一种动力模组

摘要

本发明公开一种动力模组，包括作为动力模块的动力源的电机、用于匹配转速和传递转矩的减速机构以及作为转速传递的电机输出机构，所述电机的定子组件上设有空心凹槽，所述减速机构容置在空心凹槽内，所述电机输出机构同时连接电机和减速机构。本发明将减速机构设置在电机的定子组件内部，与现有技术中减速机构在外部与电机进行连接的方式相比，构思独特，且大大减小了整个动力模组的体积，更适合于小体积的机器设置中，在本发明中，减速机构可以根据整个动力模组的需求，可选择使用一级减速机构或者多级减速机构，各个组件相对独立，又相辅相成，使用起来灵活多变。

权利要求

1.一种动力模组，其特征在于，包括作为动力模块的动力源的电机、用于匹配转速和传递转矩的减速机构以及作为转速传递的电机输出机构，所述电机的定子组件上设有空心凹槽，所述减速机构容置在空心凹槽内，所述电机输出机构同时连接电机和减速机构；

所述定子组件包括定子铁芯、绕组线圈和定子固定法兰，所述绕组线圈缠绕在定子铁芯上，所述定子铁芯环绕在定子固定法兰的外边缘，所述空心凹槽位于定子固定法兰内侧，所述电机输出机构穿过定子固定法兰的通孔与太阳轮或者联轴器连接，缠绕有绕组线圈的定子铁芯与电机外转子之间夹持有磁钢。

2.根据权利要求1所述的一种动力模组，其特征在于，所述减速机构为至少一级行星减速机构，所述行星减速机构包括太阳轮、行星轮、行星架和行星内齿圈，所述太阳轮与电机输出机构连接，所述行星轮固定在行星架上，且太阳轮与行星轮啮合，所述行星内齿圈一侧与定子组件连接，另一侧与行星轮啮合。

3.根据权利要求1所述的一种动力模组，其特征在于，所述减速机构为至少一级摆线减速机构，所述摆线减速机构上设有偏心轴，所述偏心轴与电机输出机构通过联轴器连接，且偏心轴上设置有摆线轮组件，摆线轮组件上容置有输出销，所述输出销与摆线输出轴连接。

4.根据权利要求1所述的一种动力模组，其特征在于，所述减速机构为至少一级行星减速机构和至少一级摆线减速机构，所述行星减速机构包括太阳轮、行星轮、行星架和行星内齿圈，所述太阳轮与电机输出机构连接，所述行星轮与行星架连接，且太阳轮与行星轮啮合，所述行星内齿圈一侧与定子组件连接，另一侧与行星轮啮合；所述摆线减速机构上设有偏心轴，所述偏心轴与所述行星架连接，且偏心轴上设置有摆线轮组件，摆线轮组件上容置有摆线输出销，所述摆线输出销与摆线输出轴连接。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种动力模组，其特征在于，所述减速机构上还连接有检测机构，所述检测机构与减速机构连接，以检测电机和减速机构的转速和力矩。

6.根据权利要求5所述的一种动力模组，其特征在于，所述检测机构包括大齿轮、小齿轮和检测元件，所述大齿轮与减速机构连接，所述大齿轮与小齿轮啮合，所述小齿轮与检测元件连接。

说明书

一种动力模组

技术领域

[0001] 本发明涉及动力驱动技术领域，尤其涉及一种小体积的动力模组。

背景技术

[0002] 机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类从事的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。随着技术的发展，很多生产线或者日常服务中，多会采用机器人，而且目前的机器人都朝着仿人类制造，或者制造成小体积，但小体积的机器人要执行多种复杂的动作，其动力模块的精度以及减速比等性能参数必须得到提高。

[0003] 而现有技术的动力模块，通常由电机、联轴器、减速机、控制器等部件组成，且电机与减速机通常为外连接，若要实现大减速比，且传动精度高，通常需要多级传动，这样，所需要的零部件比较多，从而导致在作为独立动力模块时的体积较大，不利于小体积机器人乃至是其他机器设备的使用。

发明内容

[0004] 针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种将减速机构设置在电机定子中的动力模块，有效减小了动力模块的体积，适合于用在小体积的机器人或者机器设备中。

