一种耐辐照的伺服电机的制作方法

1.本实用新型涉及伺服电机技术领域，特别是一种耐辐照的伺服电机。


背景技术：

2.伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的u/v/w三相电形成电磁场，转子在磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。
3.随着核电站的增多，核辐照环境下机器人的应用越来越多。伺服电机是机器人的重要部件，通过伺服电机实现自动控制，将增大自动化程度和安全性。
4.由于核辐射环境属于较为特殊的工作环境，导致了伺服电机在这种环境下，其使用寿命远小于普通工作环境下的伺服电机。为了提高其使用寿命，从伺服电机的密封以及各使用部件的结构上对其进行改进，从而达到耐辐照的效果。
5.耐辐照中的辐照是指利用放射性元素的辐射去改变分子结构的一种化工技术，此处是由于伺服电机的工作环境较为特殊，防止辐射改变伺服电机部分零件的分子结构，从而导致伺服电机的使用寿命变短。
6.普通伺服电机内部包括了轴承、转轴以及轴承等零件，其密封主要是依靠前后端的法兰盘，其密封效果性能并不能有效的隔离核辐射，且设置于法兰盘上的耐辐照密封圈不适用于核辐射环境。除此之外，引线部分的结构无法达到耐辐照的效果，也是一个很重要的因素，一系列的问题导致了伺服电机使用寿命短这一问题。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于：针对在辐照环境下，前后端法兰盘密封的伺服电机，其密封效果并不能有效的隔离核辐射，其上设置的耐辐照密封圈，无法达到耐辐照的效果，引线部分没有进行耐辐照结构改进，从而致使核辐射逐渐破坏电机各个部件，导致伺服电机使用寿命较短的问题，提供一种耐辐照的伺服电机。
8.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
9.一种耐辐照的伺服电机，包括：
10.电机本体，所述电机本体包括前端密封件、引线件、后端密封件、电机套筒和转轴；
11.所述前端密封件为中空结构件，设置于所述转轴上且与所述电机套筒一端连接，所述前端密封件有连接面一，所述连接面一与所述电机套筒贴合，所述连接面一周向设置有凹槽一；
12.所述后端密封件与所述电机套筒另一端连接，所述后端密封件有连接面二，所述连接面二与所述电机套筒贴合，所述连接面二上周向设置有凹槽三；
13.所述凹槽一和所述凹槽三内均设有耐辐照密封圈；
14.所述电机套筒上设置有两组所述引线件，所述引线件为前端设置保护头、末端设置旋转凹槽的中空刚性结构件，所述引线件中空部分穿设电线；所述电线上包覆有耐辐射
薄膜层。
15.本实用新型所述的耐辐照伺服电机，针对核辐射环境下电机密封效果不好、耐辐照密封圈选取不当和引线部分结构处理不当，从而导致伺服电机使用寿命短这一问题，从伺服电机的各部分结构着手以解决这个问题。整个伺服电机的密封性主要是由前端密封件、后端密封件以及电机套筒所决定，电机套筒为一体成型结构，因此对前端密封件和后端密封件进行了结构改进。本实用新型所述耐伺服电机，是通过在前端密封件上周向设置凹槽一、后端密封件上周向设置凹槽三，并在凹槽一和凹槽三内设置耐辐照密封圈，设置的耐辐照密封圈加强了前端密封件、后端密封件与电机套筒连接处的密封性，同时增强了自身的耐辐照性能，减少了辐照对电机内部零件的影响，从而延长伺服电机的使用寿命，提高核辐射环境下伺服电机的经济效益。除此之外，针对引线部分结构处理不当的问题，由于电线有一部分不在电机内，电机的密封对其的保护作用有限，除了增设引线件之外同时在电线外层缠绕了多层薄膜层，所设置的耐辐射薄膜层增加了电线的厚度，提高了电线耐高低温及辐照的性能，从而提高电机的使用寿命。
16.优选地，一种耐辐照电机上还包括轴承，所述轴承上设置有全氟聚醚润滑剂。进一步说，全氟聚醚在270—300℃的范围内仍很稳定。其分解温度可达到350—410℃，具有较好的耐辐射性能。
17.优选地，所述耐辐射薄膜层为聚酰亚胺纤维薄膜层，所述电线内部骨架线圈为玻璃纤维增强的改性聚酰亚胺制件。进一步说，该聚酰亚胺纤维薄膜层一方面可以增加电线本身的厚度，一方面聚酰亚胺纤维薄膜耐辐照不易分解，而玻璃纤维增强的改性聚酰亚胺长期使用温度-200～+300℃，无明显熔点，拥有很高的耐辐照性能。可进一步加强所述电线的耐辐照性能。
