一种丝杠电机转子结构的制作方法，涉及机电伺服机构领域；主要包括以下步骤：步骤(一)、丝杠螺母开设凹槽，并固定套装在丝杠的外壁；步骤(二)、在凹槽中对应装入n个凸型键；步骤(三)、将磁钢按Halbach阵列图的方式包裹安装在丝杠螺母轴向外壁；步骤(四)、将轴肩顶住磁钢轴向端面；步骤(五)、将不锈钢套套在磁钢的外壁；步骤(六)、在丝杠螺母的两端安装轴承；步骤(七)、整体安装成型；本发明实现电机转子与丝杠的一体化设计，可将电机的旋转运动转换成丝杠的直线运动。由于取消了转子磁轭，因此电机具有很低的惯量，使电机拥有了很好的动态响应能力。
1.一种丝杠电机转子结构的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤(一)、在丝杠螺母(2)的轴向外壁沿周向均匀开设n个凹槽，n为正整数；然后将丝杠螺母(2)沿轴向固定套装在丝杠(1)的外壁；
步骤(二)、在步骤(一)中丝杠螺母(2)的n个凹槽中对应装入n个凸型键(3)；
步骤(三)、将m块磁钢(4)按Halbach阵列图的方式固定包裹安装在丝杠螺母(2)的轴向外壁，m为大于等于n的正整数；磁钢(4)的内壁对应设置有n个轴向凹槽，轴向凹槽的长度沿轴向贯穿整个磁钢(4)；且轴向凹槽的宽度为丝杠螺母(2)凹槽的 轴向凹槽的深度与丝杠螺母(2)凹槽的深度相同；n个凸型键(3)的小端对应与磁钢(4)的n个轴向凹槽嵌入配合；
安装时，在磁钢(4)与丝杠螺母(2)的接触面涂抹厌氧结构胶进行胶粘；
步骤(四)、将轴肩(7)进行加热处理；加热处理后迅速将轴肩(7)沿轴向套进丝杠螺母(2)的外壁，直至顶住磁钢(4)的轴向端面；
步骤(五)、将不锈钢套(5)进行加热处理；加热处理后迅速将不锈钢套(5)套在磁钢(4)的外壁；
步骤(六)、在丝杠螺母(2)的两端分别安装轴承(8)，其中一个轴承(8)的轴向端面顶住轴肩(7)；另一个轴承(8)固定安装在丝杠螺母(2)的轴向台阶处；
步骤(七)、将安装好的丝杠(1)、丝杠螺母(2)、凸型键(3)、磁钢(4)、不锈钢套(5)、轴肩(7)和轴承(8)形成的整体结构沿轴向固定安装在定子(6)的中空腔体内；将壳体(9)固定安装在轴承(8)的外壁。
2.根据权利要求1所述的一种丝杠电机转子结构的制作方法，其特征在于：所述的步骤(一)中，n大于等于4。
3.根据权利要求1所述的一种丝杠电机转子结构的制作方法，其特征在于：所述的步骤(二)中，凸型键(3)的大端放入凹槽内，小端伸出凹槽，且凸型键(3)安装凹槽后，保持凸型键(3)大端的上表面与丝杠螺母(2)的外表面重合。
4.根据权利要求1所述的一种丝杠电机转子结构的制作方法，其特征在于：所述的步骤(三)中，磁钢(4)包括沿径向充磁磁钢和切向充磁磁钢；其中，径向充磁磁钢包括径向向外充磁磁钢和径向向内充磁磁钢；切向充磁磁钢包括切向顺时针充磁磁钢和切向逆时针充磁磁钢。
5.根据权利要求4所述的一种丝杠电机转子结构的制作方法，其特征在于：所述的步骤(三)中，磁钢(4)按Halbach阵列图的方式安装在丝杠螺母(2)外壁的方法为：先将径向充磁磁钢保持间距的胶粘在丝杠螺母(2)的外壁；待胶干后，将切向充磁磁钢塞入相邻两块径向充磁磁钢之间。
6.根据权利要求5所述的一种丝杠电机转子结构的制作方法，其特征在于：所述的步骤(三)中，磁钢(4)安装后，保证径向向外充磁磁钢和径向向内充磁磁钢彼此交替，且切向顺时针充磁磁钢和切向逆时针充磁磁钢彼此交替。
