[發明專利]一種單偏心軸式嚙合電動機

有效

• 申請號: 201310436091.9
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN103490555A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 張元敏;丁瑞華;李瑞華;白政民
• 申請（專利權）人: 許昌學院
• 主分類號: H02K7/116
• 分類號: H02K7/116;H02K16/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種單偏心軸式嚙合電動機，確切地說，涉及一種利用定、轉子之間產生的磁場力，將電能轉換是機械能，并通過內嚙合齒輪減速機構輸出轉矩的嚙合電機，屬于電力驅動設備的技術領域。

背景技術

工業應用中的輕型機器人關節中普遍采用由伺服電機與諧波減速器構成的驅動裝置，體積較大，成本較高。近年來，將減速機構與電機進行一體化的研究，都取得了很好的進展：例如，把電機與諧波減速機二者合并在一起，使得輸出力矩增加而結構尺寸顯著減小；采用基于齒輪嚙合的減速傳動原理的壓電擺線電機，它是通過一對擺線齒輪的嚙合，將壓電驅動器的伸縮運動轉換是轉子的轉動，再依靠壓電驅動器輸出的驅動力推動擺線電機旋轉而輸出扭矩。壓電擺線電機的減速比是其轉子與定子齒數的差值與轉子的齒數之比，減速比很高。同時，因齒輪嚙合傳動的摩擦損失小、傳動效率高，因此壓電擺線電機與依靠定轉子之間的摩擦力輸出低轉速、大扭矩的超聲波與諧波電機相比較，前者效率高，使用壽命更長。由于齒輪嚙合傳動的優勢，多種將齒輪嚙合與不同類型的驅動器相結合的低速大扭矩電機先后研制成功：通過橡膠變形驅動的擺線電機、通過氣缸驅動的錐齒輪電機、依靠液壓缸驅動的端面齒輪電機、電磁擺線電機和電磁錐齒輪電機等。

綜上，上述各種電機都并未形成一體化機構，結構仍不緊湊：采用氣缸和液壓缸驅動的電機，除了需要電力驅動設備以外，還需要額外的壓縮空氣或液壓作是動力源。壓電或超磁致伸縮材料驅動的電機，則因其驅動器的作用行程太短（僅是微米級），很難具備實用價值。是滿足定子運動行程的實際需求，還要增加一套杠桿，以增大其作用行程，增加了驅動裝置的構件和重量，結構太復雜、不實用。

發明內容

本發明的目的是提供一種單偏心軸式嚙合電動機，將齒輪內嚙合傳動機構作是減速輸出部件的低轉速、大轉矩的滾動式嚙合電機，是一種結構簡單、緊湊和實用的齒輪嚙合傳動電機，適用于機器人關節等對安裝空間有限制的場合。

本發明的單偏心軸式嚙合電動機設有：電機的定子、繞組、轉子，內齒圈、外齒輪和偏心軸套，由主軸、法蘭盤與外齒輪構成的孔銷機構，以及機殼、定位銷與兩端的端蓋；其中外齒輪通過軸承與偏心軸套連接，藉由轉子帶動偏心軸套及外齒輪嚙合公轉運動并與內齒圈嚙合，使得外齒輪輸出自轉運動，并通過孔銷機構帶動主軸輸出自轉運動，其特征在于：

所述電機設有徑向上兩套磁極，每套磁極設有對稱3個定子、繞組和1個轉子，轉子中心固裝一偏心軸套，偏心軸套前、后端外側分別固裝在一個外齒輪上鑲嵌的軸承內孔中；機殼兩端部內側上固裝有內齒圈，當3個定子線圈繞組按照設定順序加電后，就驅動轉子做徑向的公轉運動，與此同時，轉子帶動外齒輪一起轉動，外齒輪與內齒圈嚙合后輸出低速、大轉矩的轉動，同時利用主軸、法蘭盤與外齒輪之間的孔銷機構，帶動主軸輸出轉動。

所述電機設有3個定子，3個定子對稱布置，并且兩端的半圓槽兩兩相對，中間穿過圓柱銷釘形成定子的徑向固定，軸向上依靠機殼內壁上的凸起形成定位。

所述電機設有兩個轉子，轉子中間有半圓形通孔，偏心軸套上半圓形狀的偏心段裝入轉子中間的通孔內。

所述電機偏心軸套中部設有軸肩，軸肩兩側是兩段偏心軸部分，兩偏心軸段部分是半圓形截面形狀，由偏心軸套中部向端部依次裝上轉子、轉子套筒和滾動軸承和軸用擋圈；偏心軸套兩端部有階梯孔，分別固裝入滾動軸承。

所述主軸前端是圓盤形，固裝在電機前端蓋上的軸承孔內，該圓盤面上均布有4個圓柱凸臺，主軸后端固裝一法蘭盤，法蘭盤上也均布4個圓柱凸臺；主軸前端盤面上的圓柱銷和法蘭盤上的圓柱銷分別裝入一個外齒輪上的4個孔內，孔與圓柱銷的半徑差等于外齒輪的公轉半徑，使得外齒輪能將自身的旋轉運動傳遞給主軸輸出，而主軸不會限制外齒輪的公轉運動。?

所述機殼是外側四方形內側圓形通孔構件，其內壁設有6個半圓形凹槽，定位銷固裝在凹槽內。

所述后蓋是與機殼相對應的正方形板狀構件，內側有圓形凸臺與機殼內壁配合，中間設有固裝主軸的軸承座通孔，四周均勻分布6個盲孔，用于固裝定位銷。

所述定位銷有3個，分別穿過3個定子與內齒圈上的半圓形孔，這些圓柱銷釘的一端固裝在后蓋上的盲孔內，3個定位銷固定了定子及內齒圈在徑向平面內的位置。

所述外齒輪中心有通孔，內部固裝軸承。

所述內齒圈四周均布3個半圓孔，分別固裝3個圓柱銷對內齒圈徑向定位。

本發明是一種低轉速、大轉矩的單偏心軸式嚙合電動機，真正將電機與減速機融合一體，而且還具有下述創新優點：