[實用新型]一種五自由度數控機床高速磁懸浮電主軸

有效

• 申請號: 201220616683.X
• 申請日: 2012-11-21
• 公開（公告）號: CN203140787U
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 劉賢興;孫宇新;劉奕辰
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B23B19/02
• 分類號: B23B19/02;H02K17/16;F16C32/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.?一種五自由度數控機床高速磁懸浮電主軸，其特征在于，包括安裝于缸筒上的轉軸（1）、1個二自由度磁懸浮異步電動機和2個三自由度交直流混合磁軸承，所述二自由度磁懸浮異步電動機通過二自由度磁懸浮異步電機轉子（18）安裝于轉軸（1）上，所述2個三自由度交直流混合磁軸承經三自由度交直流混合磁軸承轉子（12）對稱安裝于二自由度磁懸浮異步電動機兩側的轉軸（1）上；所述任一三自由度交直流混合磁軸承與二自由度磁懸浮異步電動機組合形成五自由度磁懸浮異步電機。

2.根據權利要求1所述的一種五自由度數控機床高速磁懸浮電主軸，其特征在于，所述缸筒包括缸筒外套（16）、缸筒內套（17）和缸筒螺旋管（15）。

3.根據權利要求2所述的一種五自由度數控機床高速磁懸浮電主軸，其特征在于，所述二自由度磁懸浮異步電動機還包括二自由度磁懸浮異步電機轉矩控制繞組（7）和二自由度磁懸浮異步電機懸浮控制繞組（8），二自由度磁懸浮異步電機轉矩控制繞組（7）和二自由度磁懸浮異步電機懸浮控制繞組（8）鑲嵌于缸筒內套（17）的定子槽中。

4.根據權利要求2或3所述的一種五自由度數控機床高速磁懸浮電主軸，其特征在于，所述2個三自由度交直流混合磁軸承鑲嵌于缸筒內套（17）上，所述三自由度交直流混合磁軸承上固定著軸向定子（13）和徑向定子（14），所述軸向定子（13）和徑向定子（14）上固定永磁體（6），所述永磁體（6）上纏繞著三自由度磁軸承徑向控制繞組（4）和三自由度磁軸承軸向控制繞組（5）。

5.根據權利要求2或3所述的一種五自由度數控機床高速磁懸浮電主軸，其特征在于，所述缸筒內套（17）上裝有用于檢測電主軸在徑向和軸向的位移的軸向位移傳感器（10）和徑向位移傳感器（3）和位移傳感器基準環（11），位移傳感器基準環（11）為徑向位移傳感器（3）提供徑向位移測量基準。

6.根據權利要求3所述的一種五自由度數控機床高速磁懸浮電主軸，其特征在于，所述二自由度磁懸浮異步電機轉子（18）采用鼠籠型轉子，所述二自由度磁懸浮異步電機轉矩控制繞組（7）是靠近內圓的三相繞組Z_A，Z_B，Z_C，所述二自由度磁懸浮異步電機懸浮控制繞組（8）為外圓的三相繞組X_A，X_B，X_C，所述二自由度磁懸浮異步電機轉矩控制繞組（7）和二自由度磁懸浮異步電機懸浮控制繞組（8）均采用單層交叉式繞制方式，星型連接，并繞根數為1，并聯支路數為1。

7.根據權利要求6所述的一種五自由度數控機床高速磁懸浮電主軸，其特征在于，所述二自由度磁懸浮異步電動機轉矩控制繞組（7）和二自由度磁懸浮異步電動機懸浮控制繞組（8）每槽導體匝數分別為41匝，串聯導體的線徑均為0.71mm，二自由度磁懸浮異步電動機的定子參數為：內徑98mm，外徑155mm，槽數36，鐵芯長度為105mm；二自由度磁懸浮異步電機轉子（18）的參數為：內徑38mm，外徑97.4mm，槽數32，鐵芯長度為105mm；二自由度磁懸浮異步電機的定子和二自由度磁懸浮異步電機轉子（18）的氣隙為0.3mm。

8.根據權利要求4所述的一種五自由度數控機床高速磁懸浮電主軸，其特征在于，所述三自由度交直流混合磁軸承轉子（12）為徑向軸向三自由度定位轉子。

9.根據權利要求4所述的一種五自由度數控機床高速磁懸浮電主軸，其特征在于，所述三自由度交直流混合磁軸承轉子（12）、軸向定子（13）和徑向定子（14）均采用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，所述永磁體（6）采用NdFeB；所述三自由度磁軸承徑向控制繞組（4）和三自由度磁軸承軸向控制繞組的線圈采用0.8mm直徑的漆包銅線，軸向徑向氣隙均為0.3mm。

10.根據權利要求1所述的一種五自由度數控機床高速磁懸浮電主軸，其特征在于，還包括調心軸承（2），所述調心軸承（2）用于防止突然斷電或磁軸承系統失控時，三自由度交直流混合磁軸承轉子（12）與軸向定子（13）相碰。