專利名稱：一種異步啟動(dòng)的永磁同步雕刻電主軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及數(shù)控加工領(lǐng)域，特別涉及一種異步啟動(dòng)的永磁同步雕刻電主軸。
背景技術(shù)：
在數(shù)控雕刻機(jī)中，電主軸的應(yīng)用越來越廣泛。隨著高速切削技術(shù)的發(fā)展，人們對電主軸提出了新的要求在用電主軸進(jìn)行加工時(shí)，要求電主軸發(fā)熱小、效率高、低速加工性能強(qiáng)、轉(zhuǎn)子熱伸長小、控制簡單。目前市場上的高速電主軸普遍采用異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單易于加工， 但因其具有異步電機(jī)的特性，效率低、發(fā)熱大、低速扭矩性能不理想等因素使其越來越不能滿足機(jī)械加工的要求，尤其是轉(zhuǎn)子發(fā)熱大引起的轉(zhuǎn)子熱伸長也嚴(yán)重影響了加工精度。采用傳統(tǒng)同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電主軸雖然能滿足以上需求，但是需要增加編碼器構(gòu)成閉環(huán)控制，控制復(fù)雜，不易設(shè)計(jì)成高轉(zhuǎn)速電機(jī)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種異步啟動(dòng)的永磁同步雕刻電主軸，能夠?qū)崿F(xiàn)電主軸發(fā)熱小、效率高、低速加工性能強(qiáng)、轉(zhuǎn)子熱伸長小、控制簡單的性能。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種異步啟動(dòng)的永磁同步雕刻電主軸， 包括定子、轉(zhuǎn)子、芯軸、套筒和軸承，定子由鐵芯和繞組組成，安裝于套筒內(nèi)部，并位于轉(zhuǎn)子外部；套筒上設(shè)置冷卻裝置；芯軸固定于轉(zhuǎn)子的軸孔之中；軸承分布于套筒兩端，并與芯軸聯(lián)接；其中，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子沖片疊片、永磁體以及感應(yīng)鼠籠組成。上述一種異步啟動(dòng)的永磁同步雕刻電主軸中，轉(zhuǎn)子的具體結(jié)構(gòu)為每個(gè)轉(zhuǎn)子沖片上設(shè)有若干鼠籠孔和磁體槽，并且鼠籠孔呈均勻分布，磁體槽位于鼠籠孔的內(nèi)側(cè)，同時(shí)在沖片中心設(shè)有軸孔，用于固定芯軸；感應(yīng)鼠籠由呈圓形排布的若干鼠籠條和兩個(gè)轉(zhuǎn)子端環(huán)固接而成，其鼠籠條穿在轉(zhuǎn)子沖片的鼠籠孔內(nèi)；由稀土磁鐵構(gòu)成的永磁體裝入轉(zhuǎn)子沖片的磁體槽內(nèi)。為保證較高的旋轉(zhuǎn)精度，上述一種異步啟動(dòng)的永磁同步雕刻電主軸中，芯軸與轉(zhuǎn)子軸孔的固定聯(lián)接是通過冷壓或熱裝的工藝方法過盈聯(lián)接實(shí)現(xiàn)的；同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀， 在芯軸下端設(shè)置自動(dòng)松拉刀裝置。本實(shí)用新型的有益效果在于利用異步啟動(dòng)的永磁同步電機(jī)原理，電主軸啟動(dòng)時(shí)， 其加速過程與異步電機(jī)相同，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，自動(dòng)牽入同步，按照同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)性能運(yùn)轉(zhuǎn)，即以異步電機(jī)性能啟動(dòng)，以同步電機(jī)性能工作。這樣將電主軸的異步運(yùn)轉(zhuǎn)方式改成同步運(yùn)轉(zhuǎn)方式，提高了電主軸的效率，減少了發(fā)熱，特別是降低了二次銅損，使得轉(zhuǎn)子熱伸縮減小，提高了雕刻電主軸的加工精度；因具有同步電機(jī)的性能使得電主軸的機(jī)械特性要優(yōu)于異步雕刻電主軸，從而提高了低速加工能力；同時(shí)，還可實(shí)現(xiàn)簡單的基于變頻器的開環(huán)調(diào)頻調(diào)壓控制或增加傳感器實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制或位置閉環(huán)控制。
圖1是異步啟動(dòng)的永磁同步雕刻電主軸的局部結(jié)構(gòu)剖分圖。圖2是異步啟動(dòng)的永磁同步雕刻電主軸的橫截面圖。其中，1、定子；2、轉(zhuǎn)子；3、芯軸；4、套筒；5、軸承；6、鐵芯沖片；61、鼠籠孔；62、磁
