一种新型螺母直线电机的制作方法

本发明涉及一种螺母直线电机，特别是一种新型螺母直线电机。

技术背景

直线电机作为电机驱动的一种，目前有很多的实现方式，电磁式的、压电式的和气动式直线电机或运动机构。这些驱动形式上的直线电机因为动力源和驱动方式的原因普遍存在结构复杂，传动力低或者传动精度低的问题，使得在很多场合不适合使用或者导致成本增加。任何直线电机都可以分为三个部分，动力源产生初始转矩或推力，将动力源转化的传动机构和最终产生直线驱动的输出机构。动力源和驱动机构决定了机构整体的稳定性和复杂性，也影响运动精度，在很大程度上决定了电机性能的好坏。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对已有技术的不足，提供一种新型螺母直线电机，可实现双向运动，电机直线运动。结构简单，推力大，精度高，成本低。

为实现上述目的，本发明专利采用下述技术方案：

一种新型螺母直线电机，包括丝杆（1）、滚珠花键（2）、支撑孔（3）、机壳（4）、连接（5）、单向离合器（6）、离合器外套筒（7）、电磁铁（8）、驱动杆（9）、轴承（10）、螺母（11）、连接套筒（12），其特征在于由驱动机构、传动机构和直线电机输出机构三个部分组成。其中驱动机构由电磁铁（8）、驱动杆（9）、组成；传动机构由连接键（5）、单向离合器（6）、离合器外套筒（7）轴承（10）、螺母（11）、连接套筒（12）组成，直线电机输出机构由丝杆（1）、滚珠花键（2）、支撑孔（3）组成。各部件的连接关系描述为：机壳（4）固定，滚珠花键（2）固定在机架的支撑孔（3）丝杆（1）通过开导向槽与滚珠花键（2）配合；螺母（11）与丝杆（1）通过螺纹副约束；螺母（11）与连接套筒（12）过盈配合并通过紧定螺钉加固，连接套筒（12）与轴承（10）配合后安装在机壳上，连接套筒（12）的伸出端通过连接键（5）与单向连离合器（6）连接，最后通过外套筒（7）、电磁铁（8）、驱动杆（9）共同组成电机。

驱动杆（9）传递的往复推拉力通过与单向离合器（6）连接的外套筒（7）传递到与螺母连接的连接套筒（12）最终传递到螺母（11）上。

丝杆（1）在滚珠花键（2）的导向作用下，将螺母（11）传递的力矩输出为直线的推力和运动。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实用性特点和显著的技术进步，简单可靠地利用直线往复运动，结构简单，能输出大推力和高精度，降低了制造成本，可以适应大量的场合。

下面结合附图对本发明作进一步描述。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2为本发明具体实施例螺母电机的内部结构剖视简图；

图3为本发明具体实施例单向离合器的结构示意图；

图4为本发明具体实施例螺母丝杠配合自锁的结构示意图；

图5为本发明具体实施例传动构件组合的结构示意图；

图6为本发明具体实施动作示意图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，一种螺母直线电机的结构，包括1-丝杆2-滚珠花键3-支撑孔4-机壳5-连接键6-单向离合器7-外套筒8-电磁铁9-驱动杆10-轴承11-螺母12-连接套筒。

如图2是本发明的结构内部剖视示意图，一种螺母直线电机包括机壳（4），机壳（4）上打有支撑孔（3），将滚珠花键（2）和开有导向的丝杆（1）组合，通过电磁推力利用单向离合器（6）的单向传递转矩的特性，将电机输出单向的直线运动。该电机结构简单，巧妙地运用了结构特性，将简单的机械原理运用到实际生产中，可以输出高精度和大推力，弥补了传统直线电机的缺点，可以扩大其工作范围，提高生产效率。

螺母直线电机机构整体可以分解成三个机构，其中由电磁铁（8）、驱动杆（9）、组成驱动机构；由连接键（5）、单向离合器（6）、离合器外套筒（7）轴承（10）、螺母（11）、连接套筒（12）组成传动机构，由丝杆（1）、滚珠花键（2）、支撑孔（3）组成直线电机输出机构。其中还有部分紧定螺钉没有标出。

在传动部分，驱动杆（9）传递的往复推拉力通过与单向离合器（6）连接的外套筒（7）传递到与螺母连接的连接套筒（12）最终传递到螺母（11）上。因为单向离合器的单项传递力矩的特性可以使推杆的往复运动最终转换为单向的力矩输出到螺母上，其中通过左右两边的对称性可以实现电机的换向。

在输出部分，丝杆（1）在滚珠花键（2）的导向作用下，将螺母（11）传递的力矩输出为直线的推力和运动。

各部件的连接关系描述为：机壳（4）固定，滚珠花键（2）固定在机架的支撑孔（3）丝杆（1）通过开导向槽与滚珠花键（2）配合；螺母（11）与丝杆（1）通过螺纹副约束；螺母（11）与连接套筒（12）过盈配合并通过紧定螺钉加固，连接套筒（12）与轴承（10）配合后安装在机壳上，连接套筒（12）的伸出端通过连接键（5）与单向连离合器（6）连接，最后通过外套筒（7）、电磁铁（8）、驱动杆（9）共同组成电机。

在图6所示螺母直线电机的实例运动流程中，将运动过程描述如下：

第一步：安装好后，直线电机处于初始状态

第二步：将电磁往复直线运动固定在驱动杆（9）上，在一次有效运动过程中，将电磁铁的推力，并通过外套筒（7）、单向离合器（6）、连接套筒（12）、轴承（10）和螺母（11）产生单向驱动力矩，最后输出直线电机丝杆向右移动。

第三步：电磁铁的吸合力将推杆恢复原位，因为单向离合器的特性，不产生丝杆的直线运动，完成一次直线电机的向右直线输出。

第四步;左侧对称直线电磁往复机构运动，重复上述三个步骤可以实现电机的双向驱动。

注意为了保证电机丝杆螺母副的配合自锁，如图三的丝杆螺母配合自锁示意图，设计丝杆螺母的升角大小为α≥7°。

通过上述方式设计的螺母直线电机具有良好的可靠性和大推力高精度，能保证一定的运行速度。同时该电机结构简单，巧妙地运用了单向离合器的结构特性，将简单的机械原理运用到实际生产中，弥补了传统直线电机的缺点，可以扩大其工作范围，提高生产效率。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种新型螺母直线电机。传统的电磁直线电机一般都由电磁电机带动丝杆螺母产生直线的运动，因为电磁电机的输出特性导致直线电机速度和精度无法很好的控制；虽然已经有可以实现高精度的压电式的直线电机，但因为压电电机的功率太小导致无法获取大的推力和速度，在此问题上，本发明的目的在于提出了一种新型的螺母直线电机，克服目前小型直线电机存在的问题，得到一种同时具有较大推力速度的直线电机。通过本发明提出的方法设计的直线电机有良好可靠性和稳定性，并且结构简单，安装方便，成本低，推力精度和速度相对较高。因为采用了对称的结构设计和单向离合器的使用，保证了单向运动的可靠性，也保证了双向运动的方便，同时保证在简单输入的驱动力输入下得到稳定的直线运动。本发明的低成本和可靠性希望可以在一些高精度的直线定位平台上取得广泛运用。

技术研发人员：李朝东;方建程;柏楷;李乐鲜;席聪
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：2019.06.12
技术公布日：2019.10.08