一种丝杆转轴一体的电机传动机构的制作方法

本申请涉及电机设备技术领域，特别涉及一种丝杆转轴一体的电机传动机构。

背景技术：

丝杆在运动过程中，由于具有高精度、可逆性、高效率和摩擦阻力小等特点，因而被广泛应用于各工业设备和精密仪器。常见的，丝杆作为工具机械和精密机械上常用的传动元件，主要功能是将旋转运动转换成直线运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力。

目前，由丝杆、电机组成的传动机构在直线运动场合得到广泛应用，丝杆与电机转轴之间通常采用分体式传动结构(比如，丝杆通过外部联动装置与电机转轴相连)，通过丝杆上的驱动螺母和丝杆相啮合，将电机的旋转运动转变为驱动螺母沿丝杆轴线的直线运动。

这种分体式的传动结构会因实际出力需求、丝杆力学性能与电机输出性能之间匹配失衡，而导致传动机构在满足实际出力需求的情况下，丝杆和电机存在性能过剩，这种性能过剩主要体现在传动机构各部件的尺寸大、重量大、加工制造成本高、材料浪费等，在有安装重量要求和安装空间受限的场合，难以采用分体式传动结构将电机的旋转运动转换为直线运动。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种丝杆转轴一体的电机传动机构和单侧轴承电机，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请提供了一种丝杆转轴一体的电机传动机构，用于将电机的旋转运动转换为执行机构的直线运动，所述传动机构包括：电机，所述电机具有传动轴和机壳，所述传动轴通过轴承安装于所述机壳中；所述传动轴的一端为转轴部，与所述电机的转子铁芯直接连接；所述传动轴的另一端为丝杆部，伸出所述机壳，与所述执行机构直接连接。

进一步地，作为优选方案，所述机壳包括第一端盖和第二端盖，所述第二端盖连接于所述第一端盖上；所述传动轴通过所述轴承安装于所述第一端盖上，且与所述第二端盖无支撑连接；其中，所述丝杆部伸出所述第一端盖。

进一步地，作为优选方案，所述第一端盖为一端开口的桶状结构，所述第二端盖可拆卸连接于所述第一端盖的开口端，且所述传动轴通过所述轴承安装于所述第一端盖上开口端相对的一端。

进一步地，作为优选方案，所述第一端盖上设有轴承室，用于安装所述轴承的轴承外圈，对应的，所述传动轴上设有轴承安装部，位于所述丝杆部和所述转轴部之间，用于安装所述轴承的轴承内圈。

进一步地，作为优选方案，所述传动轴上设有轴承内圈挡肩，位于所述转轴部和所述轴承安装部之间；所述第一端盖内设有轴承外圈挡肩；其中，所述轴承内圈通过紧固螺母压紧在所述轴承内圈挡肩上；所述轴承外圈通过轴承压盖压紧在所述轴承外圈挡肩上。

进一步地，作为优选方案，所述传动轴的靠近所述转轴部的一端伸出所述第二端盖，以安装编码器的编码器转子；对应的，所述编码器的编码器定子安装于所述第二端盖上。

进一步地，作为优选方案，所述编码器为磁电编码器。

进一步地，作为优选方案，所述第二端盖中部未设置轴承室，仅设有通孔，以使所述传动轴的转轴部穿过所述通孔伸出所述第二端盖。

进一步地，作为优选方案，所述轴承能够同时承受径向载荷和轴向载荷。

进一步地，作为优选方案，所述轴承为双列、背靠背安装的角接触球轴承。

与最接近的现有技术相比，本申请实施例的技术方案具有如下有益效果：

本申请中丝杆转轴一体的电机传动机构，用于将电机的旋转运动转换为执行机构的直线运动，传动轴通过轴承安装于机壳中，在传动轴一端设转轴部，另一端设丝杆部；通过转轴部与电机的转子铁芯直接连接，由转子铁芯带动传动轴旋转，通过伸出机壳的丝杆部与执行机构直接连接，将传动轴的旋转运动转换为执行结构的直线运动，使执行机构在丝杆部沿传动轴的轴线方向移动。丝杆转轴一体设计使得丝杆的力学性能和电机输出性能更匹配，便于控制电机的尺寸和重量；省去了外部联动装置，进一步缩小了传动机构的尺寸和重量，节约了安装空间。而且，在传动轴与第一端盖之间通过轴承实现连接固定，传动轴与第二端盖之间无轴承连接固定，这种单侧轴承支撑方案的单侧轴承电机，免去了在第二端盖设计轴承室，有效缩短了电机的轴向长度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。其中：

