CN108188506A - 一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机 - Google Patents

一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机 Download PDF

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杨勇强
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Abstract

本发明公开一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机，所述螺纹套丝机包括工作台、夹具、导向轴及螺纹套丝机构；所述夹具固定安装于所述工作台一端；所述导向轴固定安装在所述工作台另一端；所述螺纹套丝机构包括电机安装座及旋转轴；所述电机安装座滑动连接于所述导向轴上；所述旋转轴通过轴承安装于所述电机安装座中，所述旋转轴前端设有套线模的固定座，所述旋转轴由无框组合式永磁同步直线电机直接驱动。本发明提供一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机，所述螺纹套丝机减少了中间传动部件，结构简单、传动效率高、扭矩大。

Description

一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机
技术领域
本发明涉及工件加工设备技术领域，特别涉及一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机。
背景技术
螺纹套丝机是一种在管道安装时，根据实际的情况对管道进行螺纹加工的设备，在工件加工领域应用范围非常广泛，相比之前的手工作业，极大地提高了加工效率，减轻了劳动强度。
目前螺纹套丝机的种类越来越多，功能越来越完善，结构也是越来越复杂，但其驱动装置一般仍是采用电机和皮带、齿轮及连杆等传动装置组成，传动的中间环节较多，传动的效率和精度损失较大，同时由于传动部件的数量的增加，性能受到影响，也导致设计、制造及装配的难度加大，成本的增加。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机，所述螺纹套丝机减少了中间传动部件，结构简单，传动效率高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机，所述螺纹套丝机包括工作台、夹具、导向轴及螺纹套丝机构；所述夹具固定安装于所述工作台一端；所述导向轴固定安装在所述工作台另一端；所述螺纹套丝机构包括电机安装座及旋转轴；所述电机安装座滑动连接于所述导向轴上；所述旋转轴通过轴承安装于所述电机安装座中，所述旋转轴前端设有套线模的固定座；所述旋转轴由无框组合式永磁同步直线电机直接驱动，所述无框组合式永磁同步直线电机包括定子组件及转子组件；所述定子组件固定安装于所述电机安装座上，为所述转子组件提供旋转磁场；具有永磁特性的所述转子组件固定安装于所述旋转轴上；
其中，所述定子组件为整圆形或非整圆形结构，所述的定子组件由若干呈扇形结构的定子单元组成；所述的定子单元为独立控制机构；所述定子单元包括有定子铁心及缠绕在所述定子单元上的定子绕组。
优选地，所述电机安装座上设有安装孔，所述安装孔中设有定位台阶，所述轴承置于所述定位台阶两端，由设有固定台阶的所述旋转轴通过后压盖固定在所述安装孔中；其目的在于，所述定位台阶既可以方便轴承的定位安装，又增大了所述螺纹套丝机承担轴向负荷的能力；
优选地，所述转子组件包括转子基座及磁钢基板，所述转子基座固定安装于所述旋转轴上，所述磁钢基板绕所述驱动齿轮轴轴心线均布于所述转子基座上；其目的在于，所述转子基座可以为磁钢基板提供一个安装模板，在组装时，所述转子基座与磁钢基板可以提前装配完成，作为一个整体进入下一步的安装工序，安装方便，提高安装效率，也可防止零散的部件遗漏，不好管理的问题。
进一步优选地，所述旋转轴呈环形柱状结构；所述转子基座固定安装于所述旋转轴末端；所述磁钢基板均布于所述转子基座的侧壁和/或端面；其目的在于，在螺杆径向和/或轴向对所述螺杆提供旋转力矩，增大所述螺杆的旋转力矩；呈环形柱状结构的所述旋转轴可以在工件加工时，使得工件可以直通所述旋转轴，根据不同的需要加工螺纹的长度，不受空间的限制。
