CN111342601A - 一种力矩电机直驱的传动结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种力矩电机直驱的传动结构，包括：传动杆，固定设置；传动座，套设于所述传动杆上并与所述传动杆传动配合，所述传动配合用于将所述传动座的旋转运动转换为沿所述传动杆的轴向的直线运动；以及电动机，所述电动机的转子套设于所述传动杆外并与所述传动座固定连接。通过上述方式，本发明能够有效地避免了传动过程中在传动杆径向产生的振动。

Description

一种力矩电机直驱的传动结构

技术领域

本发明涉及机械传动领域，特别是涉及一种力矩电机直驱的传动结构。

背景技术

机床均包括进给系统，进给系统的主要作用是在伺服电机的带动下通过滚珠丝杠副带动工作台实现直线进给，所以进给系统可靠性的高低将直接影响机床的加工精度。

目前，进给系统包括：电机机构、丝杆机构和丝母座，电机机构用于通过驱动丝杆机构的旋转运动控制丝母座的直线运动，丝母座用于安装工作台。其中，丝杆机构包括丝杆，电机机构包括：由内至外依次套装在丝杆驱动端的力矩电机转子、力矩电机定子以及电机座，力矩电机转子与丝杆之间通过涨紧套连接或过盈配合刚性连接。

丝杆的直线度会受到加工工艺以及丝杆受力的影响，导致丝杆转动过程中会带动丝母座会在径向往复跳动，从而导致工作台振动。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种力矩电机直驱的传动结构，能够避免传动过程中振动。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种力矩电机直驱的传动结构，包括：

传动杆，固定设置；

传动座，套设于所述传动杆上并与所述传动杆传动配合，所述传动配合用于将所述传动座的旋转运动转换为沿所述传动杆的轴向的直线运动；以及

电动机，所述电动机的转子套设于所述传动杆外并与所述传动座固定连接。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明中传动杆固定，电动机的转子通过传动座与传动杆传动配合，电动机的旋转运动转换成沿传动杆的直线运动。传动杆的直线度不会影响到电动机移动过程中的稳定性，有效地避免了传动过程中在传动杆径向产生的振动。

附图说明

图1是本申请力矩电机直驱的传动结构实施例的剖面结构示意图；

图2是图1中的A-A剖视图；

图3是图1的俯视图；

图4是本申请力矩电机直驱的传动结构中定子套的剖面结构示意图；

图5是本申请力矩电机直驱的传动结构中压盖的剖面结构示意图；

图6是申请力矩电机直驱的传动结构中轴承套的剖面结构示意图。

图中：

1.基座；

2.传动杆；

3.传动座；

4.电动机，9.定子套，901.第一空腔，902.第一安装平面，903.第二空腔，10.第一轴承，11.定子，1101.第一端面，1102.第二端面，12.转子，13.压盖，1301.第二安装平面，14.第二轴承，15.轴承套，1501.主体部，1502.限位部；

5.移动部件；

6.导向组件，7.导轨，8.滑块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1和图2所示，本申请一种力矩电机直驱的传动结构实施例包括：基座1、传动杆2、传动座3、电动机4以及移动部件5。

基座1可以是单独的一个部件，在使用时固定安装至机床主体上，也可以是机床主体的一部分。

传动杆2呈长杆状，固定设置于基座1上。本实施例中，传动杆2的两端固定于基座1上，中间部分用于传动。在其它实施例中，传动杆2也可以通过其它部位固定于基座1上，只要保留足够的长度用于传动即可。

传动座3套设于传动杆2上并与传动杆2传动配合，传动配合用于将传动座3的旋转运动转换为沿传动杆2的轴向的直线运动。

电动机4的转子套设于传动杆2外并与传动座3固定连接，转子带动传动座3转动。电动机4是把电能转换成机械能的一种设备，利用定子产生旋转磁场并作用于转子形成旋转扭矩，驱动转子转动。本实施例的电动机4与市场上销售的电动机稍有不同。市售电动机为了方便输出旋转扭矩，转子上设置有露出于电动机壳体的转轴，转轴用于与待驱动的物体连接。本实施例的电动机4的转子直接与传动座3固定连接，因此不需要转轴。另外，转子与传动座3直接连接，旋转扭矩直接传递到传动座3上，省略了中间传递结构，也减小了组装偏差。

