一种永磁体表嵌式磁力丝杠及其加工方法技术

本发明专利技术公开了一种永磁体表嵌式磁力丝杠及其加工方法，属于磁力丝杠领域，磁丝杆由分段永磁体、电工铁棒和限位器构成，磁螺母由分段永磁体和电工铁环构成。在磁丝杆中，分段永磁体表嵌在切削有固定路径的电工铁棒的表面；在磁螺母中，分段永磁体表嵌在切削有固定路径的电工铁环的内表面。该方法把电工铁棒外表面沿圆周方向，与永磁体等厚度，沿圆周等弧度间隔切割有齿的形状，并且形成了固定路径，使得磁丝杆分段永磁体可以表嵌在固定路径中。沿圆周等弧度间隔切割有齿的形状，并且形成了固定路径，使得磁螺母分段永磁体可以表嵌在固定路径中；通过分段永磁体和铁磁材料之间的相互配合，能够有效的降低螺旋永磁体的加工难度和磁力丝杠的组装难度，并且提升机械强度。

A permanent magnet embed magnetic screw and its processing method

【技术实现步骤摘要】
一种永磁体表嵌式磁力丝杠及其加工方法
本专利技术涉及一种高推力密度磁力丝杠的制造技术，特别涉及到螺旋磁路的等效技术和分段永磁体的组装方法。
技术介绍
磁力丝杠作动系统的研究在国内外尚处于起步阶段。磁力丝杠具有高推力密度、无接触摩擦、维护简单等特点，通过磁场耦合来实现将旋转运动转化为直线运动，反之亦然。因此在很多场合如航空航天、海洋发电、人工心脏等领域具有很好的应用前景。目前，对磁力丝杠研究较多的是永磁体径向充磁的N、S极螺旋交替的表贴式磁力丝杠，而此种结构存在磁力丝杠装配和螺旋永磁体加工的问题。文献IEEETRANSACTIONSONENERGYCONVERSION,30(1)：41-50，2015(Magneticdesignaspectsofthetrans-rotarymagneticgear)介绍了一种分段式永磁体磁力丝杠，将径向充磁的分段圆弧永磁体表贴在电工铁棒上。虽然这种结构可以减小磁力丝杠永磁体的加工难度，但所介绍的表贴式永磁体磁力丝杠，由于采用分段圆弧永磁体，推力波动会明显增加。为了减小推力波动，采用减小分段永磁体弧度，即增加了分段永磁体个数的方法，这样增加了磁力丝杠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分段永磁体表嵌式磁力丝杠，其特征在于，包括磁丝杆(1)，磁螺母(2)，两者同轴并且之间具有气隙；所述磁螺母(2)空套在磁丝杆(1)外部，磁丝杆电工铁棒(3‑1)外表面和磁螺母电工铁环(3‑2)内表面分别表嵌有分段永磁体；磁螺母(2)相对磁丝杆(1)做旋转运动，磁丝杆(1)相对磁螺母(2)做直线运动，且磁螺母(2)的轴向长度小于磁丝杆(1)的轴向长度；所述磁丝杆(1)包括磁丝杆电工铁棒(3‑1)和第一永磁体a(5‑1)、第一永磁体b(5‑2)，磁丝杆电工铁棒(3‑1)表面沿圆周方向，与永磁体等厚度，相等弧度间隔切割有齿的形状，并且形成了固定路径，使得分段永磁体可以表嵌入固定路径中；磁丝杆电工...

