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今天分享一下諧波減速器的原理，來自國外專家Jetpack Academy的講解，翻譯來自B站@一碗洲。 靜下心來，是不是都能聽明白了，講解的很直觀生動。接下來，分享一下 關于諧波減速器的資料 。 什么是諧波齒輪？ 諧波齒輪是一種獨特的機械齒輪系統，在緊湊輕便的包裝中允許很高的減速比。

▲諧波減速器內部結構 為了涵蓋諧波減速機所不能做到的低減速比領域，HDSI產品還涉及到精密行星齒輪箱型諧波減速機Harmonic Planetary。獨特的內齒圈形變工藝，可以使得行星齒輪與其嚙合的更緊、消除背隙，已達到精密級的傳動誤差。

▲諧波減速器內部結構 為了涵蓋諧波減速機所不能做到的低減速比領域，HDSI產品還涉及到精密行星齒輪箱型諧波減速機Harmonic Planetary。獨特的內齒圈形變工藝，可以使得行星齒輪與其嚙合的更緊、消除背隙，已達到精密級的傳動誤差。

其原因在于，整體考慮電機與減速器后，系統的振動特性發生改變，切向電磁力會對減速器產生影響，而且切向電磁力在固有頻率2000Hz和2400Hz處存在諧波分量。

圖1 AVL 新能源動力系統動力學解決方案 作為車用動力總成動力學分析領域的專業級工具，AVL EXCITE M 具備全面且深度的仿真分析能力：不僅可精準實現傳統發動機領域的核心動力學分析（包括彈性液力潤滑（EHD）仿真、振動噪聲（NVH）性能預測、扭轉振動特性分析及載荷傳遞路徑仿真等），還能針對新能源動力系統中的關鍵部件（如發動機、電機、減速器總成）開展精細化動力學評估，涵蓋發動機動力學、電機轉子動力學特性

文獻［5］對電動汽車動力總成的振動噪聲的特性進行了研究，將驅動電機放置在系統中同減速器、懸置、傳動軸等作為一個整體研究及解決振動噪聲問題，單單只分析驅動電機、減速器已不再合理。文獻［6］基于振動噪聲傳遞路徑分析，使用對電機及減速器進行聲學包裹的方法實際驗證對改善車內高頻嘯叫有明顯效果。

GGII數據顯示，2022年國產RV減速器份額為41.59%，2024年提升到60.8%。在諧波減速器領域，2020年國產份額為48.71%，2024年進一步提升到75.11%。GGII預計，2025年國產減速器廠商有望真正進入外資廠商的供應鏈體系，實現放量，這也將是國產減速器廠商迎來真正拐點的關鍵時刻。

文獻［5］對電動汽車動力總成的振動噪聲的特性進行了研究，將驅動電機放置在系統中同減速器、懸置、傳動軸等作為一個整體研究及解決振動噪聲問題，單單只分析驅動電機、減速器已不再合理。文獻［6］基于振動噪聲傳遞路徑分析，使用對電機及減速器進行聲學包裹的方法實際驗證對改善車內高頻嘯叫有明顯效果。

常用減速器的特點：▲一級斜齒圓柱齒輪減速器▲一級圓柱蝸桿減速器▲二級斜齒圓柱齒輪減速器▲二級圓柱齒輪電動機減速器（同軸式）▲二級斜齒圓柱齒輪減速器（軸裝式）▲擺線針輪減速器▲諧波齒輪減速器▲行星減速器減速器裝配一般步驟：安裝底座→輸入軸軸部裝配→中間軸軸部裝配→輸出軸軸部裝配→安裝各軸

分別是諧波轉矩引起的強迫振動問題、加減速引起的顫振、扭轉共振問題、轉矩脈動引起的齒輪嘯叫問題。我們一一道來： 諧波轉矩引起的強迫振動問題這個問題很容易理解，理想電機軸系旋轉轉矩是只有一階，而工程中由于各種機械、電氣誤差不可避免的會產生更多階次的轉矩成分，這些階次的轉矩會產生額外的振動階次，在一些特別的場合諧波轉矩還會使得齒輪嘯叫，降低舒適感。

2 分析模型構建 2.1 減速器模型 以單級直齒圓柱齒輪減速器為分析模型，如圖 1（a）所示。其三維模型，如圖 1（b）所示。分析模型參數，如表 1 所示。

因此,5.94階噪聲為減速器中間軸主動齒與減速器輸出軸從動齒的嚙合噪聲;11.88階噪聲為減速器中間軸主動齒與減速器輸出軸從動齒嚙合噪聲的2次諧波;22.00階噪聲為電機輸出軸主動齒與減速器中間軸從動齒的嚙合噪聲。利用錘擊法測得蓋板自由模態的一階彎曲頻率為712.3 Hz,二階彎曲頻率為1 213.5 Hz,其一階彎曲振型和二階彎曲振型如圖4所示。

應變波齒輪傳動也被稱為諧波齒輪傳動(Harmonic Gearing)。應變波齒輪利用橢圓形變形的柔性輪 (Flex Spline)和圓形Circular Spline之間的齒數差異，能在非常小、輕的結構中達到很高的減速比，多用于機器人等小型、高精度產品。

目前，人形機器人關節電機的主流技術方案主要包括無框力矩電機與空心杯電機、諧波減速器與行星減速器、力傳感器與電流環控制等。本文將對這些技術方案進行對比分析，并探討未來的發展趨勢。

電磁噪聲主要是由定、轉子諧波磁場相互作用而產生隨時間和空間變化的電磁力諧波，該電磁力諧波作用到定子殼體上，當電磁力諧波頻率與定子總成的固有頻率相同或接近時，就會產生共振并輻射噪聲。機械噪聲主要是由于電機部件摩擦（如軸承）、幾何形狀不規則（如轉子不平衡）等產生的噪聲，機械噪聲一般隨轉速和負載電流的增加而變大?？諝鈩恿υ肼暿菤怏w在電機散熱系統中產生的渦流噪聲和笛鳴噪聲。

同時從上圖中，我們可以發現colormap中還存在諧波階次，諧波是指對周期性非正弦信號進行傅里葉變換所得到的大于基頻整數倍的各次分量，通常稱為高次諧波。諧波的頻率等于基頻的整數倍，如基頻3倍的波稱之為三次諧波，基頻5倍的波稱之為五次諧波，以此類推。在與旋轉機械相關的colormap中，諧波稱之為諧階次，如上圖。

電流諧波注入策略 根據轉矩、電角度以及磁鏈諧波等信息產生諧波電流并注入系統進行控制，消除系統轉矩脈動( 圖3)。