一種高精度大尺寸中空軸系的制作方法
【專利摘要】一種高精度大尺寸中空軸系，包括中空主軸，所述中空主軸外表面設(shè)有溝槽，溝槽內(nèi)鑲嵌永磁體，溝槽兩側(cè)設(shè)有左軸承、右軸承，左軸承、右軸承內(nèi)圈固定在中空主軸外表面上，左軸承、右軸承外圈連接殼體，殼體內(nèi)與永磁體相對(duì)應(yīng)的位置上設(shè)有硅鋼片，硅鋼片上纏繞線圈，所述左軸承一端設(shè)有左端蓋、左外罩，右軸承一端設(shè)有右端蓋、右外罩，左外罩和右外罩分別用螺釘固定在殼體上，所述殼體外表面焊接有上法蘭和下法蘭。力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子與中空主軸合為一體，中空主軸為中空結(jié)構(gòu)用來(lái)放置用戶負(fù)載，可極大減輕整個(gè)軸系的重量，減小X軸和Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，同時(shí)又保證了X軸系的精度，與Y向主軸聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)整體繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的功能，具有重量輕、成本低、易加工的特點(diǎn)，可應(yīng)用于航空航天、儀器儀表和慣性導(dǎo)航測(cè)試設(shè)備的標(biāo)定和研制。
【專利說(shuō)明】一種高精度大尺寸中空軸系

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高精度大尺寸中空軸系。

【背景技術(shù)】
[0002] 在慣性導(dǎo)航測(cè)試設(shè)備的研制過(guò)程中，高精度大尺寸中空軸系的研制是實(shí)現(xiàn)整套設(shè) 備技術(shù)要求的關(guān)鍵，該類軸系的研制難點(diǎn)主要有兩方面因素： 1. 提高軸系精度，降低軸系傾角回轉(zhuǎn)誤差，這就要提高中空主軸和殼體的剛性，因此就 導(dǎo)致整個(gè)軸系重量增加； 2. 作為測(cè)試設(shè)備的內(nèi)環(huán)軸系，盡可能的減小自身的重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是研制過(guò)程中要遵 守的原則，尤其是要降低Y向的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Iy這樣做有利于降低后續(xù)設(shè)計(jì)的難度，同時(shí)也可 節(jié)約生產(chǎn)成本。
[0003] 目前，此類軸系的力矩電機(jī)的位置是置于軸承的某一端，并且電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子分 別固定在中空主軸和鑄造鋁合金殼體上，這樣做顯然會(huì)增加整個(gè)軸系的重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 增加外環(huán)軸系的設(shè)計(jì)難度和制造成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明其目的就在于提供一種高精度大尺寸中空軸系，力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子與中空主軸 合為一體，中空主軸為中空結(jié)構(gòu)用來(lái)放置用戶負(fù)載，可極大減輕整個(gè)軸系的重量，減小X軸 和Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，同時(shí)又保證了 X軸系的精度，與Y向主軸聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)整體繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的 功能，具有重量輕、成本低、易加工的特點(diǎn)，可應(yīng)用于航空航天、儀器儀表和慣性導(dǎo)航測(cè)試設(shè) 備的標(biāo)定和研制。
[0005] 實(shí)現(xiàn)上述目的而采取的技術(shù)方案，包括中空主軸，所述中空主軸外表面設(shè)有溝槽， 溝槽內(nèi)鑲嵌永磁體，溝槽兩側(cè)設(shè)有左軸承、右軸承，左軸承、右軸承內(nèi)圈固定在中空主軸外 表面上，左軸承、右軸承外圈連接殼體，殼體內(nèi)與永磁體相對(duì)應(yīng)的位置上設(shè)有硅鋼片，硅鋼 片上纏繞線圈，所述左軸承一端設(shè)有左端蓋、左外罩，右軸承一端設(shè)有右端蓋、右外罩，左外 罩和右外罩分別用螺釘固定在殼體上，所述殼體外表面焊接有上法蘭和下法蘭。
[0006] 與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)。
