[发明专利]一种谐波电机

说明书

技术领域

本发明属于谐波电机领域，特别涉及一种利用超磁致伸缩材料的磁致伸缩特性和封闭式液压微位移放大器而制成的谐波电机。

背景技术

谐波齿轮传动与传统齿轮传动相比，具有精度高、传动平稳、速比大、体积小、重量轻等特点，在仪器仪表、航空航天、机器人等高技术领域应用广泛。普通谐波齿轮传动虽有上述诸多优点，但仍存在问题。当遇到有调速或者保持静止力矩要求时，由于有高速回转的凸轮波发生器存在，响应速度会受到影响；谐波齿轮传动的轴向尺寸较大。在应用中，常用的运动传递模式一般是电机→减速器→执行机构，由于电机、减速器各自独立，既造成过多的空间占用，又为控制带来麻烦。

大连理工大学学者朱林剑等人在磁性材料及器件杂志 2009年第3期“基于超磁致伸缩材料的谐波传动研究”中提出的超磁致伸缩驱动谐波传动模式，在保留普通谐波传动诸多优点的同时，解决了现有谐波传动中的一些问题。但仍存在不足：首先，采用帕斯卡原理的封闭式液压微位移放大器其放大率受温度的影响较大，温度变化将引起封闭腔内工质体积发生变化，导致输出端附加位移，影响位移输出精度。其次，由于驱动线圈发热并且需要多个致动器集成，导致超磁致伸缩棒发生热变形，以及磁致伸缩系数不稳定。尽管，可在线圈与超磁致伸缩棒之间通过恒温冷却介质的强制循环流动，来控制温升。但采用这种方式需要独立的温控系统，实现起来较为麻烦。再次，这种谐波传动模式采用杯形柔轮传递动力，柔轮半封闭结构型式对各零部件结构的设计提出很高的要求，不便于加工和装配。

发明内容

本发明要解决的技术难题是克服现有技术的缺陷，发明一种谐波电机，解决封闭式液压微位移放大器受温升影响导致位移输出精度不稳定，超磁致伸缩驱动谐波传动模式整机温控麻烦，以及结构设计困难，最终实现低速、高精度、大扭矩输出。

本发明采用的技术方案是一种谐波电机，其特征是，采用具有左右两个外齿轮的开放式柔轮结构，波发生器由沿着圆周均匀分布的2kn个超磁致伸缩驱动装置III以及波发生器壳体37构成，2kn中的n为波数，k为整数，且k>=2，2kn个超磁致伸缩驱动装置III安装在波发生器壳体37的沿着圆周均匀分布的2kn个圆腔中；每个超磁致伸缩驱动装置III由超磁致伸缩致动器I和封闭式液压微位移放大器II组合而成；封闭式液压微位移放大器II中有微位移补偿机构，自动补偿由于温度变化所引起的封闭腔内输出端的附加微位移；封闭式液压微位移放大器II的每个输出顶杆31在波生器壳体37的径向圆周通孔内；采用开放式柔轮45作为传动柔轮，以充分利用柔轮内部的轴向空间，降低各零部件的结构设计要求；在整机内部建立完整的内外气流通道，通过强制气流在整机内部与外界间的流动，带走整机内部累积的热量，对整机实施温控。

第二轴承40’、套筒41和第一轴承40由右向左依次安装在阶梯轴44的右面的台阶面上，弹性挡圈39安装在轴44的左面圆环中；输出刚轮46和输出法兰48依次安装在轴44的右端面上，由三号内六角螺钉47将轴44、输出刚轮46和输出法兰48固定连接；固定后的上述零件整体装入电机壳体33的右内腔中，右端盖42通过一号螺栓43固定安装在电机壳体33的右端面上；

波发生器壳体37装在左端盖36右端面，每个超磁致伸缩驱动装置III中的预紧螺钉15插进左端盖36上的对应通孔中；通过二号内六角螺钉35将波发生器壳体37、2kn个超磁致伸缩驱动装置III和左端盖36固定连接；固定刚轮38通过一号内六角螺钉34固定在左端盖36的右端面上；在开放式柔轮45的左部和右部上都有外齿轮，左外齿轮与固定刚轮38的内齿轮啮合，右外齿轮与输出刚轮46的内齿轮啮合，固定刚轮38的内齿轮和开放式柔轮45的左外齿轮的模数和齿数相同，开放式柔轮45的右外齿轮与输出刚轮46的内齿轮的模数相同，齿数相差为2；电机壳体33通过二号螺栓49与左端盖36固定连接；2kn个第一进气口E、第二进气口F、第三进气口G均匀分布在左端盖36的不同圆环上，其中，n为波数，k为整数，且k>=2；第一进气口E与波发生器壳体37外圆柱面和开放式柔轮45之间的空隙连通；第二进气口F与超磁致伸缩驱动装置III的预紧螺钉15的中心通孔连通，第三进气口G与波发生器左侧中心通孔连通。