CN118100515B - 一种基于对数螺旋活齿传动的驱传一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于对数螺旋活齿传动的驱传一体化装置，包括同轴连接的驱动部、传动部和从动部，所述驱动部中的转子以周向排布的方式设置在所述传动部中的凸轮的中心轴上以形成驱传一体机构，所述驱动部和所述传动部由所述驱传一体机构连接，所述传动部与所述从动部连接，在所述驱传一体机构基于磁场作用进行转动的情况下，所述传动部将所述驱动部的动力传递至所述从动部。本发明通过设置驱传一体机构，实现驱动部与传动部的一体化设计，减少冗余传动链。

Description

一种基于对数螺旋活齿传动的驱传一体化装置

技术领域

本发明涉及电机与减速器技术领域，尤其涉及一种基于对数螺旋活齿传动的驱传一体化装置。

背景技术

电机作为驱动机构部分，减速器作为传动机构部分，驱动机构部分和传动机构部分连接以实现机械传动。凸轮是一种用于控制运动的定轴零件，其形状通常为椭圆形或任意复杂形状。凸轮通过相对运动来控制其他零部件的运动轨迹，并将机械能转换成其他形式的能量。相比之下，转子是一种绕定轴旋转的部件。转子通常具有简单的几何形状，如圆盘、圆柱或球等，用于转换能量或传递动力。凸轮与转子一般为分体式结构，即转子通过机械连接件与凸轮的中心轴连接。这样产生的问题包括：（1）部件高度零散化，供应链繁杂，导致装配复杂、调试繁琐；（2）驱动系统与传动系统的轴向连接方式复杂，导致传动链冗长、传动损失大。

例如，公开号为CN102684386A的专利申请公开了一种汽车空调用电动压缩机的发电机，包括机体和曲轴、凸轮轴，凸轮轴在发动机内由曲轴通过传动链带动，进气凸轮轴或/和排气凸轮轴向发动机壳外伸出有延长轴，在凸轮轴上设置有密封用的油封，空调发电机的转子设置在凸轮轴延长轴上，定子固定在定子托架上或发动机外壳上。该专利中的发电机虽然节省了空间，但是其零件较多，依然无法使得发电机的整体体积明显缩小，同时由于缺少柔性振动传感器，也无法在具有监测振动的功能的情况下实现较小体积的设置。

因此，基于以上缺陷，本发明对中心轴的结构进行了改进，使得转子能够被固定在凸轮中心轴上以实现一体式设置，以减少电机中的冗余结构。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

现有技术中的驱传一体化装置的问题包括：（1）部件高度零散化，供应链繁杂，导致装配复杂、调试繁琐；（2）驱动系统与传动系统轴向连接方式复杂，导致传动链冗长、传动损失大。

现有技术已经出现通过将电机与驱动控制器设置为一体结构来实现驱动电机系统的集成化的技术方案。例如，公开号为CN113765306A的专利文献公开了一种驱控一体化电机，其绕线骨架的主体嵌入在定子中，并从定子中部向定子端部延伸出来形成凹槽，穿刺片插入到绕线骨架的凹槽，在凹槽内部与定子绕组引出线头通过穿刺形成电气连接，穿刺片的另一端与汇流电路板焊接，汇流电路板与控制电路板之间通过矩形插座、矩形插头和电缆线实现电气连接，控制电路板与驱动电路板通过螺杆连接和限位装置隔离后，其外圆柱面由卷筒包裹，再套入桶形结构散热底座的内圆柱孔，散热底座与壳体之间通过端盖连接。该技术方案能够在同时确保可靠的电气连接、有效的散热和优化的结构支撑前提下，实现驱控一体化电机的小型化、集成化和低成本。然而，该技术方案中所采用的驱动机构仅涉及单一的连续传动过程，即整体结构为规则的转动体结构，一方面，由于该技术方案中的电机转子仅能够在电机内部进行规律转动，使得其中的传动部件无法以谐波方式进行转动，并且该技术方案整体的动力传递过程相对稳定，不会出现较大幅度的振动情形；另一方面，该技术方案也并未涉及通过对驱传一体化装置的振动数据进行检测以实现对驱传一体化装置的振动状态进行分析和反馈调节的过程，即便上述现有技术能够通过设置额外的传感器结构来实现对振动数据的检测，在其中的传动结构仅能够实现连续的动力传递的情况下，也无法通过传动部件来补偿谐波传动方式所引发的振动。

