CN218850476U - 一种注塑转子轴及应用其的贯通丝杆电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种注塑转子轴及应用其的贯通丝杆电机，包括轴向贯通的主轴、一体注塑于主轴内周面的注塑体以及位于主轴内腔的O型圈，注塑体的内周面具有与丝杆螺纹配合的内螺纹，主轴的内周面具有容纳O型圈的环形槽；O型圈的内径尺寸在内螺纹的大径和小径之间、且大于丝杆螺纹的大径。本实用新型通过在转子轴中添加O型圈的形式，满足用户端对于径向晃动的个性化需求，其O型圈内径可以定制化生产，相比于调节注塑体模具定制(改善丝杆与注塑体之间的配合关系)的方式，成本与调试周期大大缩减，O型圈内径形变产生的弹性约束力作用于丝杠，丝杆受到指向轴心的力，而丝杠对O型圈产生较大作用力时，O型圈呈刚性，阻止丝杠进一步偏斜。

Description

一种注塑转子轴及应用其的贯通丝杆电机

技术领域

本实用新型涉及电机设计技术领域，尤其涉及一种注塑转子轴及应用其的贯通丝杆电机。

背景技术

在医疗、生物行业，自动化设备上需要一种部件能够将旋转运动转换为直线运动，并满足一些空间要求严苛、需要较小安装误差的应用场合的要求，实现这个目标的一个比较常见的零件是贯通式转子轴，作为一种内置于电机中的滑动传动形式，减少安装外驱螺母所占用的空间，实现扩大安装误差。这种应用使用在一系列滑动丝杆贯通电机上。

传统的贯通式转子轴具有较大的安装误差，同时丝杆在轴中产生较大的径向晃动，在只固定一端使用时，尤为明显。同时的，定制化电机面对用户端的应用个性化，对丝杆径向晃动量提出更高的要求。其中：

(1)现有技术的注塑贯通式转轴，丝杆与注塑体螺纹之间间隙较小时不方便安装，且寿命降低，因此丝杆与注塑体螺纹之间往往留有较大间隙，用于减轻磨损和增加安装容错，但是较大的间隙会带来丝杆在轴中产生较大的径向晃动。且现有的同一转轴由于其单一的注塑体与转子轴嵌合的结构，无法满足不同客户对于不同径向晃动量的个性化需求。

(2)在使用过程中，丝杆在轴中产生较大的径向晃动，丝杆存在与转轴接触的可能，加速磨损，金属件间的摩擦缩短了转子轴与丝杆的使用寿命，产生不规则不稳定的噪音。

现有技术中，通常通过在轴外额外加装限位装置的形式，约束丝杠的晃动量，从而产生更平稳、可调节的传动效果。这种结构复杂，成本高。

实用新型内容

为了解决现有技术中的丝杆在注塑贯通式转轴中的径向晃动量较大，导致转轴与丝杆的使用寿命减小，以及晃动量不可调，导致结构复杂的技术问题，本实用新型提供了一种注塑转子轴及应用其的贯通丝杆电机来解决上述问题。

本实用新型提出一种注塑转子轴，包括轴向贯通的主轴、一体注塑于主轴内周面的注塑体以及位于主轴内腔的O型圈，所述注塑体的内周面具有与丝杆螺纹配合的内螺纹，所述主轴的内周面具有容纳O型圈的环形槽；所述O型圈的内径尺寸在内螺纹的大径和小径之间、且大于丝杆螺纹的大径。

进一步的，所述主轴的内周面具有用于注塑所述注塑体的凹槽。

进一步的，所述主轴表面具有贯通内外圆周面的一个或者多个定位孔，所述定位孔位于所述凹槽的外侧，注塑体在所述定位孔处形成定位柱。

进一步的，所述主轴的外周面为变径圆周面，包括用于套装铁芯的第一表面段以及用于套装轴承且直径小于第一表面段的第二表面段和第三表面段，所述第二表面段和第三表面段位于第一表面段的轴向两端，以使第一表面段的轴向两端形成与轴承的内圈抵接的定位面。

