一种中空超薄型外转子谐波减速一体机论文和设计-储建华

全文摘要

本实用新型公开了一种中空超薄型外转子谐波减速一体机，包括机壳，其为一多级式的中空桶状结构，且机壳尾端用一后端盖封闭；中空轴，其贯穿设置在机壳轴中心，中空轴尾端安装固定在后端盖上，中空轴轴身上设置一定子；谐波减速器，其同轴安装在机壳前端壁上，从谐波减速器的波发器侧壁上向机壳内延伸设置一转动圆盘，转动圆盘内周壁上设置有若干永磁体，永磁体间隔分布在定子外周；以及法兰，其同轴连接在谐波减速器的输出端上。本实用新型通过将定制的外转子电机内嵌到波发生器里面，并且设置中空轴提供内部走线，使得本实用新型特别适用在服务类机器人的关节位置。

主设计要求

1.一种中空超薄型外转子谐波减速一体机，其特征在于，包括：机壳（4），其为一多级式的中空桶状结构，且所述机壳（4）尾端用一后端盖（8）封闭；中空轴（9），其贯穿设置在所述机壳（4）轴中心，所述中空轴（9）尾端安装固定在所述后端盖（8）上，所述中空轴（9）轴身上设置一定子（5）；谐波减速器（2），其同轴安装在所述机壳（4）前端壁上，从所述谐波减速器（2）的波发器（3）侧壁上向所述机壳（4）内延伸设置一转动圆盘（31），所述转动圆盘（31）内周壁上设置有若干永磁体（6），所述永磁体（6）间隔分布在所述定子（5）外周；以及法兰（1），其同轴连接在所述谐波减速器（2）的输出端上。

设计方案

1.一种中空超薄型外转子谐波减速一体机，其特征在于，包括：

机壳（4），其为一多级式的中空桶状结构，且所述机壳（4）尾端用一后端盖（8）封闭；

中空轴（9），其贯穿设置在所述机壳（4）轴中心，所述中空轴（9）尾端安装固定在所述后端盖（8）上，所述中空轴（9）轴身上设置一定子（5）；

谐波减速器（2），其同轴安装在所述机壳（4）前端壁上，从所述谐波减速器（2）的波发器（3）侧壁上向所述机壳（4）内延伸设置一转动圆盘（31），所述转动圆盘（31）内周壁上设置有若干永磁体（6），所述永磁体（6）间隔分布在所述定子（5）外周；以及

法兰（1），其同轴连接在所述谐波减速器（2）的输出端上。

2.如权利要求1所述的中空超薄型外转子谐波减速一体机，其特征在于，所述机壳（4）的尾端敞开，所述后端盖（8）前端壁外周向所述机壳（4）内凸出设置一第一环形凸台（81），且所述第一环形凸台（81）的外径与所述机壳（4）尾端开口的内径一致，所述机壳（4）尾端套设在所述第一环形凸台（81）外周；所述第一环形凸台（81）外周内侧的所述后端盖（8）上开设一第一凹槽（82），所述第一凹槽（82）内嵌设一第一密封圈，所述第一密封圈被夹设在所述机壳（4）尾端与所述后端盖（8）的接触面之间。

3.如权利要求2所述的中空超薄型外转子谐波减速一体机，其特征在于，所述后端盖（8）轴中心贯穿开设一第一通孔（83），所述第一通孔（83）的尾端壁上开设一第一环形凹台（84），所述第一环形凹台（84）与所述第一通孔（83）同轴配置，所述中空轴（9）尾端设置一卡盘（91），所述卡盘（91）贴合嵌设在所述第一环形凹台（84）中；所述卡盘（91）外周间隔开设有第二通孔（92），所述中空轴（9）和所述后端盖（8）通过穿过所述第二通孔（92）的螺钉进行安装固定。

4.如权利要求1所述的中空超薄型外转子谐波减速一体机，其特征在于，所述机壳（4）内同轴依次设置有相互连通的第一圆柱形腔体（41）、第二圆柱形腔体（42）和第三圆柱形腔体（43），且内径依次增大，所述第一圆柱形腔体（41）的前侧内周壁上凸出设置一第一挡圈（411），所述第一挡圈（411）与所述第一圆柱形腔体（41）同轴配置；所述机壳（4）的前端壁外周开设一第一凹台（44）。

