一种具有柔顺结构的内定子式空心轴谐波活齿减速电机制造技术

本发明专利技术涉及一种具有柔顺结构的内定子式空心轴谐波活齿减速电机，涉及电机、谐波传动等技术领域。实现功能的主要零件包括定子、柔顺机构、活齿架与中心轮。本发明专利技术通过定子上缠绕的线圈结合控制器及控制程序对磁场进行控制，从而吸引具有铁磁性的柔轮使之产生变形，因而使与柔轮接触的活齿沿中心轮齿廓线进行运动，最终带动活齿架转动并产生输出。本发明专利技术将减速器、柔性铰链和电机进行了结合，减小了传动装置的尺寸，使工作机更具有可控性，同时削弱了传统活齿减速器中活齿产生的冲击，使其传动平稳性得到改善，将内定子的固定轴设计为空心轴，能更好应用于机器人传动臂上。能更好应用于机器人传动臂上。能更好应用于机器人传动臂上。

【技术实现步骤摘要】
一种具有柔顺结构的内定子式空心轴谐波活齿减速电机


[0001]本专利技术涉及谐波、活齿传动和电机
，尤其涉及一种具有柔顺结构的内定子式空心轴谐波活齿减速电机。

技术介绍

[0002]谐波传动(应变波齿轮传动)是基于弹性变形基础之上发展起来的一种新型传动，该原理由苏联工程师A.И.Mocκвитин于1947年提出，利用传动中相互啮合的柔轮和刚轮的内外齿数差，从而获得大传动比。活齿传动的原理与谐波传动在一定程度上相仿，同样具有例如对心传动、利用齿差进行传动的特点。
[0003]随着机械传动的不断发展，生产生活对传动装置提出了更高要求，功能和特点单一的传动机无法满足一些特殊工作场景的需求，对此，多位研究学者近些年在传动相关领域做了很多研究和改进，使活齿减速器、谐波减速器甚至电机在某些场景下可以代替一些传统的齿轮传动，独自承担生产任务。然而在谐波减速器中，柔轮的轮齿加工是谐波传动中的一大问题，而柔轮齿的精度与强度影响着传动的性能与稳定性。传统电机在大部分生产过程中需要配合减速器使用，这增加了整个工作机的尺寸。为解决上述问题，实现谐波减速器、活齿减速器和电机的结合，有研究学者提出了一种电磁谐波活齿减速电机，通过利用定子和柔轮的吸合，一定程度上精简了柔轮的加工工艺、缩小了传动机整体尺寸且兼具过载保护功能，但由于采用底端固定的方式，会受尺寸效应的制约，造成柔轮的轴向尺寸仍然较大，这也导致工作机无法更好达到削减轴向尺寸的目的。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术通过使电机定子吸引柔性的铁磁材料，再通过柔性材料推动减速器中的活齿沿中心轮的齿廓运动，从而得到一种具有柔顺结构的内定子式空心轴谐波活齿减速电机。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术所提出的一种具有柔顺结构的内定子式空心轴谐波活齿减速电机，包括左端盖、中心轮、柔顺机构、定子、滚珠活齿、空心阶梯轴、活齿架和右端盖；所述左端盖同轴固连在中心轮的左端面；所述柔顺机构同轴设置在中心轮内部且左端面与左端盖固连；所述定子同轴装配在柔顺机构内部；所述活齿架同轴装配在柔顺机构的右侧，所述活齿架与柔顺机构装配的一侧周向均布有与滚珠活齿数量对应的开孔，所述滚珠活齿分别装配在开孔内；所述活齿架装配完成后，滚珠活齿分别与柔顺机构的外壁和中心轮的内壁齿廓部分贴合；所述右端盖同轴装配在活齿架外侧并通过轴承与活齿架右侧连接，且右端盖的左端面与中心轮的右端面对应固连；所述空心阶梯轴由左端盖一侧同轴装配在中心轮内部，且其左侧轴段周向均布有用于通入定子导线的通孔，中部轴段与定子同轴过盈装配，右侧轴段通过轴承与活齿架连接。
[0007]进一步的，所述柔顺机构包括法兰盘、弹性件和薄壁圆筒；所述弹性件圆周均布的
径向设置在法兰盘圆周外侧并与法兰盘为一体成型结构；所述薄壁圆筒同轴设置在法兰盘圆周外侧，其内圆周端面分别与弹性件的外端部连接，且相邻两个弹性件在变形时不相互接触，能够互不干涉的完成变形。
[0008]进一步的，所述滚珠活齿为陶瓷小球，采用低密度、高精度、高硬度且无铁磁性的材料制成。
[0009]进一步的，所述活齿架的材质为铝，且设计为空心传动轴结构。
[0010]进一步的，所述空心阶梯轴为五段阶梯轴，其第二段周向均布有用于通入导线的通孔；第三段与定子过盈配合；第五段通过轴承与活齿架连接，且轴承与第四段之间安装有轴承套，用于轴向定位。
[0011]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0012]本专利技术动力输入直接，由于结合了柔顺机构，柔轮变形处与活齿处于同样的轴向位置上，更易于推动活齿运动；拥有更小的轴向尺寸，平面活齿传动部分与电机的动力输入部分结合紧密，柔轮的变形代替定子的转动并同时推动活齿运动这一设计极大缩小了轴向尺寸，省去了减速器与电机输出轴的连接，极大的节省了空间；易于调整精度，由于定子绕组除了二极式还可以采用多种绕线方法，因此可以使柔轮产生所需变形，同时与步进电机的优势有机结合，使传动系统更易于得到所需的运动；传动平稳、连续性强，传统的活齿减速器在传动过程中总会有一部分活齿处于升程、另一部分活齿处于回程，这些特性影响到了传动的稳定性，但本专利技术传动结构中所有活齿与柔轮均有接触且受接触力，这无形间将不参与工作的部分活齿的位置进行了限制，减少了系统的震动，因此具有更好的传动平稳性和连续性。综上所述，本专利技术相比于之前的传动系统具有空间尺寸小、传动连续性强、自动化程度高及传动精度高等优点。
