[0038] 以下结合附图对本发明的实施例作详细说明，但不用来限制本发明的范围。
[0039] 实施例1
[0040] 一种单主轴双速区驱动装置，包括定子固定部10，用于固定电机的定子；所述定子固定部10包括筒形的大径部11和小径部12，大径部11和小径部12之间设有过渡部14，所述小径部12内滑动设有滑子环13。定子固定部10同轴一体设有驱动轴孔17和套筒转槽18，二者分别为沿轴向前后布置的一对。套筒转槽18外壁设有电机壳体15扣合于定子固定部10右壁时的导向面。
[0041] 固定定子单元20，设于定子固定部10的大径部11，用于设置低转速绕组21；所述固定定子单元20固定设于定子固定部10的大径部11外周。所述固定定子单元20包括周向间隔设置于通磁法兰部22的多个T型对置铁芯23，通磁法兰部22嵌设于大径部11外周,通磁法兰部22两侧面分别间隔设有多个轴向正对的第一固定槽221和第二固定槽222，第一固定槽221中固定有第一铁芯231，第一线圈211缠绕于第一铁芯231上；第二固定槽222中固定有第二铁芯232，第二线圈212缠绕于第一铁芯231上；第一铁芯231和第二铁芯232轴向正对，以形成经过通磁法兰部22的导磁通路24；所述通磁法兰部22为多块导磁良好的硅钢片在大径部11外周的整个周向叠置而成。所述T型对置铁芯23包括供缠绕线圈和通磁的磁轭部25，磁轭部25端部一体连接有T形凸缘26，所述T形凸缘26于固定定子单元20的轴向两侧分别形成定子配合面27。
[0042] 低速转子单元50，以低速预定间隙δ1置于低速定子单元20两侧，用于响应低转速绕组21产生的磁扭矩而产生旋转。所述低速转子单元50包括两端旋转支撑在电机壳体15中的低速转筒51，低速转筒51周向间隔设有至少6个磁体安装孔52。还包括第一转子54和第二转子55，所述第一转子54和第二转子55分别包括多个间隔设置的永磁体56、磁轭环57，永磁体56和磁轭环57固定于L形环法兰53的垂直环边。L形环法兰53包括垂直且一体连接的垂直环边和轴向环边，轴向环边固定于低速转筒51上同时使得垂直环边沿垂直于旋转轴线延伸地固设于磁体安装孔52。第一转子54与第一铁芯231之间、第二转子55与第二铁芯232之间具有低速预定间隙δ1。
[0043] 低速定子单元20的公称半径R1为低速驱动部的旋转扭矩施加半径R低，可移定子单元30内孔半径R2为高速驱动部的旋转扭矩施加半径R高，R低≥2R高，即低速驱动部的旋转扭矩施加半径R低至少为高速驱动部的旋转扭矩施加半径R高的两倍。
[0044] 可移定子单元30，固定设于小径部12，用于设置高转速绕组31。所述可移定子单元30固设于滑子环13内孔。所述可移定子单元30包括定子铁芯32，定子铁芯32内设多个中心对称地间隔并交替设置的定子轭33和分隔轭34，高转速绕组31缠绕于定子轭33，分隔轭34用于隔离磁与热。定子铁芯32外包覆设有滑动部35。定子铁芯32多块导磁良好的硅钢片叠置而成。定子轭33由软铁材料制成，以便于通磁。
[0045] 高速转子单元60，以预定间隙转动设于可移定子单元30内，用于响应高转速绕组31产生的磁扭矩而产生旋转，所述高速转子单元60固定连接主轴单元100。所述高速转子单元60包括高速转子本体61，高速转子本体61为多块硅钢片叠置并外包层成为复合实心转子，这样的设计比纯钢材料的实体转子的铁芯损耗、涡流损耗和铜损耗相对较小。所述外包层是铝合金层，通过压铸法一体成型于装配体外；所述外包层是聚四氟乙烯层，通过注塑法一体成型于装配体外。高速转子本体61的每个硅钢片中心对称地设有至少32个梯形转子槽
62，梯形转子槽62的窄边位于外周面，利于克服高速旋转的离心力。梯形转子槽62内设转子导条63，高速转子本体61轴向两端设有端环64，端环64对应转子导条63设有多个导条嵌孔