5.如权利要求4所述的中空超薄型外转子谐波减速一体机，其特征在于，所述谐波减速器（2）包括：

波发器（3），其同轴间隔设置在所述第一圆柱形腔体（41）的前外侧端，所述波发器（3）包括凸轮（25）和设置在所述凸轮（25）外周的第一轴承（15），所述第一轴承（15）为柔性轴承；

柔轮（21），其固定在所述机壳（4）前端壁上，且所述柔轮（21）套设在所述波发器（3）外周；

刚轮（22），其套设在所述柔轮（21）外周；以及

交叉滚子轴承（23），其轴向位于所述刚轮（22）与所述机壳（4）之间；

其中，所述柔轮（21）外周固定在所述第一凹台（44）上，所述柔轮（21）内周向前端延伸直至被夹设在所述波发器（3）和刚轮（22）之间，所述第一轴承（15）被夹设在所述柔轮（21）与所述波发器（3）之间；

所述交叉滚子轴承（23）的外圈被固定在所述第一凹台（44）上，所述交叉滚子轴承（23）的内圈前端壁与所述刚轮（22）尾端壁固定，且所述交叉滚子轴承（23）的内圈位于所述柔轮（21）外周。

6.如权利要求5所述的中空超薄型外转子谐波减速一体机，其特征在于，所述转动圆盘（31）从所述凸轮（25）的尾端壁上向所述机壳（4）内部轴向延伸，直至延伸至所述第二圆柱形腔体（42）尾端，所述转动圆盘（31）与所述机壳（4）同轴配置，所述转动圆盘（31）中部外周与所述第一圆柱形腔体（41）内周之间夹设一第二轴承（16），且所述第二轴承（16）的轴向位置限定；所述转动圆盘（31）的内周壁上开设一第二环形凹台（32），所述永磁体（6）均匀贴合在所述第二环形凹台（32）的内周壁上。

7.如权利要求6所述的中空超薄型外转子谐波减速一体机，其特征在于，所述中空轴（9）前端轴身上依次设置有第一台阶（93）和第二台阶（95），且所述第一台阶（93）的外径小于所述第二台阶（95）的外径，所述第二台阶（95）同轴间隔设置在所述转动圆盘（31）内，所述第一台阶（93）从所述波发器（3）的前端开口向外引出，其中，所述定子（5）贴合固定在所述第二台阶（95）外周，且所述定子（5）轴向凸出于所述第一圆柱形腔体（41）的轴向两侧。

8.如权利要求7所述的中空超薄型外转子谐波减速一体机，其特征在于，所述法兰（1）尾端壁外周固定在所述刚轮（22）前端壁上，所述法兰（1）轴中心开设有第三通孔（101），所述第三通孔（101）向尾端延伸一中空管（102），所述中空管（102）同轴延伸至所述凸轮（25）内侧和第一台阶（93）之间，所述中空管（102）外周与所述凸轮（25）内周之间夹设一第三轴承（14）；所述中空管（102）转动设置在所述中空轴（9）前端外周，所述中空管（102）内周与所述第一台阶（93）外周之间夹设一第四轴承（13）。

9.如权利要求8所述的中空超薄型外转子谐波减速一体机，其特征在于，所述柔轮（21）外周壁被夹设在所述交叉滚子轴承（23）的外圈和所述第一凹台（44）端壁之间，所述第一凹台（44）轴向外壁内周上开设一第二凹槽（441），所述第二凹槽（441）中安装一第二密封圈；所述交叉滚子轴承（23）的外圈尾端壁上开设一第三凹槽（232），所述第三凹槽（232）中安装一第三密封圈；所述交叉滚子轴承（23）的外圈与所述交叉滚子轴承（23）的内圈之间用一油封（24）密封；所述交叉滚子轴承（23）的内圈前端壁上开设一第四凹槽（231），所述第四凹槽（231）中安装一第四密封圈，所述第四密封圈被夹设在所述刚轮（22）尾端壁与所述交叉滚子轴承（23）的内圈之间；

所述刚轮（22）的前端壁上开设一第五凹槽（221），所述第五凹槽（221）中安装一第五密封圈，所述第五密封圈被夹设在所述刚轮（22）前端壁与所述法兰（1）尾端壁之间。

