一种电机与行星减速机一体化设备的制作方法

1.本实用新型涉及机械传动技术领域，特别是一种电机与行星减速机一体化设备。


背景技术：

2.目前，传统的采用电机、减速机组合来驱动运行。由于传统组合方式电机与减速机独立，主要缺点：1、发热量大，各自需独立的冷却系统；2、传动连接配件长期运行易出现机械磨损，需要定期维护；3、传动系统的体积较大，结构笨重；4、传动定位精度低；5、运行噪声大。上述缺陷造成了现有传动系统比较粗放，精度低，占用空间大，故障率高，对设备的安装和维护要求较高。
3.而目前专利号cn202022079956.9，公开了一种用于电机与减速机的直连机构，其主作用在于能够大大缩短电机与减速机之间的距离，减小整体机构的长度。进而这也减小了整体的体积和占用空间，传动更可靠稳定，但是对于发热量大，运行噪声大以及传动定位精度问题还是没有克服。
4.为减小传动系统的体积、提高传动效率、减少发热量、降低运行噪声、大幅提高使用寿命，因此设计一种电机与行星减速机一体化液冷结构就很有必要了。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种电机与行星减速机一体化设备。
6.为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现：一种电机与行星减速机一体化设备，包括机壳、电机组件和行星减速机组件，机壳内部分别设有电机组件和行星减速机组件的安装腔，电机组件和行星减速机组件传动配合，在机壳外圆上设有冷却结构。
7.优选的：所述电机组件包括定子、转子、电机轴、电机后端盖和电机内部前端盖，电机后端盖固定在机壳上，定子内安装转子，转子一端连接电机轴，定子一端与电机后端盖连接，定子另一端和电机内部前端盖连接，定子铁芯过盈贴合在机壳内部，定子铁芯上设有电机绕组。结构安装稳定，连接精度高。
8.优选的：所述行星减速机组件包括行星减速机总成机壳、行星减速机太阳轮和行星减速机行星轮，所述行星减速机太阳轮安装在电机轴上，并直接插入行星减速机行星轮中。使其结构紧凑、旋转精度高以及噪声低。
9.优选的：机壳输出端面设置有减速机输出端盖和输出法兰，机壳内部设置有前端盖安装板。便于减速机安装更加稳定，同时减速机输出端盖固定在机壳上并直接做为一体机的输出端。
10.所述冷却结构包括设置在机壳外圆上螺旋水槽与螺旋水槽连接的冷却液进口和冷却液出口，机壳上位于螺旋水槽上表面设置有水槽封板。便于冷却液的加入和更换。
11.优选的：所述机壳对立面上分别设有行星齿轮注油口和行星齿轮排油口。通过行星齿轮注油口可以添加齿轮润滑油进行润滑，减少摩擦和噪音。
12.优选的：所述机壳上设有若干油位观察口，油位观察口便于观察油位，可以及时添
加。
13.一种电机与行星减速机一体化的制作方法，其特征在于以下步骤：
14.s1、机壳的加工；首先将圆钢粗车加工内外圆需要的尺寸，其次在外圆上铣螺旋水槽，在其内部焊接前端盖安装板，接着在外部焊接冷却液进口、冷却液出口和油位观察口，同时焊接水槽封板两头，所有焊好后均要求不漏液，焊好后整体加热，并进行退火，机壳分别进行外圆精车加工、内圆精车加工、加工中心打孔、表面防锈发黑处理以及进行通气测试密封；
15.s2、定子铁芯安装在机壳上；首先机壳先高温加热，使机壳热涨，将定子铁芯套入或压入机壳中，将套好的定子铁芯与机壳放在室内进行冷却，待温度降到室温后，再进行下一步操作；
