具有动力源的减速装置的制作方法

本发明涉及一种减速装置，特别涉及一种具有动力源的减速装置。

背景技术：

一般而言，马达包含高转速而扭力小的特性，因此不易驱动大型的负载，故当马达欲使用于推动重物时，便须利用减速机来进行减速，借此提高扭力。

然而现有减速机跟马达为分开的零部件，因此必需通过额外的机构件，例如联轴器或是齿轮箱等，将减速机跟马达连结在一起，如此一来，将增加减速机跟马达在整体结构上的体积与重量，导致前述减速机跟马达的连结结构并无法应用在一些需求轻量与空间紧凑的装置内，例如工业用机器手臂或是行动辅具等。

另外，虽目前已有一些减速机在设计时即已包含马达，借此省去两者间的联轴器或是齿轮箱等，但该些减速机实际上是使用单摆线组(即单一的摆线盘)，故多个所述减速机在高速运作时，将无法保持动力平衡而存在运作时具有较大的震动得问题。

因此，如何发展一种可改善上述现有技术缺失的具有动力源的减速装置，实为相关技术领域者目前所迫切需要解决的问题。

技术实现要素：

本案的一个目的在于提供一种具有动力源的减速装置，其在无需使用联轴器或是齿轮箱等的连接结构的情况下将为动力源的马达跟减速机结合在一起，使得减速机跟马达为一体的设计，借此达到减低减速装置整体的重量与体积的技术效果。

本案的另一个目的在于提供一种具有动力源的减速装置，其可达到动平衡、高刚性、高减速比及高负载的特性。

为实现上述目的，本发明的一个较广义实施方式为提供一种具有动力源的减速装置，包含为动力源的马达和减速机构；马达包含定子部以及转子部，受定子部的驱动而相对于定子部进行转动，并包含具有中空结构的转子壳体部、第一偏心环及第二偏心环，第一偏心环以及第二偏心环相邻地设置于转子壳体部的内侧壁上；减速机构至少部分设置于马达的相对内侧而容置于转子部内，且包含：第一滚柱轮组，位于减速机构的第一侧，且包含减速机第一外壳及设置于减速机第一外壳上的至少一第一滚柱；第二滚柱轮组，位于与第一侧相对的减速装置的第二侧，且包含减速机第二外壳及设置于减速机第二外壳上的至少一第二滚柱；第三滚柱轮组，设置于第一滚柱轮组及第二滚柱轮组之间并容置于转子部、第一滚柱轮组及第二滚柱轮组内，且包含输出轴及固设于输出轴上的至少一第三滚柱；第一摆线盘组，套设于输出轴上，且位于第一偏心环内，并包含多个第一齿部以及多个第二齿部；以及第二摆线盘组，套设于输出轴上，且位于第二偏心环内，并包含多个第三齿部以及多个第四齿部；其中第一滚柱与至少一第一齿部接触，第二滚柱与至少一第三齿部接触，第三滚柱与至少一第二齿部及至少一第四齿部接触。

本发明的有益效果在于：本发明包含一具有动力源的马达，以及至少部分设置于该马达的相对内侧的减速机构，在无需使用联轴器或是齿轮箱等的连接结构的情况下将为动力源的马达跟减速机结合在一起，使得减速机跟马达为一体的设计，借此达到减低减速装置整体的重量与体积的技术效果，以及动平衡、高刚性、高减速比及高负载的特性。

