减速直驱式章动永磁电机及其工作方法与流程

减速直驱式章动永磁电机及其工作方法
1.技术领域：本发明涉及一种减速直驱式章动永磁电机及其工作方法。
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背景技术：
随着电动汽车、高速轨道交通和电力推进船舶等新兴行业的兴起，现代工业中对于低速直驱电机的需求越来越多。
3.传统的解决方案是采用简单的将高速电机与机械齿轮箱的简单串联组合，这种结构不仅导致机械结构冗余复杂，并且由于机械齿轮箱的存在，不可避免的存在摩擦、振动和噪声等问题，同时不具备一定的过载保护能力；另一种常见的解决方案为使用rv减速器与其进行集成一体化设计，这种结构存在的问题是由于rv减速器结构较为复杂，加工难度较大，并且成本较高。
4.另外采用谐波减速器与永磁电机的组合方式也能实现低速大转矩的输出，但是谐波减速器由于使用的是柔轮结构，导致其传动扭矩受限，并且容易损坏。
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技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种减速直驱式章动永磁电机及其工作方法，该减速直驱式章动永磁电机具有结构紧凑、体积小、可靠性和传动效率较高。
6.本发明减速直驱式章动永磁电机，其特征在于：包括相互罩置的电机机座和电机盖，所述电机机座与电机盖构成的机体内设有中间轴和依次套在中间轴上的驱动盘、球轴承和转动磁齿轮，所述驱动盘的外周固定设有第一永磁体，所述电机机座的内周壁固定设有与第一永磁体相对应的电机定子绕组，所述驱动盘侧面上设有压杆和球形凸台，所述球轴承上固定设有章动磁齿轮，所述章动磁齿轮的侧面设有与压杆和球形凸台配合限位的凹槽道，所述转动磁齿轮和章动磁齿轮相对的侧面布设有相互作用的永磁体，所述转动磁齿轮侧部具有电机的输出端；所述压杆高度大于球形凸台，在章动磁齿轮的外周固定设有至少一个定位销，所述定位销限位在位于电机盖的直槽内滑动。
7.进一步的，上述驱动盘侧面上设有一个压杆和三个球形凸台，一个压杆和三个球形凸台圆周均布在驱动盘的侧面，且一个压杆、三个球形凸台与中间轴同轴心，压杆的端头为球面。
8.进一步的，上述球轴承的内圈套置在中间轴上且轴向不能移动，章动磁齿轮的内周固定套置在球轴承的外圈。
9.进一步的，上述章动磁齿轮的外周为锥面，该锥面与中间轴轴心线形成夹角，所述定位销呈柱形且具有两个，并且均布在章动磁齿轮的外周，定位销的轴心线与中间轴的轴心线垂直，所述直槽与定位销锥垂直。
10.进一步的，上述转动磁齿轮和章动磁齿轮相对的侧面为锥面，章动磁齿轮的锥面上均布有30个第二扇形永磁体，30个第二扇形永磁体分别是n级与s级交叉排布，转动磁齿轮的锥面上均布有32个第三扇形永磁体，32个第三扇形永磁体分别是n级与s级交叉排布。
11.进一步的，上述转动磁齿轮侧部设有电机输出轴套，电机输出轴套内设有键槽。
12.本发明减速直驱式章动永磁电机的工作方法，所述减速直驱式章动永磁电机包括相互罩置的电机机座和电机盖，所述电机机座与电机盖构成的机体内设有中间轴和依次套在中间轴上的驱动盘、球轴承和转动磁齿轮，所述驱动盘的外周固定设有第一永磁体，所述电机机座的内周壁固定设有与第一永磁体相对应的电机定子绕组，所述驱动盘侧面上设有压杆和球形凸台，所述球轴承上固定设有章动磁齿轮，所述章动磁齿轮的侧面设有与压杆和球形凸台配合限位的凹槽道，所述转动磁齿轮和章动磁齿轮相对的侧面布设有相互作用的永磁体，所述转动磁齿轮侧部具有电机的输出端；所述压杆高度大于球形凸台，在章动磁齿轮