7.根据权利要求6所述的一种丝杠电机转子结构的制作方法，其特征在于：所述的步骤(三)中，所述m为不小于16的正整数。
8.根据权利要求1所述的一种丝杠电机转子结构的制作方法，其特征在于：所述步骤(四)中，轴肩(7)加热处理时，加热温度为280-300℃，加热时间为2.8-3.2h。
9.根据权利要求8所述的一种丝杠电机转子结构的制作方法，其特征在于：所述步骤(五)中，不锈钢套(5)加热处理时，加热温度为120-150℃，加热时间为1.8-2.2h；不锈钢套(5)套在磁钢(4)的外壁时，实现不锈钢套(5)的外壁与轴肩(7)的外壁平行。
一种丝杠电机转子结构的制作方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种机电伺服机构领域，特别是一种丝杠电机转子结构的制作方法。
背景技术
[0002] 电机常和控制驱动器和减速器一起，组成机电作动器，用于机电伺服机构中的动力输出执行系统，它具有负载大、动态特性高等特点。尤其是近年来机电作动器功率等级越来越高，零位安装尺寸越来越苛刻、正负行程越来越长，负载力矩越来越大，传统的机电作动器已无法满足大负载要求，同时其整体结构强度需求也大幅提升，因此急需一种新型结构，旨在满足有限安装空间内的较长行程，同时需具备较高的动态响应能力。最终，将电机转子和丝杠副一体化设计，为此类问题提供了技术基础。
[0003] 上海磁浮交通工程技术研究中心发明的永磁Halbach直线电机，河南理工大学发明的一种凸极Halbach复合永磁直线电机，均是可实现直线运动的Halbach结构平面电机，并没有将电机与丝杠副进行集成设计，推力相对较小。
[0004] 宁波海得工业控制系统有限公司发明的丝杠电机，电机输出轴与丝杠螺杆通过联轴器相连接，电机工作时，电机输出轴带动丝杠螺杆转动，丝杠螺杆转动时带动丝杠螺母做直线伸缩运动。该发明中电机转子为普通结构，惯量相对较大，动态响应性能较差。
[0005] 索尤若驱动有限及两合公司发明的丝杠电机，是将电机的转子与丝杠相连，丝杠螺母与一活塞杆相连接，最终电机的旋转运动转化为活塞杆的直线运动。该发明电机轴向长度较长。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种丝杠电机转子结构的制作方法，实现电机转子与丝杠的一体化设计，可将电机的旋转运动转换成丝杠的直线运动。由于取消了转子磁轭，因此电机具有很低的惯量，使电机拥有了很好的动态响应能力。
[0007] 本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
[0008] 一种丝杠电机转子结构的制作方法，包括如下步骤：
[0009] 步骤(一)、在丝杠螺母的轴向外壁沿周向均匀开设n个凹槽，n为正整数；然后将丝杠螺母沿轴向固定套装在丝杠的外壁；
[0010] 步骤(二)、在步骤(一)中丝杠螺母的n个凹槽中对应装入n个凸型键；
[0011] 步骤(三)、将m块磁钢按Halbach阵列图的方式固定包裹安装在丝杠螺母的轴向外壁，m为大于等于n的正整数；磁钢的内壁对应设置有n个轴向凹槽，轴向凹槽的长度沿轴向贯穿整个磁钢；且轴向凹槽的宽度为丝杠螺母凹槽的 轴向凹槽的深度与丝杠螺母凹槽的深度相同；n个凸型键的小端对应与磁钢的n个轴向凹槽嵌入配合；安装时，在磁钢与丝杠螺母的接触面涂抹厌氧结构胶进行胶粘；
