本发明涉及锻压机械设备领域，具体涉及一种无框式永磁同步电机直驱的辊式楔横轧机。
背景技术：
楔横轧技术1961年出现的轧钢技术，它适于轧制变断面回转体。它是利用两个装在同向旋转轧辊上的楔形模具,使坯料产生连续局部变形，最终轧成各种阶梯轴类零件。该技术因具有高效、节材、节能等特点而广泛应用于各种带旋转体类零件的生产。目前，应用最多的是辊式楔横轧机，而辊式楔横轧机有两辊式和三辊式两种，其辊轮的驱动一般采用电机、三角传动皮带、减速箱及传动齿轮组成，由于中间传动部件多，功率损耗较大，传动精度较低，不便于轧制零件的精确加工。
因此，上述存在的问题还需进一步加以改善优化。
技术实现要素：
本发明为克服上述现有技术所述的问题，提供了一种无框式永磁同步电机直驱的辊式楔横轧机，转子组件直接与轧辊连接，定子组件固定在轧机机架上，本发明将动力部件作为电机的动子，电机与机械部分融为一体，减少齿轮、减速箱等驱动中间环节，简化驱动方式及结构，提高驱动效率，减少能源的损耗。
本发明的上述目的是通过以下技术方案予以实现的。
一种无框式永磁同步电机直驱的辊式楔横轧机，包含有工作轧机和用于驱动所述工作轧机作业的驱动电机，所述工作轧机包含轧机机架、轧辊以及用于支承所述轧辊的支承轴承；所述轧辊的输入端采用所述驱动电机进行直接驱动；所述轧辊的个数至少为两个；每个所述轧辊与所述轧机机架之间设有支承轴承；所述驱动电机为无框式永磁同步电机，包含转子组件和定子组件；其中，所述定子组件与所述转子组件相对，所述定子组件提供一个旋转的磁场带动所述转子组件转动；所述定子组件固连于所述轧机机架上，所述转子组件与至少一个所述轧辊固连；所述定子组件包括有定子基座、定子铁心和定子绕组，所述定子铁心为一体加工成型的环状结构，所述定子绕组缠绕在所述定子铁心内。
本发明提供了无框式永磁同步电机直驱的辊式楔横轧机，转子组件直接与轧辊连接，定子组件固定在轧机机架上，定子组件为转子组件提供一个旋转的磁场从而带动轧辊旋转运动，本发明将动力部件作为电机的动子，电机与机械部分融为一体，减少齿轮、减速箱等驱动中间环节，简化驱动方式及结构，提高驱动效率，减少能源的损耗。无框式永磁同步电机的结构无固定框架，定子组件的外型可与轧机机架的实际情况相结合来设计，便于与所述辊式楔横轧机相配合安装，具有响应速度快，控制精度高的优点，同时可提供大功率的能量输出。
优选地，所述转子组件包括转子基座和磁钢基板，所述磁钢基板为粘贴或镶嵌在转子基座上的永磁材料；所述转子基座与所述轧辊固连；所述磁钢基板环布和/或周布于所述转子基座上，且与所述定子绕组相对。
优选地，所述定子组件沿其轴向设有至少一层定子铁心，且每层所述定子铁心均与所述磁钢基板相对分布。多层所述定子组件的设计，通过无框式永磁同步电机直接驱动所述轧辊，提供更高的功率。
优选地，所述定子基座和所述转子基座之间存在气隙，所述气隙的两端还分别设有至少两层平行设置的密封圈；所述密封圈的外圈和内圈中有一圈呈钩型结构，所述钩型结构与所述密封圈的本体连接处内嵌有呈环形分布的弹性滚珠；所述钩型结构的自由端位于多个所述密封圈形成的空间中，且所述钩型结构依次交错与所述定子基座和所述转子基座自由接触。定子组件与转子组件之间的间隙即气隙是不应允许有灰尘进入的，现有的驱动电机未在定子组件与转子组件之间设置密封，因此对使用环境有一定的要求，而增设密封圈可以扩大无框式永磁同步电机的使用范围，即可在环境较为恶劣的条件下使用；其次，所述密封圈采用弧面与平面接触形成线接触密封，相较于面面接触而言，所述密封圈在旋转运动中，摩擦较小，且双层的设计，提高了所述密封圈的密封性能；而呈中心对称的钩形结构形如流线型结构，便于将灰尘收集以达到二次隔离达到密封的效果，相较于一般的密封形式密封性能更为优质。
优选地，所述无框式永磁同步电机的数量与所述轧辊的数量相同；每个所述无框式永磁同步电机均与所述轧辊的输入端固定相连。
优选地，所述无框式永磁同步电机的数量少于所述轧辊的数量；所述无框式永磁同步电机均与所述轧辊的输入端一一对应固定相连，余下的所述轧辊通过中间传动组件相连。
