CN109570599A - 盘式电机磁悬浮铣刀盘 - Google Patents

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Abstract

盘式电机磁悬浮铣刀盘，包括：外壳、主轴、保护轴承和径向磁悬浮轴承；主轴设置在外壳内且能相对于外壳转动，两个保护轴承分别套在主轴的两端，该铣刀盘还包括轴向磁悬浮轴承、盘式电机定子、径向差分传感器和轴向传感器；主轴为由內轴和外轴构成的双层结构，外轴套在內轴外且与內轴之间留有间隙，內轴和外轴之间通过径向连接盘连接；与现有技术相比，本发明的具体的有益效果是：本发明专利将磁悬浮轴承运用到旋风铣刀盘中，可以提高刀盘的旋转速度，从而提高旋风铣削的加工效率和加工精度。运用盘式电机和双层磁悬浮轴承，有效的缩短了刀盘的轴向尺寸，提高了最大加工直径。

Description

盘式电机磁悬浮铣刀盘
技术领域
本发明涉及机床设计领域，特别是涉及一种盘式电机磁悬浮铣刀盘。
背景技术
旋风铣削是采用旋转刀盘上的多把铣刀依次切削工件表面的一种高速切削方法，他要求刀盘具有较高的旋转速度，然而普通轴承的极限转速限制了刀盘的旋转速度。授权公告号为CN206626094U的实用新型专利提出一种智能化磁悬浮电主轴装置，这种装置虽然可以提高转速，但是装置的轴向尺寸太长，由于旋风铣床工作时工件是放在刀盘内的，且两者需要有一定的倾斜角度，因此刀盘的轴向尺寸限制了最大加工直径。
发明内容
发明目的：
本发明提供一种盘式电机磁悬浮铣刀盘，其目的是解决以往所存在的问题。用以提高刀盘的极限转速，同时尽量缩短刀盘的轴向尺寸，以提高最大加工直径。
技术方案
一种盘式电机磁悬浮铣刀盘，包括：外壳(5)、主轴(7)、保护轴承(1)和径向磁悬浮轴承(4)；主轴(7)设置在外壳(5)内且能相对于外壳(5)转动，两个保护轴承(1)分别套在主轴(7)的(轴向)两端，其特征在于：该铣刀盘还包括轴向磁悬浮轴承(2)、盘式电机定子(6)、径向差分传感器(3)和轴向传感器(10)；主轴(7)为由內轴(7-1)和外轴(7-2)构成的双层结构，外轴(7-2)套在內轴(7-1)外且与內轴(7-1)之间留有间隙，內轴(7-1)和外轴(7-2)之间通过径向连接盘(7-3)连接(径向连接盘(7-3)与內轴(7-1)和外轴(7-2)垂直连接)；
盘式电机定子(6)为两个，两个盘式电机定子(6)设置在主轴(7)外轴(7-2)上，两个盘式电机定子(6)分设于连接盘(7-3)两侧，所述轴向磁悬浮轴承(2)设置在主轴(7)内层的內轴(7-1)上，且两个轴向磁悬浮轴承(2)分设于连接盘(7-3)两侧，
两个径向磁悬浮轴承(4)设置在盘式电机定子(6)外侧(即如图所示的靠近主轴(7)两端的位置)，所述两个径向差分传感器(3)分别置于两个保护轴承(1)外侧，主轴(7)的外轴(7-2)外部的连接盘(7-3)上设置有永磁体安装槽(71)，在该永磁体安装槽(71)内镶嵌有永磁体。
所述径向磁悬浮轴承(4)由外层定子(41)、内层定子(44)、外层线圈(43)、内层线圈(46)、外层转子(9)和内层转子(8)构成，内层定子(44)在外层定子(41)内侧，八个外层线圈(43)缠在外层定子(41)的八个极靴(42)上，八个内层线圈(46)缠在内层定子(44)的八个极靴(45)上，内层转子(8)固定在主轴(7)内层的內轴(7-1)上，外层转子(9)固定在主轴(7)外层的外轴(7-2)上；内层定子(44)对应内层转子(8)，外层定子(41)对应外层转子(9)。
该铣刀盘还包括轴向传感器(10)，轴向传感器(10)置于轴向磁悬浮轴承(2)的线圈铁芯内。
永磁体安装槽(71)内镶嵌有永磁体内嵌有n个永磁体。
内层定子在外层定子内侧，八个外侧线圈缠在外侧定子的八个极靴上，八个内层线圈缠在内层定子的八个极靴上。
优点效果：
一种盘式电机磁悬浮铣刀盘，包括：外壳(5)、主轴(7)、保护轴承(1)、径向磁悬浮轴承(4)、轴向磁悬浮轴承(2)、盘式电机定子(6)、径向差分传感器(3)、轴向传感器(10)、其特征在于所述主轴(7)在外壳(5)内部，所述两个盘式电机定子(6)在主轴(7)外层两侧，所述轴向磁悬浮轴承(2)在主轴(7)内层两侧，所述两个径向磁悬浮轴承(4)在盘式电机定子(6)外侧，所述两个保护轴承(1)分别置于主轴(7)两端，所述两个径向差分传感器(3)分别置于两个保护轴承(1)外侧，所述主轴为双层结构，盘式电机的永磁体镶嵌在主轴(7)的永磁体安装槽(71)内，所述径向磁悬浮轴承(4)由外层定子(41)、内层定子(44)、外层线圈(43)、内层线圈(46)、外层转子(9)、内层转子(8)组成，其特征在于内层定子(44)在外层定子(41)内侧，八个外层线圈(43)缠在外层定子(41)的八个极靴(42)上，八个内层线圈(46)缠在内层定子(44)的八个极靴(45)上，内层转子(8)固定在主轴(7)内层上，外层转子(9)固定在主轴(7)外层上。