图1为根据本申请的一些实施例提供的丝杆转轴一体的电机传动装置的正视图；

图2为根据本申请的一些实施例提供的丝杆转轴一体的电机传动装置的剖视图；

图3为根据本申请的一些实施例提供的丝杆转轴一体的电机传动装置的侧视图。

附图标记说明：

101-执行机构、102-传动轴、103-第一端盖、104-定子总成、105-轴承、106-紧固螺母、107-轴承压盖、108-挡圈、109-第二端盖、112-丝杆部、122-转轴部、132-轴承安装部、142-轴承挡肩、201-编码器、211-编码器转子、221-编码器定子。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。各个示例通过本申请的解释的方式提供而非限制本申请。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本申请的范围或精神的情况下，可在本申请中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本申请包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本申请的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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申请而不是要求本申请必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。本申请中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

首先，需要说明的是，在本申请实施例中，以永磁电机为例，电机包括定子总成、转子总成和机壳等部件；定子总成与机壳固定连接，转子总成与定子总成同轴心设置，且转子总成通过轴承安装于机壳上。转子总成包括转轴、转子铁芯和磁钢等，转轴与转子铁芯同轴心设置，磁钢设置于转子铁芯上。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

如图1至图3所示，该丝杆转轴一体的电机传动机构，用于将电机的旋转运动转换为执行机构101的直线运动，包括：电机，该电机具有传动轴102和机壳；传动轴102通过轴承105安装于机壳中；传动轴102的一端为转轴部122，与电机的转子铁芯直接连接；传动轴102的另一端为丝杆部112，伸出机壳，与执行机构101直接连接。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在本申请实施例中，传动轴102通过轴承105安装于机壳中，在传动轴102一端设转轴部122，另一端设丝杆部112；通过转轴部122与电机的转子铁芯直接连接，由转子铁芯带动传动轴102旋转；通过伸出机壳的丝杆部112与执行机构101连接，将传动轴102的旋转运动转换为执行机构101的直线运动，使执行机构101在丝杆部112沿传动轴102的轴线方向移动。丝杆转轴一体设计使得丝杆的力学性能和电机输出性能更匹配，便于控制电机的尺寸和重量；省去了外部联动装置，进一步缩小了传动机构的尺寸和重量，节约了安装空间。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在一些可选实施例中，机壳包括第一端盖103和第二端盖109，第二端盖109连接于第一端盖103上；传动轴102通过轴承105安装于第一端盖103上，且与第二端盖109无支撑连接；其中，丝杆部112伸出第一端盖103，与执行机构101直接连接。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在本申请实施例中，传动轴102通过轴承105安装在第一端盖103中，且与第二端盖109无支撑连接，这种在机壳上利用单侧轴承固定连接传动轴102，有效缩短了电机的轴向长度。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在本申请实施例中，传动轴102与第一端盖103之间通过轴承105实现连接固定，传动轴102与第二端盖109之间无轴承连接固定，实现了单侧轴承支撑的方案，包含这种单侧轴承支撑方案的单侧轴承电机，免去了在第二端盖109上设计轴承室，有效缩短了电机的轴向长度。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在本申请实施例中，第二端盖109与第一端盖103连接，且与第一端盖103相配合，将电机的转子铁芯等部件密封在第一端盖103中。籍此，使转子铁芯、转轴部122等在相对密闭的空间内工作，一方面，避免转子铁芯与转轴部122之间的动力传递受到干扰，另一方面，保证其工作环境的干净清洁，延长使用寿命。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在一具体的例子中，第一端盖103为一端开口的桶状结构，第二端盖109可拆卸连接于第一端盖103的开口端，且传动轴102通过轴承105安装于第一端盖103上开口端相对的一端。