优选地，所述中间传动组件包括有一惰轮、以及两个分别与所述惰轮外啮合的齿轮；所述齿轮与对应的所述轧辊固连，所述惰轮与所述轧机机架通过依次相连的旋转轴承和用于周向移动的活动轴活动连接，所述活动轴的轴心与所述惰轮的中心重合；所述活动轴在所述轧机机架的周向移动轨道上运动并采用相互倾斜的定位件将所述活动轴与所述轧机机架固定；所述惰轮的中心位于两个所述齿轮的中轴线上，且所述惰轮的周向调节方向与所述中轴线重合。所述惰轮的转轴中心活动设计相较于固定安装的惰轮，其与所述齿轮的啮合紧密程度可以调节，也可以避免在动力传递过程中啮合卡死的现象，而相互倾斜交错的定位件有利于所述惰轮的稳定安装，对比于平行分布的定位件，可以降低零件松动的概率。
优选地，所述定子组件上还设有冷却装置；所述冷却装置包含有环形布置在所述定子铁心上的冷却水管，和/或所述定子基座上的冷却风道，所述冷却风道的方向与所述转子组件的旋转平面垂直。所述定子组件产生旋转的磁场且带动所述轧辊的转动，会伴随产生大量的热量，影响设备的正常运行，所述冷却水管内的循环水及时将设备产生的热量带出，其次，所述冷却风道还可带走部分热量，辅助加强散热冷却功能，使设备保持一个稳定适宜的温度，冷却效果好，保证设备的运行稳定。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、转子组件直接与轧辊连接，定子组件环绕在转子组件的轴向和/或周向且固定在轧机机架上，以减少齿轮、减速箱等驱动中间环节，简化驱动方式及结构，提高驱动效率，实现辊式楔横轧机的直驱。
2、无框式永磁同步电机的定子基座可以配合设备的结构，因此无固定形态，有利于配合所述工作轧机的具体结构及性能制作符合要求的永磁同步电机，降低了工作轧机的生产制造成本。
3、提高机器的运行可靠性能，降低制造和使用成本，减少能源的损耗。
4、永磁同步电机具有响应速度快，控制精度高的优点，同时可提供大功率的能量输出。
5、增设电机内部的密封设置，所述密封圈采用弧面与平面接触形成线接触密封，相较于面面接触而言，所述密封圈在旋转运动中，摩擦较小，且双层的设计，提高了所述密封圈的密封性能；而呈中心对称的钩形结构形如流线型结构，便于将灰尘收集以达到二次隔离达到密封的效果，相较于一般的密封形式密封性能更为优质，防止灰尘进入，同时每处的密封圈设有多层，提高密封效果。
6、本发明中惰轮的转轴中心活动设计相较于固定安装的惰轮，其与所述齿轮的啮合紧密程度可以调节，也可以避免在动力传递过程中啮合卡死的现象，而相互倾斜交错的定位件有利于所述惰轮的稳定安装，对比于平行分布的定位件，可以降低零件松动的概率。
附图说明
图1是实施例1的无框式永磁同步电机直驱的辊式楔横轧机的示意图。
图2是实施例1的电机剖视图。
图3是图2中的B向图。
图4是实施例1的中间传动组件的示意图。
图5是实施例1的惰轮安装的示意图。
图6是实施例2的无框式永磁同步电机直驱的辊式楔横轧机的示意图。
图7是实施例3的密封圈的安装示意图。
图8是实施例3的密封圈结构剖视图。
图9是图8中A-A向图。
图10是实施例4中冷却装置的分布示意图。
图中：1、轧机机架；2、轧辊；3、支承轴承；4、无框式永磁同步电机；5、中间传动组件；51、惰轮；52、齿轮；53、旋转轴承；54、活动轴；55、定位件；6、气隙；61、密封圈；62、钩型结构；63、弹性滚珠；7、转子组件；71、转子基座；72、磁钢基板；8、定子组件；81、定子基座；82、定子铁心；83、定子绕组；9、冷却水管；10、冷却风道。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例1