针对现有技术之不足，本发明从第一方面提供了一种基于对数螺旋活齿传动的驱传一体化装置，包括同轴连接的驱动部、传动部和从动部，驱动部中的转子以周向排布的方式设置在传动部中的凸轮的中心轴上以形成驱传一体机构，驱动部和传动部由驱传一体机构连接，传动部与从动部连接，在驱传一体机构基于磁场作用进行转动的情况下，传动部将驱动部的动力传递至从动部。驱动部中的控制单元与至少一个柔性振动传感器连接以采集振动数据。与上述现有技术相比，本发明的驱动部中的转子以周向排布的方式设置在传动部中的凸轮的中心轴上以形成驱传一体机构。基于上述区别技术特征，本发明要解决的问题可以包括：如何实现驱传一体的谐波传动机构。具体地，常规的谐波传动机构需要利用一个构建的可控制的弹性变形来实现机械运动的传递，此种结构下的谐波传动通常由三个基本构件组成，包括一个有内齿的刚轮，一个工作时可产生径向弹性变形并带有外齿的柔轮和一个装在柔轮内部、呈椭圆形、外圈带有柔性滚动轴承的波发生器，由于谐波传动机构所涉及的各种结构的构型差异，需要将其设置为独立的部件才能实现完整的谐波传动过程。相反地，本发明的驱动部和传动部能够以同轴的方式形成驱传一体式机构，从而显著减少传动过程中所涉及的机械连接结构。进一步地，本发明通过驱传一体机构来将驱动部与从动部连接，使得传动链的零件减少，装置的整体体积缩小，同时稳定性也更好。

根据一个优选实施方式，传动部还包括沿中心轴的轴向依次设置的内齿圈、滚子轴承和活动齿，凸轮与滚子轴承相邻设置，凸轮设置的内轮廓和外轮廓形成限定滚子轴承沿周向运动的滚动空间或轮廓线；滚子轴承的一端连接有活动齿，内齿圈以在周向内部加工齿面的方式设置，在凸轮的驱动作用下，活动齿的远离滚子轴承的一端与内齿圈的齿面进行周期性接触啮合或者脱离啮合。

本发明通过内齿圈的设置，使得活动齿能够限位活动，凸轮能避免活动齿的速度和加速度发生突变，从而减小活动齿与内齿圈啮合面的磨损，提高传动性能。

根据一个优选实施方式，从动部包括保持架；活动齿设置在保持架的径向内侧；活动齿包括在保持架的孔洞中按照径向移动的方式活动的至少两组活动齿分组，其中，至少两组活动齿分组在中心轴的轴向上存在间距，至少一组活动齿分组用于补偿保持架在承担负载的情况下所引发的振动。与上述现有技术相比，本发明的传动部设置有与滚子轴承的一端连接的活动齿结构，该活动齿还包括在保持架的孔洞中按照径向移动的方式活动设置的至少两组活动齿分组。基于上述区别技术特征，本发明要解决的问题可以包括：如何提高谐波传动稳定性能的同时，降低谐波传动过程所引起的振动。具体地，由于谐波传动过程中会产生周期性的机械结合与脱离过程，例如，在凸轮的驱动作用下，远离滚子轴承的活动齿的一端与内齿圈的齿面进行周期性接触啮合或者脱离啮合，从而造成谐波传动过程中的振动或加剧机械振动。为此，本发明能够同时通过将多个活动齿结构设置为活动齿分组的方式，以用于补偿谐波传动过程保持架因承担负载而引发的振动，如此设置，使得保持架的谐波传动抖动能够被补偿，从而减少力或者力矩在传输过程中出现的偏差。

