一种关节电机和减速机的制作方法

1.本实用新型属于减速机构技术领域，具体涉及一种关节电机和减速机。


背景技术：

2.现代机电设备，需要用到电动机和/或减速机进行动力输出，为了检测电动机转子转动的状态，比如转速，通常需要用到编码器。
3.在减速机中，编码器可以参阅(中国实用新型专利；公开号：cn210780430u，名称《减速电机及包含其的机器人》，公开日：2020-06-16)。为了计算电机的的转速，电机侧设置有绝对值编码器12，电机输出侧设置有增量式编码器22，绝对值编码器12可以包括径向充磁磁铁120以及绝对值编码器芯片121。增量式编码器22包括：磁性码盘220和n个磁性数字开关221，磁性数字开关比如为霍尔磁性感应数字开关。磁性码盘220和n个磁性数字开关需要安装后相互配合，位置精度要求高，需要严格校准，否则无法使用，导致编码器安装起来都非常复杂。
4.在电机中，编码器可以参阅(中国发明专利；公开号：cn111409731a，名称《一种电动机驱动两自由度机器人关节总成》，公开日：2020.07.14),无论是说明书第【0023】段中的“第一电机编码器读数头固定在第一电机端盖上并与第一电机编码器磁环同轴设置”，还是说明书第【0025】段中的“第二电机编码器读数头固定在第二电机端盖上并与第二电机编码器磁环同轴设置”，编码器的读数头与编码器磁环必须同轴设置，精度要求高，装配过程中需要严格校准，导致编码器安装起来都非常复杂。
5.在电机中，编码器还可以参阅：中国实用新型专利；公开号：cn202696386u名称《一种编码器电机，公开日：2013-01-23，请参阅cn202696386u中说明书第【0016】段，无论是“高精度绝对式光电编码器模块组件中的码盘同心地固定在主轴1上”，还是“高精度绝对式光电编码器模块组件经模块间的内置连接器与多圈编码器模块在电气上连接，小模数齿轮由销钉精密地固连在主轴上，与多圈编码器模块中的绝缘齿轮啮合”，为了编码器可以正常工作，需要小模数齿轮由销钉精密地固连在主轴上，销钉的这种精密连接需要精密校准，导致编码器的安装起来非常复杂。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种关节电机及配置有该关节电机的减速机，以解决现有技术中存在的关节电机或减速机上针对编码器的安装结构复杂的技术问题。
7.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种关节电机，包括：壳体、具有定子和动子的电动机、转轴，设置在所述转轴一端部上的第一磁铁，以及固定连接在所述壳体上的磁编码器；所述定子固定连接在所述壳体上；所述转轴与所述动子传动连接；所述磁编码器位于所述转轴外侧的延伸路径上，所述第一磁铁位于所述转轴和所述磁编码器之间。
8.进一步地，所述第一磁铁设置在所述转轴的一端端面上。
9.进一步地，所述第一磁铁呈圆柱状，所述第一磁铁和所述转轴同轴设置；
10.和/或所述动子和所述转轴分别绕所述转轴的轴线同轴转动。
11.进一步地，还包括：霍尔编码器；所述动子上设置有与所述霍尔编码器配合的第二磁铁，所述定子上设置有与所述第二磁铁配合以驱动所述动子转动的线圈；所述霍尔编码器连接在所述壳体上。
12.进一步地，所述第二磁铁的数量为多个；多个所述第二磁铁沿所述转轴的周向间隔布设。
13.进一步地，所述壳体具有容置腔，所述定子、动子，以及所述霍尔编码器分别位于所述容置腔内。
14.进一步地，还包括：连接在所述壳体上的板体，所述霍尔编码器设置在所述板体上。
15.进一步地，在所述转轴的延伸方向上，所述霍尔编码器与所述第二磁铁间隔设置。
16.本实用新型还提供了一种减速机，包括：输出端盖、减转速机构，以及所述关节电机；所述输出端盖固定在所述转轴的一端；所述动子通过所述减转速机构与所述输出端盖传动连接。
