專(zhuān)利名稱(chēng)：恒功率低速大扭矩電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電機(jī)，特別是一種利用諧波齒輪傳動(dòng)技術(shù)制成的恒功率低速大扭矩電動(dòng)機(jī)。
自從美國(guó)發(fā)明的諧波齒輪傳動(dòng)技術(shù)問(wèn)世以后，由于其具有的獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域愈來(lái)愈廣，如宇航、衛(wèi)星等高技術(shù)領(lǐng)域、數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)等。近年來(lái)，許多發(fā)達(dá)國(guó)家繼美國(guó)之后又在競(jìng)相研制開(kāi)發(fā)一種通用低速電機(jī)，以進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，在我國(guó)，92213732.3號(hào)專(zhuān)利曾公開(kāi)了一種“低速電機(jī)”，它的減速器部分采用的是諧波齒輪傳動(dòng)原理中的杯形柔輪結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)形式為一級(jí)傳動(dòng)。這種低速電機(jī)由于其結(jié)構(gòu)形式的限制，它的速比不可能很大，最大速比一般不超過(guò)200，為使電機(jī)達(dá)到比較低的轉(zhuǎn)速，通常采取的辦法是增加電機(jī)的電極，而電極的增加會(huì)直接影響電機(jī)的輸出功率，所以這是上述低速電機(jī)存在的一個(gè)明顯不足，對(duì)如自動(dòng)流水加工線(xiàn)或裝配線(xiàn)所需的速比要能達(dá)到數(shù)千甚至數(shù)萬(wàn)的低速電機(jī)來(lái)說(shuō)，這種結(jié)構(gòu)就無(wú)能為力，無(wú)法實(shí)現(xiàn)。另外，低速電機(jī)中的杯形柔輪結(jié)構(gòu)，本身還存在有以下兩點(diǎn)先天的不足(1)由于杯形柔輪的直徑與軸向長(zhǎng)度之間有一定的比例關(guān)系，為保證柔輪齒部與剛輪齒部正常嚙合，并減少杯形柔輪危險(xiǎn)部面處的應(yīng)力(即杯底處)，同時(shí)為消除邊界效應(yīng)對(duì)杯形柔輪變形的影響，一般取L(長(zhǎng)度)＝(0.7～1.2)d(直徑)，這樣結(jié)構(gòu)尺寸加大，造成電機(jī)前端懸伸距離大；(2)由于杯形柔輪壁厚很薄，中間部分的鋼材均需采用鏜孔車(chē)削工藝進(jìn)行切削而變?yōu)閺U屑，材料浪費(fèi)率在70％左右，而制造柔輪的材料一般采用CrMnSi合金鋼，價(jià)格較貴，固而制造成本必然上升。
本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、變速比大，輸出轉(zhuǎn)速低，預(yù)選變速范圍更大，工藝性好且節(jié)省原材料的恒功率低速大扭矩電動(dòng)機(jī)。
本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，采取的技術(shù)措施是這樣的，它是由丫型三相異步電動(dòng)機(jī)和諧波齒輪傳動(dòng)減速器構(gòu)成，其特征是諧波齒輪傳動(dòng)減速器是由波發(fā)生器、柔性軸承、柔輪、固定剛輪、活動(dòng)剛輪、輸出軸、輔助支撐軸承、殼體以及小端蓋等組成，波發(fā)生器套于三相異步電動(dòng)機(jī)的電機(jī)軸上，軸向由襯套定位，在波發(fā)生器與電機(jī)軸之間有平健，柔性軸承安裝在波發(fā)生器的外圈上，兩端由擋圈定位，在柔性軸承的外圈上裝有柔輪，柔輪的外圈按軸向加工成齒圈，柔輪外齒的右半部分與固定剛輪的內(nèi)齒相嚙合，且固定剛輪的齒數(shù)大于與之相嚙合的柔輪齒圈齒數(shù)為2，柔輪外齒的左半部分與活動(dòng)剛輪的內(nèi)齒相嚙合。固定剛輪被固定在三相異步電動(dòng)機(jī)前端面的大端蓋上，活動(dòng)剛輪與輸出軸的后端盤(pán)部相連，輸出軸位于電機(jī)軸的前端，并通過(guò)兩個(gè)定位的軸承支承在殼體內(nèi)；為確保電機(jī)軸與輸出軸的同軸度，在兩者之間安置一個(gè)定位的輔助支承軸承。