[0005] 为了达到上述目的，本发明公开一种动力模组，包括作为动力模块的动力源的电机、用于匹配转速和传递转矩的减速机构以及作为转速传递的电机输出机构，所述电机的定子组件上设有空心凹槽，所述减速机构容置在空心凹槽内，所述电机输出机构同时连接电机和减速机构；所述定子组件包括定子铁芯、绕组线圈和定子固定法兰，所述绕组线圈缠绕在定子铁芯上，所述定子铁芯环绕在定子固定法兰的外边缘，所述空心凹槽位于定子固定法兰内侧，所述电机输出机构穿过定子固定法兰的通孔与太阳轮或者联轴器连接，缠绕有绕组线圈的定子铁芯与电机外转子之间夹持有磁钢。

[0006] 其中，所述减速机构为至少一级行星减速机构，所述行星减速机构包括太阳轮、行星轮、行星架和行星内齿圈，所述太阳轮与电机输出机构连接，所述行星轮固定在行星架上，且太阳轮与行星轮啮合，所述行星内齿圈一侧与定子组件连接，另一侧与行星轮啮合。

[0007] 其中，所述减速机构为至少一级摆线减速机构，所述摆线减速机构上设有偏心轴，所述偏心轴与电机输出机构通过联轴器连接，且偏心轴上设置有摆线轮组件，摆线轮组件上容置有输出销，所述输出销与摆线输出轴连接。

[0008] 其中，所述减速机构为至少一级行星减速机构和至少一级摆线减速机构，所述行星减速机构包括太阳轮、行星轮、行星架和行星内齿圈，所述太阳轮与电机输出机构连接，所述行星轮与行星架连接，且太阳轮与行星轮啮合，所述行星内齿圈一侧与定子组件连接，另一侧与行星轮啮合；所述摆线减速机构上设有偏心轴，所述偏心轴与所述行星架连接，且偏心轴上设置有摆线轮组件，摆线轮组件上容置有摆线输出销，所述摆线输出销与摆线输出轴连接。

[0009] 其中，所述减速机构上还连接有检测机构，所述检测机构与减速机构连接，以检测电机和减速机构的转速和力矩。

[0010] 其中，所述检测机构包括大齿轮、小齿轮和检测元件，所述大齿轮与减速机构连接，所述大齿轮与小齿轮啮合，所述小齿轮与检测元件连接。

[0011] 本发明的有益效果是：

[0012] 与现有技术相比，本发明的一种动力模组将减速机构设置在电机的定子组件内部，与现有技术中减速机构在外部与电机进行连接的方式相比，构思独特，还设置检测机构，将减速部分、检测部分和电机融为一体，同时内置于电机定子内，显著减少了轴向尺寸和整体体积，更适合于小体积的机器设置中，在本发明中，减速机构可以根据整个动力模组的需求，单独设计一级减速机构或者通过多个减速机构组合形成多级减速机构，此处的减速机构可以为行星减速机构，也可为摆线减速机构、谐波减速机构或者其他的减速机构，使用多级减速机构时，只需要将不同的减速机构依次连接驱动即可，比如行星减速机构与摆线减速机构组合、行星减速机构与谐波减速机构组合，摆线减速就与谐波减速机构组合等等，本发明结构设计构造简单，各个组件相对独立，又相辅相成，使用起来灵活多变，当需要进一步提高传送精度的时候，还可以在减速机构上再设计一个检测机构，通过检测机构来监控和调整整个动力模组的运转速度。

