CN1231328C - 机床 - Google Patents
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Abstract
一种机床，装备以能在宽速度范围内维持固定输出的电机。该电机有一个具有一初级绕组的定子及一个具有一场磁铁和轴的转子，所述场磁铁包括一个具有沿旋转方向顺序排列的不同极性磁极的第一场磁铁及一个具有沿旋转方向顺序排列的不同极性磁极的第二场磁铁，以及用于使一个场磁铁相对于另一场磁铁沿轴向和旋转方向移动的机构，据此所述第一及所述第二场磁铁的合成磁场是变化的。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机，它采用一种永磁铁作为场磁铁，本发明还特别涉及一种电机和一种控制方法，通过它们可以驱动机床或产生电力。本发明还涉及一种机床。
背景技术
在现有技术的永磁型电机中，感应电动势E是由置于转子内的永磁铁所产生的恒磁通量Φ和该电机的旋转角速度ω来决定的。即当电机的旋转角速度ω(转速)增加时，感应电动势则成比例地增加。
相应地，在一低速范围内可获得高转矩，但由于感应电动势随着转数的增加而增加，使得逆变器的输出电压受限制。其结果是，由于可变速范围窄，在高速范围内操作是困难的。因而采用一种场削弱控制技术(fieldweakening control technology)拓宽高速操作范围。
此外，一种机床的主轴电机装备一齿轮机构以维持宽速度范围内的固定输出，去应付各种各样的工作条件。最近这种电机是在使用一绕组转换单元(winding change-over unit)使主轴电机的每相绕组根据主轴的旋转运动速度在用于低速的绕组和用于高速的绕组之间转换后被驱动。
虽然可采用现有技术中所述的场削弱控制来拓宽高速驱动范围，即利用永磁型电机内的磁通量削弱电流(一电枢的d-轴电流)，但由于电流产生热或效率的降低而受限制。
此外，虽然在加工难以切割的材料如铝合金时需要以高速旋转电机，但由于永磁铁感应电动势的增加而受限制。
当装备齿轮机构等等以维持在宽速度范围内的预定输出功率时，机械部件数目增加，随之而来的噪音或机械振动问题产生了。
当用一绕组变换装置根据主轴转速转换每相的绕组时，从电机主体出来的引线数目增加，于是绕组转换装置的结构变得复杂化。
发明内容
本发明的目的是提供一种装备以能在宽速度范围内维持固定输出功率的电机的机床。
为实现上述目的，本发明提供了一种机床，用于通过使一刀具和一工件相对移动而为该工件提供所希望的加工，包括：一个用于安装刀具的主轴，一台安装在轴头部用于旋转驱动所述的主轴的电机，一个用于驱动所述的电机的逆变器，一个用于控制所述逆变器的控制器，以及刀具数据设定装置，用于预设定所述电机的输出数值大小，所述输出数值对于每个被应用的刀具来说适合于其工作条件，其中所述电机包括：一个具有初级绕组和定子磁极的定子，以及一个具有一与所述定子磁极相对的场磁铁和一轴的转子，所述场磁铁包括一第一场磁铁和一第二场磁铁，第一场磁铁具有沿旋转方向按顺序布置以致极性不同的磁极，第二场磁铁能相对于第一场磁铁转动并具有沿上述旋转方向按顺序布置以致极性不同的磁极，以及一个移动机构，用于根据第一场磁铁和第二场磁铁之间的磁作用力与在转子中产生的转矩的方向之间的平衡使一个场磁铁相对于另一个场磁铁沿轴向以及沿旋转方向移动，当电机被以低速驱动以旋转驱动所述主轴时，所述转子沿向前的方向转动，当电机被以高速和低转矩或在低负载下驱动以旋转驱动所述主轴时，所述转子沿相反的方向驱动，以及当转子沿向前的方向旋转时，通过在所述转子内产生的转矩方向及所述第一场磁铁及所述第二场磁块之间的磁作用力的平衡，所述移动机构使所述第一场磁铁及所述第二场磁铁的等磁极性的磁极中心同相，当转子沿相反的方向旋转时，通过使转子中产生的转矩的方向逆转，所述移动机构使所述第一场磁铁及所述第二场磁铁的等极性的磁极中心异相。
