CN108326213A - 无框组合式永磁同步电机直驱的辗环机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无框组合式永磁同步电机直驱的辗环机，所述辗环机主要包含轴向轧环机构、径向轧环机构及固定机架，所述轴向轧环机构和所述径向轧环机构分别位于所述固定机架的两端相对，驱动电机用于驱动所述辗环机的运动；驱动电机为无框组合式永磁同步电机，包含相对的转子组件和定子组件，定子组件包含定子绕组绕和定子铁心浇筑为一体成型的扇形块，多个扇形块环布和/或周布在转子组件上。本发明将动力部件作为电机的动子，电机与机械部分融为一体，减少齿轮、减速箱等驱动中间环节，简化驱动方式及结构，提高驱动效率，减少能源的损耗。
Description
技术领域
本发明涉及辗环设备领域，具体涉及一种无框组合式永磁同步电机直驱的辗环机。
背景技术
辗环机，亦称扎环机、环扎机、扩孔机，是轴承行业广泛采用的套圈锻件生产专用锻压设备，用于将上道制坯工序锻造的环形毛坯辗扩成形，是使环件产生连续局部塑性变形，进而实现壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形的塑性加工工艺。目前，辗环机的轴向、径向辗轧辊子的驱动一般采用电机、三角传动皮带、减速箱及传动齿轮组成，其辗轧辊子轴向及径向的移动多采用液压缸推动，由于中间传动部件多，造成功率损耗较大，传动精度较低，轴向、径向辗轧辊子的速度不匹配等问题。另外，目前用于大型辗环机上的液压式推力辊装置，推力辊的位置调整均通过手动旋转丝杠完成；但在大型数控的辗环机上加工的环件规格相差较大，手动调整劳动强度高，效率差，利用液压驱动不易控制轴向及径向辗轧辊子的实际位置，这些问题均造成了辗制工件的成形精度不高。
因此，上述存在的问题还需进一步加以改善优化。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的问题，提供了无框组合式永磁同步电机直驱的辗环机，采用一种无框组合式永磁同步电机作为轴向辗轧辊、径向辗轧辊、机架移动装置、轴向驱动装置、径向驱动装置的直接驱动装置，固定在移动机架和固定机架上，本发明将动力部件作为电机的转子固连的部分，电机与机械部分融为一体，减少齿轮、减速箱等驱动中间环节，同时采用无框组合式永磁同步电机和丝杆螺母机构相配合作用来进行直线运动，以保证辗轧辊位置地精确控制，简化驱动方式及结构，提高驱动效率，减少能源的损耗。
本发明的上述目的是通过以下技术方案予以实现的。
一种无框组合式永磁同步电机直驱的辗环机，所述辗环机主要包含轴向轧环机构、径向轧环机构及固定机架，所述轴向轧环机构和所述径向轧环机构分别位于所述固定机架的两端相对；所述辗环机还包含有驱动电机，所述驱动电机用于驱动所述辗环机的运动；所述轴向轧环机构包含依次相连的机架移动装置、移动机架及所述移动机架上部的轴向移动装置，所述移动机架内安装有轴向辗轧辊；所述径向轧环机构包含有依次分布的芯辊、径向辗轧辊和径向移动装置，所述径向移动装置用于控制所述径向辗轧辊的径向移动；所述机架移动装置、所述轴向移动装置和所述径向移动装置均包含有移动件和套设在所述移动件上的移动底座，所述移动件用于调整所述移动底座的位移，所述移动件为移动丝杆和与所述移动丝杆直线移动配合的丝杆螺母，所述丝杆螺母和所述移动底座固定安装，所述移动底座包含有所述移动机架、轴向辗轧辊底座、径向辗轧辊底座；所述驱动电机为无框组合式永磁同步电机，包含转子组件和定子组件；其中，所述定子组件与所述转子组件相对，所述定子组件提供一个旋转的磁场带动所述转子组件转动；所述定子组件固连于所述固定机架上，所述转子组件与移动丝杆/轴向辗轧辊/径向辗轧辊直接固连；所述定子组件包括有定子基座、定子铁心和定子绕组，所述定子绕组绕在所述定子铁心内，所述定子铁心为多个一体成型的扇形块，每个所述扇形块为一浇筑整体，所述定子铁心位于所述转子组件的轴向和/或周向；多个所述扇形块绕所述转子组件的轴向和/或周向呈整圆环或均匀间隔分布的环形分布。
