Двигатели приводов подач станков

Наряду с электрогидравлическими шаговыми приводами широко применяют в приводах подач три вида следящих электрических двигателей постоянного тока:

• с пазовым якорем (обмотка заложена в пазы) и электромагнитным возбуждением
• малоинерционные с гладким или дисковым печатным якорем
• высокомоментные с возбуждением от постоянных магнитов.

Важное положительное свойство привода — быстродействие — определяется отношением крутящего момента к моменту инерции, следовательно, быстродействие привода можно повысить или снижением его момента инерции пли увеличением максимального крутящего момента двигателя в динамических режимах.

Высоко и низкооборотные двигатели

Широко распространены двигатели первого вида, к ним относятся высокооборотные и низкооборотные двигатели серии П, МИ, ПЛ, ЭП, ПБСТ, ПСТ, 2П и др. Высокооборотные двигатели устанавливают с шестеренчатым редуктором, что позволяет значительно уменьшить нагрузочный момент на валу двигателя, а следовательно, и его габаритные размеры. Низкооборотные двигатели этого типа могут стыковаться непосредственно с ходовым винтом станка, обеспечивать большое быстродействие, однако при равной номинальной мощности имеют большие размеры и массу, чем высокооборотные.

Малоинерционные двигатели

Малоинерционные двигатели второго вида выполняют высокооборотными. В переходных режимах они развивают большие ускорения до 20 000 — 50 000 рад/с², что приводит к большим динамическим нагрузкам в цепи от двигателя к ходовому винту. По этой причине недопустимы зазоры в зубчатых передачах и в подшипниках редукторов, особые требования предъявляются к жесткости всей цепи. В отечественных станках применяют малоинерционные двигатели с гладким якорем серии ПГТ и с дисковым печатным якорем.

Высокомоментные двигатели

Двигатели третьего вида — высокомоментные. Основным их отличием от обычных двигателей постоянного тока является замена электромагнитного возбуждения на возбуждение от постоянных магнитов. В результате такой замены существенно улучшились характеристики двигателя и привода. Высокое быстродействие обеспечивается способностью кратковременно развивать большой крутящий момент. В результате отсутствия обмотки возбуждения, а следовательно, и ее нагрева, появилась возможность увеличить ток якоря, что привело к росту крутящего момента при одинаковых с обычным двигателем габаритных размерах. Увеличению тока якоря способствует также выполнение обмотки якоря из материала с высокой теплостойкостью изоляции. В результате использования постоянных магнитов высота полюсов уменьшилась в 2-3 раза, и диаметр двигателя в 1,2-1,3 раза. Применение высококоэрцитивных магнитов, не размагничивающихся при любом токе якоря, дало возможность получить 10-20-кратный момент двигателя на малых частотах вращения, тем самым обеспечить высокое быстродействие привода, несмотря на достаточно большой момент инерции двигателя. Высокомоментные двигатели связывают непосредственно с ходовым винтом привода без использования редуктора.

Благодаря ряду перечисленных положительных сторон, а также комплектности привода, снабженного встроенными термической защитой,тормозами и вращающимися трансформаторами в качестве датчиков обратной связи, использование высокомоментных двигателей в приводах подач в настоящее время является наиболее перспективным.

В Болгарии освоено производство высокомоментных двигателей серии КЕ пяти типоразмеров с номинальным крутящим моментом от 2,1 до 100 Н×м и диапазоном регулирования скорости 1 : 10 000. Отличительной особенностью этих двигателей является то, что постоянные магниты встроены не в статор, а в ротор. На роторе в передней части установлены магниты, в задней части последовательно датчик скорости, электромагнитный тормоз, муфта и датчик положения.