一种高输出转矩密度的旋转运动模块制造技术

本发明专利技术公开了一种高输出转矩密度的旋转运动模块，本发明专利技术通过将高速级行星减速器与外转子铁芯在轴向尺寸上完全重合，降低了旋转运动模块的高度；通过合理分配减速比和模数，合理布置轴承来改善旋转运动模块的运动和受力情况；在旋转运动模块的转子的设计中集成风扇，并设计有带进气槽孔的外壳，优化了电机部分的散热，减少了整机的质量；并在旋转运动模块的背部留有机械接口，可以根据需求配置各种类型的传感器、刹车等。

【技术实现步骤摘要】
一种高输出转矩密度的旋转运动模块
本专利技术属于传动
，具体涉及一种旋转运动模块。
技术介绍
随着技术的发展，在某些应用领域，例如机器人、云台、无人机、交通工具等等，对旋转运动模块的输出能力，尤其是输出转矩密度提出了越来越高的要求。但现有的旋转运动模块的输出转矩密度低，体积和质量大，运动性能不理想，降低了产品的性能，有时也会存在一定的安全隐患。本专利技术公开了一种高输出转矩密度的旋转运动模块。这里的输出转矩密度指的是输出转矩/整机的质量或者体积。现有的高输出转矩的旋转运动模块技术方案主要有两种处理办法，第一种方案是通过电机、联轴器、外置减速器的配合，电机输出轴和减速器输入轴之间采用联轴器实现连接，这种方案电机、联轴器、减速器三者之间轴向尺寸上没有重合，轴向尺寸上有一个联轴器长度尺寸，因此轴向尺寸较大。第二种方案是常规减速电机，电机输出轴上有齿轮，此时电机输出轴就是减速器输入轴。电机和减速器之间虽然没有了联轴器，但是这种方案电机和减速器两者之间轴向尺寸上没有重合，电机和减速器结构件没有集成，轴向尺寸依然较大。在对尺寸和空间要求特别紧凑的场合适用性不高。常规行星齿轮减速器输出轴支承使用的是一对相同规格的角接触球轴承或者角接触滚子轴承，通过一对轴承来实现承受径向载荷和双向轴向载荷。末级齿轮往往不在一对轴承中间，齿轮旋转精度较低。另外靠近输出端的轴承受力情况更恶劣，一对轴承的寿命往往差别很大，为了能够承受较大的载荷，往往会使轴承直径和宽度较大，增大了减速器的尺寸。常规电机同时配有刹车、编码器和散热风扇的产品较少，可扩展能力较差。常规减速器输出轴直径相对于减速器外直径较小，一般通过键来实现轴毂连接。当驱动的传动件直径较大时会显得很不协调(即出现小轴连接大轮毂)。因此，研发一种可以解决上述问题的旋转运动模块具有重要意义。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种高输出转矩密度的旋转运动模块，所述旋转运动模块包括两级减速器总成、电机总成、壳体；所述减速器总成中高速级减速器，与所述电机总成中外转子铁芯在轴向尺寸上完成重合(高速级减速器嵌套于外转子铁芯内部)；进一步地，减速器总成近输出端配置有双轴向载荷和径向载荷承载能力的高承载力轴承，远输出端配置径向轴承；进一步地，所述两级减速器中，低速级减速器中配置模数、尺寸较大的齿轮，高速级行星减速器中配置模数、尺寸较小的齿轮；所述电机总成由电机定子部分、电机转子部分组成。所述电机转子与所述减速器总成的高速级输入轴相连；进一步地，所述电机转子中设计有风扇扇叶，并且在旋转运动模块外壳体上设计有进气槽，当转子转动时，形成内外空气对流；所述减速器总成的高速级输入轴和所述壳体尾部留有机械接口，可根据需求集成刹车、编码器等。在本专利中，旋转运动模块设计了两级减速器。其中高速级减速器与外转子铁芯轴向尺寸上完全重合。旋转运动模块轴向尺寸仅仅是低速级减速器高度和电机铁芯高度，节省了高速级减速器的高度，极大程度上优化了轴向尺寸。低速级齿轮载荷较大，为保证承载能力使用较大模数的齿轮，低速级内齿圈外径较大(与旋转运动模块外壳内径相当)，能够同时保证减速比和输出能力。高速级齿轮载荷较小，可以使用较小模数的齿轮，利用铁芯内部空间可以实现一定的减速比。通过高速级和低速级减速比的匹配，在有限的轴向空间内将输出能力最大化。此外，本专利技术输出级根据受力情况进行合理配置轴承和传动件。近输出端配置高承载能力，能够同时承受双向轴向载荷和径向载荷的轴承。远输出端配置径向轴承。输出轴使用两个轴承来承受载荷，提高其承载能力。传动件布置在两个轴承之间，传动件布置从外伸梁改为两端简支梁，改善其运动和受力情况。旋转运动模块尾部的转子中集成了风扇扇叶设计，并在外壳中合理配置进气槽，壳体底部设计过滤网罩。一方面形成内外空气对流，优化散热，另一方面在保证工作环境洁净的情况下减轻了转子和壳体的质量，进一步提升输出转矩密度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术正面的整体外观图；图2是本专利技术的整体剖视图；图3是本专利技术的整体爆炸图；图4是本专利技术的减速器爆炸图；图5是本专利技术的转子风扇外观图；图6是本专利技术背面的整体外观图；其中，1-电机总成；2-减速器总成；3-电机外壳；11-电机定子及绕组；12-电机转子组件；13-转子轴承；14-转子扇叶；21-高速级减速器；22-低速级减速器；23-轴承端盖；24-轴承座；25-尾轴承座；26-支座；211-高速级齿圈；212-高速级行星齿；213-高速级太阳齿；214-高速级下行星架；215-高速级下行星架；221-低速级齿圈；222-低速级行星齿；223-低速级太阳齿；224-低速级下行星架；225-低速级上行星架。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一个高输出转矩密度的旋转运动模块，如图1-5所示，所述旋转运动模块包括电机总成1，减速器总成2，电机外壳3；其中，所述电机总成1设有电机定子及绕组11、电机转子12、转子轴承13、转子扇叶14；其中，所述减速器总成2设有高速级减速器21、低速级减速器22、轴承端盖23、轴承座24、尾轴承座25、支座26；其中，所述高速级减速器21包括：高速级齿圈211、三个高速级行星轮212、高速级太阳轮213、高速级下行星架214及高速级上行星架215；其中，所述低速级减速器22包括：低速级齿圈221、低速级行星轮222、低速级太阳轮223、低速级下行星架224及低速级上行星架225；其中，所述电机外壳3还包括进气槽31、内凸环32；下面结合附图描述各部件的内部特征和内部位置关系：所述电机外壳3为扁圆柱单开口薄壁结构；所述进气槽31位于电机外壳3的环边上，为均匀环布槽孔状；所述内凸环32位于电机外壳3的底部中心，为凸起圆环状；所述电机总成1上的电机定子及绕组11为圆环状；所述电机转子12为单开口空心圆柱状，其底部有凸台，凸台环边设计有若干转子扇叶14，背面有转子轴承13安装的轴承孔；所述电机转子12与电机定子及绕组11同轴安装；所述减速器总成2整体为阶梯圆柱；包含两级减速结构：高速级减速器21，低速级减速器22；所述高速级减速器21置于低速级减速器22下；所述高速级齿圈211、三个高速级行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高输出转矩密度的旋转运动模块，其特征在于，包括电机总成(1)，减速器总成(2)，电机外壳(3)；/n所述电机总成(1)置于电机外壳(3)内部并同轴布置；/n所述减速器总成(2)置于电机外壳(3)内部并同轴布置；/n所述减速器总成(2)固定在电机外壳(3)上；/n所述电机总成(1)的电机定子及绕组(11)固定在减速器总成(2)上；/n所述电机总成(1)的电子转子组件(12)固定在电机外壳(3)上。/n