10.如权利要求4所述的中空超薄型外转子谐波减速一体机，其特征在于，所述转动圆盘（31）的尾端外周安装一编码器过渡套（10），所述编码器过渡套（10）尾端外周开设一第二凹台，所述第二凹台上贴合安装一编码器码盘（11），且所述编码器码盘（11）转动设置在所述第二圆柱形腔体（42）内，所述编码器码盘（11）外周的所述第三圆柱形腔体（43）的前端面上安装一编码器（7），所述编码器（7）与所述编码器码盘（11）间隔对准。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人关节处用电机、减速器及驱动系统集成一体机驱动领域，尤其是应用于服务类机器人关节处驱动的中空超薄型外转子谐波减速一体机。

背景技术

谐波减速一体机是机器人关节处用来驱动机器人连杆运动的驱动执行元件，它是将伺服电机、谐波减速器、驱动系统集成在一起的新型机器人专用型驱动执行器。目前，串联形式谐波减速一体机的组成结构主要有两种形式：

1、标准伺服电机与谐波减速器组合成谐波减速一体机，通过连接法兰和其他连接机构与谐波减速器结合在一起的这种结构往往长度做的很长，只能适用于工业机器人等对谐波减速一体机长度不敏感的领域；

2、无框电机模块与谐波减速器组合，这种结构在长度上可以比1方案缩短一个等级，但是对于一些对长度要求很严格的服务类机器人行业来说，以上两种方案仍不能满足要求。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型还有一个目的是提供一种中空超薄型外转子谐波减速一体机，具有结构简单，设计合理，易于安装，稳定性好等优点。

为了实现本实用新型的目的和其它优点，提供了一种中空超薄型外转子谐波减速一体机，包括：

机壳，其为一多级式的中空桶状结构，且所述机壳尾端用一后端盖封闭；

中空轴，其贯穿设置在所述机壳轴中心，所述中空轴尾端安装固定在所述后端盖上，所述中空轴轴身上设置一定子；

谐波减速器，其同轴安装在所述机壳前端壁上，从所述谐波减速器的波发器侧壁上向所述机壳内延伸设置一转动圆盘，所述转动圆盘内周壁上设置有若干永磁体，所述永磁体间隔分布在所述定子外周；以及

法兰，其同轴连接在所述谐波减速器的输出端上。

优选的，所述机壳的尾端敞开，所述后端盖前端壁外周向所述机壳内凸出设置一第一环形凸台，且所述第一环形凸台的外径与所述机壳尾端开口的内径一致，所述机壳尾端套设在所述第一环形凸台外周；所述第一环形凸台外周内侧的所述后端盖上开设一第一凹槽，所述第一凹槽内嵌设一第一密封圈，所述第一密封圈被夹设在所述机壳尾端与所述后端盖的接触面之间。

优选的，所述后端盖轴中心贯穿开设一第一通孔，所述第一通孔的尾端壁上开设一第一环形凹台，所述第一环形凹台与所述第一通孔同轴配置，所述中空轴尾端设置一卡盘，所述卡盘贴合嵌设在所述第一环形凹台中；所述卡盘外周间隔开设有第二通孔，所述中空轴和所述后端盖通过穿过所述第二通孔的螺钉进行安装固定。

优选的，所述机壳内同轴依次设置有相互连通的第一圆柱形腔体、第二圆柱形腔体和第三圆柱形腔体，且内径依次增大，所述第一圆柱形腔体的前侧内周壁上凸出设置一第一挡圈，所述第一挡圈与所述第一圆柱形腔体同轴配置；所述机壳的前端壁外周开设一第一凹台。

优选的，所述谐波减速器包括：

波发器，其同轴间隔设置在所述第一圆柱形腔体的前外侧端，所述波发器包括凸轮和设置在所述凸轮外周的第一轴承，所述第一轴承为柔性轴承；

柔轮，其固定在所述机壳前端壁上，且所述柔轮套设在所述波发器外周；

刚轮，其套设在所述柔轮外周；以及

交叉滚子轴承，其轴向位于所述刚轮与所述机壳之间；

其中，所述柔轮外周固定在所述第一凹台上，所述柔轮内周向前端延伸直至被夹设在所述波发器和刚轮之间，所述第一轴承被夹设在所述柔轮与所述波发器之间；

所述交叉滚子轴承的外圈被固定在所述第一凹台上，所述交叉滚子轴承的内圈前端壁与所述刚轮尾端壁固定，且所述交叉滚子轴承的内圈位于所述柔轮外周。

优选的，所述转动圆盘从所述凸轮的尾端壁上向所述机壳内部轴向延伸，直至延伸至所述第二圆柱形腔体尾端，所述转动圆盘与所述机壳同轴配置，所述转动圆盘中部外周与所述第一圆柱形腔体内周之间夹设一第二轴承，且所述第二轴承的轴向位置限定；所述转动圆盘的内周壁上开设一第二环形凹台，所述永磁体均匀贴合在所述第二环形凹台的内周壁上。