16.s3、电机后端盖固定在机壳上；电机的转子先安装在电机内部前端盖上，后压装进定子中，电机内部前端盖固定在前端盖安装板上，并通过密封圈对电机内部前端盖做防油防水。
17.s4、行星减速机太阳轮安装在电机轴上：电机轴采用花键方式，行星减速机太阳轮采用内花键加外花键方式，两者进行连接，并用压盖压紧；
18.s5、减速机输出端盖内侧涂抹一圈高温密封胶，将行星减速机行星轮对准电机轴上的行星减速机太阳轮后，安装入机壳中，机壳内有两个定位止口，靠内侧定位止口控制减速机输入端精度，靠外侧定位止口控制减速机输出端精度，减速机输出端盖固定在机壳上并直接做为一体机的输出端；
19.s6、通过机壳上的行星齿轮注油口加入齿轮润滑油，加油量以超过油位观察口后停止加油，将注油口用通气冒固定，所有零件安装好后，整个一体机即可运行，运行中需要将冷却液引入机壳内。
20.优选的：s1步骤中端盖安装板焊前需45导角并贴紧机壳内圆定位口，焊接点均匀，无气孔和焊缝，为保证强度，焊点面宽采用8-10mm，焊好后整体加热到575-625℃，保持时间为每25mm厚度持温1小时退火，消除熔接过程所产生的残留应力；机壳外圆精车加工，精度要求《0.05mm，机壳内圆精车加工，精度要求《0.02mm，加工中心打孔，精度要求《0.1mm。保障装配的精度，使用寿命大幅提高。
21.优选的：s2步骤中，机壳采用180-220℃温度加热，保持1-3小时使机壳热涨，将套好的定子铁芯与机壳放在室内自然冷却或用风扇冷却。加热后过盈安装的好处在于安装中使用设备简单，套好后的精度有一定的保障，一般变形量可控制在0.05mm以内。
22.优选的：s6步骤中，冷却液通过压力3-5kg，温度小于40℃引入机壳螺旋水槽内。实际冷却效果由负载大小及机壳内冷却液的温度和流速决定，采用上述参数尽可能确保冷却效果和冷却效率。
23.本实用新型具有有益效果为：
24.1.电机与行星减速机一体化，结构紧凑、体积小和重量轻；
25.2.机壳采用液冷方式的冷却结构，直接对电机和行星减速机冷却，使其发热量低、冷即效果好，结构简单；
26.3.行星减速机太阳轮直接安装在转子的电机轴上并直接插入行星减速机行星轮上，使其结构紧凑、旋转精度高以及噪声低；
27.4.电机和行星减速机运行效率高，能耗低；
28.5.定子通过机壳上的冷却结构直接冷却，行星减带机通过齿轮润滑油润滑同时将温度传导致电机外壳，再通过电机冷却结构冷却，使其体冷却结构简化、冷却冷却均匀、降温快、运行效率高以及能耗低；
29.6.整个技术方案结构紧凑，传动简单，维护方便，系统效率、旋转精度、位置精度和使用寿命都得到大幅提高，发热量和运行噪声大幅降低。
附图说明
30.图1为本实用新型的外部结构示意图；
31.图2为本实用新型的内剖视图；
32.图3为本实用新型中机壳外部结构示意图；
33.图4为本实用新型中机壳内部结构示意图；
34.图5为本实用新型正示意图；
35.图6为本实用新型中机壳与电机连接示意图；
36.图7为本实用新型中行星减速机太阳轮安装示意图；
37.附图标记：1-机壳；2-定子；3-电机后端盖；4-电机内部前端盖；5-转子；6-电机轴；7-行星减速机太阳轮；8-行星减速机行星轮；9-行星减速机总成机壳；10-减速机输出端盖；11-输出法兰；12-输出轴；13-过油孔；14-安装腔；15-前端盖安装板；16-螺旋水槽；17-冷却液进口；18-冷却液出口；19-水槽封板；20-行星齿轮注油口；21-行星齿轮排油口；22-油位观察口；23-定子铁芯。
具体实施方式
38.结合附图1-7，对本实用新型实施例一至七做进一步详细说明。
