[发明专利]四转子驱动式啮合电动机

说明书

技术领域

本发明属于电力驱动设备技术领域，具体涉及一种四转子驱动式啮合电动机。

背景技术

当前的工业机器人关节中普遍采用由伺服电机与谐波减速器或RV减速器构成的驱动装置，其传动链长、成本较高。近年来，将减速机构与电机进行一体化的研究取得了很好的进展：采用基于齿轮啮合的减速传动原理的压电摆线电机，它是通过一对摆线齿轮的啮合，将压电驱动器的伸缩运动转换为转子的转动，再依靠压电驱动器输出的驱动力推动摆线电机旋转而输出扭矩。压电摆线电机的减速比是其转子与定子齿数的差值与转子的齿数之比，减速比很高。同时，因齿轮啮合传动的摩擦损失小、传动效率高，因此压电摆线电机与依靠定转子之间的摩擦力输出低转速、大扭矩的超声波与谐波电机相比较，前者效率高，使用寿命更长；由于齿轮啮合传动的优势，多种将齿轮啮合与不同类型的驱动器相结合的低速大扭矩电机先后研制成功：通过橡胶变形驱动的摆线电机、通过气缸驱动的锥齿轮电机、依靠液压缸驱动的端面齿轮电机、电磁摆线电机和电磁锥齿轮电机等。

综上，上述各种电机大都并未形成一体化机构，结构仍不紧凑：采用气缸和液压缸驱动的电机，除了需要电力驱动设备以外，还需要额外的压缩空气或液压作为动力源。压电或超磁致伸缩材料驱动的电机，则因其驱动器的作用行程太短（仅为微米级），很难具备实用价值。为满足定子运动行程的实际需求，还要增加一套杠杆，以增大其作用行程，这样就增加了驱动装置的构件和重量，结构太复杂、不实用。

发明内容

本发明的目的是提供一种四转子驱动式啮合电动机，将齿轮内啮合传动机构作为减速输出部件的低转速、大转矩的啮合式电机，是一种结构简单、紧凑和实用的齿轮啮合传动电机，适用于机器人关节等对安装空间有限制的场合。

本发明的四转子驱动式啮合电动机设有：电机的定子、绕组、内齿圈和机壳，由永磁体与偏心轴构成的偏心转子轴，以及机壳、圆柱销钉与两端的端盖；其中外齿轮与主轴通过型面配合及弹性挡圈形成固联，藉由偏心转子轴带动内齿圈公转运动并与外齿轮啮合，使得外齿轮及主轴输出自转运动，其特征在于：

所述电机设有径向上1个定子、2个绕组和4个偏心转子轴，偏心转子轴前端回转轴部分固装在前盖上的轴承内孔中，偏心轴段部分穿过固装在内齿圈上的轴承内孔中，后端回转轴段部分上对称镶嵌2个瓦型永磁体，轴末端装入后盖上的轴承内孔中，内齿圈在4个偏心转子轴的约束下只能作公转运动，而不能自转；当2个定子线圈绕组按照设定顺序和电流方向加电后，就驱动4个偏心转子轴转动，并带动内齿圈做径向的公转运动，与此同时，内齿圈与外齿轮啮合后输出低速、大转矩的转动。

所述电机设有1个定子，定子中心有一孔，在圆环形状四周对称开有4个圆形缺口，缺口两侧制成极靴形状，形成单相两极式磁极，中间穿过偏心转子轴镶嵌瓦型永磁体的一段，并留有气隙。

所述电机定子四周边缘上开有半圆形孔，4个定位销穿过定子边缘的半圆形豁口对定子径向定位，轴向上则依靠机壳内壁上的凸起、定位环和后盖形成定位。

所述主轴前端装入在前盖上的轴承孔内，轴中部一段截面形状为半圆形，且开有挡圈槽，后段穿过定子中心孔，末端装入后盖上的轴承孔内。

所述机壳为外侧四方形内侧圆形通孔构件，前端截面尺寸较大，后段截面尺寸稍小。

所述端盖为与机壳相对应的正方形板状构件，内侧有圆形凸台与机壳内壁配合，中间设有主轴轴承座孔，四周均匀分布4个轴承座孔和4个安装定位销的盲孔。

所述定位销有4个，穿过4个定子上的半圆形孔和内齿圈上的大圆孔，这些定位销的两端分别固装在机壳两端的端盖上的盲孔内，4个定位销固定了定子在径向平面内的位置。

所述外齿轮中心有半圆形孔，套在主轴中部半圆形轴段上。

所述内齿圈径向圆周方向均布4个圆孔，分别固装入4个滚动轴承。

所述内齿圈径向圆周四周均布4个圆孔，以大间隙配合穿过4个定位销。

本发明是一种低转速、大转矩的四转子驱动式啮合电动机，真正将电机与减速机融合一体，而且还具有下述创新优点：

电机结构简单，采用了永磁体，提高了磁极利用率，公转构件只有2个，减小了公转惯量，降低了加工与装配难度。

附图说明

图1、图2是本发明四转子驱动式啮合电动机的内部组成结构图。

图3、4、5、6（A）、（B）分别是本发明啮合电机的磁极工作原理及减速机啮合传动原理图。

图7是本发明四转子驱动式啮合电动机的轴向剖视图。