一種電動(dòng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機(jī)，特別是一種適用于同軸度和平行度偏差較大時(shí)使用的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，幾乎無(wú)處不在。但是實(shí)際應(yīng)用中，電動(dòng)機(jī)輸出軸與負(fù)載軸端的同軸度和平行度偏差在所難免，給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)諸多難題。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的電動(dòng)機(jī)，主要如下:
一、將負(fù)載軸端與伺服電機(jī)的軸端通過(guò)聯(lián)軸器聯(lián)接
優(yōu)點(diǎn):聯(lián)軸器為彈性部件，一方面，可以吸收負(fù)載軸與電機(jī)輸出軸間的同軸度偏差，不至于產(chǎn)生過(guò)約束，導(dǎo)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(jī)構(gòu)的沖擊載荷直接傳遞給電機(jī)，對(duì)減振降噪有利。
[0004]缺點(diǎn):1、聯(lián)軸器在動(dòng)力傳遞過(guò)程中極易損壞，使用成本高、穩(wěn)定性差；2、沿伺服電機(jī)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(dòng)慣量大，一方面，加速性差，給工件的加工速度帶來(lái)了極大的制約；另一方面，加工過(guò)程中能耗高。
[0005]二、將負(fù)載軸端與伺服電機(jī)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(diǎn):1、結(jié)構(gòu)緊湊；2、負(fù)載慣量較低，機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性好，易于實(shí)現(xiàn)尚速加工。
[0006]缺點(diǎn):1、該機(jī)構(gòu)為過(guò)約束結(jié)構(gòu)，電機(jī)軸端與負(fù)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(huì)引起很大的機(jī)構(gòu)內(nèi)力，極易導(dǎo)致負(fù)載軸、軸承等零部件的疲勞破壞，過(guò)約束嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)機(jī)構(gòu)的“卡死”;2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)端的沖擊載荷直接作用于電機(jī)，振動(dòng)和沖擊較大，機(jī)床運(yùn)行過(guò)程振動(dòng)和噪聲不可避免。
[0007]三、將負(fù)載軸端與伺服電機(jī)的軸端剛性聯(lián)接，電機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子間無(wú)軸承支撐，二者自由浮動(dòng)或電機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子間僅有后軸承支撐。
[0008]優(yōu)點(diǎn):1、無(wú)聯(lián)軸器，結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)態(tài)特性好，易于實(shí)現(xiàn)高速加工；2、機(jī)構(gòu)不存在過(guò)約束問(wèn)題。
[0009]缺點(diǎn):加工過(guò)程中，負(fù)載力作用下負(fù)載軸的撓度變形不可避免，會(huì)引起負(fù)載軸端的跳動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子與定子間氣隙的變化。對(duì)于伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)，轉(zhuǎn)子與定子間的氣隙變化會(huì)直接影響電機(jī)的輸出特性，是在工程應(yīng)用中需嚴(yán)格控制的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種電動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)能吸收負(fù)載軸端與伺服電機(jī)輸出軸之間的同軸度偏差和平行度偏差，無(wú)過(guò)約束；且軸向尺寸緊湊，機(jī)構(gòu)的負(fù)載慣量小，能實(shí)現(xiàn)高速加工；無(wú)過(guò)約束，無(wú)機(jī)構(gòu)內(nèi)力，電機(jī)轉(zhuǎn)子與電機(jī)定子間的氣隙恒定，且能夠適用于高速，重載的應(yīng)用場(chǎng)合。
[0011]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是: 一種電動(dòng)機(jī)，包括電機(jī)轉(zhuǎn)子和同軸套裝于電機(jī)轉(zhuǎn)子外周的電機(jī)定子，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的一端設(shè)置有能直接與負(fù)載軸剛性固定連接的輸出軸，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)定子之間通過(guò)前軸承和后軸承相鉸接；所述電機(jī)定子的外周同軸套裝有一個(gè)固定架，且電機(jī)定子和固定架之間設(shè)置有至少一個(gè)彈性組件，每個(gè)彈性組件均包括至少一個(gè)懸掛組件；每個(gè)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(jī)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(gè)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(gè)所述彈性組件均包括至少兩個(gè)懸掛組件和若干個(gè)第一扭轉(zhuǎn)組件，相鄰兩個(gè)懸掛組件內(nèi)設(shè)置有至少一個(gè)第一扭轉(zhuǎn)組件，每個(gè)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(gè)第二柔性元件，第二內(nèi)固定環(huán)固定套裝于電機(jī)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(gè)所述的第二柔性元件；每個(gè)第二柔性元件的一端與第二內(nèi)固定環(huán)固定連接，每個(gè)第二柔性元件的另一端與第二外固定環(huán)固定連接，每個(gè)第二柔性元件均與第二外固定環(huán)的徑向呈一個(gè)夾角，若干個(gè)第二柔性元件形成順時(shí)針或逆時(shí)針排列。