附图说明

图1为本发明第一较佳实施例的具有动力源的减速装置的剖面结构示意图。

图2为图1所示的具有动力源的减速装置的爆炸结构示意图。

图3为图1所示的具有动力源的减速装置的马达的转子部的部分结构示意图。

图4为本发明第二较佳实施例的具有动力源的减速装置的剖面结构示意图。

图5为图4所示的具有动力源的减速装置的爆炸结构示意图。

图6为图4所示的具有动力源的减速装置的第一摆线盘组的结构示意图。

附图标记说明：

1、1’：具有动力源的减速装置

2：马达

20：定子部

200：铁芯

201：线圈

202：定子壳体

21：转子部

210：转子壳体部

211：第一偏心环

212：第二偏心环

213：磁铁

3：减速机构

30、30’：第一摆线盘组

300、301’：第一齿部

301：第二齿部

302、302’：第一外侧摆线盘

303：第一内侧摆线盘

31、31’：第二摆线盘组

310、310’：第三齿部

311：第四齿部

312、312’：第二外侧摆线盘

313：第二内侧摆线盘

32：第一滚柱轮组

320：减速机第一外壳

3200：第一轴孔

3201：第一固定部

3202：第一设置部

3303：第一环型延伸壁

321：第一滚柱

33：第二滚柱轮组

330：减速机第二外壳

331：第二滚柱

3300：第二轴孔

3301：第二固定部

3302：第二设置部

3303：第二环型延伸壁

34：第三滚柱轮组

340：输出轴

341：第三滚柱

35：减速机第一轴承

36：减速机第二轴承

4：转子第一外轴承组

5：转子第二外轴承组

6、6’：转子第一内轴承组

7、7’：转子第二内轴承组

8：第一刹车装置

9：第二刹车装置

10：编码器组件

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明用，而非架构于限制本发明。

请参阅图1、图2及图3，其中图1为本发明第一较佳实施例的具有动力源的减速装置的剖面结构示意图，图2为图1所示的具有动力源的减速装置的爆炸结构示意图，图3为图1所示的具有动力源的减速装置的马达的转子部的部分结构示意图。如图1、图2及图3所示，本实施例的具有动力源的减速装置1可为但不限于应用在各种动力机械内，例如工业用机器手臂或是行动辅具等，以便提供适当的减速功能，另外，减速装置1实际上属于两阶式摆线型减速机。减速装置1包含为动力源的马达2及减速机构3。

于本实施例中，马达2位于减速机构3的外侧，且可由径向磁通马达所构成，并包含定子部20及转子部21。定子部20位于马达2整体的相对外侧。转子部21位于马达2整体的相对内侧，且包含转子壳体部210、第一偏心环211以及第二偏心环212。转子壳体部210实际上为中空柱状结构，且可容置部分减速机构3。第一偏心环211以及第二偏心环212相邻地设置于转子壳体部210的内侧壁上，当转子部21相对于定子部20进行转动时，第一偏心环211以及第二偏心环212将相对转子壳体部210的中心进行偏转，此外，第一偏心环211以及第二偏心环212的偏心方向相反。

于上述实施例中，定子部20还包含铁芯200、线圈201及定子壳体202。定子壳体202为中空结构，可容置铁芯200、线圈201及转子部21。铁芯200贴附于定子壳体202的内侧壁，线圈201缠绕于铁芯200上。转子部21还包含至少一磁铁213，例如弧状或环状磁铁，贴附于位于转子壳体部210的外侧壁上，磁铁213可与定子部20的线圈201产生磁场间的交互作用力，使得磁铁213带动转子部21相对于定子部20进行转动。于一些实施例中，如图1及图2所示，转子壳体部210与第一偏心环211以及第二偏心环212可一体成型，但不此为限，第一偏心环211以及第二偏心环212与转子壳体部210亦可为独立元件，而第一偏心环211以及第二偏心环212可以锁固方式设置于转子壳体部210的内侧壁上。

当然，马达2并不局限于如图1及图2所示由径向磁通马达所构成，于其它实施例中，亦可由轴向磁通马达所构成，然因轴向磁通马达与径向磁通马达在本发明的减速装置1所能实现的目的相同，又轴向磁通马达的结构已常见于马达领域中，故于此不再对轴向磁通马达的结构进行描述。

减速机构3至少部分设置于马达2的相对内侧并容置于转子部21内，并包含第一摆线盘组30、第二摆线盘组31、第一滚柱轮组32、第二滚柱轮组33、第三滚柱轮组34、减速机第一轴承35及减速机第二轴承36。第一滚柱轮组32位于减速机构3的第一侧，且包含减速机第一外壳320及设置于减速机第一外壳320上的至少一第一滚柱321，其中减速机第一外壳320组接于马达2的一侧并覆盖马达2的一侧，且减速机第一外壳320在其中心位置包含第一轴孔3200。第二滚柱轮组33位于与减速机构3的第一侧相对的减速机构3的第二侧，且包含减速机第二外壳330及设置于减速机第二外壳330上的至少一第二滚柱331，其中减速机第二外壳330组接于马达2的另一侧并覆盖马达2的另一侧，换言之，即马达2实际上位于减速机第一外壳320及减速机第二外壳330之间，此外，减速机第二外壳330在其中心位置包含第二轴孔3300。