移动部件5安装于电动机4上，在电动机4的带动下沿传动杆2移动。移动部件5可以是机床的工作台，用于承载待加工的物品。

具体地，电动机4可以为力矩电动机。力矩电动机是一种极数较多的特种电机，可以在电动机低速甚至堵转(即转子无法转动)时仍能持续运转，不会造成电动机的损坏。电动机可以提供稳定的力矩给负载。力矩电动机也可以提供和运转方向相反的力矩(刹车力矩)。力矩电动机旋转惯量小，可以发挥最大性能。另外，力矩电机驱动力大，能够在重载工况下使用。

具体地，传动杆2与传动座3可以组成滚珠丝杠副。滚珠丝杆副是在丝杠与螺母间以钢球为滚动体的螺旋传动元件，它可将旋转运动转变为直线运动，是传动机械中精度较高也是较常用的传动装置。滚珠丝杠副是现有技术，此处不再赘述。因为是现有技术，所以可以直接从市场采购，然后与电动机4组装，可以降低本申请的力矩电机直驱的传动结构的制造成本。另外，在其它实施例中，在满足传动精度的前提下，传动杆2与传动座3也可以采用其它结构形式，例如，传动杆2为丝杆，传动座3螺纹连接于传动杆2上。

如图2和图3所示，本实施例的力矩电机直驱的传动结构还可以包括：导向组件6，导向组件6与电动机4连接，用于引导电动机4在传动杆2的轴向移动。设置导向组件6可以增强电动机4的稳定性，避免电动机4的机座部分相对传动杆2转动。

具体地，导向组件6可以设置有两个，与传动杆2间隔设置并位于传动杆2的两侧，通过这样设置，电动机4受力更平衡，可以保证电动机4更稳定。

具体地，导向组件6可以包括：导轨7和滑块8，导轨7固定设置于基座1上，延伸方向与传动杆2的轴向一致，滑块8卡设于导轨7上并沿导轨7的延伸方向往复滑动，滑块8与电动机4固定连接，滑块8可以固定于移动部件5上。

进一步地，导轨7和滑块8组成直线导轨。直线导轨用于直线往复运动场合，并且可以承担一定的扭矩，可在高负载的情况下实现高精度的直线运动。直线导轨为现有技术，此处不再赘述。

上述导向组件6的具体结构只是一可选方案，本申请不限于此，在其它实施例中也可以采用其它结构。

如图1、图4和图5所示，本实施例的电动机4可以包括：定子套9、第一轴承10、定子11、转子12以及压盖13。

其中，定子套9呈套筒状，其内壁沿径向向外扩展形成第一空腔901，并形成垂直于定子套9的轴线的第一安装平面902，第一空腔901的内壁沿定子套9的径向向外扩展形成第二空腔903。第一轴承10套设于第一空腔901内，第一轴承10的外圈抵接于第一安装平面902上。定子11套设于第二空腔903内，定子11在轴向具有第一端面1101和第二端面1102，第一端面1101抵接于第一轴承10的外圈上。转子12套设于定子11内并与定子11间留有间隙，转子12与第一轴承10同轴设置，并且与第一轴承10的内圈可拆卸地固定连接。压盖13固定于定子套9上，设置有垂直于定子套9的轴线的第二安装平面1301，第二安装平面1301抵接于第二端面1102上。

上述电动机4中，第一轴承10的外圈与定子11被第一安装平面902和第二安装平面1301夹紧，从而得以固定。

上述电动机4的组装过程包括如下步骤：

将第一轴承10放入第一空腔901内，并使得第一轴承10的外圈贴住第一安装平面902；

将定子11放入第二空腔903中，并使得第一端面1101抵接第一轴承10的外圈；

将转子12放入定子11的空腔中，并将第一轴承10的内圈与转子12固定连接；

将压盖13固定至定子套9上，并使得第二安装平面1301压紧第二端面1102，在垂直于第二安装平面1301方向对第二端面1102产生作用力(锁紧力)。

由上述电动机4的结构及组装步骤可看出，电动机4的结构紧凑并且组装方便。

上述电动机4的结构中，为了更好地夹紧第一轴承10，第一空腔901在定子套9的轴向的深度应该小于第一轴承10的厚度。

上述电动机4的结构是在定子套9的轴向对第一轴承10和定子11进行限位和夹紧，以实现固定的目的。为更好地固定第一轴承10和定子11，可以在定子套9的径向对第一轴承10和定子11再进行限位。具体地，第一空腔901和第二空腔903分别与第一轴承10和定子11的形状和大小相匹配。

为了使得转子12受力均衡，电动机4还可以包括：第二轴承14。第二轴承14套设于第二空腔903内并与第一轴承10同轴设置，第二轴承14的外圈夹设于第二安装平面902与第二端面1102之间，第二轴承14的内圈与转子12可拆卸地固定连接。增设了第二轴承14后，电动机4的结构依然紧凑并且方便组装。

