一种行星齿轮式交流电机

摘要

本发明公开了一种行星齿轮式交流电机，其中，所述行星齿轮式交流电机包括：包括定子总成、转子总成、输出机构和电机外壳。该行星齿轮式交流电机将行星齿轮减速器和交流电机相结合，使输出的转速和转矩更加符合普遍的需求，提高了传动的效率，节约了资源。

权利要求

1.一种行星齿轮式交流电机，其特征在于，所述行星齿轮式交流电机包括定子总成、转子总成和输出机构；

所述定子总成包括定子铁芯和交流定子绕组，所述定子铁芯内壁设置有第一齿廓，所述交流定子绕组按预设方式设置在所述定子铁芯内；

所述转子总成包括外周设置有第二齿廓的多个行星齿轮和与所述定子铁芯同轴设置的转子铁芯；所述转子铁芯包括转子段，所述转子段外周设置有第三齿廓；所述多个行星齿轮设置在所述转子铁芯和所述定子铁芯之间，并基于所述第二齿廓分别与所述转子铁芯的第三齿廓和所述定子铁芯的第一齿廓啮合；

所述输出机构包括与所述转子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多个行星齿轮连接。

2.如权利要求1所述的行星齿轮式交流电机，其特征在于，所述行星齿轮式交流电机还包括电机外壳，所述定子铁芯固定在所述电机外壳内部。

3.如权利要求2所述的行星齿轮式交流电机，其特征在于，所述转子铁芯还包括设置在所述转子段轴向两端的第一转轴段和第二转轴段，所述第一转轴段与所述电机外壳滑动配合，所述第二转轴段与所述输出连接件滑动配合。

4.如权利要求3所述的行星齿轮式交流电机，其特征在于，所述输出连接件在朝向所述转子铁芯的一侧上设置有环形轴承座，所述第二转轴段配合在所述环形轴承座上。

5.如权利要求2所述的行星齿轮式交流电机，其特征在于，所述电机外壳材料为铸铁。

6.如权利要求1所述的行星齿轮式交流电机，其特征在于，所述行星齿轮沿轴向开有销孔，所述输出机构还包括分别设置在所述输出连接件两侧的多个销轴和输出轴，所述多个销轴分别伸入相应多个行星齿轮的销孔中，所述输出轴与所述输出连接件同轴设置。

7.如权利要求1所述行星齿轮式交流电机，其特征在于，所述交流定子绕组为三相交流定子绕组。

8.如权利要求7所述行星齿轮式交流电机，其特征在于，所述三相交流定子绕组采用星形接线方式或三角形接线方式。

9.如权利要求1所述的行星齿轮式交流电机，其特征在于，所述转子铁芯为鼠笼式转子铁芯或绕线式转子铁芯。

10.如权利要求1所述的行星齿轮式交流电机，其特征在于，所述第一齿廓、所述第二齿廓和所述第三齿廓都为渐开线齿廓。

说明书

一种行星齿轮式交流电机

技术领域

[0001] 本发明涉及交流电机领域，具体而言，涉及一种行星齿轮式交流电机。

背景技术

[0002] 交流电动机是一种将电能转化为机械能的电力拖动装置。它主要由定子、转子和它们之间的气隙构成。对交流定子绕组通往交流电源后，产生旋转磁场并切割转子，获得转矩。交流电动机具有结构简单、运行可靠、价格便宜、过载能力强及使用、安装、维护方便等优点，被广泛应用于各个领域。

[0003] 行星齿轮减速器是一种应用行星式传动原理，采用齿轮啮合的传动装置。行星齿轮减速器的传动装置包括太阳轮、行星轮和齿圈，其中行星轮由行星架的固定轴支承，允许行星轮在支承轴上转动，行星轮和太阳轮、齿圈是处于常啮合状态的。其中，位于行星齿轮传动机构中心的是太阳轮，太阳轮和行星轮常啮合，两者外齿轮啮合旋转方向相反。齿圈是内齿轮，它和行星轮啮合，两者间旋转方向相同。行星齿轮减速器通过齿轮之间的啮合达到减速效果，行星轮的个数取决于行星减速机的设计负荷，通常有三个或四个，个数愈多承担负荷愈大。行星齿轮减速器最显著的特点是在传递动力时可以进行功率分流，并且输入轴和输出轴处在同一水平线上。所以行星齿轮传动现已被广泛应用于各种机械传动系统中的减速器、增速器和变速装置。尤其是因其具有“高载荷、大传动比”的特点而在飞行器和车辆中得到大量应用。

[0004] 传统交流电动机的输出转速往往过高但转矩却达不到要求，在实际使用过程中，一般都要经行星齿轮减速机或其他减速设备后才能满足转速和转矩的要求，明显降低了传动的效率，也消耗了更多资源。

发明内容

[0005] 为了克服传统交流电动机输出转速过高且转矩过低的不足，本发明提供了一种行星齿轮式交流电机，该行星齿轮式交流电机将行星齿轮减速器和交流电机相结合，使输出的转速和转矩更加符合普遍的需求，提高了传动的效率，节约了资源。