第三滚柱轮组34位于第一滚柱轮组32及第二滚柱轮组33之间，并容置于第一滚柱轮组32、第二滚柱轮组33及转子部21内，且包含输出轴340及固设于输出轴340上的至少一第三滚柱341，其中输出轴340的一端穿设第一轴孔3200，输出轴340的另一端穿设第二轴孔3300。第一摆线盘组30为中空结构并套设于输出轴340上，且位于第一偏心环211内，并包含多个第一齿部300以及多个第二齿部301。第二摆线盘组31为中空结构并套设于输出轴340上，且位于第二偏心环212内，并包含多个第三齿部310以及多个第四齿部311。另外，第一滚柱321与对应的至少一第一齿部300接触，第二滚柱331与对应的至少一第三齿部310接触，第三滚柱341与对应的至少一第二齿部301及对应的至少一第四齿部311接触。减速机第一轴承35设置于第一轴孔3200内，并介于第一轴孔3200及输出轴340之间。减速机第二轴承36设置于第二轴孔3300内，并介于第二轴孔3300及输出轴340之间。

于上述实施例中，当第一滚柱321的个数为多个时，第一滚柱321以环状且间格排列方式设置于减速机第一外壳320上。当第二滚柱331的个数为多个时，第二滚柱331以环状且间格排列方式设置于减速机第二外壳330上。当第三滚柱341的个数为多个时，第三滚柱341以环状且间格排列方式设置于输出轴340上。

另外，第一滚柱轮组32的减速机第一外壳320及第二滚柱轮组33的减速机第二外壳330可分别有螺丝孔(未图示)，借此可与其它机械结构相组接。更甚者，第一滚柱轮组32及第二滚柱轮组33不转动(不公转)，即不以输出轴340为轴进行转动，且当转子部21相对于定子部20进行转动时，第一偏心环211以及第二偏心环212便分别带动第一摆线盘组30及第二摆线盘组31进行转动，而由于第一滚柱轮组32及第二滚柱轮组33不转动，故与第二齿部301及第四齿部311接触的第三滚柱341受第二齿部301及第四齿部311之间的推挤运动而以输出轴340为轴转动，又因第三滚柱341固设于输出轴340上，故第三滚柱341便带动输出轴340转动，因此第三滚柱轮组34实际上可以输出轴340为轴进行转动，而转动的输出轴340便可构成减速机构3的动力输出端而产生动力输出。又于其它实施例中，输出轴340可包含螺丝孔(未图示)，借此可与其它机械结构相组接，进而将动力传递至对应的机械结构。

由上可知，本发明的具有动力源的减速装置1的马达2跟减速机构3为一体设计，马达2被配置在减速装置1整体结构的径向外侧，减速机构3至少部分配置在减速装置1整体结构的径向内侧，而当转子部21转动时，转子部21上的第一偏心环211以及第二偏心环212便分别带动减速机构3上的第一摆线盘组30及第二摆线盘组31转动，使得第一摆线盘组30及第二摆线盘组31可与固定不转动的第一滚柱轮组32、固定不转动的第二滚柱轮组33及可转动的第三滚柱轮组34作用，进而产生二阶减速，因此本发明的减速装置1不需要额外联轴器来连接马达2跟减速机构3，故可减少重量与体积。此外，由于本发明的减速装置1的减速机构3包含第一摆线盘组30及第二摆线盘组31，又第一摆线盘组30及第二摆线盘组31分别设置于偏心方向相反的第一偏心环211以及第二偏心环212上，因此使得第一摆线盘组30及第二摆线盘组31可以相互平衡，并提高滚柱有效受力的个数，故本发明的减速装置1不但具有高刚性及高负载性，还可达到动力平衡。

于一些实施例中，输出轴340实际上可为中空结构，故输出轴340的中空结构可提供线材，例如编码器的信号线或定子部20的线圈201等通过，使得本发明的减速装置1的线路较为简单。