17.进一步地，所述减转速机构包括：固定连接在所述壳体上且内壁上环设有多个内齿部的固定式内齿圈、套设在所述转轴上并可相对所述转轴转动的环形转动台、套设在所述转轴上并可相对所述转轴转动的第一筒状外齿轮、套设在所述转轴上并可相对所述转轴转动的第二筒状外齿轮、通过第一轴体转动设置在所述环形转动台上的第一齿轮，以及通过第二轴体转动设置在所述输出端盖上的第二齿轮；所述第一筒状外齿轮与所述动子传动连接；所述第二筒状外齿轮固定在所述环形转动台上；所述固定式内齿圈套设在所述第一筒状外齿轮外侧，且所述第一筒状外齿轮与所述固定式内齿圈内壁之间间隔设置；所述固定式内齿圈套设在所述第二筒状外齿轮外侧，且所述第二筒状外齿轮与所述固定式内齿圈内壁之间间隔设置；所述第一齿轮和所述第二齿轮的数量分别为多个；所述固定式内齿圈与所述转轴同轴设置，各所述第一齿轮的轴线和各所述第二齿轮的轴线分别与所述转轴平行设置；各所述第一齿轮分别位于所述固定式内齿圈和所述第一筒状外齿轮之间，且各所述第一齿轮分别与所述第一筒状外齿轮和所述固定式内齿圈的内齿部啮合；各所述第二齿轮分别位于所述固定式内齿圈和所述第二筒状外齿轮之间，且各所述第二齿轮分别与所述第二筒状外齿轮和所述固定式内齿圈的内齿部啮合。
18.本实用新型提供的关节电机的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型提供的关节电机，安装磁编码器时，只需要将第一磁铁固定在转轴的一端上，磁编码器固定在壳体上，且第一磁铁和磁编码器分别位于转轴的延伸路径上即可，装配安装第一磁铁和磁编码器非常方便。本实用新型提供的减速机，动子通过减转速机构带动转轴和输出端盖转动，由于采用上述关节电机，安装磁编码器时，只需要将第一磁铁固定在转轴的一端上，磁编码器固定在壳体上，且第一磁铁和磁编码器分别位于转轴的延伸路径上即可，装配安装第一磁铁和磁编码器非常方便。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术
描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型实施例提供的关节电机的立体示意图；
21.图2为本实用新型实施例提供的关节电机隐藏壳体的立体示意图一；
22.图3为本实用新型实施例提供的关节电机隐藏壳体的立体示意图二；
23.图4为本实用新型实施例提供的关节电机的俯视示意图；
24.图5为图4中a-a剖向示意图；
25.图6为本实用新型实施例提供的减转速机构的立体示意图一；
26.图7为本实用新型实施例提供的减转速机构的立体示意图二；
27.图8为本实用新型实施例提供的减转速机构的立体示意图三；
28.图9为本实用新型实施例提供的减转速机构的立体示意图四。
29.其中，图中各附图标记：
30.11-壳体；12-板体；13-输出端盖；14-轴承；2-电动机；21-定子；22-动子；221-第二磁铁；31-第一磁铁；32-磁编码器；33-霍尔编码器；4-转轴；5-减转速机构；51-固定式内齿圈；52-环形转动台；54-第一筒状外齿轮；541-第一齿轮；542-第一轴体；551-第二齿轮；552-第二轴体；56-第二筒状外齿轮；57-输入内齿圈。
具体实施方式
31.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
32.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
33.需要说明的是，在本技术实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，a/b可以表示a或b；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。其中，a，b分别可以是单数或者复数。
34.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
35.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
36.请一并参阅图1至图5，现对本实用新型提供的关节电机进行说明。关节电机包括：壳体11、具有定子21和动子22的电动机2、转轴4，设置在转轴4一端部上的第一磁铁31，以及
固定连接在壳体11上的磁编码器32；定子21固定连接在壳体11上；所述转轴4与所述动子22传动连接；磁编码器32位于转轴4外侧的延伸路径上，第一磁铁31位于转轴4和磁编码器32之间。
37.如此，电动机2的定子21连接在壳体11上，动子22可相对定子21转动；动子22转动时可以带动转轴4旋转；转轴4的一端设置第一磁铁31，壳体11上设置有磁编码器32；第一磁铁31和磁编码器32分别位于转轴4的延伸路径上；安装磁编码器32时，只需要将第一磁铁31固定在转轴4的一端上，磁编码器32固定在壳体11上，且第一磁铁31和磁编码器32分别位于转轴4的延伸路径上即可，装配安装第一磁铁31和磁编码器32非常方便；且第一磁铁31位于转轴4和磁编码器32之间，节省了空间的占用；转轴4的转动时会带动第一磁铁31转动，磁编码器32与第一磁铁31配合可检测转轴4的转速(在一个实施例中，磁编码器32与第一磁铁31配合可检测转轴4的转角)。
