专利名称：旋转电动舵机及其谐波减速器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于旋转电动舵机技术和减速器技术，涉及在旋转电动舵机及首次在 旋转电动舵机上使用的谐波减速器。
背景技术：
现有的旋转电动舵机所使用的减速器属于行星减速器，由行星轮、行星架、太阳轮 与内齿圈组成。行星轮是在传动中做行星运动的，具有自转和公转的齿轮；行星架用于支撑 行星轮，绕主轴线转动；太阳轮的轴线与主轴线重合，是在中心旋转的齿轮；内齿圈与行星 轮连接，也称内齿中心轮。由于体积与原理的限制，行星减速器相连的各个齿轮间的齿数比 一般较小，所以在固定体积下的减速比较小，无法承受径向切力，从而制约着旋转电动舵机 的发展。
实用新型内容本实用新型的目的是为了解决现有技术在较小体积下减速器减速比小、无法承 受径向剪切力的问题，本实用新型提出一种能在较小体积的旋转电动舵机中提供较高的减 速比并且可承受径向剪切力的谐波减速器。本实用新型还提供了应用该谐波减速器的旋转电动舵机。本实用新型的技术方案是一种谐波减速器，其包括凸轮、柔性轴承、柔轮、刚轮和 输出轴，其中，所述柔轮中间有孔，套在输出轴上，其外圆环列咬合齿，所述凸轮的外圆是近 似椭圆的形状，且具有一可套接无刷直流电动机轴的内孔，所述柔性轴承安装在凸轮外圆 上，所述刚轮的内圆有与柔轮外圆齿相配合的若干内齿，且柔轮、柔性轴承与凸轮的连接组 件均装填在刚轮内。所述柔轮和柔性轴承均具有可变形性，安装后均压缩可呈椭圆状外形。所述柔轮长度为9. 2mm。一种旋转电动舵机，其包括无刷直流电动机、无刷直流电动机轴、无接触式旋转变 压器、外壳、轴承、卡圈、轴承与谐波减速器，其中，所述谐波减速器包括凸轮、柔性轴承、柔 轮、刚轮和输出轴，所述谐波减速器输出轴穿过轴承和无接触式旋转变压器，且该输出轴通 过无刷直流电动机轴与无刷直流电动机相连，所述轴承设置在无接触式旋转变压器两侧， 且由外壳通过卡圈压紧固定，其中，所述柔轮中间有孔，套在输出轴上，其外圆环列咬合齿， 所述凸轮的外圆是近似椭圆的形状，且具有一可套接无刷直流电动机轴的内孔，所述柔性 轴承安装在凸轮外圆上，所述刚轮的内圆有与柔轮外圆齿相配合的若干内齿，且柔轮、柔性 轴承与凸轮的连接组件均装填在刚轮内。所述柔轮和柔性轴承均具有可变形性，安装后均压缩可呈椭圆状外形。所述柔轮长度为9. 2mm。本实用新型的优点是本实用新型谐波减速器通过改良后，其柔轮长度只有 9. 2mm，可用于体积受限的旋转电动舵机，通过柔轮与刚轮之间的啮合转动，带动输出轴的转动，从而达到减速的效果。而且可以承受170Kg的径向剪切力，从而满足实际使用要求。 同时非常适用于旋转电动舵机，对航空产品来说具有很大的优势。试验证明，谐波减速器一 般的减速比可达到几百倍。
图1是本实用新型旋转电动舵机一较佳实施方式的结构示意图。其中，1-无刷直流电动机、2-无刷直流电动机轴、3-凸轮、4-柔性轴承、5-柔轮、 6-刚轮、7-无接触式旋转变压器、8-外壳、9-轴承、10-卡圈、11-输出轴。
具体实施方式
下面对本实用新型做进一步详细说明。参见图1，其是本实用新型旋转电动舵机一较佳实施方式的结构示意图。所述旋转 电动舵机包括无刷直流电动机1、无刷直流电动机轴2、无接触式旋转变压器7、外壳8、轴承 9、卡圈10与谐波减速器。所述谐波减速器具有一输出轴11穿过轴承9和无接触式旋转变 压器7，且该输出轴11通过无刷直流电动机轴2与无刷直流电动机1相连。所述轴承9设 置在无接触式旋转变压器7两侧，且由外壳8通过卡圈10压紧固定。所述谐波减速器进一步包括凸轮3、柔性轴承4、柔轮5和刚轮6。所述柔轮5长度 为9. 2mm，中间有孔，套在输出轴11上，其外圆有202个齿，柔轮5也有可变形性，因此柔轮 5也可变成近似椭圆的形状。所述凸轮3通过其内孔套在无刷直流电动机轴2上，且凸轮3 的外圆是近似椭圆的形状，用于发生谐波。所述柔性轴承4安装在凸轮3外圆上，由于柔性 轴承4的可变形性，其形状在安装后也为近似椭圆的形状。所述刚轮6的内圆有与柔轮5 外圆齿相配合的204个内齿。由于柔轮5为近似椭圆的形状，所以只有在椭圆长轴的部分 齿可以与刚轮6的内圆齿啮合，在无刷直流电动机轴2转动一圈时，实际柔轮5只相对刚轮 6转动2个齿，因此可达到减速的目的，且柔轮5、柔性轴承4与凸轮3的连接组件均装入刚 轮6内。