[实用新型]双同步力矩电机直接驱动的数控转台

说明书

技术领域

本实用新型属于电机应用技术领域，特别涉及一种双同步力矩电机直接驱动的数控转台。

背景技术

在机床数控转台驱动中，传统的驱动方式通常是旋转伺服电机加蜗轮蜗杆副(齿轮副)机构，由于存在机械传动链，虽有较好的静态刚度，但在完成启动、加速、减速、反转及停车等运动时，会产生弹性变形、摩擦和反向间隙等，造成机械振动、运动响应慢、动态刚度差及其它非线性误差，难以实现高精度加工。

现代高档数控机床数控转台采用永磁环形力矩电机“直接驱动”技术，实现“零传动”，是解决上述问题的重要途径之一。因为数控转台“直接驱动”消除了中间机械传动机构引起的机械传动链误差及速度、加速度等运行参数限制，能直接提供驱动转矩给执行机构，具有损耗低、电气时间常数小、响应速度快等特点。但是，采用“直接驱动”技术的同时，也会带来控制系统及控制策略复杂、静态刚度降低的现象。特别是高档大型加工机床转台，要求电机驱动转矩大、动态响应快、控制精度高、安装体积小，同时对电机的转矩和转矩密度也提出了更高的要求。所以传统的旋转伺服电机加蜗轮蜗杆副结构的转台已不能满足现代大型机床对转台大转矩，高精度的双重要求。即使是现有的力矩电机直接驱动数控转台，也要进一步简化控制策略，提高转台转矩密度。

在传统控制方式下，转台的两个电机需由两台伺服控制器分别控制，除了控制器需要两台外，由于两台电机驱动同一刚度转台，要求两台电机之间必须有合理的功率分配，并要求实现“同步控制”。要解决好这一问题，两控制器之间还必须采取通讯、互联等同步驱动复杂控制策略。

实用新型内容

为解决上述存在的问题，结合转台结构特点，本实用新型提供一种双同步力矩电机直接驱动的数控转台。

本实用新型包括转台底座、转台工作面、电机冷却结构、外转子永磁同步环形力矩电机及内转子永磁同步环形力矩电机，以下简称外转子电机和内转子电机，转台底座是截面为倒T型的环形结构，转台底座和转台工作面通过轴承连接，转台工作面是带有内环和外环的台面，在转台底座内环侧安装有环形电机冷却结构，在电机冷却结构的内环侧和转台工作面内环间安装有内转子电机，在外环侧和转台工作面外环间安装有外转子电机。

电机冷却结构包括冷却环和冷却套，在冷却环的内侧和外侧表面上均开有螺旋形冷却液通道，在冷却环两侧安装有冷却套。

为保证转台电机驱动控制的可靠性和简单性，所述的两台电机采用串联同步驱动方式，且两电机每相绕组对应的反电动势同相位叠加；即两电机的磁极数相同，绕组结构形式对应相同，绕组相序及旋转磁场的旋转方向相同，各相定子绕组轴线径向对应重合，内外转子永磁磁极轴线重合。

两电机的绕组连接方式为星形“Y”和角形“Δ”两种，采用星形“Y”接法时，至少有一个电机绕组为6个接线端子引线方式；采用角形“Δ”接法时，要求两电机绕组均为6个接线端子引线方式。

同时，两电机还必须进行配套设计，具体要求如下：

1、了保证合理的功率分配，两电机绕组采用串联方式，所以，两电机定子绕组导线线规(导线有效截面积)必须相同，以保证同样的电流密度。

2、外转子电机的定子外径为D1，内转子电机的定子内径为D2，在额定转速下，对应电机定子绕组的每相反电动势分别为E₁和E₂，则应有：

当相绕组流过电流I_φ时，则外、内转子电机电磁功率分别为P_e1和P_e2分别为：

P_e1＝3I_φE₁

P_e2＝3I_φE₂

故两电机功率分配比为