根据一个优选实施方式，驱动部还包括控制单元和定子，控制单元与定子连接以控制定子产生旋转磁场，使得驱传一体机构由旋转磁场中的转子带动转动。本发明通过将控制单元设置在驱动部的方式将控制单元设置在电机的壳体内，在缩小电机体积的同时，还能够提高装置整体的稳定性。

根据一个优选实施方式，保持架的周向设置有若干限位孔，活动齿沿径向穿过保持架上的限位孔以实现活动齿的移动方向的限定。本发明通过限位孔的设置，使得活动齿沿径向稳定移动，并且能够减小活动齿移动的偏差。

根据一个优选实施方式，在凸轮的驱动作用下，活动齿与内齿圈啮合，并且保持架按照谐波方式转动；在保持架固定的情况下，内齿圈转动以输出力或力矩。本发明安装在保持架中且基于凸轮外轮廓沿径向运动的若干活动齿可替代传统谐波减速器的柔轮，提高负载能力。

本发明从第二方面还提供一种基于对数螺旋活齿传动的驱传一体化装置，包括无刷电机和减速器，无刷电机包括定子和控制单元；减速器包括内齿圈、滚子轴承和活动齿，无刷电机和减速器由驱传一体机构连接并进行力或力矩的传动，其中，驱传一体机构由转子与凸轮通过中心轴以一体式连接的方式形成；驱动部中的转子以周向排布的方式设置在传动部中的凸轮的中心轴上。本发明通过驱传一体机构来将驱动部与从动部连接，使得传动链的零件减少，装置的整体体积缩小，同时稳定性也更好。

根据一个优选实施方式，减速器还包括沿中心轴的轴向依次设置的内齿圈、滚子轴承和活动齿，凸轮与滚子轴承相邻设置，凸轮设置的内轮廓和外轮廓形成限定滚子轴承沿周向运动的滚动空间或轮廓线；滚子轴承的一端连接有活动齿，内齿圈以在周向内部加工齿面的方式设置，在凸轮的驱动作用下，活动齿的远离滚子轴承的一端与内齿圈的齿面进行周期性接触啮合或者脱离啮合。

本发明通过内齿圈的设置，使得活动齿能够限位活动，凸轮能避免活动齿的速度和加速度发生突变，从而减小活动齿与内齿圈啮合面的磨损，提高传动性能。

根据一个优选实施方式，活动齿设置在保持架的径向内侧；活动齿包括在保持架的孔洞中按照径向移动的方式活动的至少两组活动齿分组，其中，至少两组活动齿分组在中心轴的轴向上存在间距，至少一组活动齿分组用于补偿保持架在承担负载的情况下所引发的振动。如此设置，使得保持架的谐波传动抖动能够被补偿，从而减少力或者力矩在传输过程中出现的偏差。

根据一个优选实施方式，保持架的周向设置有若干限位孔，活动齿沿径向穿过保持架上的限位孔以实现活动齿的移动方向的限定。本发明通过限位孔的设置，使得活动齿沿径向稳定移动，并且能够减小活动齿移动的偏差。

附图说明

图1是本发明提供的基于对数螺旋活齿传动的驱传一体化装置的呈爆炸图形式的结构示意图；

图2是本发明提供的基于对数螺旋活齿传动的驱传一体化装置的安装后的结构示意图；

图3是本发明提供的基于对数螺旋活齿传动的驱传一体化装置的外部结构示意图；

图4是本发明提供的柔性振动传感器的相对电阻变化率与应变百分比的关系的示意图；

图5是本发明提供的柔性振动传感器的相对电阻变化率与循环次数的关系的示意图。

附图标记列表

101：柔性振动传感器；102：控制单元；103：壳体；105：第一轴承；106：第二轴承；107：第三轴承；108：内齿圈；109：保持架；110：第一端盖；111：定位组件；112：凸轮端盖；113：第一油封；114：第二油封；115：滚子轴承；116：活动齿；117：第四轴承；118：第五轴承；119：锁紧螺母；120：第三油封；121：第四油封；122：定子；123：转子；124：凸轮；125：第二端盖。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