38.在一个实施例中，转轴4可转动设置在动子22上。
39.在一个实施例中，转轴4呈轴对称。在一个实施例中，转轴4绕自身轴线转动。
40.在一个实施例中，电动机2为直流电机。
41.在一个实施例中，磁编码器32和第一磁铁31的配合可以采用(公开号：cn106981967a，《一种直驱外转子无刷电动机及其旋转关节》)中的磁编码器和小磁铁的配合方式。在一个实施例中，磁编码器32和第一磁铁31的配合可以采用(公开号：cn211606327u，《一种磁编码伺服控制器与轮毂电动机一体化集成结构》)中的磁编码器和感应磁铁的配合方式。在一个实施例中，磁编码器32和第一磁铁31的配合可以采用(公开号：cn204316267u，《伺服电动机磁编码器》)中的磁编码器和感应磁铁的配合方式。
42.进一步地，请参阅图1至图5，作为本实用新型提供的关节电机的一种具体实施方式，第一磁铁31设置在转轴4的一端端面上。如此，第一磁铁31安装在转轴4的端面上即可完成安装，非常方便。
43.进一步地，请参阅图1至图5，作为本实用新型提供的关节电机的一种具体实施方式，第一磁铁31呈圆柱状。如此，加工方便。
44.进一步地，请参阅图1至图5，作为本实用新型提供的关节电机的一种具体实施方式，第一磁铁31和转轴4同轴设置。如此，便于转轴4带动第一磁铁31平稳地旋转。
45.进一步地，请参阅图1至图5，作为本实用新型提供的关节电机的一种具体实施方式，动子22和转轴4分别绕转轴4的轴线同轴转动。如此，动子22转动时，动子22和转轴4分别绕转轴4的轴线转动。
46.进一步地，请参阅图1至图5，作为本实用新型提供的关节电机的一种具体实施方式，第一磁铁31与磁编码器32之间间隔设置。如此，避免第一磁铁31在转动时与磁编码器32之间磕碰。
47.进一步地，请参阅图1至图5，作为本实用新型提供的关节电机的一种具体实施方式，还包括：霍尔编码器33；动子22上设置有与所述霍尔编码器33配合的第二磁铁221，定子21上设置有与第二磁铁221配合以驱动动子22转动的线圈；霍尔编码器33连接在壳体11上。如此，动子22转动时，动子22带动第二磁铁221旋转，霍尔编码器33与第二磁铁221配合以获取动子22的转速。
48.在一个实施例中，霍尔编码器33为线性霍尔编码器33。
49.在一个实施例中，霍尔编码器33和第二磁铁221的配合可以采用(公开号：cn106143718a，《基于霍尔编码器阻力式两轮平衡车转向装置》)中的霍尔编码器和强力磁铁的配合方式。在一个实施例中，霍尔编码器33和第二磁铁221的配合可以采用(公开号：cn102826116a，《电动式动力转向装置的控制方法》)中的第一霍尔传感器和感应磁铁的配合方式、第二霍尔传感器和感应磁铁的配合方式，以及第三霍尔传感器和感应磁铁的配合方式中任意一种。在一个实施例中，霍尔编码器33和第二磁铁221的配合可以采用(公开号：cn207304227u，《一种模块化伺服电动机》)中的霍尔编码器和极化磁铁的配合方式。
50.进一步地，请参阅图1至图5，作为本实用新型提供的关节电机的一种具体实施方式，第二磁铁221的数量为多个；多个第二磁铁221沿转轴4的周向间隔布设。如此，多个第二磁铁221可在动子22转动时分别与霍尔编码器33配合。
51.进一步地，请参阅图1至图5，作为本实用新型提供的关节电机的一种具体实施方式，壳体11具有容置腔，定子21、动子22，以及霍尔编码器33分别位于容置腔内。
52.进一步地，请参阅图1至图5，作为本实用新型提供的关节电机的一种具体实施方式，还包括：连接在壳体11上的板体12，霍尔编码器33设置在板体12上。如此，霍尔编码器33安装在板体12上即可，非常方便。
53.在一个实施例中，板体12呈环状。
54.进一步地，请参阅图1至图5，作为本实用新型提供的关节电机的一种具体实施方式，在转轴4的延伸方向上，霍尔编码器33与第二磁铁221间隔设置。如此，便于霍尔编码器33便于在转动过程中感应到第二磁铁221并与第二磁铁221配合。