优选的，所述中空轴前端轴身上依次设置有第一台阶和第二台阶，且所述第一台阶的外径小于所述第二台阶的外径，所述第二台阶同轴间隔设置在所述转动圆盘内，所述第一台阶从所述波发器的前端开口向外引出，其中，所述定子贴合固定在所述第二台阶外周，且所述定子轴向凸出于所述第一圆柱形腔体的轴向两侧。

优选的，所述法兰尾端壁外周固定在所述刚轮前端壁上，所述法兰轴中心开设有第三通孔，所述第三通孔向尾端延伸一中空管，所述中空管同轴延伸至所述凸轮内侧和第一台阶之间，所述中空管外周与所述凸轮内周之间夹设一第三轴承；所述中空管转动设置在所述中空轴前端外周，所述中空管内周与所述第一台阶外周之间夹设一第四轴承。

优选的，所述柔轮外周壁被夹设在所述交叉滚子轴承的外圈和所述第一凹台端壁之间，所述第一凹台轴向外壁内周上开设一第二凹槽，所述第二凹槽中安装一第二密封圈；所述交叉滚子轴承的外圈尾端壁上开设一第三凹槽，所述第三凹槽中安装一第三密封圈；所述交叉滚子轴承的外圈与所述交叉滚子轴承的内圈之间用一油封密封；所述交叉滚子轴承的内圈前端壁上开设一第四凹槽，所述第四凹槽中安装一第四密封圈，所述第四密封圈被夹设在所述刚轮尾端壁与所述交叉滚子轴承的内圈之间；

所述刚轮的前端壁上开设一第五凹槽，所述第五凹槽中安装一第五密封圈，所述第五密封圈被夹设在所述刚轮前端壁与所述法兰尾端壁之间。

优选的，所述转动圆盘的尾端外周安装一编码器过渡套，所述编码器过渡套尾端外周开设一第二凹台，所述第二凹台上贴合安装一编码器码盘，且所述编码器码盘转动设置在所述第二圆柱形腔体内，所述编码器码盘外周的所述第三圆柱形腔体的前端面上安装一编码器，所述编码器与所述编码器码盘间隔对准。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型结构简单紧凑，设计合理，由定制外转子电机，谐波减速器，编码器等组成，具有结构扁平，安装简单，输出稳定，结构兼容性高等优点。

2、本实用新型通过将定制的外转子电机直接内嵌到波发生器里面，在外转子电机本身就比内转子电机长度短的情况下，进一步省去了中间的过渡结构，缩短整体机构的轴向总长，使得本实用新型比同等功率密度的其他谐波减速一体机更薄。

3、本实用新型通过增设中空轴，使该谐波减速一体机成为中空结构，而中空轴内部可供走线，因此本实用新型适用于服务类机器人的关节位置。

4、本实用新型运动过程由编码器完成全闭环控制，由于谐波减速器极低的齿背隙和极高的重复定位精度，从而保证了该中空超薄型外转子谐波减速一体机高精度的对外输出。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型的侧向剖视图；

