专利名称：机床用永磁变频力矩电机的制作方法
技术领域：
本发明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/磁同步电才几领域。
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；
3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
本发明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9oy。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
i"介可以降低。
本发明的实现方法是
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。
下面进一步对本发明机床用永;兹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^兹体贴在外转子内圓上， 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(ll)、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^兹钢(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(l)的内圆上，成多边形内圆结构特征；定子叠片(3)上沖有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，本发明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。
本发明的有益效果是
可节省电力消耗约40t，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。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明机床用永磁变频力矩电机结构的半剖视图。图2是本发明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、底板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( id="icf0001" file="A2008101361780002C1.tif" wi="13" he="4" top= "119" left = "119" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>)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。
全文摘要
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H02K21/22GK101626187SQ200810136178
公开日2010年1月13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