本发明的优选方案如下：
优选地，所述的第一场磁铁被固定在轴上，第二场磁铁被设置成相对于所述轴可移动，且所述第二场磁铁和所述轴通过螺旋功能互相连接，所述螺旋功能包括给予所述轴的螺栓功能及给予所述第二场磁铁的螺母功能。
优选地，还包括一挡块，设置于第二场磁铁的侧表面上，以便能平行于所述轴移动，所述挡块用于防止第二场磁铁移动超过一预定值。
优选地，所述挡块能通过一伺服机构，根据所述电机的转速，平行于所述轴移动。
优选地，对应于所述第一场磁铁和所述第二场磁铁的合成磁极的位移，所述控制器控制供电电流的导前角。
优选地，对应于所述第一场磁铁和第二场磁铁的合成磁极的位移角，控制器控制供电电流导前角。
优选地，用于对旋转运动及往复运动及合成运动进行导向的多个支承机构布置于所述第二场磁铁和所述轴之间。
优选地，还包括一套筒，所述套筒插置于所述第二场磁铁与所述轴之间用于使所述第二场磁铁和所述轴互相电磁绝缘，所述套筒固定于所述第二场磁铁的内周侧上。
优选地，所述套筒由非磁性材料制成，其电阻率高于铁的电阻率。
优选地，还包括弹簧，所述弹簧被设置于所述第二场磁铁前后，以对所述第二场磁铁的旋转运动、往复运动及合成运动导向。
优选地，还包括：一凹部，所述凹部形成在所述第一场磁铁的一个侧表面上在所述第一场磁铁与所述第二场磁铁相互接触之处，以及一凸部，所述凸部形成在所述第二场磁铁的一侧表面上，在第一场磁铁与第二场磁铁互相接触之处；所述凸出部用作一使第二场磁铁与所述轴互相电磁隔绝的套筒。
优选地，所述挡块具有一支承机构，用于对相对于所述第二场磁铁与所述轴的旋转运动、往复运动及合成运动导向。
优选地，在具有所述第二场磁铁的所述转子和所述定子之间的一个气隙大于在具有所述第一场磁铁的所述转子和所述定子之间的一个气隙。
优选地，所述的挡块和所述的伺服机构置于所述第二场磁铁内侧。
附图说明
图1是根据本发明所述的一台电机和一台机床的布置图；
图2是图1中电机的总体结构示意图；
图3是一个示意图，表示图1中电机转子的等极性磁极中心处于同相的情况；
图4表示图1中电机转子的等极性磁极中心处于异相的情况；
图5表示各种不同特性与图1中电机的转速的关系曲线图；
图6是图1中电机的控制框图；
图7表示本发明所述电机的另一种实施例(驱动器断电状态)；
图8表示本发明所述电机的另一种实施例(驱动器接通状态)；
图9表示本发明所述电机的另一种实施例的转子内部；
图10表示本发明所述电机的另一种实施例的转子内部；
图11是本发明所述电机的另一种实施例(驱动器接通状态)的透视图；
图12是本发明所述电机的另一种实施例的透视图；
图13是本发明所述电机的另一种实施例的转子透视图(加上间隙差)；
图14是本发明所述电机的另一种实施例转子示意图；
图15是本发明所述电机的另一种实施例转子示意图(本发明用于一台8极电机的实施例)；
图16是表示本发明所述电机的另一种实施例轴向位移尺寸透视示意图；
图17是本发明所述电机安装其内的另一台机床示意图；
图18是本发明所述电机的另一实施例转子示意图(一个制动挡块置于第二转子内侧)。
具体实施方式
本发明的具体实施方式说明如下。
图1示出装有本发明所述实现方式的永磁型同步电机的机床外形图。
该机床包括用于安装刀具3的主轴1，示于图1中，用于旋转所述主轴的主轴电机2，用于驱动所述主轴电机2的电驱动电路(逆变器)74，用于控制所述逆变器的控制器75，以及悬架式操纵台76或一用于预先设定所述电机的功率输出数值大小的刀具数据设定装置，所述电机适合于每个所述的应用刀具的工作条件，以及X轴进给电机71，Y轴进给电机72和Z轴进给电机73，这些电机用于使所述的刀具与所述的工件发生相对运动，此处省略了一个刀具更换装置。
