本發(fā)明涉及電機、減速器及二者之間的裝配技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種集成減速器的一體電機。

背景技術(shù)：

隨著電機，特別是伺服電機，在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍越來越廣，對電機輸出的精度、轉(zhuǎn)矩等要求也越來越高。目前，市場上的電機一般都要經(jīng)過減速器后才與負(fù)載相連接，即電機和減速器基本上是分開安裝固定的，這樣的安裝結(jié)構(gòu)會引入諸多誤差因素，降低最終輸出軸的精度。此外，這種結(jié)構(gòu)的電機和減速器整體體積十分龐大，外形結(jié)構(gòu)不美觀。在安裝時需要把電機和減速器分別安裝在基座上，裝配比較麻煩，后期維護保養(yǎng)也很繁瑣，直接影響生產(chǎn)與維護成本；而且，在一些特定場合，還對電機及減速器的安裝空間有嚴(yán)格的要求。綜上可知，當(dāng)下電機的設(shè)計和制造遇到了新的挑戰(zhàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種集成減速器的一體電機，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的輸出軸精度降低、體積大等問題。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種集成減速器的一體電機，其包括：機殼，呈筒狀；伺服電機，固定于所述機殼內(nèi)部，包括電機殼、前端蓋、后端蓋、轉(zhuǎn)軸，所述前端蓋、后端蓋分別位于所述電機殼的兩端，所述轉(zhuǎn)軸位于所述電機殼內(nèi)部，并且所述轉(zhuǎn)軸的前端、后端分別通過軸承設(shè)于所述前端蓋、后端蓋中；所述前端蓋的前側(cè)設(shè)有環(huán)形凸臺，且所述環(huán)形凸臺內(nèi)部設(shè)有內(nèi)齒，所述轉(zhuǎn)軸前端的部分截面呈橢圓形；諧波減速器，位于所述機殼內(nèi)部，并靠近所述機殼的開口處，包括波發(fā)生器、柔性軸承、柔輪、軸承、諧波減速器法蘭，所述波發(fā)生器即為所述轉(zhuǎn)軸前端的截面呈橢圓形的部分，所述柔性軸承套設(shè)于所述波發(fā)生器上，所述柔輪的有齒一端套設(shè)于所述柔性軸承上，并與所述環(huán)形凸臺內(nèi)部的內(nèi)齒嚙合；所述軸承包括軸承內(nèi)圈、軸承外圈，所述軸承的軸承內(nèi)圈位于所述環(huán)形凸臺外側(cè)并固定于所述環(huán)形凸臺外側(cè)；所述柔輪的另一端位于所述軸承的軸承外圈和諧波減速器法蘭之間，并與所述軸承的軸承外圈和諧波減速器法蘭固定；輸出軸，一端固定于所述諧波減速器法蘭上，所述輸出軸和轉(zhuǎn)軸同軸。

優(yōu)選地，所述機殼的一端設(shè)有端板，使得所述機殼形成圓桶狀。

優(yōu)選地，所述機殼的內(nèi)部設(shè)有臺階狀止口，所述前端蓋的邊緣部分固定于所述止口上。

優(yōu)選地，所述機殼開口的外側(cè)設(shè)有止口結(jié)構(gòu)以及法蘭結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述諧波減速器法蘭中心設(shè)有內(nèi)孔，所述內(nèi)孔的邊緣向內(nèi)側(cè)延伸并與所述轉(zhuǎn)軸的前端端面靠近。

優(yōu)選地，所述輸出軸為中空結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)軸為中空結(jié)構(gòu)，使得沿著所述一體電機的軸線方向形成貫通長孔。

優(yōu)選地，所述內(nèi)孔的延伸邊緣端面與所述轉(zhuǎn)軸的端面之間設(shè)有唇形密封圈，所述轉(zhuǎn)軸、所述柔性軸承、所述前端蓋之間的位置設(shè)有油封。