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在本申请实施例中，第二端盖109与第一端盖103之间为可拆卸连接，比如，通过螺栓将第二端盖109固定在第一端盖103上，籍此，便于转子铁芯、传动轴102等部件的安装维护。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在本申请实施例中，在第一端盖103上开口端相对的一端设置轴承室，安装轴承105，在第二端盖109上没有轴承室，传动轴102通过轴承105固定在第一端盖103上，与第二端盖109无支撑连接，这样电机的转子铁芯与传动轴102的转轴部直接连接后，相当于电机的各部件仅通过轴承105进行支撑，形成单侧轴承支撑，带动传动轴102转动，使执行机构沿传动轴102的轴线方向移动。这种单侧轴承方案免去了第二端盖109的轴承室，有效缩短了电机的轴向长度。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在一些可选实施例中，第一端盖103上设有轴承室，用于安装轴承105的轴承外圈，对应的，传动轴102上设有轴承安装部132，位于丝杆部112和转轴部122之间，用于安装轴承105的轴承内圈。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在本申请实施例中，第一端盖103中设有轴承室，用于安装轴承105的外圈，轴承105的内圈与传动轴102的轴承安装部132连接，籍此，将轴承105安装在第一端盖103中，使传动轴102上的丝杆部112位于第一端盖103外，转动部位于第一端盖103内，即执行机构101和转子铁芯分别位于轴承105的两侧，当转子铁芯带动传动轴102转动时，能够使执行结构在丝杆部112沿传动轴102的轴线方向移动。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在一具体的例子中，传动轴102上设有轴承内圈挡肩，位于转轴部122和轴承安装部132之间；第一端盖103内设有轴承外圈挡肩；轴承内圈通过紧固螺母106压紧在轴承内圈挡肩上，以对轴承内圈进行轴向定位；轴承外圈通过轴承压盖107压紧在轴承外圈挡肩上，以对轴承外圈进行轴向定位。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在本申请实施例中，紧固螺母106与传动轴102螺纹连接，通过拧紧紧固螺母106并涂抹胶黏剂，使轴承内圈压紧轴承挡肩142，防止轴承内圈的轴向窜动；轴承压盖107与第一盖板103之间紧固连接(比如，螺栓连接)，通过轴承压盖107将轴承外圈压紧在轴承外圈挡肩上，避免轴承外圈的轴向窜动。籍此，使轴承105固定安装于第一端盖103中，以对传动轴102形成有效支撑，使传动机构的运动平稳。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在本申请实施例中，进一步的，传动轴102上还设有沟槽，位于传动轴102上靠近转轴部的一端，用于安装挡圈108；其中，挡圈108用于将转子铁芯压紧在轴承内圈挡肩上，以对转子铁芯进行轴向定位。籍此，通过挡圈108与沟槽的配合安装，将转子铁芯压紧在轴承内圈挡肩上，实现转子铁芯的轴向紧固。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在一些可选实施例中，转轴部122与转子铁芯之间为键连接，以由转子铁芯带动传动轴102转动。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在本申请实施例中，转轴部122与转子铁芯之间键连接，结构简单可靠，不但充分保证了转子铁芯与传动轴102之间的动力传递，同时，便于传动轴102的加工制造，有利于降低成本。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在本申请实施例中，转轴部122与转子铁芯之间可以采用平键连接、楔形键连接、花键连接等多种不同的方式，具体可以根据传递功率的大小以及空间尺寸确定。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在一些可选实施例中，第一端盖103中通过定位销对电机的定子总成104进行周向定位，以将定子总成104固定安装于第一端盖103中，定子总成104的轴线与转子总成的轴线重合。籍此，实现了转子总成的周向紧固，避免转子总成转动时发生跳动，保证转子总成沿其轴线转动的稳定性。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在一些可选实施例中，传动轴102的靠近转轴部122的一端伸出第二端盖109，以安装编码器201的编码器转子211。对应的，所述编码器201的编码器定子221安装于所述第二端盖109上。