本发明提供了无框组合式永磁同步电机直驱的辊式楔横轧机，驱动电机为无框组合式永磁同步电机，包含转子组件和定子组件；定子组件为转子组件提供一个旋转的磁场从而带动轧辊旋转运动，所述无框组合式永磁同步电机的组合方式是指电机定子组件为模块化组合形式，各个模块可分别控制，灵活配置，根据情况，定子可连续组合成圆环形，也可间隔组合成圆弧形。本发明将动力部件作为电机的动子，电机与机械部分融为一体，减少齿轮、减速箱等驱动中间环节，同时采用无框组合式永磁同步电机和丝杆螺母机构相配合作用来替换液压驱动缸来进行直线运动，简化驱动方式及结构，提高驱动效率，减少能源的损耗。无框组合式永磁同步电机的结构无固定框架，定子组件的外型可与轧机机架的实际情况相结合来设计，便于与所述辊式楔横轧机相配合安装，具有响应速度快，控制精度高的优点，同时可提供大功率的能量输出。
优选地，所述转子组件包括转子基座和磁钢基板，所述磁钢基板为粘贴或镶嵌在转子基座上的永磁材料；所述转子基座与所述轧辊固连；所述磁钢基板环布和/或周布于所述转子基座上，且与所述定子绕组相对。
优选地，所述定子组件沿其轴向设有至少一层定子铁心，且每层所述定子铁心均与所述磁钢基板相对分布。
优选地，所述定子基座和所述转子基座之间存在气隙，所述气隙的两端还分别设有至少两层平行设置的密封圈；所述密封圈的外圈和内圈中有一圈呈钩型结构，所述钩型结构与所述密封圈的本体连接处内嵌有呈环形分布的弹性滚珠；所述钩型结构的自由端位于多个所述密封圈形成的空间中，且所述钩型结构依次交错与所述定子基座和所述转子基座自由接触。所述密封圈采用弧面与平面接触形成线接触密封，相较于面面接触而言，所述密封圈在旋转运动中，摩擦较小，且双层的设计，提高了所述密封圈的密封性能；而呈中心对称的钩形结构形如流线型结构，便于将灰尘收集以达到二次隔离达到密封的效果，相较于一般的密封形式密封性能更为优质。
优选地，所述轴向辗轧辊包含有上下对称倾斜分布的上轴向辗轧辊、下轴向辗轧辊；所述下轴向辗轧辊和所述上轴向辗轧辊的轴线形成的夹角正对所述径向轧环机构。上下分别倾斜且对称的轴向辗轧辊，用于将环件的壁厚减小，直径扩大。
优选地，所述下轴向辗轧辊和所述上轴向辗轧辊结构相同，由内向外依次包含有辗轧轴、轴套和轴向辗轧辊支座，所述轴套的两端连有支承轴承，所述支承轴承与所述辗轧轴和轴向辗轧辊支座均为过盈配合；所述辗轧轴上还套设有多个紧固螺母，所述紧固螺母用于固定所述支承轴承的位置，避免所述辗轧轴转动不平稳。采用无框组合式永磁同步电机和丝杆螺母机构相配合作用来达到直线运动的目的，以保证移动机架位置地精确控制，简化驱动方式及结构。
优选地，所述轴套与所述支承轴承的内外圈自由接触，所述轴套呈“工”型或为共轴线的两个相套的圆环柱体。
优选地，所述定子组件上还设有冷却装置；所述冷却装置包含有环形布置在所述定子铁心上的冷却水管，和/或所述定子基座上的冷却风道，所述冷却风道的方向与所述转子组件的旋转平面垂直。所述定子组件产生旋转的磁场且带动所述轧辊的转动，会伴随产生大量的热量，影响设备的正常运行，所述冷却水管内的循环水及时将设备产生的热量带出，其次，所述冷却风道还可带走部分热量，辅助加强散热冷却功能，使设备保持一个稳定适宜的温度，冷却效果好，保证设备的运行稳定。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.转子组件直接与被驱动的部分连接，定子组件固定在对应的机架上，以减少齿轮、减速箱等驱动中间环节，简化驱动方式及结构，提高驱动效率，实现辗环机的直驱。
2.采用无框组合式永磁同步电机加丝杆螺母机构相配合的形式替换液压驱动缸来达到直线运动的目的，以保证辗轧辊位置地精确控制。
3.无框组合式永磁同步电机的定子基座可以配合设备的结构，因此无固定形态，有利于配合所述移动机架和固定机架的具体结构及性能制作符合要求的永磁同步电机，降低了生产制造成本。
4.提高机器的运行可靠性能，降低制造和使用成本，减少能源的损耗。
5.永磁同步电机具有响应速度快，控制精度高的优点，同时可提供大功率的能量输出。