優(yōu)選地，還包括：伺服驅(qū)動器，設(shè)于所述機殼中，并位于所述伺服電機后端，并且包括控制板、驅(qū)動板。

優(yōu)選地，所述伺服驅(qū)動器還包括支撐于所述機殼內(nèi)部的支架，所述驅(qū)動板、控制板設(shè)于所述支架上，所述控制板、驅(qū)動板平行并同時垂直于所述轉(zhuǎn)軸的軸線設(shè)置，所述支架、驅(qū)動板、控制板中心皆為通孔。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動板、控制板之間以及所述驅(qū)動板、控制板與所述伺服電機之間均具有一定距離。

分析可知，本發(fā)明提出一種伺服電機、諧波減速器的一體電機設(shè)備，可以把伺服電機、減速器、伺服驅(qū)動器做成一體，減少由于分體式結(jié)構(gòu)帶來的設(shè)計和安裝誤差。同時，由于伺服驅(qū)動器反饋調(diào)節(jié)的存在，進一步使得一體機的精度得到保證。

此外，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)在安裝空間上也能滿足現(xiàn)如今嚴(yán)格的要求，具備相當(dāng)?shù)拿烙^性，維護保養(yǎng)也很方便，滿足對安裝空間、輸出精度和扭矩有較高要求的應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中沿方向A的示意圖；

圖3為圖2中沿線G-G的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例的伺服電機示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例的諧波減速器示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例的伺服驅(qū)動器示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步詳細(xì)說明。

如圖1-圖3所示，本發(fā)明實施例包括機殼1、伺服驅(qū)動器2、伺服電機3、諧波減速器4和輸出軸5。機殼1優(yōu)選呈圓桶狀，一端設(shè)有端板11，一端開口，輸出軸5設(shè)置于諧波減速器4上，并位于機殼1的開口中，諧波減速器4、伺服電機3、伺服驅(qū)動器2則是從機殼1的開口沿機殼1的軸向依次設(shè)置于機殼1中。

具體地，如圖3、圖4所示(由于伺服電機3和伺服驅(qū)動器2之間存在部件共用，因此圖1、圖2示出了伺服驅(qū)動器2的部分部件)，伺服電機3包括前端蓋301、后端蓋304、前軸承309、后軸承306、定子(或稱伺服電機定子)308、磁鋼303、中空的轉(zhuǎn)軸307、電機殼302和旋轉(zhuǎn)變壓器305、油封310、擋片311等。

前端蓋301呈環(huán)狀，也即其中心設(shè)有內(nèi)孔，外側(cè)(圖4中的前端蓋301的左側(cè))設(shè)有一環(huán)形凸臺3011，環(huán)形凸臺3011內(nèi)部滾有內(nèi)齒。內(nèi)側(cè)(圖4中的前端蓋301的右側(cè))設(shè)有內(nèi)孔止口(未標(biāo)記，嵌置前軸承309之處)和環(huán)形凸臺3012。后端蓋304內(nèi)側(cè)(圖4中的后端蓋304的左側(cè))設(shè)有內(nèi)孔止口(未標(biāo)記，嵌置后軸承306之處)和環(huán)形凸臺3041，外側(cè)(圖4中的后端蓋304的右側(cè))設(shè)有一環(huán)狀凹槽(未標(biāo)記，嵌入旋轉(zhuǎn)變壓器305之處)。

電機殼302呈筒狀，優(yōu)選呈圓筒狀。其兩端分別裝卡于前端蓋301和后端蓋304內(nèi)側(cè)環(huán)形凸臺3012、環(huán)形凸臺3041。

后軸承306外圈裝卡在后端蓋304內(nèi)側(cè)內(nèi)孔止口處。一對擋片311裝卡在前端蓋301內(nèi)側(cè)內(nèi)孔止口處，前軸承309外圈裝入前端蓋301內(nèi)側(cè)內(nèi)孔止口，并緊靠擋片311，即前軸承309外圈與機殼1的具有開口一端的距離大于擋片311與機殼1的具有開口一端的距離，在圖4中，擋片311位于前軸承外圈的左側(cè)。

前軸承309內(nèi)圈、后軸承306內(nèi)圈則分別裝卡在轉(zhuǎn)軸307如圖4所示的兩段軸肩處，轉(zhuǎn)軸307呈圓柱狀，優(yōu)選地，其為中空的圓柱狀，外壁上設(shè)有多個不同規(guī)格的軸肩(即不同軸徑的軸肩)。