如图1～5所示，本实施例提供了一种无框式永磁同步电机直驱的辊式楔横轧机，包含有工作轧机和用于驱动所述工作轧机作业的驱动电机，所述工作轧机包含轧机机架1、两个轧辊2以及用于支承所述轧辊2的支承轴承3；所述轧辊2的输入端采用所述驱动电机进行直接驱动；每个所述轧辊2与所述轧机机架1之间设有支承轴承3；所述驱动电机为无框式永磁同步电机4，包含转子组件7和定子组件8；其中，所述定子组件8与所述转子组件7相对，所述定子组件8提供一个旋转的磁场带动所述转子组件7转动；所述定子组件8固连于所述轧机机架1上，所述转子组件7与一个所述轧辊2固连；所述定子组件8包括有定子基座81、定子铁心82和定子绕组83，所述定子铁心82为一体加工成型的环状结构，所述定子绕组83缠绕在所述定子铁心82内。所述转子组件7包括转子基座71和磁钢基板72，所述磁钢基板72为粘贴或镶嵌在转子基座71上的永磁材料；所述转子基座71与所述轧辊2通过固定件固连；在本实施例中，所述磁钢基板72环布和周布于所述转子基座71上，且与所述定子绕组83相对；所述定子组件8沿其轴向设有两层定子铁心82，且每层所述定子铁心82均与所述磁钢基板72相对分布。多层所述定子组件8的设计，通过无框式永磁同步电机4直接驱动所述轧辊，提供更高的功率。
作为本实施例的一种优选方案，本实施例中辊式楔横轧机为单机驱动，所述无框式永磁同步电机4与一个所述轧辊2的输入端固定相连，余下的所述轧辊2通过中间传动组件5相连；所述中间传动组件5包括有一惰轮51、以及两个分别与所述惰轮51外啮合的齿轮52；所述齿轮52与对应的所述轧辊2固连，所述惰轮51与所述轧机机架1通过依次相连的旋转轴承53和用于周向移动的活动轴54活动连接，所述活动轴54的轴心与所述惰轮51的中心重合；所述活动轴54在所述轧机机架1的周向移动轨道上运动并采用相互倾斜的定位件将所述活动轴54与所述轧机机架1固定；所述惰轮51的中心位于两个所述齿轮52的中轴线上，且所述惰轮51的周向调节方向与所述中轴线重合。
本发明提供了无框式永磁同步电机直驱的辊式楔横轧机，转子组件7直接与轧辊2连接，定子组件8固定在轧机机架上，本发明将动力部件作为电机的动子，电机与机械部分融为一体，减少齿轮、减速箱等驱动中间环节，简化驱动方式及结构，提高驱动效率，减少能源的损耗。无框式永磁同步电机的结构无固定框架，便于与所述辊式楔横轧机相配合安装，具有响应速度快，控制精度高的优点，同时可提供大功率的能量输出。
实施例2
如图6所示，本发明较佳的实施例是提供一种无框式永磁同步电机直驱的辊式楔横轧机，本实施例与实施例1的结构和工作原理类似，而与实施例1的不同之处在于，本实施例中辊式楔横轧机为双机驱动，所述无框式永磁同步电机4的数量与所述轧辊2的数量相同；每个所述无框式永磁同步电机4均与所述轧辊2的输入端固定相连。其中，所述辊式楔横轧机包含有两个所述轧辊2，每个所述轧辊2的输入端均连有无框式永磁同步电机4。双电机共同作用，保证辊轧时工件的精确成形。
实施例3
如图7～9所示，本发明较佳的实施例是提供一种无框式永磁同步电机直驱的辊式楔横轧机，本实施例与实施例1或2的结构和工作原理类似，而与实施例1或2的不同之处在于，本实施例中所述定子基座和所述转子基座之间存在气隙6，所述气隙6的两端还分别设有至少两层平行设置的密封圈61；所述密封圈61的外圈和内圈中有一圈呈钩型结构62，所述钩型结构62与所述密封圈61的本体连接处内嵌有呈环形分布的弹性滚珠63；所述钩型结构62的自由端位于多个所述密封圈61形成的空间中，且所述钩型结构62依次交错与所述定子基座和所述转子基座自由接触。定子组件与转子组件7之间的间隙即气隙6是不应允许有灰尘进入的，驱动电机目前未在旋转的定子组件与转子组件之间设置密封，因此对使用环境有一定的要求，而增设密封圈可以扩大无框式永磁同步电机的使用范围，即可使用在环境较为恶劣的条件下。
实施例4
如图10所示，本发明较佳的实施例是提供一种无框式永磁同步电机直驱的辊式楔横轧机，本实施例与实施例1或2的结构和工作原理类似，而与实施例1或2的不同之处在于，本实施例中所述定子组件上还设有冷却装置；所述冷却装置包含有环形布置在所述定子铁心上的冷却水管9，和/或所述定子基座上的冷却风道10，所述冷却风道10的方向与所述转子组件7的旋转平面垂直。所述定子组件8产生旋转的磁场且带动所述轧辊的转动，会伴随产生大量的热量，影响设备的正常运行，所述冷却水管9内的循环水及时将设备产生的热量带出，其次，所述冷却风道10还可带走部分热量，辅助加强散热冷却功能，使设备保持一个稳定适宜的温度，冷却效果好，保证设备的运行稳定。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。