CN208357706U - 智能化直驱电磁锻造锤 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及锻造技术领域，具体是一种智能化直驱电磁锻造锤，包括机架，机架上部连接有上横梁，机架内侧设有上模、下模，上横梁的内腔设有圆筒型直线电机，圆筒型直线电机包括电机外壳、筒型的定子和圆柱型的动子，定子包括若干个依次连接的定子单元，定子单元包括铁芯、线圈绕组，铁芯是圆环形，线圈绕组设置在圆环形的内侧，线圈绕组连接电源；动子包括动子螺杆、永磁体、滚珠套、紧定套，永磁体为内圈带螺纹的环形结构，永磁体安装在动子螺杆上，永磁体的尾部具有滚珠导向套，尾部采用紧定套轴向锁紧。本实用新型不需要任何装换装置而直接产生推力，其运动可以无机械接触，使传动零部件不磨损，从而大大减少了机械损耗。

Description

智能化直驱电磁锻造锤

技术领域

本实用新型涉及锻造技术领域，具体是一种智能化直驱电磁锻造锤。

背景技术

锻锤是利用传动机构使落下部分产生运动并积累动能，在极短的时间施加给锻件，使之获得塑性变形能，完成各种锻压工艺的锻压机械，落下部分包括活塞、锤杆、锤头、上砧或上模块。锻锤在锻造工业中一直发挥着重要作用。

虽然随着其它一些锻压设备，如液压机和机械压力机等设备的出现，在一定程度上取代了一部分锻锤的工作，但是直到现在，锻锤，尤其是模锻锤，在各国锻造工业中仍占主导地位，绝大多数模锻件都是在锤上生产的。

当前锻锤设备中的空气锤因环境污染、噪声污染、精度低等一系列缺点，已被列入淘汰计划。电液锤是当前应用较为广泛的锻锤设备，但是在使用过程中，也存在能源利用率低、硬性打击、设备维护需求高等问题，电液锤的使用被上述问题所困扰。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种智能化直驱电磁锻造锤。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

一种智能化直驱电磁锻造锤，包括机架，机架上部连接有上横梁，机架内侧设有上模、下模，上横梁的内腔设有圆筒型直线电机，圆筒型直线电机带动上模移动。

所述圆筒型直线电机包括电机外壳、筒型的定子和圆柱型的动子，定子安装在电机外壳的内侧，动子插入定子内部，动子的外径与定子腔的内径具有一定距离的气隙。

所述定子包括若干个依次连接的定子单元，定子单元包括铁芯、线圈绕组，铁芯是圆环形并具有线圈室，饼式线圈绕组设置在圆环形的内侧，放入线圈室中，线圈绕组连接电源。

所述动子包括动子螺杆、永磁体、滚珠套、紧定套，永磁体为内圈带螺纹的环形结构，永磁体通过螺纹连接方式依次按设定好的磁极排列顺序安装在动子螺杆上，永磁体头部靠在动子螺杆的轴肩上，永磁体的尾部具有滚珠导向套，尾部采用紧定套轴向锁紧，动子螺杆的一端设有锥套，锥套外侧采用锁紧螺母轴向锁紧。

向圆筒型直线电机的线圈绕组中通入三相对称正弦电流，会产生沿气隙圆周呈正弦分布的气隙磁场，与动子的永磁体产生电磁推力，在电磁推力的作用下，动子在定子腔中实现轴向线性运动，动子的永磁体在气隙磁场的线速度为v＝2fτ，v代表线速度，f代表电流频率，τ为永磁体极距。动子的外径与定子腔的内径设有一定距离的气隙，在发生线性运动时动子不与定子发生任何接触，运动的方向沿定子腔的轴线方向。

所述定子包括冷却管道，冷却管道为螺旋盘线的形状，冷却管道与线圈绕组采用热塑的方式安装在一起。铁芯上设有冷却管进出槽，冷却管道的进管及出管沿冷却管进出槽设置。冷却管道与线圈绕组热传导接触，冷却液循环穿过冷却管道使线圈绕组和铁芯达到冷却目的。

冷却管道的进管穿出电机外壳外部的进液集流排，冷却管道的出管穿出电机外壳外部的出液集流排，进液集流排和出液集流排上分别设有若干引出孔，冷却管道的进管及出管穿过引出孔，引出孔用于将冷却管引出至电机外壳。每个定子单元的冷却管从电机外壳引出后汇集到集流排上，由总阀控制冷却液的进出循环。