优选地，所述转子基座呈双层结构，端面设有开孔，其目的在于，所述双层结构的设计即节省了材料用量，减轻了所述转子基座的重量，降低了电机为克服自身转子重量而额外消耗的电能，又增加了电机转子旋转的半径，增大了旋转力矩；所述的开孔还增大了所述转子基座与外界空气的接触面积，增大了散热效果，保证设备运转的稳定性。
优选地，所述定子组件还包括有定子基座；所述定子基座固定安装于所述电机安装座上；所述定子单元固定安装于所述定子基座上，所述定子基座上设有适配所述定子单元的第三定位凹槽；其目的在于，所述定子基座可以为定子单元提供一个安装模板，在组装时，所述定子基座与定子单元可以提前装配完成，作为一个整体进入下一步的安装工序，安装方便，提高安装效率，也可防止零散的部件遗漏，解决零部件繁多不好管理的问题。
进一步优选地，所述定子基座呈环形盖帽结构，顶部端盖外缘设有安装台阶；所述定子单元置于所述定子基座的侧壁和/或端面；设有防尘网的所述定子基座开口端向外布置；其目的在于，呈环形盖帽结构的所述定子基座为所述定子单元提供了安装位置的多样性，所述定子单元可以为环形固定于侧壁，也可以为盘形固定于端面，对应所述磁钢基板；所述定子基座开口端相外布置的安装形式，加大了定子组件与外界空气的接触面，使得定子组件产生的热量更加容易快速的散发出去；所述防尘网用于防止外界粉尘进入电机内部，影响电机的性能。
优选地，所述定子组件上设有冷却水槽，所述冷却水槽呈螺旋状布置；其目的在于，所述定子组件是需要电力产生旋转的磁场，在测试旋转磁场的同时及所述驱动齿轮轴的转动，会伴随产生大量的热量，影响设备的正常运行，所述冷却水槽中流通的水流能快速将热量带走，保证设备的运行稳定。
优选地，所述螺纹套丝机包括有冷却液循环***，所述冷却液循环***与所述冷却水槽连通；其目的在于，所述冷却液循环***在传统的套丝机设备中只是对加工件表面起到冷却润滑的作用，而在本发明中，所述冷却液循环***与所述冷却水槽连通，除对加工件进行冷却液之外，还对电机进行冷却降温，提高了冷却液的利用率，省去了为使电机冷却降温而单独设立的冷却循环水***，节约了成本，降低了能量损耗。
优选地，所述套线模上开有环形槽，沿所述液槽周向开有输油孔；其目的在于，所述环形槽及输油孔能起到引流导向作用，更加充分地将冷却液引至加工件表面，相比传统的将冷却液出口直接对着加工口的方式，本发明的形式提高冷却液的利用率，增大冷却面积，提高冷却效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、采用无框组合式永磁同步直线电机作为螺纹套丝机的驱动电机，电机转子直接与旋转轴连接，电机定子环绕在转子的周围，固定在电机安装座上，以减少齿轮、减速箱等驱动中间环节，简化了设备的驱动方式及设备的结构形式，提高驱动效率，减少能源的损耗；2、直驱的方式大大减小了设备的体积，减轻了设备重量；3、永磁同步电机直驱的驱动形式具有响应速度快，控制精度高的优点；4、合理设计的冷却液***在冷却加工件，提高加工精度的同时，又有效的实现了对电机定子组件的冷却降温，保证了电机的稳定运行；5、套线模的结构优化，提高冷却液的利用率，增大了冷却液对工件的冷却效果；6、定子组件采用若干独立控制的定子单元组合而成，模块化的设计，降低电机定子的加工难度，且更换方便。
附图说明
图1为本发明所述一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机的结构示意图；
图2为本发明套线模的结构示意图；
图3为本发明实施例一所述一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机的结构示意图；
图4为本发明磁钢基板一的结构示意图；
图5为本发明定子单元一的结构示意图；
图6为本发明实施例二所述一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机的结构示意图；
图7为本发明磁钢基板二的结构示意图；
图8为本发明定子单元二的结构示意图；
图9为本发明实施例三所述一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机的结构示意图；