油封310為一個環(huán)形密封圈，安裝在轉(zhuǎn)軸307和前端蓋301中心內(nèi)孔壁之間。

定子308固定在電機殼302內(nèi)壁上，磁鋼303安裝在轉(zhuǎn)軸307如圖4所示的一段軸肩處，且與定子308間設(shè)計有可轉(zhuǎn)動間隙。優(yōu)選，安裝有磁鋼303的軸肩的軸徑小于裝卡有前軸承309內(nèi)圈的軸肩的軸徑，且大于裝卡有后軸承306內(nèi)圈的軸肩的軸徑。

旋轉(zhuǎn)變壓器305安裝在轉(zhuǎn)軸307末端，旋轉(zhuǎn)變壓器包括定子(或稱旋轉(zhuǎn)變壓器定子)3051、轉(zhuǎn)子(或稱旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子)3052和殼體(或稱旋轉(zhuǎn)變壓器殼體)3053，旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子3052與伺服電機的轉(zhuǎn)軸307同心安裝，定子3051通過其殼體3053固定在伺服電機后端蓋304外側(cè)，并卡緊在后端蓋304外側(cè)環(huán)狀凹槽內(nèi)，且與轉(zhuǎn)子3052同心。

轉(zhuǎn)軸307靠近前端蓋301處有一橢圓形軸肩(即軸肩斷面為橢圓形)，在垂直于轉(zhuǎn)軸307軸線方向上，橢圓形軸肩所在位置與滾有內(nèi)齒的環(huán)形凸臺3011所在位置相對應(yīng)。

如圖3、圖5所示，諧波減速器4包括：波發(fā)生器401、柔性軸承402、柔輪403、鋼輪404、軸承(包括軸承內(nèi)圈405、軸承外圈406和二者之間的未標(biāo)記的滾子)、法蘭(或稱諧波減速器法蘭)407、O形密封圈408、O形密封圈409、O形密封圈410、唇形密封圈411等。

波發(fā)生器401與伺服電機3的轉(zhuǎn)軸307設(shè)計為一體，也即轉(zhuǎn)軸307左端的橢圓形軸肩即為該波發(fā)生器401。

鋼輪404與伺服電機3的前端蓋301設(shè)計為一體，換言之，鋼輪404即為上述的滾有內(nèi)齒的環(huán)形凸臺3011。鋼輪404通過螺釘與位于其外側(cè)(圖5中的左側(cè))的軸承的軸承內(nèi)圈405相連接。

柔性軸承402嵌套安裝于波發(fā)生器401上面，柔輪403有齒一端嵌套安裝在柔性軸承402外表面，且與鋼輪404內(nèi)齒相嚙合；柔輪403另一端位于軸承外圈406外側(cè)(圖5中的左側(cè))，并與軸承外圈406通過螺釘相連接。

法蘭407呈圓盤狀，通過螺釘與柔輪403和軸承外圈406相連接，優(yōu)選地，該螺釘同時連接軸承外圈406、柔輪403、法蘭407。

O形密封圈408、409、410則分別安裝在法蘭407與柔輪403之間、柔輪403與軸承外圈406之間、軸承內(nèi)圈405與鋼輪404之間的間隙處。

法蘭407的中心區(qū)域設(shè)有內(nèi)孔，優(yōu)選地，該內(nèi)孔邊緣向內(nèi)延伸設(shè)有環(huán)形凸臺4071，環(huán)形凸臺4071的端面指向轉(zhuǎn)軸307的左端面，唇形密封圈411則安裝于法蘭407與轉(zhuǎn)軸307相接處。

為了進一步發(fā)揮本實施例的效果，提高集成度，本實施例還包括伺服驅(qū)動器2，如圖3、圖6所示，伺服驅(qū)動器2固定在伺服電機3后端，伺服驅(qū)動器2包括支架200和支架200上設(shè)置的驅(qū)動板201、控制板202，驅(qū)動板201為伺服電機3提供驅(qū)動電流，即把外部交流電轉(zhuǎn)化為伺服電機3轉(zhuǎn)動所需的U、V、W三相交流電，控制板202根據(jù)上述旋轉(zhuǎn)變壓器305的反饋值，通過其內(nèi)部控制算法輸出相應(yīng)控制信號，控制驅(qū)動板201U、V、W三相交流電的頻率和幅值，改變伺服電機3運行狀態(tài)，以滿足外部工況需求，驅(qū)動板201和控制板202與電機3后端、機殼1的端板11均預(yù)留一定安裝距離。優(yōu)選地，支架200及其上的驅(qū)動板201、控制板202中心均開有圓孔，圓孔與轉(zhuǎn)軸307同軸。

