本發明專利技術一種諧波電機屬于諧波電機領域，涉及一種利用超磁致伸縮材料的磁致伸縮特性和封閉式液壓微位移放大器而制成的諧波電機。諧波電機采用具有左右兩個外齒輪的開放式柔輪作為傳動柔輪，波發生器由沿著圓周均勻分布的2kn個超磁致伸縮驅動裝置以及波發生器殼體構成，2kn個超磁致伸縮驅動裝置安裝在波發生器殼體的沿著圓周均勻分布的2kn個圓腔中；每個超磁致伸縮驅動裝置由超磁致伸縮致動器和封閉式液壓微位移放大器組合而成；諧波電機集驅動和減速于一體，整體結構緊湊、空間利用率高，不僅轉動慣量低、響應速度快、加減速迅速，具有靜力矩保持能力，而且調速方便、分辨率高、效率高。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于諧波電機領域，特別涉及一種利用超磁致伸縮材料的磁致伸縮特性和封閉式液壓微位移放大器而制成的諧波電機。
技術介紹
諧波齒輪傳動與傳統齒輪傳動相比，具有精度高、傳動平穩、速比大、體積小、重量輕等特點，在儀器儀表、航空航天、機器人等高
應用廣泛。普通諧波齒輪傳動雖有上述諸多優點，但仍存在問題。當遇到有調速或者保持靜止力矩要求時，由于有高速回轉的凸輪波發生器存在，響應速度會受到影響；諧波齒輪傳動的軸向尺寸較大。在應用中，常用的運動傳遞模式一般是電機一減速器一執行機構，由于電機、減速器各自獨立，既造成過多的空間占用，又為控制帶來麻煩。大連理工大學學者朱林劍等人在磁性材料及器件雜志2009年第3期“基于超磁致伸縮材料的諧波傳動研究”中提出的超磁致伸縮驅動諧波傳動模式，在保留普通諧波傳動諸多優點的同時，解決了現有諧波傳動中的一些問題。但仍存在不足:首先，采用帕斯卡原理的封閉式液壓微位移放大器其放大率受溫度的影響較大，溫度變化將引起封閉腔內工質體積發生變化，導致輸出端附加位移，影響位移輸出精度。其次，由于驅動線圈發熱并且需要多個致動器集成，導致超磁致伸縮棒發生熱變形，以及磁致伸縮系數不穩定。盡管，可在線圈與超磁致伸縮棒之間通過恒溫冷卻介質的強制循環流動，來控制溫升。但采用這種方式需要獨立的溫控系統，實現起來較為麻煩。再次，這種諧波傳動模式采用杯形柔輪傳遞動力，柔輪半封閉結構型式對各零部件結構的設計提出很高的要求，不便于加工和裝配。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術難題是克服現有技術的缺陷，專利技術一種諧波電機，解決封閉式液壓微位移放大器受溫升影響導致位移輸出精度不穩定，超磁致伸縮驅動諧波傳動模式整機溫控麻煩，以及結構設計困難，最終實現低速、高精度、大扭矩輸出。本專利技術采用的技術方案是一種諧波電機，其特征是，采用具有左右兩個外齒輪的開放式柔輪結構，波發生器由沿著圓周均勻分布的2kn個超磁致伸縮驅動裝置III以及波發生器殼體37構成，2kn中的η為波數，k為整數，且k>=2，2kn個超磁致伸縮驅動裝置III安裝在波發生器殼體37的沿著圓周均勻分布的2kn個圓腔中；每個超磁致伸縮驅動裝置III由超磁致伸縮致動器I和封閉式液壓微位移放大器II組合而成；封閉式液壓微位移放大器II中有微位移補償機構，自動補償由于溫度變化所引起的封閉腔內輸出端的附加微位移；封閉式液壓微位移放大器II的每個輸出頂桿31在波生器殼體37的徑向圓周通孔內；采用開放式柔輪45作為傳動柔輪，以充分利用柔輪內部的軸向空間，降低各零部件的結構設計要求；在整機內部建立完整的內外氣流通道，通過強制氣流在整機內部與外界間的流動，帶走整機內部累積的熱量，對整機實施溫控。