附图说明

[0013] 图1为本发明第一实施例动力模组整体爆炸图；

[0014] 图2为本发明第一实施例电机结构示意图；

[0015] 图3为本发明第一实施例行星架结构示意图；

[0016] 图4为本发明第一实施例电机与行星减速机构组合的俯视图；

[0017] 图5为本发明第一实施例摆线组件俯视图；

[0018] 图6为本发明第一实施例摆线组件爆炸图；

[0019] 图7为本发明第一实施例输出行星架结构示意图；

[0020] 图8为本发明第一实施例检测机构俯视图；

[0021] 图9为本发明第二实施例行星架结构示意图。

[0022] 主要元件符号说明：

[0023] 1、电机                          2、减速机构

[0024] 3、电机输出轴                    4、检测机构

[0025] 5、前端盖                        11、定子组件

[0026] 13、电机外转子                   14、固定销

[0027] 15、第一轴承组                   2A、行星减速机构

[0028] 2B、摆线减速机构                 21A、太阳轮

[0029] 22A、行星轮                      23A、行星架

[0030] 24A、行星内齿圈                  21B、针齿壳

[0031] 22B、摆线组件                    23B、输出行星架

[0032] 24B、输出滑套                    25B、针齿

[0033] 41、大齿轮                       42、小齿轮

[0034] 43、固定架                       44、卡环

[0035] 45、第五轴承                     111、定子固定法兰

[0036] 112、定子铁芯                    113、磁钢

[0037] 221B、偏心轴                     222B、摆线轮组

[0038] 223B、第二轴承组                 231A、输出通孔

[0039] 232A、固定凸块                   231B、输出销

[0040] 232B、摆线输出轴                 241A、定位销

[0041] 1111、延伸边                     1121、空心容置槽

[0042] 2221B、第一摆线轮                2222B、第二摆线轮。

[0043] 23A’、第二实施例行星架           231A'、第二实施例行星输出轴[0044] 232A’、第二实施例固定凸块。

具体实施方式

[0045] 为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

[0046] 本发明的一种动力模组，包括作为动力模块的动力源的电机1、用于匹配转速和传递转矩的减速机构2以及作为转速传递的电机输出机构，电机1的定子组件11上设有空心凹槽，减速机构2容置在空心凹槽内，电机输出机构同时连接电机1和减速机构2。由于不同的减速机构2所能达到的减速比不同，故应用的场合不一样，在本发明中，减速机构2可以为单独使用的一级减速机构或者由多个减速机构组合的多级减速机构，且减速机构2有多种，为行星减速机构2A、摆线减速机构2B或者谐波减速机构(图未示)，还可以是其他类型的减速机构。当使用多级减速机构时，只需要将不同的减速机构依次连接驱动即可，比如行星减速机构与摆线减速机构组合、行星减速机构与谐波减速机构组合，摆线减速就与谐波减速机构组合等等，当需要提高动力模组的传动精度的时候还可以在减速机构上连接检测机构4，以方便实时检测和调整减速机构的转速和力矩。

[0047] 在本实施例中，通过对本发明的具体应用来进一步解释本发明的设计要点。

[0048] 第一实施例：

[0049] 请参阅图1，本实施例的动力模块包括电机1、行星减速机构2A、摆线减速机构2B和电机输出机构，在本实施例中，电机1包括定子组件11和电机外转子13，电机外转子13设计成圆柱体空腔体结构，内部容置有内嵌入行星减速机构2的定子组件11，电机输出轴3为本实施例的电机输出机构，电机输出轴3位于定子组件11以及电机外转子13的中心位置，且电机输出轴3为整个电机1和行星减速机构2A的主要转速传动机构。

[0050] 请进一步参阅图2，在本实施例中，定子组件11包括定子固定法兰111、定子铁芯112和磁钢113，定子固定法兰111也为圆柱体结构，该圆柱体的半径较电机外转子13的内径小，但是定子固定法兰111的一端设有延伸边1111，而定子固定法兰111的圆柱体结构容置在电机外转子13内，且定子固定法兰111的圆柱体结构的外表面围绕着定子铁芯112，在本实施例中，定子铁芯112的外表面一周均匀设置有用于容置绕组线圈(图未示)的空心容置槽1121，缠绕有绕组线圈的定子铁芯112与电机外转子13之间夹持有磁钢113，并一起与电机外转子13连接。磁钢113设置在定子铁芯112与电机外转子13内，产生旋转磁场，以驱动电机外转子13转动。

