專利名稱：機床用永磁變頻力矩電機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種直接用于機床上，帶動加工旋轉卡盤的永磁變頻力 矩電機，屬永磁同步電機領域。
背景技術：
現(xiàn)有技術的機床傳動系統(tǒng)，如車床為例，它是用三相異步電動機，通 過三角形傳動皮帶，皮帶輪，把動力傳至車床上的齒輪變速系統(tǒng)(簡稱"車 頭牙箱"，以下同)，再帶動夾緊加工零件的卡盤(三抓或四抓卡盤)，進行
車制加工的。三相異步電動機，在常用普通的車床上如C20型，配置的功 率為7. 5KW，轉速50hz頻率的工業(yè)電網(wǎng)上約1460轉/分，通過三角形帶輪 大小變換和車頭牙箱換擋變速，加工卡盤上的轉速可以從幾十至1100轉/ 分范圍換擋改變，以適應不同加工零件的需要。其它機床如銑床、鏜床、 刨床…等都是采用這種三相異步電動機，加上齒輪變速、換擋方法，實現(xiàn) 機械零件的加工。目前工廠4吏用的許多加工機床上配置的電動機，都存在 較大的功率富余量，同時由于常用分配的加工作業(yè)零件，只需3-4KW的電 流就可以拖動，使得機床上的動力存在"大馬拉小車，，的現(xiàn)象，十分普遍。 三相異步電動機的效率和功率因數(shù)兩項參數(shù)，都與該電機輸出的負荷大小 有關，電機拖動的負荷愈大，電動機的效率和功率因凄t也愈高，電能的利 用率也就提高。反之將會使電動機的效率和功率因數(shù)很底，通常只有50% 左右，這是目前現(xiàn)有技術在機床上的主要缺點；其次由于機床上齒輪變速系統(tǒng)的存在，產生的噪音也很大；齒輪箱中還需要經常加許多的潤滑油， 產生的浪費及油的污染也很大；同時還需要消耗大量的鋼材及加工齒輪的 費用，這些都是目前技術在機床設備上存在的缺點。
發(fā)明內容
本實用新型的目的是提供一種在機床上，直接用永磁變頻力矩電機，如 在車床上由電機的軸傳動卡盤，實現(xiàn)加工零件的切削制造。這種永磁變頻 力矩電才幾，可實現(xiàn)高效率(效率可達90%以上，而且拖動加工所需負荷愈 小，電機的功率因數(shù)也愈高)工作，節(jié)省電能在40%以上。該技術力矩電 機可在;[艮寬的轉速范圍(0—1200轉/分)無級變速，并可實現(xiàn)低速大扭矩， 高速小扭矩的加工要求，由于不用皮帶l侖及變換齒輪系，大量節(jié)約鋼材及 加工費用，加工過程中的噪音大大減少，節(jié)約潤滑油及其對環(huán)境的污染， 同時使機床的造價可以降低。 本實用新型的實現(xiàn)方法是
采用外轉子型稀土永磁力矩電機，電機內的固定軸，為空芯軸，使加 工的長形棒料，可以穿過電機的空芯軸；該空芯軸的伸出電機外端，可通 過夾緊套來固定，另一端為半軸，也用空芯軸，其伸出部分可用于固定加 工用卡盤；電機可以通過現(xiàn)有技術的變頻器或三相逆變控制器，實現(xiàn)無級 調速，適應加工不同零件的調速控制。
下面進 一 步對本實用新型機床用永;磁變頻力矩電機的結構特征，詳細說 明，稀土永磁釹鐵硼(NdFeB)材料的同步電機，在相同體積情況，采用外 轉子型較內轉子型，具有體積小容量大的優(yōu)勢。另外，永磁體貼在外轉子 內圓上，在高速運行時，不會飛逸，^f旦內轉子電機就不好固定永磁體，在電機的具體結構上、電機的外轉子由外殼(1)、磁鋼(2)、端蓋(8)和軸 承(9)構成；內定子由疊片(3)、線圈繞組(4)、軸套(7)和空芯軸(5) 構成；(5 )的左端通過夾緊圈(11 )、支架(12 )安裝在底板(13 )的左側； 空芯半軸(6)的圓盤，由螺栓與電機同心地緊固在電機右端蓋(8)上， 并通過軸承(9 )、軸承座(10 )和支架(12 )安裝在底板(13 )的右側。 空芯半軸(6 )右端伸出部的外螺紋與機床卡盤相配合；用以方便裝拆或更 換卡盤。該技術外轉子的磁鋼(2)由20塊矩形永磁體釹鐵硼(NdFeB)材 料N. S極性相鄰地貼固在外殼(1)的內圓上，成多邊形內圓結構特征；定 子疊片(3 )上沖有24槽，與轉子上的磁極數(shù)構成三相24槽20極分數(shù)槽 電機。
