一种新型直驱的电磁螺旋压力机的制作方法

本实用新型涉及压力机技术领域，具体涉及到一种新型直驱的电磁螺旋压力机。

背景技术：

电动螺旋压力机诞生于19世纪40年代的德国，被称为一种重大的技术突破设备，是螺旋压力机发展史上的一次飞跃。目前，德国万家顿(mulleweingarten)、拉斯科(lasco)等公司，采用变频技术使其达到一定批量的生产。我国在1980年由鄂锻和华中科技大学联合研制成功第一代j58d-100型电动螺旋压力机。该机型的特点是传动环节少，但要设计低速、大扭矩专用电机，螺杆导套磨损后会影响电机的气隙，电机易出现故障，维修不容易；设备使用过程中对电网冲击也较大。由于当时电力、电子、变频技术落后，没能得到进一步深入研究和推广应用。近年来，随着科技进步，我国工业的崛起，电力、电子、电控等技术迅猛发展，以及电动螺旋压力机本身具有的优点，电动螺旋压力机在我国得到了空前的发展，得到了各界的肯定。

如中国实用新型专利(公开号:cn202097979u)在2012年公开了一种电动螺旋压力机的飞轮装置及电动螺旋压力机,包括大齿轮、螺杆、背紧螺母、轴承、轴承座，大齿轮的轴套部分与螺杆的螺杆轴由多个销轴固定连接,保证了大齿轮与螺杆的配合间隙与同轴度，力矩传递性能好,便于毛坯铸造，零件加工、安装及后期维修更换。但由于增加了齿轮传动，传动效率降低，且齿轮易磨损，对控制精度有一定的影响。

为了提高扭转,增加传动效率,有人提出使用永磁同步电机驱动压力机,如中国实用新型专利(公开号:cn205622452u)在2016年公开了一种大吨位直驱式电动螺旋压力机永磁同步电机，包括安装在电动螺旋压力机飞轮上的圆柱体转子，安装在圆柱体转子上的电机定子，安装在圆柱体转子外圆柱面上的衬套，安装在衬套外圆柱面上的若干组永磁体，安装在永磁体外端上的鼠笼，安装在衬套、鼠笼和两永磁体之间的软铁极靴。该大吨位直驱式电动螺旋压力机永磁同步电机，电磁转矩大，电机驱动力矩大，实现电动螺旋压力机飞轮的正反向旋转，电机轴向高度小，运行平稳。但是缺乏对电机的保护,而且电机启动频繁、转向频繁、发热量大,长时间使用会降低电机寿命，稳定性也会降低。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种新型直驱的电磁螺旋压力机。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种新型直驱的电磁螺旋压力机，包括具有横梁的机身,在所述机身上设置有机身导轨、滑块、铜螺母以及主螺杆，所述机身导轨固定在所述机身上，所述滑块位于所述横梁的下部且可在所述机身导轨上滑动，所述铜螺母固定在所述滑块上，所述主螺杆一端通过与所述铜螺母构成螺旋副驱动所述滑块作直线移动；在所述机身的顶部设有无框永磁同步电机和制动器，所述制动器设置在所述无框永磁同步电机的两侧；所述无框永磁同步电机包括转子组件及定子组件，所述转子组件包括动子以及均匀布置在动子上的永磁体，所述动子套设在所述主螺杆上并与所述主螺杆共轴线；所述定子组件与所述转子组件相对设置，所述定子组件包括有定子铁芯及缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组；所述定子铁芯为一体加工成型的环形柱或环形盘；所述无框永磁同步电机上方还安装有惯量盘，所述惯量盘上方设有编码器；所述编码器一端与所述主螺杆连接、另一端与所述制动器连接。

本压力机，通过永磁同步电机直驱，无中间转换环节，动子旋转直接带动主螺杆旋转，使得主螺杆作用于滑块的旋转推力大，而且电机效率高、耗能少，转速容易控制。当永磁同步电机通电后，所述动子为所述定子铁芯提供一个径向上旋转的磁场，促使所述定子组件及转子组件为所述主螺杆提供绕所述主螺杆的轴线旋转的力矩，直接驱动主螺杆旋转，从而使滑块向下移动进行施压工作；

本无框永磁同步电机磁场方向易于变换，通过控制旋转的磁力大小和方向，转子组件可以低速或高速正反旋转，为主螺杆提供了合适大小和方向的旋转力，带动下方滑块上下移动，实现对工件的冲压工作。而且定子铁芯为一体加工成型，便于电机的安装与维修，进一步降低设备的装配难度。

