一種軸向推進(jìn)變頻振動(dòng)用的雙凸極諧波直線電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種軸向推進(jìn)變頻振動(dòng)用的雙凸極諧波直線電機(jī)，包括：雙凸極諧波推力直線電機(jī)的定子部分由定子軛部套筒，定子齒環(huán)，永磁體環(huán)，定子槽環(huán)和繞組線圈組成，動(dòng)子凸極套筒為電機(jī)動(dòng)子部分。當(dāng)繞組線圈通入帶諧波分量的正弦波電流，諧波直線電機(jī)定子部分和動(dòng)子部分之間產(chǎn)生帶諧波脈動(dòng)的電磁推力，使所述動(dòng)子凸極套筒驅(qū)動(dòng)工件頂軸沿軸向進(jìn)給的同時(shí)產(chǎn)生軸向振動(dòng)。通過(guò)改變輸入電流諧波分量的頻率和幅值，實(shí)現(xiàn)調(diào)頻調(diào)幅振動(dòng)。本發(fā)明一種花鍵軸滾軋塑性成形的軸向推進(jìn)變頻振動(dòng)用的雙凸極諧波直線電機(jī)，可作為直接激振源在工件推進(jìn)的同時(shí)施加變頻振動(dòng)，且控制簡(jiǎn)單，魯棒性強(qiáng)，大大提高花鍵軸滾軋加工的質(zhì)量和效率。
【專利說(shuō)明】一種軸向推進(jìn)變頻振動(dòng)用的雙凸極諧波直線電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于用于花鍵軸滾軋塑性成形的工件進(jìn)給驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，具體涉及一種軸向推進(jìn)變頻振動(dòng)用的雙凸極諧波直線電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]在目前的花鍵軸滾軋塑性成形研究發(fā)現(xiàn)，在花鍵工件進(jìn)給的同時(shí)施加軸向振動(dòng)，能有效降低工件在塑性成形中的變形抗力，不僅降低整個(gè)設(shè)備的加工功率，同時(shí)成形速度快，成形質(zhì)量好。現(xiàn)有的花鍵軸滾軋?jiān)O(shè)備的工件推進(jìn)普遍由液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，無(wú)法施加軸向振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)低應(yīng)力高性能的塑性加工。采用永磁同步直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的方式雖然能依據(jù)伺服控制實(shí)現(xiàn)軸向的往復(fù)振動(dòng)，但這種方式大大增加電機(jī)的發(fā)熱量，效率低，魯棒性能差，而且容易使永磁體產(chǎn)生退磁現(xiàn)象。因此，現(xiàn)有的花鍵軸滾軋塑性成形的工件進(jìn)給系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變頻振動(dòng)的施加存在非常大的困難。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種軸向推進(jìn)變頻振動(dòng)用的雙凸極諧波直線電機(jī)，該電機(jī)的發(fā)熱量少、效率高、魯邦性能強(qiáng)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)花鍵工件進(jìn)給的軸向變頻振動(dòng)。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的軸向推進(jìn)變頻振動(dòng)用的雙凸極諧波直線電機(jī)包括工件頂軸、定子部件、動(dòng)子端蓋、動(dòng)子凸極套筒、定子安裝套筒、定子軛部套筒、機(jī)座、壓板以及用于驅(qū)動(dòng)工件頂軸的旋轉(zhuǎn)的電主軸模塊；