现有技术中的驱传一体化装置的问题包括：（1）部件高度零散化，供应链繁杂，导致装配复杂、调试繁琐；（2）驱动系统与传动系统轴向连接方式复杂，导致传动链冗长、传动损失大。

实施例1

针对现有技术之不足，如图1和图2所示，本发明从第一方面提供了一种基于对数螺旋活齿传动的驱传一体化装置，包括同轴连接的驱动部、传动部和从动部。驱动部还包括控制单元102和定子122，控制单元102与定子122连接以控制定子122产生旋转磁场，使得驱传一体机构由处在旋转磁场中的转子123带动转动。转子123的主要作用是在旋转磁场中被磁力线切割进而产生（输出）电流。

控制单元102为能够控制电流大小以及进行数据处理的专用集成芯片或微型处理器。定子122的主要作用是产生旋转磁场。本发明通过将控制单元102设置在驱动部的方式将控制单元102设置在电机的壳体103内，在缩小电机体积的同时，还能够提高装置整体的稳定性。

定子122内部设置有固定的绕组。当控制单元102控制定子122通电时，定子122中的绕组产生旋转磁场。凸轮124与中心轴一体式设置。驱动部中的转子123以周向排布的方式设置在传动部中的凸轮124的中心轴上以形成驱传一体机构。驱动部和传动部由驱传一体机构连接。传动部与从动部连接。在驱传一体机构基于磁场作用进行转动的情况下，传动部将驱动部的动力传递至从动部。转子123与定子122同轴相邻设置，并且转子123设置在旋转磁场中。转子123在磁场的作用下转动，并带动凸轮124转动。

优选地，凸轮124具有凸轮124内轮廓和凸轮124外轮廓，分别与滚子轴承115接触从而形成限定其周向运动的滚动空间或轮廓线。活动齿116外轮廓与内齿圈108内轮廓基于对数螺旋线设计。滚子轴承115末端连接有沿中心轴径向延伸且可运动的活动齿116，活动齿116远离滚子轴承115的一端可在凸轮124驱动下与内齿圈108的齿面进行周期性接触啮合或脱离啮合。

根据一个优选实施方式，如图1和图2所示，传动部还包括沿中心轴的轴向依次设置的内齿圈108、滚子轴承115和活动齿116。定子122与内齿圈108通过第三油封120和第四油封121分隔。定子122由锁紧螺母119限位在壳体103中。

凸轮124与滚子轴承115相邻设置并形成限定滚子轴承115沿周向运动的滚动空间或轮廓线。滚子轴承115的一端连接有活动齿116，内齿圈108以在周向内部加工齿面的方式设置。具体地，滚子轴承115与活动齿116通过螺母进行转动连接，使得活动齿116能够在凸轮124的表面实现滚动接触。在凸轮124的驱动作用下，活动齿116的远离滚子轴承115的一端与内齿圈108的齿面进行周期性接触啮合或者脱离啮合。

本发明通过内齿圈108的设置，使得活动齿116能够限位活动，凸轮124能避免活动齿116的速度和加速度发生突变，从而减小活动齿116与内齿圈108啮合面的磨损，提高传动性能。

根据一个优选实施方式，如图1和图2所示，从动部包括保持架109。保持架109通过尺寸不同的第一轴承105和第二轴承106与转子123的中心轴连接。在第二轴承106与凸轮124的中心轴处设置有凸轮端盖112。

凸轮124设置在保持架109的径向内侧。活动齿116包括在保持架109的孔洞中按照径向移动的方式活动的至少两组活动齿分组。至少两组活动齿分组在中心轴的轴向上存在间距，至少一组活动齿分组用于补偿保持架109在承担负载的情况下所引发的振动。如此设置，使得保持架109的谐波传动抖动能够被补偿，从而减少力或者力矩在传输过程中出现的偏差。