殼體的后端是與固定剛輪連接，殼體上還設(shè)有通氣帽和油標(biāo)，通氣帽的作用有兩個(gè)；一是由通氣帽處的孔向機(jī)內(nèi)加潤(rùn)滑油，并通過(guò)殼體上的油標(biāo)來(lái)觀(guān)察控制機(jī)內(nèi)加油量的多少，二是當(dāng)機(jī)內(nèi)油溫升高時(shí)，通過(guò)通氣帽上的氣孔將油的蒸氣排出，以防止機(jī)內(nèi)氣壓過(guò)大，影響電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在殼體的前端還有一個(gè)內(nèi)設(shè)油封的小端蓋與之連接。本實(shí)用新型采用諧波齒輪傳動(dòng)技術(shù)，利用柔性構(gòu)件(即柔輪)所產(chǎn)生的可控彈性變形實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳遞或動(dòng)力傳遞，其結(jié)構(gòu)形式采用環(huán)形柔輪結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)方式為復(fù)波傳動(dòng)方式，其工作原理是波發(fā)生器在電機(jī)軸的驅(qū)動(dòng)下作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于波發(fā)生器的外圓為標(biāo)準(zhǔn)橢圓，所以波發(fā)生器的旋轉(zhuǎn)就擠壓柔性軸承和柔輪，使柔輪在波發(fā)生器的橢圓凸輪作用下產(chǎn)生變形，旋轉(zhuǎn)時(shí)，在波發(fā)生器的長(zhǎng)軸兩端處的柔輪輪齒與固定剛輪和活動(dòng)剛輪的輪齒完全嚙合，在短軸兩端處的柔輪輪齒與固定剛輪和活動(dòng)剛輪的輪齒完全脫開(kāi)，而波發(fā)生器長(zhǎng)軸與短軸之間的區(qū)域內(nèi)，柔輪輪齒與固定剛輪和活動(dòng)剛輪的輪齒處于半嚙合(嚙入)或半脫開(kāi)(嚙出)狀態(tài)，當(dāng)波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就使得嚙入、嚙合、嚙出、脫開(kāi)這四種情況不斷依次改變，循環(huán)不已。因?yàn)楣潭▌傒喪枪潭ú粍?dòng)的，而活動(dòng)剛輪在柔輪齒圈的帶動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了大的減速比，使電動(dòng)機(jī)的輸出軸實(shí)現(xiàn)低速旋轉(zhuǎn)。又因?yàn)殡姍C(jī)是恒功率的，輸出扭矩按速比的數(shù)值成倍增長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)大扭矩輸出。
另外，本實(shí)用新型是采用復(fù)波傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，柔輪外齒的齒圈既可為一個(gè)整體齒圈，也可加工成左右兩段不同齒數(shù)的齒圈，以滿(mǎn)足不同轉(zhuǎn)速的要求，擴(kuò)大變速范圍，當(dāng)柔輪外齒的齒圈為一整體齒圈時(shí)，活動(dòng)剛輪的齒數(shù)與柔輪齒數(shù)相等，這種結(jié)構(gòu)形成主要用于需要速比相對(duì)較小的使用場(chǎng)合，當(dāng)柔輪外齒的齒圈為兩段不同齒數(shù)的齒圈時(shí)，活動(dòng)剛輪的齒數(shù)應(yīng)大于與之相嚙合的柔輪齒圈齒數(shù)為2，而柔輪兩段不同齒數(shù)的確定應(yīng)滿(mǎn)足“與固定剛輪相嚙合的柔輪齒圈齒數(shù)大于與活動(dòng)剛輪相嚙合的柔輪齒圈齒數(shù)為1或2”。這種結(jié)構(gòu)形成主要是用于需要速比特大的使用場(chǎng)合。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著的積極效果是(1)采用了諧波傳動(dòng)原理的環(huán)形柔輪結(jié)構(gòu)，使得整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，尤其是軸向尺寸大大縮小，即減小了電機(jī)前端懸伸距離，使之能適用于大功率的低速電機(jī)；(2)環(huán)形柔輪結(jié)構(gòu)工藝性好，可采用先進(jìn)的滾壓擴(kuò)孔工藝，大大節(jié)省了原材料，約70％，成本也相應(yīng)降低；(3)本實(shí)用新型的復(fù)波傳動(dòng)形式，其傳動(dòng)比從理論上可達(dá)107，變速范圍很大，能廣泛用于起重運(yùn)輸、紡織、輕工、 礦山冶金等機(jī)械以及自動(dòng)化生產(chǎn)流水線(xiàn)和裝配線(xiàn)機(jī)床工業(yè)等領(lǐng)域。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下附圖和實(shí)施例給出。