图中：1、工作台；2、夹具；3、工件；4、支撑座；5、套线模；51、环形槽；52、输油孔；6、旋转轴；61、固定台阶；7、电机安装座；71、定位台阶；8、定子组件；81、定子基座；82、定子单元一；83、定子单元二；9、转子组件；91、转子基座；92、磁钢基板一；93、磁钢基板二；10、键；11、锁紧螺母；12、冷却水槽；13、导向轴；14、轴承；15、防尘网；16、后压盖；17、冷却液循环管。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1-5所示，一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机，所述螺纹套丝机包括工作台1、夹具2、导向轴13及螺纹套丝机构；所述夹具2固定安装于所述工作台1一端；所述导向轴13固定安装在所述工作台1另一端；所述螺纹套丝机构包括有电机安装座7及旋转轴6；所述电机安装座7滑动连接于所述导向轴13上；所述旋转轴6通过轴承14安装于所述电机安装座7中，所述旋转轴6前端设有套线模5的固定座，所述旋转轴6由无框组合式永磁同步直线电机直接驱动，所述无框组合式永磁同步直线电机包括定子组件8及转子组件9；所述定子组件8固定安装于所述电机安装座7上，为所述转子组件9提供旋转磁场；具有永磁特性的所述转子组件9固定安装于所述旋转轴6上；
其中，所述定子组件8为非整圆形结构，所述的定子组件8由六组呈扇形弧状结构的定子单元一82组成；所述的定子单元一82为独立控制机构；所述定子单元一82包括有定子铁心及缠绕在所述定子铁心上的定子绕组。
作为本实施例的优选，所述工作台1上设有辅助固定工件3的支撑座4，所述支撑座置于所述夹具2与电机安装座7之间；所述电机安装座上设有安装孔，所述安装孔中设有定位台阶71，所述轴承14置于所述定位台阶71两端，由设有固定台阶61的所述旋转轴6通过后压盖16固定在所述安装孔中；所述转子组件9包括转子基座91及磁钢基板一92，所述转子基座91固定安装于所述旋转轴6上，所述磁钢基板一92绕所述旋转轴6轴心线均布于所述转子基座91上；进一步优选地，所述旋转轴6呈环形柱状结构；所述转子基座91通过键10安装于所述旋转轴6末端，由锁紧螺母11固定；所述的磁钢基板一92呈扇形弧状结构，均布于所述转子基座91的侧壁；所述转子基座91呈双层结构，尾部端面设有开孔，便于散热；进一步地，所述定子组件8还包括有定子基座81；所述定子基座81固定安装于所述电机安装座7上；所述定子单元一82固定安装于所述定子基座81上；进一步地，所述定子基座81呈环形盖帽结构，顶部端盖外缘设有安装台阶；所述定子单元一82置于所述定子基座81的内侧壁，与所述磁钢基板一92相对应；为增加空气的流通性的同时，防止空气的粉尘或其他杂质进入电机内部，所述定子基座81开口端向外布置，并设有防尘网15；进一步的，所述定子基座上设有冷却水槽12，所述冷却水槽12呈螺旋状布置，与所述螺纹套丝机冷却液循环管17连通；所述套线模5上开有环形槽51，沿所述环形槽51周向均布有输油孔52，所述冷却液循环管17出口置于所述环形槽51。
通电后，所述的定子单元一82为所述磁钢基板一92提供一个径向上旋转的磁场，促使所述定子组件8及转子组件9为所述旋转轴6提供绕所述旋转轴6轴心线旋转的力矩，直接驱动所述旋转轴6旋转，从而带动套线模5对工件3进行螺纹加工。
实施例二
如图6-8所示，一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机，所述螺纹套丝机包括工作台1、夹具2、导向轴13及螺纹套丝机构；所述夹具2固定安装于所述工作台1一端；所述导向轴13固定安装在所述工作台1另一端；所述螺纹套丝机构包括有电机安装座7及旋转轴6；所述电机安装座7滑动连接于所述导向轴13上；所述旋转轴6通过轴承14安装于所述电机安装座7中，所述旋转轴6前端设有套线模5的固定座，所述旋转轴6由无框组合式永磁同步直线电机直接驱动，所述无框组合式永磁同步直线电机包括定子组件8及转子组件9；所述定子组件8固定安装于所述电机安装座7上，为所述转子组件9提供旋转磁场；具有永磁特性的所述转子组件9固定安装于所述旋转轴6上；
其中，所述定子组件8为非整圆形结构，所述的定子组件8由六组呈扇形盘状结构的定子单元二83组成；所述的定子单元二83为独立控制机构；所述定子单元二83包括有定子铁心及缠绕在所述定子铁心上的定子绕组。