第二軸承40’、套筒41和第一軸承40由右向左依次安裝在階梯軸44的右面的臺階面上，彈性擋圈39安裝在軸44的左面圓環中；輸出剛輪46和輸出法蘭48依次安裝在軸44的右端面上，由三號內六角螺釘47將軸44、輸出剛輪46和輸出法蘭48固定連接；固定后的上述零件整體裝入電機殼體33的右內腔中，右端蓋42通過一號螺栓43固定安裝在電機殼體33的右端面上；波發生器殼體37裝在左端蓋36右端面，每個超磁致伸縮驅動裝置III中的預緊螺釘15插進左端蓋36上的對應通孔中；通過二號內六角螺釘35將波發生器殼體37、2kn個超磁致伸縮驅動裝置III和左端蓋36固定連接；固定剛輪38通過一號內六角螺釘34固定在左端蓋36的右端面上；在開放式柔輪45的左部和右部上都有外齒輪，左外齒輪與固定剛輪38的內齒輪嚙合，右外齒輪與輸出剛輪46的內齒輪嚙合，固定剛輪38的內齒輪和開放式柔輪45的左外齒輪的模數和齒數相同，開放式柔輪45的右外齒輪與輸出剛輪46的內齒輪的模數相同，齒數相差為2 ;電機殼體33通過二號螺栓49與左端蓋36固定連接；2kn個第一進氣口 E、第二進氣口 F、第三進氣口 G均勻分布在左端蓋36的不同圓環上，其中，η為波數，k為整數，且k>=2 ;第一進氣口 E與波發生器殼體37外圓柱面和開放式柔輪45之間的空隙連通；第二進氣口 F與超磁致伸縮驅動裝置III的預緊螺釘15的中心通孔連通，第三進氣口 G與波發生器左側中心通孔連通。一種諧波電機，其特征是，所述的超磁致伸縮致動器I中，預緊螺釘15、導向桿18、超磁致伸縮棒19和致動器輸出軸22都具有中心通孔，即均采用空心結構，中心通孔的直徑相同或接近，并與致動器圓殼體7右部和致動器輸出軸22上的垂直通孔相通形成完整的氣內外氣流通道；線圈骨架9和超磁致伸縮棒19之間有一吸熱介質填充空腔，該空腔裝有吸熱介質11 ;所述的超磁致伸縮致動器I中，在致動器圓殼體7的階梯內腔中，由右向左依次裝有擋板24、預緊碟形彈簧23、內部中空的致動器輸出軸22 ;穿過致動器輸出軸22的右導磁體8安裝在致動器圓殼體7的右部內腔中，吸熱材料放置環21和裝有第六O型圈20的線圈骨架9依次由右向左裝在右導磁體8的內腔中；穿過超磁致伸縮棒19的驅動線圈10裝在線圈骨架9上面，在線圈骨架9和超磁致伸縮棒19之間有一吸熱介質填充空腔，該空腔裝有吸熱介質11，吸熱介質11吸收驅動線圈10傳遞過來焦耳熱量；第四O型圈12和第五O型圈17分別安裝在密封擋圈16的內、外圓環中；導向桿18安裝在超磁致伸縮棒19左端，左導磁體13裝在導向桿18左端，安裝在左導磁體13左端的擰緊螺塞14的外螺紋與致動器圓殼體7左部內腔的內螺紋連接，擰緊螺塞14的內螺紋和預緊螺釘15外螺紋連接鎖緊；一種諧波電機，其特征是，所述的封閉式液壓微位移放大器II中，放大器圓殼體6具有左內腔A、右內腔B、階梯形的上內腔C ;第三O型圈5安裝在階梯型的補償活塞26的圓環中，在輸入端大活塞4的內腔里由右向左依次裝有墊環28、補償桿27、補償活塞26和左碟形彈簧25，致動器輸出軸22通過右端螺紋部分與輸入端大活塞4的內螺紋連接鎖緊；第二 O型圈3安裝在輸入端大活塞4的圓環中，輸入端大活塞4安裝在放大器圓殼體6的左內腔A中；由墊環28、補償桿27、補償活塞26和左碟形彈簧25構成微位移補償機構；補償桿27采用高熱膨脹系數材料，補償桿27的端面制成錐形，其錐面分別與補償活塞26和墊環28上的錐面配合，形成補償腔H ;補償桿27的中間開有通油孔，輸入端大活塞4的右端面中心和墊環28中心加工有通油孔，輸入端大活塞4和輸出頂桿31之間的封閉腔內的工質通過輸入端大活塞4右端面中心的通油孔、墊環28中心的通油孔以及補償桿27中間的通油孔，進入到補償腔H中。