一种打磨机器人角磨砂轮专用高频打磨电机的制作方法

本实用新型属于智能制造领域，涉及一种高频打磨电机，尤其是一种打磨机器人角磨砂轮专用高频打磨电机。

背景技术：

通常打磨砂轮所使用的电机，以50赫兹的普通的普通电机为主。根据需要砂轮机的电机功率在0.5KW-5.5KW之间。大功率电机主要用于固定式砂轮机和悬挂式砂轮机；角磨机常见型号按照所使用的附件规格划分为100毫米(4寸)、125毫米(5寸)、150毫米(6 寸)、180毫米(7寸)及230毫米(9寸)，欧美多使用的小规格角磨机为115毫米，功率大致在0.75-2KW。作为230mm、2KW的砂轮，功率有些偏低，如果继续提高功率，将受到重量、结构、传动比等方面因数的限制。通常角膜砂轮是常用工具，但是存在扭矩偏低，易过载、过热和烧毁等问题。稍大一点比如180mm和230mm的角磨砂轮就存在过重、难以长时间使用以及扭矩偏低的问题。如何既能提高功率、增加扭矩，又可减轻重量，就显得非常重要。

CN201320621586.4提供是一种80000rPM高速打磨电机，包括机头和电机，其中电机由线包与铁芯构成的定子和由转轴和磁钢组成的转子以及机壳构成，机头由机头壳和持刀轴构成，持刀轴和转轴为整体，保证了电机在高速转动时的同心度，进而降低了电机的能耗，同时也保证了打磨或雕刻时候，电机的稳定运行，保证了加工作品的品质。

现有国内外打磨机械人或自动化打磨机械设备，配套的打磨部分电机多为普通电机加装打磨头组成的打磨机，并没有针对打磨机设计一种专用的打磨电机。在现实的应用中，打磨机械人自身机械手抓取的打磨机有一定重量范围要求，在一定重量范围内，单位重量力矩越大则产生的打磨效果越好。然而现有的打磨机械人配备的打磨机多为普通电机，因此自身重量大，单位重量力矩低，因此工作效率低，而且很容易造成电机堵转烧毁等现象，影响生产效率。

技术实现要素：

为解决现有的打磨电机存在的上述缺陷，本实用新型提供一种打磨机器人角磨砂轮专用高频打磨电机，

本实用新型为解决上述问题采用如下的技术方案：

一种打磨机器人角磨砂轮专用高频打磨电机，包括轴承、波形弹簧片、凸缘端盖，所述凸缘端盖一侧上部通过螺栓固设有接线盒，另一侧设有风罩，所述风罩内部设有风扇和挡圈，所述风罩通过螺钉与电机壳体连接，电机内部设有转子和定子，所述定子一侧设有输出端，所述定子内部设有环形永磁体和锁紧杆，所述定子外侧设有合金护套和多个支承轴承，所述定子采用环形绕组，所述环形绕组的下边安放在铁芯的六个槽中，所述定子还设有散热层，所述散热层包括上层散热、下层散热和散热风道。

进一步的，所述合金护套为非导磁高温合金护套。

进一步的，采用2极结构，永磁体采用环形整体结构。

进一步的，永磁材料的剩余磁感应强度Br约为1.05～1.13T，矫顽力不小于756kA/m，而它的工作温度不大于180℃，居里温度约为340℃。

进一步的，所述定子铁心采用少槽结构，厚度0.25mm的冷轧激光刻痕取向硅钢片。

进一步的，所述螺栓、螺钉均配合垫圈和端盖使用。

本实用新型的有益效果在于：

(1)高频打磨电机转速高，电机的功率密度大，其几何尺寸远小于输出功率相同的中低速电机，可以有效地节约材料；

(2)由于高速电机的转动惯量较小，所以动态响应较快；

(3)高速电机可与原动机或负载直接相连，省去了传统的机械变速装置，因而可减小噪音和提高传动系统的效率。在相同的电机尺寸条件下，提高输出功率。在相同尺寸和功率及使用条件下，降低重量。在相同功率的条件和使用条件下，减小尺寸，降低重量，使操作更加灵活，提高工作效率；

(4)高频打磨电机由于具有转速高、电机尺寸小、功率密度大、效率高等显著优点，在各方面具有广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型装配后的结构示意图；

图2为转子的结构示意图；

图3为现有技术中定子铁芯结构示意图；

图4为本实用新型的定子结构示意图。

图中，1.轴承 2.波形弹簧片 3.螺栓

4.垫圈 5.凸缘端盖 6.接线盒

7.转子 8.定子 9.螺钉

10.端盖 11.风罩 12.风扇

13.挡圈 71.输出端 72.支撑轴承

73.环形永磁体 74.合金护套 75.锁紧杆

81.铁芯 82.散热层 821.上层散热

822.下层散热 823.散热风道

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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实用新型中的具体含义。