為了實現(xiàn)直接采用永磁變頻力矩電機，在車床上應用時要求符合原車床 上的安裝尺寸及固定方法.因此，本實用新型設計的外轉子型電機的固定方 式，其底板(13)(參考附圖2)是符合車床原車頭牙箱安裝方式的，底板 (13)下面有兩條"V"形槽，兩槽的尺寸和距離應按不同型號的車床來設 計，使電機和支架、底板可以整體直接安裝在相適應的車床上，并且使得 電機空芯半軸(6)的水平中心線、與原車頭牙箱的伸出軸同高度，以保持 卡盤在原來的位置。為了安全在外轉子電機的外部，需要加裝一個安全網(wǎng) 罩，即便于電機散熱.又可防止車削鐵屑等其它物件接觸。
本實用新型的有益效果是
可節(jié)省電力消耗約40%;減小齒輪傳動噪音，節(jié)省齒輪所需鋼材及加 工費用；節(jié)省潤滑油，并減少油的污染，該項目電機可直接替換原車床上 的三相異步電機和車頭牙箱，降低了機床的制造費用。以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
圖1是本實用新型機床用永磁變頻力矩電機結構的半剖視圖。
圖2是本實用新型機床用永磁變頻力矩電機結構的左視圖。 圖中.外轉子型電機的外殼1、磁鋼2、電機定子的疊片3、線圈繞組4、空 芯軸5、空芯半軸6、軸套7、左右端蓋8、軸承9、軸承座IO、夾緊圈11、 左右支架12、底一反13。 具體實施方法
在圖1中.外轉子電機按機床類型及實際可安裝尺寸空間不同，可以把 電機設計成不同的長徑比(參考樣機照片)，例如臥式車床，則根據(jù)已有車 床上，車頭牙箱的尺寸空間設計為電機軸向長度大于電機直徑；若用在銑 床或立式車床上，則需要把電機設計成短軸和大直徑的要求，當該項目電 機用在立式車床上，它的支架和底板應分別固定在電機徑向的兩側.即有兩 塊底板及兩組對稱的支架，分別固定在電機徑向180°的位置，適用于立 式大車床卡盤安裝及加工要求，上述對該項目電機實施時要適應不同類型 機床及安裝要求，與機床生產廠共同協(xié)商確定對電機的固定方式。
權利要求1. 一種機床用永磁變頻力矩電機，屬永磁電機領域，其特征是a. 電機的外轉子由外殼(1)、磁鋼(2)、端蓋(8)和軸承(9)構成；內定子由疊片(3)、線圈繞組(4)、軸套(7)和空心軸(5)構成；(5)的左端通過夾緊圈(11)、支架(12)安裝在底板(13)的左側，空心半軸(6)的圓盤，由螺栓與電機同心地緊固在電機右端蓋(8)上，并通過軸承(9)、軸承座(10)和支架(12)安裝在底板(13)的右側；b. 空芯半軸(6)右端伸出部的外螺紋與機床卡盤相配合；c. 磁鋼(2)由20塊矩形永磁釹鐵硼(NaFeB)材料，N.S極性相鄰地貼固在外殼(1)的內圓上，成多邊形內圓結構特征；定子疊片(3)上沖有24槽，與轉子上的磁極數(shù)構成三相24槽20極分數(shù)槽電機。
專利摘要一種直接用于機床帶動卡盤旋轉的永磁變頻力矩電機，它由外殼、磁鋼、定子、端蓋、空芯軸、輸出半軸、支架及底板構成。適用于現(xiàn)有三相異步電機通過變速齒輪系傳動的各種加工機床，可直接驅動機床上加工夾具，與現(xiàn)有技術加工機床相比，它可直接替換異步電機及變速齒輪換擋裝置，并具有無級調速，節(jié)約用電40％，節(jié)省齒輪系鋼材及加工費用，無齒輪傳動噪音，節(jié)省潤滑油，使用壽命長。圖中為車床用永磁變頻力矩電機。
文檔編號H02K21/02GK201230263SQ20082012503
公開日2009年4月29日 申請日期2008年7月9日 優(yōu)先權日2008年7月9日
發(fā)明者紅 萬, 萬德鴻 申請人:萬德鴻;萬 紅