39.实施例一、
40.一种电机与行星减速机一体化设备，包括机壳1、电机组件和行星减速机组件，机壳1内部分别设有电机组件和行星减速机组件的安装腔14，所述电机组件包括定子2、转子5、电机轴6、电机后端盖3和电机内部前端盖4，电机后端盖3固定在机壳1上，定子2内安装转子5，转子5一端连接电机轴6，定子2一端与电机后端盖3连接，定子2另一端和电机内部前端盖4连接，定子铁芯23过盈贴合在机壳1内部，定子铁芯23上设有电机绕组。结构安装稳定，连接精度高。
41.电机组件和行星减速机组件传动配合，所述行星减速机组件包括行星减速机总成机壳91、行星减速机太阳轮7和行星减速机行星轮8，所述行星减速机太阳轮7安装在电机轴6上，并直接插入行星减速机行星轮8中，电机转子5转动带动电机轴6转动，电机轴6带动行星减速机太阳轮7转动，最终输出轴12进行转动。整体结构紧凑、旋转精度高以及噪声低。
42.机壳1输出端面设置有减速机输出端盖10和输出法兰11，机壳1内部设置有前端盖安装板15。便于减速机安装更加稳定，同时减速机输出端盖固定在机壳1上并直接做为一体机的输出端。
43.在机壳1外圆上设有冷却结构，所述冷却结构包括设置在机壳1外圆上螺旋水槽16与螺旋水槽16连接的冷却液进口17和冷却液出口18，机壳1上位于螺旋水槽16上表面设置
有水槽封板19。从冷却液进口17将冷却液加入螺旋水槽16进行循环进行冷却。
44.所述机壳1对立面上分别设有行星齿轮注油口20和行星齿轮排油口21，且还设有若干油位观察口22。通过行星齿轮注油口20可以添加齿轮润滑油进行润滑，减少摩擦和噪音；油位观察口22便于观察油位，可以及时添加。
45.在机壳1前段冷却行星减速机，机壳1后半段冷却电机，其外侧整体采用圆钢表面铣螺旋水槽，再用圆钢包裹焊接密封，留冷却液进口17和冷却液出口18，液冷机壳1前段内部通过电机内部前端盖4与减速机输出端盖10密封，加入齿轮润滑油，
46.机壳1前段外侧上面安装行星齿轮注油口20，下面安装行星齿轮排油口21，左右两边可以各设置一个油位观察口22。此结构可同时完成内部即润滑又冷即并和外部液冷做双重循环热交换，可实现快速冷却，并使其温升低、长期运行更可靠和延长使用寿命。
47.一种电机与行星减速机一体化的制作方法，其特征在于以下步骤：
48.s1、机壳的加工；首先将圆钢粗车加工内外圆需要的尺寸，其次在外圆上铣螺旋水槽16，在其内部焊接前端盖安装板15，接着在外部焊接冷却液进口17、冷却液出口18和油位观察口22，同时焊接水槽封板19两头，所有焊好后均要求不漏液，焊好后整体加热，并进行退火，机壳1分别进行外圆精车加工、内圆精车加工、加工中心打孔、表面防锈发黑处理以及进行通气测试密封；
49.s2、定子铁芯23安装在机壳1上；首先机壳1先高温加热，使机壳1热涨，将定子铁芯23套入或压入机壳1中，将套好的定子铁芯23与机壳1放在室内进行冷却，待温度降到室温后，再进行下一步操作；
50.s3、电机后端盖3固定在机壳1上；电机的转子5先安装在电机内部前端盖4上，后压装进定子2中，电机内部前端盖4固定在前端盖安装板15上，并通过密封圈对电机内部前端盖4做防油防水。
51.s4、行星减速机太阳轮7安装在电机轴6上：电机轴6采用花键方式，行星减速机太阳轮7采用内花键加外花键方式，两者进行连接，并用压盖压紧；
52.s5、减速机输出端盖10内侧涂抹一圈高温密封胶，将行星减速机行星轮8对准电机轴6上的行星减速机太阳轮7后，安装入机壳1中，机壳1内有两个定位止口，靠内侧定位止口控制减速机输入端精度，靠外侧定位止口控制减速机输出端精度，减速机输出端盖10固定在机壳1上并直接做为一体机的输出端；