[0051] 在本实施例中，定子固定法兰111的中心位置设有第一通孔(图未示)，电机输出轴3同时穿过第一通孔以及电机外转子13，通过第一轴承组15固定。

[0052] 请参阅图3，在本实施例中，定子固定法兰111上还设有一空心凹槽(图未示)，行星减速机构2A则容置在该空心凹槽内。具体地，行星减速机构2A包括行星轮22A、太阳轮21A和行星架23A，行星轮 22A和太阳轮21A都为中间有通孔，边缘为齿轮的结构，请参阅图4，行星架23A的中心位置设有一输出通孔231A，且行星架23A上还均匀间隔地设置有固定凸块232A，固定凸块232A的数量与行星轮22A 的数量一样,太阳轮21A套设在电机输出机构3上，太阳轮21A与行星轮22A啮合，在本实施例中，设置有三个行星轮22A，三个行星轮 22A分别均匀地设置在太阳轮21A周围，同时，请参阅图3，行星架 23A也设置有三个固定凸块232A，三个固定凸块232A分别插入行星轮22A中间的通孔内，用以固定行星轮22A，而行星轮22A以及行星架23A上的固定凸块232A不局限于三个，还可以根据力矩的大小以及整个动力模块的应用场所，来调整太阳轮21A、行星轮22A和行星架23A的大小，以及行星轮22A和行星架
23A上固定凸块232A的数量。

[0053] 在本实施例中，行星减速机构2A容置在定子固定法兰111的空心凹槽内，但二者不直接接触，中间还夹持有行星内齿圈24A，行星内齿圈24A上设有两个定位销孔，通过定位销241A与定子固定法兰 111连接固定，行星轮22A与行星内齿圈24A啮合，当太阳轮21A转动时，会带动周围的行星轮22A进行自转，而行星内齿圈24A固定不动，故行星轮22A围绕太阳轮21A公转，也带动行星架23A围绕太阳轮21A转动。

[0054] 在本实施例中，虽然行星减速机构2A与定子铁芯112都与定子固定法兰111连接，但是定子铁芯112设置在定子固定法兰111圆柱体结构的外周围，而行星减速机构2A设置在定子固定法兰111圆柱体结构内部的凹槽内，其圆柱体空腔结构将行星减速机构2A与定子铁芯112进行分离，从而使二者能够单独行使工作。

[0055] 在本实施例 中，为了增大减速机构2的减速比，在行星减速机构 2A上还增加了一个摆线减速机构2B，由行星架23A的转动带动摆线减速机构2B运动。具体地，请进一步结合图1、图5和图6，摆线减速机构2B包括针齿壳21B、输出行星架23B和摆线组件22B，针齿壳 21B和前端盖5共同围合成一个密闭空腔，且针齿壳21B与定子固定法兰111通过固定销14固定，在本实施例 中，摆线组件22B上设置有偏心轴221B，偏心轴221B与行星架23A上的输出通孔231A连接，即，当行星架23A转动时，偏心轴221B也会转动。

[0056] 在本实施例中，摆线组件22B除了偏心轴221B还包括摆线轮组 222B，摆线轮组222B包括第一摆线轮2221B和第二摆线轮2222B，第一摆线轮2221B与第二摆线轮2222B上下设置，第一摆线轮2221B 和第二摆线轮2222B的中心也为通孔结构，边缘都为锯齿结构，偏心轴221B穿过第一摆线轮2221B与第二摆线轮2222B的通孔，并通过第二轴承组223B固定，偏心轴221B将摆线轮组222B组合固定在一起，当偏心轴221B转动时，会带动第一摆线轮
2221B和第二摆线轮 2222B进行摆动。

[0057] 在本实施例中，第一摆线轮2221B与第二摆线轮2222B上均设置有容置输出滑套24B的通孔，且输出滑套24B同时穿过第一摆线轮 2221B和第二摆线轮2222B上的通孔，请参阅图6，输出行星架23B 上设置有与输出滑套24B进行套设组合的输出销231B，输出销231B 容置在输出滑套24B内，当第一摆线轮2221B和第二摆线轮2222B在偏心轴221B的带动下做摆动运动时，输出销231B进行转动，输出销 231B外接数据传输线，传输相应的转速信号。

[0058] 在本实施例中，摆线组件22B容置在针齿壳21B内，针齿壳21B 的内壁上设置有针齿25B，由于第一摆线轮2221B和第二摆线轮2222B 的边缘均为齿轮结构，而针齿壳21B内也设置有均匀分布的凹槽结构 (图未示)，针齿25B容置在该凹槽结构中，且该针齿25B与第一摆线轮2221B和第二摆线轮2222B外表面的齿轮结构相接触。