根据一个优选实施方式，如图1和图2所示，保持架109的周向设置有若干限位孔，活动齿116沿径向穿过保持架109上的限位孔以实现对活动齿116的移动方向的限定。本发明通过限位孔的设置，使得活动齿116沿径向稳定移动，并且能够减小活动齿116移动的偏差。

根据一个优选实施方式，如图1和图2所示，在凸轮124的驱动作用下，活动齿116与内齿圈108啮合，并且保持架109按照谐波方式转动。若内齿圈108保持固定，凸轮124由活动齿116与内齿圈108啮合时的接触力在保持架109的周向分力，以及驱动与活动齿116对应的滚子轴承115在凸轮124内轮廓和凸轮124外轮廓之间的周向滚动共同作用下转动，使保持架109按照谐波传动方式产生与凸轮124的转动方向相反的反向转动。若保持架109保持固定，凸轮124的转动最终驱动内齿圈108转动。内齿圈108通过第四轴承117和第五轴承118实现转动。保持架109与第一端盖110之间设置有尺寸不同的第一油封113和第二油封114。第一端盖110通过第三轴承107实现在中心轴上的转动。如图1所示，第一端盖110和第二端盖125分别通过定位组件111例如紧定螺钉进行限位。本发明安装在保持架109中且基于凸轮124外轮廓沿径向运动的若干活动齿116可替代传统谐波减速器的柔轮，提高负载能力。

本发明的一种基于对数螺旋活齿传动的驱传一体化装置的原理为：

在整个运动周期中，控制单元102使定子122内部产生旋转磁场，并使转子123及与其一体化设计的凸轮124旋转。凸轮124的转动经滚子轴承115传导至与其对应连接的活动齿116，使活动齿116沿径向穿过保持架109而与内齿圈108实现周期性啮合，使保持架109或内齿圈108作为输出转动。特别地，活动齿116外轮廓与内齿圈108内轮廓在彼此啮合过程中实现周期性的曲面接触，凸轮124能避免活动齿116的速度和加速度发生突变，从而减小活动齿116与内齿圈108啮合面的磨损，提高传动性能，并且基于凸轮124的轮廓通过包络法获得内齿圈108的齿廓，使活动齿116与内齿圈108在传动过程中始终能进行正确啮合。理论上，在整个运动周期中，至少有一个活动齿116与内齿圈108、滚子轴承115与凸轮124处于接触状态，从而保证传动部能实现连续稳定的运动。但是由于加工误差的存在，上述接触状态往往不完全相同，甚至出现剧烈变化（例如磨损、重载或载荷波动），使滚子轴承115和活动齿116在保持架109中窜动，影响传动精度和稳定性。因此凸轮124的凸轮124外轮廓和凸轮124内轮廓可以将滚子轴承115限制在其间，使滚子轴承115与凸轮124能始终处于接触状态，提高传动性能。特别地，活动齿116与凸轮124外轮廓和凸轮124内轮廓基于滚子轴承115进行接触，滚子轴承115作为传动介质，使其相对凸轮124外轮廓和凸轮124内轮廓发生滚动。活动齿116和滚子轴承115在凸轮124外轮廓和凸轮124内轮廓的限定作用下准确地传递凸轮124周期性运动至内齿圈108或保持架109，而避免非预期地径向偏移或偏转，减小传动摩擦，提高传动平稳性。

实施例2

本实施例是对实施例1的进一步改进，重复的内容不再赘述。

本实施例提供一种基于对数螺旋活齿传动的驱传一体化装置，包括无刷电机和减速器。无刷电机包括定子122和控制单元102。减速器包括内齿圈108、滚子轴承115和活动齿116，无刷电机和减速器由驱传一体机构连接并进行力或力矩的传动，其中，驱传一体机构由转子123与凸轮124通过中心轴以一体式连接的方式形成。驱动部中的转子123以周向排布的方式设置在传动部中的凸轮124的中心轴上。本发明通过驱传一体机构来将驱动部与从动部连接，使得传动链的零件减少，装置的整体体积缩小，同时稳定性也更好。