6.增设电机内部的密封设置，所述密封圈采用弧面与平面接触形成线接触密封，相较于面面接触而言，所述密封圈在旋转运动中，摩擦较小，且双层的设计，提高了所述密封圈的密封性能；而呈中心对称的钩形结构形如流线型结构，便于将灰尘收集以达到二次隔离达到密封的效果，相较于一般的密封形式密封性能更为优质，防止灰尘进入，同时每处的密封圈设有多层，提高密封效果。
附图说明
图1是实施例1的无框组合式永磁同步电机直驱的辗环机的示意图。
图2是实施例的一种无框组合式永磁同步电机。
图3是图2中B向图。
图4是实施例1的上轴向辗轧辊/下轴向辗轧辊的剖面图。
图5是实施例2的单层定子组件的放大图。
图6是实施例3的密封圈的安装示意图。
图7是实施例3的密封圈结构剖视图。
图8是图7中A-A向图。
图9是实施例4的冷却装置分布示意图。
图中：1、机架移动装置；2、固定机架；3、下轴向辗轧辊；4、上轴向辗轧辊；5、移动机架；6、气隙；61、密封圈；62、钩型结构；63、弹性滚珠；7、转子组件；71、转子基座；72、磁钢基板；8、定子组件；81、定子基座；82、定子铁心；83、定子绕组；9、冷却水管；10、冷却风道；11、径向辗轧辊；12、芯辊；13、径向辗轧辊底座；14、移动丝杆；15、丝杆螺母；16、轴向辗轧辊底座；20、无框组合式永磁同步电机；21、电机安装座；22、紧固螺母；23、支承轴承；24、辗轧轴；25、轴向辗轧辊支座；26、轴套。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例1
如图1～4所示，本实施例提供了一种无框组合式永磁同步电机直驱的辗环机，所述辗环机主要包含轴向轧环机构、径向轧环机构及固定机架2，所述轴向轧环机构和所述径向轧环机构分别位于所述固定机架2的两端相对；所述辗环机还包含有驱动电机，所述驱动电机用于驱动所述辗环机的运动；所述轴向轧环机构包含依次相连的机架移动装置1、移动机架5及所述移动机架5上部的轴向移动装置，所述移动机架内安装有轴向辗轧辊；所述径向轧环机构包含有依次分布的芯辊12、径向辗轧辊11和径向移动装置，所述径向移动装置用于控制所述径向辗轧辊11的径向移动；所述机架移动装置1、所述轴向移动装置和所述径向移动装置均包含有移动件和套设在所述移动件上的移动底座，所述移动件用于调整所述移动底座的位移，所述移动件为移动丝杆14和与所述移动丝杆14直线移动配合的丝杆螺母15，所述丝杆螺母15和所述移动底座固定安装，所述移动底座对应的分别为所述移动机架5、轴向辗轧辊底座16、径向辗轧辊底座13；所述驱动电机为无框组合式永磁同步电机20，包含转子组件7和定子组件8；其中，所述定子组件8与所述转子组件7 相对，所述定子组件8提供一个旋转的磁场带动所述转子组件7转动；所述定子组件8包括有定子基座81、定子铁心82和定子绕组83，所述定子绕组83绕在所述定子铁心82内，所述定子铁心82为六个一体成型的扇形块，每个所述扇形块为一浇筑整体，所述定子铁心82位于所述转子组件7的轴向和/或周向；六个所述扇形块绕所述转子组件7的轴向和/ 或周向呈整圆环或均匀间隔分布的环形分布。六个模块化的所述定子组件8均布在所述转子组件7的周向和轴向，每个所述定子组件8均为真空浇筑密封，分块独立集成。所述转子组件7包括转子基座71和磁钢基板72，所述磁钢基板72为粘贴或镶嵌在转子基座71 上的永磁材料；所述转子基座71与固连在所述移动丝杆14/轴向辗轧辊/径向辗轧辊11上；所述磁钢基板72环布和/或周布于所述转子基座上，且与所述定子绕组83相对。所述定子组件8沿其轴向设有两层定子铁心82，且每层所述定子铁心82均与所述磁钢基板72相对分布。
所述无框组合式永磁同步电机的组合方式是指电机定子组件为模块化组合形式，各个模块可分别控制，灵活配置，图示中显示的是扇形块为6个的组合，根据情况，扇形块可连续组合成圆环形，也可间隔组合成圆弧形，组合数量成对配置，可有各种组合方式，而不仅限于6组，还可以为两组、四组或八组等。本实施例采用的是无框组合式永磁同步电机(定子绕组环布和/或周布于所述转子基座上)，另外，对单独定子绕组仅环布或周布在所述转子基座上的电机，或它们在本机的组合应用均应落入本发明的保护范围。