所述上横梁顶部连接动子呼吸轴承室，动子呼吸轴承室包括轴承室，动子尾部一端插入轴承室内，轴承室的内壁连接有动子导向套，轴承室的顶部内壁连接有空气弹簧，轴承室的内壁开设有多个气孔，轴承室的外侧设有呼吸室，呼吸室由冲孔板围成，冲孔板与轴承室之间设过滤网。

动子呼吸轴承室的作用是在动子运动时，使动子的滚珠套始终位于动子导向套内被有效引导，从而保证直线电机的动子与定子之间的气隙稳定；空气弹簧的作用是缓冲动子在复位时对轴承室所产生的碰撞，安装在轴承室内的顶部；由于动子在定子腔体内动作时会产生气压波动，故腔体需要与大气保持连通，因此轴承室具有气孔；由于锻造环境恶劣，空气中粉尘较多，在轴承室的外圈设置呼吸室，用以过滤空气，起到除尘效果，呼吸室的设置可以增大进排气流量，以满足气体的流通速度需求。

所述定子单元铁芯的一侧表面设有两个定位销，另一侧表面设有两个定位孔，相邻两个定子单元通过定位销与定位孔定位并装配在一起。

所述机架包括底座，底座上部为立柱，立柱上部连接机架法兰，机架内侧设有下模座安装槽和锁紧槽，下模座通过锁紧块将其固定在下模座安装槽内并锁紧，下模与下模座连接固定。

所述动子螺杆一端通过锤头滑块连接上模，锤头滑块分为上部的锤柄和下部的锤头两部分，锤柄上端中心开设有锥形孔，锥形孔与动子螺杆端部的锥套相连接并锁紧，锤头下部通过锁紧块与上模锁紧固定，使动子在运动时连同带动锤头滑块一起运动，从而带动上模运动，进而完成锻造工作。

所述机架的立柱内侧安装有滑轨，锤头滑块沿滑轨做上下运动。

所述上横梁具有内腔结构，圆筒型直线电机固定安装在上横梁内腔的电机安装面上；上横梁的内部带有锤柄护套，锤柄护套设置在电机安装面的下方并深出上横梁外部，锤柄护套内侧设有双重防尘条，双重防尘条的作用是避免灰尘从下方进入上横梁的内腔，以免影响圆筒型直线电机，起到防尘作用。

所述上横梁顶部设有端盖法兰，端盖法兰下部与电机外壳通过止口定位，端盖法兰上部与动子呼吸轴承室连接。上横梁的底座法兰与机架法兰连接，二者之间设有减震块，通过减震紧固件锁紧底座法兰与机架法兰，使本实用新型的上、下部连接为统一整体。

所述定子单元的数量为3的倍数。

本实用新型所达到的有益效果是：

本实用新型不需要任何装换装置而直接产生推力，其运动可以无机械接触，使传动零部件不磨损，从而大大减少了机械损耗。

通过伺服控制器根据锻造需求实时调整电流频率，以控制气隙磁场的线速度，从而精确改变电磁推力的大小，得到所需的锻锤打击能量，实现柔性锻造，消除了传统空气锤、液压锤打击能量不可控、硬性打击、故障率高等缺点。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型结构示意图；

图2是圆筒型直线电机的结构示意图；

图3是动子和定子的结构示意图；

图4是定子单元的结构示意图；

图5是动子呼吸轴承室的结构示意图。

图中：1、圆筒型直线电机；2、电机安装面；3、锤柄护套；4、防尘条；5、减震紧固件；6、锤头；7、上模；8、锁紧块；9、下模座；10、底座；11、下模；12、立柱；13、滑轨；14、锤柄；15、机架法兰；16、底座法兰；17、上横梁；18、端盖法兰；19、动子呼吸轴承室；20、动子螺杆；21、锥形孔；22、电机外壳；23、进液集流排；24、出液集流排；25、引出孔；26、冷却管道；27、锁紧螺母；28、锥套；29、铁芯；30、线圈绕组；31、永磁体；32、滚珠套；33、紧定套；34、定位孔；35、定位销；36、过滤网；37、轴承室；38、动子导向套；39、空气弹簧；40、气孔；41、呼吸室；42、冲孔板；43、冷却管进出槽。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例：

