一种新型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，具体涉及一种新型低速电机。
【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新型低速电机，进行高精度低速旋转驱 动。
[0006]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] -种新型低速电机，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，柔性齿杯的每个外 齿对应镶嵌设有导磁体;励磁绕组沿圆周排列设有励磁线圈，励磁绕组设于齿圈的外部;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，所述的导磁体的形状呈圆柱形或球形。
[0010] 进一步的，所示励磁绕组与齿圈刚性连接，齿圈的每个齿槽背面对应设置一组励 磁线圈。
[0011] 本发明所提供的一种新型低速电机，具有以下优点：
[0012] 实现超低速旋转驱动，运行顺畅，运行精度高，易于掌控；
[0013]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； [0014]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】
[0015]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。
[0016] 图1为本发明新型低速电机的爆炸示意图。
[0017] 图2为新型低速电机的内部结构示意图。
[0018] 附图标记说明：
[0019] 1、壳体 2、齿圈
[0020] 3、柔性齿杯 4、励磁绕组
[0021] 5、励磁线圈 6、导磁体
[0022] 7、输出轴 8、封盖
【具体实施方式】
[0023]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。
[0024] 实施例
[0025] 请参阅图1和图2,本发明公开了一种新型低速电机，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的每个外齿对应镶嵌设有导磁体6; 励磁绕组4沿圆周排列设有励磁线圈5,励磁绕组4设于齿圈2的外部;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。
[0026] 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。
[0027]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内壁的导磁 体6在受到磁场影响后有序地被吸附，从而作用于柔性齿杯3的外齿使其发生规律的弹性形 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的内齿嗤合。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：
[0029]式中，Z2为齿圈2的齿数；
[0030]&为柔性齿杯3的齿数。
[0031]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 也能控制新型低速电机的输出转速。
[0032]采用导磁体6内置于柔性齿杯3的设计是本发明的一大亮点。导磁体6直接镶嵌在 柔性齿杯3内部，并且每个外齿对应设置一个导磁体6意味着可以精确控制每一个外齿的嗤 合。这一设计是对柔性齿杯3啮合控制的有效保证。导磁体6的作用力是直接对应作用在每 一个外齿上的，因而相当于励磁绕组4产生的有序磁场精确控制着柔性齿杯3的每一个外 齿。而采用导磁体6而非自带磁性的永磁体的原因，是由于导磁体6对应每一个外齿设置，因 此在受到磁场的作用后对每个外齿的作用较为直接。如果采用自带磁性的永磁体，永磁体 与永磁体之间的磁场会相互影响，从而有可能导致外齿受力变形，影响外齿与内齿的正常 啮合。而导磁体6自身不具备磁性，但却能被磁力所吸附，便于通过磁场对其进行有效的控 制。
[0033]而作为进一步的优选，所述的导磁体6的形状呈圆柱形或球形。由于导磁体6是直 接镶嵌在柔性齿杯3内部的、与柔性齿杯3的材料组织直接接触的，呈流线型的圆柱形或球 形具有较好的受力表面。而且其均匀的表面也更有利于响应励磁绕组4的磁性。
[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，所示励磁绕组4与齿圈2刚性连接，齿圈2的每个齿槽背面对应设置一组 励磁线圈5。由于本发明的工作原理是直接通过励磁绕组4产生的磁力吸附使柔性齿圈2产 生弹性形变的，励磁绕组4直接刚性设于齿圈2的外壁即可。根据本发明的工作原理，对应在 齿圈2的每个齿槽设置励磁线圈5是最优的方案，柔性齿杯3的外齿是直接啮合在齿圈2的齿 槽中的，因此从齿圈2的齿槽产生吸附磁力能有效提高啮合的控制精度，从而提高本发明的 旋转控制精度。但相对来说，励磁线圈5的数量将有所增加，因此该技术方案较适用于控制 精度要求极高、设备体积较大的场合。
[0036]本发明所提供的一种新型低速电机，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。
[0037]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. 一种新型低速电机，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 杯的每个外齿对应镶嵌设有导磁体;励磁绕组沿圆周排列设有励磁线圈，励磁绕组设于齿 圈的外部;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所述的新型低速电机，其特征在于：所述输出轴与壳体之间设有轴 承。3. 根据权利要求1所述的新型低速电机，其特征在于:所述的导磁体的形状呈圆柱形或 球形。4. 根据权利要求1所述的新型低速电机，其特征在于:所示励磁绕组与齿圈刚性连接， 齿圈的每个齿槽背面对应设置一组励磁线圈。
【专利摘要】本发明提供了一种新型低速电机，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，柔性齿杯的每个外齿对应镶嵌设有导磁体；励磁绕组沿圆周排列设有励磁线圈，励磁绕组设于齿圈的外部；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。本发明可进行低速旋转驱动。
【IPC分类】H02K7/10, H02K5/04
【公开号】CN105449904
【申请号】CN201511009870
【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