[发明专利]电动机转轴的制造方法

说明书

本发明涉及电动机转轴，它包括有显著改进性能(如耐久性)的硬氮化层的轴颈部分，且涉及电动机转轴的制造方法。

通常要求在工业自动装置以及诸如此类的装置中用作执行机构的直流或交流伺服电动机对装置的控制位置以高准确性快速响应，还要求其有足够的耐久性，以经受频繁重复地启动，停机和正反转变化的工作。图4举例说明了包括这种伺服电动机通用结构的一种直流伺服电动机。该伺服电动机20有带左、右侧壁的电动机壳21，各侧壁有用以可旋转支撑钢制转轴22的轴颈部分22a的支承金属23。电动机转轴22带有电枢24，电枢线圈25，换向器26等。在面对电枢24处的机壳21上固定永磁铁27，转轴22的一端与位置/速度检测器30相连，其另一端的输出部分22b处与减速器29如齿轮相连。为满足上述要求，有上述结构的伺服电动机20在与支承金属23相连系的轴颈部分22a处需有高的耐久性。

由此，为改进其轴颈部分22a的耐久性，选用各种有高耐久性的钢材料作为电动机转轴22。这就导致了材料成本和重量增加的问题。因此本发明的一个目的是在不增加材料成本和重量的情况下，改进电动机转轴的轴颈部分的耐久性。

为完成上述目的，本发明的第一要点在于把电动机转轴轴颈部分的表面层加工成硬氮化层，本发明的第二要点在于电动机转轴的制造方法，其中转轴的轴颈部分保持在氟或含氟化物气的气氛中在加热情况下在轴颈部分的表面上形成氟化层，而后进一步保持在氮化物气体气氛中在加热情况下在轴颈部分的表面上形成硬氮化层。

详细地说，本发明的电机转轴在轴颈部分的表面层构成有硬氟化物层，但不是对整个电机转轴使用硬材料，由此使电机转轴有低的成本，不那么重而有极好的耐久性，另外，在根据本发明电机转轴的制造方法中，轴的轴颈部首先保持在氟或含氟化物气体的气氛中，在加热情况下在轴颈部分表面上形成氟化层，进一步保持在氮化气氛中，在加热情况下从轴颈部分除去形成的氟化层且同时在除去的部分(轴颈部分的表面层上)形成硬氮化层。在处理过程中，氮化前在轴颈部分的表面上氟化层的形成以净化且同时活化轴颈部分的表面，从而在轴颈部分表面上均匀地形成有相当深度的氮化层，由此硬的氮化层在厚度上将是均匀而密集的。

其次，本发明的细节在下面将予以说明。

用于本发明氟化过程的氟和含氟化物气体是一无活性的气体，如包括含氟组分(如NF₃、BF₃、CF₄、HF、SF₆、F₂、NF₃)之至少一种的N₂对本目的相应的活动性和处理性能是最可取和适用的。

根据本发明的制造方法的氮化过程，电动机转轴(钢制的，如不锈钢，且除轴颈部分外涂以公知的抗硬化剂)如上述保持在氟或氟化物气体气氛中，在加热情况下，如250-400℃，当使用NF₃时在轴颈部分的表面上生成氟化层，然后氮化或碳氮化，使用一种公知的氮化气体，如氨。在氟化气体中的含氟组分，(如NF₃)的浓度比如是1000-100000ppm，更好是20000-70000ppm，最好是30000-50000ppm。在氟或含氟化物气体中的保持时间可以相应于电动机转轴的各种钢材料，尺寸，加热温度或诸如此类的因素加以选定，通常是几分钟或好几十分钟。