一种机电一体化永磁驱动系统的制作方法

本发明属于永磁电机驱动系统技术领域，特别涉及一种机电一体化永磁驱动系统。

背景技术：

在驱动技术领域，为了获得低转速并得到高转矩，传统方法是采用高速电机外加减速机的结构来实现，其中的电机与减速机利用液力耦合器连接在其，该结构存在的缺点是：体积大、重量高、减速速比高、机械损耗严重、噪音大振动高，系统发生故障的几率高，并且系统安装拆卸复杂，维护量大，系统效率低。

随着永磁电机的不断发展，低速大扭矩永磁电机应用于该技术领域，设计生产出低转速高转矩的永磁电机直接驱动复杂，从而解决了传统方法中的系统效率低、噪音大振动高的难题，但是该种电机依然具有体积大、重量高、工艺复杂、性价比低的缺点。除此之外，该种电机在高转矩的情况下，其刹车困难、制动成本高、并且制动系统的体积过大，故该种电机或者驱动系统并不能应用到各行业低速大扭矩传动设备中，其应用范围有限。

技术实现要素：

本发明提供一种机电一体化永磁驱动系统，在外壳内同时安装有有绕组定子铁芯、转子铁芯、转轴、减速系统、输出轴、加速系统和制动轴，在外壳外壁上安装有制动器，制动器配合安装在制动轴上，通过电磁原理，利用有绕组定子铁芯通电驱动转子铁芯以及转轴转动，再将输出轴通过上述减速系统连接在上述转轴上，从而实现将减速系统以及电机系统同时集合在外壳内，从而使得本发明能输出足够转速以及功率的情况下，其结构更加紧凑、所占体积更小、结构更简单、成本更低、故障率低，解决上述问题，实用性更强，并且利用加速系统将制动轴与转轴连接在一起，利用制动器可以对制动轴进行制动，增加制动力矩，解决高转矩情况下制动难的问题，从而使得本发明更加安全，进而提高了本发明的实用性和安全性。

本发明通过下述技术方案实现：一种机电一体化永磁驱动系统，包括外壳、有绕组定子铁芯、转子铁芯、转轴、减速系统、输出轴、加速系统、制动轴、制动器；所述有绕组定子铁芯、转子铁芯、转轴、减速系统和加速系统均设置在所述外壳内；

所述有绕组定子铁芯连接在所述外壳内壁上，所述转子铁芯设置于所述有绕组定子铁芯内，所述转轴套接于所述转子铁芯内；

所述减速系统传动连接在所述转轴的右端与所述输出轴的左端之间，所述输出轴的右端转动插接于所述外壳右侧壁并伸出所述外壳；

所述加速系统传动连接在所述转轴的左端与所述制动轴的右端之间，所述制动轴的左端转动插接于所述外壳左侧壁并伸出所述外壳，所述制动器安装在所述外壳左侧壁外壁上，所述制动轴的左端配合安装于所述制动器上。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述减速系统包括减速行星齿轮、减速内齿圈、减速行星架和传动轴，所述转轴的右端设置有右外齿，所述减速行星齿轮啮合连接于所述右外齿上；所述减速内齿圈的外壁固定连接于所述外壳内壁上并位于所述有绕组定子铁芯右方，所述减速内齿圈内壁上设置有a内齿，所述减速行星齿轮啮合连接于所述a内齿上；所述传动轴的左端转动插接于所述减速行星齿轮的内圈内，所述传动轴的右端转动插接于所述减速行星架上；所述输出轴的左端连接在所述减速行星架的右端。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述加速系统包括加速行星齿轮、加速内齿圈、加速行星架和同步传动轴，所述转轴的左端连接在所述加速行星架的右端上，所述同步传动轴的右端插接于所述加速行星架上，所述同步传动轴的左端转动插接于所述加速行星齿轮的内圈内，所述加速内齿圈的外壁连接于所述外壳内壁上并位于所述有绕组定子铁芯的左方，所述加速内齿圈的内壁上设置有b内齿，所述加速行星齿轮啮合连接于所述b内齿上；所述制动轴的右端设置有左外齿，所述加速行星齿轮啮合连接于所述左外齿上。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述转轴的右端面与所述减速行星架左端面之间设置有减速分离结构，所述制动轴的右端面与所述加速行星架的左端面之间设置有加速分离结构。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述减速分离结构和加速分离结构均包括安装槽、弹簧和活动顶珠，所述转轴和制动轴的右端面上均开设有安装槽，两个安装槽内均设置有弹簧，所述弹簧的一端连接在所述安装槽底壁上，所述弹簧的另一端设置有活动顶珠，所述活动顶珠顶紧设置在所述弹簧与所述加速行星架的右端面或者减速行星架的右端面之间。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述有绕组定子铁芯包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯固定连接在所述外壳内侧壁上，所述定子绕组缠绕于所述定子铁芯上，所述定子绕组灌封有环氧树脂密封胶，所述定子绕组通过导线与外界电源电连接。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述外壳包括左端盖、机壳和右端盖，所述左端盖安装在所述机壳左端，所述右端盖安装在所述机壳的右端，所述输出轴转动插接于所述右端盖上，所述定子铁芯、减速内齿圈和加速内齿圈均连接在所述机壳内侧壁上。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述输出轴与所述右端盖之间、所述制动轴与所述左端盖之间、所述传动轴与所述减速行星齿轮的内圈之间以及所述同步传动轴与所述加速行星齿轮的内圈之间均设置有轴承。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述左端盖和所述右端盖与所述机壳之间均设置有o型密封圈，所述输出轴与所述右端盖之间以及所述制动轴与所述左端盖之间均设置有唇形密封圈，所述导线与外壳之间设置有橡胶密封套。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述转子铁芯内设置有永磁体。