进一步的，所述凹槽位于主轴上与所述铁芯对应的内周面。

进一步的，所述第一表面段的长度大于铁芯的长度，所述环形槽在轴向上位于铁芯和轴承之间。

进一步的，所述环形槽所在的主轴壁厚大于或者等于0.5mm。

进一步的，所述O型圈设置有两个，两个O型圈在轴向上位于注塑体的两侧。

进一步的，所述第一表面段具有与铁芯的轴向一端或者两端抵接的台阶面，所述环形槽的直角边与所述台阶面和定位面错开布置。

进一步的，所述O型圈的外表面涂覆有润滑层。

进一步的，所述润滑层采用特氟龙材质。

进一步的，所述O型圈的横截面为圆形。

进一步的，所述O型圈的外径与环形槽的外径D1的差值为0.05～0.06mm。

进一步的，所述O型圈的中径大于环形槽的内径D2。

本实用新型还提出一种贯通丝杆电机，包括外壳和位于外壳内的定子组件与转子组件，定子组件位于转子组件外周，转子组件包括以上所述的注塑转子轴和套装于注塑转子轴外周的铁芯，所述注塑转子轴的主轴通过轴承与外壳转动连接。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型通过在转子轴中添加O型圈的形式，满足用户端对于径向晃动的个性化需求，其O型圈内径可以定制化生产，相比于调节注塑体模具定制(改善丝杆与注塑体之间的配合关系)的方式，成本与调试周期大大缩减，O型圈内径形变产生的弹性约束力作用于丝杠，丝杆受到指向轴心的力，而丝杠对O型圈产生较大作用力时，O型圈呈刚性，阻止丝杠进一步偏斜。

(2)本实用新型使用涂氟O型圈与采用高性能聚合物材质的注塑体，具有和丝杆之间极低的摩擦系数和极高的自润滑性能，极大的降低了运动过程中能量的损失，并且无需使用润滑油。

(3)本实用新型采用的O型圈起到调节阻尼的作用，可以减轻机械噪音与产生的振动。

(4)本实用新型因为减少了丝杆在注塑体内部的晃动，减少了注塑体内螺纹的磨损，所以对转子轴的使用寿命有较明显的提升。

(5)本实用新型中O形圈的结构简单，安装方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型所述的注塑转子轴的具体实施方式的爆炸图；

图2是仅设置一个O型圈时，本实用新型所述的注塑转子轴的轴向剖视图；

图3是本实用新型所述的注塑转子轴与丝杆的配合示意图；

图4是设置两个O型圈时，本实用新型所述的注塑转子轴的轴向剖视图；

图5是本实用新型所述的注塑转子轴与轴承和铁芯的装配示意图。

图中，1、主轴，101、环形槽，102、凹槽，103、定位孔，104、第一表面段，105、第二表面段，106、第三表面段，107、定位面，108、台阶面，2、注塑体，3、O型圈，4、丝杆，5、内螺纹，6、定位柱，7、铁芯，8、轴承。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型旨在提出一种新型的注塑转子轴，通过在所述注塑转子轴内壁设置可微小变形的O型圈3，使丝杆4的径向晃动值处于较小范围，注塑体2模具不需要根据不同的丝杆4与注塑体2配合关系的变化进行改变，只需要选择合适的O型圈3即可，成本与调试周期大大缩减。下面对本实用新型所述的注塑转子轴的几种实施例进行具体描述。

实施例一

如图1-图2所示，一种注塑转子轴，包括轴向贯通的主轴1、一体注塑于主轴1内周面的注塑体2以及位于主轴1内腔的O型圈3，主轴1为圆筒形结构，主轴1的中心贯通用于装配丝杆4，注塑体2优选采用高性能聚合物材质注塑成型，与丝杆4的摩擦系数较低，可以提高丝杆4与注塑转子轴的使用寿命，注塑体2的内周面具有与丝杆4螺纹配合的内螺纹5，主轴1的内周面具有容纳O型圈3的环形槽101；O型圈3的内径尺寸在内螺纹5的大径和小径之间、且大于丝杆4螺纹的大径。

