专利名称：交流永磁同步外转子式力矩电机串、并联回转机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种交流永磁同步外转子式力矩电机串、并联回转机构，用于五轴加 工中心用双摆角数控万能铣头、车铣复合加工中心用B轴和大扭矩转台等功能部件的回转 机构，更具体地说，是应用两台标准外转子力矩电机串联或并联的直接驱动来实现机构回转。
背景技术：
随着直接驱动技术的发展，用力矩电机代替机械传动已成为回转机构未来发展的 必然趋势。虽然外转子式力矩电机具有相同体积条件下比内转子式力矩电机扭矩大的特 点，但相对来讲，在一定空间条件下，单台外转子式力矩电机的驱动扭矩仍比机械传动的驱 动扭矩小很多，因此为了增加外转子式力矩电机的驱动扭矩，现有技术基本是采用将两台 外转子式力矩电机连接在一起，以达到增加驱动扭矩的目的，该技术的解决方案通常包括 两种一是将两台外转子式力矩电机的定子由力矩电机制造商固联在一起，同时采用一个 特制的加长转子；二是由力矩电机制造商特制一个加长的外转子式力矩电机。这两种解决 方案都是非标电机，同时，为了使回转机构能够角度定位，通常将外转子圆周进行精密磨削 用于夹紧定位系统进行液压夹紧，非标电机与转子外圆周进行磨削使得现有的外转子式回 转机构的成本大大增加，直接阻碍了直接驱动技术的发展和广范应用。发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种交流永磁同步外转子式力矩电机串、并联回 转机构，该机构采用串联或并联连接的结构形式将两台外转子式力矩电机结合成为整体的 驱动回转单元，电机的输出扭矩大，同时降低了回转机构的制造成本。
为解决以上问题，本发明的具体技术方案如下一种交流永磁同步外转子式力矩 电机串联回转机构，包括芯轴、后端盖、上端力矩电机外转子、上端力矩电机定子、下端力矩 电机外转子和下端力矩电机定子，在所述的上端力矩电机定子和下端力矩电机定子的内侧 共同与水冷套连接，水冷套通过与芯轴配合的配油环与后端盖连接，后端盖与外壳体连接； 所述的上端力矩电机外转子通过隔套与前端传动件连接，隔套通过前端传动件与前端连接 件连接，下端力矩电机外转子直接与前端传动件连接；在外壳体的前端设有转台轴承，转台 轴承同时与前端传动件和前端连接件配合，在后端盖的尾端设有尾端支撑轴承，尾端支撑 轴承同时与芯轴配合。
在外壳体的内壁与隔套的外壁之间还设有液压抱闸。
所述水冷套的外圆周上，与力矩电机定子的接触面上设有环形冷却槽。
所述的水冷套的内圆周上设有轴向方向的走线槽；所述的芯轴为内部中空结构。
本发明采用外转子式力矩电机直接驱动技术，把驱动传动链的长度缩短为零，解 决了以往机械式传动中的反向间隙、磨损等问题，实现了力矩电机独有的高速、高加速度、 低噪音、高精度的特性；采用串联或并联连接的结构形式将两台外转子式力矩电机结合成为整体的驱动回转单元，解决了单台外转子力矩电机扭矩相对较小的缺点；两台力矩电机 均采用市场上常见的标准结构的外转子式力矩电机，及极大程度上降低了回转机构的成 本。
在夹紧机构的设计上，充分的利用了独特的隔套连接外转子的结构形式，将液压 抱闸的作用圆周表面将外转子的外圆周转移到了隔套的外圆周表面，有效地减小了由于力 矩电机外转子加工和热处理带来的加工采购成本和电机转子夹紧变形的设计风险，使任意 角度定位更为准确，并获得了更大的夹紧扭矩。
所述的水冷套上设有环形冷却槽，并与上下端力矩电机的定子配合形成各自独立 的冷却循环腔，水冷套上设置有上下端力矩电机独立的冷却水进出口，使电机形成各自独 立的冷却循环系统。
所述的水冷套的内圆周上设有轴向方向的走线槽；所述的芯轴为内部中空结构。 该结构可留出力矩电机电缆走线空间，上下端外转子力矩电机夹在机构中间的线缆可由空 腔内自由引出。
综上所述，本发明可做为双摆角数控万能铣头的C轴，车铣复合用B轴和具有大扭 矩回转要求的转台等回转机构使用。不但具有驱动扭矩大、夹紧扭矩大、冷却效果好、转速 高、精度高、无反向间隙和无磨损的特点，并且具有士360°大转角回转范围，是实现双摆角 数控万能铣头、车铣复合用B轴单元和转台等关键功能部件的关键机构。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明
图1是交流永磁同步外转子式力矩电机串联回转机构结构示意图。
图2是交流永磁同步外转子式力矩电机并联回转机构结构示意图。
图3是水冷套的立体图。
01-转台轴承，02-外壳体，03-水冷套，04-隔套，05-芯轴，06-尾端支撑轴承， 07-后端盖，08-上端力矩电机外转子，09-上端力矩电机定子，1-0下端力矩电机外转子， 11-下端力矩电机定子，12-液压抱闸，13-配油环，14-前端传动件，15-前端连接件，16-环 形冷却槽，17-走线槽。
具体实施方式
实施例一