本发明相较于现有技术具有以下有益效果：

(1)本发明在外壳内同时安装有有绕组定子铁芯、转子铁芯、转轴、减速系统、输出轴、加速系统和制动轴，在外壳外壁上安装有制动器，制动器配合安装在制动轴上，通过电磁原理，利用有绕组定子铁芯通电驱动转子铁芯以及转轴转动，再将输出轴通过上述减速系统连接在上述转轴上，从而实现将减速系统以及电机系统同时集合在外壳内，从而使得本发明能输出足够转速以及功率的情况下，其结构更加紧凑、所占体积更小、结构更简单、成本更低、故障率低，解决上述问题，实用性更强，并且利用加速系统将制动轴与转轴连接在一起，利用制动器可以对制动轴进行制动，增加制动力矩，解决高转矩下制动难的问题，从而使得本发明更加安全，进而提高了本发明的实用性和安全性；

(2)本发明中采用行星减速系统构成减速系统，用于将转轴输出的高转速降低传递至输出轴，并且直接在上述转子的转轴右端设计有右外齿，该转轴的右外齿可以作为上述行星减速系统的太阳轮使用，结构更加简单紧凑，零部件更少，传动过程中磨损更小，传递效率高，设计合适的齿轮比便能达到要求，设计制造简单方便，实用性更强；

(3)本发明中利用行星加速系统构成上述加速系统，用于将转轴输出的转动经过加速后传递至制动轴上，将制动轴的右端设计制造为具有左外齿，该制动轴的左外齿可以作为上述行星加速系统中的太阳轮使用，再将上述制动轴的左端穿过外壳并配合安装在制动器上，采用上述结构，上述制动轴的转速更高，转矩更小，更加容易制动，并且该制动系统集成于外壳上，结构紧凑，体积小，从而进一步提高本发明的安全性和实用性；

(4)本发明中的减速行星架与转轴之间设计有减速分离结构，加速行星架与制动轴之间设置有加速分离结构，可以保证转轴与减速行星架之间以及制动轴与加速行星架之间均不会发生干涉，不会造成能量消耗，减低噪音，实用性更强；

(5)本发明中的有绕组定子铁芯的定子绕组灌封有环氧树脂密封胶，从而防止外壳内部环境对定子绕组工作的影响，起到防水防油的效果，进而增强本发明的稳定性；

(6)本发明中的转子铁芯中设置有永磁体，从而使得本发明相当于一个永磁驱动系统，该转子能够够输出更高的效率，并且噪音更低，实用性更强；

(7)本发明中的各个输出轴均通过轴承转动插接到对应的零部件上，从而可以使得本发明的转动输出更加稳定，减少运行过程中的噪音，增强本发明的实用性；

(8)本发明中，在左端盖和右端盖与上述机壳之间均设置有o型密封圈，在输出轴与右端盖之间以及制动轴与左端盖之间均设置有唇形密封圈，所述导线与外壳之间设置有橡胶密封套，从而使得外壳内部为一个密闭空间，使用者可以在其内填充冷却油，起到冷却和润滑的效果，从而提高了本发明的实用性。

