三點(diǎn)式諧波傳動(dòng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文公開的主題涉及三點(diǎn)式諧波傳動(dòng)，并且更具體地涉及電機(jī)的三點(diǎn)式諧波傳動(dòng)。
【背景技術(shù)】
[0002]諧波傳動(dòng)齒輪是應(yīng)變波齒輪，其與傳統(tǒng)齒輪系統(tǒng)相比可提高某些特性。當(dāng)重新定位慣性載荷、高轉(zhuǎn)矩能力與同軸輸入和輸出軸時(shí)，諧波傳動(dòng)齒輪的優(yōu)點(diǎn)包括在標(biāo)準(zhǔn)外殼內(nèi)無(wú)齒隙、緊湊和重量輕、高齒輪傳動(dòng)比、可重構(gòu)比、良好的分辨率和優(yōu)異的重復(fù)性。高減速比在小體積中是可能的(在相同空間中從30:1至尚達(dá)320:1的比率是可能的，其中彳丁星齒輪通常僅產(chǎn)生10:1的比率)。諧波傳動(dòng)齒輪通常在工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)床、印刷機(jī)、機(jī)器人和航空航天中用于齒輪減速，并且也可用于增加旋轉(zhuǎn)速度，或用于差動(dòng)齒輪傳動(dòng)。
[0003]典型的諧波傳動(dòng)包含具有兩點(diǎn)式接觸裝置的波發(fā)生器。通常情況下，提供該結(jié)構(gòu)以增加諧波傳動(dòng)的齒輪傳動(dòng)比。然而，兩點(diǎn)式裝置在徑向上不穩(wěn)定，并且需要附加軸承來(lái)支撐徑向?qū)?zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種諧波傳動(dòng)，并且該諧波傳動(dòng)包括:帶齒諧波環(huán)形齒輪；包括轉(zhuǎn)子單元的諧波發(fā)生器，該轉(zhuǎn)子單元包括具有至少三個(gè)凸耳的外波輪廓；以及被構(gòu)造來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子單元旋轉(zhuǎn)的定子單元；以及諧波撓曲脊，其徑向插在諧波環(huán)形齒輪和轉(zhuǎn)子單元之間，并且包括可旋轉(zhuǎn)支撐在帶齒部?jī)?nèi)的轉(zhuǎn)子單元的帶齒部和分軸承單元。帶齒部被設(shè)置來(lái)根據(jù)轉(zhuǎn)子單元的旋轉(zhuǎn)在對(duì)應(yīng)于由波輪廓所限定的凸耳的接觸點(diǎn)與帶齒諧波環(huán)形齒輪對(duì)齊。
[0005]根據(jù)附加或替代實(shí)施方案，帶齒諧波環(huán)形齒輪和諧波撓曲脊的帶齒部具有不同數(shù)量的齒。
[0006]根據(jù)附加或替代實(shí)施方案，轉(zhuǎn)子單元包括:環(huán)形基座構(gòu)件，其包括外波輪廓和耦接到該環(huán)形基座構(gòu)件內(nèi)徑的環(huán)形永磁材料陣列。
[0007]根據(jù)附加或替代實(shí)施方案，定子單元包括:輪轂；從輪轂向外徑向延伸的多個(gè)輪輻；以及圍繞輪輻纏繞以形成繞組的導(dǎo)電單元。
[0008]根據(jù)附加或替代實(shí)施方案，軸承單元包括滾柱軸承。
[0009]根據(jù)附加或替代實(shí)施方案，諧波撓曲脊進(jìn)一步包括具有內(nèi)徑和外徑的柔性軸承座圈，內(nèi)徑經(jīng)設(shè)置與軸承單元接觸，以及外徑支撐帶齒部。
[0010]根據(jù)附加或替代實(shí)施方案，諧波撓曲脊包括彈簧鋼，并且被調(diào)整尺寸以使得其撓曲小于彈性疲勞極限。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種諧波傳動(dòng)，并且該諧波傳動(dòng)包括:諧波環(huán)形齒輪，其包括圍繞旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置的第一帶齒部；諧波發(fā)生器，其圍繞旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置并且具有中央部和外部，外部包括轉(zhuǎn)子單元，該轉(zhuǎn)子單元包括具有向外徑向延伸的至少三個(gè)凸耳的外波輪廓，并且中央部包括經(jīng)構(gòu)造驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子單元圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的定子單元和徑向插在諧波環(huán)形齒輪和轉(zhuǎn)子單元之間的諧波撓曲脊。