[0012] 步骤(四)、将轴肩进行加热处理；加热处理后迅速将轴肩沿轴向套进丝杠螺母的外壁，直至顶住磁钢的轴向端面；
[0013] 步骤(五)、将不锈钢套进行加热处理；加热处理后迅速将不锈钢套套在磁钢的外壁；
[0014] 步骤(六)、在丝杠螺母的两端分别安装轴承，其中一个轴承的轴向端面顶住轴肩；另一个轴承固定安装在丝杠螺母的轴向台阶处；
[0015] 步骤(七)、将安装好的丝杠、丝杠螺母、凸型键、磁钢、不锈钢套、轴肩和轴承沿轴向固定安装在定子的中空腔体内；将壳体固定安装在轴承的外壁。
[0016] 在上述的一种丝杠电机转子结构的制作方法，所述的步骤(一)中，n大于等于4。
[0017] 在上述的一种丝杠电机转子结构的制作方法，所述的步骤(二)中，凸型键的大端放入凹槽内，小端伸出凹槽，且凸型键安装凹槽后，保持凸型键大端的上表面与丝杠螺母的外表面重合。
[0018] 在上述的一种丝杠电机转子结构的制作方法，所述的步骤(三)中，磁钢包括沿径向充磁磁钢和切向充磁磁钢；其中，径向充磁磁钢包括径向向外充磁磁钢和径向向内充磁磁钢；切向充磁磁钢包括切向顺时针充磁磁钢和切向逆时针充磁磁钢。
[0019] 在上述的一种丝杠电机转子结构的制作方法，所述的步骤(三)中，磁钢按Halbach阵列图的方式安装在丝杠螺母外壁的方法为：先将径向充磁磁钢保持间距的胶粘在丝杠螺母的外壁；待胶干后，将切向充磁磁钢塞入相邻两块径向充磁磁钢之间。
[0020] 在上述的一种丝杠电机转子结构的制作方法，所述的步骤(三)中，磁钢安装后，保证径向向外充磁磁钢和径向向内充磁磁钢彼此交替，且切向顺时针充磁磁钢和切向逆时针充磁磁钢彼此交替。
[0021] 在上述的一种丝杠电机转子结构的制作方法，所述的步骤(三)中，所述m为不小于16的正整数。
[0022] 在上述的一种丝杠电机转子结构的制作方法，所述步骤(四)中，轴肩加热处理时，加热温度为280-300℃，加热时间为2.8-3.2h。
[0023] 在上述的一种丝杠电机转子结构的制作方法，所述步骤(五)中，不锈钢套加热处理时，加热温度为120-150℃，加热时间为1.8-2.2h；不锈钢套套在磁钢的外壁时，实现不锈钢套的外壁与轴肩的外壁平行。
[0024] 本发明与现有技术相比具有如下优点：
[0025] (1)本发明采用了本发明采用了电机转子与丝杠副一体化设计结构，提高了电机的动态响应性能，实现了空间体积的高效利用；
[0026] (2)本发明中转子采用了Halbach结构，可有效改善电机的气隙磁场波形，削弱电机的谐波含量；
[0027] (3)本发明转子采用了无磁轭结构，减少了电机的转动惯量，提高了电机的动态响应性能；
[0028] (4)本发明实现了对电机与丝杠的一体化设计，将电机的旋转运动转化为直线运动。与现有国内外现有方案相比，取消了转子磁轭，磁钢采用了Halbach阵列，动态性能好。
附图说明
[0029] 图1为本发明丝杠电机结构制作流程图；
[0030] 图2为本发明丝杠电机结构整体示意图；
[0031] 图3为本发明丝杠电机轴向剖面示意图；
[0032] 图4为本发明丝杠电机转子磁钢Halbach阵列图。
具体实施方式
[0033] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