如图1-4所示，本实用新型提供一种打磨机器人角磨砂轮专用高频打磨电机，包括轴承 1、波形弹簧片2、凸缘端盖5，所述凸缘端盖5一侧上部通过螺栓3固设有接线盒6，另一侧设有风罩11，所述风罩11内部设有风扇12和挡圈13，所述风罩11通过螺钉9与电机壳体连接，电机内部设有转子7和定子8，所述定子7一侧设有输出端71，所述定子7 内部设有环形永磁体3和锁紧杆75，所述定子7外侧设有合金护套74和多个支承轴承72，所述定子8采用环形绕组，环形绕组的下边安放在铁芯81的六个槽中，所述定子8还设有散热层82，所述散热层82包括上层散热821、下层散热822和散热风道823。

需要指出的是，所述合金护套74为非导磁高温合金护套。

需要指出的是，采用2极结构，永磁体采用环形整体结构。

需要指出的是，永磁材料的剩余磁感应强度Br约为1.05～1.13T，矫顽力不小于 756kA/m，而它的工作温度不大于180℃，居里温度约为340℃。

需要指出的是，所述定子8铁心采用少槽结构，厚度0.25mm的冷轧激光刻痕取向硅钢片。

需要指出的是，所述螺栓3、螺钉9均配合垫圈4和端盖10使用

为了满足电机具体的指标特性，基本从电机转子7和定子8两个方面对电机进行设计和计算校核，如果定转子满足设计内容，则最终设计的电机既可满足技术参数指标

1、转子7设计

1)转子7的直径和长度

高速永磁电机的额定理论转速为7500r/min，根据转子表面线速度不宜超过25m/s，选择永磁转子7的外径；根据永磁电机转子刚度和电机输出功率的要求综合考虑确定永磁转子长度。

2)永磁材料的选择

高速永磁电机样机选用永磁材料的剩余磁感应强度Br约为1.05～1.13T，矫顽力不小于 756kA/m，而它的工作温度不大于180℃，居里温度约为340℃。

3)永磁体的保护

本实用新型中高频打磨电机的永磁转子采用非导磁高温合金钢对永磁体进行保护，根据永磁体抗压性能远大于抗拉性能的特点，护套和永磁体之间采用过盈配合，即对静态永磁体施加一定预压应力，以抵消高速旋转时离心力产生的拉应力，并保证永磁体在转子高速旋转时始终承受适当的压应力。永磁体与护套之间需要采用多大的过盈量，需要根据永磁转子结构、转子运行速度范围和材料特性，进行转子强度分析，计算高速旋转时永磁体和护套的应力和应变后方可确定。

非导磁合金钢不但可以有效的屏蔽气隙磁场中的高次谐波，而且是热的良导体，对转子冷却非常有利。

4)极数的选择

高速永磁电机采用2极结构，永磁体采用环形整体结构。由于非导磁高温合金钢和永磁体之间的过盈量较大，护套和永磁体装配困难。采用热套工艺，把护套加热到一定温度，装配后再冷却。为了避免高温使永磁体不可逆失磁，采用转子加工装配后再整体充磁的新工艺。同时，2极整体结构的永磁转子采用简单的径向充磁工艺就能获得正旋分布的气隙磁场，这就使得即使采用集中整距的定子绕组仍可获得正弦电势波形，从而减少了定子、转子中的高频附加损耗。

2、定子8设计参数

1)定子硅钢片的选择

高频打磨电机的铁芯81仍以采用低损耗冷轧电工钢片为主，铁芯81采用厚度0.25mm 的冷轧激光刻痕取向硅钢片，在50Hz，1.7T时，其单位体积损耗系数约为0.9W左右。

2)导线的选择

由于定子绕组的电流交变频率较高(250Hz)，选择导线时候必须考虑集肤效应的影响，可以采用相互绝缘的多股细导线并联而成的，每根细导线的半径由计算得出为4mm²导线。

3)铁芯81结构

如图3所示，图3(a)为多槽结构，图3(b)为少槽结构，图3(c)为无槽结构，本实用新型中，高速永磁电机的铁芯81采用了少槽结构，既保证了气隙磁场强度，又在一定程度上减少铁芯81加工和绕组下线工艺的复杂性。

4)定子绕组型式

定子绕组采用传统绕线结构。

5)定子通风冷却通道的设计

功率大，体积小，效率高，是高频打磨电机的主要优点。然而，高频打磨电机单位体积内的损耗也比普通电机大的多，因此如何对高频打磨电机进行有效冷却是保证高频打磨电机安全运行的关键条件之一。

如图4所示，定子采用环形绕组，环形绕组的下边安放在铁芯81的六个槽中，而绕组的上边安放在定子轭部的24个槽中；同时，这24个槽中安放绕组的剩余空间还用作定子的通风冷却通道。

定子绕组上层边分散在24个槽中，增加了定子表面的冷却面积，提高了冷却效率。24 个齿槽结构使得电机定子表面的散热面积约为定子铁心外圆表面积的3倍。由于绕组分散在24个槽中，使得冷却气流不但能够有效冷却定子铁心，而且能够直接冷却定子绕组，提高了定子的冷却效率。

以上通过实施例对本实用新型的进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。