Шпиндельный узел на электромагнитных опорах

 

ШПИНДЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ НА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ОПОРАХ, содержащий корпус , шпиндель, установленньй на двух радиальных электромагнитных опорах, между которыми расположен электропривод, упорный электромагнитный подшипник и датчики осевого и радиального положения шпинделя, . отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем увеличения диапазона частот вращения, эл ектропривод выполнен в виде частотнорегулируемого синхронно-реактивного двигателя дискового типа, при этом на валу шпинделя между радиальными опорами выполнена ступень, одна торцовая поверхность которой служит ротором двигателя, а другая - пятой электромагнитного подшипника. л КС со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„1201113

А (51) 4 В 24 В 41/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

®(1 .СОццн (21) 3702240/25-08 (22) 19.12.83 (46) 30.12.85. Бюл. 9 48 (71) Ордена Трудового Красного

Знамени экспериментальный научно-, исследовательский институт металлорежущих станков (72) Г.И.Айзеншток, Э.Г.Королев, А.В.Васильев и Н.Н,Кондратьев (53) 621.923.5(088.8) (56) Журнал фирмы SKF "KugellagerZeitschrift", 213 статья. G.Liard

"Aktive Magnetlager," с. 8-13. (54)(57) ШПИНДЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ НА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ОПОРАХ, содержащий корпус, шпиндель, установленный на двух радиальных электромагнитных опорах, между которыми расположен электропривод, упорный электромаг" нитный подшипник и датчики осевого и радиального положения шпинделя,. отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем увеличения диапа. зона частот вращения, электропривод выполнен в виде частотнорегулируемого синхронно-реактивного двигателя дискового типа, при этом на валу шпинделя между радиальными опорами выполнена ступень, одна торцовая поверхность которой служит ротором двигателя, а другая — пятой электромагнитного подшипника.

12011

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в качестве шпинделя внутришлифовального станка.

Целью изобретения является расширение технологических воэможностей шпинделя путем увеличения диапазона частот вращения.

Поставленная цель достигается за счет повышения изгибной жестко- 10 сти шпинделя и использования частоторегулируемого синхронно-реактивного двигателя дискового типа.

На фиг. 1 изображен шпиндельный узел; на фиг. 2 — разрез А-А на 15 фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — схема подключения обмотки статора двигателя к источнику питания.

Шпиндельный узел содержит корпус 20

1, шпиндель 2, передний 3 и задний

4 радиальные электромагнитные опоры (подшипники) с датчиками 5 и 6 радиального положения шпинделя. На шпинделе 2 выполнена ступень 7, 25 одна торцовая поверхность которой является пятой упорного электромагнитного подшипника 8, а другая является ротором частоторегулируемого синхронно-реактивного двигателя дискового типа. Статор двигателя состоит из сердечника 9, в пазах которого (фиг. 2) расположена разделительная трехфазная обмотка 11, питаемая от преобразователя 12 (фиг. 4) . На роторе двигателя .выполнены явно выраженные полюсы в виде выступов 13.

Шпиндельный узел работает следующим образом.

При подаче напряжения в радиаль- 0 ные 3 и 4 и упорный 8 электромагнит: ные подшипники шпиндель 2 взвешива ется в радиальном направлении и приА -А еык т.е. -- — = const; вы где ц „и соответственно выходные напряжения и частота.

Сила меняется в зависимости .от изменения зазора 3 . Разность сил и F, воспринимает внешнюю осевую нагрузку.

Диаметр ступени выбирается из условия максимальной частоты вращения шпинделя и предела текучести его материала.

13 2 жимается к подпятнику 14 за счет притяжения ступени 7 к упорному подшипнику 8. При этом воздушный зазор между датчиком 15 и торцом шпинделя 2 уменьшается, что приводит к уменьшению силы притяжения, создаваемой упорным подшипником 8.

При подаче напряжения на обмотку

11 статора двигателя от частотноуправляемого преобразователя 12 возникает осевая сила магнитного притяжения F, направленная противоположно силе магнитноro притяжения создаваемой упорным электромагнитным подшипником 8. Под действием силы F шпиндель перемещается так, что зазор 3 увеличивается. При этом усилие F возрастает аналогично тому

2 как это происходит в прототипе и шпиндель занимает положение, при котором F становится равным г

Поскольку в синхронно-реактивном двигателе ротор вращается синхронно с магнитным полем статора и токи в роторе отсутствуют, то нагрев шпинделя со стороны ротора отсутствует.

При действии на шпиндель внешней осевой нагрузки сила F остается постоянной, так как регулирование ведется с постоянным магнитным током чЯЯ в, soy

Составитель В. Зайцев

Редактор Т. Парфенова Техред З.Палий Корректор Л. Патай

Заказ 7904/13 Тиржк 768 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Укгород, ул. Проектная, 4