在该结构中，主轴电机、每个轴的进给电机等等都是依照一组刀具数据和一组工作指令通过悬架式操作台76来驱动的。再者，根据刀具、工件材料及加工的种类使主轴电机以变化很宽的速度转动。
图2是一示意图，表示于图1的电机转子的等极性的中心是异相的情况。
电枢绕组11缠绕并设置在定子芯10的槽内，并被固定到壳体13上，该壳体具有冷却通道，通道内有冷却剂流过。
永磁内嵌型转子20包括固定于轴22上的第一转子20A和相对于轴22可自由活动的第二转子20B。当然转子可以是一表面磁铁型转子而不用永磁体内置型转子。
在第一转子20A中，永久磁铁21A被布置以便成为沿旋转方向交替对正的不同极性的磁极。同样地在第二转子20B中，永久磁铁21B被布置以便成为沿旋转方向交替对正排列的不同极性的磁极。同轴地置于第一和第二两个转子内的场磁铁与定子的磁极相反。
螺母部分23B在第二转子20B内侧形成，将与螺母部分23B相接触的螺栓部分23A在轴上形成。通过连接第二转子20B与具有螺检功能的轴，第二转子20B当相对于轴转动时可沿轴向移动。
再者，挡块24置于与第二转子20B侧表面相分离的位置，以便第二转子20B不会超过离定子中心的预设定位移。又通过提供一驱动器25的伺服机构用于驱动挡块，以使挡块可沿轴向运动，第一场磁铁与第二场磁铁的磁极中心之间的位移可以变化。作为一个结果，可控制对于其缝槽中装有电枢绕组的定子的由第一场磁铁与第二场磁铁组成的总有效磁通量。
通过如上所述方法实施，永久磁铁的有效磁通量可以与转矩方向相对应地变化，下面将对此说明。
在基本上在定子中采用电枢绕组而在转子中采用永磁铁的电机中，在以下情况下即当电机作为一个电动机工作时及当电机作为一个发电机(再生式制动器)工作时，两者之间电机旋转方向是相同的，当电机作为一个电动机工作时及当电机作为一个发电机工作时，两者之间作用于转子的转矩方向是相反的。
另一方面，在电机作为电动机工作的情况下，当转子旋转方向逆转时，转矩方向也逆转。同样地，在电机作为发电机工作的情况下，当转子旋转方向逆转时，转矩方向地逆转。
当上述有关旋转方向和转矩方向的基础理论用于本发明所述具体实施例的机床的电机时，可叙述如下。
如图3所示，当机床在需要大转矩的低速区被驱动时，高转矩特性这样获得：通过强制性地作成所布置的第一转子20A与第二转子20B的等极性中心(centers of equal-polarity)，以及通过定子磁极和反向的永磁铁来增加有效磁通量。
如图4所示，下一步，当电机在高转速范围操作时，比如当象用于飞行器的铝合金那样难以切割的材料被加工时，第一转子20A和第二转子20B的等极性中心作成异相，而第二转子20B相对于轴22移动以加宽第一转子20A与第二转子20B之间的间隙，就象螺母部分从螺栓部分旋出。因而由定子磁极和相对的永磁铁产生的有效磁通量减少。换言之，存在减弱磁场的效果，且在高转速范围可获得一高输出功率特性。
图4示意性地示出一种状态，在该状态通过作成第一转子20A和第二转子20B的等极性中心异相，而第一转子20A与第二转子20B之间缝隙加宽的方式使由定子磁极及相对的永久磁铁产生的有效磁通量减少。
在图3中及在图4左边较低部分有一螺栓端部61、螺栓旋转部分60及螺母部分62的相关联的图。端部61与第一转子20A相对应，螺母部分62与第二转子20B相对应，当螺栓旋进部分60(对应于图2中的部件23A)旋转一个方向时，根据作用在螺母部分62上的转矩的方向螺母部分62紧固或松开。根据作用在转子上的转矩的方向，同样的现象发生在第二转子20B上。
另一方面，在电机作为电动机工作时，向前旋转与向后旋转的转矩方向彼此相反。因此如果图3示出向前旋转状态，图4则是向后旋转状态。