电机工作时，定子组件驱动注塑转子轴旋转，注塑体2跟随转子轴同步转动，注塑体2(功能相当于螺母)与丝杆4配合带动丝杆4沿轴线直线往复运动。丝杆4与转子轴和注塑体2之间的间隙，使得丝杆4轴线不稳定，丝杆4产生径向晃动，此时丝杆4外径与O型圈3接触，O型圈3形变产生抵抗形变的弹力作用于丝杆4上，使得丝杆4径向的晃动约束在某一范围内，丝杆4传动更为平滑。通过调整O型圈3的内径与丝杆4螺纹的大径之间的间隙大小来调整径向晃动量，间隙越小越紧配，晃动量越小。

将主轴1放入注塑模具中，向模具内填充注塑浆料，形成与主轴1一体的注塑体2，内螺纹5也是一体成型。为提高连接稳定性，主轴1的内周面具有用于注塑所述注塑体2的凹槽102。可以对注塑体2的轴向端面进行限位。

另外，主轴1表面具有贯通内外圆周面的一个或者多个定位孔103，定位孔103位于凹槽102的外侧，定位孔103可以作为注塑时的进料孔，同时注塑体2在定位孔103处形成定位柱6，可以使注塑体2与主轴1周向固定。本实施例中的主轴1上圆周阵列布置有三个定位孔103。

实施例二

在实施例一的基础上，主轴1的外周面为变径圆周面，包括用于套装铁芯7的第一表面段104以及用于套装轴承8且直径小于第一表面段104的第二表面段105和第三表面段106，所述第二表面段105和第三表面段106位于第一表面段104的轴向两端，以使第一表面段104的轴向两端形成与轴承8的内圈抵接的定位面107。

轴承8的内圈与主轴1紧配连接，轴承8的外圈与电机的外壳紧配连接，两端轴承8固定主轴1径向位置，使得主轴1旋转运动时轴心稳定；变径圆周面用于轴承8和铁芯7的轴向定位且使得轴承8的内圈不与铁芯7接触。因此，第一表面段104的长度大于铁芯7的长度。

作为优选的，凹槽102位于主轴1上与铁芯7对应的内周面。注塑体2设置在该位置，电机运行更稳定。

实施例三

本实施例从安装方面考虑对O型圈3进行优化设计。

对于O型圈3的位置设置：基于结构刚度的考虑，O型圈3设置在主轴1轴向位置轴壁较厚处，在实施例二中，如图2所示，第一表面段104具有与铁芯7的轴向一端或者两端抵接的台阶面108，因此第二表面段105、第三表面段106以及第一表面段104上安装铁芯7的部位壁厚较薄，为此，优选将环形槽101在轴向上位于铁芯7和轴承8之间，该段主轴1的壁厚较厚。在更进一步的设计中，环形槽101的直角边与台阶面108和定位面107错开布置。避免应力集中导致主轴1断裂。

对于O型圈3的尺寸设计：同样为保证O型圈3处主轴1的强度，环形槽101所在的主轴1壁厚大于或者等于0.5mm。

对于O型圈3的数量设计：以主轴1结构来考虑，可安装一到两个O型圈3。对于双O型圈3结构的转子轴，其第二个环形槽101应设置在注塑体2另一端的主轴1壁厚最厚处，同时避开铁芯7与轴承8安装位，避免影响转动的稳定性。

