[发明专利]一种同轴拼接的主轴电机及其组装方法

说明书

本发明公开了一种同轴拼接的主轴电机其组装方法，其中，主轴电机包括机壳、冷却水套以及多组永磁电机，永磁电机包括转轴、转子以及定子，多组永磁电机安装在冷却水套内且相邻永磁电机的转轴之间串联连接；机壳与冷却水套之间和定子与冷却水套之间设有将永磁电机串联后多组定子的机械角保持一致的第四和第一定位结构；转轴与磁轭之间和磁轭与磁钢之间设有将永磁电机串联后多组转子的机械角保持一致的第二和第三定位结构。本发明公开的同轴拼接的主轴电机由于设有多组定位结构，使得多级永磁电机串联后，各级永磁电机的机械角能够保持一致，进而能够保证各级永磁电机的电气角一致，从而保证了永磁电机串联后的输出转矩，提高了串联后的输出效率。

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，尤其涉及一种同轴拼接的主轴电机其组装方法。

背景技术

电主轴是将驱动电机内装，以实现电机和主轴功能一体化的动力部件，以结构紧凑、适用于高速切削加工为显著特点，其内装的驱动电机一般是由一台永磁电机承担，因此永磁电机对电主轴的功能、性能发挥有重要影响。

单台永磁电机一般只有一套定子和转子部件，根据公知技术“功率＝转速×扭矩÷常系数”和“电机有效体积与扭矩成正比”的约束关系，可知，在同等高转速条件下，只有提高扭矩才能获得高功率，但提高扭矩必将增加永磁电机有效体积，或者加粗、或者加长，而从电主轴的使用角度看，紧凑结构无法提供无限的体积增加，一般选择体积加长，即通常将永磁电机转轴设计成细长结构，然后在转轴上安装多组定子和转子部件。当转轴为单根整体细长轴时，因转轴长径比大，导致转轴结构刚性差、轴系支撑结构复杂、加工难度大，极易产生挠性变形；在永磁电机高速运转时，多组定子和转子的同步控制逻辑复杂，难以实现多组定子和转子在高转速同步下的扭矩倍增，即同时出现转速降速、扭矩输出有限、功率输出大幅降低的情形。因此，在空间尺寸一定的条件下，急需提出一种多组永磁电机同轴拼接的新型电机结构，并从机械结构刚性和电气结构刚性一体化同步提升的角度，解决“串联形式”的永磁电机多组定子和转子在高转速同步下的扭矩倍增，进而实现功率倍增。

发明内容

本发明公开了一种同轴拼接的主轴电机其组装方法，解决了现有的串联电机无法解决的上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种同轴拼接的主轴电机，包括机壳、冷却水套以及多组永磁电机，所述永磁电机包括转轴、转子以及定子，所述转子设置在所述转轴上，所述转子包括磁轭和设置在所述磁轭上的磁钢，所述冷却水套固定安装在所述机壳内，所述定子固定安装在所述冷却水套内，多组所述永磁电机依次固定安装在所述冷却水套内且相邻两个所述永磁电机的转轴之间通过转轴连接结构串联在一起；位于所述主轴电机的一端的转轴伸出所述机壳形成主轴电机输出轴，位于所述主轴电机的另一端的转轴上设置编码器；

所述机壳与所述冷却水套之间和所述定子与所述冷却水套之间依次设有用于将多组所述永磁电机串联后多组所述定子的机械角保持一致的第四定位结构和第一定位结构；

所述转轴与所述磁轭之间和所述磁轭与所述磁钢之间依次设有用于将多组所述永磁电机串联后多组所述转子的机械角保持一致的第二定位结构和第三定位结构。

进一步地，所述第一定位结构和所述第二定位结构为键定位结构或销定位结构；

所述第三定位结构为设置在所述磁轭外径上与所述第二定位结构位于同一径向方向上的定位槽结构。

进一步地，所述机壳包括多个依次串联连接的子机壳，所述冷却水套包括多个依次固定安装在所述机壳内的子冷却水套；

所述第四定位结构设置在所述子机壳与所述子冷却水套之间。

进一步地，所述第四定位结构为设置在前一级子机壳与后一级子冷却水套之间的键定位结构或销定位结构。