螺母部分23B在第二转子20B内侧形成，将与螺母部分23B接触的螺栓部分23A在轴上形成，它们两者都通过螺旋功能连接。如螺旋方向逆反(例如从左旋到右旋)，虽然示于图3及图4的状态彼此相反，但获得同样的效果。当第二转子20B相对于轴旋转时，它在轴向是可动的。
如图3所示，当电机在向前转动操作中需要高转矩的低转速范围操作时，通过作成第一转子20A与第二转子20B的等极性磁极中心同相以增加由定子磁极和相对的永磁铁产生的有效磁通量可获得高转矩特性。
如图4所示。下面，当电机在高转速范围操作时，例如当在向后转动中象铝合金那样难切割的材料被加工时，第一转子20A和第二转子20B的等极性中心异相，而第二转子20B相对于轴22移动以加宽第一转子20A与第二转子20B之间的缝隙，就象螺母部分从螺栓部分旋开。因此由定子磁极和相对的永磁铁所产生的磁通量减小。换言之，存在削弱磁场的效果，于是在高转速范围可获得一恒定输出功率特性。
下面将要叙述本发明所述电机产生感应电动势的操作。
图5表示有效磁通量、感应电动势和终端电压特性与永磁铁型同步电机的旋转角速度的关系。
感应电动势由置于转子内的永磁铁所产生的恒磁通量φ和电机的旋转角速度ω来决定。即如图5(a)所示，如果恒磁通量φ1为常量，则当旋转角速度ω(转速)增加时，感应电动势E1成比例地增加。
然而，由于供电的终端电压及逆变器容量，使逆变器的输出电压受限制，由电机所产生的感应电动势也受限制，因此在超出永磁型同步电机一定转速之上的范围内，必须实行所谓的“场削弱控制”，目的是减小由永磁铁所产生的磁通量。
由于感应电动势随旋转角速度成比例地增加，故而场削弱控制的电流必须被增加。因此需要一大电流通过初级导体线圈，从而在线圈内产生的热量增加，由于产生的热量超过冷却能力，可导致高转速范围内的电机的效率降低并使永磁铁退磁。
如图5(a)所示，当置于转子内的永磁铁所产生的磁通量φ1在旋转角速度ω1(转速)点变为磁通量φ2时，电机的感应电动势E1变为感应电动势E2。通过利用这一特性，可以限制感应电动势的最大值。
同样地，图5(b)示意性地表示当磁通量φ一点一点地改变以与旋转角速度ω相一致时，感应电动势可以保持常量。
在图6所示的一个用于获得上述特性的装置的实施例中，一台电机的第一场磁铁固定于一轴上，第二场磁铁相对于该轴是自由可动的。该轴与第二场磁铁具有螺旋功能以相互连接，通过在轴上形成螺栓部分及在第二场磁铁内形成螺母部分来实现这种螺旋连接。此外，在离开第二场磁铁内侧面的位置设置一制动挡块，并提供一伺服机构，它能根据转速与轴成平行地移动挡块。
图6示出主轴电机的一个控制电路结构图。
图6示出图1中表示的电机的控制框图。同样的结构不仅可用于主轴电机2，而且可用于每个轴向的进给电机71、72及73。
首行，驱动判断部件101判断永磁型同步电机2的驱动操作，该判断是基于从悬架式操作台(图1中的76)来的一组信息、从设在主轴及每个轴向进给器上的传感器来的信息、以及永磁型同步电机2的转数信息等，并且驱动判断部件101输出电流指令值。从驱动判断部件101输出的电流指令值输入到电流控制块102，以根据永磁型同步电机的输入值及当前电流值，计算得出输出电压指令并输出。
从电流控制块102的输出于旋转坐标转换部件(rotational coordinatetransformation part)103内转换成三相交流，并通过脉宽调制(PWM)转换器主电路104控制永磁型同步电机2。通过深测每相电流(至少2相电流)和转数(可用叶轮转数，再进一步如有一变速装置可利用叶轮转数的倍数值)将永磁型同步电机2的每相电流转换成双轴电流并反馈至电流指令值。再者，转数、磁极位置等等由探测器106探测，并通过磁极位置转换部件107和速度转换部件108反馈给每个控制块。
尽管图6的实施例包括电机2的一个位置-速度传感器和该电机的一个电流传感器，但不带这些传感器部件的用于驱动电机2的一个无传感器结构的控制电路也可应用。