附图说明

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。

图1是实施例8中的机电一体化永磁驱动系统中未安装加速系统以及制动器时的结构示意图；

图2是本发明中的减速系统的安装结构示意图；

图3是本发明中的减速行星架与输出轴之间的分离装置的安装结构示意图；

图4是本发明中的机电一体化低速大功率永磁驱动系统的结构示意图；

图5是本发明中的加速系统的安装结构示意图；

图6是本发明中的制动轴与加速行星架之间的分离装置的安装结构示意图。

图中1-左端盖；2-橡胶密封套；3-o型密封圈；4-机壳；5-环氧树脂密封胶；6-定子绕组；7-定子铁芯；8-转子铁芯；9-减速内齿圈；10-减速行星齿轮；11-转轴；12-减速分离结构；13-右端盖；14-唇型密封圈；15-输出轴；16-减速行星架；17-加速行星架；18-加速行星齿轮；19-加速内齿圈；20-制动轴；21-加速分离结构；22-制动器；23-制动器端盖；24-轴承。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1：

本实施例中，一种机电一体化永磁驱动系统，如图1和图4所示，包括外壳、有绕组定子铁芯、转子铁芯8、转轴11、减速系统、输出轴15、加速系统、制动轴20和制动器22，上述有绕组定子铁芯、转子铁芯8、转轴11、减速系统和加速系统均设置在外壳内，上述制动器22安装在上述外壳的外侧壁上。作为本实施例的一种具体实施方式，上述外壳包括左端盖1、机壳4和右端盖13，上述左端盖1和右端盖13分别设置在上述圆筒机壳4的左端和右端，并通过螺钉进行固定。限定本实施例中的有绕组定子铁芯包括定子铁芯7和定子绕组6，所述定子铁芯7固定连接在所述机壳4的内侧壁上，所述定子绕组6缠绕于所述定子铁芯7上，所述定子绕组6真空浸漆后，灌封有环氧树脂密封胶5，从而使得定子绕组6的工作不会受到外壳内的环境影响，上述环氧树脂密封胶5具有防水防油的效果。本实施例中，在上述外壳上开设有开口，将上述定子绕组6的导线穿过上述开口，而后与外界电源电连接，以便给定子绕组6通电从而驱动转子铁芯8和转轴11转动。

具体安装的时候，将上述转轴11与上述转子铁芯8同轴固定连接在一起，并且将上述转子铁芯8套接在上述转轴11外，将上述转子铁芯8配合套接在上述定子铁芯7内，当上述定子绕组6通电的时候将产生磁场，该磁场将会驱动转子铁芯8转动，从而带动上述转轴11转动，此与现有技术中的电机的工作原理一致，故不再对其进行具体的赘述。作为本实施例的一种具体实施方式，在上述转子铁芯8内设置有永磁体，从而使得本发明可以作为一个永磁驱动系统使用，其具有效率更高、噪音更小的优点。

本实施例中，将上述输出轴15转动插接在上述右端盖13上，并且利用上述减速系统将上述转轴11的右端与上述输出轴15的左端连接在一起，通过上述减速系统对上述转轴11的减速作用后驱动上述输出轴15输出一个相较于转轴11转动速度更低的转动，并且将上述输出轴15的右端端穿过上述右端盖11并伸出，使用者可以在上述输出轴15上接负载。

本实施例中，将上述制动轴20转动插接在上述左端盖1上并伸出所述左端盖1，并利用上述加速系统将上述转轴11的左端与上述制动轴20的右端连接在一起，本实施例中的制动器22安装在上述左端盖1外壁上，将上述制动器22配合安装在上述制动轴20上，然后利用上述制动器22对上述制动轴20进行制动，从而实现对转轴11的制动。