本实用新型旋转电动舵机装配过程如下先将柔轮5、柔性轴承4与凸轮3的连接 组件装入刚轮6内，再将输出轴11装入柔轮5与输出轴11连接的部分；将卡圈10、轴承9、 无接触式旋转变压器7转入外壳8，再将改良后的谐波减速器部分装入外壳8，并通过将无 刷直流电动机轴2将无刷直流电动机1装配上。本实用新型的工作原理是本实用新型旋转电动舵机利用转动的无刷直流电动机 带动无接触式旋转变压器的转子转动，从而无接触式旋转变压器可测量当前旋转电动舵机 输出轴的转动角度。无刷直流电动机同时带动凸轮转动产生谐波，使柔轮的部分齿与刚轮 的部分齿进行啮合，从而使柔轮产生与凸轮转动方向相反、转速为凸轮转速1/102的转动， 柔轮与输出轴连接，所以输出轴也可产生相同的转动，从而达到减速的效果。而且谐波减速 器的柔轮长度只有9. 2mm，可承受径向剪切力。经试验证明，经改良后的谐波减速器可承受 170Kg的径向剪切力，旋转电动舵机的最大输出力矩为6Kg ·πι，承受170Kg的径向剪切力的 最大输出力矩仍可以达到5. 4Kg · m，可以满足实际使用要求。因此有利于提高装配有谐波 减速器的旋转电动舵机性能的提高，具有较大的实际应用价值。本实用新型谐波减速器通过改良后，其柔轮长度只有9. 2mm，可用于体积受限的旋转电动舵机，通过柔轮与刚轮之间的啮合转动，带动输出轴的转动，从而达到减速的效果。 而且可以承受170Kg的径向剪切力，从而满足实际使用要求。同时非常适用于旋转电动舵 机，对航空产品来说具有很大的优势。试验证明，谐波减速器一般的减速比可达到几百倍。
权利要求1.一种谐波减速器，其特征在于包括凸轮[3]、柔性轴承[4]、柔轮[5]、刚轮[6]和输 出轴[11]，其中，所述柔轮[5]中间有孔，套在输出轴[11]上，其外圆环列咬合齿，所述凸 轮[3]的外圆是近似椭圆的形状，且具有一可套接无刷直流电动机轴的内孔，所述柔性轴 承[4]安装在凸轮[3]外圆上，所述刚轮[6]的内圆有与柔轮[5]外圆齿相配合的若干内 齿，且柔轮[5、柔性轴承[4]与凸轮[3]的连接组件均装填在刚轮[6]内。
2.根据权利要求1所述的谐波减速器，其特征在于所述柔轮[5]和柔性轴承均具有 可变形性，安装后均压缩可呈椭圆状外形。
3.根据权利要求1所述的谐波减速器，其特征在于所述柔轮[5]长度为9.2mm。
4.一种旋转电动舵机，其包括特征在于包括无刷直流电动机[1]、无刷直流电动机轴 [2]、无接触式旋转变压器[7]、外壳[8]、轴承[9]、卡圈[10]、轴承[12]与谐波减速器，其 中，所述谐波减速器包括凸轮[3]、柔性轴承[4]、柔轮[5]、刚轮[6]和输出轴[11]，所述谐 波减速器输出轴[11]穿过轴承[9]和无接触式旋转变压器[7]，且该输出轴[11]通过无 刷直流电动机轴[2]与无刷直流电动机[1]相连，所述轴承[9]设置在无接触式旋转变压 器[7]两 侧，且由外壳[8]通过卡圈[10]压紧固定，其中，所述柔轮[5]中间有孔，套在输 出轴[11]上，其外圆环列咬合齿，所述凸轮[3]的外圆是近似椭圆的形状，且具有一可套接 无刷直流电动机轴的内孔，所述柔性轴承[4]安装在凸轮[3]外圆上，所述刚轮[6]的内圆 有与柔轮[5]外圆齿相配合的若干内齿，且柔轮[5]、柔性轴承[4]与凸轮[3]的连接组件 均装填在刚轮[6]内。
5.根据权利要求4所述的旋转电动舵机，其特征在于所述柔轮[5]和柔性轴承均具 有可变形性，安装后均压缩可呈椭圆状外形。
6.根据权利要求5所述的旋转电动舵机，其特征在于所述柔轮[5]长度为9.2mm。
专利摘要本实用新型涉及在旋转电动舵机及首次在旋转电动舵机上使用的谐波减速器。所述谐波减速器包括凸轮、柔性轴承、柔轮、刚轮和输出轴，其中，所述柔轮中间有孔，套在输出轴上，其外圆环列咬合齿，所述凸轮的外圆是近似椭圆的形状，且具有一可套接无刷直流电动机轴的内孔，所述柔性轴承安装在凸轮外圆上，所述刚轮的内圆有与柔轮外圆齿相配合的若干内齿，且柔轮、柔性轴承与凸轮的连接组件均装填在刚轮内。本实用新型谐波减速器通过改良后，其柔轮长度只有9.2mm，可用于体积受限的旋转电动舵机，通过柔轮与刚轮之间的啮合转动，带动输出轴的转动，从而达到减速的效果。而且可以承受170kg的径向剪切力，从而满足实际使用要求。
文档编号F16H1/24GK201779215SQ20102050226
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月20日 优先权日2010年8月20日
发明者刘元度, 毕联江, 温改军, 牛艳艳, 苌辉, 酒晨霄, 闫波 申请人:中国航空工业第六一八研究所