諧波撓曲脊包括:第二帶齒部；和軸承單元，其可旋轉(zhuǎn)地支撐在第二帶齒部?jī)?nèi)的轉(zhuǎn)子單元。第二帶齒部被設(shè)置成根據(jù)轉(zhuǎn)子單元的旋轉(zhuǎn)在對(duì)應(yīng)于由外波輪廓所限定的接觸點(diǎn)與第一帶齒部對(duì)齊。
[0012]根據(jù)附加或替代實(shí)施方案，第一和第二帶齒部具有不同數(shù)量的齒。
[0013]根據(jù)附加或替代實(shí)施方案，轉(zhuǎn)子單元包括:包括波輪廓的環(huán)形基座構(gòu)件；以及耦接到環(huán)形基座構(gòu)件內(nèi)徑的環(huán)形永磁材料陣列。
[0014]根據(jù)附加或替代實(shí)施方案，定子單元包括:輪轂；從輪轂向外徑向延伸的多個(gè)輪輻；以及圍繞輪輻纏繞卷繞以形成繞組的導(dǎo)電單元。
[0015]根據(jù)附加或替代實(shí)施方案，軸承單元包括滾柱軸承。
[0016]根據(jù)附加或替代實(shí)施方案，諧波撓曲脊進(jìn)一步包括具有內(nèi)徑和外徑的柔性軸承座圈，內(nèi)徑經(jīng)設(shè)置與軸承單元接觸，以及外徑支撐第二帶齒部。
[0017]根據(jù)附加或替代實(shí)施方案，諧波撓曲脊包括彈簧鋼，并且被調(diào)整尺寸以使得其撓曲小于彈性疲勞極限。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種諧波傳動(dòng)系統(tǒng)，并且該諧波傳動(dòng)系統(tǒng)包括如上所述的諧波傳動(dòng)和電路單元，電流通過(guò)該電路單元施加到定子單元以對(duì)轉(zhuǎn)子單元旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)供電。諧波傳動(dòng)系統(tǒng)可設(shè)置在固定航空器結(jié)構(gòu)和航空器的飛行控制面的聯(lián)軸節(jié)耦接，并且經(jīng)構(gòu)造控制飛行控制面相對(duì)于固定航空器結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。
[0019]這些和其它優(yōu)點(diǎn)和特征將從下列結(jié)合附圖的描述變得更加顯而易見。
【附圖說(shuō)明】
[0020]被視為本發(fā)明的主題在本說(shuō)明書結(jié)論的權(quán)利要求中被特別指出并要求特殊保護(hù)。本發(fā)明的前述和其它特征和優(yōu)點(diǎn)從下列結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中是顯而易見的，其中:
圖1是根據(jù)實(shí)施方案的諧波傳動(dòng)的軸向視圖；
圖2是圖1的諧波傳動(dòng)沿線A-A截取的側(cè)視圖；
圖3是根據(jù)實(shí)施方案的圖1的諧波傳動(dòng)的環(huán)繞部分的放大軸向視圖；
圖4是圖1的諧波傳動(dòng)的定子和轉(zhuǎn)子單元的軸向視圖；以及圖5是圖1的諧波傳動(dòng)可設(shè)置在其中的機(jī)翼結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0021]借助于參考附圖的示例，下面的【具體實(shí)施方式】解釋了本發(fā)明的實(shí)施方案連同優(yōu)點(diǎn)和特征。
【具體實(shí)施方式】