55.请参阅图5至图9，本实用新型还提供了一种减速机，包括：输出端盖13、减转速机构5，以及关节电机；输出端盖13固定在转轴4的一端；动子22通过减转速机构5与输出端盖13传动连接。如此，动子22通过减转速机构5带动转轴4和输出端盖13转动；由于采用了上述关节电机，电动机2的定子21连接在壳体11上，动子22可相对定子21转动；动子22转动时可以带动转轴4旋转；转轴4的一端设置第一磁铁31，壳体11上设置有磁编码器32；第一磁铁31和磁编码器32分别位于转轴4的延伸路径上；安装磁编码器32时，只需要将第一磁铁31固定在转轴4的一端上，磁编码器32固定在壳体11上，且第一磁铁31和磁编码器32分别位于转轴4的延伸路径上即可，装配安装第一磁铁31和磁编码器32非常方便；且第一磁铁31位于转轴4和磁编码器32之间，节省了空间的占用；转轴4的转动时会带动第一磁铁31转动，磁编码器32与第一磁铁31配合可检测转轴4的转速。
56.进一步地，请参阅图5至图9，作为本实用新型提供的关节电机的一种具体实施方式，减转速机构5包括：固定连接在壳体11上且内壁上环设有多个内齿部的固定式内齿圈51、套设在转轴4上并可相对转轴4转动的环形转动台52、套设在转轴4上并可相对转轴4转动的第一筒状外齿轮53、套设在转轴4上并可相对转轴4转动的第二筒状外齿轮56、通过第一轴体542转动设置在环形转动台52上的第一齿轮541，以及通过第二轴体552转动设置在输出端盖13上的第二齿轮551；第一筒状外齿轮53与动子22传动连接；第二筒状外齿轮56固定在环形转动台52上；固定式内齿圈51套设在第一筒状外齿轮53外侧，且第一筒状外齿轮53与固定式内齿圈51内壁之间间隔设置；固定式内齿圈51套设在第二筒状外齿轮56外侧，且第二筒状外齿轮56与固定式内齿圈51内壁之间间隔设置；第一齿轮541和第二齿轮551的数量分别为多个；固定式内齿圈51与转轴4同轴设置，各第一齿轮541的轴线和各第二齿轮
551的轴线分别与转轴4平行设置；各第一齿轮541分别位于固定式内齿圈51和第一筒状外齿轮53之间，且各第一齿轮541分别与第一筒状外齿轮53和固定式内齿圈51的内齿部啮合；各第二齿轮551分别位于固定式内齿圈51和第二筒状外齿轮56之间，且各第二齿轮551分别与第二筒状外齿轮56和固定式内齿圈51的内齿部啮合。如此，第一筒状外齿轮53套设在转轴4上，且第一筒状外齿轮53与转轴4之间可以相对转动；动子22与第一筒状外齿轮53传动连接(在一个实施例中，第一筒状外齿轮53的一端外侧套设有输入内齿圈57，输入内齿圈57与第一筒状外齿轮53相互咬合，输入内齿圈57固定在动子22上，也就是说，动子22带动输入内齿圈57同步转动，输入内齿圈57带动第一筒状外齿轮53同步转动)，动子22转动时带动第一筒状外齿轮53绕转轴4转动；第一筒状外齿轮53外侧环设有与转轴4同轴设置的固定式内齿圈51，固定式内齿圈51固定在壳体11上，第一筒状外齿轮53与固定式内齿圈51之间设置有第一齿轮541，第一齿轮541通过第一轴体542设置在环形转动台52上；第一齿轮541的一端与第一筒状外齿轮53啮合，第一齿轮541的另一端与固定式内齿圈51上的内齿部啮合；第一筒状外齿轮53转动时带动第一齿轮541沿着固定式内齿圈51移动，第一齿轮541在沿着固定式内齿圈51移动时带动环形转动台52转动(也就是说，第一筒状外齿轮53充当行星减速器当中的太阳轮，第一齿轮541充电行星减速器当中的行星轮)；第二筒状外齿轮56套设在转轴4外侧，第二筒状外齿轮56可相对转轴4转动，第二筒状外齿轮56固定在环形转动台52上，即环形转动台52与第二筒状外齿轮56可同步转动；环形转动台52转动时带动第二筒状外齿轮56绕转轴4转动；第二筒状外齿轮56外侧环设有与转轴4同轴设置的固定式内齿圈51；第二筒状外齿轮56与固定式内齿圈51之间设置有第二齿轮551，第二齿轮551通过第二轴体552设置在输出端盖13上(在一个实施例中，第一轴体542、第二轴体552，以及转轴4分别平行设置)；第二齿轮551的一端与第二筒状外齿轮56啮合，第二齿轮551的另一端与固定式内齿圈51上的内齿部啮合；第二筒状外齿轮56转动时带动第二齿轮551沿着固定式内齿圈51移动，第二齿轮551在沿着固定式内齿圈51移动时带动输出端盖13转动(也就是说，第二筒状外齿轮56充当行星减速器当中的太阳轮，第二齿轮551充电行星减速器当中的行星轮)；输出端盖13固定在转轴4的一端，即输出端盖13转动时可以带动转轴4转动。
57.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。