另外，如图1及图2所示，减速机第一外壳320包含具有中空结构的第一固定部3201及第一设置部3202。第一固定部3201部分组接于定子部20的定子壳体202的第一侧缘，且第一固定部3201位于转子壳体部210的外侧壁上。第一设置部3202部分固接于第一固定部3201上，且部分位于第一固定部3201的中空结构内而形成第一环型延伸壁3203，第一环型延伸壁3203为中空结构，并部分位于第一齿部300及输出轴340之间，且第一环型延伸壁3203的中空结构可构成第一轴孔3200，另外，第一环型延伸壁3203的外侧壁可供第一滚柱321设置。减速机第二外壳330包含具有中空结构的第二固定部3301及第二设置部3302。第二固定部3301部分组接于定子壳体202的第二侧缘，且第二固定部3301位于转子壳体部210的外侧壁上。第二设置部3302部分固接于第二固定部3301上，且部分位于第二固定部3301的中空结构内而形成第二环型延伸壁3303，第二环型延伸壁3303为中空结构，并部分位于第三齿部310及输出轴340之间，且第二环型延伸壁3303的中空结构可构成第二轴孔3200，另外，第二环型延伸壁3203的外侧壁可供第二滚柱331设置。

于一些实施例中，减速装置1还可包含转子第一外轴承4以及转子第二外轴承5，其中转子第一外轴承4设置于第一固定部3201及转子壳体部210之间，转子第二外轴承5设置于第二固定部3301及转子壳体部210之间。另外，减速装置1还可包含转子第一内轴承组6以及转子第二内轴承组7，其中转子第一内轴承组6设置于第一偏心环211及第一摆线盘组30之间，转子第二内轴承组7设置于第二偏心环212及第二摆线盘组31之间。更甚者，转子第一内轴承组6及转子第二内轴承组7可分别由至少一轴承所构成，例如如图1及图2所示分别由多个轴承所构成，但不以此为限，亦可分别由单一的轴承所构成。

再者，第一摆线盘组30包含皆为中空结构的第一外侧摆线盘302及第一内侧摆线盘303，第二摆线盘组31包含皆为中空结构的第二外侧摆线盘312及第二内侧摆线盘313。第一外侧摆线盘302及第一内侧摆线盘303相邻设，且第一内侧摆线盘303位于第一外侧摆线盘302及第二内侧摆线盘313之间，而第一齿部300凸设于第一外侧摆线盘302的内侧壁上，第二齿部301凸设于第一内侧摆线盘303的内侧壁上。第二外侧摆线盘312及第二内侧摆线盘313相邻设，且第二内侧摆线盘313位于第一内侧摆线盘303及第二外侧摆线盘312之间，而第三齿部310凸设于第二外侧摆线盘312的内侧壁上，第四齿部311凸设于第二内侧摆线盘313的内侧壁上。更甚者，第一外侧摆线盘302通过第一齿部300所构成的齿型与第二外侧摆线盘312通过第三齿部310所构成的齿型相同，第一内侧摆线盘303通过第二齿部301所构成的齿型与第二内侧摆线盘313通过第四齿部311所构成的齿型相同，且第一齿部300的个数与第三齿部310的个数相同，第二齿部301的个数与第四齿部311的个数相同，而第一齿部300的个数异于第二齿部301的个数，第三齿部310的个数异于第四齿部311的个数。另外，第一外侧摆线盘302及第一内侧摆线盘303可以组接方式相固定(如图1及图2所示)或是一体成型，第二外侧摆线盘312及第二内侧摆线盘313可以组接方式相固定(如图1及图2所示)或是一体成型。又于一些实施例中，第一滚柱321、第二滚柱331及第三滚柱341皆可以自身的轴心转动，即自转。

再者，第一滚柱轮组32的第一滚柱321的个数与第二滚柱轮组33的第二滚柱331的个数相同，且第一滚柱321的个数比第一齿部300的个数少至少一个，第二滚柱331的个数比第三齿部310的个数少至少一个，且第三滚柱轮组34的第三滚柱341的个数比第二齿部301的个数或比第四齿部311的个数少至少一个。

