有源同步減速機的製作方法

2023-09-19 23:31:00

專利名稱：有源同步減速機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種減速機領域。
背景技術：
傳統電動機是以發電機的原理為基礎，在電動狀態下，轉子磁場由直流電源激磁(直流電動機和同步電機)或者切割定子磁場產生二次磁場(異步電動機)，再與定子磁場共同產生徑向中心對稱的磁性拉力。在定子繞組磁場換向的過程中，機械阻力迫使徑向磁性拉力產生扭曲。從而實現轉子圓周上切線方向的力，輸出扭距。(參考資料《電機工程手冊》，第19、20、21、篇，機械工業出版社，主編哈爾濱大電機研究所、上海電器科學研究所、上海直流電機廠)。

發明內容
該減速機的電磁動力源，在減速機的內部產生，採用機械一齒差諧波減速，定子磁場力直接作用在浮動轉子齒輪(3)上，使之與外殼內齒圈(1)相切運行，因為不具有軟特性，故而得名「有源同步減速機」。
有源同步減速機，是機械和電氣綜合設計的結果。電磁動力是利用電晶體的引導作用，使三相工頻電源在定子繞組上換向的過程中，產生沿圓周移動中心不對稱的單邊徑向磁性拉力。使浮動轉子齒輪(3)與外殼內齒圈(1)，產生諧波差速運動，浮動轉子齒輪(3)的內側，連接調心滾子萬向聯軸器組件(5)帶動中心軸(4)。實現直接輸出低轉速大轉距的目的。定子磁場的工作原理是，圓周分布的六個線圈，在三相工頻電源驅動時，從三相電源波形圖上看，當n＝60度時刻，只有相鄰的兩個線圈通電，當n加30度或減30度時刻只有相鄰的三個線圈通電。
線圈內的定子磁場通過轉子形成單邊徑向磁性拉力。在三相電源換相的過程中，單邊徑向磁性拉力沿圓周移動。在浮動轉子齒輪(3)與外殼上的內齒圈(1)嚙合作用下。產生輸出轉距。
在機械傳動方面，採用一齒差減速方式，相互嚙合的齒輪，齒形相同。採用齒頂部和齒根部的凸凹圓弧，分別與齒頂圓和齒根圓相切。齒頂部和齒根部的凸凹圓弧，又與齒型角公切線相切的非標準圓弧齒形。使嚙合點落在節圓線的切點上。避免了常規漸開線齒型的齒型幹涉。也克服了常規漸開線齒型變位齒輪，內外齒嚙合時，嚙合受力點不在齒輪的節圓切點上。造成齒面摩擦，運行不穩效率下降的缺點。(參考資料化學工業出版社《機械設計手冊》第二版中冊703頁，「少齒差行星齒輪傳動受力分析」)。