[0022]諧波傳動(dòng)往往包括具有兩點(diǎn)式接觸裝置的波發(fā)生器，該接觸裝置增加諧波傳動(dòng)的齒輪傳動(dòng)比。這種兩點(diǎn)式接觸裝置對(duì)整體式波發(fā)生器是穩(wěn)定的，但是當(dāng)波發(fā)生器不是整體式僅具有兩個(gè)接觸點(diǎn)時(shí)，在徑向上是不穩(wěn)定的，并且需要額外軸承來(lái)支撐徑向?qū)?zhǔn)。因此，如下面將要描述的，具有三點(diǎn)式接觸裝置的諧波傳動(dòng)已被開發(fā)出來(lái)，其采用不太結(jié)實(shí)的軸承支撐來(lái)保持徑向穩(wěn)定性。該三點(diǎn)式諧波傳動(dòng)可以應(yīng)用在使用諧波齒輪的任何地方，并且非常適用于期望高轉(zhuǎn)矩低轉(zhuǎn)速的致動(dòng)器的地方。
[0023]參考圖1至4，提供三點(diǎn)式諧波傳動(dòng)10，并且該三點(diǎn)式諧波傳動(dòng)包括諧波環(huán)形齒輪20、諧波發(fā)生器30和諧波撓曲脊40。諧波環(huán)形齒輪20包括第一帶齒部21，并且圍繞旋轉(zhuǎn)軸線W設(shè)置向內(nèi)徑向延伸的個(gè)別齒210。諧波發(fā)生器30圍繞旋轉(zhuǎn)軸線W設(shè)置并且具有通過(guò)徑向間隙G彼此分開的中央徑向部31和外徑向部32。外徑向部32包括轉(zhuǎn)子單元320，并且中央徑向部包括定子單元310。定子單元310經(jīng)構(gòu)造驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子單元320圍繞旋轉(zhuǎn)軸線W的旋轉(zhuǎn)，從而形成電動(dòng)機(jī)被嵌入在諧波傳動(dòng)內(nèi)的結(jié)構(gòu)。
[0024]諧波撓曲脊40被徑向插在諧波環(huán)形齒輪20和轉(zhuǎn)子單元320之間。諧波撓曲脊40可以例如由彈簧鋼制成，并且被調(diào)整尺寸以使得對(duì)于無(wú)限數(shù)量的撓曲，諧波撓曲脊40的撓曲小于諧波撓曲脊40的彈性疲勞極限。諧波撓曲脊40包括具有徑向向外延伸的個(gè)別齒410的第二帶齒部41、軸承單元42以及具有內(nèi)徑和外徑的柔性軸承座圈43。柔性軸承座圈43的內(nèi)徑經(jīng)設(shè)置與軸承單元42接觸。柔性軸承座圈43的外徑支撐第二帶齒部41。
[0025]第二帶齒部41的個(gè)別齒410中的每個(gè)經(jīng)設(shè)置在三個(gè)均勻距離的接觸點(diǎn)Pl、P2和P3處與第一帶齒部21的個(gè)別齒210對(duì)齊，三個(gè)均勻距離的接觸點(diǎn)P1、P2和P3限定在旋轉(zhuǎn)軸線W具有幾何中心的等邊三角形AX。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施方案，應(yīng)當(dāng)理解第二帶齒部41的個(gè)別齒410可以經(jīng)設(shè)置在三個(gè)以上的點(diǎn)與第一帶齒部21的個(gè)別齒210對(duì)齊。
[0026]根據(jù)實(shí)施方案，第一帶齒部21的個(gè)別齒210和第二帶齒部41的個(gè)別齒410可以在約0.015-0.030英寸的量級(jí)來(lái)調(diào)整尺寸。此外，個(gè)別齒210、410具有預(yù)定深度，以使得徑向延伸以限定接觸點(diǎn)P1、P2和P3的凸耳的尺寸被調(diào)整以促使帶齒部21嚙合帶齒部41。
[0027]第二帶齒部41的個(gè)別齒410的數(shù)量小于第一帶齒部21的個(gè)別齒210的數(shù)量。個(gè)別齒410、210的這種數(shù)量差異限定諧波傳動(dòng)10的齒輪傳動(dòng)比(即差異越小，齒輪傳動(dòng)比越大)。
[0028]軸承單元42可以作為滾柱軸承421來(lái)提供，該滾柱軸承包括沿著脊柱單元彼此附接的環(huán)形滾柱系列。軸承單元42經(jīng)構(gòu)造可旋轉(zhuǎn)地支撐在由第二帶齒部41所限定的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)的轉(zhuǎn)子單元320。
[0029]根據(jù)實(shí)施方案，轉(zhuǎn)子單元320包括環(huán)形基座