18.优选地，所述前端密封件上有外端面，所述外端面上法向间隔设置有凹槽二，所述后端密封件端面上设置有凹槽四。进一步说，所述凹槽二是为了减轻所述前端密封件重量，所述凹槽四是为了减轻所述后端密封件的重量。在外端面上所设置的所述凹槽二是为了减轻所述前端密封件自身的重量，那么在所述前端密封件后端设置的凹槽五，也同样是在保证所述前端密封件密封性的条件下，为了减轻所述前端密封件重量所做的结构改进。
19.优选地，所述凹槽一和所述凹槽二之间设置有连接孔，所述凹槽三和所述凹槽四之间设置有固定孔，所述连接孔穿设连接件连接所述前端密封件与所述电机套筒，所述固定孔穿设连接件连接所述后端密封件与所述电机套筒。进一步说，所述凹槽一和所述凹槽三所设置的耐辐照密封圈其目的在于加强电机外部部件的密封性同时增强其耐辐照性能，减少穿设所述连接件所造成的电机密封性效果不佳，因此所述凹槽一必然是紧贴设置于所述连接孔靠电机内部的一侧；同样的，所述凹槽三必然是紧贴设置于所述固定孔靠电机内部一侧。
20.优选地，所述连接件为沿所述电机套筒圆周径向连接在前端密封件上的若干个螺钉。圆周径向布置的螺钉，相较于普通的轴向螺钉，其密封性更好。
21.优选地，所述前端密封件中部设置有孔结构，所述孔结构与所述转轴相互适配，所述连接面一与所述电机套筒内壁贴合适配。进一步说，还在所述孔结构处，设置了凹槽六，所述凹槽六主要是为了增设耐辐照密封圈，提高伺服电机的耐辐照性能同时提高所述前端密封件与所述转轴连接处的密封性能。更进一步说，由于所述后端密封件仅仅与所述电机
套筒连接，所述转轴不穿过所述后端密封件，因此所述后端密封件为实心结构件。
22.优选地，所述引线件末端旋转凹槽设置有外套螺母，所述外套螺母与所述旋转凹槽间设置有与两者紧密配合的耐辐照密封圈。进一步说，在所述引线件末端，即所述引线件与所述电机套筒连接处，所设置的耐辐照密封圈一是为了增强伺服电机的密封性，二是为了提高伺服电机的耐辐照能力。
23.优选地，所述引线件中空位置设置有圆柱形橡胶，电线穿过所述圆柱形橡胶且与圆柱形橡胶相贴合，加强电机密封性。进一步说，所述圆柱形橡胶紧抵所述引线件中空位置内壁。圆柱形橡胶是具有一定弹性形变的材料，穿设电线之后，由于二者都是柔软度比较高的部件，因此贴合程度较好，在一定程度上可有效改善所述引线件内部穿设引线所造成的密封性较差这一问题。
24.优选地，所述电机套筒上开有两组螺孔，所述引线件穿过所述螺孔与所述电机套筒固定连接。进一步说，所述引线件末端螺纹区域与所述电机套筒上螺孔配合连接，将所述引线件固定于所述电机本体上。
25.综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
26.1、本实用新型所述的一种耐辐照的伺服电机，为了减少电机内部部件受到的辐照，通过对电机的部分结构进行改进从而实现目的。一是对电机的外部部件进行了结构优化，首先对前端密封件和后端密封件进行了改进，通过设置间隔凹槽，减轻了前端密封件和后端密封件的重量，且前端密封件与后端密封件上均设置有耐辐照密封圈，其耐辐照密封圈的设置一是为了加强伺服电机的耐辐照能力，二是为了加强连接件所在位置的孔状结构的密封性，同时使用圆周径向四螺钉代替传统的轴向螺钉，使伺服电机的密封性更好。其结构改进一方面减轻了电机的重量，对结构做了优化，提高了伺服电机的密封性，另一方面则是通过设置的多个耐辐照密封圈提高伺服电机的耐辐照能力。二者结合，从而提高伺服电机的使用寿命。
27.2、本实用新型所述的耐辐照伺服电机，根据普通伺服电机自电机本体内部引线导致伺服电机的耐辐照性能不好这一点，在电机上设置了两组不锈钢制引线件，并在旋转凹槽与外套螺母之间增设耐辐照密封圈，耐辐照的耐辐照密封圈提高了伺服电机的耐辐照性能，同时也加强了电机引线件与电机套筒之间的密封性。二者结合，从而延长电机的使用寿命。
28.3、本实用新型所述的耐辐照伺服电机，在电线外设置有若干聚酰亚胺纤维薄膜层，其聚酰亚胺纤维薄膜层不仅增加了电线的厚度，同时还提高了电线的耐辐照性能。除此之外，电线内部骨架线圈为玻璃纤维增强的改性聚酰亚胺制件，同样能提高伺服电机的耐辐照性能，从而达到耐辐照的目的，提高电机的使用寿命。
