[实用新型]机床用永磁变频力矩电机

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及一种直接用于机床上，带动加工旋转卡盘的永磁变频力矩电机，属永磁同步电机领域。

背景技术

现有技术的机床传动系统，如车床为例，它是用三相异步电动机，通过三角形传动皮带，皮带轮，把动力传至车床上的齿轮变速系统(简称“车头牙箱”，以下同)，再带动夹紧加工零件的卡盘(三抓或四抓卡盘)，进行车制加工的。三相异步电动机，在常用普通的车床上如C20型，配置的功率为7.5KW，转速50hz频率的工业电网上约1460转/分，通过三角形带轮大小变换和车头牙箱换挡变速，加工卡盘上的转速可以从几十至1100转/分范围换挡改变，以适应不同加工零件的需要。其它机床如铣床、镗床、刨床...等都是采用这种三相异步电动机，加上齿轮变速、换挡方法，实现机械零件的加工。目前工厂使用的许多加工机床上配置的电动机，都存在较大的功率富余量，同时由于常用分配的加工作业零件，只需3-4KW的电流就可以拖动，使得机床上的动力存在“大马拉小车”的现象，十分普遍。三相异步电动机的效率和功率因数两项参数，都与该电机输出的负荷大小有关，电机拖动的负荷愈大，电动机的效率和功率因数也愈高，电能的利用率也就提高。反之将会使电动机的效率和功率因数很底，通常只有50％左右，这是目前现有技术在机床上的主要缺点；其次由于机床上齿轮变速系统的存在，产生的噪音也很大；齿轮箱中还需要经常加许多的润滑油，产生的浪费及油的污染也很大；同时还需要消耗大量的钢材及加工齿轮的费用，这些都是目前技术在机床设备上存在的缺点。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种在机床上，直接用永磁变频力矩电机，如在车床上由电机的轴传动卡盘，实现加工零件的切削制造。这种永磁变频力矩电机，可实现高效率(效率可达90％以上，而且拖动加工所需负荷愈小，电机的功率因数也愈高)工作，节省电能在40％以上。该技术力矩电机可在很宽的转速范围(0—1200转/分)无级变速，并可实现低速大扭矩，高速小扭矩的加工要求，由于不用皮带轮及变换齿轮系，大量节约钢材及加工费用，加工过程中的噪音大大减少，节约润滑油及其对环境的污染，同时使机床的造价可以降低。

本实用新型的实现方法是：

采用外转子型稀土永磁力矩电机，电机内的固定轴，为空芯轴，使加工的长形棒料，可以穿过电机的空芯轴；该空芯轴的伸出电机外端，可通过夹紧套来固定，另一端为半轴，也用空芯轴，其伸出部分可用于固定加工用卡盘；电机可以通过现有技术的变频器或三相逆变控制器，实现无级调速，适应加工不同零件的调速控制。

下面进一步对本实用新型机床用永磁变频力矩电机的结构特征，详细说明，稀土永磁钕铁硼(NdFeB)材料的同步电机，在相同体积情况，采用外转子型较内转子型，具有体积小容量大的优势。另外，永磁体贴在外转子内圆上，在高速运行时，不会飞逸，但内转子电机就不好固定永磁体，在电机的具体结构上、电机的外转子由外壳(1)、磁钢(2)、端盖(8)和轴承(9)构成；内定子由叠片(3)、线圈绕组(4)、轴套(7)和空芯轴(5)构成；(5)的左端通过夹紧圈(11)、支架(12)安装在底板(13)的左侧；空芯半轴(6)的圆盘，由螺栓与电机同心地紧固在电机右端盖(8)上，并通过轴承(9)、轴承座(10)和支架(12)安装在底板(13)的右侧。空芯半轴(6)右端伸出部的外螺纹与机床卡盘相配合；用以方便装拆或更换卡盘。该技术外转子的磁钢(2)由20块矩形永磁体钕铁硼(NdFeB)材料N.S极性相邻地贴固在外壳(1)的内圆上，成多边形内圆结构特征；定子叠片(3)上冲有24槽，与转子上的磁极数构成三相24槽20极分数槽电机。

为了实现直接采用永磁变频力矩电机，在车床上应用时要求符合原车床上的安装尺寸及固定方法.因此，本实用新型设计的外转子型电机的固定方式，其底板(13)(参考附图2)是符合车床原车头牙箱安装方式的，底板(13)下面有两条“V”形槽，两槽的尺寸和距离应按不同型号的车床来设计，使电机和支架、底板可以整体直接安装在相适应的车床上，并且使得电机空芯半轴(6)的水平中心线、与原车头牙箱的伸出轴同高度，以保持卡盘在原来的位置。为了安全在外转子电机的外部，需要加装一个安全网罩，即便于电机散热.又可防止车削铁屑等其它物件接触。

本实用新型的有益效果是：

可节省电力消耗约40％；减小齿轮传动噪音，节省齿轮所需钢材及加工费用；节省润滑油，并减少油的污染，该项目电机可直接替换原车床上的三相异步电机和车头牙箱，降低了机床的制造费用。

附图说明