产业应用 | Industry Application

工具机与转台
直驱电机应用

Machine Tools & Rotary Tables — Direct Drive Applications

工具机的旋转轴与进给轴对扭矩密度、刚性、定位精度与动态响应有极高要求。直驱电机消除齿轮、皮带与联轴器等中间元件,以零齿隙、免维护的方式直接驱动:扭矩电机用于转台、摆轴、分度台与工件主轴,有铁芯线性电机则驱动高动态进给轴。

产业需求 | Requirements

工具机驱动的核心挑战Key drive challenges in machine tools

从磨床、铣床到加工中心与转台,工具机要求驱动系统同时兼顾高扭矩、高刚性、高精度与高动态。

高扭矩密度与刚性High Torque Density & Stiffness

峰值扭矩达 17,670 Nm(RKI)

转台、摆轴与工件主轴需在有限安装空间内输出大扭矩并维持高刚性。RKI 在安装空间内提供最大扭矩,相较 RI 系列可达 +30% 扭矩;分段式电机则使大直径转台的高扭矩需求具经济可行性。

零齿隙与高定位精度Zero Backlash & Positioning Accuracy

直接驱动・无中间传动

直驱消除齿轮与联轴器造成的间隙、弹性与迟滞,定位精度与重复性直接取决于测量系统而非传动链。SRV 电机运转极平稳,可加工出形状与尺寸精度极高、无光学瑕疵的顶级表面。

高动态与高转速High Dynamics & Speed

RKI 相较 RI +400% 转速

HSC 高速切削与快速 CNC 轴需要高加减速与高转速。RKI 重新设计的叠片式磁体载体降低涡流损耗,达成更高转速;L7 水冷有铁芯线性电机提供高动态进给,专为工具机与搬运系统而生。

免维护与高效冷却Maintenance-Free & Cooling

液冷・免维护

工具机连续运行,要求驱动长期稳定。直驱电机无接触磨耗、近乎免维护;RIB / RKI 定子全灌封并采外部液冷,RE 外转式具高效冷却,L7 动子标配水冷,于同推力下功率损耗降低达 50%。

Schaeffler 解决方案 | Solutions

工具机直驱方案Direct drive solutions for machine tools

依旋转轴或进给轴的扭矩、转速、精度与安装空间需求,选择对应的扭矩电机或线性电机。

RKI · RKIB

高性能内转式扭矩电机High-Performance Internal-Rotor Torque Motor

槽式高性能内转式电机,叠片式磁体载体降低涡流损耗。提供 7 种固定外径、25 mm 级距定子与 R10 / R12 / R22 三种磁体版本(高速/适中/高扭矩)。适用快速旋转轴、CNC 轴与工件主轴。

  • 峰值扭矩 88 – 17,670 Nm
  • 外径 230 – 1030 mm
  • 相较 RI:+30% 扭矩、+400% 转速、−40% 热损耗
  • 定子全灌封、外部液冷,免维护
RE

外转式高功率密度扭矩电机External-Rotor Torque Motor

槽式永磁外转式 AC 同步电机,能良好整合进旋转系统,于最小安装空间达最大功率密度。可作直驱转台或用于摆轴,搭配高效冷却、紧凑设计与近乎免维护。适用加工中心、HSC、换刀装置与铣头。

  • 峰值扭矩 114 – 8,162 Nm
  • 外径 230 – 734 mm
  • 同步性与扭矩一致性优于 RI 系列
  • 可作直驱转台或用于摆轴
SRV

超精密内转式扭矩电机Precision Internal-Rotor Torque Motor

槽式永磁内转式直驱电机,运转极为平稳,无脉动的轴向与径向力,低速即可输出满扭矩。可加工出形状与尺寸精度极高、无光学瑕疵的顶级表面,缩短后加工时间与成本。适用磨床、齿轮加工机与分度台。

