一种转子轴、电机及转子轴装配方法与流程

1.本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种转子轴、电机及转子轴装配方法。


背景技术：

2.作为动力装置，伺服电机往往需要同减速机或其他机械装置进行装配，伺服电机的轴伸长度、轴伸直径等尺寸是伺服电机同其它设备进行装配的重要尺寸，为满足实际的装配需求，往往需要对转子轴重新设计，以满足实际的安装需求。
3.由于伺服电机的应用场合广泛，同款伺服电机在不同的应用场所，所需要的轴伸尺寸也不一样，为满足实际的安装需求，往往需要定制化开发伺服电机，因为轴伸尺寸的不同，而定制开发电机，既增加了客户采购伺服电机的成本，也因新开发机型而造成生产厂家的生产和管理成本上升。


技术实现要素：

4.为本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种转子轴、电机及转子轴装配方法。
5.本发明提供一种转子轴，包括轴主体及轴伸，在所述轴主体的第一端设置有第一装配部，在所述轴伸的第二端设置有第二装配部，所述第一装配部设置有第一装配孔，所述第二装配部设置有第二装配孔，所述第一端与所述第二端相对；其中所述第一装配部能够与所述第二装配部过盈配合在一起形成榫卯结构，在所述第一装配部与所述第二装配部嵌套过盈配合状态下，所述第一装配孔与所述第二装配孔相对应，在所述第一装配孔和所述第二装配孔内嵌有紧固件，其中所述紧固件与所述第一装配孔和所述第二装配孔过盈配合。
6.在一些实施例中，所述第一装配部与所述第二装配部过盈配合量介于0.04mm～0.016mm范围；和/或所述紧固件与所述第一装配孔和所述第二装配孔过盈配合量介于0.04mm～0.016mm范围。
7.在一些实施例中，所述第一装配部是形成在所述轴主体的第一端的卯部，所述卯部由所述轴主体的第一端面向轴向内凹形成；所述第二装配部是形成在所述轴伸的第二端的榫部，所述榫部由所述轴伸的第二端面向轴向外凸形成。
8.在一些实施例中，所述第一装配孔贯穿所述卯部侧壁和所述轴主体外周壁形成沉孔；所述第二装配孔贯穿所述榫部形成通孔。
9.在一些实施例中，第一装配部是形成在所述轴主体的第一端的榫部，所述榫部由所述轴主体的第一端面向轴向外侧外凸形成；第二装配部是形成在所述轴伸的第二端的卯部，所述卯部由所述轴伸的第二端面向轴向内侧内凹形成。
10.在一些实施例中，所述第一装配孔贯穿所述榫部形成通孔；所述第二装配孔贯穿所述卯部侧壁和所述轴主体外周壁形成沉孔。
11.在一些实施例中，所述第一装配孔和所述第二装配孔均向所述转子轴的径向延
伸。
12.在一些实施例中，所述第一装配部与所述第二装配部的横截面形状相适配，所述第一装配孔、所述第二装配孔及所述紧固件的形状相适配；其中，所述第一装配部与所述第二装配部横截面形状为矩形、圆形、梯形、燕尾形中的任意一种；所述第一装配孔、所述第二装配孔及所述紧固件的形状为矩形、圆形、梯形中的任意一种。
13.在一些实施例中，所述轴伸包括配合段和延伸段，所述配合段临近所述轴伸的所述第二装配部，用于装配轴承，延伸段用于连接负载。
14.本发明还提供一种电机，包括：定子、转子及转子轴，所述转子轴为如上文提到的任一实施例所述的转子轴，所述转子固定在所述转子轴的所述轴主体。
15.本发明还提供一种转子轴装配方法，用于装配如上文提到的任一实施例所述的转子轴，所述方法包括：对榫卯结构的卯部进行预加热，使所述卯部处于预热状态；将榫卯结构的榫部嵌入到预热状态下的卯部中，使轴主体与轴伸装配在一起，并使第一装配孔与第二装配孔相对应；将装配在一起的轴主体与轴伸冷却至室温，使榫部与卯部形成过盈配合；再次对装配在一起的轴主体与轴伸进行预加热，使第一装配孔和第二装配孔处于预热状态；将紧固件嵌入预热状态的第一装配孔和第二装配孔中，并冷却至室温，使紧固件与第一装配孔和第二装配孔过盈配合。
16.采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
17.本发明的转子轴结构通过一分为二，分为轴伸和轴主体两部分，轴伸和轴主体再通过第一装配部与第二装配部过盈配合形成榫卯结构，再通过紧固件内嵌入第一装配孔和第二装配孔并过盈配合，以限制轴伸和轴主体轴向位移，形成一个完整的转子轴。可以根据需要使得轴主体部分可与不同长度和/或不同直径的轴伸结合组成不同的转子轴，以此在不影响电机本身的性能的条件下，能根据不同场合的装配要求，变更轴伸尺寸，大大降低了电机的生产成本，提高电机的通用性。
18.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
19.附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
