[发明专利]双转子径向驱动式啮合电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种双转子径向驱动式啮合电机，确切地说，涉及一种利用定子与转子之间磁阻的变化，将电能转换为机械能，再辅以偏心轴平动约束副的机构，使得转子绕定子作圆周切线方向的平动，并由转子带动内啮合齿轮减速机构输出低速、大转矩的啮合电机，属于电力驱动设备的技术领域。

背景技术

近年来，在将新型减速机构与电机进行一体化的开发研究方面，国内外都取得了很好的进展。例如，把电机与谐波减速机二者合并在一起，使得输出力矩增加而结构尺寸显著减小。日本科技人员采用基于齿轮啮合的减速传动原理，已经开发出多种不同结构类型的电机。如：压电摆线电机，它是通过一对摆线齿轮的啮合，将压电驱动器的伸缩运动转换为转子的转动，再依靠压电驱动器输出的驱动力推动摆线电机旋转而输出扭矩。压电摆线电机的减速比是其转子与定子齿数的差值与转子的齿数之比，减速比很高。同时，因齿轮啮合传动的摩擦损失小、传动效率高，因此压电摆线电机与依靠定转子之间的摩擦力来输出低转速、大扭矩的超声波与谐波电机相比较，前者效率高，使用寿命更长。

近年来，由于齿轮啮合传动的优势，先后研制成功多种将齿轮啮合与不同类型的驱动器相结合的低速大扭矩电机。例如通过橡胶变形驱动的摆线电机、通过气缸驱动的锥齿轮电机、依靠液压缸驱动的端面齿轮电机、电磁摆线电机和电磁锥齿轮电机等等。上述电机都具有效率高、精度好、磨损小、体积小、结构紧凑的优点，并在机器人的驱动装置中得到了很好的应用。

但是，上述各种电机大都是将驱动器直接与转子、定子相互连接，并未形成一体化机构，因此结构仍不紧凑。采用气缸和液压缸驱动的电机，除了需要电力驱动设备以外，还需要额外的压缩空气或液压作为动力源。压电或超磁致伸缩材料驱动的电机，则因其驱动器的作用行程太短(仅为微米级)，很难具备实用价值。为满足定子运动行程的实际需求，还要增加一套杠杆，以增大其作用行程。然而，用于低速驱动和负载较大的场合的电机都要安装减速器及其相关部件，这样就增加了驱动装置的构件和重量，结构太复杂、不实用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种双转子径向驱动式啮合电机，该电机是以电磁力作为驱动力，将齿轮内啮合传动机构作为减速输出部件的低转速、大转矩的平动式啮合电机，本发明较好地解决了现有电机存在的各种缺陷，是一种结构简单、紧凑和实用的齿轮啮合传动电机。

为了达到上述发明目的，本发明提供了一种双转子径向驱动式啮合电机，是将电机和减速机集成为一体的大转矩、低转速的电动机，设有：电机的定子、转子，齿轮减速机的内齿圈和外齿轮，由磁极的转子与内、外转子固定架及内、外转子支架和偏心轴构成的平动约束机构，以及机壳及其两端的端盖；其中外齿轮固装在主轴上，藉由与外齿轮啮合的内齿圈的公转运动，使得外齿轮带动主轴输出低速、大转矩的自转运动；其特征在于：

所述电机设有径向均匀分布的4个磁极，每个磁极由一个定子、位于定子中间的线圈绕组及定子左右两侧的内转子和外转子组成，四个内、外转子分别嵌装于内、外转子固定架，内、外转子固定架分别固装在两侧的内、外转子支架上，组成平动机构主体；转子支架上固装有内齿圈和4个轴承，穿过轴承的4个偏心轴两端都固装在电机两端端盖上镶嵌的轴承孔内；主轴固装于电机两端的端盖中心的轴承，固装在主轴上的外齿轮随主轴一起转动；定子上的线圈绕组加电后，其两侧的两个转子同时受到电磁力作用而分别向相对方向运动，同时带动内、外转子固定架运动；当4个定子的线圈绕组按照设定顺序加电后，就驱动其内、外转子带动内、外转子固定架及转子支架在偏心轴的约束下做径向的公转运动，与此同时，内、外转子支架的运动带动内齿圈和与其啮合的外齿轮一起转动，外齿轮带动主轴旋转而输出低速、大转矩的转动；同时，由于偏心轴的约束，内、外转子支架的运动位置始终相隔180°，使得内、外转子固定架在作高速公转运动时产生的惯性力相互抵消，从而降低电机的振动。

所述定子呈“工”型，每个定子中部装有线圈绕组，该线圈绕组通电产生的电磁力驱动位于定子左右两侧的内、外转子相向运动；且每个线圈绕组产生的磁力线流经该定子及其两侧的转子形成闭合环路，不会流经其它定子而避免出现负功磁路。