[0007] 1)將中空主軸和力矩電機(jī)的轉(zhuǎn)子合為一體，在中空主軸外徑的固定位置上開(kāi)槽并 嵌入永磁體，完成力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子的功能； 2) 力矩電機(jī)的硅鋼片以及線圈固定在殼體內(nèi)作為力矩電機(jī)的定子，同時(shí)也是軸系正常 運(yùn)轉(zhuǎn)的支撐部分； 3) 將一對(duì)角接觸球軸承分別布置在力矩電機(jī)的兩端，通過(guò)螺釘將端蓋固定在殼體上同 時(shí)將角接觸球軸承外圈壓緊，以便提高軸系的精度和剛度： 4) 在殼體的外徑部分焊接有兩個(gè)法蘭，與外環(huán)軸系相互連接，并通過(guò)螺釘緊固，實(shí)現(xiàn)整 個(gè)中空軸系繞y軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0009] 圖1為本裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本裝置結(jié)構(gòu)立體示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010] 本裝置包括中空主軸8,如圖1、圖2所示，所述中空主軸8外表面設(shè)有溝槽，溝槽 內(nèi)鑲嵌永磁體6，溝槽兩側(cè)設(shè)有左軸承3、右軸承9，左軸承3、右軸承9內(nèi)圈固定在中空主軸 8外表面上，左軸承3、右軸承9外圈連接殼體7,殼體7內(nèi)與永磁體6相對(duì)應(yīng)的位置上設(shè)有 娃鋼片5,娃鋼片5上纏繞線圈4,所述左軸承3 -端設(shè)有左端蓋2、左外罩1，右軸承9 一端 設(shè)有右端蓋10、右外罩11，左外罩1和右外罩11分別用螺釘固定在殼體7上，所述殼體7 外表面焊接有上法蘭12和下法蘭13。
[0011] 所述左軸承3、右軸承9為一對(duì)角接觸球軸承，面對(duì)面安裝在中空主軸8兩端。
[0012] 所述左外罩1與左端蓋2之間設(shè)有空腔，可安裝角度編碼器，以實(shí)時(shí)測(cè)量X軸系轉(zhuǎn) 動(dòng)的角度值；所述右外罩11與右端蓋10之間設(shè)有空腔，可安裝導(dǎo)電滑環(huán)或者限位塊和光電 傳感器，以實(shí)現(xiàn)不同類型的技術(shù)要求。 實(shí)施例
[0013] 中空軸系包括線圈4、硅鋼片5、永磁體7、中空主軸8、左軸承3、右軸承9和殼體 7,并實(shí)現(xiàn)繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)的功能，力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子與中空主軸合為一體，中空主軸為中空結(jié)構(gòu)用 來(lái)放置用戶負(fù)載，力矩電機(jī)的定子與殼體7固聯(lián)，在兩端布置有一對(duì)角接觸球軸承，并使用 左端蓋2和右端蓋10將角接觸球軸承壓緊，采用這種布局可極大減輕整個(gè)軸系的重量，減 小X軸和Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，同時(shí)又保證了 X軸系的精度，殼體7的外表面焊接有上法蘭12 和下法蘭13,用于與Y向主軸聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)整體繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的功能。
[0014] 中空軸系包括左外罩1、左端蓋2、左軸承3、線圈4、娃鋼片5、永磁體6、殼體7、中 空主軸8、右軸承9、右端蓋10、右外罩11、上法蘭12、下法蘭13,中空主軸8、左軸承3、右軸 承9、殼體7、左端蓋2和右端蓋10共同組成一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸系。
[0015] 殼體7內(nèi)部固定電機(jī)定子，固定左軸承3和右軸承9的外圈，并用左端蓋2和右端 蓋10壓緊軸承外圈，兩個(gè)軸承內(nèi)圈固定在中空主軸8的外圓上，共同組成中空軸系。
[0016] 在中空主軸8外表面加工出大小相等的溝槽，并在溝槽內(nèi)鑲嵌相應(yīng)大小及數(shù)量的 永磁體6,構(gòu)成力矩電機(jī)的轉(zhuǎn)子，驅(qū)動(dòng)中空主軸8轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0017] 線圈4纏繞在硅鋼片5上，共同構(gòu)成力矩電機(jī)定子，并將其與殼體7固聯(lián)，作為旋 轉(zhuǎn)軸系的支撐部分。
[0018] 線圈4、硅鋼片5和永磁體7組成的力矩電機(jī)布置在中空軸系兩個(gè)軸承之間。