20.图1是根据本发明一示例性实施例示出的电机结构示意图；
21.图2是根据本发明一示例性实施例示出的轴伸结构不同角度示意图；
22.图3是根据本发明一示例性实施例示出的轴主体结构不同角度示意图；
23.图4是根据本发明一示例性实施例示出的紧固件结构不同角度示意图；
24.需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
25.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“接触”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.本发明实施例提供一种转子轴，该转子轴的轴伸可变，并在不影响电机本身的性能的条件下，能根据不同场合的装配要求，变更轴伸尺寸，大大降低了电机的生产成本，提高电机的通用性。
28.如图1至图4所示，本发明实施例的转子轴包括轴主体11及轴伸12。在轴主体11的第一端101设置有第一装配部13，在轴伸12的第二端102设置有第二装配部14，第一装配部13设置有第一装配孔131，第二装配部14设置有第二装配孔141，第一端101与第二端102相对。其中第一装配部13能够与第二装配部14过盈配合在一起形成榫卯结构，在第一装配部13与第二装配部14嵌套装配配合状态下，第一装配孔131与第二装配孔141相对应，在第一装配孔131和第二装配孔141内嵌有紧固件15，其中紧固件15与第一装配孔131和第二装配孔141过盈配合，从而将轴主体11与轴伸12形成一个整体。
29.轴主体11、轴伸12及紧固件15的材质可以为45号钢或其它满足结构强度和加工要求的材料。具体装配过程如下：
30.首先，对榫卯结构的卯部进行预加热，使卯部处于预热状态。卯部处于预热状态下开口会比常温时略大以便于榫卯结构的榫部插入。
31.其次，将榫卯结构的榫部嵌入到预热状态下的卯部中，使轴主体11与轴伸12装配在一起，并使第一装配孔与第二装配孔相对应。在预热状态下的卯部，使得榫卯结构的榫部能够顺利的嵌入到卯部中，实现过盈配合。
32.接着，将装配在一起的轴主体11与轴伸12冷却至室温，使榫部与卯部形成过盈配合。冷却到室温的榫卯结构形成了过盈配合，使得轴主体11与轴伸12形成为一个整体。
33.然后，再次对装配在一起的轴主体与轴伸进行预加热，使第一装配孔和第二装配孔处于预热状态。将已经装配在一起的轴主体与轴伸，即榫卯结构已经形成过盈配合状态下，再进行预设处理，使得第一装配孔和第二装配孔空间略大，以便于紧固件插入。
34.最后，将紧固件15嵌入预热状态的第一装配孔和第二装配孔中，并冷却至室温，使紧固件与第一装配孔和第二装配孔过盈配合，以限制轴伸12和轴主体11轴向位移。
35.本发明的转子轴结构通过一分为二，分为轴伸12和轴主体11两部分，轴伸12和轴主体11再通过第一装配部13与第二装配部14过盈配合形成榫卯结构，再通过紧固件15内嵌入第一装配孔131和第二装配孔141并过盈配合，以限制轴伸12和轴主体11轴向位移，形成一个完整的转子轴。可以根据需要使得轴主体11部分可与不同长度和/或不同直径的轴伸12结合组成不同的转子轴，以此在不影响电机本身的性能的条件下，能根据不同场合的装
配要求，变更轴伸尺寸，大大降低了电机的生产成本，提高电机的通用性。
36.在一些实施例中，上述第一装配部13与第二装配部14过盈配合量不低于0.04mm，优选的，过盈配合量在0.04mm～0.016mm范围；和/或紧固件15与第一装配孔131和第二装配孔141过盈配合量不低于0.04mm,优选的，过盈配合量在0.04mm～0.016mm范围。这样的过盈配合量能够在不影响转子轴性能的前提下，可以根据不同场合的装配要求，变更轴伸尺寸，大大降低了电机的生产成本，提高电机的通用性。
37.在一些示例中，如图2和图3所示，第一装配部13是形成在轴主体11的第一端101的卯部13，卯部13由轴主体11的第一端面向轴向内侧内凹形成。第一装配孔131贯穿卯部13侧壁和轴主体11外周壁形成沉孔，即第一装配孔131与卯部13是连通的。第二装配部14是形成在轴伸12的第二端的榫部14，榫部由轴伸12的第二端面向轴向外凸形成。第二装配孔141贯穿榫部14形成通孔。例如第一装配孔131沿着轴主体11的径向方向延伸。第二装配孔141沿着轴伸12的径向延伸。卯部13与榫部14形状大小可以相适配，以满足过盈配合量。
38.在另一些示例中，第一装配部13是形成在轴主体11的第一端的榫部，榫部由轴主体11的第一端面向轴向外侧外凸形成，第一装配孔131贯穿榫部形成通孔；第二装配部14是形成在轴伸12的第二端的卯部，卯部由轴伸12的第二端面向轴向内侧内凹形成，第二装配孔141贯穿卯部侧壁和轴主体外周壁形成沉孔。