作为本实施例的优选，所述工作台1上设有辅助固定工件3的支撑座4，所述支撑座置于所述夹具2与电机安装座7之间；所述电机安装座上设有安装孔，所述安装孔中设有定位台阶71，所述轴承14置于所述定位台阶71两端，由设有固定台阶61的所述旋转轴6通过后压盖16固定在所述安装孔中；所述转子组件9包括转子基座91及磁钢基板一92，所述转子基座91固定安装于所述旋转轴6上，所述磁钢基板二93绕所述旋转轴6轴心线均布于所述转子基座91上；进一步优选地，所述旋转轴6呈环形柱状结构；所述转子基座91通过键10安装于所述旋转轴6末端，由锁紧螺母11固定；所述的磁钢基板二93呈扇形盘状结构，均布于所述转子基座91的端面；所述转子基座91呈双层结构，尾部端面设有开孔，便于散热；进一步地，所述定子组件8还包括有定子基座81；所述定子基座81固定安装于所述电机安装座7上；所述定子单元二83固定安装于所述定子基座81上；进一步地，所述定子基座81呈环形盖帽结构，顶部端盖外缘设有安装台阶；所述定子单元二83置于所述定子基座81的内端面，与所述磁钢基板二93相对应；为增加空气的流通性的同时，防止空气的粉尘或其他杂质进入电机内部，所述定子基座81开口端向外布置，并设有防尘网15；进一步的，所述定子基座上设有冷却水槽12，所述冷却水槽12呈螺旋状布置，与所述螺纹套丝机冷却液循环管17连通；所述套线模5上开有环形槽51，沿所述环形槽51周向均布有输油孔52，所述冷却液循环管17出口置于所述环形槽51。
通电后，所述的定子单元二83为所述磁钢基板一92提供一个径向上旋转的磁场，促使所述定子组件8及转子组件9为所述旋转轴6提供绕所述旋转轴6轴心线旋转的力矩，直接驱动所述旋转轴6旋转，从而带动套线模5对工件3进行螺纹加工。
实施例三
如图9所示，一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机，所述螺纹套丝机包括工作台1、夹具2、导向轴13及螺纹套丝机构；所述夹具2固定安装于所述工作台1一端；所述导向轴13固定安装在所述工作台1另一端；所述螺纹套丝机构包括有电机安装座7及旋转轴6；所述电机安装座7滑动连接于所述导向轴13上；所述旋转轴6通过轴承14安装于所述电机安装座7中，所述旋转轴6前端设有套线模5的固定座，所述旋转轴6由无框组合式永磁同步直线电机直接驱动，所述无框组合式永磁同步直线电机包括定子组件8及转子组件9；所述定子组件8固定安装于所述电机安装座7上，为所述转子组件9提供旋转磁场；具有永磁特性的所述转子组件9固定安装于所述旋转轴6上；
其中，所述定子组件8为非整圆形结构，所述的定子组件8由六组呈扇形弧状结构的定子单元一82及六组呈扇形弧状结构的定子单元二83组成；所述的定子单元一82及定子单元二83均为独立控制机构；所述定子单元一82及定子单元二83各自包括有定子铁心及缠绕在所述定子铁心上的定子绕组。
作为本实施例的优选，所述工作台1上设有辅助固定工件3的支撑座4，所述支撑座置于所述夹具2与电机安装座7之间；所述电机安装座上设有安装孔，所述安装孔中设有定位台阶71，所述轴承14置于所述定位台阶71两端，由设有固定台阶61的所述旋转轴6通过后压盖16固定在所述安装孔中；所述转子组件9包括转子基座91、磁钢基板一92及磁钢基板二93，所述转子基座91固定安装于所述旋转轴6上，所述磁钢基板一92及磁钢基板二93绕所述旋转轴6轴心线均布于所述转子基座91上；进一步优选地，所述旋转轴6呈环形柱状结构；所述转子基座91通过键10安装于所述旋转轴6末端，由锁紧螺母11固定；所述的磁钢基板一92呈扇形弧状结构，均布于所述转子基座91的侧壁；所述的磁钢基板二93呈扇形盘状结构，均布于所述转子基座91的端面；所述转子基座91呈双层结构，尾部端面设有开孔，便于散热；进一步地，所述定子组件8还包括有定子基座81；所述定子基座81固定安装于所述电机安装座7上；所述定子单元二83固定安装于所述定子基座81上；进一步地，所述定子基座81呈环形盖帽结构，顶部端盖外缘设有安装台阶；所述定子单元一82置于所述定子基座81的内侧壁，与所述磁钢基板一92相对应；所述定子单元二83置于所述定子基座81的内端面，与所述磁钢基板二93相对应；为增加空气的流通性的同时，防止空气的粉尘或其他杂质进入电机内部，所述定子基座81开口端向外布置，并设有防尘网15；进一步的，所述定子基座上设有冷却水槽12，所述冷却水槽12呈螺旋状布置，与所述螺纹套丝机冷却液循环管17连通；所述套线模5上开有环形槽51，沿所述环形槽51周向均布有输油孔52，所述冷却液循环管17出口置于所述环形槽51。
