本發(fā)明涉及一種機電伺服機構(gòu)領(lǐng)域，特別是一種絲杠電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制作方法。

背景技術(shù)：

電機常和控制驅(qū)動器和減速器一起，組成機電作動器，用于機電伺服機構(gòu)中的動力輸出執(zhí)行系統(tǒng)，它具有負(fù)載大、動態(tài)特性高等特點。尤其是近年來機電作動器功率等級越來越高，零位安裝尺寸越來越苛刻、正負(fù)行程越來越長，負(fù)載力矩越來越大，傳統(tǒng)的機電作動器已無法滿足大負(fù)載要求，同時其整體結(jié)構(gòu)強度需求也大幅提升，因此急需一種新型結(jié)構(gòu)，旨在滿足有限安裝空間內(nèi)的較長行程，同時需具備較高的動態(tài)響應(yīng)能力。最終，將電機轉(zhuǎn)子和絲杠副一體化設(shè)計，為此類問題提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

上海磁浮交通工程技術(shù)研究中心發(fā)明的永磁Halbach直線電機，河南理工大學(xué)發(fā)明的一種凸極Halbach復(fù)合永磁直線電機，均是可實現(xiàn)直線運動的Halbach結(jié)構(gòu)平面電機，并沒有將電機與絲杠副進行集成設(shè)計，推力相對較小。

寧波海得工業(yè)控制系統(tǒng)有限公司發(fā)明的絲杠電機，電機輸出軸與絲杠螺桿通過聯(lián)軸器相連接，電機工作時，電機輸出軸帶動絲杠螺桿轉(zhuǎn)動，絲杠螺桿轉(zhuǎn)動時帶動絲杠螺母做直線伸縮運動。該發(fā)明中電機轉(zhuǎn)子為普通結(jié)構(gòu)，慣量相對較大，動態(tài)響應(yīng)性能較差。

索尤若驅(qū)動有限及兩合公司發(fā)明的絲杠電機，是將電機的轉(zhuǎn)子與絲杠相連，絲杠螺母與一活塞桿相連接，最終電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為活塞桿的直線運動。該發(fā)明電機軸向長度較長。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種絲杠電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制作方法，實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)子與絲杠的一體化設(shè)計，可將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成絲杠的直線運動。由于取消了轉(zhuǎn)子磁軛，因此電機具有很低的慣量，使電機擁有了很好的動態(tài)響應(yīng)能力。

本發(fā)明的上述目的是通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：

一種絲杠電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制作方法，包括如下步驟：

步驟(一)、在絲杠螺母的軸向外壁沿周向均勻開設(shè)n個凹槽，n為正整數(shù)；然后將絲杠螺母沿軸向固定套裝在絲杠的外壁；

步驟(二)、在步驟(一)中絲杠螺母的n個凹槽中對應(yīng)裝入n個凸型鍵；

步驟(三)、將m塊磁鋼按Halbach陣列圖的方式固定包裹安裝在絲杠螺母的軸向外壁，m為大于等于n的正整數(shù)；磁鋼的內(nèi)壁對應(yīng)設(shè)置有n個軸向凹槽，軸向凹槽的長度沿軸向貫穿整個磁鋼；且軸向凹槽的寬度為絲杠螺母凹槽的軸向凹槽的深度與絲杠螺母凹槽的深度相同；n個凸型鍵的小端對應(yīng)與磁鋼的n個軸向凹槽嵌入配合；安裝時，在磁鋼與絲杠螺母的接觸面涂抹厭氧結(jié)構(gòu)膠進行膠粘；

步驟(四)、將軸肩進行加熱處理；加熱處理后迅速將軸肩沿軸向套進絲杠螺母的外壁，直至頂住磁鋼的軸向端面；

步驟(五)、將不銹鋼套進行加熱處理；加熱處理后迅速將不銹鋼套套在磁鋼的外壁；

步驟(六)、在絲杠螺母的兩端分別安裝軸承，其中一個軸承的軸向端面頂住軸肩；另一個軸承固定安裝在絲杠螺母的軸向臺階處；

步驟(七)、將安裝好的絲杠、絲杠螺母、凸型鍵、磁鋼、不銹鋼套、軸肩和軸承沿軸向固定安裝在定子的中空腔體內(nèi)；將殼體固定安裝在軸承的外壁。

在上述的一種絲杠電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制作方法，所述的步驟(一)中，n大于等于4。