根据一个优选实施方式，如图1和图2所示，减速器还包括沿中心轴的轴向依次设置的内齿圈108、滚子轴承115和活动齿116。定子122与内齿圈108通过油封分离。凸轮124与滚子轴承115相邻设置并形成限定滚子轴承115沿周向运动的滚动空间或轮廓线。滚子轴承115的一端连接有活动齿116，内齿圈108以在周向内部加工齿面的方式设置。在凸轮124的驱动作用下，远离滚子轴承115的活动齿116的一端与内齿圈108的齿面进行周期性接触啮合或者脱离啮合。

本发明通过内齿圈108的设置，使得活动齿116能够限位活动，凸轮124能避免活动齿116的速度和加速度发生突变，从而减小活动齿116与内齿圈108啮合面的磨损，提高传动性能。

根据一个优选实施方式，如图1和图2所示，凸轮124设置在保持架109的径向内侧。活动齿116包括在保持架109的孔洞中按照径向移动的方式活动的至少两组活动齿分组，其中，至少两组活动齿116在中心轴的轴向上存在间距，至少一组活动齿分组用于补偿保持架109在承担负载的情况下所引发的振动。如此设置，使得保持架109的谐波传动抖动能够被补偿，从而减少力或者力矩在传输过程中出现的偏差。

根据一个优选实施方式，保持架109的周向设置有若干限位孔，活动齿116沿径向穿过保持架109上的限位孔以实现活动齿116的移动方向的限定。本发明通过限位孔的设置，使得活动齿116沿径向稳定移动，并且能够减小活动齿116移动的偏差。

将定子122与减速器的内齿圈108外壳轴向布置，控制单元102通过端盖与定子122轴向安装固定并连接绕组，去除冗余传动链的同时减小整体结构的体积。转子123则在凸轮124中心轴上轴向排列并固定，其位置处于定子122之间。在外界输入多相交流电时，定子122内产生旋转磁场使转子123旋转，转子123带动与之固定的中心轴旋转，从而使其上的凸轮124转动，通过滚子轴承115使活动齿116沿保持架109径向移动与内齿圈108齿廓啮合，使保持架109或内齿圈108作为从动件输出力或力矩。

本发明将无刷电机与对数螺旋活齿减速器集成设计，结合了前者低噪音、低干扰、高稳定性与后者高精度、强过载、高动态特性等优势，提出结构紧凑、内部中空、功率密度高、效率损耗低的新型驱传一体化传动装置设计方案。定子122与凸轮124一体化设计，绕组固定于定子122内部，实现驱动系统与传动系统的一体化设计，减少冗余传动链。

实施例3

本实施例是对实施例1和实施例2的进一步说明，重复的内容不再赘述。

本发明的基于对数螺旋活齿传动的驱传一体化装置，其壳体103设置有至少一个柔性振动传感器101，如图3所示。至少一个柔性振动传感器101与驱动部中的控制单元102连接以采集振动数据。

柔性振动传感器101包括柔性基底和导电涂层。导电涂层设置在柔性基底的表面。

柔性基底包括以拉伸的方式形成的纳米级的裂纹结构。

具体地，本发明以聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为柔性基底的材料。为了提高传感器的灵敏度，将聚二甲基硅氧烷（PDMS）材料进行拉伸，在柔性基底表面上制作出纳米级的裂纹结构，产生隧穿效应，进而提高柔性振动传感器101的灵敏度。

导电涂层在柔性基底的表面形成若干凸起结构。

具体地，本发明以多壁碳纳米管（MWCNTs）作为导电涂层材料。

导电涂层的设置方式包括：

S11：将多壁碳纳米管进行超声处理并形成涂层溶液。

S12：在涂层溶液内加入纳米磁性颗粒。

S13：在将含有纳米磁性颗粒的涂层溶液喷涂至柔性基底并形成薄膜之后，使用磁性器件接触柔性基底，以使得薄膜在磁力的作用下产生若干凸起结构。

磁性器件可以是磁铁等具有磁性的器件。例如利用磁铁吸附喷涂了导电涂层的柔性基底，在磁力的作用下，导电涂层会产生大小不一的凸起结构。凸起结构增加了柔性振动传感器101表面的粗糙度，进而改变了疏水性能。

