一种摆线针轮式有刷直流电机的制作方法

本发明涉及直流电机领域，具体而言，涉及一种摆线针轮式有刷直流电机。

背景技术：

有刷直流电机是一种直流电机，有刷电机的定子上安装有固定的主磁极和电刷，转子上安装有电枢绕组和换向器。直流电源的电能通过电刷和换向器进入电枢绕组，产生电枢电流，电枢电流产生的磁场与主磁场相互作用产生电磁转矩，使电机旋转带动负载。有刷直流电机有结构简单、运行平稳、起动和制动效果好以及控制精度高等优点，被广泛应用在各个领域。

摆线针轮减速机是一种应用行星式传动原理，采用摆线针齿啮合的新颖传动装置。摆线针轮减速机全部传动装置可分为三部分：输入部分、减速部分、输出部分。在输入轴上装有一个错位180°的双偏心套，在偏心套上装有两个称为转臂的滚柱轴承，形成h机构、两个摆线轮的中心孔即为偏心套上转臂轴承的滚道，并由摆线轮与针齿上一组环形排列的针齿相啮合，以组成齿差为一齿的内啮合减速机构。当输入轴带着偏心套转动一周时，由于摆线轮上齿廓曲线的特点及其受针齿限制之故，摆线轮的运动成为既有公转又有自转的平面运动，在输入轴正转一周时，偏心套亦转动一周，摆线轮于相反方向转过一个齿从而得到减速，再借助w输出机构，将摆线轮的低速自转运动通过销轴，传递给输出轴，从而获得较低的输出转速。

传统有刷直流电动机的输出转速往往过高，在实际使用过程中，一般都要经摆线针轮减速机或其他减速设备后才能满足转速的要求，明显降低了传动的效率，也消耗了更多资源。

技术实现要素：

为了克服传统有刷直流电动机输出转速过高的不足，本发明提供了一种摆线针轮式有刷直流电机，该摆线针轮式有刷直流电机将摆线针轮机构和有刷直流电机相结合，使输出的转速更加符合普遍的需求，提高了传动的效率，节约了资源。

相应的，本发明实施例提供了一种摆线针轮式有刷直流电机，所述摆线针轮式有刷直流电机包括定子总成、转子总成和输出机构；

所述定子总成包括多个主磁极、多个换向极、多个针齿和多个电刷装置；所述多个主磁极包括主磁极铁芯和励磁绕组，所述主磁极铁芯固定不动，所述励磁绕组按预设方式设置在主磁极铁芯内；所述多个换向极包括换向极铁芯和换向极绕组，所述换向极铁芯固定不动，所述换向极绕组按预设方式设置在换向极铁芯内；所述多个针齿均布在所述主磁极铁芯内壁和换向极铁芯内壁；

所述转子总成设置在所述主磁极铁芯和换向极铁芯内，包括与所述主磁极铁芯和换向极铁芯同轴设置的转子铁芯；所述转子铁芯包括沿轴向布置且相互错位180°的第一偏心段和第二偏心段，所述第一偏心段和第二偏心段外周加工为与所述多个针齿配合的摆线齿廓；所述转子铁芯的摆线齿廓与所述定子总成上的多个针齿相啮合，转子铁芯上的摆线齿廓与定子总成的针齿齿数不相等；；

所述输出机构包括与所述主磁极铁芯和换向极铁芯同轴设置的输出连接件，所述输出连接件的输入端与所述转子铁芯连接，受所述转子铁芯驱动转动。

可选的实施方式，所述摆线针轮式有刷直流电机包括电机外壳；所述多个主磁极铁芯、多个换向极铁芯和电刷装置固定在所述电机外壳内，所述输出连接件的输出端伸出所述电机外壳。

可选的实施方式，所述转子铁芯两端分别设置有同轴的第一转轴段和第二转轴段；所述第一偏心段和第二偏心段上分别设置有沿各自轴线圆周均布的第一摆线轮销孔和第二摆线轮销孔；

