[發明專利]四轉子驅動式嚙合電動機

有效

• 申請號: 201310493479.2
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103532298A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 李瑞華;丁瑞華
• 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: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷

技術領域

本發明屬于電力驅動設備技術領域，具體涉及一種四轉子驅動式嚙合電動機。

背景技術

當前的工業機器人關節中普遍采用由伺服電機與諧波減速器或RV減速器構成的驅動裝置，其傳動鏈長、成本較高。近年來，將減速機構與電機進行一體化的研究取得了很好的進展：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為轉子的轉動，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，上述各種電機大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為動力源。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（僅為微米級），很難具備實用價值。為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，這樣就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四轉子驅動式嚙合電動機，將齒輪內嚙合傳動機構作為減速輸出部件的低轉速、大轉矩的嚙合式電機，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。

本發明的四轉子驅動式嚙合電動機設有：電機的定子、繞組、內齒圈和機殼，由永磁體與偏心軸構成的偏心轉子軸，以及機殼、圓柱銷釘與兩端的端蓋；其中外齒輪與主軸通過型面配合及彈性擋圈形成固聯，藉由偏心轉子軸帶動內齒圈公轉運動并與外齒輪嚙合，使得外齒輪及主軸輸出自轉運動，其特征在于：

所述電機設有徑向上1個定子、2個繞組和4個偏心轉子軸，偏心轉子軸前端回轉軸部分固裝在前蓋上的軸承內孔中，偏心軸段部分穿過固裝在內齒圈上的軸承內孔中，后端回轉軸段部分上對稱鑲嵌2個瓦型永磁體，軸末端裝入后蓋上的軸承內孔中，內齒圈在4個偏心轉子軸的約束下只能作公轉運動，而不能自轉；當2個定子線圈繞組按照設定順序和電流方向加電后，就驅動4個偏心轉子軸轉動，并帶動內齒圈做徑向的公轉運動，與此同時，內齒圈與外齒輪嚙合后輸出低速、大轉矩的轉動。

所述電機設有1個定子，定子中心有一孔，在圓環形狀四周對稱開有4個圓形缺口，缺口兩側制成極靴形狀，形成單相兩極式磁極，中間穿過偏心轉子軸鑲嵌瓦型永磁體的一段，并留有氣隙。

所述電機定子四周邊緣上開有半圓形孔，4個定位銷穿過定子邊緣的半圓形豁口對定子徑向定位，軸向上則依靠機殼內壁上的凸起、定位環和后蓋形成定位。

所述主軸前端裝入在前蓋上的軸承孔內，軸中部一段截面形狀為半圓形，且開有擋圈槽，后段穿過定子中心孔，末端裝入后蓋上的軸承孔內。

所述機殼為外側四方形內側圓形通孔構件，前端截面尺寸較大，后段截面尺寸稍小。

所述端蓋為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，中間設有主軸軸承座孔，四周均勻分布4個軸承座孔和4個安裝定位銷的盲孔。

所述定位銷有4個，穿過4個定子上的半圓形孔和內齒圈上的大圓孔，這些定位銷的兩端分別固裝在機殼兩端的端蓋上的盲孔內，4個定位銷固定了定子在徑向平面內的位置。

所述外齒輪中心有半圓形孔，套在主軸中部半圓形軸段上。

所述內齒圈徑向圓周方向均布4個圓孔，分別固裝入4個滾動軸承。

所述內齒圈徑向圓周四周均布4個圓孔，以大間隙配合穿過4個定位銷。

本發明是一種低轉速、大轉矩的四轉子驅動式嚙合電動機，真正將電機與減速機融合一體，而且還具有下述創新優點：

電機結構簡單，采用了永磁體，提高了磁極利用率，公轉構件只有2個，減小了公轉慣量，降低了加工與裝配難度。

附圖說明

圖1、圖2是本發明四轉子驅動式嚙合電動機的內部組成結構圖。

圖3、4、5、6（A）、（B）分別是本發明嚙合電機的磁極工作原理及減速機嚙合傳動原理圖。

圖7是本發明四轉子驅動式嚙合電動機的軸向剖視圖。