在上述的一種絲杠電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制作方法，所述的步驟(二)中，凸型鍵的大端放入凹槽內(nèi)，小端伸出凹槽，且凸型鍵安裝凹槽后，保持凸型鍵大端的上表面與絲杠螺母的外表面重合。

在上述的一種絲杠電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制作方法，所述的步驟(三)中，磁鋼包括沿徑向充磁磁鋼和切向充磁磁鋼；其中，徑向充磁磁鋼包括徑向向外充磁磁鋼和徑向向內(nèi)充磁磁鋼；切向充磁磁鋼包括切向順時針充磁磁鋼和切向逆時針充磁磁鋼。

在上述的一種絲杠電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制作方法，所述的步驟(三)中，磁鋼按Halbach陣列圖的方式安裝在絲杠螺母外壁的方法為：先將徑向充磁磁鋼保持間距的膠粘在絲杠螺母的外壁；待膠干后，將切向充磁磁鋼塞入相鄰兩塊徑向充磁磁鋼之間。

在上述的一種絲杠電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制作方法，所述的步驟(三)中，磁鋼安裝后，保證徑向向外充磁磁鋼和徑向向內(nèi)充磁磁鋼彼此交替，且切向順時針充磁磁鋼和切向逆時針充磁磁鋼彼此交替。

在上述的一種絲杠電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制作方法，所述的步驟(三)中，所述m為不小于16的正整數(shù)。

在上述的一種絲杠電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制作方法，所述步驟(四)中，軸肩加熱處理時，加熱溫度為280-300℃，加熱時間為2.8-3.2h。

在上述的一種絲杠電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制作方法，所述步驟(五)中，不銹鋼套加熱處理時，加熱溫度為120-150℃，加熱時間為1.8-2.2h；不銹鋼套套在磁鋼的外壁時，實現(xiàn)不銹鋼套的外壁與軸肩的外壁平行。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明采用了本發(fā)明采用了電機轉(zhuǎn)子與絲杠副一體化設(shè)計結(jié)構(gòu)，提高了電機的動態(tài)響應(yīng)性能，實現(xiàn)了空間體積的高效利用；

(2)本發(fā)明中轉(zhuǎn)子采用了Halbach結(jié)構(gòu)，可有效改善電機的氣隙磁場波形，削弱電機的諧波含量；

(3)本發(fā)明轉(zhuǎn)子采用了無磁軛結(jié)構(gòu)，減少了電機的轉(zhuǎn)動慣量，提高了電機的動態(tài)響應(yīng)性能；

(4)本發(fā)明實現(xiàn)了對電機與絲杠的一體化設(shè)計，將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動。與現(xiàn)有國內(nèi)外現(xiàn)有方案相比，取消了轉(zhuǎn)子磁軛，磁鋼采用了Halbach陣列，動態(tài)性能好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明絲杠電機結(jié)構(gòu)制作流程圖；

圖2為本發(fā)明絲杠電機結(jié)構(gòu)整體示意圖；

圖3為本發(fā)明絲杠電機軸向剖面示意圖；

圖4為本發(fā)明絲杠電機轉(zhuǎn)子磁鋼Halbach陣列圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的描述：

如圖1所示為絲杠電機結(jié)構(gòu)制作流程圖，由圖可知，一種絲杠電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制作方法，包括如下步驟：

步驟(一)、在絲杠螺母2的軸向外壁沿周向均勻開設(shè)n個凹槽，n為正整數(shù)，且n大于等于4；然后將絲杠螺母2沿軸向固定套裝在絲杠1的外壁；

步驟(二)、在步驟(一)中絲杠螺母2的n個凹槽中對應(yīng)裝入n個凸型鍵3；凸型鍵3的大端放入凹槽內(nèi)，小端伸出凹槽，且凸型鍵3安裝凹槽后，保持凸型鍵3大端的上表面與絲杠螺母2的外表面重合；