再如圖1-圖3所示，機殼1基本完全覆蓋并保護設(shè)置其中的諧波減速器4、伺服電機3、伺服驅(qū)動器2，外殼1內(nèi)壁與諧波減速器4的法蘭407之間處應(yīng)預(yù)留一定轉(zhuǎn)動間隙。機殼1的具有開口的端部(或稱開口端部)內(nèi)側(cè)(圖3的右側(cè))設(shè)有一止口，伺服電機3的前端蓋301裝卡在該止口處，并通過螺釘6固定。機殼1開口端部外邊緣還設(shè)有一安裝法蘭7，安裝法蘭7上開設(shè)有止口和一圈安裝螺釘孔。機殼1尾部內(nèi)側(cè)與伺服驅(qū)動器2外表面(即支架)配合安裝，即保證配合機殼尾部內(nèi)側(cè)與支架200具有一定松緊度時的安裝，并在機殼1端板11開設(shè)有與轉(zhuǎn)軸307同心的圓孔。

輸出軸5一端外接于諧波減速器法蘭407。優(yōu)選地，輸出軸5外部有一法蘭，法蘭處開設(shè)一圈螺釘孔，輸出軸5通過螺釘固定在諧波減速器4的法蘭407處，具體地，可以在法蘭407中心處形成一環(huán)狀凹槽，輸出軸的法蘭裝卡于該環(huán)狀凹槽處。進一步地，輸出軸5內(nèi)部具有中空結(jié)構(gòu)。借此，可以實現(xiàn)輸出軸5、諧波減速器4、伺服電機3、伺服驅(qū)動器2和機殼1內(nèi)部均是中空結(jié)構(gòu)或通孔，沿著本實施例的軸線在其內(nèi)部會形成一個貫通的長孔，既可以用于內(nèi)部走線，又利于散熱。

在裝配本實施例時，可以參考如下步驟：

針對伺服電機3，首先把磁鋼303過盈安裝在轉(zhuǎn)軸307中間一段軸肩上，然后把前軸承309裝在轉(zhuǎn)軸307左側(cè)較高一段軸肩(即該處軸肩的軸徑大于中間一段軸肩的軸徑)上，且轉(zhuǎn)軸307最高一段軸肩(即該處軸肩的軸徑大于較高一段軸肩的軸徑)擋住前軸承309內(nèi)圈。同理，后軸承306內(nèi)圈擋在轉(zhuǎn)軸307后端一軸肩上。由于諧波減速器4的波發(fā)生器401和轉(zhuǎn)軸307做成一體，所以可把柔性軸承402嵌套在波發(fā)生器401外，把油封310安裝于柔性軸承402右側(cè)，例如緊靠柔性軸承402處，同時嵌套安裝在轉(zhuǎn)軸307與前端蓋301中心內(nèi)孔壁之間位置處。

針對諧波減速器4，首先把具有鋼輪404的伺服電機3的前端蓋301與諧波減速器4的軸承內(nèi)圈405安裝固定在一起，然后把柔輪403有齒一端放入前端蓋301內(nèi)部，再把唇形密封圈411嵌套安裝在法蘭407右側(cè)薄壁圓面上。把法蘭407端面從輸出軸5一側(cè)壓在柔輪403圓面上，通過螺釘把法蘭407、柔輪403和軸承外圈406固接在一起；最后，再把輸出軸5通過螺釘固定在法蘭407左側(cè)。

對于已部分預(yù)裝配的伺服電機3和諧波減速器4，再把已安裝前軸承309、后軸承306、磁鋼303、油封310和柔性軸承402的轉(zhuǎn)軸307從一側(cè)插入到諧波減速器4內(nèi)部，使柔性軸承402塞入到柔輪403內(nèi)，且保證柔輪403和與前端蓋301做成一體的鋼輪404保持可正常嚙合的間隙，使安裝在諧波減速器4的法蘭407處的唇形密封圈411與轉(zhuǎn)軸307相接觸；