为方便固定转子12，第一轴承10和/或第二轴承14的内圈可以通过轴承套15与转子12可拆卸地固定连接。此处的“和/或”指的是既可以是第一轴承10的内圈通过轴承套15与转子12可拆卸地固定连接，也可以是第二轴承14的内圈通过轴承套15与转子12可拆卸地固定连接，还可以是第一轴承10和第二轴承14的内圈均通过轴承套15与转子12可拆卸地固定连接。第一轴承10和第二轴承14分别对应两个轴承套15。

如图1和图6所示，下面以第一轴承10为例，介绍第一轴承10的内圈与转子12的具体的固定结构。第二轴承14可以参考第一轴承10。

轴承套15包括：主体部1501和限位部1502。主体部1501呈圆柱状，自一端的边缘沿径向向外延伸形成限位部1502，主体部1501与第一轴承10的内圈相匹配并套设于内圈内，主体部1501与转子12可拆卸地固定连接，第一轴承10的内圈夹设于转子12与限位部1502之间，并受到夹紧力。

上述第一轴承10和第二轴承14可以是单个轴承，也可以是同轴设置的轴承组。

为方便拆装电动机4，压盖13可以与定子套9可拆卸连接。

具体地，压盖13可以与定子套9螺纹连接，以使得压盖13上的第二安装平面1301可以更好地提供锁紧力。当然，压盖13与定子套9的连接方式并不限于此，其它可拆卸连接方式也是可以的。

本实施例中，电动机4的转子通过传动座3与传动杆2传动配合，电动机4通电后，转子的旋转运动转换成沿传动杆2的直线运动。传动杆2的直线度不会影响到电动机4移动过程中的稳定性，有效地避免了传动过程中的振动。另外，本实施例中传动杆2固定设置，电动机4的转子可以以较高速度转动，可以提高电动机4(移动部件5)直线移动的速度。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种力矩电机直驱的传动结构，其特征在于，包括：

传动杆，固定设置；

传动座，套设于所述传动杆上并与所述传动杆传动配合，所述传动配合用于将所述传动座的旋转运动转换为沿所述传动杆的轴向的直线运动；以及

电动机，所述电动机的转子套设于所述传动杆外并与所述传动座固定连接。

2.根据权利要求1所述的力矩电机直驱的传动结构，其特征在于，所述电动机为力矩电动机。

3.根据权利要求1所述的力矩电机直驱的传动结构，其特征在于，所述传动杆与所述传动座组成滚珠丝杠副。

4.根据权利要求1所述的力矩电机直驱的传动结构，其特征在于，还包括：导向组件，与所述电动机连接，用于引导所述电动机在所述传动杆的轴向移动。

5.根据权利要求4所述的力矩电机直驱的传动结构，其特征在于，所述导向组件包括：导轨和滑块，所述导轨固定设置，延伸方向与所述传动杆的轴向一致，所述滑块卡设于所述导轨上并沿所述导轨的延伸方向往复滑动，所述滑块与所述电动机固定连接。

6.根据权利要求5所述的力矩电机直驱的传动结构，其特征在于，所述导轨和所述滑块组成直线导轨。

7.根据权利要求1所述的力矩电机直驱的传动结构，其特征在于，所述电动机包括：

套筒状的定子套，所述定子套的内壁上设置有垂直于所述定子套的轴线的第一安装平面；

第一轴承，套设于所述定子套内，所述第一轴承的外圈抵接于所述第一安装平面上；

定子，套设于所述定子套内，所述定子在轴向具有第一端面和第二端面，所述第一端面抵接于所述第一轴承的外圈上；

所述转子，套设于所述定子内并与所述定子间留有间隙，所述转子与所述第一轴承同轴设置，并且与所述第一轴承的内圈可拆卸地固定连接；以及

压盖，固定于所述定子套上，设置有垂直于所述定子套的轴线的第二安装平面，所述第二安装平面抵接于所述第二端面上。

8.根据权利要求7所述的力矩电机直驱的传动结构，其特征在于，所述电动机还包括：

第二轴承，套设于所述定子套内并与所述第一轴承同轴设置，所述第二轴承的外圈夹设于所述第二安装平面与所述第二端面之间，所述第二轴承的内圈与所述转子可拆卸地固定连接。

9.根据权利要求8所述的力矩电机直驱的传动结构，其特征在于，所述第一轴承和/或所述第二轴承的内圈通过轴承套与所述转子可拆卸地固定连接。

10.根据权利要求7所述的力矩电机直驱的传动结构，其特征在于，所述压盖与所述定子套可拆卸连接。

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