本專利技術的顯著效果是采用具有左右兩個外齒輪的開放式柔輪作為傳動柔輪，充分利用了柔輪的軸向空間，從而對各零部件結構的設計要求大大降低，加工、裝配方便；工質體積補償機構可以根據溫度變化，自動補償封閉式液壓微位移放大器封閉腔內工質體積變化而引起的輸出端附加微位移，從而可以有效地減小溫度變化對封閉式液壓微位移放大器位移輸出精度的影響；對整機采用簡便易行的溫控模式，不需要提供獨立的溫控系統，實現起來較為方便。附圖說明圖1是諧波電機左視圖，圖2是圖1的K-K主剖視圖，圖3是單個超磁致伸縮驅動裝置結構圖。其中1.螺塞，2.第一 O型圈，3.第二 O型圈，4.輸入端大活塞，5.第三O型圈，6.放大器圓殼本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種諧波電機，其特征是，采用具有左右兩個外齒輪的開放式柔輪作為傳動柔輪，波發生器由沿著圓周均勻分布的2kn個超磁致伸縮驅動裝置（III）以及波發生器殼體（37）構成，2kn中的n為波數，k為整數，且k>=2，2kn個超磁致伸縮驅動裝置（III）安裝在波發生器殼體（37）的沿著圓周均勻分布的2kn個圓腔中；每個超磁致伸縮驅動裝置（III）由超磁致伸縮致動器（I）和封閉式液壓微位移放大器（II）組合而成；封閉式液壓微位移放大器（II）中有微位移補償機構，自動補償由于溫度變化所引起的封閉腔內輸出端的附加微位移；封閉式液壓微位移放大器（II）的每個輸出頂桿（31）在波生器殼體（37）的徑向圓周通孔內；?第二軸承（40’）、套筒（41）和第一軸承（40）由右向左依次安裝在階梯軸（44）的右階梯面上，彈性擋圈（39）安裝在軸（44）的左面圓環中；輸出剛輪（46）和輸出法蘭（48）依次安裝在軸（44）的右端面上，由三號內六角螺釘（47）將軸（44）、輸出剛輪（46）和輸出法蘭（48）固定連接；固定后的上述零件整體裝入電機殼體（33）的右內腔中，右端蓋（42）通過一號螺栓（43）固定安裝在電機殼體（33）的右端面上；波發生器殼體（37）裝在左端蓋（36）右端面，每個超磁致伸縮驅動裝置（III）中的預緊螺釘（15）插進左端蓋（36）上的對應通孔中；通過二號內六角螺釘（35）將波發生器殼體（37）、2kn個超磁致伸縮驅動裝置（III）和左端蓋（36）固定連接；固定剛輪（38）通過一號內六角螺釘（34）固定在左端蓋（36）的右端面上；在開放式柔輪（45）的左部和右部上都有外齒輪，左外齒輪與固定剛輪（38）的內齒輪嚙合，右外齒輪與輸出剛輪（46）的內齒輪嚙合，固定剛輪（38）的內齒輪和開放式柔輪（45）的左外齒輪的模數和齒數相同，開放式柔輪（45）的右外齒輪與輸出剛輪（46）的內齒輪的模數相同，齒 數相差為2；電機殼體33通過二號螺栓（49）與左端蓋（36）固定連接；2kn個第一進氣口（E）、第二進氣口（F）、第三進氣口（G）均勻分布在左端蓋（36）的不同圓環上，其中，n為波數，k為整數，且k>=2；第一進氣口（E）與波發生器殼體（37）外圓柱面和開放式柔輪（45）之間的空隙連通；第二進氣口（F）與超磁致伸縮驅動裝置（III）的預緊螺釘（15）的中心通孔連通，第三進氣口（G）與波發生器左側中心通孔連通。...