【技术特征摘要】
1.一种高输出转矩密度的旋转运动模块，其特征在于，包括电机总成(1)，减速器总成(2)，电机外壳(3)；
所述电机总成(1)置于电机外壳(3)内部并同轴布置；
所述减速器总成(2)置于电机外壳(3)内部并同轴布置；
所述减速器总成(2)固定在电机外壳(3)上；
所述电机总成(1)的电机定子及绕组(11)固定在减速器总成(2)上；
所述电机总成(1)的电子转子组件(12)固定在电机外壳(3)上。


2.根据权利要求1所述的一种高输出转矩密度的旋转运动模块，其特征在于，所述电机总成(1)包括电机定子及绕组(11)、电机转子组件(12)、转子轴承(13)；
所述电机总成(1)上的电机定子及绕组(11)为圆环状；
所述电机转子组件(12)为单开口空心圆柱状，其底部有凸台；
所述电机转子组件(12)背面有供转子轴承(13)安装的轴承孔；
所述电机转子组件(12)与电机定子及绕组(11)在空间上同轴。


3.根据权利要求1所述的一种高输出转矩密度的旋转运动模块，其特征在于，所述减速器总成(2)包括高速级减速器(21)、低速级减速器(22)、轴承端盖(23)、轴承座(24)、尾轴承座(25)、支座(26)；
所述减速器总成(2)整体为阶梯圆柱状；
所述减速器总成(2)包含两级结构：高速级减速器(21)，低速级减速器(22)；
所述高速级减速器(21)置于低速级减速器(22)下方；
所述轴承座(24)、尾轴承座(25)、支座(26)三者固定连接；
所述高速级减速器(21)安装在低速级减速器(22)、尾轴承座(25)和支座(26)上；
所述低速级减速器(22)安装在轴承座(24)上和支座(26)上；
所述轴承端盖(23)固定压紧固顶在轴承座(24)上部。


4.根据权利要3所述的一种高输出转矩密度的旋转运动模块，其特征在于，所述高速级减速器(21)包括：高速级齿圈(211)、三个高速级行星轮(212)、高速级太阳轮(213)、高速级下行星架(214)及高速级上行星架(215)；
所述高速级齿圈(211)固定连接在支座(26)上；
所述高速级行星轮(212)安装在高速级下行星架(214)及高速级上行星架(215)之间；
所述高速级下行星架(214)与高速级上行星架(215)固定连接；
所述高速级太阳轮(213)与电机转子组件(12)固定连接；
所述高速级太阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤育沛，尹力，陈炳雄，
申请(专利权)人：青鲤环保科技杭州有限责任公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33