图4表示相对电阻变化率与应变百分比的关系的示意图。如图4所示，在同一应变比例的情况下，仅存在凸起结构的柔性振动传感器101的相对电阻变化率＜仅存在裂纹结构的柔性振动传感器101的相对电阻变化率＜同时存在裂纹结构和凸起结构的柔性振动传感器101的相对电阻变化率。

图5表示相对电阻变化率与循环次数的关系的示意图。如图5所示，在拉伸30%的情况下，柔性振动传感器101的循环次数范围为0~4。在拉伸45%的情况下，柔性振动传感器101的循环次数范围为4~7。在拉伸60%的情况下，柔性振动传感器101的循环次数范围为7~10。

裂纹结构与凸起结构的结合，能改善柔性振动传感器101的线性响应范围，使其在较大的振动范围内的电阻变化仍然是高线性。将柔性振动传感器101贴在壳体103的外壁，驱传一体化装置在运行过程中产生的振动会使柔性振动传感器101的电阻发生改变，将振动信号转为电信号，并且将电信号传递给控制单元102。控制单元102通过反馈控制或前馈控制的方式对驱传一体化装置的转速、扭矩实现智能控制。

如上所述，本发明的柔性振动传感器101在安装时不需要预留空间，并且能够适用于复杂的工件表面，减小了驱传一体化装置的体积。柔性振动传感器101的裂纹结构和凸起结构达到纳米级别，提高了电阻灵敏度和疏水性，使柔性振动传感器101在使用过程中具有很高的精度和响应速度。柔性振动传感器101可以设置在壳体103的外侧的任意位置。柔性振动传感器101与控制单元102的连接方式可以是无线连接，也可以是有线连接。

相比于现有技术中通过增量式编码器和绝对值编码器对驱控一体化装置进行监控的方式，本发明采用柔性振动传感器101的优势包括：占用空间更小，同时设置位置更灵活，通过将用于监测振动的传感器从装置的壳体103的内部移动至壳体103的外部，能够使得装置内的零件数量减少，内部需要的空间变小。

控制单元102能够根据接收的振动数据来实现对驱传一体化装置的振动状态分析和反馈调节。

优选地，柔性振动传感器101能够以粘贴或者机械固定的方式设置在壳体103的外壁上。将柔性振动传感器101置于驱传一体化装置的壳体103的外壁上，在很大程度上节约了驱传一体化装置的内部空间，将定子122和转子123安装于壳体103的内部，使得驱传一体化装置的结构更加紧凑、总体尺寸得到很好的控制。

例如，在获得振动数据的基础上，控制单元102可以将驱传一体化装置的前一步的振动数据与原始设定值进行比较并得到偏差信号。基于偏差信号计算能够消除偏差信号的输出信号，使得驱传一体化装置的下一步的转速和/或扭矩的输出值为定值。

本实施例中，通过对材料和制作方法进行改进，制作了可以应用于驱传一体化装置的柔性振动传感器101，使得驱传一体化装置在具有体积小的优势之外，还能够具有分析更准确、控制精度更高的控制效果。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。

Claims (8)