65，转子导条63通过导条嵌孔65与端环64焊接为一体。所述硅钢片、转子导条和端环的装配体66通过外包层67而成为复合实心转子。所述高速转子本体61的转子外周面的外包铝层67通过与主轴16装配并粗车精车和磨削为高光滑表面，表面粗糙度Ra<0.8μm，此时，转子外周面的外包铝层67的厚度至少为1‑5mm。主轴16通过联轴器17固定连接主轴单元100。
[0046] 上述硅钢片优选厚度小于0.5mm的无取向硅钢片DW_470。
[0047] 还包括致动冷却单元40，以与固定定子单元20和可移定子单元30同时相邻设置的方式设于定子固定部10，用于在工作位置和缩回位置之间移动所述可移定子单元30，致动冷却单元40用于同时冷却固定定子单元20和可移定子单元30。所述致动冷却单元40包括环形液压腔41，环形液压腔41内滑动设有活塞环42，活塞环42固定连接于可移定子单元30。环形液压腔41设于大径部11和内环壁之间。环形液压腔41的活塞环42两侧的子腔分别通过进油口和出油口维持恒定油压的同时周期性流动，以带走来自定子的热量。以与固定定子单元20和可移定子单元30同时相邻设置的方式实现为：所述环形液压腔41由定子固定部10的大径部11构成外环壁，以过渡部14作为右端盖，左端盖43螺旋密封配合于大径部11，由此形成封闭的环形液压腔41。左端盖43和过渡部14分别设有进油口44和出油口45。
[0048] 固定定子单元20的定子热量由大径部11传导至环形液压腔41，位于工作位置的可移定子单元30的定子铁芯32的热量通过滑子环13、小径部12传导至环形液压腔41，并由其内的周期性流动的液压油带至驱动装置外。
[0049] 耦合单元70，所述耦合单元70设于主轴16和低速转子单元50之间，用于可选择地将低速转子单元50的转动扭矩传递给主轴16。电机壳体15沿旋转轴线方向扣合于定子固定单元10的右壁时，电机壳体15密封抵接套筒转槽18外壁从而形成封闭的传动室75，耦合单元70设于传动室75内。所述耦合单元70包括相互啮合的外齿圈71、行星齿轮72和太阳齿轮73，所述外齿圈71设于低速转筒51的内孔，至少3个行星齿轮72通过行星架74啮合在外齿圈
71和太阳齿轮73之间。太阳齿轮73固定连接主轴16。
[0050] 主轴双速区驱动装置有高速模式和低速模式两种，①高速模式：外齿圈71和低速转筒51不转，可移定子单元30位于工作位置且通电，高速驱动部带动主轴16高速旋转，同时，太阳齿轮73转动，带动至少3个行星齿轮72连同行星架74空转，如图1所示；②低速模式，可移定子单元30位于缩回位置，固定定子单元20通电，低速转筒51及外齿圈71旋转，行星架74不动，外齿圈71通过行星齿轮将扭矩传递给太阳齿轮73及主轴16，低速驱动部带动主轴
16低速旋转，而固定于主轴16上的高速转子单元60也被带动旋转，如图2所示。由于高速转子单元60内有永磁体的转子导条63，不通电且位于缩回位置的可移定子单元30远离高速转子单元60，可避免高速驱动部200产生电磁感应损耗。
[0051] 高速转子单元60和可移定子单元30之间的高速预定间隙可达到0.1‑0.5mm，低速转子单元30和固定定子单元20之间的低速预定间隙可达到0.5‑1.5mm。
[0052] 技术要点：
[0053] 一种主轴双速区驱动装置，包括同一驱动轴不同旋转扭矩施加半径的低速驱动部100和高速驱动部200，低转速转子的旋转扭矩施加半径R低至少为高转速转子的旋转扭矩施加半径R高的两倍，还包括定子固定部10，低速驱动部和高速驱动部同时设于定子固定部10，定子固定部10内腔设有致动冷却单元40，用于同时冷却低速驱动部和高速驱动部。高速驱动部包括可移定子单元30，致动冷却单元40驱动可移定子单元30在工作位置和缩回位置之间移动。当可移定子单元30位于工作位置，仅高速驱动部对驱动轴施加旋转扭矩；当可移定子单元30位于缩回位置，仅低速驱动部对驱动轴施加旋转扭矩。
[0054] 实施例2
[0055] 同时设有两套低速驱动部100和高速驱动部200，共同拥有一套致动冷却单元40，其他结构与实施例1相同。