图2为本实用新型的爆炸图；

图3为本实用新型法兰的第一种侧视图；

图4为本实用新型法兰的第二种侧视图；

图5为本实用新型波发器的第一种侧视图；

图6为本实用新型波发器的第二种侧视图；

图7为本实用新型机壳的第一种侧视图；

图8为本实用新型机壳的第二种侧视图；

图9为本实用新型编码器和编码器码盘的侧视图；

图10为本实用新型后端盖的第一种侧视图；

图11为本实用新型后端盖的第二种侧视图；

图12为本实用新型中空轴的侧视图。

图中：1、法兰；2、谐波减速器；3、波发器；4、机壳；5、定子；6、永磁体；7、编码器；8、后端盖；9、中空轴；10、编码器过渡套；11、编码器码盘；12、第二限位块；13、第四轴承；14、第三轴承；15、第一轴承；16、第二轴承；17、第一限位块；21、柔轮；22、钢轮；23、交叉滚子轴承；24、油封；25、凸轮；31、转动圆盘；32、第二环形凹台；33、第二安装台；34、第二挡圈；35、环形凸起；41、第一圆柱形腔体；42、第二圆柱形腔体；43、第三圆柱形腔体；44、第一凹台；45、第一螺孔；71、第五通孔；81、第一环形凸台；82、第一凹槽；83、第一通孔；84、第一环形凹台；91、卡盘；92、第二通孔；93、第一台阶；94、第四安装台；95、第二台阶；96、第一安装台；101、第三通孔；102、中空管；103、限位台；104、第六凹槽；105、第二环形凸台；106、第三安装台；107、第五螺孔；111、第四通孔；112；第三螺孔；221、第五凹槽；231、第四凹槽；232、第三凹槽；411、第一挡圈；421、第二螺孔；441、第二凹槽；442、第四螺孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

请参阅图1和图2，本实用新型提供一种技术方案：一种中空超薄型外转子谐波减速一体机，包括法兰1、谐波减速器2、波发器3、机壳4、定子5、永磁体6、编码器7、后端盖8、中空轴9等，其中：

机壳4为多级式的中空桶状结构，机壳4敞开的尾端用后端盖8封闭。具体的，机壳4内同轴依次设置有相互连通的第一圆柱形腔体41、第二圆柱形腔体42和第三圆柱形腔体43，且内径依次增大；后端盖8前端壁外周向机壳4内凸出设置有第一环形凸台81，且第一环形凸台81的外径与机壳4尾端开口的内径一致，机壳4尾端套设在第一环形凸台81外周，机壳4尾端壁上间隔开设有若干第一螺孔45，机壳4与后端盖8通过穿过第一螺孔45的螺钉进行固定连接。

本实施例中，为提高机体的密封性，在第一环形凸台81外周内侧的后端盖8上开设第一凹槽82，并在第一凹槽82内嵌设第一密封圈，第一密封圈被夹设在机壳4尾端与后端盖8的接触面之间进行静态密封。

后端盖8的轴中心贯穿开设有第一通孔83，第一通孔83中嵌设有中空轴9，中空轴9的尾端安装固定在后端盖8的尾端壁上，中空轴9向前延伸并贯穿机壳4的轴中心，也就是说本实用新型为中空结构，中空轴9的内部可供走线，使得本实用新型适用于服务类机器人的关节位置。

具体的，第一通孔83的尾端壁上同轴开设有第一环形凹台84，中空轴9的尾端对应第一环形凹台84的尺寸设置有卡盘91，卡盘91的外周间隔开设有若干第二通孔92，卡盘91贴合嵌设在第一环形凹台84中，且中空轴9和后端盖8通过穿过第二通孔92的螺钉进行固定连接。

谐波减速器2同轴安装在机壳4的前端壁上，具体的，谐波减速器2包括波发器3、柔轮21、刚轮22、交叉滚子轴承23等。

波发器3同轴间隔设置在第一圆柱形腔体41的前外侧端，波发器3包括凸轮25和设置在凸轮25外周的第一轴承15，且第一轴承15为柔性轴承，其中，凸轮25尾端外周壁上凸出设置有环形凸起35，第一轴承15内环的尾端抵触在环形凸起35的前端壁上。

波发器3侧壁上向机壳4内延伸设置有转动圆盘31，具体的，转动圆盘31从凸轮25的尾端壁上向机壳4内部轴向延伸，直至延伸至第二圆柱形腔体42尾端，转动圆盘31与机壳4同轴配置，且转动圆盘31中部外周与第一圆柱形腔体41内周之间夹设有第二轴承16，即波发器3通过第二轴承16实现在机壳4中的相对转动。

本实施例中，第二轴承16的轴向位置限定。第一圆柱形腔体41的前侧内周壁上凸出设置有第一挡圈411，第一挡圈411与第一圆柱形腔体41同轴配置，从而使得开口内径小于第一圆柱形腔体41的内径，第一挡圈411抵触在第二轴承16外环的前端；转动圆盘31中部外周壁上开设有第二安装台33，第四轴承16套设在第二安装台33上，第二轴承16内环的前端抵触在第二安装台33的前端壁上；第二圆柱形腔体内设置有第一限位块17，具体的，第二圆柱形腔体42的前端壁外周开设有若干第二螺孔421，第一限位块17通过穿过第二螺孔421的螺钉固定于第二圆柱形腔体42内，第二轴承16的尾端抵触在第一限位块17的前端壁上，以此实现当转动圆盘31在机壳4内作旋转运动时，夹设在两者间的第二轴承16不发生轴向上的相对运动。