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在本申请实施例中，通过在传动轴102伸出第二端盖109的端部安装编码器201的编码器转子211，在第二端盖109上对应安装编码器201的编码器定子221，籍此，对传动轴102旋转时的角度进行检测，达到对转子总成中磁钢的实时位置进行监测，实现对电机的精确控制，有效提高传动机构的运动精度。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在一具体的例子中，所述编码器201为磁电编码器。将磁电编码器的编码器转子211安装在传动轴102的端部，由磁感应器件利用磁场的变化产生和提供传动轴102的绝对位置，达到对转子总成中磁钢的位置进行实时检测，实现对电机的精确控制。而且，磁电编码器的体积小、精度高，在利用其对传动轴102旋转时的角度位置进行检测时，不但可以达到较高的控制精度，而且还可以有效的降低对安装空间的需求，有效缩短电机的轴向尺寸。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在一具体的例子中，第二端盖109中部未设置轴承室，仅设有通孔，以使传动轴102的转轴部122穿过通孔伸出第二端盖109。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在本申请实施例中，由于在第二端盖109中部未设置轴承室，因而可以将磁电编码器安装在传动轴102的端部，当然也可以选择其它与磁电编码器具有相似大小的位置传感器，比如，旋转变压器、光电编码器等，位置传感器的结构形状以及大小尺寸以能够安装于传动轴的端部为基准选择。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在本申请实施例中，第二端盖109中部未设置轴承室，而是具有向第一端盖103方向内凹的腔体，通孔位于腔体的中部，将编码器的定子布设于腔体中。籍此，使第二端盖109的结构更加紧凑，充分利用了第二端盖109的结构空间，减小了传动结构的轴向尺寸。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在本申请实施例中，转轴部122穿过第二端盖109中部通孔，伸出第二端盖109，第二端盖109无轴承室。籍此，第二端盖109与第一端盖103包围的端部空间得以利用，电机转轴部122和电机的轴向长度得以缩短。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在本申请实施例中，第二端盖109中未设置轴承室，电机仅通过布置在第一端盖103的轴承室中的轴承105进行单侧支撑，这样的单侧轴承电机不仅有效缩短了轴向尺寸，而且第二端盖109不承受来自转子总成和传动轴102的径向力，其选料和尺寸设计可以从重量和成本方面考虑，有利于减小单侧轴承电机的整机重量，节约成本。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在一些可选实施例中，根据牛顿第三运动定律，电机通过丝杆传递的轴向推力会经传动轴102反作用于轴承105，因而，轴承105能够同时承受径向载荷和轴向载荷。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在一具体的例子中，轴承105为双列、背靠背安装的角接触球轴承。籍此，由角接触球轴承承受径向力和轴向力，以保证传动机构能够承受并提供足够大的轴向力而不发生轴向窜动。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在本申请实施例中，转子总成和执行机构101分别位于轴承105的两侧，通过对丝杆部112、转轴部122的设计以及轴承安装部132的选择使其满足“杠杆平衡条件”，采用双列、背靠背安装的角接触球轴承增大轴承内圈与轴承安装部132的接触面积，能够更好地规避传动轴102以轴承105与轴承安装部132的接触面为支点，而出现跷跷板效应，保证电机的定子总成104、转子总成与传动轴102之间的同轴度。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

本申请实施例公开的丝杆转轴一体的电机传动机构中，轴承安装部132位于传动轴102的丝杆部112和转轴部122之间，此时丝杆部112和转轴部122，以轴承安装部132与轴承105的接触面为支点构成杠杆结构，通过对丝杆部112、转轴部122的设计以及轴承安装部132的选择使其满足“杠杆平衡条件”后便可将电机设计为单侧轴承支撑的方式，原本需要承受转子总成部分重力的第二端盖109与传动轴102之间无支撑连接，从而免去第二端盖109的轴承室。可以将第二端盖109设计为内凹形，充分利用第二端盖109内部的空间，使得传动轴102和电机的轴向长度大幅缩短，在简化传动结构的同时减小了整机的长度和重量；丝杆转轴一体的传动机构免去了外部机械联动装置，减小了整个装置的重量；一体化设计使得丝杆的力学性能和电机输出性能相匹配，实现物尽其用的同时降低成本。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。