所述输出机构还包括分别设置在所述输出连接件两侧的销轴和输出轴；以所述输出连接件轴线为中心，所述销轴沿圆周方向均匀设置，所述输出轴与所述输出连接件同轴设置；

所述第一转轴段滑动配合在所述电机外壳上，所述第二转轴段滑动配合在所述输出连接件上；

所述销轴分别伸入对应的第一摆线轮销孔和第二摆线轮销孔中。

可选的实施方式，所述输出连接件在所述销轴的一侧上同轴设置有环形轴承座，所述第二转轴段配合在所述环形轴承座上。

可选的实施方式，所述电机外壳材料为铸铁。

可选的实施方式，相邻两个主磁极的极性不同。

可选的实施方式，所述转子铁芯上开有两个沿转子铁芯轴线对称分布的圆弧环型通孔，所述转子绕组按预设方式设置在所述圆弧环型通孔中。

可选的实施方式，所述圆弧环形通孔的内壁布有绝缘材料；所述转子绕组用绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成。

可选的实施方式，所述主磁极铁芯内壁和换向极铁芯内壁设置有多个针齿槽位，所述多个针齿分别滑动配合在所述多个针齿槽位中。

可选的实施方式，所述定子总成还包括盖环；

所述盖环设置在所述定子总成靠近所述输出机构的一侧，用于所述多个针齿的轴向定位；

在所述盖环上对应于所述多个针齿的位置上分别开有通孔，基于针齿销分别穿过所述通孔与所述多个针齿对应连接，对针齿进行径向定位。

本发明实施例提供了一种摆线针轮式有刷直流电机，该摆线针轮式有刷直流电机将摆线针轮减速器中双偏心套、第一摆线轮和第二摆线轮与有刷直流电机的转子结构相结合，避免因为装配、磨损等问题产生偏心导致电机出现故障，同时其可靠性更好，减速效果更优；摆线针轮结构与定子总成的结合，减少了零部件的使用，使电机体积得到缩小，提高了空间的利用率；转子总成和输出机构的直接连接，减少了传动的损耗，提高了传动的效率；电机外壳的设置，对电机内部组件起到了保护作用，延长了电机的使用寿命。可见，该摆线针轮式有刷直流电机具有结构紧凑、体积小、传动效率高和使用寿命长的优点。

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，显而易见的，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它的附图。

图1是本发明实施例中摆线针轮式有刷直流电机的三维结构视图；

图2是本发明实施例中摆线针轮式有刷直流电机三维结构的半剖视图；

图3是本发明实施例中摆线针轮式有刷直流电机三维结构的爆炸视图；

图4是本发明实施例中摆线针轮式有刷直流电机定子总成和电机基座三维结构的半剖视图；

图5是本发明实施例中摆线针轮式有刷直流电机转子总成的三维结构视图；

图6是本发明实施例中摆线针轮式有刷直流电机输出机构的三维结构视图；

图7是本发明实施例中摆线针轮式有刷直流电机的电机基座的三维结构视图；

图8是本发明实施例中摆线针轮式有刷直流电机的电机端盖的三维结构视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明实施例中摆线针轮式有刷直流电机的三维结构视图，图2是本发明实施例中摆线针轮式有刷直流电机三维结构的半剖视图，图3是本发明实施例中摆线针轮式有刷直流电机三维结构的爆炸视图。

本发明实施例提供了一种摆线针轮式有刷直流电机，该摆线针轮式有刷直流电机包括定子总成1、转子总成2、输出机构3和电机外壳4。具体的，定子总成1固定在所述电机外壳4内，转子总成2设置在定子总成1的内部，所述输出机构3与转子总成2配合连接；所述电机外壳4包裹着定子总成1、转子总成2和输出机构3，电机外壳4包括电机基座5和与电机基座5相连接的电机端盖6。

图4是本发明实施例中摆线针轮式有刷直流电机定子总成和电机基座的三维结构半剖视图，所述定子总成1固定在电机基座5内，定子总成1是摆线针轮式有刷直流电机中静止不动的部分。

定子总成1包括主磁极11、换向极12以及电刷装置13，所述主磁极11和换向极12都为四个且通过螺钉交替地固定在所述电机基座5内壁的圆柱面上，所述电刷装置13通过螺钉固定在所述电机基座5内壁的平面上。

