CN112003495B - 一种减速电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种减速电机，具体涉及减速电机设计领域，其包括一级齿轮层和二级齿轮层，在二级齿轮层上表面开设有输出轴孔，输出轴与输出轴孔通过轴承配合并穿过输出轴孔，三层之间通过螺栓依次固定，电机层包括外壳一，外壳一的侧壁上开设有限位槽；电机设置在外壳一内，所述电机包括电机本体，其底部固定有底板，在电机侧壁上设置有与限位槽相配合的限位块；在底板的下部设置有压电驱动结构，用于带动电机上下移动；本发明的有益效果为占用空间小，操作精确等优点；无需人工操作即可完成变速，扩展了电机的适用场景；可适用于机器人或其他智能电器，尤其电机可采用直流驱动的微型电机。

Description

一种减速电机

技术领域

本发明涉及减速电机领域，具体涉及一种压电驱动的可二级变速的减速电机。

背景技术

减速电机是指减速机和电机(马达)的集成体。这种集成体通常也可称为齿轮马达或齿轮电机。通常由专业的减速机生产厂进行集成组装好后成套供货。减速电机广泛应用于钢铁行业、机械行业等。使用减速电机的优点是简化设计、节省空间。第二次世界大战后，军事电子装备的迅速发展促进了美国、苏联等国家微型减速电机,直流减速电机的开发和生产。随着减速电机行业的不断发展，越来越多的行业和企业运用到了减速电机，也有一批企业进入到了减速电机行业。当前，在世界微型减速电机,直流减速电机市场上，德、法、英、美、中、韩等国保持领先水平。中国微型减速电机,直流减速电机产业创建于20世纪50年代，从为满足武器装备配套需要开始，历经仿制、自行设计、研究开发、规模制造阶段，已形成产品开发、规模化生产、关键零部件、关键材料、专用制造设备、测试仪器等配套完整、国际化程度不断提高的产业体系。随着工业机器人及各类自动化设备的发展，对可变速的，小体积减速电机的需求日益增加。

发明内容

本发明提供一种压电驱动的可二级变速的减速电机，从下至上依次包括电机层、一级齿轮层和二级齿轮层，在二级齿轮层上表面开设有输出轴孔，输出轴与输出轴孔通过轴承配合并穿过输出轴孔，在二级齿轮层的四个角上设有第一凹陷，其与一级齿轮层的上表面形成平台，螺钉将二级齿轮层与一级齿轮层固定，通过同样的方式，一级齿轮层与电机层固定连接。

电机层包括外壳一，所述外壳一被分割成电控原件室和电机室，电机设置在电机室内；电机包括电机本体，其底部固定有底板，其侧面的前后左右四个方向上分别固定有限位块，限位块在外壳一上设置的限位槽内上下滑动，电机轴穿过外壳一进入到第一腔室内；所述第一腔室由外壳一的上部及外壳二围成。在底板的下部设置有压电驱动结构，压电驱动结构由设置在套筒内的压电叠堆驱动，压电叠堆的上部通过转轴连接有杠杆，在杠杆靠套筒的位置设置有柔性支撑杆，杠杆末端设置有滚轮，所述滚轮与底板的下表面接触。压电叠堆在电压信号的驱动下做伸长或收缩形变，使用杠杆结构将压电叠堆的形变量放大，进而为电机提供更大的升降空间。优选的，压电驱动结构有四组，所述滚轮与底板的四个接触点分布在正方形的四个顶点上。优选的，也可以直接将压电叠堆设置在底板下侧，带动电机的升降。

在第一腔室内，电机轴的末端连接有离合下齿轮，电机轴的中部设置有主动齿轮，主动齿轮与第一从动齿轮组的大齿轮啮合，第一从动齿轮组带动第二从动齿轮组转动，第二从动齿轮组将扭矩输出到输出轴。第一腔室的上臂上开设有孔，所述孔供离合下齿轮通过。

所述外壳三与外壳二之间形成第二腔室和第三腔室。第二腔室内设置有二级变速齿轮，二级变速齿轮的下表面与外壳二之间设置有平面轴承，用于稳定二级变速齿轮。在二级变速齿轮的下表面设置有离合上齿轮，离合上齿轮与离合下齿轮的轴线在同一条直线上，且二者可啮合连接。电机上升带动电机轴上升，主动齿轮与第一从动齿轮组的大齿轮分离，离合上齿轮与离合下齿轮啮合，进而改变齿轮传动轨迹，实现变速。

