高周波電動モーター

小さな穴を研削する場合、十分な切削速度を達成するには非常に高い研削スピンドル速度が必要です。したがって、直径 3 mm の円で直径 5 mm の穴をわずか 30 m / s の速度で研削する場合、主軸の回転速度は 200,000 rpm でなければなりません。

ベルトドライブの速度を上げる用途は、ベルトの最大許容回転数によって制限されます。ベルトで駆動されるスピンドルの回転速度は通常、毎分 10,000 回転を超えず、動作中にベルトが滑り、すぐに故障し (150 ～ 300 時間後)、振動が発生します。

高速空気圧ホイールは、その機械的特性が非常に柔らかいため、常に適しているとは限りません。

高速スピンドルを作成するという問題は、高品質の内面研削および溝研削が必要とされるボール ベアリングの製造にとって特に重要です。これに関して、工作機械やボールベアリング業界では、回転速度が 12,000 ～ 50,000 rpm 以上のいわゆるエレクトロスピンドルの多数のモデルが使用されています。

電動スピンドル（図1）は、高周波かご型モータを内蔵した3ノーズ研削スピンドルです。モーターのローターは、砥石車の反対側のスピンドルの端にある 2 つの拍車の間に配置されています。

2 つまたは 4 つのサポートを備えた構造はあまり使用されません。後者の場合、モーターシャフトはカップリングを使用してスピンドルに接続されます。

スピンドルモーターのステーターは電磁鋼板から組み立てられています。バイポーラコイルが付いています。毎分最大 30 ～ 50,000 回転の回転速度のモーターのローターも板金から鋳造され、従来の短絡巻線が装備されています。ローターの直径を可能な限り小さくする傾向があります。

50,000 rpm を超える速度では損失が大きくなるため、ステーターには流水を冷却するケーシングが装備されています。このような速度で動作するように設計されたエンジンのローターは、固体の鋼製シリンダーの形で作られています。

ベアリングのタイプの選択は、エレクトロスピンドルの操作にとって特に重要です。精度が向上した球面軸受は、最大 -50,000 rpm の回転速度で使用されますが、このような軸受の最大クリアランスは 30 ミクロン以下でなければならず、これは適切な充填によって達成されます。ベアリングは、校正されたスプリングを使用して生成された予圧で動作します。ボールベアリングのプリロードスプリングを校正し、その適合性を選択するときは、細心の注意を払う必要があります。

毎分 50,000 回転を超える回転速度では、ジャーナル ベアリングは特殊なポンプから供給される作動油によって集中的に冷却され、十分に機能します。潤滑剤はスプレー状態で供給される場合もあります。

高周波 100,000 rpm のエレクトロスピンドルも空力ベアリング (空気潤滑ベアリング) 上に構築されています。

高周波電気モーターの製造には、個々の部品の非常に正確な製造、ローターの動的バランス、正確な組み立て、およびステーターとローター間のギャップの厳密な均一性の確保が必要です。

上記に関連して、電動スピンドルの製造は特別な技術条件に従って行われます。

イチジク。 1. 高周波電気研削スピンドル。

高周波モーターの効率は比較的小さいです。これは、鋼材の損失とベアリングの摩擦損失が増加するためです。

高周波電気モーターの寸法と重量は比較的小さいです。

米。 2. 最新の高周波電動スピンドル

ボールベアリングの製造にベルトドライブの代わりに電動スピンドルを使用すると、内面研削盤の労働生産性が少なくとも 15 ～ 20% 向上し、テーパー、楕円度、および表面の清浄度における不良品が大幅に減少します。研削スピンドルの耐久性が5～10倍以上向上します。

直径 1 mm 未満の穴をあけるための高速スピンドルの使用も非常に興味深いものです。

高周波電気モーターに供給する電流の周波数は、電気モーターの必要な回転速度 n に応じて次の式に従って選択されます。

p = 1 なので。

したがって、電動スピンドルの回転速度が 12,000 rpm および 120,000 rpm の場合、それぞれ 200 Hz および 2000 Hz の周波数が必要になります。

以前は、高周波モーターに電力を供給するために特別な高周波発生器が使用されていました。現在、これらの目的のために、高速電界効果トランジスタに静的周波数コンバータが使用されています。

図では。図３に国産の三相同期誘導発電機（GIS-1型）を示す。図面からわかるように、このような発電機の固定子には広い溝と狭い溝があります。界磁巻線のコイルは固定子の幅広スロットに配置されており、直流電流が供給されます。これらの巻線の磁場は、図に示すように、ステーターの歯とローターの突起を通して囲まれています。 3 点線で示します。

米。 3. 周波数を高めた誘導電流発生器。

ロータが回転すると、ロータの突起に沿って移動する磁界がステータの狭いスロットにある交流巻線の巻線を横切り、交流 e を誘導します。等c. この周波数 e.等c. 回転速度とローターの耳の数によって異なります。界磁巻線の同じ磁束によって誘導される起電力は、コイルの作動が差し迫っているため、互いに打ち消し合います。

励起コイルには、AC 主電源に接続されたセレン整流器を介して電力が供給されます。ステータとロータの両方に鋼板製の磁心があります。

説明した設計の発電機は、公称出力 1.5 で製造されています。 3 kW と 6 kW、周波数 400、600、800、1200 Hz。同期発電機の公称回転速度は 3000 rpm です。