所述主磁极11的作用是建立主磁场，包括主磁极铁芯111和设置在所述主磁极铁芯111上的励磁绕组(图中未示出)。

所述换向极12的作用是是改善直流电机的换向情况，使电机运行时不产生有害的火花。所述换向极12包括换向极铁芯121和设置在所述换向极铁芯121上的换向极绕组(图中未示出)。

一般的，所述主磁极铁芯111和换向极铁芯121是用硅钢片冲成扇形片叠装于定位筋上，定位筋通过托板焊于外壳上，并通过上、下齿压板用拉紧螺栓将铁心压紧成整体而成。为了避免重叠线条过于紧密对视图的观察造成影响，本发明实施例图示的主磁极铁芯111和换向极铁芯121为一体的零部件，其实质是通过多片硅钢片堆叠而成；与传统的定子结构相比，本发明实施例的硅钢片针对不同部位的形状是不相同的，具体的轮廓外形参考文字描述并结合附图的零部件轮廓进行介绍。由于本发明的发明点主要在于传统定子结构与传统摆线针轮减速器的针轮结构有机结合一体，以实现结构精简、缩小体积等功能，在本发明实施例中，定子的基本组成与现有结构的基本组成类似，但利用不同形状硅钢片的组合形成本发明实施例所需的定子结构，是现有定子结构不具备的，应根据本发明实施例所需的结构外形对定子铁芯进行相应的调整。需要说明的是，基于现有的技术条件和生产成本考虑，需要以硅钢片的形式制成定子铁芯，但在特定场合和特定材料的支持下，定子铁芯可以以附图所示单个零件的方式制成；具体实施方式示实际情况确定。

具体的，所述主磁极铁芯111上开有用于放置励磁绕组的主磁极梯形通孔112；所述励磁绕组用绝缘铜线绕制而成，放置在所述的主磁极梯形通孔112内；特别的，励磁绕组的连接必须使得相邻主磁极的极性按n、s极交替出现。

具体的，所述换向极铁芯121上开有用于放置换向极绕组的换向极梯形通孔122；所述换向极绕组也是用绝缘铜线绕制而成，放置在所述换向极梯形通孔122内。

具体的，所述主磁极铁芯111和换向极铁芯121内壁加工出多个针齿槽位，所述针齿槽位内设置有多个针齿14，所述针齿14基于盖环15进行轴向定位，所述盖环15通过螺钉连接固定在定子总成1靠近输出机构3的一侧；其中，所述针齿14内部设置有与针齿14连接的针齿销，所述针齿销依次穿过针齿14、盖环15，并基于螺纹锁紧在所述盖环15的螺纹安装孔上，实现对针齿14的径向定位。

所述电刷装置13用以引入或引出直流电压或直流电流，本发明实施例中的电刷装置13与一般有刷直流电机的电刷装置相同，一般由电刷、刷握、刷杆和刷杆座等零件构成；电刷由具有良好的导电性能和较好耐磨性的石墨制成，置于刷握中，其上通过压紧弹簧，使转动时电刷与换向器表面保持一定的接触压力；刷握固定在刷杆上，刷杆装在刷杆座上，彼此之间绝缘，刷杆座则通过螺钉固定在电机基座5内壁的平面上；电刷借铜辫线与刷杆连接，再用导线引出到电机基座5的线盒中。

图5是本发明实施例中摆线针轮式有刷直流电机转子总成的三维结构视图，转子总成2是摆线针轮式有刷直流电机中转动的部分。

与上述所介绍的定子总成1结构类似，本发明实施例的附图所示出的转子总成2中的转子铁芯为一个整体的零件结构，具体实施中，根据转子铁芯外形，通过多片形状相同或形状不同的硅钢片组合形成。基于现有的技术条件和生产成本考虑，需要以硅钢片的形式制成转子铁芯，但在特定场合和特定材料的支持下，转子铁芯可以以附图所示单个零件的方式制成；具体实施方式示实际情况确定。