[0005]所述定子部件安裝于定子軛部套筒內(nèi)，動(dòng)子凸極套筒套接于工件頂軸后端的側(cè)面，電主軸模塊固定于工件頂軸的前端，動(dòng)子凸極套筒位于定子部件內(nèi)，動(dòng)子凸極套筒兩端的內(nèi)側(cè)分別設(shè)有第一軸承及第二軸承，動(dòng)子凸極套筒的后端通過(guò)動(dòng)子端蓋及第二軸承軸向固定于工件頂軸的側(cè)面，動(dòng)子凸極套筒的前端通過(guò)第二軸承軸向固定于工件頂軸的側(cè)面；
[0006]所述定子軛部套筒的兩端分別設(shè)有定子后端蓋及定子前端蓋，定子前端蓋上連接有第三軸承，定子軛部套筒的前端與機(jī)座通過(guò)定子安裝套筒相連接，工件頂軸后端的內(nèi)側(cè)設(shè)置有導(dǎo)套圓筒，壓板固定于導(dǎo)套圓筒后端的側(cè)面，壓板與定子后端蓋相連接；
[0007]所述定子部件包括若干定子模塊，所有定子模塊沿軸向設(shè)置于定子軛部套筒的內(nèi)偵牝定子模塊包括第一定子齒環(huán)、第二定子齒環(huán)、第三定子齒環(huán)、三個(gè)繞組線圈、第一定子槽環(huán)、第二定子槽環(huán)及永磁體環(huán)，第一定子槽環(huán)及第二定子槽環(huán)分別設(shè)于第一定子齒環(huán)與第二定子齒環(huán)之間以及第二定子齒環(huán)與第三定子齒環(huán)之間，永磁體環(huán)設(shè)于該定子模塊中第三定子齒環(huán)與相鄰定子模塊中第一定子齒環(huán)之間，第一個(gè)繞組線圈設(shè)于第一定子齒環(huán)、第二定子齒環(huán)及第一定子槽形成的環(huán)形凹槽內(nèi)，第二個(gè)繞組線圈設(shè)置于第二定子齒環(huán)、第三定子齒環(huán)及第二定子槽環(huán)形成的環(huán)形凹槽內(nèi)，第三個(gè)繞組線圈設(shè)置于該定子模塊中的第三定子齒環(huán)、永磁體及相鄰定子模塊中第一定子齒環(huán)形成的環(huán)形凹槽中，永磁體環(huán)沿軸向磁化，相鄰兩個(gè)永磁體環(huán)的磁化方向相反，相鄰的三個(gè)繞組線圈為一組三相繞組，所有三相繞組中同一相的繞組線圈沿軸向串聯(lián)連接。
[0008]所述第一軸承、第二軸承及第三軸承均為圓錐滾子軸承。
[0009]所述壓板通過(guò)第一鎖緊螺母固定于導(dǎo)套圓筒后端的側(cè)面。
[0010]所述工件頂軸外側(cè)設(shè)置有兩個(gè)相互對(duì)稱的滑鍵。
[0011]所述壓板的外側(cè)設(shè)置有拉繩式位移傳感器，拉繩式位移傳感器與動(dòng)子端蓋連接。
[0012]所述動(dòng)子端蓋的前端與第一軸承的后端相接觸，動(dòng)子端蓋通過(guò)第二鎖緊螺母固定于工件頂軸的側(cè)面。
[0013]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0014]本發(fā)明所述軸向推進(jìn)變頻振動(dòng)用的雙凸極諧波直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)工件頂軸軸向推進(jìn)，省去一切中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，使整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。所述軸向推進(jìn)變頻振動(dòng)用的雙凸極諧波直線電輸入帶諧波分量的正弦波電流能產(chǎn)生諧波脈動(dòng)推力，通過(guò)改變諧波分量的頻率和幅值，實(shí)現(xiàn)工件頂軸的軸向變頻振動(dòng)，振動(dòng)施加的方式簡(jiǎn)單，調(diào)頻調(diào)幅性能好。同時(shí)永磁體環(huán)和繞組線圈設(shè)置在定子齒環(huán)及定子槽環(huán)之間，有利于散熱，魯棒性強(qiáng)。