与现有技术相比，本发明的具体的有益效果是：
1.本发明专利将磁悬浮轴承运用到旋风铣刀盘中，可以提高刀盘的旋转速度，从而提高旋风铣削的加工效率和加工精度。
2.运用盘式电机和双层磁悬浮轴承，有效的缩短了刀盘的轴向尺寸，提高了最大加工直径。
附图说明
图1为盘式电机磁悬浮铣刀盘半剖视图
图2为盘式电机磁悬浮铣刀盘轴测图
图3为径向磁悬浮轴承正视图
图4为主轴轴测图
图5为径向磁悬浮轴承原理图
图中附图标记说明：
1保护轴承、2轴向磁悬浮轴承、3径向差分传感器、4径向磁悬浮轴承、5外壳、6盘式电机定子、7主轴、8径向磁悬浮轴承内层转子、9径向磁悬浮轴承外层转子、10轴向传感器、41外定子、42外定子极靴、43外线圈、44内定子、45内定子极靴、46内线圈、71永磁体安装槽。
具体实施方式
为了减小刀盘的轴向尺寸，本申请提出两层磁悬浮轴承，这种方式可以有效减小刀盘的轴向尺寸，提高最大铣削直径。
一种盘式电机磁悬浮铣刀盘，包括：外壳(5)、主轴(7)、保护轴承(1)和径向磁悬浮轴承(4)；主轴(7)设置在外壳(5)内且能相对于外壳(5)转动，两个保护轴承(1)分别套在主轴(7)的(轴向)两端，其特征在于：该铣刀盘还包括轴向磁悬浮轴承(2)、盘式电机定子(6)、径向差分传感器(3)和轴向传感器(10)；主轴(7)为由內轴(7-1)和外轴(7-2)构成的双层结构，外轴(7-2)套在內轴(7-1)外且与內轴(7-1)之间留有间隙，內轴(7-1)和外轴(7-2)之间通过径向连接盘(7-3)连接(径向连接盘(7-3)与內轴(7-1)和外轴(7-2)垂直连接)；
盘式电机定子(6)为两个，两个盘式电机定子(6)设置在主轴(7)外轴(7-2)上，两个盘式电机定子(6)分设于连接盘(7-3)两侧，所述轴向磁悬浮轴承(2)设置在主轴(7)内层的內轴(7-1)上，且两个轴向磁悬浮轴承(2)分设于连接盘(7-3)两侧，
两个径向磁悬浮轴承(4)设置在盘式电机定子(6)外侧(即如图所示的靠近主轴(7)两端的位置)，所述两个径向差分传感器(3)分别置于两个保护轴承(1)外侧，主轴(7)的外轴(7-2)外部的连接盘(7-3)上设置有永磁体安装槽(71)，在该永磁体安装槽(71)内镶嵌有永磁体。
所述径向磁悬浮轴承(4)由外层定子(41)、内层定子(44)、外层线圈(43)、内层线圈(46)、外层转子(9)和内层转子(8)构成，内层定子(44)在外层定子(41)内侧，八个外层线圈(43)缠在外层定子(41)的八个极靴(42)上，八个内层线圈(46)缠在内层定子(44)的八个极靴(45)上，内层转子(8)固定在主轴(7)内层的內轴(7-1)上，外层转子(9)固定在主轴(7)外层的外轴(7-2)上；内层定子(44)对应内层转子(8)，外层定子(41)对应外层转子(9)。
该铣刀盘还包括轴向传感器(10)，轴向传感器(10)置于轴向磁悬浮轴承(2)的线圈铁芯内。
永磁体安装槽(71)内镶嵌有永磁体内嵌有n个永磁体。
内层定子在外层定子内侧，八个外侧线圈缠在外侧定子的八个极靴上，八个内层线圈缠在内层定子的八个极靴上。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：
本申请的工作原理和工作过程如下：如图1所示，刀盘主轴(7)共有六个自由度，盘式电机定子(6)控制主轴(7)绕Z轴(垂直于图5的轴)的转动，轴向磁悬浮轴承(2)控制沿Z轴的移动自由度，其余四个自由度由左右两个径向磁悬浮轴承(4)共同控制。
当刀盘不工作时，磁悬浮轴承不通电，保护轴承(1)工作。
当刀盘旋转时，磁悬浮轴承通电，保护轴承(1)不工作，此时主轴(7)悬空。假如主轴(7)在向右的外力作用下向右移动，轴向传感器(10)检测到主轴(7)向右运动后，输入到控制器中，控制器对左侧轴向磁悬浮轴承2的线圈通电，吸引主轴向左运动。同理主轴(7)受到向左的外力时，对右侧的轴向磁悬浮轴承2的线圈通电也能恢复到平衡位置。
当主轴(7)受到沿X方向向下的外力向下运动时，径向差分传感器(3)将检测到的位移信号传给控制器，控制器对径向磁悬浮轴承(4)内外两层X方向两层的线圈(两层的线圈是外线圈43、内线圈46，如图5所示)通入相反的电流，形成闭合磁路，吸引主轴(7)向上运动，同理其他方向也能恢复到平衡位置，如图5所示为主轴(7)同时受到X负方向和Y负方向的外力时径向磁悬浮轴承磁场分布图。