实施例四

本实施例从O型圈3选型上对其进行优化设置。

如图4所示，O型圈3的外径与环形槽101的外径D1的差值为0.05～0.06mm。使得O型圈3便于安装，在环形槽101内又有相对固定的位置，不易松脱。

O型圈3的中径大于环形槽101的内径D2。即O型圈3有一半以上位于环形槽101内，保证其安装的可靠性，避免与丝杆4接触时，从环形槽101中脱出。

O型圈3的外表面涂覆盖一层润滑层。润滑层优选采用特氟龙材质。使得O型圈3的外表面更加光滑，减少与丝杆4之间的摩擦力，增加强度。

O型圈3的横截面优选为圆形。

实施例五

如图3和图5所示，一种贯通丝杆电机，包括外壳和位于外壳内的定子组件与转子组件，定子组件位于转子组件外周，转子组件包括以上所述的注塑转子轴和套装于注塑转子轴外周的铁芯7，所述注塑转子轴的主轴1通过轴承8与外壳转动连接(附图中未示意外壳和定子组件)。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“内”、“外”、“轴向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (15)

1.一种注塑转子轴，其特征在于：包括轴向贯通的主轴(1)、一体注塑于主轴(1)内周面的注塑体(2)以及位于主轴(1)内腔的O型圈(3)，所述注塑体(2)的内周面具有与丝杆(4)螺纹配合的内螺纹(5)，所述主轴(1)的内周面具有容纳O型圈(3)的环形槽(101)；所述O型圈(3)的内径尺寸在内螺纹(5)的大径和小径之间、且大于丝杆(4)螺纹的大径。

2.根据权利要求1所述的注塑转子轴，其特征在于：所述主轴(1)的内周面具有用于注塑所述注塑体(2)的凹槽(102)。

3.根据权利要求2所述的注塑转子轴，其特征在于：所述主轴(1)表面具有贯通内外圆周面的一个或者多个定位孔(103)，所述定位孔(103)位于所述凹槽(102)的外侧，注塑体(2)在所述定位孔(103)处形成定位柱(6)。

4.根据权利要求2所述的注塑转子轴，其特征在于：所述主轴(1)的外周面为变径圆周面，包括用于套装铁芯(7)的第一表面段(104)以及用于套装轴承(8)且直径小于第一表面段(104)的第二表面段(105)和第三表面段(106)，所述第二表面段(105)和第三表面段(106)位于第一表面段(104)的轴向两端，以使第一表面段(104)的轴向两端形成与轴承(8)的内圈抵接的定位面(107)。

5.根据权利要求4所述的注塑转子轴，其特征在于：所述凹槽(102)位于主轴(1)上与所述铁芯(7)对应的内周面。

6.根据权利要求5所述的注塑转子轴，其特征在于：所述第一表面段(104)的长度大于铁芯(7)的长度，所述环形槽(101)在轴向上位于铁芯(7)和轴承(8)之间。

7.根据权利要求1所述的注塑转子轴，其特征在于：所述环形槽(101)所在的主轴(1)壁厚大于或者等于0.5mm。

8.根据权利要求1所述的注塑转子轴，其特征在于：所述O型圈(3)设置有两个，两个O型圈(3)在轴向上位于注塑体(2)的两侧。

9.根据权利要求5所述的注塑转子轴，其特征在于：所述第一表面段(104)具有与铁芯(7)的轴向一端或者两端抵接的台阶面(108)，所述环形槽(101)的直角边与所述台阶面(108)和定位面(107)错开布置。

10.根据权利要求1所述的注塑转子轴，其特征在于：所述O型圈(3)的外表面涂覆有润滑层。

11.根据权利要求10所述的注塑转子轴，其特征在于：所述润滑层采用特氟龙材质。

12.根据权利要求1所述的注塑转子轴，其特征在于：所述O型圈(3)的横截面为圆形。

13.根据权利要求12所述的注塑转子轴，其特征在于：所述O型圈(3)的外径与环形槽(101)的外径D1的差值为0.05～0.06mm。

14.根据权利要求12所述的注塑转子轴，其特征在于：所述O型圈(3)的中径大于环形槽(101)的内径D2。

15.一种贯通丝杆电机，其特征在于：包括外壳和位于外壳内的定子组件与转子组件，定子组件位于转子组件外周，转子组件包括权利要求1-14任一项所述的注塑转子轴和套装于注塑转子轴外周的铁芯(7)，所述注塑转子轴的主轴(1)通过轴承(8)与外壳转动连接。

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