[发明专利]平面圆环旋转电机直接构成的机电一体化机床卡盘

摘要

本发明平面圆环旋转电机直接构成的机电一体化机床卡盘，是把平面圆环旋转电机的初级定子安装固定在不旋转的主轴上，使电机次级转子与机床卡盘联结构成一个机械整体，并围绕主轴旋转。使用这种机床卡盘的新机床，完全抛弃主轴箱。使用变频技术、调压技术，就能使该机床卡盘获取各种力矩和转速。它结构简单、紧凑、轻巧、成本低、制作安装很方便省时。该新机床的购买价低、使用省电、维修金少、操作方便。该机床卡盘的普及推广，将会提升我国整个机械装备制造行业的国际竞争力。

主权项

1、平面圆环旋转电机直接构成的机电一体化机床卡盘，是由机床主轴、主轴机架座、机床卡盘、轴承或轴瓦、平面圆环旋转电机的初级定子、初级定子机架座、次级转子、旋转电磁场气隙空间等，共同构造而成；其特征在于：充分利用了平面圆环旋转电机初级定子平面圆环体，与次级转子平面圆环体作相对的平面圆环旋转运动和它们各自的平面圆环体表面及其构成的平面圆环体电磁场气隙空间，都是与其主轴心线相互垂直的机械物理特性，来安装固定电机初级定子平面圆环体在机床主轴上静止不动，而将电机次级转子平面圆环体与机床卡盘联结固定构造成一个机械整体在机床主轴上面旋转；如附图示，取消现行机床的主轴箱，把与原主轴箱旋转主轴相近似的圆筒形空心主轴(7)，水平地安装固定在卧式机床端头的主轴机架即其机架座(6)里面，并使之静止不旋转；主轴机架座(6)也是水平地安装固定在卧式机床端头导轨面上的；平面圆环旋转电机的初级定子平面圆环体(1)，是通过其背后的圆环体紧固联结机架(9)及其机架座(10)，使用销、键等传统的机械联结方式，安装固定在静止不旋转的主轴(7)上面；机床卡盘(4)的内部结构等基本不做改变，仅仅是把它原来与旧的旋转主轴联结的螺纹丝扣部件，改换成使用联结轴承(11)、或使用联结轴瓦(11)等传统的机械联结固定方式，来安装固定在不旋转的主轴(7)上面旋转；其内端面可由主轴(7)外表面上的特定台阶限定，该特定台阶既可以是主轴(7)外表面上预留的限位台阶，也可以是再加装一个圆环厚垫片，更可以是一个带反时针旋转丝扣的内端盖；而其外端面则是使用轴承外端盖(12)、或使用带反时针旋转丝扣的外端盖(12)来限位固定，也可以再加装限位螺丝固定；把机床卡盘(4)外圆壳边的延长部分(5)，延长至超出电机初级定子平面圆环体(1)的外圆环表面边进行防护；把平面圆环旋转电机的次级转子平面圆环体(2)，用传统的机械安装方式螺丝、销、键等，镶嵌安装在机床卡盘(4)后面和主轴(7)相互垂直的内圆环平面(14)上面；即使电机初级定子平面圆环体(1)的平面圆环表面，与电机次级转子平面圆环体(2)的平面圆环表面之间的距离很小且不碰擦，以至构造成了平面圆环旋转电机最合适的平面圆环体电磁场气隙空间(3)；主轴(7)外表面上开设有一个浅槽(8)，直通到电机初级定子平面圆环体(1)与机床卡盘(4)之间的内部空间里面；浅槽(8)上面可以加装保护盖板，也可以不加装保护盖板；浅槽(8)主要是用来安装铺设吹散除去平面圆环体电磁场气隙空间(3)里面尘埃的高压空气流导管；在电机初级定子平面圆环体(1)与机床卡盘(4)之间的内部空间里面，沿主轴(7)外表面周围对准平面圆环体电磁场气隙空间(3)的边沿，装有一圈高压空气流导管吹气嘴，它们喷出的高压空气流，可以很轻易地随时防止进入和清除平面圆环旋转电机平面圆环体电磁场气隙空间(3)里面的各种微小尘埃；浅槽(8)也可以是用来引入电机动力导电线的，这时电机初级定子平面圆环体(1)的线圈绕组接线头，就设在该内部空间里面；当平面圆环旋转电机初级定子线圈绕组(13)通电时，其次级转子平面圆环体(2)，就会被平面圆环体电磁场气隙空间(3)里产生的旋转电磁场力推动旋转，并带动机床卡盘(4)及其上面的工件旋转；使用变频技术、调压技术等制造的现代电机控制设备，就可以随意实现对机床卡盘(4)的启动、停车、高速、低速、正转、反转等等控制，使机床卡盘(4)获得金属切削工作所需要的各种旋转力矩与转速；平面圆环旋转电机的多种设计规格，与各种规格不一的大小机床卡盘(4)很匹配；当需要配套设计使用小功率的电机时，可以使用减少平面圆环体电磁场气隙空间(3)的面积，即是对平面圆环旋转电机缩小外圆直径尺寸和增大内圆直径尺寸，也即是减少或减薄电机铁心体积的方法，也就是以主轴(7)的轴心线为圆心线，同时减少电机初级定子平面圆环体(1)、次级转子圆环体(2)的矽钢片层数及厚度的方法；并相应地同时减小电机初级定子线圈绕组(13)的直径与线径；反之，当需要配套设计使用大功率的电机时，则可以使用增大平面圆环体电磁场气隙空间(3)的面积，即对平面圆环旋转电机增大外圆直径尺于和缩小内圆直径尺寸，即可以使用增加电机铁心体积的方法，也就是以主轴(7)的轴心线为圆心线，同时增加电机初级定子平面圆环体(1)、次级转子平面圆环体(2)的矽钢片层数及厚度；并相应地同时扩大电机初级定子线圈绕组(13)的直径与线径，直至满足使用需求。