附图说明
29.图1为本实用新型耐辐射电机结构示意图；
30.图2为本实用新型耐辐射电机前端密封件结构示意图；
31.图3为本实用新型耐辐射电机前端密封件正向结构示意图；
32.图4为本实用新型耐辐射电机后端密封件侧向结构示意图；
33.图5为本实用新型耐辐射电机后端密封件半剖结构示意图；
34.图6为本实用新型耐辐射电机前端密封件半剖结构示意图；
35.图7为本实用新型耐辐射电机引线件半剖结构示意图；
36.图8为本实用新型耐辐射电机引线件结构示意图。
37.图中标记：
38.100-电机本体，1-前端密封件，11-连接面一，11-1-凹槽一，12-外端面，12-1-凹槽二，13-连接孔，14-孔结构，15-凹槽五，16-凹槽六，2-引线件，21-外套螺母，22-旋转凹槽，23-电线穿设入口，24-电线穿设出口，25-保护头，26-内壁，3-后端密封件，31-连接面二，31-1-凹槽三，32-凹槽四，33-固定孔，4-电机套筒，5-连接件，6-螺孔，7-转轴，8-轴承。
具体实施方式
39.下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
40.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
41.实施例1
42.本实用新型提供的一种耐辐照伺服电机，如图1所示，是针对在辐照环境下，仅前后端密封的伺服电机，其密封效果并不能有效的隔离核辐射，其上设置的耐辐照密封圈，无法达到耐辐照的效果，以及电机外部引线部分没有进行耐辐照结构改进这几点，为了减少电机部件受核辐射程度，所设置的提高伺服电机使用寿命的一种装置。
43.上述耐辐照伺服电机，包括：电机本体100，电机本体100包括前端密封件1、引线件2、后端密封件3、电机套筒4和转轴7；前端密封件1为中空结构件、设置于转轴7上与电机套筒4一端连接，前端密封件1有连接面一11与电机套筒4贴合，连接面一11周向设置有凹槽一11-1；后端密封件3与电机套筒4另一端连接，后端密封件3有连接面二31，连接面二31上周向设置有凹槽三31-1；凹槽一11-1和凹槽三31-1内均设有耐辐照密封圈；电机套筒4上设置有两组引线件2，引线件2为前端设置保护头25、末端设置旋转凹槽22的中空刚性结构件，引线件2中空部分穿设电线，电线上设置有若干聚酰亚胺纤维薄膜层。
44.如图2、图3所示，前端密封件1的外端面12上设有凹槽二12-1，凹槽二12-1是一组在外端面12上法向间隔设置的凹槽，凹槽二12-1的位置在不与电机本体100接触的一端，设置凹槽二12-1的目的是在达到同样密封效果的情况下减轻自身重量，减小电机负重。在前端密封件1上设有连接孔13，与电机套筒4适配连接之后，使用圆周径向螺钉5穿过连接孔13固定二者，一定程度上说，圆周径向布置的螺钉5相较于普通伺服电机使用的轴向螺钉具有更好的密封性。前端密封件1与电机套筒4连接时，首先需要将转轴7和孔结构14定位配合，使连接面一11与电机套筒内侧贴合之后，在连接孔13处使用圆周径向螺钉5固定前端密封件1和电机套筒4，但是连接处仍旧有一定的空隙。因此在连接孔13接近电机本体100内部一侧设置的凹槽一11-1上设置耐辐照密封圈，提高电机的耐辐照性能，同时可以防止连接孔13处由于空隙导致的密封性能下降，提高伺服电机的密封性能。其耐辐照密封圈可以选择与凹槽一11-1的形式较为适配的o型圈，o型圈材料可以选择三元乙丙橡胶、热硫化硅橡胶、苯醚撑硅橡胶，这些材料具有良好的耐辐照性能。同样的，由于转轴7与前端密封件1连接处无法达到无缝配合的效果，因此在孔结构14处设置了凹槽六16，凹槽六16处可设置适配的
耐辐照密封圈，提高电机的耐辐照性能，也可以提高电机的密封性能。
45.将电机套筒4与前端密封件1固定连接，主要的步骤为：(1)在前端密封件1的凹槽一11-1设置耐辐照密封圈；(2)前端密封件1上孔结构14处穿过转轴7，至前端密封件1后端与轴承8抵紧；(3)调整连接孔13位置，与电机套筒4的通孔对齐后，用圆周径向螺钉5穿过连接孔13固定前端密封件1。