转子总成2包括转子铁芯21和设置在所述转子铁芯21上的转子绕组(图中未示出)。具体的，所述转子铁芯21上开有用于放置转子绕组的圆弧环型通孔211；所述转子绕组的作用是产生电磁转矩或感应电动势，所述转子绕组由线圈按一定的规律连接而成，并分两层嵌放在转子铁心21的圆弧环形通孔211内；需要注意的是，两层线圈之间以及线圈与铁芯之间都必须妥善绝缘。因此，在本发明实施例中，所述线圈用绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成，所述圆弧环形通孔211的内壁上布有绝缘材料，防止因绝缘性差导致电机短路。

需要说明的是，在有刷直流电机中，所述励磁绕组和所述转子绕组流经的都是直流电，因此主磁极励磁绕组可与转子绕组串联、并联，也可单独由其他直流电源供电；根据主磁极励磁绕组电流获得方式的不同，在本发明实施例中，有刷直流电机可根据需要设置为他励、并励、串例和复励四种励磁方式的其中一种，具体实施方式示实际情况确定。

具体的，所述转子铁芯21的两端分别设置有同轴的第一转轴段22和第二转轴段23，所述第一转轴段22基于滚动轴承24与所述电机基座5配合，所述第二转轴段23基于滚动轴承25同轴地配合在所述输出机构3的一侧；第一转轴段22与电机基座5的配合以及第二转轴段23与输出机构3的配合，使转子铁芯21在转动过程中始终能沿一固定轴转动。

具体的，所述第一转轴段22上设置有换向器28，所述换向器28配以电刷装置，能将外加直流电源转换为转子绕组线圈中的交变电流，使电磁转矩的方向恒定不变。需要说明的是，本发明实施例中的换向器与一般有刷直流电机中的换向器相同，都是由许多具有鸽尾形的换向片排成一个圆筒，其间用云母片绝缘，两端再用两个v形环夹紧而构成；转子绕组中线圈首端和尾端的引线分别焊接到相应的换向片中，换向器28和转子绕组形成一个闭合绕组。

特别的，在本发明实施例中，将摆线针轮减速器中的双偏心套和摆线轮机构融入到转子铁芯21中。具体的，所述转子铁芯21分为第一偏心段26和第二偏心段27，所述第一偏心段26和第二偏心段27外周加工为与所述多个针齿14配合的摆线齿廓，所述第一偏心段26和第二偏心段27上分别设置有沿各自轴线圆周均布的四个第一摆线轮销孔和四个第二摆线轮销孔271；转子铁芯21转动过程中，其第一偏心段26和第二偏心段27外周的摆线齿廓与主磁极铁芯111和换向极铁芯121内壁上的针齿14啮合，转子铁芯21的转动速度受到限制；所述四个第一摆线轮销孔和四个第二摆线轮销孔271一一对应，且在运动过程总存在交叠部分，交叠部分为一个尺寸不变的圆形轮廓，所述输出机构3与圆形轮廓配合，输出机构3将转子铁芯21的转动输出到外界。

需要说明的是，本发明实施例将摆线针轮减速器中双偏心套和摆线轮机构与有刷直流电机的转子结构相结合，与现有的减速器电机组合设备相比，一方面，现有的减速器与电机如果需要保持同轴连接，需要很高的装配精度，与装配精度相比，加工精度在实施中更容易进行控制；另一方面，长期使用中，减速器和电机的分立设置在使用中会产生松动，容易产生不同轴现象，导致设备噪声增加、传递效率降低等问题，因此，将摆线针轮减速器中的双偏心套和摆线轮机构与转子加工在同一轴上有利于增加电机的使用寿命，具有良好的实用性。

图6是本发明实施例中摆线针轮式有刷直流电机输出机构的三维结构视图，输出机构3是摆线针轮式有刷直流电机中输出的部分。所述输出机构3包括输出连接件31、销轴32和输出轴33。具体的，所述输出连接件31一侧沿轴线圆周均布固定有四个销轴32，所述销轴32的尺寸与所述第一摆线轮销孔和第二摆线轮销孔271交叠部分的圆形轮廓相同，所述销轴31始终保持卡在第一摆线轮销孔和第二摆线轮销孔271内；具体的，所述输出轴32同轴地固定在所述输出连接件31的另一侧并伸出所述电机端盖6，所述输出轴基于滚动轴承34配合在所述电机端盖6中；具体的，所述输出连接件31的中部位置设置有环形轴承座311，所述滚动轴承25的外圈固定在环形轴承座311中；具体的，所述输出轴33伸出电机端盖6的一端设置有键槽331，便于通过键连接的方式将输出轴与其他组件进行连接。