因此，本發(fā)明所述的軸向推進(jìn)變頻振動(dòng)用的雙凸極諧波直線電可應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)花鍵工件軸向推進(jìn)的同時(shí)施加變頻振動(dòng)，從而大大提高花鍵軸滾軋塑性成形的加工質(zhì)量和效率。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明中定子部件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明中動(dòng)子部件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]其中，I為工件頂軸、2為機(jī)座、3為電主軸模塊、4為定子前端蓋、5為第三軸承、6為定子安裝套筒、7為定子軛部套筒、81為第一定子齒環(huán)、82為第二定子齒環(huán)、83為第三定子齒環(huán)、9為永磁體環(huán)、101為第一定子槽環(huán)、102為第二定子槽環(huán)、11為繞組線圈、12為滑鍵、13為動(dòng)子凸極套筒、14為導(dǎo)套圓筒、151第一軸承、152為第二軸承、16為動(dòng)子端蓋、17為壓板、18為定子后端蓋、19為拉繩式位移傳感器、201為第一鎖緊螺母、202為第二鎖緊螺母。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0020]參考圖1、圖2及圖3，本發(fā)明所述的軸向推進(jìn)變頻振動(dòng)用的雙凸極諧波直線電機(jī)包括工件頂軸1、定子部件、動(dòng)子端蓋16、動(dòng)子凸極套筒13、定子安裝套筒6、定子軛部套筒
7、機(jī)座2、壓板17以及用于驅(qū)動(dòng)工件頂軸I的旋轉(zhuǎn)的電主軸模塊3 ;所述定子部件安裝于定子軛部套筒7內(nèi)，動(dòng)子凸極套筒13套接于工件頂軸I后端的側(cè)面，電主軸模塊3固定于工件頂軸I的前端，動(dòng)子凸極套筒13位于定子部件內(nèi)，動(dòng)子凸極套筒13兩端的內(nèi)側(cè)分別設(shè)有第一軸承151及第二軸承152，動(dòng)子凸極套筒13的后端通過(guò)動(dòng)子端蓋16及第二軸承152軸向固定于工件頂軸I的側(cè)面，動(dòng)子凸極套筒13的前端通過(guò)第二軸承152軸向固定于工件頂軸I的側(cè)面；所述定子軛部套筒7的兩端分別設(shè)有定子后端蓋18及定子前端蓋4，定子前端蓋4上連接有第三軸承5，定子軛部套筒7的前端與機(jī)座2通過(guò)定子安裝套筒6相連接，工件頂軸I后端的內(nèi)側(cè)設(shè)置有導(dǎo)套圓筒14，壓板17固定于導(dǎo)套圓筒14后端的側(cè)面，壓板17與定子后端蓋18相連接；所述定子部件包括若干定子模塊，所有定子模塊沿軸向設(shè)置于定子軛部套筒7的內(nèi)側(cè)，定子模塊包括第一定子齒環(huán)81、第二定子齒環(huán)82、第三定子齒環(huán)83、三個(gè)繞組線圈11、第一定子槽環(huán)101、第二定子槽環(huán)102及永磁體環(huán)9，第一定子槽環(huán)101及第二定子槽環(huán)102分別設(shè)于第一定子齒環(huán)81與第二定子齒環(huán)82之間以及第二定子齒環(huán)82與第三定子齒環(huán)83之間，永磁體環(huán)9設(shè)于該定子模塊中第三定子齒環(huán)83與相鄰定子模塊中第一定子齒環(huán)81之間，第一個(gè)繞組線圈11設(shè)于第一定子齒環(huán)81、第二定子齒環(huán)82及第一定子槽101形成的環(huán)形凹槽內(nèi)，第二個(gè)繞組線圈11設(shè)置于第二定子齒環(huán)82、第三定子齒環(huán)83及第二定子槽環(huán)102形成的環(huán)形凹槽內(nèi)，第三個(gè)繞組線圈11設(shè)置于該定子模塊中的第三定子齒環(huán)83、永磁體及相鄰定子模塊中第一定子齒環(huán)81形成的環(huán)形凹槽中，永磁體環(huán)9沿軸向磁化，相鄰兩個(gè)永磁體環(huán)9的磁化方向相反，相鄰的三個(gè)繞組線圈11為一組三相繞組，所有三相繞組中同一相的繞組線圈11沿軸向串聯(lián)連接。