步驟(三)、將m塊磁鋼4按Halbach陣列圖的方式固定包裹安裝在絲杠螺母2的軸向外壁，m為大于等于n的正整數(shù)，且m不小于16；磁鋼4的內(nèi)壁對應(yīng)設(shè)置有n個軸向凹槽，軸向凹槽的長度沿軸向貫穿整個磁鋼4；且軸向凹槽的寬度為絲杠螺母2凹槽的軸向凹槽的深度與絲杠螺母2凹槽的深度相同；n個凸型鍵3的小端對應(yīng)與磁鋼4的n個軸向凹槽嵌入配合；安裝時，在磁鋼4與絲杠螺母2的接觸面涂抹厭氧結(jié)構(gòu)膠進行膠粘；

其中，磁鋼4包括沿徑向充磁磁鋼和切向充磁磁鋼；其中，徑向充磁磁鋼包括徑向向外充磁磁鋼和徑向向內(nèi)充磁磁鋼；切向充磁磁鋼包括切向順時針充磁磁鋼和切向逆時針充磁磁鋼。

步驟(四)、將軸肩7進行加熱處理；軸肩7加熱處理時，加熱溫度為280-300℃，加熱時間為2.8-3.2h；加熱處理后迅速將軸肩7沿軸向套進絲杠螺母2的外壁，直至頂住磁鋼4的軸向端面；

步驟(五)、將不銹鋼套5進行加熱處理；加熱處理后迅速將不銹鋼套5套在磁鋼4的外壁；不銹鋼套5加熱處理時，加熱溫度為120-150℃，加熱時間為1.8-2.2h；不銹鋼套5套在磁鋼4的外壁時，實現(xiàn)不銹鋼套5的外壁與軸肩7的外壁平行。

步驟(六)、在絲杠螺母2的兩端分別安裝軸承8，其中一個軸承8的軸向端面頂住軸肩7；另一個軸承8固定安裝在絲杠螺母2的軸向臺階處；

步驟(七)、將安裝好的絲杠1、絲杠螺母2、凸型鍵3、磁鋼4、不銹鋼套5、軸肩7和軸承8沿軸向固定安裝在定子6的中空腔體內(nèi)；將殼體9固定安裝在軸承8的外壁。

如圖2所示為絲杠電機結(jié)構(gòu)整體示意圖，如圖3所示為絲杠電機軸向剖面示意圖，由圖可知，絲杠電機主要由定子6和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，其中轉(zhuǎn)子包括絲杠1、絲杠螺母2、凸型鍵3、磁鋼4、不銹鋼套5；定子6由鐵心和繞組組成。絲杠螺母2外圓上均布開若干鍵槽，安裝凸型鍵3，磁鋼4內(nèi)圓中心處沿電機軸向開鍵槽，通過凸型鍵3固定在絲杠螺母2外圓上，并通過膠粘接牢固。

如圖4所示為絲杠電機轉(zhuǎn)子磁鋼Halbach陣列圖，由圖可知，圖中箭頭方向為充磁方向。裝配時，按照圖中箭頭所示方向進行裝配，磁鋼4按Halbach陣列圖的方式安裝在絲杠螺母2外壁的方法為：先將徑向充磁磁鋼保持間距的膠粘在絲杠螺母2的外壁；待膠干后，在緊箍工裝的幫助下，將切向充磁磁鋼塞入相鄰兩塊徑向充磁磁鋼之間。磁鋼4安裝后，保證徑向向外充磁磁鋼和徑向向內(nèi)充磁磁鋼彼此交替，且切向順時針充磁磁鋼和切向逆時針充磁磁鋼彼此交替。此時，將不銹鋼套5通過熱裝的方式套在磁鋼4的外徑上，起固定磁鋼、防止磁鋼在高速旋轉(zhuǎn)時被甩出的作用。

本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。