基于球形電機驅動的齒輪變速機構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及特種機電設備技術領域，更具體地說是涉及一種基于球形電機驅動的齒輪變速機構。
【背景技術】
[0002]隨著工業技術的發展，變速機構越來越受到生產者的青睞。由于齒輪傳動精確穩定，所以目前的變速機構主要采用大量的齒輪。但是齒輪制造成本和安裝精度較高，不宜大量使用。而且大部分的變速機構電機轉子軸與齒輪之間緊密連接，一旦電機出現故障，轉子軸容易出現卡死現象，進而燒壞機構。伴隨著現代科學技術的不斷發展，學者們提出一種能夠在單臺電機上實現多自由度運動的球形電機，從而可以同時取代多臺電機，在減少電機的同時提高傳遞運動的精確性，提高機械集成度、提高元件利用率，但是迄今為止還沒有相應傳動結構的公開報導。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種基于球形電機驅動的齒輪變速機構，以使得球形電機在減少電機的同時提高傳遞運動的精確性，提高機械集成度、提高元件利用率。
[0004]本實用新型為解決技術問題采用如下技術方案:
[0005]本實用新型基于球形電機驅動的齒輪變速機構的結構特點是:包括球形電機和齒輪傳動機構，所述齒輪傳動機構是在球形電機的電機轉子軸的軸端設置由第一傘齒輪和第二傘齒輪相互嚙合構成的轉向機構，所述第一傘齒輪通過螺紋固定連接在電機轉子軸的軸端，第二傘齒輪與第二圓柱直齒輪同軸設置在連接軸的兩端，以所述第二圓柱直齒輪作為行星輪;在齒輪變速機構的輸出軸上設置與所述第二圓柱直齒輪相互嚙合的第一圓柱直齒輪，行星架的一端套裝在輸出軸上，另一端通過軸承套裝在所述連接軸上。
[0006]本實用新型基于球形電機驅動的齒輪變速機構的結構特點也在于:所述球形電機為多自由度永磁球形電機。
[0007]本實用新型基于球形電機驅動的齒輪變速機構的結構特點也在于:所述軸承為雙列圓柱滾子軸承。
[0008]與已有技術相比，本實用新型有益效果體現在:
[0009]1、本實用新型具有變傳動比的優勢，是以簡單的傳動機構可以實現變傳動比傳動，其自轉狀態下的傳動比和公轉狀態下的傳動比，兩者之間相互獨立，互不干涉，滿足線性疊加原理。由于可以疊加，能獲多種多不同的傳動比。
[0010]2、本實用新型機構靈敏，傳統的電機都是單自由度運動，只能從一個方向提供動力，需要采用變頻、電磁、變極、調壓等方法改變轉子軸的轉速。而球形電機具有多自由度方向運動和多自由度方向驅動的特點，本實用新型充分利用球形電機的特點，可以同時從兩個方向對轉子軸進行調速，進而可縮短啟動、制動、改變轉速的時間。
[0011]3、本實用新型安全性好，在實際生活中，一些電機的損毀常常是由于轉子軸被卡死未能得到及時的故障處理而導致的，即使被發現，由于電機轉子軸的慣性運動而不能及時停止被燒毀。而球形電機可以及時處理，一旦外部轉子軸出現故障，電機運動雖然不能及時停，但是由于球形電機的多自由度特性，可以控制它向遠離齒輪嚙合的方向傾斜，從而使得兩個傘齒輪分開，脫離齒輪變速機構，進而不會燒毀電機。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型結構不意圖。
[0013]圖中標號:I電機轉子軸，2第一傘齒輪，3第二傘齒輪，4第一圓柱直齒輪，5軸承，6行星架，7輸出軸，8第二圓柱直齒輪。
【具體實施方式】
