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          為什么加工中心主軸壽命久?
          發布時間:2020-08-01 00:00:00

          1. 概述


          所謂直驅就是將新型旋轉電機或直線電機直接耦合或連接到從動負載上實現驅動。由于取消了傳統系統中的許多中間環節,如皮帶或鏈條或鋼絲繩和齒輪箱等部件,結構大大簡化,從而使整個系統具有高效低耗、高速高精度、高可靠免維護、高剛度快響應、無需潤滑、運行安靜等優點。


          直驅技術被國外工業界稱之為現代驅動技術中的先進方法和技術,被越來越多地應用到各行業中。作為直驅技術最主要和關鍵的部分即為直驅式旋轉電機(DDR)和直驅式直線電機(DDL),它不是簡單的將旋轉電機或直線電機搬到系統中去,而是要將這兩種電機根據不同的系統和工況進行系統的創新設計。


          本文技術正是完成了創新設計的(DDR)和(DDL),實現了直驅,取得了明顯的高效節能效果。本文就該技術所完成的一系列成果中的1例DDR(DDR1)和2例DDL(DDL1、DDL2)作一介紹。


          直驅式旋轉電機(DDR1)的基本原理與結構


          直驅式旋轉電機(DDR1)的基本原理與結構是采用永磁的方式,并設計了專門的盤面電機,同時 充分利用了外轉子式結構兩端面的空間,將兩個盤面電機的定子與外轉子式結構的定子固定在一起,兩個盤面電機的轉子盤與外轉子式結構的轉子筒構成一個三維封閉的外轉子。在同樣的空間體積下,這種復式結構較單個外轉子式結構和單個盤形結構的電機能產生更大的電磁轉矩。


          直驅復式三維永磁電機由三組相對獨立的定、轉子組復合而成,可以視為一個圓筒形的外轉子式永磁電機與兩個圓盤形的軸向磁通永磁電機合成的結構。但三者之間不是完全獨立的,它們是相互影響、相互作用的統一體。要使直驅復式三維永磁電機能轉動并輸出轉矩,必須使三個定轉子組形成的三個電磁系統協調一致。根據直接驅動抽油機的結構條件, 復合式三維永磁電機必須滿足低速大力矩的驅動要求。在復合式三維永磁電機的研發中,我們解決了以下幾個關鍵技術問題即:


          ①雙盤面電機與外轉子電機的結構設計問題


          ②復合永磁同步電機的起動、正、反轉的穩定運行問題


          ③復合式三維永磁電機的全新計算方法和設計程序 該電機的創新在于:


          研發了全新的復式電機結構形式,使電機的功率密度達到最大化 全新的電磁場分布形式,使電機的機電能量變換達到最佳化


          直驅式直線電機(DDL1、DDL2)的基本原理與結構


          直驅式直線電機DDL1主要是為懸掛輸送系統開發的,這種電機在系統中必須滿足以下條件:


          1)扁平型結構,限定體積

          2)單向運行,頻繁起動,運行時間秒級;

          3)起動電流要小于同容量電機,沖擊小、響應快;

          4)結構簡單成本低、重量輕;


          單相直線感應電機具有多種不同結構,適用于不同場合。若要滿足以上條件,需要采用結構最簡單的2 極電容運行電機,其主副相線圈都只有一個,由于系統運行速度不快,因此電機極距較小,限制了槽寬的大小,為了放置線圈初級鐵芯需大大增加槽高,槽高/槽寬比普通電機大,稱之為深槽結構。通過特深槽結構亦可提高啟動力矩。本項目電機主要解決了以下幾個問題:


          1)采用深槽式結構與分層繞組加大啟動力矩


          2)運用場路結合方法完成電機設計與全面優化,達到單位體積推力最大化。


          3)電機整體塑封,整體性強,絕緣性好。

          直驅式直線電機DDL2主要是為食品切片機與電梯門機開發的,這些系統的直驅式直線電機要具備調速范圍寬、推力密度大、推力穩定響應快等特點,而現有直線電機往往會遇到體積過大、推力不足、推力波動大、響應慢、溫升過高等問題,這些問題對直驅式直線電機的設計提出了更高的要求。本直驅式直線電機DDL2由基本的動子(初級)和定子(次級)兩部分結構組成。定子部分主要由永磁體、導磁體和不銹鋼套管構成,永磁體采用軸向充磁方式。動子部分由三相電樞繞組、繞組骨架以及機殼構成。繞組采用空心餅式線圈形式,它直接繞制在骨架槽內,槽滿率高,無端部,銅材利用率高,銅耗小,電機節能效果更好。



          該電機通過無槽空心式線圈結構、永磁體的合理排列以及整體優化設計使該電機具有以下特點:


          1) 結構簡單,制造方便,可靠性高,易維護,節省材料,成本低。


          2) 電機速度可調,調速范圍寬,可控性好。


          3) 輸出推力平穩,推力與交軸電流成正比,線性度高,可控性好。


          4) 動子慣量小,動態響應快。


          5) 不產生徑向推力,運行摩擦力小,系統效率高。


          6) 電機外殼集成散熱片,在正常運行環境與運行狀態下,可以實現自然冷卻。


          7) 集成位置檢測器,用戶使用更加方便,成本大大降低。


          2. 實施與應用效果


          DDR1的實施與應用效果


          目前油田中所使用的抽油機絕大部分是傳統的游梁式抽油機(俗稱“磕頭機”, 圖4)。這種抽油機由普通旋轉電機(異步電動機或同步電動機)驅動,經多級減速箱并經連桿和游梁作每分鐘6-10次的往復運動。由于傳統的游梁式抽油機機械結構復雜,電機驅動需經多級減速箱和連桿機構輸出,使得抽油機的效率很低,一般系統整體效率只有30%-40%左右。傳統的游梁式抽油機,能耗大、難維修,已經不能很好適應油井需要。全國油田,傳統抽油機一年的耗電費用就是幾百億KW.h。因此研制開發高效節能的新型油田抽油機對于節能降耗具有非常重要的意義。


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