在此之后，再把伺服電機3的定子308安裝在電機殼302內(nèi)，把已安裝定子308的電機殼302配合安裝到前端蓋301上，把后端蓋304安裝到電機殼302上，且使后端蓋304與后軸承306外圈相接觸。

再把旋轉(zhuǎn)變壓器305嵌套在轉(zhuǎn)軸307上，且使旋轉(zhuǎn)變壓器305左側(cè)裝卡在后端蓋304外側(cè)環(huán)狀凹槽內(nèi)。

完成之前步驟，即可通過機殼1內(nèi)部止口將機殼1與前端蓋301配合安裝，在安裝機殼1時，伺服驅(qū)動器2也要同步安裝，而且機殼1后部內(nèi)壁要與伺服驅(qū)動器2外表面相配合，起到外殼1后部支撐的作用。

本實施例在工作時，其運行過程大致如下：

轉(zhuǎn)軸307在伺服電機3通電時轉(zhuǎn)動，與轉(zhuǎn)軸307一體的波發(fā)生器401和同心安裝于轉(zhuǎn)軸307的旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子也隨之轉(zhuǎn)動，波發(fā)生器401驅(qū)動柔性軸承402轉(zhuǎn)動，柔性軸承402又把轉(zhuǎn)動傳遞給柔輪403，柔輪403在與前端蓋301一體的鋼輪404的限制下，唯一嚙合鋼輪404進行轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的柔輪403與軸承外圈406固定，軸承外圈406又與法蘭407固定，法蘭407又與輸出軸5固定，由于軸承內(nèi)圈405固定在電機前端蓋301上，前端蓋301又固定不轉(zhuǎn)動，最終經(jīng)過減速的運動通過柔輪403、軸承外圈406、法蘭407傳遞給輸出軸5；與此同時，旋轉(zhuǎn)變壓器定子3051內(nèi)部通有激磁電流，產(chǎn)生一包絡(luò)轉(zhuǎn)子3052的電磁場，轉(zhuǎn)子3052在轉(zhuǎn)軸307的帶動下發(fā)生旋轉(zhuǎn)，由于電磁感應(yīng)原理，轉(zhuǎn)子內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電壓，感應(yīng)電壓反饋給驅(qū)動板201和控制板202，感應(yīng)電壓和轉(zhuǎn)角之間具有函數(shù)關(guān)系，控制板202通過內(nèi)部算法得到此時轉(zhuǎn)軸307的轉(zhuǎn)角，根據(jù)此轉(zhuǎn)角信息，控制板202對驅(qū)動板201發(fā)送新的控制信號，進而控制伺服電機3按照新的方式轉(zhuǎn)動。

綜上，本發(fā)明提供一種集成有減速器及伺服驅(qū)動器的一體電機，包括機殼、伺服驅(qū)動器、伺服電機、諧波減速器和輸出軸。其中，伺服電機位于中心位置，諧波減速器安裝于伺服電機前端蓋位置，輸出軸安裝于諧波減速器前端位置，伺服驅(qū)動器安裝于伺服電機后端位置，機殼對諧波減速器、伺服電機和伺服驅(qū)動器全覆蓋。分析可知，本發(fā)明通過把伺服電機、諧波減速器、伺服驅(qū)動器整合到一體，諧波減速器的部分零件與電機做成一體，從原理上避免了分體式結(jié)構(gòu)帶來的組合誤差，提高了一體電機整體精度。其次，本發(fā)明實現(xiàn)模塊化設(shè)計，可以大大減少產(chǎn)品設(shè)計階段分別對伺服電機、諧波減速器、伺服驅(qū)動器選型所耗時間。另外，本發(fā)明體積縮小，可以減少產(chǎn)品使用所占空間。此外，本發(fā)明優(yōu)選的全中空設(shè)計可滿足一些特殊使用場合內(nèi)部走線的需求。

由技術(shù)常識可知，本發(fā)明可以通過其它的不脫離其精神實質(zhì)或必要特征的實施方案來實現(xiàn)。因此，上述公開的實施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或在等同于本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明包含。