的外周固定设有至少一个定位销，所述定位销限位在位于电机盖的直槽内滑动；工作时，给电机定子绕组通电，通电后的电机定子绕组与驱动盘上的第一永磁体之间发生磁力作用，带动驱动盘绕中间轴发生转动，驱动盘上的压杆始终与章动磁齿轮上的凹槽道相切啮合，使得章动磁齿轮绕着球轴承在摆动，同时由于章动磁齿轮上设有的定位销与电机盖上的直槽配合限位，使定位销仅能在直槽内前、后移动，驱使章动磁齿轮仅能摆动而无法发生自转，章动磁齿轮即在压杆的作用下即做章动运动；转动磁齿轮上的永磁体与章动磁齿轮上的永磁体相互作用，由于两者的永磁体数量不一致，在动力传递的过程，实现电机的一个减速的过程，将减速后的动力通过转动磁齿轮作为电机的输出端输出动力。
13.本发明减速直驱式章动永磁电机结构相对简单、体积较小，通过非接触式的磁力章动传动实现电机的减速，可获得较大的减速比，传动效率较高，可以很好的满足不同场合的低速直驱电机的驱动需求。
14.附图说明：图1是本发明的立体图；图2是本发明的剖面图；图3是本发明的立体剖面图；图4是本发明的分解图；1—电机定子绕组；2—驱动盘永磁体；3—球形凸台；4—驱动盘；5—螺栓；6—第一挡圈；7—轴套；8—电机机座；9—压杆；10—密封圈；11—定位销；12—电机盖；13—转动磁齿轮；14—章动磁齿轮；15—球轴承；16—中间轴；17—轴套；18—第二挡圈；19—卡环；20—转动磁齿轮永磁体；21
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凹槽道；22
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直槽；23
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第二扇形永磁体；24
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输出轴套；25
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键槽。
15.具体实施方式：本发明减速直驱式章动永磁电机包括相互罩置的电机机座8和电机盖12，所述电机机座8与电机盖12构成的机体内形成腔体，在腔体内设有中间轴16和依次套在中间轴上的驱动盘4、球轴承15和转动磁齿轮13，所述驱动盘的外周固定设有第一永磁体2，所述电机机座的内周壁固定设有与第一永磁体相对应的电机定子绕组1，电机定子绕组1能够外接供电电源，在电机定子绕组1通电后，第一永磁体2即在电机定子绕组1的作用下产生转动，该为电机的工作机理，其详细结构和工作原理在此不做累述。
16.驱动盘侧面（该侧面与中间轴的轴心线垂直）上设有压杆9和球形凸台3，压杆9和球形凸台3的轴心线与侧面垂直，与中间轴的轴心线平行，所述球轴承上固定设有章动磁齿
轮14，所述章动磁齿轮14的侧面设有与压杆和球形凸台配合限位的凹槽道21，凹槽道21的截面为圆弧形，所述转动磁齿轮和章动磁齿轮相对的侧面布设有相互作用的永磁体，所述转动磁齿轮侧部具有电机的输出端；所述压杆高度大于球形凸台，在章动磁齿轮的外周固定设有至少一个定位销11，所述定位销限位在位于电机盖的直槽22内滑动。
17.驱动盘上的压杆始终与章动磁齿轮上的凹槽道相切啮合，使得章动磁齿轮绕着球轴承在摆动，同时由于章动磁齿轮上设有的定位销与电机盖上的直槽配合限位，使定位销仅能在直槽内前、后移动，驱使章动磁齿轮仅能摆动而无法发生自转，章动磁齿轮即在压杆的作用下即做章动运动。