[0006] 相应的，本发明实施例提供了一种行星齿轮式交流电机，所述行星齿轮式交流电机包括定子总成、转子总成和输出机构；

[0007] 所述定子总成包括定子铁芯和交流定子绕组，所述定子铁芯内壁设置有第一齿廓，所述交流定子绕组按预设方式设置在所述定子铁芯内；

[0008] 所述转子总成包括外周设置有第二齿廓的多个行星齿轮和与所述定子铁芯同轴设置的转子铁芯；所述转子铁芯包括转子段，所述转子段外周设置有第三齿廓；所述多个行星齿轮设置在所述转子铁芯和所述定子铁芯之间，并基于所述第二齿廓分别与所述转子铁芯的第三齿廓和所述定子铁芯的第一齿廓啮合；

[0009] 所述输出机构包括与所述转子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多个行星齿轮连接。

[0010] 可选的实施方式，所述行星齿轮式交流电机还包括电机外壳，所述定子铁芯固定在所述电机外壳内部。

[0011] 可选的实施方式，所述转子铁芯还包括设置在所述转子段轴向两端的第一转轴段和第二转轴段，所述第一转轴段与所述电机外壳滑动配合，所述第二转轴段与所述输出连接件滑动配合。

[0012] 可选的实施方式，所述输出连接件在朝向所述转子铁芯的一侧上设置有环形轴承座，所述第二转轴段配合在所述环形轴承座上。

[0013] 可选的实施方式，所述电机外壳材料为铸铁。

[0014] 可选的实施方式，所述行星齿轮沿轴向开有销孔，所述输出机构还包括分别设置在所述输出连接件两侧的多个销轴和输出轴，所述多个销轴分别伸入相应多个行星齿轮的销孔中，所述输出轴与所述输出连接件同轴设置。

[0015] 可选的实施方式，所述交流定子绕组为三相交流定子绕组。

[0016] 可选的实施方式，所述三相交流定子绕组采用星形接线方式或三角形接线方式。

[0017] 可选的实施方式，所述转子铁芯为鼠笼式转子铁芯或绕线式转子铁芯。

[0018] 可选的实施方式，所述第一齿廓、所述第二齿廓和所述第三齿廓都为渐开线齿廓。

[0019] 本发明实施例提供了一种行星齿轮式交流电机，该行星齿轮式交流电机将行星齿轮减速器中太阳轮与交流电机的转子相结合，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；将行星齿轮减速器中外齿圈与交流电机的定子总成相接结合，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，该行星齿轮式交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

[0020] 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。

[0021] 图1是本发明实施例中行星齿轮式交流电机的三维结构局部剖视图；

[0022] 图2是本发明实施例中行星齿轮式交流电机的三维结构爆炸视图；

[0023] 图3是本发明实施例中行星齿轮式交流电机定子总成的三维结构视图；

[0024] 图4是本发明实施例中行星齿轮式交流电机转子总成的三维结构视图；

[0025] 图5是本发明实施例中行星齿轮式交流电机输出机构的三维结构视图；

[0026] 图6是本发明实施例中行星齿轮式交流电机电机基座的三维结构视图；

[0027] 图7是本发明实施例中行星齿轮式交流电机端盖的三维结构视图。

具体实施方式

[0028] 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。

[0029] 图1是本发明实施例中行星齿轮式交流电机的三维结构局部剖视图，图2是本发明实施例中行星齿轮式交流电机的三维结构爆炸视图。

[0030] 本发明实施例提供了一种行星齿轮式交流电机，该行星齿轮式交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包括电机基座5和与电机基座5相连接的电机端盖6，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。

[0031] 图3是本发明实施例中行星齿轮式交流电机定子总成的三维结构视图，定子总成1是行星齿轮式交流电机中静止不动的部分。

[0032] 定子总成1包括定子铁芯11以及设置在所述定子铁芯上的交流定子绕组(图中未示出)。一般的，定子铁芯11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定子铁芯为一体的零部件，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行星齿轮减速器的行星齿轮有机结合一体，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。

[0033] 具体的，目前市场上使用较多的为三相交流电，因此，本发明实施例的交流定子绕组为三相交流定子绕组，所述定子铁芯11上开有多个用于放置交流定子绕组的定子梯型通孔111；所述交流定子绕组中结构完全相同的三相绕组U、V、W在空间上互差120°地放置在所述定子梯形通孔111中，三相绕组U、V、W可根据需要接成星形或三角形，通电后的三相绕组U、V、W会在定子铁芯11中产生旋转磁场。