其中，所述轴向辗轧辊包含有上下对称倾斜分布的上轴向辗轧辊4、下轴向辗轧辊3；所述下轴向辗轧辊3和所述上轴向辗轧辊4的轴线形成的夹角正对所述径向轧环机构。
所述下轴向辗轧辊3和所述上轴向辗轧辊4结构相同，由内向外依次包含有辗轧轴24、轴套26和轴向辗轧辊支座25，所述轴套26的两端连有支承轴承23，所述支承轴承23与所述辗轧轴24和轴向辗轧辊支座25均为过盈配合；所述辗轧轴24上还套设有多个紧固螺母22，所述紧固螺母22用于固定所述支承轴承23的位置，避免所述辗轧轴24转动不平稳。采用无框组合式永磁同步电机20和丝杆螺母机构相配合作用来替换液压驱动缸以达到直线运动的目的，以保证移动机架位置地精确控制，简化驱动方式及结构。
具体地，所述轴套26与所述支承轴承23的内外圈自由接触，所述轴套26呈“工”型或为共轴线的两个相套的圆环柱体，在本实施例中优选为共轴线的两个相套的圆环柱体。
本发明中多个所述无框组合式永磁同步电机的结构相似、原理相同；其具体结构尺寸与其相配合的部件有关。
本发明提供了无框组合式永磁同步电机直驱的辊式楔横轧机，驱动电机为无框组合式永磁同步电机，包含转子组件和定子组件；定子组件为转子组件提供一个旋转的磁场从而带动轧辊旋转运动，所述无框组合式永磁同步电机的组合方式是指电机定子组件为模块化组合形式，各个模块可分别控制，灵活配置，根据情况，定子可连续组合成圆环形，也可间隔组合成圆弧形。本发明将动力部件作为电机的动子，电机与机械部分融为一体，减少齿轮、减速箱等驱动中间环节，同时采用无框组合式永磁同步电机和丝杆螺母机构相配合作用来替换液压驱动缸来进行直线运动，简化驱动方式及结构，提高驱动效率，减少能源的损耗。无框组合式永磁同步电机的结构无固定框架，定子组件的外型可与轧机机架的实际情况相结合来设计，便于与所述辊式楔横轧机相配合安装，具有响应速度快，控制精度高的优点，同时可提供大功率的能量输出；其次，多层所述定子组件的设计，通过无框组合式永磁同步电机直接驱动设备，使得本发明能提供更大的驱动力，控制更加柔性化、智能化，运转时更加均匀稳定，噪音较传统传动噪音更低，还更节能。
实施例2
如图5所示，本发明较佳的实施例是提供一种无框组合式永磁同步电机直驱的辗环机，本实施例与实施例1的结构和工作原理类似，而与实施例1的不同之处在于，本实施例所述定子组件沿其轴向设有一层定子铁心82，且每层所述定子铁心82均与所述磁钢基板72相对分布。
实施例3
如图6～8所示，本发明较佳的实施例是提供，本实施例与实施例1或2的结构和工作原理类似，而与实施例1或2的不同之处在于，本实施例中所述定子基座和所述转子基座之间存在气隙6，所述气隙6的两端还分别设有至少两层平行设置的密封圈61；所述密封圈61的外圈和内圈中有一圈呈钩型结构62，所述钩型结构62与所述密封圈61的本体连接处内嵌有呈环形分布的弹性滚珠63；所述钩型结构62的自由端位于多个所述密封圈61 形成的空间中，且所述钩型结构62依次交错与所述定子基座和所述转子基座自由接触。定子组件与转子组件7之间的间隙即气隙6是不应允许有灰尘进入的，驱动电机目前未在旋转的定子组件与转子组件7之间设置密封，因此对使用环境有一定的要求，而增设密封圈可以扩大无框组合式永磁同步电机的使用范围，即可使用在环境较为恶劣的条件下。
实施例4
如图9所示，本发明较佳的实施例是提供一种无框组合式永磁同步电机直驱的辗环机，本实施例与实施例1或2或3的结构和工作原理类似，而与实施例1或2或3的不同之处在于，本实施例所述定子组件上还设有冷却装置；所述冷却装置包含有环形布置在所述定子铁心上的冷却水管9，和/或所述定子基座上的冷却风道10，所述冷却风道10的方向与所述转子组件7的旋转平面垂直。所述定子组件8产生旋转的磁场且带动所述轧辊的转动，会伴随产生大量的热量，影响设备的正常运行，所述冷却水管9内的循环水及时将设备产生的热量带出，其次，所述冷却风道10还可带走部分热量，辅助加强散热冷却功能，使设备保持一个稳定适宜的温度，冷却效果好，保证设备的运行稳定。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，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 (8)