[0021]需要說(shuō)明的是，所述第一軸承151、第二軸承152及第三軸承5均為圓錐滾子軸承，壓板17通過(guò)第一鎖緊螺母201固定于導(dǎo)套圓筒14后端的側(cè)面，工件頂軸I外側(cè)設(shè)置有兩個(gè)相互對(duì)稱的滑鍵12，壓板17的外側(cè)設(shè)置有拉繩式位移傳感器19，拉繩式位移傳感器19與動(dòng)子端蓋16連接，動(dòng)子端蓋16的前端與第一軸承151的后端相接觸，動(dòng)子端蓋16通過(guò)第二鎖緊螺母202固定于工件頂軸I的側(cè)面。
[0022]所述動(dòng)子凸極套筒13設(shè)置于所述工件頂軸I后端的外側(cè)，所述動(dòng)子凸極套筒13兩端的內(nèi)側(cè)分別設(shè)置有第一軸承151及第二軸承152 ;所述動(dòng)子凸極套筒13通過(guò)第一軸承151、第二軸承152、動(dòng)子端蓋16及第二鎖緊螺母202固定于工件頂軸I上。所述工件頂軸I后端部的內(nèi)側(cè)設(shè)置有導(dǎo)套圓筒14，用于所述動(dòng)子凸極套筒13的進(jìn)給支承，所述導(dǎo)套圓筒14后端設(shè)置有壓板17。所述壓板17外側(cè)設(shè)置拉繩式位移傳感器19，所述拉繩式位移傳感器19與所述動(dòng)子端蓋16連接用于測(cè)量所述工件頂軸I的軸向進(jìn)給位移和速度。
[0023]所述本發(fā)明所述的軸向推進(jìn)變頻振動(dòng)用的雙凸極諧波直線電機(jī)在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上屬于雙凸極通電機(jī)，當(dāng)繞組線圈11輸入帶諧波分量的正弦波電流時(shí)，輸出推力含諧波脈動(dòng)分量。以5次諧波分量為例，在三相正弦波基波上疊加5次諧波分量的電流，輸入到三相繞組線圈11中，電機(jī)產(chǎn)生在穩(wěn)定的基波電磁推力上疊加有5次諧波的推力脈動(dòng)，且脈動(dòng)的幅度和頻率穩(wěn)定。通過(guò)改變電流諧波分量的幅值和頻率，輸出的推力脈動(dòng)幅度和頻率也相應(yīng)改變，實(shí)現(xiàn)變頻振動(dòng)。
[0024]以上所述僅為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，不是全部或唯一的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過(guò)閱讀本發(fā)明說(shuō)明書(shū)而對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種軸向推進(jìn)變頻振動(dòng)用的雙凸極諧波直線電機(jī)，其特征在于，包括工件頂軸(1)、定子部件、動(dòng)子端蓋(16)、動(dòng)子凸極套筒(13)、定子安裝套筒(6)、定子軛部套筒(7)、機(jī)座(2)、壓板(17)以及用于驅(qū)動(dòng)工件頂軸⑴的旋轉(zhuǎn)的電主軸模塊(3); 所述定子部件安裝于定子軛部套筒(7)內(nèi)，動(dòng)子凸極套筒(13)套接于工件頂軸(1)后端的側(cè)面，電主軸模塊(3)固定于工件頂軸(I)的前端，動(dòng)子凸極套筒(13)位于定子部件內(nèi)，動(dòng)子凸極套筒(13)兩端的內(nèi)側(cè)分別設(shè)有第一軸承(151)及第二軸承(152)，動(dòng)子凸極套筒(13)的后端通過(guò)動(dòng)子端蓋(16)及第二軸承(152)軸向固定于工件頂軸(1)的側(cè)面，動(dòng)子凸極套筒(13)的前端通過(guò)第二軸承(152)軸向固定于工件頂軸(1)的側(cè)面； 