簡介
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、機器人等高技術領域應用廣泛。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，由於有高速回轉的 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→減速器→執行機構，由於電機、減速器各自獨立，既造成過多 的空間佔用，又為控制帶來麻煩。基於超磁 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，採用帕斯卡 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，由於驅動線圈發熱並且 需要多個致動器集成，導致超磁致伸縮棒發生熱變形，以及磁致伸縮係數不穩定。儘管，可 在線圈與超磁致伸縮棒之間通過恆溫冷卻介質的強制循環流動，來控制溫升。但採用這種 方式需要獨立的溫控系統，實現起來較為麻煩。再次，這種諧波傳動模式採用杯形柔輪傳遞 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，不便於加工和裝配。
機器人用諧波電機設計
對於單個超磁致伸縮驅動 裝置 III，其工作原理為 ：驅動線圈 10 通電產生磁場，超磁致伸縮棒 19 在磁場作用下發生 磁致伸縮變形，該變形推動致動器輸出軸 22 以及輸入端大活塞 4 產生相同的軸向位移，該 軸向位移通過封閉式液壓腔內的工質，將運動傳遞至輸出頂杆 31，由於輸出頂杆 31 底部的 有效截面積小於輸入端大活塞 4 右側的有效截面積，位移便得到放大，其放大率即為輸入 端大活塞 4 右側的有效截面積與輸出頂杆 31 底部的有效截面積的比值。改變輸入電流的 大小，即可改變超磁致伸縮驅動裝置 III 輸出頂杆 31 的輸出位移。
通過改變沿著圓周均勻分佈的 2kn 個超磁致伸縮驅動裝置 III 驅動線圈 10 通入 的電流，合理匹配對應的 2kn 個輸出頂杆 31 的位移大小及變化規律，即可使開放式柔輪 45 右側產生週期變化的徑向變形，通過開放式柔輪 45 右外齒輪與輸出剛輪 46 內齒輪的齧合 作用驅動輸出剛輪 46 旋轉，進而帶動與之相連的輸出法蘭 48 轉動，實現運動輸出。本諧波電機工作時，當溫度上升，導致封閉式液壓微位移放大器 II 的封閉腔內的 工質體積膨脹，與此同時，補償杆 27 由於溫升產生軸向和徑向兩個方向的熱伸長變形，並 且徑向膨脹通過錐面轉換為軸向伸長，該熱伸長變形推動補償活塞 26 向左移動，擠壓左碟 形彈簧 25，封閉腔內的工質通過輸入端大活塞 4 右端面中心上的通油孔進入補償腔 H，補 償溫升導致的封閉腔內的工質體積變化，從而自動補償溫升產生的附加微位移 ；當溫度下降，導致封閉式液壓微位移放大器 II 的封閉腔內的工質體積收縮，與此同時，補償杆 27 由 於溫降產生軸向和徑向兩個方向的熱收縮變形，並且徑向收縮通過錐面轉換為軸向收縮， 該熱收縮變形使得左碟形彈簧 25 推動補償活塞 26 向右移動，補償腔 H 內的工質通過輸入 端大活塞 4 右端面中心上的通油孔進入到封閉腔中，補償溫降導致的封閉腔內的工質體積 變化，從而自動補償溫降產生的附加微位移。
本諧波電機工作時，單個超磁致伸縮致動器 I 中的驅動線圈 10 產生的焦耳熱量通 過熱傳導，傳遞至線圈骨架 9 和超磁致伸縮棒 19 之間的吸熱介質 11，吸熱介質 11 吸收驅動 線圈 10 傳遞過來的焦耳熱量。本諧波電機工作時，對第一進氣口 E 通以強制氣流，該強制氣流從輸出法蘭 48 中 空處流出，通過強制氣流在波發生器殼體 37 外圓柱面和開放式柔輪 45 之間空隙的軸向流 動，帶走波發生器殼體外側累積的熱量 ；對第二進氣口 F 通以強制氣流，該強制氣流從輸出 法蘭 48 中空處流出，通過強制氣流在超磁致伸縮致動器 I 內部氣流通道的流動，帶走超磁 致伸縮致動器I內部累積的部分熱量 ；對第三進氣口G通以強制氣流，該強制氣流從輸出法 蘭 48 中空處流出，通過強制氣流在波發生器殼體 37 內圓柱面的軸向流動，帶走波發生器殼 體 37 內側累積的熱量。從而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。通入的強制氣流流速根據 工作狀態而定 ：當採用長時工作模式時，向氣流通道通以大流速氣流 ；當採用反覆短時工 作模式或短時工作模式時，向氣流通道通以中小流速氣流。諧波電機，集驅動和減速於一體，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，整機溫控簡便易行，結構設計簡單，傳動輸出扭矩大，特別適用於各種低速大扭 矩輸出要求、環境溫度變化大、工作時間長的工程應用場合。
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