采用上述结构，本发明在外壳内同时集成了电机和减速系统，使得本发明的输出轴输出的转速更低并且转矩更大，其结构更加紧凑、所占体积更小、结构更简单、成本更低、故障率低、重量更轻、易于安装，设备损耗小，运行低振低噪，实用性更强；另外本发明的外壳内还集成有加速系统，并且在外壳上安装有制动器，当需要制动的时候，该制动器通过制动轴对上述转轴进行制动，提供一个额外的制动力矩，并且通过加速系统加速之后，制动轴的转速更大，其转矩更小，更加容易制动，从而增强了本发明的安全性。

实施例2：

本实施例作为实施例1的一种具体实施方式，如图1和图2和图4所示，本实施例中，限定上述减速系统包括减速行星齿轮10、减速内齿圈9、减速行星架16和传动轴，本实施例中，限定上述转轴11为齿轮轴，在上述转轴11的右端设置有右外齿，形成太阳轮，限定该减速行星架16为圆盘，在上述减速内齿圈10内侧壁上设置有a内齿轮，在该右外齿上啮合连接有上述减速行星齿轮10，并且将该减速行星齿轮10同时啮合连接在上述减速内齿圈10的a内齿上，本实施例中，将上述减速内齿圈9的外侧壁固定连接在上述圆筒机壳4的内侧壁上，并且限定上述减速内齿圈7位于上述有绕组定子铁芯的右方。本实施例中，将上述传动轴的左端转动插接在上述减速行星齿轮10的内圈内，将上述传动轴的右端插接在上述减速行星架16上，限定上述减速行星架16竖直设置于上述转轴11、减速行星齿轮10以及减速内齿圈9的右方。采用上述结构，当上述转轴11转动的时候，带动上述减速行星齿轮10同步转动，该转动相当于是该减速行星齿轮10的自转，与此同时，上述减速行星齿轮10在自转时候，也会在上述减速内齿圈9内公转，从而通过上述传动轴带动上述减速行星架16转动，本实施例中，将上述输出轴15同轴固定连接在上述减速行星架16的右端，当减速行星架16转动的时候，上述输出轴15便可以转动。

由于该减速内齿圈9固定，动力输入是从太阳轮(转轴11)输入，并从行星架(即减速行星架16)输出，故此行星系统为减速行星系统，设计合适的传动比，便可以实现对上述转轴11的减速功能并从上述输出轴15输出合适的转速和转矩，此系统的结构简单，零部件少，故障率低，重量轻，便于安装拆卸，生产成本低，使用过程中的摩擦面少，能量损耗低，噪音小，实用性强。

实施例3：

本实施例在实施例2的基础上作进一步改进，如图4和图5所示，本实施例中，限定上述加速系统为行星加速系统，其包括加速行星齿轮18、加速内齿圈19、加速行星架17和同步传动轴，本实施例中，限定上述加速行星架17为圆盘，该加速行星架17竖直设置在上述转轴11左方并位于上述加速行星齿轮18、加速内齿圈19以及制动轴20的右方，将上述转轴11的左端固定连接在上述加速行星架17的右端，当上述转轴11转动的时候，上述加速行星齿轮18将会同步转动，本实施例中，在上述加速行星架17的外缘部分插接有同步传动轴，并且将该同步传动轴转动插接在上述加速行星齿轮18的内圈中，本实施例中，将上述加速内齿圈19的外壁通过螺钉固定连接在上述机壳4的内侧壁上，并且限定该加速内齿圈19位于上述有绕组定子铁芯的左方，在该加速内齿圈19的内侧壁上设置有b内齿，将上述加速行星齿轮18啮合连接在上述加速内齿圈19的b内齿上，本实施例中，在上述制动轴20的右端设置有左外齿，将上述加速行星齿轮18亦啮合在上述左外齿上，此时，当上述转轴11带动上述加速行星架17转动的时候，上述加速行星齿轮18将围绕上述制动轴20公转并且围绕上述同步传动轴自转，此时上述制动轴20便是该行星加速系统中的太阳轮。

由于此结构是将加速内齿圈19固定，动力是从行星架(即加速行星架17)处输入，并从太阳轮(即制动轴20)输出，故该行星系统具有加速作用，使得上述制动轴20的转速相较于转轴11的转速更高，其转动力矩更小。本实施例中，将上述制动轴20配合安装在制动器22上，利用上述制动器22对上述制动轴20以及上述转轴11进行制动，当需要其工作的时候，开启制动器22即可，从而给本发明提供一个额外的制动力矩，并且通过加速系统的作用，可以使得该制动力矩不必太大，上述制动器22的型号不必太高，从而使得本发明的结构更加紧凑、体积更小，同时提高本发明的实用性和安全性。