如图1、2所示，一种交流永磁同步外转子式力矩电机串联回转机构，包括芯轴05、 后端盖07、上端力矩电机外转子08、上端力矩电机定子09、下端力矩电机外转子10和下端 力矩电机定子11，在所述的上端力矩电机定子09和下端力矩电机定子11的内侧共同与水 冷套03连接，水冷套03通过与芯轴05配合的配油环13与后端盖07连接，后端盖07与外 壳体01连接，所述的配油环13的内圆周还设有十八道密封环形沟槽，其目的是保证芯轴05 和配油环13之间气体和液体介质联通的动静分离；所述的上端力矩电机外转子08通过隔 套与前端传动件14连接，隔套04通过前端传动件14与前端连接件15连接，下端力矩电机 外转子10直接与前端传动件14连接，前端连接件15可根据需要安装端齿盘、液压拉钉、电 气快换接头、液压或气动快换接头，以实现前端功能单元动力以及相关介质的快换；在外壳体02的前端设有转台轴承01，转台轴承01同时与前端传动件14和前端连接件15配合，该 转台轴承01的特点为能够承受较大的轴向力、径向力和倾覆力矩，以保证回转机构的整理 运行稳定，同时在转台轴承01内集成高精度角度编码器，利于回转机构的精确定位；在后 端盖07的尾端设有尾端支撑轴承06，尾端支撑轴承06同时与芯轴05配合。在外壳体02 的内壁与隔套04的外壁之间还设有液压抱闸12，当液压抱闸12内的液压油达到一定压力 时会膨胀变形，液压抱间12的内表面与隔套04的外表面贴合，产生夹紧扭矩，旋转轴定位， 从而可配合集成于前端轴承的高精度角度编码器达到任意角度分度的目的。
如图3所示，所述水冷套03的外圆周上，与力矩电机定子09、11的接触面上设有 环形冷却槽16，水冷套上下端设置有力矩电机独立的冷却水进出口，使电机形成各自独立 的冷却循环系统。所述的水冷套03的内圆周上设有轴向方向的走线槽17 ；所述的芯轴05 为内部中空结构，走线槽17与配油环13组合后可留出力矩电机电缆走线空间，芯轴05内 部为中空结构，给前端结构预留电缆走线空间。
实施例二
如图2所示，一种交流永磁同步外转子式力矩电机并联回转机构，所述的上端力 矩电机定子09和上端力矩电机外转子08上下端面置换，即上端力矩电机定子、外转子09、 08整体翻转180°，相应的设置在上端力矩电机外转子08外侧的隔套04及液压抱间12也 相应加长，以保证上端力矩电机外转子08与隔套04有效连接，其余结构与实施例一相同。
权利要求
1.一种交流永磁同步外转子式力矩电机串、并联回转机构，包括芯轴(05)、后端盖 (07)、上端力矩电机外转子(08)、上端力矩电机定子(09)、下端力矩电机外转子(10)和下 端力矩电机定子(11)，其特征在于在所述的上端力矩电机定子(09)和下端力矩电机定子 (11)的内侧共同与水冷套(03)连接，水冷套(03)通过与芯轴(05)配合的配油环(13)与 后端盖(07)连接，后端盖(07)与外壳体(01)连接；所述的上端力矩电机外转子(08)通过 隔套与前端传动件(14)连接，隔套(04)通过前端传动件(14)与前端连接件(1 连接，下 端力矩电机外转子(10)直接与前端传动件(14)连接；在外壳体(0 的前端设有转台轴承 (01)，转台轴承(01)同时与前端传动件(14)和前端连接件(1 配合，在后端盖(07)的尾 端设有尾端支撑轴承(06)，尾端支撑轴承(06)同时与芯轴(0 配合。
2.如权利要求1所述的力矩电机串、并联回转机构，其特征在于在外壳体(02)的内 壁与隔套(04)的外壁之间还设有液压抱闸(12)。
3.如权利要求1和2所述的力矩电机串、并联回转机构，其特征在于所述水冷套(03) 的外圆周上，与力矩电机定子(09、11)的接触面上设有环形冷却槽(16)。
4.如权利要求1和2所述的力矩电机串、并联回转机构，其特征在于所述的水冷套 (03)的内圆周上设有轴向方向的走线槽(17)；所述的芯轴(05)为内部中空结构。
5.如权利要求3所述的力矩电机串、并联回转机构，其特征在于所述的水冷套(03) 的内圆周上设有轴向方向的走线槽(17)；所述的芯轴(05)为内部中空结构。
全文摘要
本发明涉及一种交流永磁同步外转子式力矩电机串、并联回转机构，包括芯轴、后端盖、上端、下端力矩电机外转子和上端、下端力矩电机定子，在所述的上端、下端力矩电机定子的内侧共同与水冷套连接，水冷套通过配油环与后端盖连接，后端盖与外壳体连接；所述的上端力矩电机外转子通过隔套与前端传动件连接，前端传动件与前端连接件连接，下端力矩电机外转子直接与前端传动件连接；在外壳体的前端设有转台轴承，同时与前端传动件和前端连接件配合，在后端盖的尾端设有尾端支撑轴承，同时与芯轴配合。该机构采用串联或并联连接的结构形式将两台外转子式力矩电机结合成为整体的驱动回转单元，电机的输出扭矩大，同时降低了回转机构的制造成本。
文档编号B23Q5/00GK102029543SQ20101026316
公开日2011年4月27日 申请日期2010年8月26日 优先权日2010年8月26日
发明者于春明, 刘春时, 张文博, 张维官, 徐吉存, 李焱, 李辉, 林剑峰, 王哲, 赵进, 陈洪军, 高秀峰 申请人:沈阳机床(集团)设计研究院有限公司