通电后，所述的定子单元一82为所述磁钢基板一92提供一个径向上旋转的磁场，所述的定子单元二83为所述磁钢基板二93提供一个轴向上旋转的磁场，共同促使所述定子组件8及转子组件9为所述旋转轴6提供绕所述旋转轴6轴心线旋转的力矩，直接驱动所述旋转轴6旋转，从而带动套线模5对工件3进行螺纹加工。
需要指出的是，在该实施例中，所述定子基座81和转子基座91可以为一体加工成型的结构，也可以组合的形式。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机，所述螺纹套丝机包括工作台、夹具、导向轴及螺纹套丝机构，其特征在于：所述夹具固定安装于所述工作台一端；所述导向轴固定安装在所述工作台另一端；所述螺纹套丝机构包括电机安装座及旋转轴；所述电机安装座滑动连接于所述导向轴上；所述旋转轴通过轴承安装于所述电机安装座中，所述旋转轴前端设有套线模的固定座；所述旋转轴由无框组合式永磁同步直线电机直接驱动，所述无框组合式永磁同步直线电机包括定子组件及转子组件；所述定子组件固定安装于所述电机安装座上，为所述转子组件提供旋转磁场；具有永磁特性的所述转子组件固定安装于所述旋转轴上；
其中，所述定子组件为整圆形或非整圆形结构，所述的定子组件由若干呈扇形结构的定子单元组成；所述的定子单元为独立控制机构；所述定子单元包括有定子铁心及缠绕在所述定子单元上的定子绕组。
2.根据权利要求1所述的一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机，其特征在于，所述电机安装座上设有安装孔，所述安装孔中设有定位台阶，所述轴承置于所述定位台阶两端，由设有固定台阶的所述旋转轴通过后压盖固定在所述安装孔中。
3.根据权利要求1所述的一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机，其特征在于，所述转子组件包括转子基座及磁钢基板，所述转子基座固定安装于所述旋转轴上，所述磁钢基板绕所述驱动旋转轴轴心线均布于所述转子基座上。
4.根据权利要求3所述的一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机，其特征在于，所述旋转轴呈环形柱状结构；所述转子基座固定安装于所述旋转轴末端；所述磁钢基板均布于所述转子基座的侧壁和/或端面。
5.根据权利要求3所述的一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机，其特征在于，所述转子基座呈双层结构，端面设有开孔。
6.根据权利要求1所述的一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机，其特征在于，所述定子组件还包括有定子基座；所述定子基座固定安装于所述本体基座上；所述定子单元固定安装于所述定子基座上。
7.根据权利要求7所述的一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机，其特征在于，所述定子基座呈环形盖帽结构，顶部端盖外缘设有安装台阶；所述定子单元置于所述定子基座的侧壁和/或端面；设有防尘网的所述定子基座开口端向外布置。
8.根据权利要求1所述的一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机，其特征在于，所述定子组件上设有冷却水槽，所述冷却水槽呈螺旋状布置。
9.根据权利要求8所述的一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机，其特征在于，所述螺纹套丝机包括有冷却液循环***，所述冷却液循环***与所述流道连通。
10.根据权利要求1所述的一种无框组合式永磁同步直线电机直驱的螺纹套丝机，其特征在于，所述套线模上开有环形槽，沿所述环形槽周向开有输油孔。
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