本实施例中，在上述左端盖1的外侧还可以通过螺钉连接一个制动器端盖23，用于保护制动器22。

实施例4：

本实施例在上述实施例的基础上作进一步改进，本实施例中，在上述转轴11的右端面与上述减速行星架16左端面之间设置有减速分离结构12；在上述制动轴20的右端面与上述加速行星架17的左端面之间设置有加速分离结构21。该减速分离结构12可以将上述转轴11的右端面与上述减速行星架16的左端面分离开，避免两者之间直接接触而发生干涉；上述加速分离结构21可以将上述制动轴20的右端面与上述加速行星架17的左端面分离开，避免两者在转动的时候发生直接接触，从而增强本发明运行的稳定性。

作为本实施例的一种具体实施方式，本实施例中，限定上述减速分离结构12和加速分离结构21均包括安装槽、弹簧和活动顶珠。在上述转轴13的右端面上和上述制动轴20的右端面上均开设有上述安装槽，在两个安装槽的底壁上连接均连接有弹簧，该弹簧的一端连接在上述安装槽的底壁上，该弹簧的另一端设置有活动顶珠，具体使用的时候，将该活动顶珠的大部分设置在上述安装槽内，其小部分突出安装槽端面，并且限定此时上述弹簧处于压紧状态，将上述减速行星架16的左表面以及上述加速行星架17的左表面均分别与对应的活动顶珠的表面贴合压紧。该加速分离结构21和减速分离结构12均利用弹簧的弹性作用力，促使上述减速行星架16的左表面不会与上述转轴11的右表面接触，上述加速行星架17的左表面不会与上述制动轴20的右表面接触，并且活动顶珠与加速行星架17的接触为点接触，其摩擦力很小，从而实现增强本发明稳定性的效果，并且上述减速分离结构12和加速分离结构21不会对本发明中的转动部件发生干涉，能耗低，实用性强。

实施例5：

本实施例在上述实施例的基础上作进一步改进，本实施例中，在上述输出轴15与上述右端盖13之间、上述制动轴20与上述左端盖1之间、上述传动轴与上述减速行星齿轮10的内圈之间以及上述同步传动轴与上述加速行星齿轮18的内圈之间均设置有轴承24。采用该种结构，可以使得本发明中的各个轴转动更加灵活，进而增强了本发明的实用性。

作为本实施例的最佳实施方式在上述左端盖1和右端盖2的内侧均设置有轴承安装槽，将上述轴承24分别安装在上述轴承安装槽内，使得本发明的结构更加合理紧凑。

实施例6：

本实施例在上述实施例的基础上作进一步限定，本实施例中，限定上述转轴11、输出轴15、转子铁芯8、定子铁芯7、机壳4、左端盖1、右端盖13、制动轴20、减速行星架16以及加速行星架17的轴心线共线，从而使得本发明在结构上更加合理，外壳内的各个零部件的转动更加稳定，增强本发明的实用性。

实施例7：

本实施例在上述实施例的基础上作进一步改进，本实施例中，在上述左端盖1与上述机壳4接触的位置以及在上述右端盖13与上述机壳4接触的位置均设置有o型密封圈3；本实施例中，在上述输出轴15与上述右端盖13接触的位置以及上述制动轴20与上述左端盖1接触的位置均设置有唇形密封圈14,；本实施例中，在上述导线与上述外壳的接触位置之间设置有橡胶密封套2。实施例中的左端盖1和右端盖2均通过螺钉分别安装在上述机壳4的左右两侧。采用上述结构，可以使得上述外壳内部形成一个密闭的空腔，使用者可以在此密闭的空腔内填充润滑油，该润滑油同时还可以起到散热的效果，进而增强了本发明的实用性。

实施例8：

本实施例中，在上述制动轴20的输出端亦可以安装其余装置，不局限于安装安装上述制动器22。

本实施例中，亦可以在将不安装上述加速系统、制动轴20以及制动器22，将上述转轴11直接转动插接在上述左端盖1上即可，如图1所示，此时，本发明没有额外提供的制动力矩，但是依然可以作为一个完整的输出电机使用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。