进一步的，所述惯量盘为圆形盘，所述惯量盘的下部端面具有凸台，所述凸台固定安装在所述动子的径向端面上；所述惯量盘的上部端面正对所述制动器的制动部分。

所述动子代替了传统的飞轮，使压力机的驱动结构更简单。而且所述惯量盘直接设置于动子的前端，减小电机动子及主螺杆的挠度，有利于电机旋转的稳定。另外制动器作用力是施加在惯量盘上，对电机的动子也起到了保护作用。

进一步的，所述编码器安装在编码器座上，所述编码器座通过轴承安装在编码器座体上，所述编码器座体安装在编码器支架上，所述编码器支架固定连接在所述制动器上；所述编码器座的端部穿过所述轴承并连接有同步带轮，所述同步带轮另一端连接有带轮轴；所述带轮轴通过螺栓或螺丝固定安装在所述主螺杆的端部。本编码器能够准确稳定的检测电机的速度、位置、加速度等运动参数；用同步带引出连接的方式安装编码器，增加了柔性，能够防震，增加编码器的使用寿命，使检测的数据更加准确和稳定。

进一步的，所述制动器具有制动器支架、制动摩擦片和驱动装置；所述制动器支架的竖直部固定安装在所述机身上，所述制动器支架的水平部向所述惯量盘的径向方向延伸；所述制动摩擦片安装在所述制动器支架的水平部下方、与所述惯量盘端面相对设置；所述驱动装置设置在所述制动器支架的上方，控制所述制动器对所述惯量盘进行制动；所述驱动装置为液压气缸或气动气缸。

本制动器，结构紧凑轴向尺寸虽小，但制动扭矩足够大，具有操控灵便、制动速度快等优点，保证电机突然断电或失磁时，动子不会旋转下坠，以免发生危险和损害电机。

进一步的，所述动子为倒阶梯圆柱形，所述永磁体均匀分布在所述动子的外侧壁和/或端面上；所述动子的阶梯处与所述机身之间设有推力轴承；使得动子在旋转时不会与机身横梁产生干涉。

进一步的，所述转子组件还包括动子基座，所述动子的径向端面固定连接在所述动子基座上，所述动子基座通过螺栓固定安装在所述主螺杆上。通过微调螺栓拧入距离，使动子基座在径向上的距离能够微调，从而能够方便的调整端面上的永磁体与定子之间的间隙。

进一步的，所述定子组件还包括定子基座，所述定子基座套设在所述转子组件外并固定安装在所述机身上方；所述定子铁芯固定安装于所述定子基座上；所述定子铁芯置于所述定子基座的内壁，与所述永磁体相对应设置。本定子组件的结构设置简单，便于安装与维修。

进一步的，所述定子基座外壁上设有凹槽和出水口。通过水冷对所述电机进行散热，散热效果好，保护电机不易过热，减少了故障率，延长电机使用寿命。

进一步的，在所述横梁中间固定设置有上导套，所述上导套套接在所述主螺杆上；所述上导套内外壁上开有若干环形小凹槽。上导套确保主螺杆不与横梁直接接触，在旋转时保护主螺杆，同时设置的小凹槽使所述上导套有一定退让性，能够减少上导套的磨损，避免需要频繁调整电机气隙。

进一步的，所述机身下方还设有工作台垫板，所述工作台垫板与所述滑块对应设置；所述工作台垫板通过螺栓固定连接在所述机身上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1、本直驱的电磁螺旋压力机，简化驱动方式及结构，提高驱动效率，实现压力机的快速响应；2、本无框永磁同步电机磁场方向易于变换，通过控制旋转的磁力大小和方向，转子组件可以低速或高速正反旋转，为主螺杆提供了合适大小和方向的旋转力；3、动子上安装的惯量盘既能使电机运转稳定，延长使用寿命，又能在制动时保护动子；4、永磁同步电机直驱的电磁螺旋压力机故障少、噪音小、散热好，能长时间连续不停机工作；5、永磁体与动子间的气隙易于调整；6、环形或盘形的定子铁芯为一体加工成型，便于电机的安装与维修，进一步降低设备的装配难度。