[0056] 一种单主轴双速区驱动装置，定子固定部10包括大径部11和设于大径部轴向两侧的两小径部12，大径部11内设有致动冷却单元40，大径部11外周设有两低速驱动部100，小径部12分别设有一高速驱动部200，环形液压腔41内滑动设有两活塞环42，两活塞环42分别连接前后两滑子环13。
[0057] 实施例3
[0058] 改进主轴轴承冷却，其他结构与实施例1、2相同。
[0059] 一种单主轴双速区驱动装置，包括主轴轴承冷却结构80，定子固定部10包括与电机壳体16一体成型的前轴套筒81和后轴套筒82，二者分别设有同轴度小于等于0.001mm的轴安装孔83。轴安装孔83中密封安装有高速轴承84，所述高速轴承84优选为角接触球轴承，更优选无内圈的陶瓷滚动体的角接触球轴承。前轴套筒81和后轴套筒82外周面分别安装有第一冷却套85和第二冷却套86，第一冷却套85与致动冷却单元40串联或并联连通。第二冷却套86与外设的冷却装置连通。
[0060] 主轴采用陶瓷主轴，或金属材料。
[0061] 高速转子单元60和可移定子单元30之间的高速预定间隙δ2可达到0.1‑0.5mm，固定转子单元30和可移定子单元20之间的低速预定间隙δ1可达到0.5‑1.5mm。
[0062] 所述单主轴双速区驱动装置，利用如下手段解决“既能应对粗车的高扭矩低转速，也能应对精车的低扭矩高转速，能够适应长时间连续驱动而不过热，使其能够适应长工件连续送料自动车削”的技术问题：
[0063] (1)大扭矩的低速驱动部100和小扭矩的高速驱动部200交替驱动同一主轴16[0064] 低速驱动部100包括预定间隙配合的固定定子单元20和低速转子单元50，低速转子单元50是外转子，固定定子单元20安装在大径部11，由此旋转扭矩施加半径R低大，低速转子单元50通过耦合单元70驱动连接主轴16。而高速驱动部200包括高速预定间隙δ2配合的高速转子单元60和可移定子单元30，高速转子单元60是内转子，直接安装在主轴16上，因此，旋转扭矩施加半径R高小。
[0065] 交替的实现，低速转子单元50驱动时，固定定子单元20通电，可移定子单元30不通电且位于缩回位置，远离高速转子单元60，可避免高速驱动部200产生电磁感应损耗。高速转子单元60驱动时，可移定子单元30通电且位于工作位置，固定定子单元20不通电，耦合单元70空转，即太阳齿轮73转动带动行星齿轮72转动，低速转子单元50不转。
[0066] 对于连续自动车削的双主轴自动车床来说，这是非常有用的，用来驱动主轴的两定子可以交替用于粗加工车削和精加工车削。
[0067] (2)同一致动冷却单元40同时冷却固定定子单元20和可移定子单元30[0068] 定子固定部10包括大径部11和小径部12，同时大径部11和小径部12之间设环形液压腔41。一方面，活塞42的动作可使得可移定子单元30在工作位置和缩回位置之间切换；另一方面，环形液压腔41内的工作液体的周期性对流带走来自大径部、小径部及固定定子单元20及可移定子单元30的电磁损耗热量。
[0069] (3)致动冷却单元40协同传动室内主轴轴承的冷却
[0070] 传动室75是封闭的，内有行星齿轮机构的耦合单元70，前轴套筒81位于传动室75内。前轴套筒81需要单独的控温冷却，通过外设第一冷却套85来实现，其内的冷却流体均串联或并联致动冷却单元40，使得致动冷却单元40同时冷却定子固定部10的三个部位，大径部11、小径部12和前轴套筒81，便于温度的协同控制。
[0071] 所述主轴双速区驱动装置，大扭矩的低速驱动部100和小扭矩的高速驱动部200交替驱动同一主轴16，同一致动冷却单元40同时冷却固定定子单元20和可移定子单元30，还协同冷却前轴套筒81的高速轴承，粗车用大扭矩的低速驱动部100驱动主轴，精车用小扭矩的高速驱动部200驱动主轴，温升得到良好控制，加工精度保持性好。