[0059] 在本实施例中，输出行星架23B上还设置有一摆线输出轴232B，该摆线输出轴232B穿过前端盖5上的通孔(图未示)与检测机构4 连接。

[0060] 请参阅图1和图7，在本实施例中，检测机构4包括大齿轮41、小齿轮42、作为检测元件的霍尔组件(图未示)以及固定检测元件与小齿轮42的固定架43，大齿轮41套设在输出行星架23B的摆线输出轴232B上，且通过卡环44和第五轴承45固定，摆线输出轴232B 转动，带动大齿轮41转动，大齿轮41与小齿轮42啮合，故小齿轮 42也转动，由于小齿轮42固定在固定架43上，且与检测元件连接，检测元件与主控制器(图未示)连接，从而得到减速机构2的速度参数，以便主控制器分析数据并发布下一指令。

[0061] 综上，基于上述介绍的连接机构，在主控制器对动力模块供电后，电机1开始工作，电机外转子13转动，太阳轮21A和电机输出轴3 连接，电机输出轴3带动太阳轮21A转动，太阳轮21A和行星轮22A 啮合，行星轮22A和电机内齿圈24A啮合，行星轮22A固定于行星架 23A上，行星轮22A绕太阳轮21A自转同时公转，同时带动行星架23A 旋转，行星架23A和摆线传动的偏心轴221B连接，并带动偏心轴221B 旋转，偏心轴221B带动摆线轮组222B做摆动，带动输出销231B转动，完成转速的输出。动力模块上还安装有检测机构4与主控制器连接，当检测机构4检测的转速超出设定好的临界值时，主控制器进行分析后发出对应调整转速的命令，使电机外转子13的转速进行调整，从而控制整个动力模块的电机输出值。

[0062] 第二实施例：

[0063] 以上是在需要大减速比的情况下设计的一种将行星减速机构2A 与摆线减速机构2B一起使用的结构，根据动力模块使用的实际领域，还可单独使用行星减速机构2A，其具体连接方式为，将行星减速机构2A容置在电机1的定子组件11中，在本实施例中，电机1的结构与第一实施例的相同，行星减速机构2A的主要结构也与第一实施例相同，不同之处在于，如图8所示，在本实施例中的行星减速机构 2A的行星架23A’的结构不一样，其中，固定凸块
232A'结构不变，但行星架23A’的中心部位未设置输出通孔结构，而是设计成向外突出的行星输出轴231A’结构，该行星输出轴231A’直接通过前端盖 5上的通孔，通过检测机构4上的第五轴承45与大齿轮41连接固定，而前端盖5则直接与定子固定法兰111固定连接，体积小而轻便。

[0064] 第三实施例：

[0065] 在小减速比需求的情况下，还设计了一种只使用摆线减速机构 2B的情况，其具体的连接方式为：定子固定法兰111不局限于设计有凹槽结构，当不设计凹槽结构的时候，整个摆线减速机构2B的连接结构与第一实施例一样，定子固定法兰111与针齿壳21B通过固定销14固定，电机输出轴3与偏心轴221B之间通过联轴器(图未示) 连接即可，其他组件不变。若定子固定法兰111设计出有凹槽结构，其凹槽内壁可以设计成针齿壳21B内壁的凹凸结构，并将针齿25B容置在定子固定法兰111内，直接将针齿壳21B省略，摆线组件22B容置在该定子固定法兰111内，电机输出轴3只需将尺寸做小一点，通过联轴器与偏心轴221B连接，其他组件不变即可组成第三实施例的动力模组结构。

[0066] 本发明的优势在于：

[0067] 1、结构简单，一个动力模块，包括电机、行星减速机构、摆线减速机构以及检测机构，且行星减速机构容置在电机的定子中，使整体动力模块的体积小，使之可以用在小型机器设备中；

[0068] 2、连接紧密，一环扣一环，没有重复组件，且各个组件相对独立，可以独立完成对应的作用，设计巧妙；

[0069] 3、通过传输销和霍尔元件传递数据，双重数据传输与监控，有利于实时对数据进行反馈，从而更好地控制电机的转动，使动力模块运动的精度更高。

[0070] 以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。