[0034] 如图1所示为丝杠电机结构制作流程图，由图可知，一种丝杠电机转子结构的制作方法，包括如下步骤：
[0035] 步骤(一)、在丝杠螺母2的轴向外壁沿周向均匀开设n个凹槽，n为正整数，且n大于等于4；然后将丝杠螺母2沿轴向固定套装在丝杠1的外壁；
[0036] 步骤(二)、在步骤(一)中丝杠螺母2的n个凹槽中对应装入n个凸型键3；凸型键3的大端放入凹槽内，小端伸出凹槽，且凸型键3安装凹槽后，保持凸型键3大端的上表面与丝杠螺母2的外表面重合；
[0037] 步骤(三)、将m块磁钢4按Halbach阵列图的方式固定包裹安装在丝杠螺母2的轴向外壁，m为大于等于n的正整数，且m不小于16；磁钢4的内壁对应设置有n个轴向凹槽，轴向凹槽的长度沿轴向贯穿整个磁钢4；且轴向凹槽的宽度为丝杠螺母2凹槽的 轴向凹槽的深度与丝杠螺母2凹槽的深度相同；n个凸型键3的小端对应与磁钢4的n个轴向凹槽嵌入配合；安装时，在磁钢4与丝杠螺母2的接触面涂抹厌氧结构胶进行胶粘；
[0038] 其中，磁钢4包括沿径向充磁磁钢和切向充磁磁钢；其中，径向充磁磁钢包括径向向外充磁磁钢和径向向内充磁磁钢；切向充磁磁钢包括切向顺时针充磁磁钢和切向逆时针充磁磁钢。
[0039] 步骤(四)、将轴肩7进行加热处理；轴肩7加热处理时，加热温度为280-300℃，加热时间为2.8-3.2h；加热处理后迅速将轴肩7沿轴向套进丝杠螺母2的外壁，直至顶住磁钢4的轴向端面；
[0040] 步骤(五)、将不锈钢套5进行加热处理；加热处理后迅速将不锈钢套5套在磁钢4的外壁；不锈钢套5加热处理时，加热温度为120-150℃，加热时间为1.8-2.2h；不锈钢套5套在磁钢4的外壁时，实现不锈钢套5的外壁与轴肩7的外壁平行。
[0041] 步骤(六)、在丝杠螺母2的两端分别安装轴承8，其中一个轴承8的轴向端面顶住轴肩7；另一个轴承8固定安装在丝杠螺母2的轴向台阶处；
[0042] 步骤(七)、将安装好的丝杠1、丝杠螺母2、凸型键3、磁钢4、不锈钢套5、轴肩7和轴承8沿轴向固定安装在定子6的中空腔体内；将壳体9固定安装在轴承8的外壁。
[0043] 如图2所示为丝杠电机结构整体示意图，如图3所示为丝杠电机轴向剖面示意图，由图可知，丝杠电机主要由定子6和转子构成，其中转子包括丝杠1、丝杠螺母2、凸型键3、磁钢4、不锈钢套5；定子6由铁心和绕组组成。丝杠螺母2外圆上均布开若干键槽，安装凸型键3，磁钢4内圆中心处沿电机轴向开键槽，通过凸型键3固定在丝杠螺母2外圆上，并通过胶粘接牢固。
[0044] 如图4所示为丝杠电机转子磁钢Halbach阵列图，由图可知，图中箭头方向为充磁方向。装配时，按照图中箭头所示方向进行装配，磁钢4按Halbach阵列图的方式安装在丝杠螺母2外壁的方法为：先将径向充磁磁钢保持间距的胶粘在丝杠螺母2的外壁；待胶干后，在紧箍工装的帮助下，将切向充磁磁钢塞入相邻两块径向充磁磁钢之间。磁钢4安装后，保证径向向外充磁磁钢和径向向内充磁磁钢彼此交替，且切向顺时针充磁磁钢和切向逆时针充磁磁钢彼此交替。此时，将不锈钢套5通过热装的方式套在磁钢4的外径上，起固定磁钢、防止磁钢在高速旋转时被甩出的作用。
[0045] 本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