[0014]參見圖1，本實施例中基于球形電機驅動的齒輪變速機構包括球形電機和齒輪傳動機構，齒輪傳動機構是在球形電機的電機轉子軸I的軸端設置由第一傘齒輪2和第二傘齒輪3相互嚙合構成的轉向機構，第一傘齒輪2通過螺紋固定連接在電機轉子軸I的軸端，第二傘齒輪3與第二圓柱直齒輪8同軸設置在連接軸的兩端，以第二圓柱直齒輪8作為行星輪;在齒輪變速機構的輸出軸7上設置與第二圓柱直齒輪8相互嚙合的第一圓柱直齒輪4，行星架6的一端套裝在輸出軸7上，另一端通過軸承5套裝在連接軸上。
[0015]本實施例中球形電機為多自由度永磁球形電機，軸承5為雙列圓柱滾子軸承。
[0016]本實施例中是以第一傘齒輪2與第二傘齒輪3相互嚙合將電機轉子軸I的傾斜運動轉換成水平運動，實現轉向，并通過第二圓柱直齒輪8和第一圓柱直齒輪4的嚙合將運動傳遞于輸出軸7上，實現軸出軸7的旋轉運動。
[0017]自轉狀態時，只有電機轉子軸I繞自身軸線旋轉，帶動第一傘齒輪2旋轉，由第二傘齒輪3帶動同軸的第二圓柱直齒輪8旋轉，行星架6保持靜止，最終帶動輸出軸7旋轉；
[0018]公轉狀態時，電機轉子軸I帶動第一傘齒輪2繞輸出軸7的軸線進行旋轉，同時通過第二傘齒輪3的嚙合傳動使行星架6發生轉動，最終帶動輸出軸7旋轉。
[0019]混合轉動狀態時，自轉狀態和公轉狀態可同時進行。
[0020]如圖1所示，本實施例中球形電機在接通電流后可以提供兩個動力源，第一動力源Pl實現機構在自轉狀態下的調速，第二動力源P2實現機構在公轉狀態下的調速。由一對傘齒輪和一對圓柱直齒輪構成的傳動機構實現了多種傳動比，從而實現變傳動比。
【主權項】
1.基于球形電機驅動的齒輪變速機構，其特征是:包括球形電機和齒輪傳動機構，所述齒輪傳動機構是在球形電機的電機轉子軸(I)的軸端設置由第一傘齒輪(2)和第二傘齒輪(3)相互嚙合構成的轉向機構，所述第一傘齒輪(2)通過螺紋固定連接在電機轉子軸(I)的軸端，第二傘齒輪(3)與第二圓柱直齒輪(8)同軸設置在連接軸的兩端，以所述第二圓柱直齒輪(8)作為行星輪;在齒輪變速機構的輸出軸(7)上設置與所述第二圓柱直齒輪(8)相互嚙合的第一圓柱直齒輪(4)，行星架(6)的一端套裝在輸出軸(7)上，另一端通過軸承(5)套裝在所述連接軸上。2.根據權利要求1所述的基于球形電機驅動的齒輪變速機構，其特征是:所述球形電機為多自由度永磁球形電機。3.根據權利要求1所述的基于球形電機驅動的齒輪變速機構，其特征是:所述軸承(5)為雙列圓柱滾子軸承。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于球形電機驅動的齒輪變速機構，包括球形電機和齒輪傳動機構，齒輪傳動機構是在球形電機的電機轉子軸的軸端設置由第一傘齒輪和第二傘齒輪相互嚙合構成的轉向機構，第一傘齒輪通過螺紋固定連接在電機轉子軸的軸端，第二傘齒輪與第二圓柱直齒輪同軸設置在連接軸的兩端，以第二圓柱直齒輪作為行星輪；在齒輪變速機構的輸出軸上設置與第二圓柱直齒輪相互嚙合的第一圓柱直齒輪，行星架的一端套裝在輸出軸上，另一端通過軸承套裝在連接軸上。本實用新型充分利用了球形電機的多自由度特點，其傳動靈敏、變傳動比、安全可靠。
【IPC分類】F16H3/087, F16H57/023
【公開號】CN205207555
【申請號】CN201521075361
【發明人】李院生, 過希文, 張豹
【申請人】安徽大學
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月18日