46.如图4、图5所示，后端密封件3端盖上有分布式间隔设置的凹槽四32，以减轻自身重量，由于后端密封件3仅仅需要密封电机，不需要与转轴7适配连接，因此后端密封件3为实心的刚性结构件。如图5、图6所示，前端密封件1和后端密封件3之间的区别仅在于一个为实心结构件，一个是中空结构件。后端密封件3与电机套筒的贴合面为连接面二31，连接面二31上设有环周凹槽三31-1，用以增设耐辐照密封圈，主要的目的在于，防止由于后端密封件3与电机套筒4之间使用连接件5连接时，所造成的空隙，进一步加强电机的密封性，在前端密封件1上还设置了凹槽五15，其作用同样是为了减轻前端密封件1自身的重量。
47.将电机套筒4上与后端密封件3固定连接，主要的方式为：(1)在后端密封件3的凹槽三31-1上增设耐辐照密封圈；(2)调整固定孔33位置，与电机套筒4的通孔对齐，穿设圆周径向螺钉5后固定后端密封件3。
48.如图7所示，引线件2是一个前端设置有保护头25、末端设置有旋转凹槽22的中空不锈钢件。使用不锈钢制作的引线件2，能更好的防止水渗入电机本体100内部，且在实际的使用过程中，由于环境特殊性，使用不锈钢制的引线件2相较于塑胶材质的引线件2而言，受到辐照影响的程度更小。
49.如图8所示，引线件2末端旋转凹槽22上设置有外套螺母21，外套螺母21与旋转凹槽22间设置有与两者紧密配合的耐辐照密封圈，引线件2中空位置设置有圆柱形橡胶，圆柱形橡胶紧抵引线件中空位置内壁26，电线穿过圆柱形橡胶且与圆柱形橡胶相贴合，在电机套筒4上方开有两组螺孔6，引线件2末端旋转凹槽22与电机尾部上方螺孔6配合连接，将引线件2固定于电机套筒4上。
50.在电机套筒4上固定引线件2的方式为：(1)将电线自电线穿设入口23处穿入引线件2，电线端口从电线穿设出口24处拔出。引线件中空位置内壁26有紧抵的圆柱形橡胶，穿设电线在圆柱形橡胶内并与其贴合。(2)将引线件2末端旋转凹槽22与电机上方的螺孔6对齐；(3)在外套螺母21与旋转凹槽22间增设耐辐照密封圈，旋转外套螺母21，直至外套螺母21无法旋转。则引线件2固定完成。
51.本实用新型的耐辐照电机，为了减少电机内部部件受到的辐照，通过对电机的部分结构进行改进从而实现目的。一是对电机的外部部件进行了结构优化，首先对前端密封件1和后端密封件3进行了改进，通过设置间隔凹槽，减轻了前端密封件1和后端密封件3的重量，且前端密封件1与后端密封件3设置有凹槽一11-1和凹槽三31-1安装耐辐照密封圈，其耐辐照密封圈的设置一是为了加强伺服电机的耐辐照能力，二是为了加强连接件5所在位置的孔状结构的密封性，同时使用圆周径向四螺钉5代替传统的轴向螺钉，使伺服电机的密封性更好。其结构改进一方面减轻了电机的重量，对结构做了优化，提高了伺服电机的密封性，一方面通过设置的多个耐辐照密封圈提高伺服电机的耐辐照能力。二者结合，从而提高伺服电机的使用寿命。
52.实施例2
53.本实用新型提供的一种耐辐照伺服电机，如图1所示。由于核辐射环境下的工作环境条件特殊，在辐照环境下，引线部分没有进行耐辐照结构改进，从而致使核辐射逐渐破坏电机各个部件，导致伺服电机使用寿命较短的问题，提出了以耐辐射材料包裹电机外部的部件或是改进结构提高其耐辐照能力，从而延长电机的使用寿命。
54.由于电线有一部分不在电机内，电机的密封对其的保护作用有限，因此采用一些可以简单操作的方式来加强电线的抗辐照能力。主要是在电线外层缠绕多层聚酰亚胺纤维薄膜，所增加的聚酰亚胺纤维薄膜一方面可以增加电线本身的厚度，另一方面聚酰亚胺纤维薄膜耐辐照不易分解，从而提高了电线耐高低温及辐照的性能。
55.并将其电线内部骨架线圈的材质选取为玻璃纤维增强的改性聚酰亚胺制件。玻璃纤维增强的改性聚酰亚胺长期使用温度-200～+300℃，无明显熔点，拥有很高的耐辐照性能。可进一步加强电线的耐辐照性能。
56.同时，通过在电机轴承8上设置全氟聚醚润滑剂。由于全氟聚醚在270—300℃的范围内仍很稳定，其分解温度可达到350—410℃，具有较好的耐辐射性能。从而提高伺服电机的耐辐照能力。
57.本实用新型的一种耐辐照电机，除了考虑到电机内部结构的部分，同时也考虑到了在电机外的一部分，由内而外的加强了整个电机的抗辐照能力。
58.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。