體槽；7、永磁體；8、感應(yīng)鼠籠；81、鼠籠條；82、轉(zhuǎn)子端環(huán)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述如圖1所示，本實(shí)用新型的一種異步啟動(dòng)的永磁同步雕刻電主軸，包括定子1、轉(zhuǎn)子2、芯軸3、套筒4以及軸承 5。其中，定子1安裝于套筒4的內(nèi)部，并位于轉(zhuǎn)子2的外部；芯軸3固定于轉(zhuǎn)子2的軸孔之中；軸承5分布于套筒4兩端，用以聯(lián)接和支承芯軸5。結(jié)合圖1和圖2所示，定子1采用M槽，斜槽一個(gè)齒距結(jié)構(gòu)，繞組按照雙層疊繞， 整距繞法繞制在定子鐵芯中。轉(zhuǎn)子2采用32槽，直槽結(jié)構(gòu)，槽型為閉口橢圓形，轉(zhuǎn)子2由鐵芯沖片6、永磁體7和感應(yīng)鼠籠8組成，鐵芯沖片5疊加后焊接在一起形成沖片疊片，每一個(gè)鐵芯沖片6上沿圓周方向均勻設(shè)置了 32個(gè)鼠籠孔61，并在鼠籠孔61內(nèi)側(cè)沿鐵芯沖片6的圓周方向設(shè)置了 8個(gè)磁體槽62，同時(shí)在鐵芯沖片6的中心設(shè)有軸孔，芯軸5通過熱裝方式與該軸孔過盈聯(lián)接；32根銅制鼠籠條81分別穿入鐵芯沖片6的鼠籠孔61內(nèi)，并與上下兩個(gè)轉(zhuǎn)子端環(huán)82焊接形成感應(yīng)鼠籠8 ；永磁體7選用稀土磁鐵構(gòu)成，鍥入轉(zhuǎn)子鐵芯沖片6的磁體槽62內(nèi)。以上所述的定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)構(gòu)成了雕刻電主軸的異步啟動(dòng)同步電機(jī)部分，在雕刻電主軸啟動(dòng)時(shí)，感應(yīng)鼠籠8受到感應(yīng)產(chǎn)生磁場拖動(dòng)轉(zhuǎn)子2實(shí)現(xiàn)異步啟動(dòng)加速，當(dāng)轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)電機(jī)自動(dòng)牽入同步，鼠籠8不再受感應(yīng)而停止工作，雕刻電主軸開始按照同步電機(jī)的性能運(yùn)轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型由于將電主軸的異步運(yùn)轉(zhuǎn)方式改成同步運(yùn)轉(zhuǎn)方式，從而提高了電主軸的效率，減少了發(fā)熱，特別是降低了二次銅損，使得轉(zhuǎn)子熱伸縮減小，提高了雕刻電主軸的加工精度和低速加工能力。又由于定轉(zhuǎn)子采用了閉口槽型式，減小了脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩；同時(shí)，轉(zhuǎn)子采用的橢圓閉口槽型較圓形閉口槽而言有效增大了鼠籠條的截面積，減小了轉(zhuǎn)子電阻，改善了電機(jī)的啟動(dòng)性能，同時(shí)，這樣的結(jié)構(gòu)也便于裝配。
權(quán)利要求1.一種異步啟動(dòng)的永磁同步雕刻電主軸，由定子、轉(zhuǎn)子、芯軸、套筒以及軸承組成，其中，由鐵芯和繞組組成的定子安裝于套筒內(nèi)部，并位于轉(zhuǎn)子外部；套筒上設(shè)置冷卻裝置；芯軸固定于轉(zhuǎn)子的軸孔之中；軸承分布于套筒兩端，并與芯軸聯(lián)接；其特征在于轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子沖片疊片、永磁體以及感應(yīng)鼠籠組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種異步啟動(dòng)的永磁同步雕刻電主軸，其特征在于所述轉(zhuǎn)子的具體結(jié)構(gòu)為每個(gè)轉(zhuǎn)子沖片上設(shè)有若干鼠籠孔和磁體槽，并且鼠籠孔呈均勻分布，磁體槽位于鼠籠孔的內(nèi)側(cè)，同時(shí)在沖片中心設(shè)有軸孔；感應(yīng)鼠籠由呈圓形排布的若干鼠籠條和兩個(gè)轉(zhuǎn)子端環(huán)固接而成，其鼠籠條穿在轉(zhuǎn)子沖片的鼠籠孔內(nèi)；由稀土磁鐵構(gòu)成的永磁體裝入轉(zhuǎn)子沖片的磁體槽內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種異步啟動(dòng)的永磁同步雕刻電主軸，其特征在于所述芯軸與轉(zhuǎn)子軸孔的固定聯(lián)接是通過冷壓或熱裝的工藝方法過盈聯(lián)接實(shí)現(xiàn)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種異步啟動(dòng)的永磁同步雕刻電主軸，其特征在于在芯軸下端設(shè)置自動(dòng)松拉刀裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種異步啟動(dòng)的永磁同步雕刻電主軸，其特征在于在芯軸下端設(shè)置自動(dòng)松拉刀裝置。
專利摘要本實(shí)用新型涉及數(shù)控加工領(lǐng)域，特別涉及一種異步啟動(dòng)的永磁同步雕刻電主軸。它由定子、轉(zhuǎn)子、芯軸、套筒以及軸承組成，由鐵芯和繞組組成的定子安裝于套筒之中，并位于轉(zhuǎn)子外部；套筒上設(shè)置冷卻裝置；芯軸固定于轉(zhuǎn)子的軸孔之中；軸承分布于套筒兩端，并與芯軸聯(lián)接；其中，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子沖片疊片、永磁體以及感應(yīng)鼠籠組成。本實(shí)用新型利用異步啟動(dòng)的永磁同步電機(jī)原理，使雕刻電主軸實(shí)現(xiàn)了以異步電機(jī)性能啟動(dòng)，以同步電機(jī)性能工作，從而提高了電主軸的效率，減少了發(fā)熱，特別是降低了二次銅損，使得轉(zhuǎn)子熱伸縮減小，提高了雕刻電主軸的加工精度和低速加工能力。
文檔編號H02K1/27GK202334230SQ201120439438
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者付江寒, 崔立英 申請人:北京精雕精密機(jī)械制造有限公司