39.换句话说，本发明转子轴形成的榫卯结构的卯部和榫部可以在轴主体11和轴伸的位置互换。
40.在一些实施例中，上述第一装配部13与第二装配部14的横截面形状相适配，第一装配孔131、第二装配孔141及紧固件15的形状相适配。
41.作为一些示例，第一装配部13与第二装配部14横截面形状为矩形、圆形、梯形、燕尾形中的任意一种，但并不限于此，还可以为其他可以适配结合在一起的形状。第一装配孔131、第二装配孔141及紧固件15的形状为矩形、圆形、梯形中的任意一种。但并不限于此，还可以为其他可以适配结合在一起的形状。
42.在一些实施例中，如图1所示，轴伸12包括配合段121和延伸段122，轴承配合段121临近轴伸12的第二装配部14，用于装配轴承32，延伸段122用于连接负载。轴伸12的配合段121和延伸段122形成台阶轴，配合段121的外圆直径大于延伸段122的外圆直径，可以在配合段121的前端面延伸形成突出的榫部。用于装配轴承32的配合段121临近轴伸12的第二装配部14，能够最大程度的抑制转子轴因装配公差带来的晃动。当轴伸12径向受力的时候，以轴承为支点，第二装配部14会受到与轴伸12方向相反的径向力，在电机运行过程中就会造成电机轴晃动，但轴承配合段112、电机配合段111和紧固件15的榫卯结构设计及过盈配合，可以使轴承配合段112、电机配合段111和紧固件15三者间受力相互制约，从而减少转子轴因装配公差带来的晃动。
43.轴主体11包括检测段113、轴承配合段112及电机配合段111。电机配合段111的至少一部分固定有电机转子22，电机转子22临近第一装配部13的位置，轴承配合段112安装轴承21，检测段113用于安装编码器50。
44.本发明实施例还提供一种电机，包括定子21、转子22及转子轴，转子轴为如上文提到的任一实施例所述的转子轴，转子固定在转子轴的轴主体11。前轴承31支撑在轴主体11的配合段112(可以称为第一配合段112)上，后轴承32支撑在轴伸12的配合段121(可以称为
第二配合段121)上。还包括支撑前轴承31的前端盖41，支撑后轴承32的后端盖42，安装在轴主体11检测段113的编码器50，以及连接在前端盖41的罩设编码器50的编码器盖60。
45.本发明的电机，可以根据需要使轴主体11部分可与不同长度和/或不同直径的轴伸12结合组成不同的转子轴，以此在不影响电机本身的性能的条件下，能根据不同场合的装配要求，变更轴伸尺寸，大大降低了电机的生产成本，提高电机的通用性。
46.本发明实施例还提供一种转子轴装配方法，用于装配如上任一实施例项所述的转子轴，所述方法包括：
47.步骤1，对榫卯结构的卯部进行预加热，使卯部处于预热状态。卯部处于预热状态下开口会比常温时略大以便于榫卯结构的榫部插入。
48.步骤2，将榫卯结构的榫部嵌入到预热状态下的卯部中，使轴主体11与轴伸12装配在一起，并使第一装配孔与第二装配孔相对应。在预热状态下的卯部，使得榫卯结构的榫部能够顺利的嵌入到卯部中，实现过盈配合。
49.步骤3，将装配在一起的轴主体11与轴伸12冷却至室温，使榫部与卯部形成过盈配合。冷却到室温的榫卯结构形成了过盈配合，使得轴主体11与轴伸12形成为一个整体。
50.步骤4，再次对装配在一起的轴主体与轴伸进行预加热，使第一装配孔和第二装配孔处于预热状态。将已经装配在一起的轴主体与轴伸，即榫卯结构已经形成过盈配合状态下，再进行预设处理，使得第一装配孔和第二装配孔空间略大，以便于紧固件插入。
51.步骤5，将紧固件15嵌入预热状态的第一装配孔和第二装配孔中，并冷却至室温，使紧固件与第一装配孔和第二装配孔过盈配合，以限制轴伸12和轴主体11轴向位移。
52.进一步可以理解的是，本公开中“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
53.进一步可以理解的是，术语“第一”、“第二”等用于描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开，并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。
54.进一步可以理解的是，本公开实施例中尽管在附图中以特定的顺序描述操作，但是不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或是串行顺序来执行这些操作，或是要求执行全部所示的操作以得到期望的结果。在特定环境中，多任务和并行处理可能是有利的。
55.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
56.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利范围来限制。