[發(fā)明專利]微小型SMA活齒傳動的電機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010214912.4
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111371341B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許立忠;王曉翠;王婷婷;付正龍;李瑞興;張廣
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: H02N2/12
• 分類號: H02N2/12
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11474
• 代理人: 王冬杰

本發(fā)明提供一種微小型SMA活齒傳動的電機(jī)，其包括殼體、驅(qū)動部分和傳動部分，驅(qū)動部分采用SMA絲纏繞在激波器螺紋外套和壓簧共同驅(qū)動的方式，增加了SMA絲長度便于實(shí)現(xiàn)設(shè)定的偏心運(yùn)動，壓簧較以往的拉簧減少了拉緊機(jī)構(gòu)便于實(shí)現(xiàn)微小型化，能提供更大的驅(qū)動力；傳動部分采用活齒架固定中心輪輸出的方式實(shí)現(xiàn)連續(xù)傳動，實(shí)現(xiàn)了低速大轉(zhuǎn)矩輸出；活齒架由螺釘固定在上外筒與下外筒之間，并與激波器和中心輪間留有間隙，這種結(jié)構(gòu)簡化了結(jié)構(gòu)，安裝更加方便；中心輪作為可轉(zhuǎn)動的輸出裝置，且加工有通孔用于安裝輸出軸，增加了普適性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微型集成電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微小型SMA活齒傳動的電機(jī)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的電機(jī)是電磁相互轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)電能到動能的轉(zhuǎn)化，體積大消耗的資源多，隨著航空航天，智能機(jī)器人，汽車領(lǐng)域的不斷發(fā)展對微型集成電機(jī)的要求愈加廣泛。文獻(xiàn)【機(jī)電集成形狀記憶合金諧波傳動】研究了一種SMA驅(qū)動活齒傳動裝置，該裝置的活齒傳動環(huán)節(jié)采用徑向活齒傳動，因?yàn)閺较驀Ш狭ο拗萍げㄆ鞯膹较驍[動，所以難以實(shí)現(xiàn)SMA驅(qū)動下活齒嚙合副的連續(xù)嚙合；此外，該裝置的平衡彈簧采用拉伸彈簧，需要拉緊機(jī)構(gòu)固定，難以實(shí)現(xiàn)裝置的小型化；第三，該裝置記憶合金絲的固定方式限制了記憶合金絲的可用長度，較短的記憶合金絲實(shí)現(xiàn)給定偏心的擺動非常困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供能夠?qū)崿F(xiàn)比以往更微小型的新材料的減速電機(jī)，它的結(jié)構(gòu)緊湊，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)嚙合傳動平穩(wěn)，增大了輸出轉(zhuǎn)矩。

本發(fā)明提出一種微小型SMA活齒傳動的電機(jī)，其包括殼體、驅(qū)動部分和傳動部分；

所述殼體包括底座、下外筒和上外筒；所述底座為平面結(jié)構(gòu)，下外筒安裝在底座上表面，活齒架安裝在下外筒上部，上外筒安裝在活齒架上，中心輪安裝在上外筒內(nèi)部；下外筒沿著外表面的圓周方向上加工有方形的第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，所述第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔的中心線與螺紋外套外表面相切，沿著所述螺紋外套外表面分別產(chǎn)生第一切點(diǎn)、第二切點(diǎn)、第三切點(diǎn)和第四切點(diǎn)，所述第一切點(diǎn)、第三切點(diǎn)的連線和所述第二切點(diǎn)、第四切點(diǎn)的連線都穿過所述螺紋外套外的中軸線，并且所述第一切點(diǎn)、第三切點(diǎn)的連線垂直于所述第二切點(diǎn)、第四切點(diǎn)的連線；

驅(qū)動部分包括SMA絲、壓簧和激波器；所述SMA絲包括第一SMA絲和第二SMA絲；

所述激波器為圓柱體，所述圓柱體圓周表面套有激波器螺紋外套；所述激波器螺紋外套等高度位置有兩個凹槽平面，所述凹槽平面之間的圓心角為90 度；所述壓簧頂在所述凹槽與下外筒之間，激波器下表面通過平衡鋼珠小球與底座相連，激波器上表面有圓形活齒軌道，所述活齒軌道的內(nèi)表面與活齒外表面匹配；

所述第一SMA絲的第一端連接第一電源的第一端，其第二端從下外筒的第一通孔里穿入，纏繞激波器螺紋外套半圓周180度后，從第三通孔穿出，與所述第一電源的第二端相連；所述第二SMA絲的第一端連接第二電源的第一端，其第二端從下外筒的第二通孔里穿入，纏繞激波器螺紋外套半圓周180 度后，從第四通孔穿出，與所述第二電源的第二端相連；所述第一電源和第二電源的電流周期相差四分之一周期；所述電流周期等分為四個階段，第一階段給SMA絲通電預(yù)加熱，第二階段SMA絲繼續(xù)通電達(dá)到相變溫度，SMA絲相變做功，第三階段、第四階段斷電對SMA絲吹風(fēng)冷卻；所述壓簧頂在激波器螺紋外套凹槽平面與下外筒之間，壓簧能提供更大的驅(qū)動力；激波器在SMA 絲和壓簧共同的拉力作用下實(shí)現(xiàn)蠕動，為微小型減速電機(jī)提供動力；

傳動部分包括活齒、活齒架、中心輪和輸出軸；

所述活齒為球形鋼珠，在活齒架的約束下沿著激波器上表面的圓周形活齒軌道運(yùn)動，從而帶動中心輪轉(zhuǎn)動；

所述活齒架為上下表面為平面的圓環(huán)狀，固定在上下外筒殼體之間，所述活齒架下表面與激波器留有空隙，垂直于所述活齒架上下表面加工有沿圓周均布的活齒通孔，所述活齒通孔的形狀與活齒外表面匹配，用于固定所述活齒進(jìn)行周向運(yùn)動；