附图说明
[0013]图1是本专利技术的三维结构爆炸结构示意图；
[0014]图2是本专利技术装配后的三维半剖结构示意图；
[0015]图3是本专利技术活齿架的输入侧的三维结构示意图；
[0016]图4是本专利技术活齿架的输出侧的三维结构示意图；
[0017]图5是本专利技术柔顺机构的二维结构示意图；
[0018]图6是本专利技术柔顺机构的三维结构示意图；
[0019]图7是本专利技术空心阶梯轴的二维结构示意图；
[0020]图8是本专利技术空心阶梯轴的立体结构示意图；
[0021]图9是本专利技术提供的定子绕线图；
[0022]图10是本专利技术工作中不同角度下柔顺机构变形情况的示意图。
[0023]其中，附图标记：1
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左端盖；2
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中心轮；3
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柔顺机构；31
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法兰盘；32
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弹性件；33
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薄壁圆筒；4
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定子；5
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滚珠活齿；6
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空心阶梯轴；7
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活齿架；8
‑
右端盖。
具体实施方式
[0024]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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发
明的一些实施例，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。
[0025]需要说明的是，在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。
[0026]参见附图1
‑
8，本专利技术所提出的一种具有柔顺结构的内定子式空心轴谐波活齿减速电机，包括左端盖1、中心轮2、柔顺机构3、定子4、滚珠活齿5、空心阶梯轴6、活齿架7和右端盖8；所述左端盖1同轴固连在中心轮2的左端面；所述柔顺机构3同轴装配在中心轮2的内部且其左端面与左端盖同轴固连；所述定子4同轴装配在柔顺机构3的内部；所述活齿架7同轴装配在柔顺机构3的右侧外部，所述活齿架7与柔顺机构3装配的一侧周向均布有与滚珠活齿5数量对应的开孔，所述滚珠活齿5分别对应装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有柔顺结构的内定子式空心轴谐波活齿减速电机，其特征在于：包括左端盖、中心轮、柔顺机构、定子、滚珠活齿、空心阶梯轴、活齿架和右端盖；所述左端盖同轴固连在中心轮的左端面；所述柔顺机构同轴设置在中心轮内部且左端面与左端盖固连；所述定子同轴装配在柔顺机构内部；所述活齿架同轴装配在柔顺机构的右侧，所述活齿架与柔顺机构装配的一侧周向均布有与滚珠活齿数量对应的开孔，所述滚珠活齿分别装配在开孔内；所述活齿架装配完成后，滚珠活齿分别与柔顺机构的外壁和中心轮的内壁齿廓部分贴合；所述右端盖同轴装配在活齿架外侧并通过轴承与活齿架右侧连接，且右端盖的左端面与中心轮的右端面对应固连；所述空心阶梯轴由左端盖一侧同轴装配在中心轮内部，且其左侧轴段周向均布有用于通入定子导线的通孔，中部轴段与定子同轴过盈装配，右侧轴段通过轴承与活齿架连接。2.根据权利要求1所述的一种具有柔顺结构的内定子式空心轴谐波活齿减速电机，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢继春，杨子淅，任玉波，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：