如图1至图4所示，一种智能化直驱电磁锻造锤，包括机架，机架包括底座10，底座10上部为立柱12，立柱12上部连接机架法兰15，机架通过机架法兰15连接有上横梁17，上横梁17上部连接动子呼吸轴承室19。机架内侧分别设有上模7、下模11，上横梁17的内腔设有圆筒型直线电机1。

所述上横梁17具有内腔结构，圆筒型直线电机1固定安装在上横梁17内腔的电机安装面2上。圆筒型直线电机1包括电机外壳22、筒型的定子和圆柱型的动子，定子安装在电机外壳22的内侧，动子插入定子内部，动子的外径与定子腔的内径具有一定距离的气隙。

所述定子是由若干个定子单元沿轴向彼此装配在一起组成的，每个定子单元使用完全相同的结构，定子单元之间互锁装配，定子单元的数量为3的倍数。定子单元包括铁芯29、线圈绕组30，铁芯29是圆环形并具有线圈室，饼式线圈绕组30设置在圆环形的内侧，放入线圈室中，线圈绕组30连接电源，电源连接伺服控制器。所述的每个饼式线圈绕组30的线圈绕组长度，在900米至1800米之间之间，线圈的直径，可以在1.2毫米至2.0毫米之间。所涉及的长度和直径取决于相应锻锤的类型和大小是不同的。

所述定子单元铁芯29的一侧表面设有两个定位销35，另一侧表面设有两个定位孔34。

所述动子包括动子螺杆20、永磁体31、滚珠套32、紧定套33，永磁体31使用钕铁硼(NdFeB)材料制成，永磁体31为内圈带螺纹的环形结构，永磁体31通过螺纹连接方式依次按设定好的磁极排列顺序安装在动子螺杆20上，永磁体31头部靠在动子螺杆20的轴肩上，永磁体31的尾部具有滚珠套32，用于导向，尾部采用紧定套33轴向锁紧，动子螺杆20的一端设有锥套28，锥套28外侧采用锁紧螺母27轴向锁紧。

所述动子永磁体31的外径在90毫米到200毫米之间，铁芯29的内径在94毫米-204毫米之间，与所匹配的动子永磁体产生2mm气隙。铁芯的外径在214毫米-325毫米之间。所涉及的参数取决于相应锻锤的类型和大小是不同的。

所述定子包括冷却管道26，冷却管道26采用铜管为螺旋盘线的形状，冷却管道26与线圈绕组30采用热塑的方式安装在一起。铁芯29上设有冷却管进出槽43，冷却管道26的进管及出管沿冷却管进出槽43设置。冷却管道26的进管穿出电机外壳外部的进液集流排23，冷却管道26的出管穿出电机外壳外部的出液集流排24，进液集流排23和出液集流排24上分别开设有若干引出孔25，冷却管道26的进管及出管穿过引出孔25，引出孔25用于将冷却管道引出至电机外壳22。

如图1、图5所示，所述上横梁17顶部连接动子呼吸轴承室19，动子呼吸轴承室19包括轴承室37，动子尾部一端插入轴承室37内，轴承室37的内壁连接有动子导向套38，轴承室37的顶部内壁连接有空气弹簧39，轴承室37的内壁开设有多个气孔40，轴承室37的外侧设有呼吸室41，呼吸室41由冲孔板42围成，冲孔板42与轴承室37之间填充有过滤网36。

机架内侧设有下模座安装槽和锁紧槽，下模座9通过锁紧块8将其固定在下模座安装槽内并锁紧，下模11与下模座9连接固定。所述动子螺杆20一端通过锤头滑块连接上模7，锤头滑块分为上部的锤柄14和下部的锤头6两部分，锤柄14上端中心开设有锥形孔21，锥形孔21与动子螺杆20端部的锥套28相连接并锁紧，锤头6下部通过锁紧块与上模7锁紧固定。

所述机架的立柱12内侧安装有滑轨13，锤头滑块沿滑轨13做上下运动。上横梁17的内部带有锤柄护套3，锤柄护套3设置在电机安装面2的下方并深出上横梁17外部，锤柄护套3内侧设有双重防尘条4。