Claims (5)

1.一种盘式电机磁悬浮铣刀盘，包括：外壳(5)、主轴(7)、保护轴承(1)和径向磁悬浮轴承(4)；主轴(7)设置在外壳(5)内且能相对于外壳(5)转动，两个保护轴承(1)分别套在主轴(7)的两端，其特征在于：该铣刀盘还包括轴向磁悬浮轴承(2)、盘式电机定子(6)、径向差分传感器(3)和轴向传感器(10)；主轴(7)为由內轴(7-1)和外轴(7-2)构成的双层结构，外轴(7-2)套在內轴(7-1)外且与內轴(7-1)之间留有间隙，內轴(7-1)和外轴(7-2)之间通过径向连接盘(7-3)连接；
盘式电机定子(6)为两个，两个盘式电机定子(6)设置在主轴(7)外轴(7-2)上，两个盘式电机定子(6)分设于连接盘(7-3)两侧，所述轴向磁悬浮轴承(2)设置在主轴(7)内层的內轴(7-1)上，且两个轴向磁悬浮轴承(2)分设于连接盘(7-3)两侧，
两个径向磁悬浮轴承(4)设置在盘式电机定子(6)外侧，所述两个径向差分传感器(3)分别置于两个保护轴承(1)外侧，主轴(7)的外轴(7-2)外部的连接盘(7-3)上设置有永磁体安装槽(71)，在该永磁体安装槽(71)内镶嵌有永磁体。
2.根据权利要求1所述的盘式电机磁悬浮铣刀盘，其特征在于：所述径向磁悬浮轴承(4)由外层定子(41)、内层定子(44)、外层线圈(43)、内层线圈(46)、外层转子(9)和内层转子(8)构成，内层定子(44)在外层定子(41)内侧，八个外层线圈(43)缠在外层定子(41)的八个极靴(42)上，八个内层线圈(46)缠在内层定子(44)的八个极靴(45)上，内层转子(8)固定在主轴(7)内层的內轴(7-1)上，外层转子(9)固定在主轴(7)外层的外轴(7-2)上；内层定子(44)对应内层转子(8)，外层定子(41)对应外层转子(9)。
3.根据权利要求1所述的盘式电机磁悬浮铣刀盘，其特征在于：该铣刀盘还包括轴向传感器(10)，轴向传感器(10)置于轴向磁悬浮轴承(2)的线圈铁芯内。
4.根据权利要求1所述的盘式电机磁悬浮铣刀盘，其特征在于：永磁体安装槽(71)内镶嵌有永磁体内嵌有n个永磁体。
5.根据权利要求1所述的盘式电机磁悬浮铣刀盘，其特征在于：内层定子在外层定子内侧，八个外侧线圈缠在外侧定子的八个极靴上，八个内层线圈缠在内层定子的八个极靴上。
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