[0034] 具体的，所述定子铁芯11内壁加工成沿圆周分布的第一齿廓，所述第一齿廓指的是定子铁芯11内齿上的齿廓，所述第一齿廓优选的为渐开线第一齿廓。具体的，该第一齿廓与行星齿轮相配合。定子铁芯11的内齿通过插齿的方式加工制成。需要说明的是，插齿是除滚齿以外常用的一种利用展成法的切齿工艺。插齿刀与工件相当于一对圆柱齿轮的啮合，插齿刀的往复运动是插齿的主运动，而插齿刀与工件按一定比例关系所作的圆周运动是插齿的进给运动。相比滚齿，插齿更适于用于加工内齿，且插齿的齿形精度比滚齿高。在实际生产中，可选用数控插齿机加工出定子铁芯11的内齿。

[0035] 图4是本发明实施例中行星齿轮式交流电机转子总成的三维结构视图，转子总成2是行星齿轮式交流电机中转动的部分。

[0036] 本发明实施例的转子总成包括转子铁芯21和行星齿轮22。转子铁芯21可采用鼠笼式或绕线式转子铁芯。在本发明实施例中，所述转子铁芯21内设置有转子绕组(图中未示出)。

[0037] 具体的，所述转子铁芯21上开有多个用于放置转子绕组的转子梯型通孔210，所述转子绕组设置在所述转子梯型通孔210中；转子铁芯21的笼型转子绕组与定子总成1产生的旋转磁场相互作用，带动转子铁芯21旋转。

[0038] 具体的，所述转子铁芯21分为同轴的第一转轴段211、转子段212和第二转轴段213，所述第一转轴段211基于滚动轴承23与所述电机基座5配合，所述第二转轴段213基于滚动轴承24与所述输出机构3配合；第一转轴段211与电机基座5的配合以及第二转轴段213与输出机构3的配合，使转子铁芯21在旋转过程中始终能沿一固定轴转动。

[0039] 特别的，在本发明实施例中，将行星齿轮减速器中的太阳轮融入到转子铁芯21中。具体的，所述转子铁芯21的转子段212外周加工成与行星齿轮22相啮合的第三齿廓，所述第三齿廓指的是转子铁芯外齿上的齿廓，所述第三齿廓优选的为渐开线齿廓，转子铁芯21的旋转经由转子段212的外齿通过齿轮传动的方式传递到行星齿轮22，带动行星齿轮22以相反的旋转方向进行旋转，行星齿轮22的自转速度由齿轮间的传动比决定，以此为第一级减速。

[0040] 其中，本发明实施例的行星齿轮22数量为4个，所述行星齿轮外周为第二齿廓，所述第二齿廓指的是行星齿轮外齿上的齿廓；行星齿轮22轴向长度小于或等于所述转子铁芯21的转子段212的轴向长度。

[0041] 需要说明的是，本发明实施例的中转子铁芯转子段的第三齿廓、行星齿轮的第二齿廓和定子铁芯内壁的第一齿廓是相互配合的，其配合实施原理与行星齿轮减速器相似。

[0042] 为了方便加工，所述转子段213的外齿与行星齿轮22都选用上述数控插齿机加工制成。具体的，所述行星齿轮22为四个且沿转子铁芯21轴线圆周分布在转子铁芯21的外周，所述行星齿轮22的中心轴线上还开有与输出机构3配合的销孔221，所述销孔221为圆形通孔，在生产中可通过普通车床加工制成。所述行星齿轮22在自转过程中，还与定子铁芯11内壁的内齿啮合，定子铁芯11的内齿与行星齿轮22啮合为第二级减速，所述输出机构3将行星齿轮22经两级减速后的转速传递到外界。

[0043] 需要说明的是，本发明实施例将行星齿轮减速器中太阳轮与交流电机的转子相结合，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，将行星齿轮减速器的太阳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。

[0044] 图5是本发明实施例中行星齿轮式交流电机输出机构的三维结构视图，输出机构3是行星齿轮式交流电机中输出的部分。所述输出机构包括输出连接件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，所述四个销轴32分别与四个行星齿轮22相对应且尺寸与行星齿轮22的销孔相等，所述销轴32始终保持卡在行星齿轮22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24的外圈固定在环形轴承座311内壁中；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。

[0045] 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6是本发明实施例中行星齿轮式交流电机的电机基座的三维结构视图，图7是本发明实施例中行星齿轮式交流电机端盖的三维结构视图。

[0046] 如图6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和主壳体散热条孔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，所述散热条孔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23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。

[0047] 如图7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上散热条孔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。

[0048] 本发明实施例所提供的行星齿轮式交流电机中，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。

[0049] 本发明实施例提供了一种行星齿轮式交流电机，在运行过程中，定子总成1通电后产生旋转磁场，转子总成2在旋转磁场的作用下旋转且通过与定子总成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。

[0050] 本发明实施例提供了一种行星齿轮式交流电机，该行星齿轮式交流电机将行星齿轮减速器中太阳轮与交流电机的转子相结合，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；将行星齿轮减速器中外齿圈与交流电机的定子总成相接结合，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，该行星齿轮式交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。

[0051] 另外，以上对本发明实施例所提供的一种行星齿轮式交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。