所述电机外壳4包括电机基座5和与电机基座相连接的电机端盖6，图7是本发明实施例中摆线针轮式有刷直流电机的电机基座的三维结构视图，图8是本发明实施例中摆线针轮式有刷直流电机的电机端盖的三维结构视图。

如图7所示，所述电机基座5上包括线盒51、电机主壳体52和电机定位座53，所述线盒51设置在电机主壳体52上，电机定位座53设置在电机主壳体52下方。具体的，所述线盒51上设置有线盒耳511，方便线盒的开启与关闭；具体的，所述电机主壳体52上设置有壳体安装通孔521和主壳体散热直槽型孔522，所述壳体安装通孔521为四个且对称分布在电机主壳体52靠近电机端盖6的一侧，所述主壳体散热直槽型孔522分布在电机主壳体52靠近转子总成2的一侧且对转子总成2进行散热；具体的，转子总成2中的转子铁芯21基于滚动轴承24与电机主壳体52配合；具体的，电机定位座53上设置有定位通孔531，方便电机通过螺栓、或螺钉、或销钉、或铆钉等结构连接固定。

如图8所示，所述电机端盖6上设置有电机端盖安装通孔61和电机端盖散热条孔62和端盖轴承孔位63；具体的，所述电机端盖安装通孔61为四个且与所述壳体安装通孔521相对应，方便通过螺钉将电机端盖6连接固定在电机基座5上；具体的，电机端盖散热条孔62和电机基座5上散热直槽型孔522的设置使整个电机可以对流通风，加强了散热；具体的，输出机构3上的输出轴33穿过电机端盖6的端盖轴承孔位63，并通过滚动轴承34与电机端盖6连接，所述端盖轴承孔位63为阶级孔，顶住滚动轴承34的外圈，避免电机运行时滚动轴承34发生轴向窜动。

本发明实施例所提供的摆线针轮式有刷直流电机中，电机端盖6和电机基座5的材料为铸铁，有强度高、韧性好以及耐磨性强的特点。

本发明实施例提供了一种摆线针轮式有刷直流电机，所述摆线针轮式有刷直流电机运行过程如下：有刷直流电机通电后，电流顺着电源正极流到电刷装置13上，电刷装置13和换向器28相互摩擦，电流经过换向器28流进转子绕组线圈，从转子绕组线圈流出后经电刷装置13回到电源负极，形成闭合回路；由于转子绕组线圈处在定子总成1产生的主磁极的磁场中，所以转子绕组线圈会受到电磁力，转子绕组线圈两个边由于电流方向不同，受到大小相同方向相反的电磁力从而形成电磁转矩，转子总成在电磁转矩拉动下开始转动。由于换向器28的存在，转子绕组线圈所受到的电磁力方向不变，因此有刷直流电机按同一方向连续旋转。在旋转的过程中，转子总成2通过与定子总成1的配合进行减速，输出机构3将转子总成2的低速传递到外界。

本发明实施例提供了一种摆线针轮式有刷直流电机，该摆线针轮式有刷直流电机将摆线针轮减速器中双偏心套、第一摆线轮和第二摆线轮与有刷直流电机的转子结构相结合，避免因为装配、磨损等问题产生偏心导致电机出现故障，同时其可靠性更好，减速效果更优；摆线针轮结构与定子总成的结合，减少了零部件的使用，使电机体积得到缩小，提高了空间的利用率；转子总成和输出机构的直接连接，减少了传动的损耗，提高了传动的效率；电机外壳的设置，对电机内部组件起到了保护作用，延长了电机的使用寿命。可见，该摆线针轮式有刷直流电机具有结构紧凑、体积小、传动效率高和使用寿命长的优点。

另外，以上对本发明实施例所提供的一种摆线针轮式有刷直流电机进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。