【技術特征摘要】
1.一種諧波電機，其特征是，采用具有左右兩個外齒輪的開放式柔輪作為傳動柔輪，波發生器由沿著圓周均勻分布的2kn個超磁致伸縮驅動裝置(III)以及波發生器殼體(37)構成，2kn中的η為波數，k為整數，且k>=2，2kn個超磁致伸縮驅動裝置(III)安裝在波發生器殼體(37)的沿著圓周均勻分布的2kn個圓腔中；每個超磁致伸縮驅動裝置(III)由超磁致伸縮致動器(I)和封閉式液壓微位移放大器(II)組合而成；封閉式液壓微位移放大器(II)中有微位移補償機構，自動補償由于溫度變化所引起的封閉腔內輸出端的附加微位移；封閉式液壓微位移放大器(II)的每個輸出頂桿(31)在波生器殼體(37)的徑向圓周通孔內； 第二軸承(40 ’)、套筒(41)和第一軸承(40 )由右向左依次安裝在階梯軸(44 )的右階梯面上，彈性擋圈(39 )安裝在軸(44)的左面圓環中；輸出剛輪(46 )和輸出法蘭(48 )依次安裝在軸(44 )的右端面上，由三號內六角螺釘(47 )將軸(44 )、輸出剛輪(46 )和輸出法蘭(48 )固定連接；固定后的上述零件整體裝入電機殼體(33)的右內腔中，右端蓋(42)通過一號螺栓(43)固定安裝在電機殼體(33)的右端面上； 波發生器殼體(37)裝在左端蓋(36)右端面，每個超磁致伸縮驅動裝置(III)中的預緊螺釘(15)插進左端蓋(36)上的對應通孔中；通過二號內六角螺釘(35)將波發生器殼體(37)、2kn個超磁致伸縮驅動裝置(III)和左端蓋(36)固定連接；固定剛輪(38)通過一號內六角螺釘(34)固定在左端蓋(36)的右端面上；在開放式柔輪(45)的左部和右部上都有外齒輪，左外齒輪與固定剛輪(38)的內齒輪嚙合，右外齒輪與輸出剛輪(46)的內齒輪嚙合，固定剛輪(38)的內齒輪和開放式柔輪(45)的左外齒輪的模數和齒數相同，開放式柔輪(45)的右外齒輪與輸出剛輪(46)的內齒輪的模數相同，齒數相差為2 ;電機殼體33通過二號螺栓(49)與左端蓋(36)固定連接；2kn個第一進氣口(E)、第二進氣口(F)、第三進氣口(G)均勻分布在左端蓋(36)的不同圓環上，其中，η為波數，k為整數，且k>=2 ;第一進氣口(E)與波發生器殼體(37)外圓柱面和開放式柔輪(45)之間的空隙連通；第二進氣口(F)與超磁致伸縮驅動裝置(III) 的預緊螺釘(15)的中心通孔連通，第三進氣口(G)與波發生器左側中心通孔連通。2.根據權利要求1所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱林劍，呂輝龍，包海濤，徐志祥，胡延平，蘇增榮，楊桐桐，魏越，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發明
國別省市：
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