基于球形电机驱动的齿轮变速机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及特种机电设备技术领域，更具体地说是涉及一种基于球形电机驱动的齿轮变速机构。
【背景技术】
[0002]随着工业技术的发展，变速机构越来越受到生产者的青睐。由于齿轮传动精确稳定，所以目前的变速机构主要采用大量的齿轮。但是齿轮制造成本和安装精度较高，不宜大量使用。而且大部分的变速机构电机转子轴与齿轮之间紧密连接，一旦电机出现故障，转子轴容易出现卡死现象，进而烧坏机构。伴随着现代科学技术的不断发展，学者们提出一种能够在单台电机上实现多自由度运动的球形电机，从而可以同时取代多台电机，在减少电机的同时提高传递运动的精确性，提高机械集成度、提高元件利用率，但是迄今为止还没有相应传动结构的公开报导。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种基于球形电机驱动的齿轮变速机构，以使得球形电机在减少电机的同时提高传递运动的精确性，提高机械集成度、提高元件利用率。
[0004]本实用新型为解决技术问题采用如下技术方案:
[0005]本实用新型基于球形电机驱动的齿轮变速机构的结构特点是:包括球形电机和齿轮传动机构，所述齿轮传动机构是在球形电机的电机转子轴的轴端设置由第一伞齿轮和第二伞齿轮相互啮合构成的转向机构，所述第一伞齿轮通过螺纹固定连接在电机转子轴的轴端，第二伞齿轮与第二圆柱直齿轮同轴设置在连接轴的两端，以所述第二圆柱直齿轮作为行星轮;在齿轮变速机构的输出轴上设置与所述第二圆柱直齿轮相互啮合的第一圆柱直齿轮，行星架的一端套装在输出轴上，另一端通过轴承套装在所述连接轴上。
[0006]本实用新型基于球形电机驱动的齿轮变速机构的结构特点也在于:所述球形电机为多自由度永磁球形电机。
[0007]本实用新型基于球形电机驱动的齿轮变速机构的结构特点也在于:所述轴承为双列圆柱滚子轴承。
[0008]与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在:
[0009]1、本实用新型具有变传动比的优势，是以简单的传动机构可以实现变传动比传动，其自转状态下的传动比和公转状态下的传动比，两者之间相互独立，互不干涉，满足线性叠加原理。由于可以叠加，能获多种多不同的传动比。
[0010]2、本实用新型机构灵敏，传统的电机都是单自由度运动，只能从一个方向提供动力，需要采用变频、电磁、变极、调压等方法改变转子轴的转速。而球形电机具有多自由度方向运动和多自由度方向驱动的特点，本实用新型充分利用球形电机的特点，可以同时从两个方向对转子轴进行调速，进而可缩短启动、制动、改变转速的时间。
[0011]3、本实用新型安全性好，在实际生活中，一些电机的损毁常常是由于转子轴被卡死未能得到及时的故障处理而导致的，即使被发现，由于电机转子轴的惯性运动而不能及时停止被烧毁。而球形电机可以及时处理，一旦外部转子轴出现故障，电机运动虽然不能及时停，但是由于球形电机的多自由度特性，可以控制它向远离齿轮啮合的方向倾斜，从而使得两个伞齿轮分开，脱离齿轮变速机构，进而不会烧毁电机。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型结构不意图。
[0013]图中标号:I电机转子轴，2第一伞齿轮，3第二伞齿轮，4第一圆柱直齿轮，5轴承，6行星架，7输出轴，8第二圆柱直齿轮。
【具体实施方式】
[0014]参见图1，本实施例中基于球形电机驱动的齿轮变速机构包括球形电机和齿轮传动机构，齿轮传动机构是在球形电机的电机转子轴I的轴端设置由第一伞齿轮2和第二伞齿轮3相互啮合构成的转向机构，第一伞齿轮2通过螺纹固定连接在电机转子轴I的轴端，第二伞齿轮3与第二圆柱直齿轮8同轴设置在连接轴的两端，以第二圆柱直齿轮8作为行星轮;在齿轮变速机构的输出轴7上设置与第二圆柱直齿轮8相互啮合的第一圆柱直齿轮4，行星架6的一端套装在输出轴7上，另一端通过轴承5套装在连接轴上。
[0015]本实施例中球形电机为多自由度永磁球形电机，轴承5为双列圆柱滚子轴承。
[0016]本实施例中是以第一伞齿轮2与第二伞齿轮3相互啮合将电机转子轴I的倾斜运动转换成水平运动，实现转向，并通过第二圆柱直齿轮8和第一圆柱直齿轮4的啮合将运动传递于输出轴7上，实现轴出轴7的旋转运动。
[0017]自转状态时，只有电机转子轴I绕自身轴线旋转，带动第一伞齿轮2旋转，由第二伞齿轮3带动同轴的第二圆柱直齿轮8旋转，行星架6保持静止，最终带动输出轴7旋转；
[0018]公转状态时，电机转子轴I带动第一伞齿轮2绕输出轴7的轴线进行旋转，同时通过第二伞齿轮3的啮合传动使行星架6发生转动，最终带动输出轴7旋转。
[0019]混合转动状态时，自转状态和公转状态可同时进行。
[0020]如图1所示，本实施例中球形电机在接通电流后可以提供两个动力源，第一动力源Pl实现机构在自转状态下的调速，第二动力源P2实现机构在公转状态下的调速。由一对伞齿轮和一对圆柱直齿轮构成的传动机构实现了多种传动比，从而实现变传动比。
【主权项】
1.基于球形电机驱动的齿轮变速机构，其特征是:包括球形电机和齿轮传动机构，所述齿轮传动机构是在球形电机的电机转子轴(I)的轴端设置由第一伞齿轮(2)和第二伞齿轮(3)相互啮合构成的转向机构，所述第一伞齿轮(2)通过螺纹固定连接在电机转子轴(I)的轴端，第二伞齿轮(3)与第二圆柱直齿轮(8)同轴设置在连接轴的两端，以所述第二圆柱直齿轮(8)作为行星轮;在齿轮变速机构的输出轴(7)上设置与所述第二圆柱直齿轮(8)相互啮合的第一圆柱直齿轮(4)，行星架(6)的一端套装在输出轴(7)上，另一端通过轴承(5)套装在所述连接轴上。2.根据权利要求1所述的基于球形电机驱动的齿轮变速机构，其特征是:所述球形电机为多自由度永磁球形电机。3.根据权利要求1所述的基于球形电机驱动的齿轮变速机构，其特征是:所述轴承(5)为双列圆柱滚子轴承。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于球形电机驱动的齿轮变速机构，包括球形电机和齿轮传动机构，齿轮传动机构是在球形电机的电机转子轴的轴端设置由第一伞齿轮和第二伞齿轮相互啮合构成的转向机构，第一伞齿轮通过螺纹固定连接在电机转子轴的轴端，第二伞齿轮与第二圆柱直齿轮同轴设置在连接轴的两端，以第二圆柱直齿轮作为行星轮；在齿轮变速机构的输出轴上设置与第二圆柱直齿轮相互啮合的第一圆柱直齿轮，行星架的一端套装在输出轴上，另一端通过轴承套装在连接轴上。本实用新型充分利用了球形电机的多自由度特点，其传动灵敏、变传动比、安全可靠。
【IPC分类】F16H3/087, F16H57/023
【公开号】CN205207555
【申请号】CN201521075361
【发明人】李院生, 过希文, 张豹
【申请人】安徽大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月18日