还有，由于在本发明的永磁型同步电机中第一及第二转子的等极性磁极中心根据操作运转条件为同相或异相，本发明的永磁型同步电机通过控制器具有调整供电电流导前角(lead angle)的功能，该控制器用于控制逆变器使导前角与第一场磁铁和第二场磁铁的组合磁极的位移角度(positional shift angle)一致。
调整供电电流导前角的具体实施方式叙述如下。
当电机通过如下方式操作时：固定第一场磁铁于一轴，相对于该轴可活动和自由地连接第二场磁铁，并在轴上形成一螺栓部分和在第二场磁铁内侧形成螺母部分以增加螺旋功能从而与轴和第二场磁铁相互连接，于是第三场磁铁在旋转的同时沿轴向运动。
图13示出当根据操作条件第一转子与第二转子的等极性磁极中心同相或异相时旋转角与轴向位移之间的关系。
参见图16。由于第二转子的旋转角θ与轴向位移ΔL之间的比例关系，轴向位移ΔL用一位移测量仪64测得，并反馈给逆变器的控制电路以用来进行优化控制，从而调整，作为第一场磁铁与第二场磁铁的组合磁极位置的位移角转换值的供电电流的导前角。
图7是本发明所述电机的另一实施例。
第一转子20A固定于轴22上，第2转子20B相对于轴22可活动地且自由地连接，在轴的一部分形成螺栓部分23A，套筒41固定于第二场磁铁的内侧，螺母部分23B固定于套筒41的内侧。于是当第一转子20A与第2转子20B之间的缝隙加宽之际，第二转子20B相对于第一转子20A旋转，就象一螺母部分从螺栓部分旋开。
当第二转子旋转时，于第二场磁铁内侧与轴22之间磁链数发生变化，因为第二场磁铁与轴22之间有小的间隙，于是诸如电解腐蚀这样的问题可能发生。因此，套筒41要以非磁性材料制成，其电阻率要高于铁。这样用套筒41使第二场磁铁内侧与轴22电、磁绝缘开。
支承机构40A、40B置于套筒41内侧以便引导第二场磁体与轴之间的旋转运动、往复运动及合成运动。
通过在轴的一部分上形成螺栓部分23A的螺旋功能使第二转子20B与轴相连接，可动的挡块24置于第二场磁铁的侧面分离的位置，支承机构42、47分别置于挡块24与轴之间及置于挡块与第二转子20B的侧表面之间，以便引导第二转子相对于轴之间的旋转运动、往复运动及合成运动。支承机构42具有推力轴承的功能，又支承机构47虽然是径向轴承，其具有导向旋转运动、往复运动和合成运动的功能。
还有，当装有弹簧48时，支承机构42的功能会有所改进为止推轴承。
下面要述及磁离合器，作为一个能使挡块24与轴平行运动的伺服机构的实施例。
磁离合器的结构是，线圈46绕于轭44上，挡块24也可用作一可动的芯子，轭44与线圈46固定于电机框架49上或电机一部分机身上(图中未画出)。弹簧45置于轭44与挡块24之间，以便在制动激励处具有复位装置的功能。轴承50置于框架49与轴22之间以支承轴22。
图7表示线圈46处于非激励状态，图8表示线圈46处于激励状态。
通过激励线圈46，轭44成为强磁铁以吸引挡块24，而且挡块还具有可动芯子的功能。
此处所示磁离合器是一个伺服机构的例子，它能使档决24与轴平行地移动，挡块可以用下述方式准确地进行定位：采用一液压驱动器，采用一旋转机构及一滚珠丝杠(ball screw)的直线驱动装置、一线性电机或诸如此类的装置。
图9示出将要固定于第二转子20B内侧的套筒41的一个实施例。
作为固定第二转子与轴的一个方法，第二转子20B与套筒41通过在该两部件的接触面上形成凸出及凹陷部分的方式被固定安装。图中亦示出固定于轴22上的第一转子20A和与轴分离的第二转子20B两者之间内侧部分的结构的差别。
图10表示本发明的另一种具体实施方式。