[0013]每個(gè)所述彈性組件均包括若干個(gè)第二扭轉(zhuǎn)組件，相鄰兩個(gè)所述懸掛組件內(nèi)還設(shè)置有至少一個(gè)第二扭轉(zhuǎn)組件，每個(gè)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(gè)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(gè)所述懸掛組件之間對(duì)稱布置有兩個(gè)第一扭轉(zhuǎn)組件和兩個(gè)第二扭轉(zhuǎn)組件。
[0015]所述懸掛組件有兩個(gè)，分別與前軸承和后軸承的位置相對(duì)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(jī)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(fù)載軸端與電機(jī)轉(zhuǎn)子的輸出軸采用剛性固定聯(lián)接，無(wú)聯(lián)軸器，一方面軸向尺寸更加緊湊，另一方面，機(jī)構(gòu)的負(fù)載慣量更小，動(dòng)態(tài)性能穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)高速加工。
[0022]2、電機(jī)轉(zhuǎn)子與電機(jī)定子間通過(guò)前軸承與后軸承兩端進(jìn)行支撐，工作過(guò)程中電機(jī)轉(zhuǎn)子與電機(jī)定子的氣隙不會(huì)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(dāng)電機(jī)相對(duì)于機(jī)架產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，對(duì)振動(dòng)的衰減的明顯作用。也即能夠?qū)ω?fù)載軸的瞬間沖擊載荷進(jìn)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(jī)水平放置時(shí)需要對(duì)重力進(jìn)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(xué)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(dāng)拉伸量達(dá)到一定時(shí)，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(xué)特性而設(shè)計(jì)。
[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(dá)到如下有益效果:
I)具有較低的徑向剛度，因此當(dāng)負(fù)載軸與電機(jī)輸出軸間存在同軸度偏差和平行度偏差時(shí)，偏差很容易被吸收掉，不會(huì)出現(xiàn)過(guò)約束問(wèn)題。
[0026]2)扭轉(zhuǎn)剛度接近無(wú)窮大，可以傳遞更大扭矩，負(fù)載能力強(qiáng)。
[0027]3)具有粘彈性阻尼特性，有利于振動(dòng)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(chǎng)合，且機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸較小，對(duì)加工，裝配的精度要求不高。無(wú)論是從技術(shù)角度還是經(jīng)濟(jì)角度優(yōu)勢(shì)均很明顯。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1顯示了本發(fā)明一種電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)的力學(xué)特性曲線示意圖；
圖ΙΙ-a顯示了第二柔性元件拉伸時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖ΙΙ-b顯示了第二柔性元件松弛時(shí)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(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖12顯示了負(fù)載軸與伺服電機(jī)存在同軸度偏差時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖13顯示了負(fù)載軸與伺服電機(jī)存在平行度偏差時(shí)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(jī)轉(zhuǎn)子；12.電機(jī)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(diǎn)；185.外固定點(diǎn)；
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(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和具體較佳實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0033]如圖1和圖2所不，一種電動(dòng)機(jī)，包括電機(jī)轉(zhuǎn)子11和同軸套裝于電機(jī)轉(zhuǎn)子11外周的電機(jī)定子12。
[0034]電機(jī)轉(zhuǎn)子11的一端設(shè)置有能直接與負(fù)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(jī)轉(zhuǎn)子11和電機(jī)定子12之間通過(guò)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(jī)轉(zhuǎn)子11和電機(jī)定子12之間具有氣隙13。
[0036]上述電機(jī)定子12的外周同軸套裝有一個(gè)固定架16，且電機(jī)定子12和固定架16之間設(shè)置有至少一個(gè)彈性部件，該彈性部件包括若干個(gè)懸掛組件17、若干個(gè)第一扭轉(zhuǎn)組件18和若干個(gè)第二扭轉(zhuǎn)組件19。作為替換，彈性部件也可僅包括若干個(gè)懸掛組件17，彈性部件也可包括若干個(gè)懸掛組件17和若干個(gè)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(hù)范圍之內(nèi)。
[0037]上述懸掛組件17，優(yōu)選為兩個(gè)，分別與前軸承14和后軸承15的位置相對(duì)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(dòng)機(jī)與