[發(fā)明專利]一種基于無齒槽電機的電主軸

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111040665.1
• 申請日: 2021-09-07
• 公開（公告）號: CN113517774A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝凌霄;付江寒;吳立英;黃曉雷;徐潤
• 申請（專利權(quán)）人: 北京精雕科技集團有限公司
• 主分類號: H02K3/04
• 分類號: H02K3/04;H02K3/28;H02K3/34;H02K3/46;H02K3/47;H02K3/24;H02K9/19;H02K3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種基于無齒槽電機的電主軸，包括套筒、主軸、軸承、定子和轉(zhuǎn)子，定子、轉(zhuǎn)子、主軸由外向內(nèi)依次同軸設(shè)置于套筒內(nèi)部，主軸通過軸承支撐，可在定子和轉(zhuǎn)子的相互作用下旋轉(zhuǎn)；其中，所述定子包括定子繞組，定子繞組是由多個線圈圍成的圓柱環(huán)結(jié)構(gòu)，線圈沿圓柱環(huán)周向均勻分布；每個線圈分別包含一個或多個串聯(lián)在一起的線圈單元，各線圈單元沿圓柱環(huán)徑向中心對齊疊壓分布，并且在疊壓方向上相互絕緣。本發(fā)明損耗低，發(fā)熱小，轉(zhuǎn)矩常數(shù)線性度好，振動低，加工精度高，可滿足高速高精度的加工要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)控加工領(lǐng)域，特別涉及一種基于無齒槽電機的電主軸。

背景技術(shù)

電主軸是一種應(yīng)用在數(shù)控機床，將主軸與主軸電機合二為一的結(jié)構(gòu)。電主軸具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小、噪聲低、響應(yīng)快等優(yōu)點，可以簡化機床設(shè)計，易于實現(xiàn)主軸定位，是高速主軸單元中的一種理想結(jié)構(gòu)。用在高精度機床上的電主軸，不但要求主軸轉(zhuǎn)速高，而且要求其旋轉(zhuǎn)精度高、振動小，熱伸長小，因此要求主軸電機具備損耗低，轉(zhuǎn)矩波動小等特點。而現(xiàn)有的電主軸多采用有齒槽電機結(jié)構(gòu)，其定子齒部結(jié)構(gòu)均為硅鋼片疊壓而成，運轉(zhuǎn)過程中，主磁通在定子鐵芯齒部和軛部均會產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗，增加電機的機械損耗和溫升，并且還會加大電機的整體重量。另外由于齒槽電機齒槽轉(zhuǎn)矩高，轉(zhuǎn)矩波動大容易導(dǎo)致電主軸振動增強，影響加工精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種損耗低，發(fā)熱小，轉(zhuǎn)矩常數(shù)線性度好，振動低，加工精度高基于無齒槽電機的電主軸，可滿足高速高精度的加工要求。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種基于無齒槽電機的電主軸，包括套筒、主軸、軸承、定子和轉(zhuǎn)子，定子、轉(zhuǎn)子、主軸由外向內(nèi)依次同軸設(shè)置于套筒內(nèi)部，主軸通過軸承支撐，可在定子和轉(zhuǎn)子的相互作用下旋轉(zhuǎn)；其中，所述定子包括定子繞組，定子繞組是由多個線圈圍成的圓柱環(huán)結(jié)構(gòu)，線圈沿圓柱環(huán)周向均勻分布；每個線圈分別包含一個或多個串聯(lián)在一起的線圈單元，各線圈單元沿圓柱環(huán)徑向中心對齊疊壓分布，并且在疊壓方向上相互絕緣。

上述一種基于無齒槽電機的電主軸，所述定子繞組還包括上支撐板、下支撐板、以及端接電路板，上支撐板、下支撐板和端接電路板均為環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述線圈安裝于上支撐板和下支撐板之間，并沿上支撐板和下支撐板的周向均勻分布；各線圈分別通過焊接形式與端接電路板連接；端接電路板安裝于上支撐板上。

上述一種基于無齒槽電機的電主軸，所述上支撐板與下支撐板之間的線圈是單層排列，或者是內(nèi)外雙層排列，雙層排列時內(nèi)外兩層中心對齊，內(nèi)外層之間設(shè)置有層間絕緣裝置。

上述一種基于無齒槽電機的電主軸，所述線圈單元是導(dǎo)體以渦旋軌跡由內(nèi)向外延展而成，導(dǎo)體的首端位于渦旋軌跡的內(nèi)側(cè)，尾端位于渦旋軌跡的外側(cè)，線圈單元間導(dǎo)體的連接采用“首首相接，尾尾相接”形式，即：第奇數(shù)個線圈單元中導(dǎo)體的首端與其相鄰的后一個線圈單元的導(dǎo)體首端連接，尾端則與其相鄰的前一個線圈單元的導(dǎo)體尾端連接，第偶數(shù)個線圈單元的導(dǎo)體首端與其相鄰的前一個線圈單元的導(dǎo)體首端連接，尾端則與其相鄰的后一個線圈單元的導(dǎo)體尾端連接；或者，第奇數(shù)個線圈單元中導(dǎo)體的首端與其相鄰的前一個線圈單元的導(dǎo)體首端連接，尾端則與其相鄰的后一個線圈單元的導(dǎo)體尾端連接，第偶數(shù)個線圈單元的導(dǎo)體首端與其相鄰的后一個線圈單元的導(dǎo)體首端連接，尾端則與其相鄰的前一個線圈單元的導(dǎo)體尾端連接。

上述一種基于無齒槽電機的電主軸，所述線圈單元中相鄰線圈單元導(dǎo)體的渦旋方向相反。

上述一種基于無齒槽電機的電主軸，所述線圈單元以銅板為導(dǎo)體，通過線切割加工、銑削加工、3D打印、激光切割、化學(xué)腐蝕其中一種方式加工而成；或者線圈單元以漆包線為導(dǎo)體繞制而成。

上述一種基于無齒槽電機的電主軸，所述定子還包括定子軛部和軛部絕緣層，定子軛部的內(nèi)表面上設(shè)置有軛部絕緣層，定子繞組安裝于定子軛部內(nèi)側(cè)，并與軛部絕緣層相貼合；定子軛部由導(dǎo)磁材料或非導(dǎo)磁材料制成。

上述一種基于無齒槽電機的電主軸，所述定子軛部上設(shè)置有冷卻水道。