附图说明

图1为本实用新型一种新型直驱的电磁螺旋压力机的局部剖视示意图；

图2为本实用新型一种新型直驱的电磁螺旋压力机的俯视图；

图3为本实用新型编码器和永磁同步电机结构放大示意图；

图4为本实用新型环形定子铁芯的结构示意图；

图5为本实用新型盘形定子铁芯的结构示意图；

图6为本实用新型盘形定子铁芯结构组成的永磁同步电机的结构示意图；

图7为本实用新型另一种新型直驱的电磁螺旋压力机的结构示意图；

图中：1、机身；2、机身导轨；3、滑块；4、铜螺母；5、主螺杆；6、无框永磁同步电机；7、制动器；8、转子组件；801、动子；802、永磁体；803、动子基座；9、定子组件；901、定子铁芯；902、定子基座；10、惯量盘；11、编码器；12、编码器座；13、编码器座体；14、轴承；15、同步带轮；16、带轮轴；17、制动器支架；18、制动摩擦片；19、液压气缸；20、推力轴承；21、出水口；22、上导套；23、工作台垫板；24、管道(气管或油管)；25、油路；26、润滑站；27、平台；28、编码器支架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：

如图1-图4所示，一种新型直驱的电磁螺旋压力机，包括具有横梁的机身1,在所述机身1上设置有机身导轨2、滑块3、铜螺母4以及主螺杆5，所述机身导轨2固定在所述机身1上，所述滑块3位于所述横梁的下部且可在所述机身导轨2上滑动，所述铜螺母4固定在所述滑块3上，所述主螺杆5一端通过与所述铜螺母4构成螺旋副驱动所述滑块3作直线移动；在所述机身1的顶部设有无框永磁同步电机6和制动器7，所述制动器7设置在所述无框永磁同步电机6的两侧；所述无框永磁同步电机6包括转子组件8及定子组件9，所述转子组件8包括动子801以及均匀布置在动子上的永磁体802，所述动子801套设在所述主螺杆5上并与所述主螺杆5共轴线；所述定子组件9与所述转子组件8相对设置，所述定子组件9包括有定子铁芯901及缠绕在所述定子铁芯901上的定子绕组；所述定子铁芯901为一体加工成型的环形柱；所述无框永磁同步电机6上方还安装有惯量盘10，所述惯量盘10上方设有编码器11；所述编码器11一端与所述主螺杆5连接、另一端与所述制动器7连接。

本压力机，通过永磁同步电机直驱，无中间转换环节，动子801旋转直接带动主螺杆5旋转，使得主螺杆5作用于滑块3的旋转推力大，而且电机效率高、耗能少，转速容易控制。当永磁同步电机通电后，所述动子801为所述定子铁芯901提供一个径向上旋转的磁场，促使所述定子组件9及转子组件8为所述主螺杆5提供绕所述主螺杆的轴线旋转的力矩，直接驱动主螺杆5旋转，从而使滑块3向下移动进行施压工作；

本无框永磁同步电机磁场方向易于变换，通过控制旋转的磁力大小和方向，转子组件8可以低速或高速正反旋转，为主螺杆5提供了合适大小和方向的旋转力，带动下方滑块3上下移动，实现对工件的冲压工作。而且定子铁芯901为一体加工成型，便于电机的安装与维修，进一步降低设备的装配难度。

进一步的，所述惯量盘10为圆形盘，所述惯量盘10的下部端面具有凸台，所述凸台固定安装在所述动子801的径向端面上；所述惯量盘10的上部端面正对所述制动器7的制动部分。

所述动子801代替了传统的飞轮，使压力机的驱动结构更简单。而且所述惯量盘10直接设置于动子801的前端，减小电机动子801及主螺杆5的挠度，有利于电机旋转的稳定。另外制动器7作用力是施加在惯量盘10上，对电机的动子801也起到了保护作用。

进一步的，如图3所示，所述编码器11安装在编码器座12上，所述编码器座12通过轴承14安装在编码器座体13上，所述编码器座体13安装在编码器支架28上，所述编码器支架28固定连接在所述制动器7的支架上；所述编码器座12的端部穿过所述轴承14并连接有同步带轮15，所述同步带轮15另一端连接有带轮轴16；所述带轮轴16通过螺栓或螺丝固定安装在所述主螺杆5的端部。本编码器11能够准确稳定的检测电机的速度、位置、加速度等运动参数；用同步带引出连接的方式安装编码器，增加了柔性，能够防震，增加编码器的使用寿命，使检测的数据更加准确和稳定。