圖1是根據(jù)本實(shí)用新型提出的恒功率低速大扭矩電動(dòng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是諧波齒輪傳動(dòng)原理示意圖。
以下結(jié)合附圖，以機(jī)型為丫90S-4、功率為1.1KW，速比為100，輸出軸轉(zhuǎn)速為14轉(zhuǎn)/分的恒功率低速大扭矩電動(dòng)機(jī)為例，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
參見(jiàn)
圖1，根據(jù)本實(shí)用新型制作的恒功率低速大扭矩電動(dòng)機(jī)，它是由丫型三相異步電動(dòng)機(jī)1和諧波齒輪傳動(dòng)減速器構(gòu)成，電動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為1450轉(zhuǎn)/分，在電動(dòng)機(jī)的輸出端面固定一個(gè)大端蓋3，諧波齒輪傳動(dòng)減速器由波發(fā)生器14、柔性軸承7、柔輪5、固定剛輪4、活動(dòng)剛輪6、輸出軸13、殼體11以及小端蓋12等組成。波發(fā)生器14材料為45#鋼，其內(nèi)孔與電機(jī)軸2相配合，通過(guò)平鍵15來(lái)驅(qū)動(dòng)，波發(fā)生器14的外圓為標(biāo)準(zhǔn)橢圓，其長(zhǎng)軸為60.8mm，短軸為59.14mm，波發(fā)生器14由襯套17作軸向定位，柔性軸承7型號(hào)為812KA T2，安裝在波發(fā)生器14外圓上，兩端面各有一個(gè)擋圈16作軸向定位，柔輪5的材料為30CrMnSiA，其內(nèi)徑為φ80m，外圈按軸向加工為整體齒圈，齒數(shù)為200，齒頂園直徑為φ83.24mm，它安裝在柔性軸承7的外圓上；固定剛輪4的內(nèi)齒齒數(shù)為202，齒頂圓直徑為φ83.12mm，它與柔輪5的右半部分外齒嚙合，活動(dòng)剛輪6的內(nèi)齒齒數(shù)為200，齒頂圓直徑為φ83.11mm，它與柔輪5的左半部分外齒相嚙合，固定剛輪4在臺(tái)階內(nèi)部由螺釘加墊圈固定在大端蓋3上，活動(dòng)剛輪6通過(guò)螺釘加墊圈固定在輸出軸13后端盤(pán)部，輸出軸13是通過(guò)軸承21和22支承在殼體11內(nèi)，兩軸承之間有隔套10，軸承21后端面由一擋板9軸向定位，軸承22前端面由擋圈23和固定在殼體11前端的小端蓋12定位；電機(jī)軸2與輸出軸13之間安置了一個(gè)輔助支承軸承18，兩邊分別由襯套17和擋圈19定位，殼體11的后端臺(tái)階處通過(guò)螺釘與固定剛輪4臺(tái)階的外部固定，殼體11上開(kāi)有直徑為M8mm的螺紋孔，孔上旋有帶通氣孔的通氣帽8，當(dāng)需要給機(jī)內(nèi)加油時(shí)，將通氣帽8打開(kāi)，并通過(guò)在殼體11上設(shè)置的油標(biāo)20來(lái)觀(guān)察機(jī)內(nèi)油量的多少。平時(shí)機(jī)內(nèi)油的蒸氣是通過(guò)通氣帽8上的通氣孔排出。小端蓋內(nèi)還設(shè)置油封24。殼體11、固定剛輪4、大端蓋3之間的接觸面上都加有密封墊。
上述結(jié)構(gòu)如用于轉(zhuǎn)速需較低的電動(dòng)機(jī)時(shí)，柔輪5的外齒應(yīng)為兩段不同齒數(shù)的齒圈，它只要滿(mǎn)足與固定剛輪4相嚙合的齒段齒數(shù)大于與活動(dòng)剛輪6相嚙合的齒段齒數(shù)為1或2即可，并且此時(shí)的活動(dòng)剛輪6的內(nèi)齒數(shù)也應(yīng)大于與之相嚙合的柔輪5的齒段齒數(shù)為2，其結(jié)構(gòu)型式不變。
本實(shí)用新型公開(kāi)了一種利用諧波齒輪傳動(dòng)原理設(shè)計(jì)的恒功率低速大扭矩電動(dòng)機(jī)，它是由丫型三相異步電動(dòng)機(jī)和諧波齒輪傳動(dòng)減速器構(gòu)成，其特點(diǎn)在于諧波齒輪傳動(dòng)減速器是由波發(fā)生器、柔性軸承、環(huán)形柔輪、固定剛輪、活動(dòng)剛輪、輸出軸、端蓋等部件組成，其傳動(dòng)形式為復(fù)波傳動(dòng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊，變速范圍大，工藝性好，成本低等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于起重運(yùn)輸、紡織、輕工、礦山冶金等機(jī)械以及自動(dòng)化生產(chǎn)流水線(xiàn)和裝配線(xiàn)機(jī)床工業(yè)等領(lǐng)域。