  • 气隙直径 89 – 384 mm
  • 套件高度 25 – 200 mm,最高 14,000 rpm
  • 电气时间常数仅 1/10,响应快速
  • 最高运转平稳度,优异同步
分段式 Segment

分段式扭矩电机Segmented Torque Motor

将一次侧/二次侧设计成分段而非连续环,借分段数量扩展扭矩,使非常大的直径(如大型旋转工作台)也具经济可行性。可冗余设计、降低维护需求、质量更低,适用大型转台与分度轴。

  • 分段切向力 560 – 4500 N
  • 峰值扭矩达 182,575 Nm(冷却达 135,739 Nm)
  • 适用大直径转台(> 1260 mm)
  • 磁铁高度 25 – 200 mm(25 mm 级距)
L7 · L1

有铁芯线性电机(进给轴)Iron-Core Linear Motors

L7 为新一代水冷有铁芯线性电机,峰值力达 24,313 N,专为工具机与搬运系统而生,同推力下功率损耗降低达 50%。L1 系列针对极致效率优化,于有限空间内提供最大力。驱动铣床、车床、磨床与 HSC 轴的进给运动。

  • L7 峰值力 4,052 – 24,313 N(4 宽 × 3 长 = 12 型号)
  • L1 峰值力 169 – 5,171 N
  • 应用:铣床、车床、磨床、HSC 轴、PCB 钻孔机
  • 免维护、零齿隙,符合 Ecodesign 2009/125/EC(L7)
应用案例 | Application Cases

工具机直驱的典型应用场景Typical direct-drive applications in machine tools

以下对应 Schaeffler Industrial Drives 官网各扭矩电机系列所列之工具机应用范围。

磨床直驱应用
磨床 | Grinding
磨床与齿轮加工
磨床(外圆、平面、无心)与齿轮加工(滚齿、磨齿)要求极平稳的旋转与极高的工件表面品质——任何扭矩脉动或齿槽涟波都会在工件表面留下痕迹。SRV 电机无脉动轴向/径向力、低速即输出满扭矩,可达无光学瑕疵的顶级表面;RMK/RMF 无槽铁芯电机运动极均匀,适合工件主轴与分度旋转轴;L7 水冷线性电机驱动平面与外形磨床、无心磨床的进给轴。
SRV RMK · RMF L7
铣床与加工中心五轴旋转轴直驱应用
铣床 / 加工中心 | Milling
铣床、车铣复合、加工中心与 HSC
加工中心、HSC 高速切削机、车铣复合(mill/turn)、换刀装置与铣头需要高功率密度与高动态的旋转轴。RE 外转式电机于最小空间达最大功率密度,可作直驱转台或摆轴;RKI 高转速主轴兼顾车削与铣削;L7/L1 有铁芯线性电机驱动高动态、高恒速的进给轴。
RE L7 · L1
大型旋转工作台五轴加工
转台 / 主轴 | Rotary Tables & Spindles
旋转工作台、NC 分度台与工件主轴
旋转工作台、NC 旋转分度台、摆轴与工件主轴是直驱扭矩电机的典型应用。RKI 快速旋转轴与工件主轴、RIB 高扭矩密度、RE 直驱转台、SRV 高精度分度,分段式电机则使大直径转台具经济可行性。
RKI · RIB RE · SRV 分段式
铣头与二轴双摆头
铣头 / 二轴头 | Milling & Swivel Heads
铣头与二轴双摆头
五轴工具机的铣头与二轴双摆头(A/C 摆轴)以扭矩电机直接驱动摆动与旋转轴。中型扭矩电机于堵转(stall)模式下稳定维持静态切削角度,带来摆轴与旋转轴的卓越稳定性与无瑕的工件表面品质;具大型中空轴的电机则能快速重新定位主轴角度以提升产能。零齿隙、高刚性确保复杂曲面五轴联动加工的角度精度与动态响应。RE 外转式可作摆轴与铣头驱动、于最小空间达最大功率密度,RKI 提供快速旋转轴,SRV 确保高精度低速运转。
RE RKI SRV
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