所述定子軛部套筒(7)的兩端分別設(shè)有定子后端蓋(18)及定子前端蓋(4)，定子前端蓋(4)上連接有第三軸承(5)，定子軛部套筒(7)的前端與機(jī)座(2)通過(guò)定子安裝套筒(6)相連接，工件頂軸(1)后端的內(nèi)側(cè)設(shè)置有導(dǎo)套圓筒(14)，壓板(17)固定于導(dǎo)套圓筒(14)后端的側(cè)面，壓板(17)與定子后端蓋(18)相連接； 所述定子部件包括若干定子模塊，所有定子模塊沿軸向設(shè)置于定子軛部套筒(7)的內(nèi)偵牝定子模塊包括第一定子齒環(huán)(81)、第二定子齒環(huán)(82)、第三定子齒環(huán)(83)、三個(gè)繞組線圈(11)、第一定子槽環(huán)(101)、第二定子槽環(huán)(102)及永磁體環(huán)(9)，第一定子槽環(huán)(101)及第二定子槽環(huán)(102)分別設(shè)于第一定子齒環(huán)(81)與第二定子齒環(huán)(82)之間以及第二定子齒環(huán)(82)與第三定子齒環(huán)(83)之間，永磁體環(huán)(9)設(shè)于該定子模塊中第三定子齒環(huán)(83)與相鄰定子模塊中第一定子齒環(huán)(81)之間，第一個(gè)繞組線圈(11)設(shè)于第一定子齒環(huán)(81)、第二定子齒環(huán)(82)及第一定子槽(101)形成的環(huán)形凹槽內(nèi)，第二個(gè)繞組線圈(11)設(shè)置于第二定子齒環(huán)(82)、第三定子齒環(huán)(83)及第二定子槽環(huán)(102)形成的環(huán)形凹槽內(nèi)，第三個(gè)繞組線圈(11)設(shè)置于該定子模塊中的第三定子齒環(huán)(83)、永磁體及相鄰定子模塊中第一定子齒環(huán)(81)形成的環(huán)形凹槽中，永磁體環(huán)(9)沿軸向磁化，相鄰兩個(gè)永磁體環(huán)(9)的磁化方向相反，相鄰的三個(gè)繞組線圈(11)為一組三相繞組，所有三相繞組中同一相的繞組線圈(11)沿軸向串聯(lián)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向推進(jìn)變頻振動(dòng)用的雙凸極諧波直線電機(jī)，其特征在于，所述第一軸承(151)、第二軸承(152)及第三軸承(5)均為圓錐滾子軸承。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向推進(jìn)變頻振動(dòng)用的雙凸極諧波直線電機(jī)，其特征在于，所述壓板(17)通過(guò)第一鎖緊螺母(201)固定于導(dǎo)套圓筒(14)后端的側(cè)面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向推進(jìn)變頻振動(dòng)用的雙凸極諧波直線電機(jī)，其特征在于，所述工件頂軸(1)外側(cè)設(shè)置有兩個(gè)相互對(duì)稱的滑鍵(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向推進(jìn)變頻振動(dòng)用的雙凸極諧波直線電機(jī)，其特征在于，所述壓板(17)的外側(cè)設(shè)置有拉繩式位移傳感器(19)，拉繩式位移傳感器(19)與動(dòng)子端蓋(16)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向推進(jìn)變頻振動(dòng)用的雙凸極諧波直線電機(jī)，其特征在于，所述動(dòng)子端蓋(16)的前端與第一軸承(151)的后端相接觸，動(dòng)子端蓋(16)通過(guò)第二鎖緊螺母(202)固定于工件頂軸(1)的側(cè)面。
【文檔編號(hào)】H02K33/18GK103944345SQ201410136473
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】趙升噸, 梁錦濤, 李泳嶧, 范淑琴, 趙永強(qiáng) 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)