18.为了较好的支撑效果，上述驱动盘侧面上设有一个压杆和三个球形凸台，一个压杆和三个球形凸台圆周均布在驱动盘的侧面，且一个压杆、三个球形凸台与中间轴同轴心，压杆的端头为球面，相邻压杆与球形凸台之间、相邻球形凸台之间的圆周错位90度。
19.进一步的，为了设计合理，上述球轴承的内圈套置在中间轴上且轴向不能移动，章动磁齿轮的内周固定套置在球轴承的外圈，章动磁齿轮的内周可以通过卡环固定在球轴承的外圈。
20.进一步的，上述章动磁齿轮的外周为锥面，该锥面与中间轴轴心线形成夹角，该锥面与的中间轴轴心线角度为5
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25度，所述定位销呈柱形且具有两个，并且均布在章动磁齿轮的外周，即两个定位销错位180度，定位销的轴心线与中间轴的轴心线垂直，所述直槽与定位销锥垂直。
21.进一步的，为了具有稳定的章动运动，上述转动磁齿轮和章动磁齿轮相对的侧面为锥面，章动磁齿轮的锥面上均布有30个第二扇形永磁体23，第二扇形永磁体23分别是n级与s级交叉排布，转动磁齿轮的锥面上均布有32个第三扇形永磁体20，第三扇形永磁体20分别是n级与s级交叉排布。
22.进一步的，上述转动磁齿轮侧部设有电机输出轴套24，电机输出轴套内设有键槽25，该转动磁齿轮的内孔可以为阶梯孔，其中一个阶梯孔套在中间轴上，另一阶梯孔安装键槽，在该阶梯孔内插入轴和设在轴上的键，以实现动力的输出；转动磁齿轮电机输出轴套24的外周通过滑动轴承铰接支撑在电机盖的轴孔上。
23.电机机座和驱动盘也通过滑动轴承套接在中间轴上。
24.本发明减速直驱式章动永磁电机的安装方法，在转动磁齿轮输出轴套24的外周套上滑动轴承后套入电机盖的轴孔，在转动磁齿轮的阶梯孔内穿入中间轴，在中间轴上预先套设有球轴承和固定在球轴承上的章动磁齿轮，以及在章动磁齿轮的锥面上固定定位销；接着将具有压杆和球形凸台的驱动盘套入中间轴，同时确保压杆和球形凸台与凹槽道配合，而后在中间轴上套上电机机座，最后电机机座和电机盖通过螺栓锁紧，并在电机机座和电机盖的端面上装上第一挡圈6、第二挡圈18。
25.本发明减速直驱式章动永磁电机的工作方法，所述减速直驱式章动永磁电机包括相互罩置的电机机座和电机盖，所述电机机座与电机盖构成的机体内设有中间轴和依次套在中间轴上的驱动盘、球轴承和转动磁齿轮，所述驱动盘的外周固定设有第一永磁体，所述电机机座的内周壁固定设有与第一永磁体相对应的电机定子绕组，所述驱动盘侧面上设有压杆和球形凸台，所述球轴承上固定设有章动磁齿轮，所述章动磁齿轮的侧面设有与压杆和球形凸台配合限位的凹槽道，所述转动磁齿轮和章动磁齿轮相对的侧面布设有相互作用
的永磁体，所述转动磁齿轮侧部具有电机的输出端；所述压杆高度大于球形凸台，在章动磁齿轮的外周固定设有至少一个定位销，所述定位销限位在位于电机盖的直槽内滑动；工作时，给电机定子绕组通电，通电后的电机定子绕组与驱动盘上的第一永磁体之间发生磁力作用，带动驱动盘绕中间轴发生转动，驱动盘上的压杆始终与章动磁齿轮上的凹槽道相切啮合，使得章动磁齿轮绕着球轴承在摆动，同时由于章动磁齿轮上设有的定位销与电机盖上的直槽配合限位，使定位销仅能在直槽内前、后移动，驱使章动磁齿轮仅能摆动而无法发生自转，章动磁齿轮即在压杆的作用下即做章动运动；转动磁齿轮上的永磁体与章动磁齿轮上的永磁体相互作用，由于两者的永磁体数量不一致，在动力传递的过程，实现电机的一个减速的过程，将减速后的动力通过转动磁齿轮作为电机的输出端输出动力。
26.本发明减速直驱式章动永磁电机结构相对简单、体积较小，通过非接触式的磁力章动传动实现电机的减速，可获得较大的减速比，传动效率较高，可以很好的满足不同场合的低速直驱电机的驱动需求。