中空轴9前轴身上依次设置有第一台阶93和第二台阶95，且第一台阶93的外径小于第二台阶95的外径，第二台阶95同轴间隔设置在转动圆盘31内，第一台阶93从波发器3的前端开口向外引出，其中，第二台阶95的轴身上开设有第一安装台96，定子5贴合固定在第一安装台96外周，且定子5轴向凸出于第一圆柱形腔体41的轴向两侧。

转动圆盘31间隔包络在定子5的外周，转动圆盘31的内周壁上开设有第二环形凹台32，第二环形凹台32的内周壁上均匀贴合有若干永磁体6，永磁体6间隔分布在定子5外周空间，从而形成外转子结构，磁场密度更高，扭矩更大，本实用新型通过将定制的外转子电机直接内嵌到波发生器3里面，在外转子电机本身就比内转子电机长度短的情况下，进一步省去了中间的过渡结构，缩短整体机构的轴向总长，使得本实用新型比同等功率密度的其他谐波减速一体机更薄。

外转子电机由于其功率密度大，体积更加扁平，与普通伺服电机或者步进电机相比，在同等的空间性下可以提供更大的输出扭矩，在输出同样扭矩下，外转子电机可以做到更加扁平，而且安装简单，有利于整体的尺寸减小，随着给定子5励磁信号，即可驱动永磁体6及其整个转动圆盘31转动，由于转动圆盘31与凸轮25为一体式结构，从而带动谐波减速器2同步转动。

转动圆盘31的尾端外周安装有编码器过渡套10，编码器过渡套10尾端外周开设有第二凹台，第二凹台外周贴合安装有编码器码盘11，且编码器码盘11同轴位于第二圆柱形腔体42内，编码器码盘11外周的第三圆柱形腔体43的前端面上安装有编码器7，编码器7与编码器码盘11间隔对准。

本实施例中，编码器码盘11轴中心贯穿开设有第四通孔111，且第四通孔111的内径与第二凹台的外径一致，编码器码盘11通过第四通孔111贴合套设在第二凹台的外周壁上，编码器码盘11的外周开设有若干第三螺孔112，穿过第三螺孔112的螺钉将编码器码盘11固定连接到编码器过渡套10上；编码器7前端壁外周间隔开设有若干第五通孔71，编码器7通过穿过第五通孔71的螺钉固定连接到第三圆柱形腔体43上。

具体的，编码器码盘11随转动圆盘31同步转动，对着编码器码盘11的转动，编码器7采集编码器码盘11上的转动信号，从而得到波发器3的转速信号，本实用新型的运动过程由编码器7完成全闭环控制，由于谐波减速器极低的齿背隙和极高的重复定位精度，从而保证了该中空超薄型外转子谐波减速一体机高精度的对外输出。

柔轮21被固定在机壳4的前端壁上，刚轮22套设在柔轮21外周，柔轮21套设在波发器3外周，柔轮21的内周向前端延伸直至被夹设在波发器3和刚轮22之间，第一轴承15被夹设在柔轮21与波发器3之间。

交叉滚子轴承23轴向位于刚轮22与机壳4之间，机壳4的前端壁外周开设有第一凹台44，交叉滚子轴承23的外圈被固定在第一凹台44上，交叉滚子轴承23的内圈前端壁与刚轮22尾端壁固定，且交叉滚子轴承23的内圈位于柔轮21外周。

本实施例中，柔轮21的外周壁被夹设在交叉滚子轴承23的外圈和第一凹台44端壁之间，其中，第一凹台44的轴向外壁上间隔开设有若干第四螺孔442，通过螺栓从交叉滚子轴承23的外圈前端向内贯穿交叉滚子轴承23后安装在第四螺孔442中，使得交叉滚子轴承23的外圈与柔轮21被固定连接到机壳4上。

