一种超低速电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及精密传动装置领域，具体涉及一种超低速电机。
【背景技术】
[0002] 电机是机械领域中重要的驱动部件，存在各式各样的设计，以满足不同的驱动需 求。
[0003]对于某些特殊场合，需要超低速的旋转驱动，一般的电机额定驱动速度都是较快 的，不能满足需求。如果采用伺服系统对伺服电机进行低速控制，伺服电机将在长期的低速 运转中运用过大的电流驱动，导致伺服电机的寿命大幅缩减。如果采用额外的减速器，电机 与减速器的整体体积较大，难以应用在较小的空间内。
[0004]不难看出，现有技术还存在一定的缺陷。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种超低速电机，进行低速旋转驱动。
[0006]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] -种超低速电机，包括壳体、封盖、齿圈、柔性齿杯、输出轴、控制盒和励磁绕组;壳 体呈帽形，壳体的端面中心设有轴孔;齿圈内侧沿圆周方向排列设有内齿，齿圈由刚性材料 制成，齿圈刚性固定于壳体的内壁上;柔性齿杯设于齿圈的内部，柔性齿杯的外边缘排列设 有外齿，外齿在柔性齿杯不发生形变的情况下不与齿圈的内齿啮合，柔性齿杯的内壁上排 列设有永磁体，所有永磁体的磁感线方向均沿径向设置，且磁极方向均一致;励磁绕组设于 柔性齿杯的中心，励磁绕组沿圆周排列设有励磁线圈;封盖封装于壳体上，封盖中心设有轴 孔;输出轴与柔性齿杯连接，输出轴沿轴向自封盖的轴孔贯穿至壳体的轴孔外部;控制盒设 于壳体的外部，且与励磁绕组电连接。
[0008]进一步的，所述输出轴与壳体之间设有轴承。
[0009]进一步的，所述的永磁体与永磁体之间设有安装间隙。
[0010]进一步的，所述安装间隙中垫设有由柔性材料制成的柔性垫片。
[0011] 进一步的，所述的永磁体外覆有柔性外膜，柔性外膜将所有永磁体包覆为一个一 体设置的闭合的磁性环，磁性环的外壁与柔性齿杯的内壁紧密贴合。
[0012] 本发明所提供的一种超低速电机，具有以下优点：
[0013] 实现超低速旋转驱动，运行顺畅，对电气系统无运行压力，跟普通电机一致；
[0014]柔性齿杯的旋转驱动采用磁性无摩擦设计，使用寿命长，发热量低，稳定性高； [0015]结构简单，体积小，能安装在较狭窄的空间，便于应用到精密机械领域。
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0017] 图1为本发明超低速电机的爆炸示意图。
[0018] 图2为超低速电机的内部结构示意图。
[0019] 附图标记说明：
[0020] 1、壳体 2、齿圈
[0021] 3、柔性齿杯 4、励磁绕组
[0022] 5、励磁线圈 6、永磁体
[0023] 7、输出轴 8、封盖
[0024] 9、安装间隙
【具体实施方式】
[0025]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实 施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普 通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的 范围。
[0026] 实施例
[0027] 请参阅图1和图2,本发明公开了一种超低速电机，包括壳体1、封盖8、齿圈2、柔性 齿杯3、输出轴7、控制盒(未图示)和励磁绕组4;壳体1呈帽形，壳体1的端面中心设有轴孔； 齿圈2内侧沿圆周方向排列设有内齿，齿圈2由刚性材料制成，齿圈2刚性固定于壳体1的内 壁上;柔性齿杯3设于齿圈2的内部，柔性齿杯3的外边缘排列设有外齿，外齿在柔性齿杯3不 发生形变的情况下不与齿圈2的内齿啮合，柔性齿杯3的内壁上排列设有永磁体6，所有永磁 体6的磁感线方向均沿径向设置，且磁极方向均一致;励磁绕组4设于柔性齿杯3的中心，励 磁绕组4沿圆周排列设有励磁线圈5;封盖8封装于壳体1上，封盖8中心设有轴孔;输出轴7与 柔性齿杯3连接，输出轴7沿轴向自封盖8的轴孔贯穿至壳体1的轴孔外部;控制盒设于壳体1 的外部，且与励磁绕组4电连接。
[0028] 传统的电机结构沿用了多年，采用的是励磁绕组4和转子的设计，励磁绕组4产生 交变的磁场，从而驱动转子旋转。但这种电机的转速是比较快的，较难实现低速旋转。虽然 目前可以采用私服系统进行低速控制，但驱动电流会变得非常大，是不利于长期低速运行 的。通过机械的方法，可以采用减速器进行减速输出，但减速器是额外的传动部件，需要占 用额外的安装空间。
