一種電動機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機，特別是一種適用于同軸度和平行度偏差較大時使用的電動機結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]電動機在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，幾乎無處不在。但是實際應(yīng)用中，電動機輸出軸與負載軸端的同軸度和平行度偏差在所難免，給實際應(yīng)用帶來諸多難題。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的電動機，主要如下:
一、將負載軸端與伺服電機的軸端通過聯(lián)軸器聯(lián)接
優(yōu)點:聯(lián)軸器為彈性部件，一方面，可以吸收負載軸與電機輸出軸間的同軸度偏差，不至于產(chǎn)生過約束，導致軸承疲勞破壞；另一方面，彈性元件(聯(lián)軸器)能夠起到減振緩沖的作用，避免執(zhí)行機構(gòu)的沖擊載荷直接傳遞給電機，對減振降噪有利。
[0004]缺點:1、聯(lián)軸器在動力傳遞過程中極易損壞，使用成本高、穩(wěn)定性差；2、沿伺服電機軸向的設(shè)備尺寸較大，將占據(jù)更多的空間；4、聯(lián)軸器自身的轉(zhuǎn)動慣量大，一方面，加速性差，給工件的加工速度帶來了極大的制約；另一方面，加工過程中能耗高。
[0005]二、將負載軸端與伺服電機的軸端直接剛性聯(lián)接
相比于現(xiàn)有技術(shù)一，具有如下優(yōu)點:1、結(jié)構(gòu)緊湊；2、負載慣量較低，機構(gòu)動態(tài)特性好，易于實現(xiàn)尚速加工。
[0006]缺點:1、該機構(gòu)為過約束結(jié)構(gòu)，電機軸端與負載軸間的同軸度(也包括平行度)偏差不可避免，同軸度偏差會引起很大的機構(gòu)內(nèi)力，極易導致負載軸、軸承等零部件的疲勞破壞，過約束嚴重時甚至出現(xiàn)機構(gòu)的“卡死”;2、執(zhí)行機構(gòu)端的沖擊載荷直接作用于電機，振動和沖擊較大，機床運行過程振動和噪聲不可避免。
[0007]三、將負載軸端與伺服電機的軸端剛性聯(lián)接，電機的轉(zhuǎn)子與定子間無軸承支撐，二者自由浮動或電機的轉(zhuǎn)子與定子間僅有后軸承支撐。
[0008]優(yōu)點:1、無聯(lián)軸器，結(jié)構(gòu)緊湊，動態(tài)特性好，易于實現(xiàn)高速加工；2、機構(gòu)不存在過約束問題。
[0009]缺點:加工過程中，負載力作用下負載軸的撓度變形不可避免，會引起負載軸端的跳動，進而導致轉(zhuǎn)子與定子間氣隙的變化。對于伺服驅(qū)動電機，轉(zhuǎn)子與定子間的氣隙變化會直接影響電機的輸出特性，是在工程應(yīng)用中需嚴格控制的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種電動機，該發(fā)動機能吸收負載軸端與伺服電機輸出軸之間的同軸度偏差和平行度偏差，無過約束；且軸向尺寸緊湊，機構(gòu)的負載慣量小，能實現(xiàn)高速加工；無過約束，無機構(gòu)內(nèi)力，電機轉(zhuǎn)子與電機定子間的氣隙恒定，且能夠適用于高速，重載的應(yīng)用場合。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是: 一種電動機，包括電機轉(zhuǎn)子和同軸套裝于電機轉(zhuǎn)子外周的電機定子，所述電機轉(zhuǎn)子的一端設(shè)置有能直接與負載軸剛性固定連接的輸出軸，所述電機轉(zhuǎn)子和電機定子之間通過前軸承和后軸承相鉸接；所述電機定子的外周同軸套裝有一個固定架，且電機定子和固定架之間設(shè)置有至少一個彈性組件，每個彈性組件均包括至少一個懸掛組件；每個懸掛組件均包括同心布置的第一內(nèi)固定環(huán)和第一外固定環(huán)、以及若干組第一柔性元件；所述第一內(nèi)固定環(huán)固定套裝于電機定子的外周，第一外固定環(huán)與固定架固定連接，第一內(nèi)固定環(huán)和第一外固定環(huán)之間設(shè)置有第一環(huán)狀空腔，該第一環(huán)狀空腔內(nèi)均勻布置有若干組所述的第一柔性元件；每組第一柔性元件的一端與與第一內(nèi)固定環(huán)固定連接，每個第一柔性元件的另一端與第一外固定環(huán)固定連接，每組第一柔性元件均沿第一外固定環(huán)的徑向設(shè)置。