1.一种无框组合式永磁同步电机直驱的辗环机，所述辗环机主要包含轴向轧环机构、径向轧环机构及固定机架，所述轴向轧环机构和所述径向轧环机构分别位于所述固定机架的两端相对；其特征在于，所述辗环机还包含有驱动电机，所述驱动电机用于驱动所述辗环机的运动；所述轴向轧环机构包含依次相连的机架移动装置、移动机架及所述移动机架上部的轴向移动装置，所述移动机架内安装有轴向辗轧辊；所述径向轧环机构包含有依次分布的芯辊、径向辗轧辊和径向移动装置，所述径向移动装置用于控制所述径向辗轧辊的径向移动；所述机架移动装置、所述轴向移动装置和所述径向移动装置均包含有移动件和套设在所述移动件上的移动底座，所述移动件用于调整所述移动底座的位移，所述移动件为移动丝杆和与所述移动丝杆直线移动配合的丝杆螺母，所述丝杆螺母和所述移动底座固定安装，所述移动底座包含有所述移动机架、轴向辗轧辊底座、径向辗轧辊底座；所述驱动电机为无框组合式永磁同步电机，包含转子组件和定子组件；其中，所述定子组件与所述转子组件相对，所述定子组件提供一个旋转的磁场带动所述转子组件转动；所述定子组件固连于所述固定机架上，所述转子组件与移动丝杆/轴向辗轧辊/径向辗轧辊直接固连；所述定子组件包括有定子基座、定子铁心和定子绕组，所述定子绕组绕在所述定子铁心内，所述定子铁心为多个一体成型的扇形块，每个所述扇形块为一浇筑整体，所述定子铁心位于所述转子组件的轴向和/或周向；多个所述扇形块绕所述转子组件的轴向和/或周向呈整圆环或均匀间隔分布的环形分布。
2.根据权利要求1所述的无框组合式永磁同步电机直驱的辗环机，其特征在于，所述转子组件包括转子基座和磁钢基板，所述磁钢基板为粘贴或镶嵌在转子基座上的永磁材料；所述转子基座与所述轧辊固连；所述磁钢基板环布和/或周布于所述转子基座上，且与所述定子绕组相对。
3.根据权利要求2所述的无框组合式永磁同步电机直驱的辗环机，其特征在于，所述定子组件沿其轴向设有至少一层定子铁心，且每层所述定子铁心均与所述磁钢基板相对分布。
4.根据权利要求2所述的无框组合式永磁同步电机直驱的辗环机，其特征在于，所述定子基座和所述转子基座之间存在气隙，所述气隙的两端还分别设有至少两层平行设置的密封圈；所述密封圈的外圈和内圈中有一圈呈钩型结构，所述钩型结构与所述密封圈的本体连接处内嵌有呈环形分布的弹性滚珠；所述钩型结构的自由端位于多个所述密封圈形成的空间中，且所述钩型结构依次交错与所述定子基座和所述转子基座自由接触。
5.根据权利要求1所述的无框组合式永磁同步电机直驱的辗环机，其特征在于，所述轴向辗轧辊包含有上下对称倾斜分布的上轴向辗轧辊、下轴向辗轧辊；所述下轴向辗轧辊和所述上轴向辗轧辊的轴线形成的夹角正对所述径向轧环机构。
6.根据权利要求5所述的无框组合式永磁同步电机直驱的辗环机，其特征在于，所述下轴向辗轧辊和所述上轴向辗轧辊结构相同，由内向外依次包含有辗轧轴、轴套和轴向辗轧辊支座，所述轴套的两端连有支承轴承，所述支承轴承与所述辗轧轴和轴向辗轧辊支座均为过盈配合；所述辗轧轴上还套设有多个紧固螺母，所述紧固螺母用于固定所述支承轴承的位置，避免所述辗轧轴转动不平稳。
7.根据权利要求6所述的无框组合式永磁同步电机直驱的辗环机，其特征在于，所述轴套与所述支承轴承的内外圈自由接触，所述轴套呈“工”型或为共轴线的两个相套的圆环柱体。
8.根据权利要求1所述的无框组合式永磁同步电机直驱的辗环机，其特征在于，所述定子组件上还设有冷却装置；所述冷却装置包含有环形布置在所述定子铁心上的冷却水管，和/或所述定子基座上的冷却风道，所述冷却风道的方向与所述转子组件的旋转平面垂直。
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