[发明专利]微小型SMA活齿传动的电机

说明书

本发明提供一种微小型SMA活齿传动的电机，其包括壳体、驱动部分和传动部分，驱动部分采用SMA丝缠绕在激波器螺纹外套和压簧共同驱动的方式，增加了SMA丝长度便于实现设定的偏心运动，压簧较以往的拉簧减少了拉紧机构便于实现微小型化，能提供更大的驱动力；传动部分采用活齿架固定中心轮输出的方式实现连续传动，实现了低速大转矩输出；活齿架由螺钉固定在上外筒与下外筒之间，并与激波器和中心轮间留有间隙，这种结构简化了结构，安装更加方便；中心轮作为可转动的输出装置，且加工有通孔用于安装输出轴，增加了普适性。

技术领域

本发明属于微型集成电机技术领域，涉及一种微小型SMA活齿传动的电机。

背景技术

现有的电机是电磁相互转化实现电能到动能的转化，体积大消耗的资源多，随着航空航天，智能机器人，汽车领域的不断发展对微型集成电机的要求愈加广泛。文献【机电集成形状记忆合金谐波传动】研究了一种SMA驱动活齿传动装置，该装置的活齿传动环节采用径向活齿传动，因为径向啮合力限制激波器的径向摆动，所以难以实现SMA驱动下活齿啮合副的连续啮合；此外，该装置的平衡弹簧采用拉伸弹簧，需要拉紧机构固定，难以实现装置的小型化；第三，该装置记忆合金丝的固定方式限制了记忆合金丝的可用长度，较短的记忆合金丝实现给定偏心的摆动非常困难。

发明内容

本发明的目的在于提供能够实现比以往更微小型的新材料的减速电机，它的结构紧凑，能够实现连续啮合传动平稳，增大了输出转矩。

本发明提出一种微小型SMA活齿传动的电机，其包括壳体、驱动部分和传动部分；

所述壳体包括底座、下外筒和上外筒；所述底座为平面结构，下外筒安装在底座上表面，活齿架安装在下外筒上部，上外筒安装在活齿架上，中心轮安装在上外筒内部；下外筒沿着外表面的圆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、第四通孔的中心线与螺纹外套外表面相切，沿着所述螺纹外套外表面分别产生第一切点、第二切点、第三切点和第四切点，所述第一切点、第三切点的连线和所述第二切点、第四切点的连线都穿过所述螺纹外套外的中轴线，并且所述第一切点、第三切点的连线垂直于所述第二切点、第四切点的连线；

驱动部分包括SMA丝、压簧和激波器；所述SMA丝包括第一SMA丝和第二SMA丝；

所述激波器为圆柱体，所述圆柱体圆周表面套有激波器螺纹外套；所述激波器螺纹外套等高度位置有两个凹槽平面，所述凹槽平面之间的圆心角为90 度；所述压簧顶在所述凹槽与下外筒之间，激波器下表面通过平衡钢珠小球与底座相连，激波器上表面有圆形活齿轨道，所述活齿轨道的内表面与活齿外表面匹配；

所述第一SMA丝的第一端连接第一电源的第一端，其第二端从下外筒的第一通孔里穿入，缠绕激波器螺纹外套半圆周180度后，从第三通孔穿出，与所述第一电源的第二端相连；所述第二SMA丝的第一端连接第二电源的第一端，其第二端从下外筒的第二通孔里穿入，缠绕激波器螺纹外套半圆周180 度后，从第四通孔穿出，与所述第二电源的第二端相连；所述第一电源和第二电源的电流周期相差四分之一周期；所述电流周期等分为四个阶段，第一阶段给SMA丝通电预加热，第二阶段SMA丝继续通电达到相变温度，SMA丝相变做功，第三阶段、第四阶段断电对SMA丝吹风冷却；所述压簧顶在激波器螺纹外套凹槽平面与下外筒之间，压簧能提供更大的驱动力；激波器在SMA 丝和压簧共同的拉力作用下实现蠕动，为微小型减速电机提供动力；

传动部分包括活齿、活齿架、中心轮和输出轴；

所述活齿为球形钢珠，在活齿架的约束下沿着激波器上表面的圆周形活齿轨道运动，从而带动中心轮转动；

所述活齿架为上下表面为平面的圆环状，固定在上下外筒壳体之间，所述活齿架下表面与激波器留有空隙，垂直于所述活齿架上下表面加工有沿圆周均布的活齿通孔，所述活齿通孔的形状与活齿外表面匹配，用于固定所述活齿进行周向运动；