[0012]每個所述彈性組件均包括至少兩個懸掛組件和若干個第一扭轉(zhuǎn)組件，相鄰兩個懸掛組件內(nèi)設(shè)置有至少一個第一扭轉(zhuǎn)組件，每個第一扭轉(zhuǎn)組件均包括同心布置的第二內(nèi)固定環(huán)和第二外固定環(huán)、以及若干個第二柔性元件，第二內(nèi)固定環(huán)固定套裝于電機定子的外周，第二外固定環(huán)與固定架固定連接，第二內(nèi)固定環(huán)和第二外固定環(huán)之間設(shè)置有第二環(huán)狀空腔，該第二環(huán)狀空腔內(nèi)均勻布置有若干個所述的第二柔性元件；每個第二柔性元件的一端與第二內(nèi)固定環(huán)固定連接，每個第二柔性元件的另一端與第二外固定環(huán)固定連接，每個第二柔性元件均與第二外固定環(huán)的徑向呈一個夾角，若干個第二柔性元件形成順時針或逆時針排列。
[0013]每個所述彈性組件均包括若干個第二扭轉(zhuǎn)組件，相鄰兩個所述懸掛組件內(nèi)還設(shè)置有至少一個第二扭轉(zhuǎn)組件，每個第二扭轉(zhuǎn)組件也均包括同心布置的第二內(nèi)固定環(huán)和第二外固定環(huán)、以及若干個第二柔性元件，第二扭轉(zhuǎn)組件中第二柔性元件的排列方向與第一扭轉(zhuǎn)組件中第二柔性元件的排列方向相反。
[0014]相鄰兩個所述懸掛組件之間對稱布置有兩個第一扭轉(zhuǎn)組件和兩個第二扭轉(zhuǎn)組件。
[0015]所述懸掛組件有兩個，分別與前軸承和后軸承的位置相對應(yīng)。
[0016]所述第二柔性元件為繩狀彈性部件。
[0017]所述第二柔性元件為鋼片、彈簧膜片、鋼絲繩和彈簧中任意一種。
[0018]每組所述第一柔性元件為彈簧、阻尼器和橡膠中一種或兩種。
[0019]所述固定架的一側(cè)端面設(shè)置有連接法蘭。
[0020]所述固定架與電機定子相接觸的部位設(shè)置有柔性密封。
[0021]本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)后，具有如下有益效果:
1、負載軸端與電機轉(zhuǎn)子的輸出軸采用剛性固定聯(lián)接，無聯(lián)軸器，一方面軸向尺寸更加緊湊，另一方面，機構(gòu)的負載慣量更小，動態(tài)性能穩(wěn)定，易于實現(xiàn)高速加工。
[0022]2、電機轉(zhuǎn)子與電機定子間通過前軸承與后軸承兩端進行支撐，工作過程中電機轉(zhuǎn)子與電機定子的氣隙不會發(fā)生變化。
[0023]3、懸掛組件中第一柔性元件，如阻尼器或阻尼C的存在，當電機相對于機架產(chǎn)生振動時，對振動的衰減的明顯作用。也即能夠?qū)ω撦d軸的瞬間沖擊載荷進行緩沖，具有一定的減振降噪效果。也即第一柔性元件，一方面彈簧K起到支撐的作用，比如電機水平放置時需要對重力進行支撐，阻尼C起到耗能減振的作用。
[0024]4、第一扭轉(zhuǎn)組件和第二扭轉(zhuǎn)組件中的第二柔性元件，均為繩狀彈性部件，由于繩索類力學特性非常特殊，在拉伸變形的初始階段，拉力幾乎沒有變化，剛度極低。當拉伸量達到一定時，拉力急劇升高，剛度瞬間變得很高，而其他方向的剛度近乎為零。扭轉(zhuǎn)組件正是基于這種力學特性而設(shè)計。
[0025]5、本發(fā)明中，本發(fā)明中，懸掛組件、第一扭轉(zhuǎn)組件和第二扭轉(zhuǎn)組件組合，能達到如下有益效果:
I)具有較低的徑向剛度，因此當負載軸與電機輸出軸間存在同軸度偏差和平行度偏差時，偏差很容易被吸收掉，不會出現(xiàn)過約束問題。
[0026]2)扭轉(zhuǎn)剛度接近無窮大，可以傳遞更大扭矩，負載能力強。
[0027]3)具有粘彈性阻尼特性，有利于振動的衰減。
[0028]綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明適應(yīng)于高速重載應(yīng)用場合，且機構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸較小，對加工，裝配的精度要求不高。無論是從技術(shù)角度還是經(jīng)濟角度優(yōu)勢均很明顯。
