一种基于双曲柄四杆机构的变速集成电机及其控制方法

本发明涉及电机，具体涉及一种基于双曲柄四杆机构的变速集成电机及其控制方法。

背景技术：

1、变速集成电机是相对精密的设备，集成有电机和变速装置，其使用目的是降低或者增加转速（相应地增加或降低转矩）。现有的变速集成电机内的变速装置，形式多样，为降低变速装置内部的复杂程度，通常将减速器的变速机构设成一级或多级，通过变速装置自身的传动比，实现电机输出过程中的加速、减速以及扩大速度输出范围的功能，是选用电机的重要环节，对电机的广泛应用起着决定性作用。

2、但是，现有变速集成电机的变速装置，一方面，无论是齿轮、钢带还是链条等减速形式，都具有结构复杂、制造难度大且制造成本高的问题；另一方面，由于输出构件的位置是固定不变的，在很多情况下不能根据外部负载的动态变化，动态调节减速装置的输出速度和扭矩，例如，输出扭矩过大时会造成机械故障，影响到机械的使用寿命。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种结构简单且能动态调整输出转速的基于双曲柄四杆机构的变速集成电机及其控制方法。

2、为解决上述技术问题，本发明首先公开了一种基于双曲柄四杆机构的变速集成电机，包括电机、箱体、双曲柄四杆机构、输出轴和铰接伸缩调节机构，所述双曲柄四杆机构和铰接伸缩调节机构设置在所述箱体内，所述双曲柄四杆机构包括输入曲柄、连杆和输出曲柄，所述电机集成在所述箱体上，所述电机的电机轴与所述输入曲柄的一端固接，所述输入曲柄的另一端与所述连杆的一端铰接，所述连杆的另一端与所述输出曲柄的一端铰接，所述输出曲柄的另一端与所述输出轴的一端固接，所述输出轴的另一端延伸到所述箱体外，所述铰接伸缩调节机构的伸缩端通过调节所述连杆在所述输出曲柄或输入曲柄的长度方向上的铰接位置以调节所述输出轴的输出转速。

3、进一步的，所述铰接伸缩调节机构包括控制组件和伸缩组件，所述输出曲柄的另一端通过一第一连接轴与所述连杆的另一端铰接，所述输出曲柄的另一端设置有长直孔，所述第一连接轴与所述长直孔滑接，所述伸缩组件安装在所述输出曲柄上，所述伸缩组件的伸缩端与所述第一连接轴连接，所述控制组件控制所述伸缩组件的伸缩端驱动所述第一连接轴沿着所述长直孔滑动。

4、进一步的，所述伸缩组件包括电池包、丝杠、丝杠电机和丝杠螺母，所述丝杠电机与所述电池包连接，所述丝杠的一端与丝杠电机传动连接，所述丝杠的另一端与丝杠螺母配合，所述丝杠螺母安装在所述第一连接轴上。

5、进一步的，所述控制组件包括无线连接的pid控制器和信号器，所述pid控制器安装在所述箱体的内壁上，所述信号器安装在所述输出曲柄上且与所述电池包、丝杠电机均连接。

6、进一步的，所述箱体内设置有电机轴承座和输出轴轴承座，所述电机的电机轴与所述电机轴承座内的轴承配合，所述输出轴与所述输出轴轴承座内的轴承配合。

7、进一步的，所述连杆的一端和所述输入曲柄的另一端通过一第二连接轴铰接，所述第二连接轴的两端设置有防松螺母。

8、进一步的，所述输出曲柄的另一端上贯穿固接有固定螺钉，所述固定螺钉与所述输出轴的一端螺纹固接。

9、然后，本发明公开了一种基于双曲柄四杆机构的变速集成电机的控制方法，采用上述基于双曲柄四杆机构的变速集成电机，包括如下步骤：s1、通过所述pid控制器发送控制信号到所述丝杠电机；s2、通过所述丝杠电机控制所述丝杠的转动方向和速度；s3、通过所述丝杠驱动所述丝杠螺母往复移动；s4、通过所述丝杠螺母推动所述第一连接轴在长直孔内移动，实现改变输出曲柄的有效长度，进而控制输出轴的输出转速。

10、进一步的，当工作条件要求输出轴输出大扭矩时，通过调整所述第一连接轴在输出曲柄上长直孔内的位置，使其靠近所述输出轴。

11、进一步的，当工作条件要求输出轴输出稳定速度时，将所述连接轴调整到远离所述输出轴的位置。

12、与现有技术相比，本发明的优点在于：

13、本发明的变速集成电机通过铰接伸缩调节机构和双曲柄四杆机构的配合，实现了对输出速度和扭矩的连续调节，极大地提高了设备的适应性和响应能力；同时，双曲柄四杆机构的集成显著降低了制造和装配的难度，同时也减少了成本和维护复杂性，提升了设备的可靠性和实用性；相比现有技术，本申请能够更加灵活地适应不同工况需求，确保动力输出的精确匹配，提升设备的整体性能和可靠性。