53.s6、通过机壳1上的行星齿轮注油口20加入齿轮润滑油，通过过油孔13流入，加油量以超过油位观察口22后停止加油，将注油口用通气冒固定，所有零件安装好后，整个一体机即可运行，运行中需要将冷却液引入机壳1内。
54.上述的电机与行星减速机一体化设备及其制作方法，实际效果如下：
55.1、电机与行星减速机一体化，结构紧凑、体积小和重量轻；
56.2、机壳1采用液冷方式的冷却结构，直接对电机和行星减速机冷却，使其发热量低、冷即效果好，结构简单；
57.3、行星减速机太阳轮7直接安装在转子5的电机轴6上并直接插入行星减速机行星轮8上，使其结构紧凑、旋转精度高以及噪声低；
58.4、电机和行星减速机运行效率高，能耗低；
59.5、定子2通过机壳1上的冷却结构直接冷却，行星减带机通过齿轮润滑油润滑同时
将温度传导致电机外壳，再通过电机冷却结构冷却，使其体冷却结构简化、冷却冷却均匀、降温快、运行效率高以及能耗低；
60.6、整个技术方案结构紧凑，传动简单，维护方便，系统效率、旋转精度、位置精度和使用寿命都得到大幅提高，发热量和运行噪声大幅降低。
61.实施例二、
62.本实施例二与实施例一大致相同，不同的是s1步骤中端盖安装板焊前需45导角并贴紧机壳1内圆定位口，焊接点均匀，无气孔和焊缝，为保证强度，焊点面宽采用8-10mm，焊好后整体加热到575-625℃，本实施例加热温度可采用600℃，保持时间为每25mm厚度持温1小时退火，消除熔接过程所产生的残留应力；机壳1外圆精车加工，精度要求《0.05mm，机壳1内圆精车加工，精度要求《0.02mm，加工中心打孔，精度要求《0.1mm。保障装配的精度，使用寿命大幅提高。
63.实施例三、
64.本实施例三与实施例一大致相同，不同的是s2步骤中，机壳1采用180-220℃温度加热，保持1-3小时使机壳1热涨，将套好的定子铁芯23与机壳1放在室内自然冷却或用风扇冷却。加热后过盈安装的好处在于安装中使用设备简单，套好后的精度有一定的保障，一般变形量可控制在0.05mm以内。
65.实施例四、
66.s2步骤中，机壳1采用200℃温度加热，保持2小时使机壳1热涨，将套好的定子铁芯23与机壳1用风扇冷却。
67.实施例五、
68.s2步骤中，机壳1采用180℃温度加热，保持1.5小时使机壳1热涨，将套好的定子铁芯23与机壳1放在室内自然冷却，再做前后止口精车，精车后，套好后的精度有更好的保障，变形量可控制在0.01mm以内。
69.实施例六、
70.运行中需要将冷却液引入机壳1内，冷却液通过压力3-5kg，温度小于40℃引入机壳1螺旋水槽16内。实际冷却效果由负载大小及机壳1内冷却液的温度和流速决定，采用上述参数尽可能确保冷却效果和冷却效率。正常使用时机壳1表面温度控制在60℃以内，电机内部温度小于100度(电机漆包线f级温度为155度)，减速机内部油温小于70度为较优状态。
71.实施例七、
72.电机轴6采用花键方式，若大批量生产时，为进一步提高可靠性，电机花键轴可直接做成太阳轮，但加工时为提高精度并降低噪声，齿轮需要精磨齿，齿轮精度要达到6级以上。
73.上述实施例仅用于解释说明本实用新型的实用新型构思，而非对本实用新型权利保护的限定，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应落入本实用新型的保护范围。