圖1是本實用新型縱向剖視圖；圖2是圖1的A-A剖視圖；圖3是圖1的B-B剖視圖；圖4是三相工頻電源波形圖；圖5是電晶體在繞組上的接線示意圖。
具體實施例方式
一種有源同步減速機，由外殼內齒圈(1)、定子(2)、浮動轉子齒輪(3)中心軸(4)、調心滾子萬向聯軸器組件(5)及前後端蓋(6)組成，浮動轉子齒輪(3)與外殼內齒圈(1)相切旋轉運行。
有源同步減速機的定子為六槽，繞組在圓周上均布共計六個，相鄰的兩個繞組不能重疊。即節距等於跨距。利用電晶體的引導作用，使三相工頻電源在定子繞組上換向的過程中，產生沿圓周移動的不對稱單邊徑向磁性拉力，使浮動轉子齒輪(3)與外殼內齒圈(1)，產生諧波差速運動，浮動轉子齒輪(3)的內側，連接調心滾子萬向聯軸器組件(5)帶動中心軸(4)，實現直接輸出低轉速大轉距的目的。
接線方法是將六個繞組中的每一個同名端接在一起，為中心點。另一端接晶體二極體。二極體的接線方法是，每一相在徑向對稱的兩個繞組上，一頭接二極體的正端，二極體的負端接電源。另一頭接二極體的負端，二極體的正端接同一相電源。另外兩相接法一樣。但是，同一個方向的三個二極體在空間相差一百二十度。
在機械傳動方面，採用一齒差諧波減速方式，相互嚙合的齒輪，齒形相同，採用齒頂部和齒根部的凸凹圓弧，分別與齒頂圓和齒根圓相切，齒頂部和齒根部的凸凹圓弧，又與齒型角公切線相切的非標準圓弧齒形，嚙合點在節圓線的切點上。
有源同步減速機的設計和轉距計算方法與傳統電動機完全不同。該產品是以電磁鐵的設計方案為理論基礎，電磁吸引力F＝B2S/2u。
N等號右邊的分子第一項是磁通密度的平方，第二項是鐵心截面積，分母是二倍的空氣間隙。(參考資料，吉林人民出版社1980年9月第一版《實用電子公式手冊》，[日]阿部節次著。張德春譯)因為電流是正弦半波脈動，所以採用下式F＝1/2(IN2)u。A/d2N
IN 安匝U. 導磁係數A 每個線圈內的鐵心截面積(平方釐米)d 空氣間隙(參考資料北京理工大學出版社2001年11月第二版《電磁控制元件》。編著葛偉亮、賀力勤)。
該公式只是計算出電磁力F的值。因為相鄰兩個線圈垂直中心線之間的角度是六十度。所以，有源同步減速機的輸出轉距就是M＝FrNm其中r為轉子的半徑。
在機械傳動方面，採用一齒差諧波減速方式，非標準圓弧齒形的內齒圈在機殼的端部與機殼做成一體。轉子為厚壁管狀，端部加工成非標準圓弧齒形的齒輪。齒數為內齒圈的齒數減1。
用途及效益該產品將減速機與電動機兩者的功能合二為一，突破傳統思維，是全新的設計理念，它不但能作一般的減速機用。還有反應速度快，沒有慣性的特點。能在某一個角度範圍內連續正反轉運行。
啟動時電流略有變化，堵轉時電流保持不變。另外還有同步特性。在額定轉距範圍內，轉速不受負載轉距的影響。輸出特性曲線為矩形。所以非常適合用在間歇運行頻繁啟動及頻繁正反轉的場合。
如自動線、機械手、及要求數臺設備同步運行等。還可以用在交流伺服系統，簡化機械結構，降低控制成本。在需要強制性安全保護的設備上採用該產品作驅動，如電鋸、軋草機等。用紅外線開關作傳感器，人體接近時，立即停車，可達到安全保護的目的。如果衝床，剪扳機等設備用該產品作驅動，不但能實現安全保護。並且沒有強大的啟動電流，可實現衝剪間歇時段的斷電控制，避免電機空轉浪費能源，因此達到進一步節能的效果。
在數控伺服系統中。傳統的步進電機無法實現大功率，因為轉子轉動慣量太大時，啟動會丟脈衝。該產品轉子是浮動狀態，重量輕，反應速度快，作步進電機用，啟動時不會丟脈衝。步距角可做到0.5度以下。採用變頻器也可以實現調速。，還可以用在交流伺服系統中做伺服控制。
權利要求
1.一種有源同步減速機，其特徵是，它是由外殼內齒圈(1)、定子(2)、浮動轉子齒輪(3)中心軸(4)、調心滾子萬向聯軸器組件(5)及前後端蓋(6)組成，浮動轉子齒輪(3)與外殼內齒圈(1)相切旋轉運行。
2.根據權利要求1所述的有源同步減速機，其特徵在於，利用電晶體的引導作用，使三相工頻電源在定子繞組上換向的過程中，產生沿圓周移動的不對稱單邊徑向磁性拉力，使浮動轉子齒輪(3)與外殼內齒圈(1)，產生諧波差速運動，浮動轉子齒輪(3)的內側，連接調心滾子萬向聯軸器組件(5)帶動中心軸(4)，實現直接輸出低轉速大轉距的目的。
3.根據權利要求1所述的有源同步減速機，其特徵在於，在機械傳動方面，採用一齒差諧波減速方式，相互嚙合的齒輪，齒形相同，採用齒頂部和齒根部的凸凹圓弧，分別與齒頂圓和齒根圓相切，齒頂部和齒根部的凸凹圓弧，又與齒型角公切線相切的非標準圓弧齒形，嚙合點在節圓線的切點上。
4.根據權利要求1至3中的任何一項所述的有源同步減速機，其特徵在於，電磁動力是在減速機內部產生，磁場力直接作用在浮動轉子齒輪(3)上，使之與外殼內齒圈(1)相切旋轉運行。
全文摘要
本發明涉及一種有源同步減速機，是機械和電氣綜合設計的結果。電磁動力是利用電晶體的引導作用，使三相工頻電源在定子繞組上換向的過程中，產生沿圓周移動的不對稱單邊徑向磁性拉力。使浮動轉子齒輪與外殼內齒圈產生諧波差速運動，浮動轉子齒輪的內側，連接調心滾子萬向聯軸器組件帶動中心軸。實現直接輸出低轉速大轉距的目的。在機械傳動方面，採用一齒差減速方式，相互嚙合的齒輪，齒形相同。採用齒頂部和齒根部的凸凹圓弧，分別與齒頂圓和齒根圓相切。齒頂部和齒根部的凸凹圓弧，又與齒型角公切線相切的非標準圓弧齒形。避免了常規漸開線齒型的齒型幹涉。使嚙合點落在節圓線的切點上。提高了運行的平穩性。
文檔編號H02K17/00GK1633012SQ20051000223
公開日2005年6月29日 申請日期2005年1月18日 優先權日2005年1月18日
發明者禹文華 申請人:禹文華