于一些实施例中，减速装置1还可包含第一刹车装置8及第二刹车装置9，第一刹车装置8设置于与转子壳体部210相邻的减速机第二外壳330的侧面上，第二刹车装置9与第一刹车装置8相对应地设置于与减速机第二外壳330相邻的转子壳体部210的侧面上，第一刹车装置8可与第二刹车装置9选择性地相互分离或相互接触，当第一刹车装置8与第二刹车装置9相互接触时，可使转子部21停止转动，当第一刹车装置8与第二刹车装置9相互分离时，则可使转子部21得以转动。

于其它实施例中，减速装置1还可包含编码器组件10，设置于与减速机第一外壳320相邻的转子壳体部210的侧面上，用以检测马达2的转子部21在转动时的角度或位移变化，编码器组件10可由信号发射端及信号接收端所构成，其中信号发射端可发射检测信号至信号接收端，而通过信号发射端及信号接收端的配合可检测马达2的转子部21在转动时的角度或位移变化。

以下将示范性地说明本实施例的具有动力源的减速装置1的动作，并暂定第一滚柱轮组32的第一滚柱321的个数跟第二滚柱轮组33的第二滚柱331的个数相同，皆为n个，而第三滚柱轮组34的第三滚柱341的个数为m个，且第一齿部300的齿数与第三齿部310的齿数相同而为a个、第二齿部301的齿数与第四齿部311的齿数相同而为b个。当马达2的转子部21转动时，设置在转子部21上的第一偏心环211与第二偏心环212将随转子部21同步转动，而当第一偏心环211及第二偏心环212转动时，因为与第一齿部300接触的第一滚柱轮组32上的第一滚柱321并无法以输出轴340为轴进行转动，且与第三齿部310接触的第二滚柱轮组33上的第二滚柱331并无法以输出轴340为轴进行转动，使得第一摆线盘组30及第二摆线盘组31分别在此拘束下，转动速度为马达2转速的(a-n)/a，即产生第一级减速，同时因第一摆线盘组30的第二齿部301及第二摆线盘组31的第四齿部311分别带动第三滚柱轮组34上的第三滚柱341以输出轴340为轴进行转动，又第三滚柱341设置于输出轴340上，因此输出轴340便被第三滚柱341带动而转动并构成减速机构3的动力输出端，且输出轴340的转速为马达2转速的((a×m)-(b×n))/(a×m)，即产生第二级减速。因此当第一滚柱321的个数比第一齿部300的个数少例如一个，第二滚柱331的个数比第三齿部310的个数少例如一个，且第三滚柱轮组34的第三滚柱341的个数比第二齿部301的个数或比第四齿部311的个数少例如一个，亦即第一齿部300个数a为n+1，第三齿部310个数a为n+1，第二齿部301或第四齿部311个数b为m+1个，则第一摆线盘组30及第二摆线盘组31的转动速度为马达2转速的1/(n+1)，构成动力输出端的输出轴340的转速为马达2转速的(m-n)/((n+1)×m)。

请参阅图4、图5及图6，其中图4为本发明第二较佳实施例的具有动力源的减速装置的剖面结构示意图，图5为图4所示的具有动力源的减速装置的爆炸结构示意图，图6为图4所示的具有动力源的减速装置的第一摆线盘组的结构示意图。如图4、图5及图6所示，本实施例的具有动力源的减速装置1’的结构、运作原理及减速比皆相似于图1及图2所示的具有动力源的减速装置1的结构、运作原理及减速比，故于此仅以相同符号标示来代表元件的结构及动作相似而不再赘述，然而在本实施例中，转子第一内轴承组6’包含单一的轴承，且设置于第一偏心环211及第一摆线盘组30’的第一内侧摆线盘303之间。转子第二内轴承组7’包含单一的轴承，且设置于第二偏心环212及第二摆线盘组31’的第二内侧摆线盘313之间。此外，第一摆线盘组30’与第二摆线盘组31’的结构相较于于图1及图2所示的第一摆线盘组30与第二摆线盘组31亦略有变化，然因第一摆线盘组30’与第二摆线盘组31’的结构相似，故图6仅例示第一摆线盘组30’的结构。在本实施例中，第一齿部300’改为凸设于第一外侧摆线盘302’的外侧壁上，第二齿部301则未变动而凸设于第一内侧摆线盘303的内侧壁上，而第三齿部310’改为凸设于第二外侧摆线盘312’的外侧壁上，第四齿部311则未变动而凸设于第二内侧摆线盘313的内侧壁上。此外，第一环型延伸壁3203部分位于第一齿部300’及第一偏心环211之间，第二环型延伸壁3303部分位于第三齿部310’及第二偏心环212之间，且第一环型延伸壁3203的内侧壁可供第一滚柱321设置，第二环型延伸壁3303的内侧壁可供第二滚柱331设置，因此第一滚柱321与对应的至少一第一齿部300’接触，第二滚柱331与对应的至少一第三齿部310’接触，而第三滚柱341与对应的第二齿部301及对应的第四齿部311接触。于一些实施例中，第一齿部300’的个数异于第二齿部301的个数，第三齿部310’的个数异于第四齿部311的个数。另外，第一外侧摆线盘302’及第一内侧摆线盘303可以一体成型(如图6所示)或是组接方式相固定，第二外侧摆线盘312’及第二内侧摆线盘313可以一体成型(如图6所示)或是组接方式相固定。