1.一种基于对数螺旋活齿传动的驱传一体化装置，包括同轴连接的驱动部、传动部和从动部，其特征在于，

所述驱动部中的转子（123）以周向排布的方式设置在所述传动部中的凸轮（124）的中心轴上以形成驱传一体机构，所述驱动部和所述传动部由所述驱传一体机构连接，

所述传动部与所述从动部连接，在所述驱传一体机构基于磁场作用进行转动的情况下，所述传动部将所述驱动部的动力传递至所述从动部；

其中，所述驱动部中的控制单元（102）与至少一个柔性振动传感器（101）连接以采集振动数据；

所述传动部还包括沿中心轴的轴向依次设置的内齿圈（108）、滚子轴承（115）和活动齿（116），

所述凸轮（124）与所述滚子轴承（115）相邻设置，所述凸轮（124）设置的内轮廓和外轮廓形成限定所述滚子轴承（115）沿周向运动的滚动空间或轮廓线；

所述滚子轴承（115）的一端连接有活动齿（116），所述内齿圈（108）以在周向内部加工齿面的方式设置，

在所述凸轮（124）的驱动作用下，所述活动齿（116）的远离所述滚子轴承（115）的一端与所述内齿圈（108）的齿面进行周期性接触啮合或者脱离啮合。

2.根据权利要求1所述的基于对数螺旋活齿传动的驱传一体化装置，其特征在于，所述从动部包括保持架（109）；所述活动齿（116）设置在所述保持架（109）的径向内侧；

所述活动齿（116）包括在所述保持架（109）的孔洞中按照径向移动的方式活动的至少两组活动齿分组，

其中，至少两组所述活动齿分组在所述中心轴的轴向上存在间距，

至少一组所述活动齿分组用于补偿所述保持架（109）在承担负载的情况下所引发的振动。

3.根据权利要求2所述的基于对数螺旋活齿传动的驱传一体化装置，其特征在于，所述驱动部还包括控制单元（102）和定子（122），

所述控制单元（102）与所述定子（122）连接以控制所述定子（122）产生旋转磁场，使得所述驱传一体机构由所述旋转磁场中的所述转子（123）带动转动。

4.根据权利要求3所述的基于对数螺旋活齿传动的驱传一体化装置，其特征在于，所述保持架（109）的周向设置有若干限位孔，

所述活动齿（116）沿径向穿过所述保持架（109）上的所述限位孔以实现所述活动齿（116）的移动方向的限定。

5.根据权利要求1~4任一项所述的基于对数螺旋活齿传动的驱传一体化装置，其特征在于，在所述凸轮（124）的驱动作用下，活动齿（116）与内齿圈（108）啮合，并且保持架（109）按照谐波方式转动；

在所述保持架（109）固定的情况下，所述内齿圈（108）转动以输出力或力矩。

6.一种基于对数螺旋活齿传动的驱传一体化装置，包括无刷电机和减速器，其特征在于，

无刷电机包括定子（122）和控制单元（102）；减速器包括内齿圈（108）、滚子轴承（115）和活动齿（116），

所述无刷电机和所述减速器由驱传一体机构连接并进行力或力矩的传动，其中，所述驱传一体机构由转子（123）与凸轮（124）通过中心轴以一体式连接的方式形成；

转子（123）以周向排布的方式设置在凸轮（124）的中心轴上；

其中，所述无刷电机中的控制单元（102）与至少一个柔性振动传感器（101）连接以采集振动数据；

所述减速器的内齿圈（108）、滚子轴承（115）和活动齿（116）沿所述中心轴的轴向依次设置，

所述凸轮（124）与所述滚子轴承（115）相邻设置，所述凸轮（124）设置的内轮廓和外轮廓形成限定所述滚子轴承（115）沿周向运动的滚动空间或轮廓线；

所述滚子轴承（115）的一端连接活动齿（116），所述内齿圈（108）以在周向内部加工齿面的方式设置，

在所述凸轮（124）的驱动作用下，所述活动齿（116）的远离所述滚子轴承（115）的一端与所述内齿圈（108）的齿面进行周期性接触啮合或者脱离啮合。

7.根据权利要求6所述的基于对数螺旋活齿传动的驱传一体化装置，其特征在于，所述活动齿（116）设置在保持架（109）的径向内侧；

所述活动齿（116）包括在所述保持架（109）的孔洞中按照径向移动的方式活动的至少两组活动齿分组，

其中，至少两组所述活动齿分组在所述中心轴的轴向上存在间距，

至少一组所述活动齿分组用于补偿所述保持架（109）在承担负载的情况下所引发的振动。

8.根据权利要求7所述的基于对数螺旋活齿传动的驱传一体化装置，其特征在于，所述保持架（109）的周向设置有若干限位孔，

所述活动齿（116）沿径向穿过所述保持架（109）上的所述限位孔以实现所述活动齿（116）的移动方向的限定。