进一步的，所述制动器7具有制动器支架17、制动摩擦片18和液压气缸19；所述制动器支架17的竖直部固定安装在所述机身1上，所述制动器支架17的水平部向所述惯量盘10的径向方向延伸；所述制动摩擦片18安装在所述制动器支架17的水平部下方、与所述惯量盘10端面相对设置；所述液压气缸19设置在所述制动器支架17的上方，控制所述制动器7对所述惯量盘10进行制动。

通过液压控制的制动器7，结构紧凑轴向尺寸虽小，但制动扭矩足够大，具有操控灵便、制动速度快等优点，保证电机突然断电或失磁时，动子不会旋转下坠，以免发生危险和损害电机。

进一步的，所述动子801为倒阶梯圆柱形，所述永磁体802均匀分布在所述动子801的外侧壁上；所述动子801的阶梯处与所述机身1之间设有推力轴承20；使得动子在旋转时不会与机身横梁产生干涉。

进一步的，所述转子组件8还包括动子基座803，所述动子801的径向端面固定连接在所述动子基座803上，所述动子基座803通过螺栓固定安装在所述主螺杆5上。通过微调螺栓拧入距离，使动子基座803在径向上的距离能够微调，从而能够方便的调整端面上的永磁体802与定子铁芯901之间的间隙。

进一步的，所述定子组件9还包括定子基座902，所述定子基座902套设在所述转子组件8外并固定安装在所述机身1上方；所述定子铁芯901固定安装于所述定子基座902上；所述定子铁芯901置于所述定子基座902的内壁，与所述永磁体802相对应设置。本定子组件9的结构设置简单，便于安装与维修。

进一步的，所述定子基座902外壁上设有凹槽和出水口21。通过水冷对所述电机进行散热，散热效果好，保护电机不易过热，减少了故障率，延长电机使用寿命。

进一步的，在所述横梁中间固定设置有上导套22，所述上导套22套接在所述主螺杆5上；所述上导套22内外壁上开有若干环形小凹槽。所述上导套22确保主螺杆5不与横梁直接接触，在旋转时保护主螺杆5，同时设置的小凹槽使所述上导套22有一定退让性，能够减少上导套22的磨损，避免需要频繁调整电机气隙。

进一步的，所述机身1下方还设有工作台垫板23，所述工作台垫板23与所述滑块3对应设置；所述工作台垫板23通过螺栓固定连接在所述机身1上。

实施例二：

如图5-图7所示，一种新型直驱的电磁螺旋压力机，包括具有横梁的机身1,在所述机身1上设置有机身导轨2、滑块3、铜螺母以及主螺杆5，所述机身导轨2固定在所述机身1上，所述滑块3位于所述横梁的下部且可在所述机身导轨2上滑动，所述铜螺母固定在所述滑块3上，所述主螺杆5一端通过与所述铜螺母构成螺旋副驱动所述滑块3作直线移动；在所述机身1的顶部设有无框永磁同步电机6和制动器7，所述制动器7设置在所述无框永磁同步电机6的两侧；所述无框永磁同步电机6包括转子组件8及定子组件9，所述转子组件8包括动子801以及均匀布置在动子上的永磁体802，所述动子801套设在所述主螺杆5上并与所述主螺杆5共轴线；所述定子组件9与所述转子组件8相对设置，所述定子组件9包括有定子铁芯901及缠绕在所述定子铁芯901上的定子绕组；所述定子铁芯901为一体加工成型的环形盘；所述无框永磁同步电机6上方还安装有惯量盘10，所述惯量盘10上方设有编码器11；所述编码器11一端与所述主螺杆5连接、另一端与所述制动器7连接。

所述永磁体802均匀设置在所述动子801的下端面，所述定子组件为盘形，位于动子801端面下方，所述定子铁芯901与所述永磁体802对应设置。本无框永磁同步电机的结构更紧凑，安装更加方便，转子组件与定子组件之间的间隙更容易调整。

所述电磁螺旋压力机上方还设有平台27，方便压力机上部的安装与维修。

所述液压气缸19连接有管道24，管道24通过油路25连接至润滑站26。所述电磁螺旋压力机还配有伺服驱动器和数控系统，通过编码器实时检测电机的速度和位置来监测压力机滑块的位置和能量，通过数控系统精确控制压力机按要求动作。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。