以下将示范性地说明本实施例的具有动力源的减速装置1’的动作，并暂定第一滚柱轮组32的第一滚柱321的个数跟第二滚柱轮组33的第二滚柱331的个数相同，皆为n个，而第三滚柱轮组34的第三滚柱341的个数为m个，且第一齿部300’的齿数与第三齿部310’的齿数相同而为a个、第二齿部301’与第四齿部311’的齿数相同而为b个。当马达2的转子部21转动时，设置在转子部21上的第一偏心环211与第二偏心环212将随转子部21同步转动，而当第一偏心环211及第二偏心环212转动时，因为与第一齿部300’接触的第一滚柱轮组32上的第一滚柱321并无法以输出轴340为轴进行转动，且与第三齿部310’接触的第二滚柱轮组33上的第二滚柱331并无法以输出轴340为轴进行转动，使得第一摆线盘组30’及第二摆线盘组31’分别在此拘束下，转动速度为马达2转速的(a-n)/a，即产生第一级减速，同时因第一摆线盘组30’的第二齿部301及第二摆线盘组31’的第四齿部311分别带动第三滚柱轮组34上的第三滚柱341以输出轴340为轴进行转动，又第三滚柱341设置于输出轴340上，因此输出轴340便被第三滚柱341带动而转动并构成减速机构3的动力输出端，且输出轴340的转速为马达2转速的((a×m)-(b×n))/(a×m)，即产生第二级减速。因此当第一滚柱321的个数比第一齿部300’的个数少例如一个，第二滚柱331的个数比第三齿部310’的个数少例如一个，且第三滚柱轮组34的第三滚柱341的个数比第二齿部301’的个数或比第四齿部311’的个数少例如一个，即第一齿部300’个数a为n+1，第三齿部310’个数a为n+1，第二齿部301’或第四齿部311’个数b为m+1个，则第一摆线盘组30’及第二摆线盘组31’的转动速度为马达2转速的1/(n+1)。构成动力输出端的输出轴340的转速为马达2转速的(m-n)/((n+1)×m)。

综上所述，本发明提供一种具有动力源的减速装置，减速装置包含一体设计的马达跟减速机构，马达被配置在减速装置整体结构的的径向外侧，减速机构至少部分配置在减速装置整体结构的径向内侧，当转子部转动时，转子部上的第一偏心环以及第二偏心环便分别带动减速机构上的第一摆线盘组及第二摆线盘组转动，使得第一摆线盘组及第二摆线盘组可与固定不转动的第一滚柱轮组、第二滚柱轮组及可转动的第三滚柱轮组作用，进而产生二阶减速，因此本发明的具有动力源的减速装置不但不需要额外联轴器来连接马达跟减速机构，故可实现减少重量与体积的技术效果，还因为二阶减速而实现高减速比的优势。此外，由于本发明的具有动力源的减速装置的减速机构具有第一摆线盘组及第二摆线盘组，所以相较于使用单组摆线盘的减速机，本发明的具有动力源的减速装置不但具有高刚性，更可承受更高的负荷。另外，因第一摆线盘组及第二摆线盘组分别设置于偏心方向相反的第一偏心环以及第二偏心环上，因此本发明的具有动力源的减速装置可达到动力平衡。