固定內齒輪環固定於該機殼內。
- 如申請專利範圍第9項所述的馬達減速機,其中該行星齒輪組的雙側分別配置一行星齒輪盤,該行星齒輪盤定位該行星齒輪組中的各第一行星齒輪與各第二行星齒輪同步繞行該支撐軸公轉。
- 如申請專利範圍第12項所述的馬達減速機,其中該行星齒輪組中的該第一行星齒輪與該第二行星齒輪同軸樞接於一行星齒輪軸上,所述兩個行星齒輪盤的盤面提供所述多支行星齒輪軸的雙端等間隔固定。
- 如申請專利範圍第9項所述的馬達減速機,其中該動力輸出介面為一圓盤的端面。
- 如申請專利範圍第14項所述的馬達減速機,其中該圓盤的端面中心向一側延伸形成一出力軸,該出力軸與該圓盤的端面同時作為該動力輸出介面。
- 如申請專利範圍第9項所述的馬達減速機,其中該馬達為一內轉式直流無刷馬達。
- 如申請專利範圍第9項所述的馬達減速機,其中位於外層的該馬達轉子與位於內層的該行星齒輪承載環經由一位於中層的連接環板連接而成一體,所述二內齒輪環配置室係分別形成於該連接環板與該行星齒輪承載環的兩側。
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