【技术特征摘要】
1.一种分段永磁体表嵌式磁力丝杠，其特征在于，包括磁丝杆(1)，磁螺母(2)，两者同轴并且之间具有气隙；所述磁螺母(2)空套在磁丝杆(1)外部，磁丝杆电工铁棒(3-1)外表面和磁螺母电工铁环(3-2)内表面分别表嵌有分段永磁体；磁螺母(2)相对磁丝杆(1)做旋转运动，磁丝杆(1)相对磁螺母(2)做直线运动，且磁螺母(2)的轴向长度小于磁丝杆(1)的轴向长度；所述磁丝杆(1)包括磁丝杆电工铁棒(3-1)和第一永磁体a(5-1)、第一永磁体b(5-2)，磁丝杆电工铁棒(3-1)表面沿圆周方向，与永磁体等厚度，相等弧度间隔切割有齿的形状，并且形成了固定路径，使得分段永磁体可以表嵌入固定路径中；磁丝杆电工铁棒(3-1)的外表面上表嵌有多个紧密排列的第一永磁体a(5-1)、第一永磁体b(5-2)；所述第一永磁体a(5-1)、第一永磁体b(5-2)，为轴向两侧斜切割的分段永磁体，拼接后可以引出螺旋磁路；拼接完成后，由于磁丝杆(1)上所需永磁体个数较多，同时在磁丝杆电工铁棒(3-1)的端部削切有限位器(7)装置；所述磁螺母(2)包括磁螺母电工铁环(3-2)和第二永磁体a(5-3)，第二永磁体b(5-4)，磁螺母电工铁环(3-2)内侧表面沿圆周方向，与永磁体等厚度，相等弧度间隔切割有齿状结构，并且形成了固定路径，使得分段永磁体可以表嵌入固定路径中；磁螺母电工铁环(3-2)内表面上表嵌有多个紧密排列的第二永磁体a(5-3)，第二永磁体b(5-4)；所述第二永磁体a(5-3)，第二永磁体b(5-4)，为轴向两侧斜切割的分段永磁体；由于磁螺母(2)是空套在磁丝杆(1)上的，所以第二永磁体a(5-3)，第二永磁体b(5-4)的半径尺寸要大于第一永磁体a(5-1)、第一永磁体b(5-2)；拼接后可以引出螺旋磁路，与磁丝杆(1)的螺旋形磁路耦合，实现动能传输。2.根据权利要求1所述的一种分段永磁体表嵌式磁力丝杠，其特征在于，所述第一永磁体a(5-1)的充磁方向为径向向内，第一永磁体b(5-2)的充磁方向为径向向外；第一永磁体a(5-1)和第一永磁体b(5-2)沿着轴向依次交替表嵌入电工铁环切割出的固有路径中，二者之间不留缝隙，形成一组磁丝杆(1)第一永磁模块(6-1)；按照切割出的固有路径，形成剩余永磁模块。3.根据权利要求1所述的一种分段永磁体表嵌式磁力丝杠，其特征在于，所述第二永磁体a(5-3)充磁方向为径向向内，第二永磁体b(5-4)的充磁方向为径向向外，拼接方案与第一永磁体a(5-1)、第一永磁体b(5-2)一样，形成磁螺母永磁模块。4.根据权利要求1所述的一种分段永磁体表嵌式磁力丝杠，其特征在于，所述分段永磁体的材料采用烧结性钕铁硼，电工铁材料为DT4C。5.一种分段永磁体表嵌式磁力丝杠的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，磁力丝杠中所需为螺旋磁路，由于永磁体机械性能差，采用分段永磁体拼接形成螺旋磁路，分段永磁体按照α度圆弧设计；步骤2，在保证磁丝杆(1)半径r2、磁螺母(2)和磁丝杆(1)之间的气隙g、并且充分考虑到分段永磁体充磁的均匀性和拼接复杂度的情况下，确定第一永磁体a(5-1)、第一永磁体b(5-2)和第二永磁体a(5-3)，第二永磁体b(5-4)的弧度α、极距τ和厚度h，确定三者的最优配合；为使磁螺母(2)和磁丝杆(1)达到相同的调制关系，第一永磁体a(5-1)、第一永磁体b(5-2)和第二永磁体a(5-3)，第二永磁体b(5-4)的极距τ相同；步骤3，在确定永磁体的极距τ和厚度h后，确定第一永磁体a(5-1)、第一永磁体b(5-2)的具体尺寸,永磁体内径为r1＝r2-h；对第一永磁体a(5-1)、第一永磁体b(5-2)的轴向两侧，做斜平面车削处理，切割的角度为θ1：

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文祥，凌志健，吉敬华，刘国海，徐媚媚，胡德水，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32