电机轴穿过外壳一处设置有第一轴承，在电机轴的下半段的外表面上设置有外齿，在第一轴承的内圈的内侧设置有与所述外齿配合的内齿，所述外齿与内齿啮合且可相对运动。

本发明的有益效果为：

（1）采用压电形变材料制作升降结构，其功率小，结构简单，能够精确控制位移量，相对传统机械结构具有占用空间小，操作精确等优点。

（2）实现减速电机的二级变速，无需人工操作即可完成变速，扩展了电机的适用场景。

（3）该减速电机可以根据需求缩小各部件的尺寸，进而制作成微型的减速电机，可适用于机器人或其他智能电器，尤其电机可采用直流驱动的微型电机。

附图说明：

图1减速电机的外观示意图；

图2实施例一中减速电机的剖视图；

图3实施例二中减速电机的剖视图；

图4实施例一中电机层的剖视图；

图5实施例二中电机层的剖视图；

图6实施例一中电机的俯视图；

图7压电驱动结构示意图。

具体实施方式：

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和有点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的事，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

实施例一

一种减速电机，从下至上依次包括电机层1、一级齿轮层2和二级齿轮层3，在二级齿轮层3上表面开设有输出轴孔9，输出轴4与输出轴孔9通过轴承配合并穿过输出轴孔9，在二级齿轮层3的四个角上设有第一凹陷5，其与一级齿轮层2的上表面形成平台，螺钉6将二级齿轮层3于一级齿轮层2固定，通过同样的方式，一级齿轮层与电机层1固定连接。

电机层1包括外壳一11，所述外壳一11倍分割成电控原件室111和电机室12，电机设置在电机室12内；电机包括电机本体141，在电机本体141的底部固定有底板143，电机本体141侧面的前后左右四个方向上分别固定有限位块142，限位块142在外壳一11上设置的限位槽13内上下滑动，电机轴144穿过外壳一11进入到第一腔室22内。在底板143的下部设置有压电驱动结构，压电驱动结构由设置在套筒146内的压电叠堆驱动，压电叠堆的上部通过转轴147连接有杠杆149，在杠杆149靠套筒146的位置设置有柔性支撑杆148，杠杆149末端设置有滚轮150。压电叠堆在电压信号的驱动下做伸长或收缩形变，使用杠杆结构将压电叠堆的形变量放大，进而为电机提供更大的升降空间。也可以直接将压电叠堆设置在底板143下侧，带动电机的升降。

在第一腔室22内，电机轴144的末端连接有离合下齿轮24，电机轴144的中部设置有主动齿轮23，主动齿轮23与第一从动齿轮组的大齿轮26啮合，第一从动齿轮组带动第二从动齿轮组转动，第二从动齿轮组将扭矩输出到输出轴。第一腔室22的上壁上开设有孔，所述孔供离合下齿轮24通过。

所述外壳三31与外壳二21之间形成第二腔室32和第三腔室33。第二腔室内设置有二级变速齿轮35，二级变速齿轮35的下表面与外壳二21之间设置有平面轴承36，用于稳定二级变速齿轮35。在二级变速齿轮35的下表面设置有离合上齿轮351，离合上齿轮351与离合下齿轮24的轴线在同一条直线上，且二者可啮合连接。电机上升带动电机轴144上升，齿轮23与齿轮26分离，离合上齿轮351与离合下齿轮24啮合，进而改变传动轨迹，实现变速。其中齿轮35、36、37和38为直齿圆锥齿轮，在齿轮36、37、38的侧面圆周上设置有传动齿，齿轮35、36之间及37、38之间通过圆锥齿轮面连接，齿轮36、37之间及38、39之间通过侧面圆周上的传动齿啮合传动，其效果相当于在锥形齿轮下表面固定了一个同轴旋转的外啮合齿的直齿圆柱齿轮。

电机轴144穿过外壳一11处设置有第一轴承145，在电机轴144的下半段的外表面上设置有外齿，在第一轴承的内圈的内侧设置有与所述外齿配合的内齿，所述外齿与内齿啮合且可相对运动。