[0019] 左外罩1和右外罩11分別用螺釘固定在殼體7上，以保護(hù)各種傳感器和支撐配重 塊。
[0020] 左外罩1和左端蓋2之間的空間可安裝角度編碼器，以實(shí)時(shí)測(cè)量X軸系轉(zhuǎn)動(dòng)的角 度值，在右外罩11和右端蓋10之間的空間內(nèi)，可安裝導(dǎo)電滑環(huán)，或者限位塊和光電傳感器， 以實(shí)現(xiàn)不同類型的技術(shù)要求。
[0021] 殼體7外表面焊接有上法蘭12和下法蘭13,用于聯(lián)接Y向軸系主軸，實(shí)現(xiàn)繞Y軸 旋轉(zhuǎn)，用螺釘將用戶負(fù)載固定在中空主軸8的內(nèi)部，直徑Φ?的大小和中空主軸8的長(zhǎng)度L 可根據(jù)負(fù)載大小和軸系精度稍作調(diào)整。
[0022] 本實(shí)施例用于高精度氣浮軸系供氣機(jī)構(gòu)，如圖1、圖2所示，包括左外罩1、左端蓋 2、左軸承3、線圈4、硅鋼片5、永磁體6、殼體7、中空主軸8、右軸承9、右端蓋10、右外罩11、 上法蘭12、下法蘭13。
[0023] 中空主軸8外表面加工有溝槽，用于鑲嵌永磁體6,以實(shí)現(xiàn)力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子的功能； 同時(shí)中空主軸8兩端裝有一對(duì)角接觸球軸承(面對(duì)面安裝)，以實(shí)現(xiàn)軸系轉(zhuǎn)動(dòng)功能。
[0024] 力矩電機(jī)的定子由娃鋼片5和線圈4共同組成，并固定在殼體7上，同時(shí)，殼體7 用來(lái)固定一對(duì)角接觸球軸承的外圈，以支撐整個(gè)中空軸系。
[0025] 用左端蓋2和右端蓋10同時(shí)將一對(duì)角接觸球軸承外圈壓緊，通過(guò)合理的配置軸承 的預(yù)緊量，以降低軸系的傾角回轉(zhuǎn)誤差，最終保證提高軸系的精度。
[0026] 在軸系的兩端分別安裝有外罩，以保護(hù)內(nèi)部的各種傳感器；同時(shí)也可用作繞Υ軸 系轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)配重塊的支撐部分，殼體7外徑的兩個(gè)法蘭與外部軸系相互連接，以實(shí)現(xiàn)Υ軸系的 旋轉(zhuǎn)功能。
[0027] 在左外罩1和左端蓋2之間的空間內(nèi)，可安裝角度編碼器，以實(shí)時(shí)測(cè)量X軸系轉(zhuǎn)動(dòng) 的角度值，在右外罩11和右端蓋10之間的空間內(nèi)，可配置導(dǎo)電滑環(huán)或者限位塊和光電傳感 器，以實(shí)現(xiàn)不同類型的技術(shù)要求。
[0028] 用戶負(fù)載放置在中空軸系的內(nèi)部，并使用工裝固定在中空主軸軸端法蘭處，直徑 Φ?的大小和中空主軸的長(zhǎng)度L可根據(jù)負(fù)載大小和軸系精度稍作調(diào)整。
【權(quán)利要求】
1. 一種高精度大尺寸中空軸系，包括中空主軸（8)，其特征在于，所述中空主軸（8)外 表面設(shè)有溝槽，溝槽內(nèi)鑲嵌永磁體（6)，溝槽兩側(cè)設(shè)有左軸承（3)、右軸承（9)，左軸承（3)、 右軸承（9 )內(nèi)圈固定在中空主軸（8 )外表面上，左軸承（3 )、右軸承（9 )外圈連接殼體（7 )，殼 體（7)內(nèi)與永磁體（6)相對(duì)應(yīng)的位置上設(shè)有硅鋼片（5)，硅鋼片（5)上纏繞線圈（4)，所述左 軸承（3 ) -端設(shè)有左端蓋（2 )、左外罩（1)，右軸承（9 ) 一端設(shè)有右端蓋（10 )、右外罩（11)， 左外罩（1)和右外罩（11)分別用螺釘固定在殼體（7)上，所述殼體（7)外表面焊接有上法 蘭（12)和下法蘭（13)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度大尺寸中空軸系，其特征在于，所述左軸承（3)、 右軸承（9)為一對(duì)角接觸球軸承，面對(duì)面安裝在中空主軸（8)兩端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種一種高精度大尺寸中空軸系，其特征在于，所述左 外罩（〇與左端蓋（2)之間設(shè)有空腔，可安裝角度編碼器，以實(shí)時(shí)測(cè)量X軸系轉(zhuǎn)動(dòng)的角度值； 所述右外罩（11)與右端蓋（10)之間設(shè)有空腔，可安裝導(dǎo)電滑環(huán)或者限位塊和光電傳感器， 以實(shí)現(xiàn)不同類型的技術(shù)要求。
【文檔編號(hào)】H02K1/27GK104218707SQ201410474876
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】劉喜平, 李科, 黃帥, 侯偉欽 申請(qǐng)人:九江精密測(cè)試技術(shù)研究所