凹部53在第一场磁铁的一个侧表面形成，在此处第一场磁铁与第二场磁铁互相接触，且也起套筒作用的凸部54在第二场磁铁内形成。凸部54与套筒41可形成一个部件。如此做对于套筒可保证足够的空间。因此这是通过有效地设置弹簧48、支承机构40A、40B及螺母部分23B获得一个具有细的轴向厚度的第二转子的电机的一个方法。
图11表示本发明的另一个具体实施例。
示于图11的基本部件与图7的基本部件相同，但相应于磁离合器的一个部件有所改变。图11示出在激励情况下的线圈46，以及在激励切断时通过弹簧45轭44已与挡块脱离。再者，该实施方式有一特性即：由于受转矩作用的螺栓部分23A与螺母部分23B之间的相互作用，通过螺旋功能，有一推力作用于第二转子20B上。因此当线圈46的激励切断时，由于螺旋及转矩之间的相互作用，能产生的附加推力推出挡块24，而使挡块24从轭44脱离。轭44通过臂52固定于框架49上，或固定于压缩机的一个部件上，图中未画出。
与图7及图8同样，示于图11的磁离合器是能使挡块24与轴相平行移动的一个伺服机构的实施例，挡块的定位可采用液压驱动器、利用一转子及一滚珠丝杠的线性驱动装置、直线电机或诸如此类的装置更精确地执行。
图12表示本发明的其它具体实施方式。
图12表示一个静态的挡块24，多个弹簧48及51分别置于挡块24与第二转子20B之间和第一转子20A与第二转子20B之间，从而可以抑制在第二转子中的快速波动效应，且可辅助第二转子20B通过转矩方向的运动。
当然，图中所示的构成部件可以各种方式组合，或可根据应用目的进行增减。
图13表示本发明所述另一实施例电动发电机。
本发明所述的这一电机其特征是：第一转子20A牢牢地固定于轴22上，但第二转子20B对于轴有自由度。因此在第二转子20B与轴22之间在此机械尺寸上有一小的缝隙，据此当大转矩或一个离心力则施加于转子20B上时，第二转子20B可能成为偏心的。介于具有第二场磁铁的第二转子20B与定子之间的气隙2做成大于介于具有第一场磁铁的第一转子20A与定子之间的气隙1。通过此法可以预防第2转子20B由于偏心引起的与定子之间的机械接触。
图14表示本发明所述的又一实施例的电动机。
这是一永磁型同步电动机，其中示于图2的第二转子的螺栓23被取消了，提供了旋转角θ可以移动的机构。
对轴22设置了象嵌齿轮的凹凸部分而取代图2所示的第二转子的螺栓部分，提供了凹凸部分后的轴插入第二转子的内径侧。但是当轴22插入第二转子的内径侧时，只当增大沟槽宽度使其大于啮合齿宽度时，固定的旋转角θ才可移动。再者，通过在啮合齿与沟槽之间设置弹簧26和阻尼器27可减轻快速振动。
图18表示本发明所述的又一实施例的电机。
依据本发明的电机，其特征为：第二转子20B的内部尺寸短于外部尺寸，挡块24与伺服机构25设置在第二转子20B内。因而取得了了一种效果，即包括挡块和伺服机构在内的整个转子长度受到抑制。
虽然本发明的上述说明是关于4极电机的，但不需要赘述，本发明也适用于一2极电机或一6级电机。作为一例，图15表示一永磁型同步电机的转子，在其中本发明用于一8极电机。再者，本发明可适用于任何类型的转子，内藏磁铁型或表面磁铁型皆可。
图17表示一种结构外形，其中本发明的电机用作一主轴电机，而一直线电机用作一轴向进给机构。
近来采用直线电机的机床已有增多，因为用直线电机直接轴向进送具有许多优点，即轴向进送更平稳且传送速度比用转动机械和滚珠丝杠相结合的轴向进给器更快。
当然，一种组合型的轴向进给器其中一个轴向上用直线电机作轴向进送，而在另一轴向上用旋转机械和滚珠丝杠相结合作轴向进给也是可接受的。
由于本发明所述永磁型同步电机是构建在第一及第二场磁铁的磁极中心变化的条件下，这就带来了一种效果，即由相反于定子磁极的永久磁铁产生的有效磁通量可以发生变化，这适合于机床用电机，对其而言，会获得宽范围的变速控制。
Claims (14)
1.一种机床，用于通过使一刀具和一工件相对移动而为该工件提供所希望的加工，包括：
一个用于安装刀具的主轴，