实施例二：

与实施例一的区别在于，限位块142与限位槽13的组合为两组，分别设置在电机及外壳一11的前后两侧。外壳一11内的电控原件室111和电机室12连通，在外壳一11左右两侧的壁面上开设有通风口15。转轴28穿过外壳二21和外壳一11的上壁面延伸到电控原件室111内，其末端连接有齿轮17，齿轮17带动齿轮18运动进而带动风扇19转动。该装置加速电机室12的空气流通，起到散热的作用。

上述两个实施例公开了通过调整电机高度实现不同减速电机齿轮间传动关系变换进而实现变速的技术思路，可以想到的，在传动结构上做出改进，进而实现三级或四级变速的技术方案是可以实现的。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种减速电机，其特征在于，从下至上依次包括电机层、一级齿轮层和二级齿轮层，在二级齿轮层上表面开设有输出轴孔，输出轴与输出轴孔通过轴承配合并穿过输出轴孔，三层之间通过螺栓依次固定，电机层包括外壳一，外壳一的侧壁上开设有限位槽；电机设置在外壳一内，所述电机包括电机本体，其底部固定有底板，在电机侧壁上设置有与限位槽相配合的限位块；在底板的下部设置有压电驱动结构，用于带动电机上下移动；

第一腔室由外壳一的上部及外壳二围成，电机轴穿过外壳一进入到第一腔室内；电机轴的末端连接有离合下齿轮，电机轴的中部设置有主动齿轮，主动齿轮与第一从动齿轮组的大齿轮啮合，第一从动齿轮组带动第二从动齿轮组转动，第二从动齿轮组将扭矩输出到输出轴；第一腔室的上壁上开设有孔，所述孔供离合下齿轮通过；

外壳三为二级齿轮层的壳体，外壳二为一级齿轮层的壳体，外壳三与外壳二之间形成第二腔室和第三腔室；第二腔室内设置有二级变速齿轮，二级变速齿轮的下表面与外壳二之间设置有平面轴承，用于稳定二级变速齿轮；在二级变速齿轮的下表面设置有离合上齿轮，离合上齿轮与离合下齿轮的轴线在同一条直线上，且二者可啮合连接；电机上升带动电机轴上升，主动齿轮与第一从动齿轮组的大齿轮分离，离合上齿轮与离合下齿轮啮合，二级变速齿轮通过中间齿轮带动第一从动齿轮组的小齿轮转动，第一从动齿轮组带动第二从动齿轮组转动，进而将扭矩输出到输出轴。

2. 根据权利要求1所述的一种减速电机，其特征在于，所述外壳一被分割成电控原件室和电机室，电机设置在电机室内；电机侧面的前后左右四个方向上分别固定有限位块，在电机室的四个侧壁上设置有与限位块配合的限位槽，限位块可在限位槽内上下移动。

3.根据权利要求1所述的一种减速电机，其特征在于，压电驱动结构由设置在套筒内的压电叠堆驱动，压电叠堆的上部通过转轴连接有杠杆，在杠杆靠套筒的位置设置有柔性支撑杆，杠杆末端设置有滚轮，所述滚轮与底板的下表面接触；压电叠堆在电压信号的驱动下做伸长或收缩形变，使用杠杆结构将压电叠堆的形变量放大，进而为电机提供升降空间。

4.根据权利要求3所述的一种减速电机，其特征在于，压电驱动结构有四组，所述滚轮与底板的四个接触点分布在正方形的四个顶点上。

5.根据权利要求1所述的一种减速电机，其特征在于，压电驱动结构包括四个压电叠堆，其固定在底板下侧，在电压信号的控制下带动电机的升降。

6.根据权利要求1所述的一种减速电机，其特征在于，电机轴穿过外壳一处设置有第一轴承，在电机轴的下半段的外表面上设置有外齿，在第一轴承的内圈的内侧设置有与所述外齿配合的内齿，所述外齿与内齿啮合且可做轴向的相对运动。

7.根据权利要求1所述的一种减速电机，其特征在于，外壳一内的电控原件室和电机室连通，在外壳一左右两侧的壁面上开设有通风口，限位块与限位槽的组合为两组，分别设置在电机及外壳一的前后两侧。

8.根据权利要求7所述的一种减速电机，其特征在于，转轴穿过外壳二和外壳一的上壁面延伸到电控原件室内，其末端连接有风扇齿轮组，其带动风扇转动，所述风扇齿轮组固定在电控元件室内设置的支架上。