1.一种基于双曲柄四杆机构的变速集成电机，其特征在于，包括电机（1）、箱体（2）、双曲柄四杆机构（3）、输出轴（4）和铰接伸缩调节机构（5），所述双曲柄四杆机构（3）和铰接伸缩调节机构（5）设置在所述箱体（2）内，所述双曲柄四杆机构（3）包括输入曲柄（31）、连杆（32）和输出曲柄（33），所述电机（1）集成在所述箱体（2）上，所述电机（1）的电机轴与所述输入曲柄（31）的一端固接，所述输入曲柄（31）的另一端与所述连杆（32）的一端铰接，所述连杆（32）的另一端与所述输出曲柄（33）的一端铰接，所述输出曲柄（33）的另一端与所述输出轴（4）的一端固接，所述输出轴（4）的另一端延伸到所述箱体（2）外，所述铰接伸缩调节机构（5）的伸缩端通过调节所述连杆（32）在所述输出曲柄（33）或输入曲柄（31）的长度方向上的铰接位置以调节所述输出轴（4）的输出转速。

2.根据权利要求1所述的基于双曲柄四杆机构的变速集成电机，其特征在于，所述铰接伸缩调节机构（5）包括控制组件（51）和伸缩组件（52），所述输出曲柄（33）的另一端通过一第一连接轴（34）与所述连杆（32）的另一端铰接，所述输出曲柄（33）的另一端设置有长直孔（331），所述第一连接轴（34）与所述长直孔（331）滑接，所述伸缩组件（52）安装在所述输出曲柄（33）上，所述伸缩组件（52）的伸缩端与所述第一连接轴（34）连接，所述控制组件（51）控制所述伸缩组件（52）的伸缩端驱动所述第一连接轴（34）沿着所述长直孔（331）滑动。

3.根据权利要求2所述的基于双曲柄四杆机构的变速集成电机，其特征在于，所述伸缩组件（52）包括电池包（521）、丝杠（522）、丝杠电机（523）和丝杠螺母（524），所述丝杠电机（523）与所述电池包（521）连接，所述丝杠（522）的一端与丝杠电机（523）传动连接，所述丝杠（522）的另一端与丝杠螺母（524）配合，所述丝杠螺母（524）安装在所述第一连接轴（34）上。

4.根据权利要求3所述的基于双曲柄四杆机构的变速集成电机，其特征在于，所述控制组件（51）包括无线连接的pid控制器（511）和信号器（512），所述pid控制器（511）安装在所述箱体（2）的内壁上，所述信号器（512）安装在所述输出曲柄（33）上且与所述电池包（521）、丝杠电机（523）均连接。

5.根据权利要求1-4任一所述的基于双曲柄四杆机构的变速集成电机，其特征在于，所述箱体（2）内设置有电机轴承座（6）和输出轴轴承座（7），所述电机（1）的电机轴与所述电机轴承座（6）内的轴承配合，所述输出轴（4）与所述输出轴轴承座（7）内的轴承配合。

6.根据权利要求1-4任一所述的基于双曲柄四杆机构的变速集成电机，其特征在于，所述连杆（32）的一端和所述输入曲柄（31）的另一端通过一第二连接轴（35）铰接，所述第二连接轴（35）的两端设置有防松螺母（36）。

7.根据权利要求1-4任一所述的基于双曲柄四杆机构的变速集成电机，其特征在于，所述输出曲柄（33）的另一端上贯穿固接有固定螺钉（37），所述固定螺钉（37）与所述输出轴（4）的一端螺纹固接。

8.一种基于双曲柄四杆机构的变速集成电机的控制方法，其特征在于，采用权利要求4所述的基于双曲柄四杆机构的变速集成电机，包括如下步骤：s1、通过所述pid控制器（511）发送控制信号到所述丝杠电机（523）；s2、通过所述丝杠电机（523）控制所述丝杠（522）的转动方向和速度；s3、通过所述丝杠（522）驱动所述丝杠螺母（524）往复移动；s4、通过所述丝杠螺母（524）推动所述第一连接轴（34）在长直孔（331）内移动，实现改变输出曲柄（33）的有效长度，进而控制输出轴（4）的输出转速。

9.根据权利要求8所述的基于双曲柄四杆机构的变速集成电机的控制方法，其特征在于，当工作条件要求输出轴（4）输出大扭矩时，通过调整所述第一连接轴（34）在输出曲柄（33）上长直孔（331）内的位置，使其靠近所述输出轴（4）。

10.根据权利要求8所述的基于双曲柄四杆机构的变速集成电机的控制方法，其特征在于，当工作条件要求输出轴（4）输出稳定速度时，将所述第一连接轴（34）调整到远离所述输出轴（4）的位置。