[0029] 本发明完全摒弃了传统的转子设计，而是采用柔性齿杯3与齿圈2有序啮合的方式 进行低速驱动。其作用原理是:励磁绕组4产生一个有序的磁场，那么柔性齿杯3内壁的永磁 体6在受到磁场影响后有序地产生斥力，使柔性齿杯3发生规律的弹性形变，向外凸出的部 分与齿圈2接触，使柔性齿杯3凸出部分的外齿与齿圈2的内齿啮合。磁场产生的规律是顺时 针或逆时针旋转的，因此柔性齿杯3的弹性形变也是顺时针或者逆时针变化的，从而使柔性 齿杯3与齿圈2产生有序的啮合过程。而对于齿圈2的内齿与柔性齿杯3的外齿而言，齿的模 数是相等的，由于齿圈2的直径比柔性齿圈2的直径大，必然导致齿圈2的齿数比柔性齿杯3 的齿数多，因而当柔性齿杯3发生一圈规律性弹性形变的过程中，会相应产生较小角度的偏 转，进而造成超低速旋转驱动。励磁绕组4磁场变化转速与输出的实际转速符合减速比：
[0031]式中，Z2为齿圈2的齿数；
[0032] &为柔性齿杯3的齿数。
[0033]而且柔性齿杯3的规律性形变通过磁场来控制，没有任何摩擦部件，达到零摩擦的 效果，大大延长了柔性齿杯3的使用寿命。励磁绕组4产生的规律性磁场通过控制箱给出的 电信号控制，控制盒的内部设有各种电气部件及芯片，用于为励磁绕组4产生可控制的磁 场。具体的磁场控制通过外部的程序和对控制盒的调试输出来实现。控制磁场的交变频率 也能控制超低速电机的输出转速。
[0034] 为了确保输出轴7与壳体1之间旋转畅顺，作为优选，所述输出轴7与壳体1及封盖8 之间设有轴承(未图示）。
[0035] 作为优选，所述的永磁体6与永磁体6之间设有安装间隙9。由于柔性齿杯3需要不 断发生弹性形变，排列在其内壁上的永磁体6如果是紧密排列的则会发生互相干涉顶死的 情况，安装间隙9则避免了这一问题。而且永磁体6与永磁体6之间的磁极朝向是一致的，因 此相邻的永磁体6之间也会产生斥力，导致柔性齿杯3能够在斥力的作用下迅速恢复正常形 状。而作为进一步的优选，所述安装间隙9中垫设有由柔性材料制成的柔性垫片，从而缓冲 永磁体6与永磁体6之间的相互作用，避免相碰发生磨损和噪音。永磁体6的数量决定了整体 的运转精度，而永磁体6的磁感应强度则决定了其反应的灵敏度，磁感应强度越高，所需的 驱动电力越小，但永磁体6与永磁体6的相互作用影响也更剧烈，具体参数可按需设计。
[0036] 作为优选，所述的永磁体6外覆有柔性外膜，柔性外膜将所有永磁体6包覆为一个 一体设置的闭合的磁性环，磁性环的外壁与柔性齿杯3的内壁紧密贴合。这种一体式的设计 将所有的永磁体6-体制作成一个磁性环，便于整体的维护保养，也提高了永磁体6的定位 精度。磁性环可以制作成量产化的部件，如果需要更换永磁体6,直接更换整个磁性环即可， 大大降低了维护保养的难度。
[0037]本发明所提供的一种超低速电机，可实现超低速旋转驱动，运行顺畅，对电气系统 无运行压力，通过编程能够轻松控制转速，可控性强。而且柔性齿杯3的旋转驱动采用磁性 无摩擦设计，使用寿命长，发热量低，稳定性高。整体结构简单，体积小，能安装在较狭窄的 空间，便于应用到精密机械领域，在精密机械领域具有广泛的应用前景。
[0038] 以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保 护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种超低速电机，其特征在于:包括壳体、封盖、齿圈、柔性齿杯、输出轴、控制盒和励 磁绕组;壳体呈帽形，壳体的端面中心设有轴孔;齿圈内侧沿圆周方向排列设有内齿，齿圈 由刚性材料制成，齿圈刚性固定于壳体的内壁上;柔性齿杯设于齿圈的内部，柔性齿杯的外 边缘排列设有外齿，外齿在柔性齿杯不发生形变的情况下不与齿圈的内齿啮合，柔性齿杯 的内壁上排列设有永磁体，所有永磁体的磁感线方向均沿径向设置，且磁极方向均一致;励 磁绕组设于柔性齿杯的中心，励磁绕组沿圆周排列设有励磁线圈；封盖封装于壳体上，封盖 中心设有轴孔;输出轴与柔性齿杯连接，输出轴沿轴向自封盖的轴孔贯穿至壳体的轴孔外 部;控制盒设于壳体的外部，且与励磁绕组电连接。2. 根据权利要求1所述的超低速电机，其特征在于:所述输出轴与壳体及封盖之间设有 轴承。3. 根据权利要求1所述的超低速电机，其特征在于:所述的永磁体与永磁体之间设有安 装间隙。4. 根据权利要求3所述的超低速电机，其特征在于:所述安装间隙中垫设有由柔性材料 制成的柔性垫片。5. 根据权利要求3或4所述的超低速电机，其特征在于:所述的永磁体外覆有柔性外膜， 柔性外膜将所有永磁体包覆为一个一体设置的闭合的磁性环，磁性环的外壁与柔性齿杯的 内壁紧密贴合。
【专利摘要】本发明提供了一种超低速电机，包括壳体、封盖、齿圈、柔性齿杯、输出轴、控制盒和励磁绕组；齿圈内侧沿圆周方向排列设有内齿，齿圈刚性固定于壳体的内壁上；柔性齿杯设于齿圈的内部，柔性齿杯的内壁上排列设有永磁体，所有永磁体的磁感线方向均沿径向设置，且磁极方向均一致；输出轴与柔性齿杯连接，输出轴的端部穿过壳体的轴孔外露于壳体之外；励磁绕组设于柔性齿杯的中心，励磁绕组沿圆周排列设有励磁线圈；封盖封装于壳体上；控制盒设于壳体的外部，且与励磁绕组电连接。本发明可进行低速旋转驱动。
【IPC分类】H02K7/116, H02K21/22
【公开号】CN105449970
【申请号】CN201511009965
【发明人】郭嘉辉
【申请人】郭嘉辉
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月26日