一台安装在轴头部用于旋转驱动所述的主轴的电机，
一个用于驱动所述的电机的逆变器，
一个用于控制所述逆变器的控制器，以及
刀具数据设定装置，用于预设定所述电机的输出数值大小，所述输出数值对于每个被应用的刀具来说适合于其工作条件，
其中所述电机包括：
一个具有初级绕组和定子磁极的定子，以及一个具有一与所述定子磁极相对的场磁铁和一轴的转子，所述场磁铁包括一第一场磁铁和一第二场磁铁，第一场磁铁具有沿旋转方向按顺序布置以致极性不同的磁极，第二场磁铁能相对于第一场磁铁转动并具有沿上述旋转方向按顺序布置以致极性不同的磁极，以及
一个移动机构，用于根据第一场磁铁和第二场磁铁之间的磁作用力与在转子中产生的转矩的方向之间的平衡使一个场磁铁相对于另一个场磁铁沿轴向以及沿旋转方向移动，
当电机被以低速驱动以旋转驱动所述主轴时，所述转子沿向前的方向转动，当电机被以高速和低转矩或在低负载下驱动以旋转驱动所述主轴时，所述转子沿相反的方向驱动，以及
当转子沿向前的方向旋转时，通过在所述转子内产生的转矩方向及所述第一场磁铁及所述第二场磁块之间的磁作用力的平衡，所述移动机构使所述第一场磁铁及所述第二场磁铁的等磁极性的磁极中心同相，当转子沿相反的方向旋转时，通过使转子中产生的转矩的方向逆转，所述移动机构使所述第一场磁铁及所述第二场磁铁的等极性的磁极中心异相。
2.如权利要求1所述的机床，其特征在于：所述的第一场磁铁被固定在轴上，第二场磁铁被设置成相对于所述轴可移动，且所述第二场磁铁和所述轴通过螺旋功能互相连接，所述螺旋功能包括给予所述轴的螺栓功能及给予所述第二场磁铁的螺母功能。
3.如权利要求2所述的机床，其特征在于：还包括一挡块，设置于第二场磁铁的侧表面上，以便能平行于所述轴移动，所述挡块用于防止第二场磁铁移动超过一预定值。
4.如权利要求3所述的机床，其特征在于：所述挡块能通过一伺服机构，根据所述电机的转速，平行于所述轴移动。
5.如权利要求1所述的机床，其特征在于：对应于所述第一场磁铁和所述第二场磁铁的合成磁极的位移，所述控制器控制供电电流的导前角。
6.如权利要求1所述的机床，其特征在于：对应于所述第一场磁铁和第二场磁铁的合成磁极的位移角，控制器控制供电电流导前角。
7.如权利要求2所述的机床，其特征在于：用于对旋转运动及往复运动及合成运动进行导向的多个支承机构布置于所述第二场磁铁和所述轴之间。
8.如权利要求2所述的机床，其特征在于：还包括一套筒，所述套筒插置于所述第二场磁铁与所述轴之间用于使所述第二场磁铁和所述轴互相电磁绝缘，所述套筒固定于所述第二场磁铁的内周侧上。
9.如权利要求8所述的机床，其特征在于：所述套筒由非磁性材料制成，其电阻率高于铁的电阻率。
10.如权利要求2所述的机床，其特征在于：还包括弹簧，所述弹簧被设置于所述第二场磁铁前后，以对所述第二场磁铁的旋转运动、往复运动及合成运动导向。
11.如权利要求2所述的机床，其特征在于：还包括：一凹部，所述凹部形成在所述第一场磁铁的一个侧表面上在所述第一场磁铁与所述第二场磁铁相互接触之处，以及一凸部，所述凸部形成在所述第二场磁铁的一侧表面上，在第一场磁铁与第二场磁铁互相接触之处；所述凸出部用作一使第二场磁铁与所述轴互相电磁隔绝的套筒。
12.如权利要求3所述的机床，其特征在于：所述挡块具有一支承机构，用于对相对于所述第二场磁铁与所述轴的旋转运动、往复运动及合成运动导向。
13.如权利要求2所述的机床，其特征在于：在具有所述第二场磁铁的所述转子和所述定子之间的一个气隙大于在具有所述第一场磁铁的所述转子和所述定子之间的一个气隙。
14.如权利要求4所述的机床，其特征在于：所述的挡块和所述的伺服机构置于所述第二场磁铁内侧。
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