专利名称：机床用永磁变频力矩电机的制作方法
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4吏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凄t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 力矩电才几，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;[艮宽的转速范围(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l仑及变换齿轮系，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，^f旦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)的圓盘，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 )右端伸出部的外螺紋与机床卡盘相配合；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)的内圓上，成多边形内圓结构特征；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。以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型机床用永磁变频力矩电机结构的半剖视图。
图2是本实用新型机床用永磁变频力矩电机结构的左视图。 图中.外转子型电机的外壳1、磁钢2、电机定子的叠片3、线圈绕组4、空 芯轴5、空芯半轴6、轴套7、左右端盖8、轴承9、轴承座IO、夹紧圈11、 左右支架12、底一反13。 具体实施方法
在图1中.外转子电机按机床类型及实际可安装尺寸空间不同，可以把 电机设计成不同的长径比(参考样机照片)，例如卧式车床，则根据已有车 床上，车头牙箱的尺寸空间设计为电机轴向长度大于电机直径；若用在铣 床或立式车床上，则需要把电机设计成短轴和大直径的要求，当该项目电 机用在立式车床上，它的支架和底板应分别固定在电机径向的两侧.即有两 块底板及两组对称的支架，分别固定在电机径向180°的位置，适用于立 式大车床卡盘安装及加工要求，上述对该项目电机实施时要适应不同类型 机床及安装要求，与机床生产厂共同协商确定对电机的固定方式。
权利要求1. 一种机床用永磁变频力矩电机，属永磁电机领域，其特征是a. 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)和空心轴(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，空心半轴(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；b. 空芯半轴(6)右端伸出部的外螺纹与机床卡盘相配合；c. 磁钢(2)由20块矩形永磁钕铁硼(NaFeB)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。
专利摘要一种直接用于机床带动卡盘旋转的永磁变频力矩电机，它由外壳、磁钢、定子、端盖、空芯轴、输出半轴、支架及底板构成。适用于现有三相异步电机通过变速齿轮系传动的各种加工机床，可直接驱动机床上加工夹具，与现有技术加工机床相比，它可直接替换异步电机及变速齿轮换挡装置，并具有无级调速，节约用电40％，节省齿轮系钢材及加工费用，无齿轮传动噪音，节省润滑油，使用寿命长。图中为车床用永磁变频力矩电机。
文档编号H02K21/02GK201230263SQ20082012503
公开日2009年4月29日 申请日期2008年7月9日 优先权日2008年7月9日
发明者红 万, 万德鸿 申请人:万德鸿;万 红