本实用新型为了提高机体的密封性，在谐波减速器2内和谐波减速器2与电机的接触面间设置多道密封，以提高整个机体的防护等级。

具体的，第一凹台44轴向外壁内周上开设有第二凹槽441，第二凹槽441中安装有第二密封圈；交叉滚子轴承23的外圈尾端壁上开设有第三凹槽232，第三凹槽232中安装有第三密封圈；交叉滚子轴承23的外圈与交叉滚子轴承23的内圈之间用油封24密封；交叉滚子轴承23的内圈前端壁上开设有第四凹槽231，第四凹槽231中安装有第四密封圈，第四密封圈被夹设在刚轮22尾端壁与交叉滚子轴承23的内圈之间。

通过增设上述三个密封圈和一个油封24，实现对谐波减速器2轴向两端的密封，提高机体的防护等级。

法兰1同轴连接在谐波减速器2的输出端上，法兰1向外输出时能够驱动机器人做连杆运动。具体的，法兰1的尾端壁外周固定在刚轮22前端壁上，其中，法兰1尾端壁外周凸出设置有第二环形凸台105，且第二环形凸台105的内径与刚轮22的外径一致，第二环形凸台105贴合套设在刚轮22前端的外周壁上，法兰1的轴向外周壁上均匀开设有若干第五螺孔107，穿过第五螺孔107的螺钉将法兰1固定连接在刚轮22上。更进一步的，刚轮22的前端壁上开设有第五凹槽221，第五凹槽221中安装有第五密封圈，第五密封圈被夹设在刚轮22的前端壁与法兰1的尾端壁外周的接触面之间进行密封。

法兰1轴中心开设有第三通孔101，第三通孔101向尾端延伸有中空管102，中空管102同轴延伸至凸轮25内侧和第一台阶93之间，中空管102外周与凸轮25内周之间夹设有第三轴承14。具体的，中空管102尾端外周开设有第三安装台106，凸轮25尾端开口的内周凸出设置有第二挡圈34，第二挡圈34与波发器3同轴配置，从而使得开口内径小于凸轮25的内径，第三轴承14轴向定位在第二挡圈34与第三安装台106的前端壁之间，进而用第三轴承14对波发器3进行径向上的定位。

中空管102转动设置在中空轴9前端外周，中空管102内周与第一台阶93外周之间夹设有第四轴承13，即法兰1通过第四轴承13实现与中空轴9间的相对转动与径向上的定位。

本实施例中，第四轴承13的轴向位置限定。第一台阶93前端的轴身上开设有第四安装台94，中空管102内周与第四安装台94对应的位置开设有限位台103，第四轴承13被夹设在第四安装台94和限位台103之间，且第四轴承13的尾端抵触在第四安装台94和限位台103的侧壁上；限位台103的前部内周开设有第六凹槽104，第六凹槽104中嵌设有第二限位块12，第二限位块12被夹设在第六凹槽104与第四安装台94之间，第四轴承13的前端抵触在第二限位块的尾端壁上。

综上所述，法兰1通过螺钉与谐波减速器2固定，谐波减速器2通过螺钉与机壳4固定，机壳4通过螺钉与后端盖8固定，后端盖8通过螺钉与中空轴9相连，中空轴9与定子5连接，永磁体6粘结在波发生器3内孔处。当伺服系统启动后，由于永磁体6粘结在波发生器3内孔处，定子5产生旋转磁场带动波发生器3旋转，波发生器3旋转产生的谐波使谐波减速器2运转，从而带动法兰1输出。本实用新型通过将定制的外转子电机直接内嵌到波发生器3里面，在外转子电机本身就比内转子电机长度短的情况下，进一步省去了中间的过渡结构，缩短整体机构的轴向总长，使得本实用新型比同等功率密度的其他谐波减速一体机更薄；电机运动过程由编码器7完成全闭环控制，由于谐波减速器极低的齿背隙和极高的重复定位精度，从而保证了该中空超薄型外转子谐波减速一体机高精度对外输出；本实用新型结构为中空结构，可供内部走线，特别适用在服务类机器人关节位置。总之，本中空超薄型外转子谐波减速一体机结构简单紧凑，设计合理，安装简单，输出稳定，结构兼容性高，适用于一些对长度要求很严格的服务类机器人行业。

尽管已经出于说明性目的对本实用新型的优选实施例进行了公开，但是本领域技术人员将认识的是：在不偏离如所附权利要求公开的本实用新型的范围和精神的情况下，能够进行各种修改、添加和替换。

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一种中空超薄型外转子谐波减速一体机论文和设计

一种中空超薄型外转子谐波减速一体机论文和设计-储建华

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主设计要求

设计方案

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