所述上横梁17顶部设有端盖法兰18，端盖法兰18下部与电机外壳22通过止口定位，端盖法兰18上部与动子呼吸轴承室19连接。上横梁17的底座法兰16与机架法兰15连接，二者之间设有减震块，通过减震紧固件5锁紧底座法兰16与机架法兰15，使本实用新型的上、下部连接为统一整体。

Claims (10)

1.一种智能化直驱电磁锻造锤，其特征在于，包括机架，机架上部连接有上横梁，机架内侧设有上模、下模，上横梁的内腔设有圆筒型直线电机，圆筒型直线电机带动上模移动，所述圆筒型直线电机包括电机外壳、筒型的定子和圆柱型的动子，定子安装在电机外壳的内侧，动子插入定子内部，动子的外径与定子腔的内径具有一定距离的气隙，所述定子包括若干个依次连接的定子单元，定子单元包括铁芯、线圈绕组，铁芯是圆环形，线圈绕组设置在圆环形的内侧，线圈绕组连接电源，所述动子包括动子螺杆、永磁体、滚珠套、紧定套，永磁体为内圈带螺纹的环形结构，永磁体通过螺纹连接方式依次按设定好的磁极排列顺序安装在动子螺杆上，永磁体头部靠在动子螺杆的轴肩上，永磁体的尾部具有滚珠导向套，尾部采用紧定套轴向锁紧，动子螺杆的一端设有锥套，锥套外侧采用锁紧螺母轴向锁紧。

2.根据权利要求1所述的智能化直驱电磁锻造锤，其特征在于，所述定子包括冷却管道，冷却管道为螺旋盘线的形状，冷却管道与线圈绕组安装在一起，铁芯上设有冷却管进出槽，冷却管道的进管及出管沿冷却管进出槽设置，冷却管道的进管穿出电机外壳外部的进液集流排，冷却管道的出管穿出电机外壳外部的出液集流排，进液集流排和出液集流排上分别设有若干引出孔，冷却管道的进管及出管穿过引出孔。

3.根据权利要求1或2所述的智能化直驱电磁锻造锤，其特征在于，所述上横梁顶部连接动子呼吸轴承室，动子呼吸轴承室包括轴承室，动子尾部一端插入轴承室内，轴承室的内壁连接有动子导向套，轴承室的顶部内壁连接有空气弹簧，轴承室的内壁开设有多个气孔，轴承室的外侧设有呼吸室，呼吸室由冲孔板围成，冲孔板与轴承室之间设过滤网。

4.根据权利要求1或2所述的智能化直驱电磁锻造锤，其特征在于，所述定子单元铁芯的一侧表面设有两个定位销，另一侧表面设有两个定位孔，相邻两个定子单元通过定位销与定位孔装配在一起。

5.根据权利要求1所述的智能化直驱电磁锻造锤，其特征在于，所述机架包括底座，底座上部为立柱，立柱上部连接机架法兰，机架内侧设有下模座安装槽和锁紧槽，下模座通过锁紧块将其固定在下模座安装槽内并锁紧，下模与下模座连接固定。

6.根据权利要求1或5所述的智能化直驱电磁锻造锤，其特征在于，所述动子螺杆一端通过锤头滑块连接上模，锤头滑块分为上部的锤柄和下部的锤头两部分，锤柄上端中心开设有锥形孔，锥形孔与动子螺杆端部的锥套相连接并锁紧，锤头下部通过锁紧块与上模锁紧固定。

7.根据权利要求6所述的智能化直驱电磁锻造锤，其特征在于，所述机架的立柱内侧安装有滑轨，锤头滑块沿滑轨做上下运动。

8.根据权利要求6所述的智能化直驱电磁锻造锤，其特征在于，所述上横梁具有内腔结构，圆筒型直线电机固定安装在上横梁内腔的电机安装面上，上横梁的内部带有锤柄护套，锤柄护套设置在电机安装面的下方并深出上横梁外部，锤柄护套内侧设有双重防尘条。

9.根据权利要求6所述的智能化直驱电磁锻造锤，其特征在于，所述上横梁顶部设有端盖法兰，端盖法兰下部与电机外壳通过止口定位，上横梁的底座法兰与机架法兰连接，二者之间设有减震块，通过减震紧固件锁紧底座法兰与机架法兰。

10.根据权利要求1所述的智能化直驱电磁锻造锤，其特征在于，所述定子单元的数量为3的倍数。