權(quán)利要求1.一種恒功率低速大扭矩電動(dòng)機(jī)，它是由丫型三相異步電動(dòng)機(jī)和諧波齒輪傳動(dòng)減速器構(gòu)成，其特征是諧波齒輪傳動(dòng)減速器是由波發(fā)生器〔14〕柔性軸承〔7〕、柔輪〔5〕、固定剛輪〔4〕、活動(dòng)剛輪〔6〕、輸出軸〔13〕、輔助支撐軸承〔18〕、殼體〔11〕以及小端蓋〔12〕組成，波發(fā)生器〔14〕套于三相異步電動(dòng)機(jī)〔1〕的電機(jī)軸〔2〕上，軸向由襯套〔17〕定位，在波發(fā)生器〔14〕與電機(jī)軸〔2〕之間有平鍵〔15〕，柔性軸承〔7〕安裝在波發(fā)生器〔14〕的外圈上，兩端由擋圈〔16〕定位，在柔性軸承〔7〕的外圈上裝有柔輪〔5〕，柔輪〔 5〕的外圈按軸向加工成齒圈，柔輪〔5〕外齒的右半部分與固定剛輪〔4〕的內(nèi)齒相嚙合，固定剛輪(4)的齒數(shù)大于與之相嚙合的柔輪〔5〕的齒圈齒數(shù)為2，柔輪〔5〕外齒的左半部分與活動(dòng)剛輪〔6〕的內(nèi)齒相嚙合；固定剛輪〔4〕被固定在三相異步電動(dòng)機(jī)〔1〕前端面的大端蓋〔3〕上，活動(dòng)剛輪〔6〕與輸出軸〔13〕的后端盤(pán)部相連，輸出軸〔13〕位于電機(jī)軸〔2〕的前端，并通過(guò)兩個(gè)定位的軸承〔21〕、〔22〕支承在殼體〔11〕內(nèi)；在輸出軸〔13〕和電機(jī)軸〔2〕之間安置一個(gè)定位的輔助支承軸承〔18〕；殼體〔11〕的后端與固定剛輪〔4〕固定連接，殼體〔11〕上設(shè)有通氣帽〔8〕和油標(biāo)〔20〕，小端蓋〔12〕位于殼體〔11〕前端面且內(nèi)置油封〔24〕。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒功率低速大扭矩電動(dòng)機(jī)，其特征是柔輪〔5〕外圈為一整體齒圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒功率低速大扭矩電動(dòng)機(jī)，其特征是柔輪〔5〕外圈為兩段不同齒數(shù)的齒圈，與固定剛輪〔4〕相嚙合的柔輪〔5〕齒圈齒數(shù)大于與活動(dòng)剛輪〔6〕相嚙合的柔輪〔5〕齒圈齒數(shù)為1或2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的恒功率低速大扭矩電動(dòng)機(jī)，其特征是活動(dòng)剛輪〔6〕的齒數(shù)與柔輪〔5〕齒數(shù)相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的恒功率低速大扭矩電動(dòng)機(jī)，其特征是活動(dòng)剛輪〔6〕的齒數(shù)大于與之相嚙合的柔輪〔5〕齒圈的齒數(shù)為2。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種利用諧波齒輪傳動(dòng)原理設(shè)計(jì)的恒功率低速大扭矩電動(dòng)機(jī)，它是由Y型三相異步電動(dòng)機(jī)和諧波齒輪傳動(dòng)減速器構(gòu)成。其特點(diǎn)在于諧波齒輪傳動(dòng)減速器是由波發(fā)生器、柔性軸承、環(huán)形柔軟、固定剛輪、活動(dòng)剛輪、輸出軸、端蓋等部件組成，其傳動(dòng)形式為復(fù)波傳動(dòng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊，變速范圍大，工藝性好，成本低等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于起重運(yùn)輸、紡織、輕工、礦山冶金等機(jī)械以及自動(dòng)化生產(chǎn)流水線(xiàn)和裝配線(xiàn)機(jī)床工業(yè)等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)F16H3/00GK2252440SQ9524095
公開(kāi)日1997年4月16日 申請(qǐng)日期1995年11月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月28日
發(fā)明者方子良 申請(qǐng)人:方子良