【附圖說明】
[0029]圖1顯示了本發(fā)明一種電動機的立體剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2顯示了本發(fā)明一種電動機的原理圖；
圖3顯示了懸掛組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4顯示了懸掛組件的原理圖；
圖5顯示了第一扭轉(zhuǎn)組件第一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6顯示了第二扭轉(zhuǎn)組件第一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7顯示了第一扭轉(zhuǎn)組件第二種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8顯示了第二扭轉(zhuǎn)組件第二種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9顯示了懸掛組件的工作原理示意圖；
圖10顯示了第二柔性元件為繩狀彈性部件時的力學特性曲線示意圖；
圖ΙΙ-a顯示了第二柔性元件拉伸時的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖ΙΙ-b顯示了第二柔性元件松弛時的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖11-c顯示了第二柔性元件產(chǎn)生徑向位移時的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖12顯示了負載軸與伺服電機存在同軸度偏差時的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖13顯示了負載軸與伺服電機存在平行度偏差時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]其中，圖中F代表施加的外力，d代表徑向位移，L代表拉繩變形量，M代表施加的扭矩。
[0031 ] 另外有:
11.電機轉(zhuǎn)子；12.電機定子；13.氣隙；14.前軸承；15.后軸承；16.固定架；
17.懸掛組件；
171.第一內(nèi)固定環(huán)；172.第一外固定環(huán)；173.第一柔性元件；174.彈簧K;175.阻尼
C；
18.第一扭轉(zhuǎn)組件；
181.第二內(nèi)固定環(huán)；182.第二外固定環(huán)；183.第二柔性元件；184.內(nèi)固定點；185.外固定點；
19.第二扭轉(zhuǎn)組件；
20.輸出軸；21.柔性密封；22.連接法蘭。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和具體較佳實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0033]如圖1和圖2所不，一種電動機，包括電機轉(zhuǎn)子11和同軸套裝于電機轉(zhuǎn)子11外周的電機定子12。
[0034]電機轉(zhuǎn)子11的一端設(shè)置有能直接與負載軸剛性固定連接的輸出軸20，該輸出軸20優(yōu)選為空心結(jié)構(gòu)。
[0035]上述電機轉(zhuǎn)子11和電機定子12之間通過前軸承14和后軸承15相鉸接，這種鉸接方式為現(xiàn)有技術(shù)，這里不再贅述，電機轉(zhuǎn)子11和電機定子12之間具有氣隙13。
[0036]上述電機定子12的外周同軸套裝有一個固定架16，且電機定子12和固定架16之間設(shè)置有至少一個彈性部件，該彈性部件包括若干個懸掛組件17、若干個第一扭轉(zhuǎn)組件18和若干個第二扭轉(zhuǎn)組件19。作為替換，彈性部件也可僅包括若干個懸掛組件17，彈性部件也可包括若干個懸掛組件17和若干個第一扭轉(zhuǎn)組件18，或者其他的組合方式，也均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0037]上述懸掛組件17，優(yōu)選為兩個，分別與前軸承14和后軸承15的位置相對應(yīng)。
[0038]上述固定架16的一側(cè)端面設(shè)置有連接法蘭22，該連接法蘭22能將本發(fā)明的發(fā)動機與