專(zhuān)利名稱(chēng)：一種轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)，屬于直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)電機(jī)技術(shù)由于要用機(jī)械裝置把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，因此造成過(guò)程中摩擦損耗，行程受限，發(fā)展受限。盡管當(dāng)前世界先進(jìn)的交直流伺服系統(tǒng)性能已大有改進(jìn)，但由于受到傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)給傳動(dòng)方式限制，其有關(guān)伺服性能指標(biāo)難以突破提高。直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)方式取消了源動(dòng)カ和工作臺(tái)部件之間的一切中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，使得機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度為零，所以這種傳動(dòng)方式也稱(chēng)為“直接驅(qū)動(dòng)”或“零傳動(dòng)”方式。直線(xiàn)電機(jī)技術(shù)發(fā)展很快，應(yīng)用越來(lái)越廣，但是其本身也還存在一些問(wèn)題，尤其是圓筒型直線(xiàn)電機(jī)，由 于其氣隙均勻難以保持，磁路開(kāi)端引起的邊緣效應(yīng)，復(fù)雜的裝置又容易導(dǎo)致散熱效果較差的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有圓筒型直線(xiàn)電機(jī)由于其氣隙均勻難以保持，磁路開(kāi)端引起的邊緣效應(yīng)，復(fù)雜的裝置又容易導(dǎo)致散熱效果較差的問(wèn)題，進(jìn)而提供一種轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定子，所述轉(zhuǎn)子和定子之間設(shè)有氣隙；所述轉(zhuǎn)子呈圓筒形，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子磁鋼和轉(zhuǎn)子軛組成，轉(zhuǎn)子磁鋼設(shè)置在轉(zhuǎn)子軛的外部；所述定子由定子沖片和機(jī)殼組成；本發(fā)明還包括滾珠絲杠、絲杠螺母、ー對(duì)支撐軸承，所述滾珠絲杠與機(jī)殼之間分別設(shè)有ー對(duì)支撐軸承，絲杠螺母固定在轉(zhuǎn)子軛內(nèi)，滾珠絲杠與絲杠螺母螺紋連接，軸承內(nèi)圈與滾珠絲杠外圈緊配合連接。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸承內(nèi)圈同時(shí)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)滾珠絲杠內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)和軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)體積比同容量三相異步電動(dòng)機(jī)縮小了一個(gè)機(jī)座號(hào)；無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)的高效區(qū)域大，功率和轉(zhuǎn)矩密度高，功率因數(shù)(COScl))接近1，系統(tǒng)效率>90%，無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)在任何情況下轉(zhuǎn)子都是同步運(yùn)行，交流變頻電機(jī)是變頻調(diào)速，無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)是調(diào)速變頻，無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)在同步轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，轉(zhuǎn)子既無(wú)銅耗又無(wú)鐵耗；無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)具有低電壓特性好、轉(zhuǎn)矩過(guò)載特性強(qiáng)、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大(堵轉(zhuǎn)特性)、啟動(dòng)電流小等優(yōu)點(diǎn)；無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)因?yàn)榫哂兄绷饔兴㈦姍C(jī)的特性，同時(shí)驅(qū)動(dòng)器也是頻率變化的裝置，所以又名直流變頻，無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率、低速轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速精度等都比任何控制技術(shù)的變頻器還要好，由于無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)是以自控式運(yùn)行的，所以不會(huì)象變頻調(diào)速下重載啟動(dòng)的同步電機(jī)那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動(dòng)繞組，也不會(huì)在負(fù)載突變時(shí)產(chǎn)生振蕩和失歩。無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)具有的寬調(diào)速、小體積、高效率和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速誤差小等特點(diǎn)，采用無(wú)刷直流電機(jī)替換傳統(tǒng)的電勵(lì)磁電機(jī)可以很好地與滾珠絲杠的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合?？梢詫?shí)現(xiàn)小體積和大容量的作用。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、氣隙均勻、散熱效果好，啟動(dòng)運(yùn)行停止快速靈敏自如，特別適用于自動(dòng)鉆孔機(jī)、電動(dòng)式螺絲刀等場(chǎng)合。配合電機(jī)位置傳感器，采用霍爾元件或旋轉(zhuǎn)變壓器則可以提高控制精度，可以實(shí)現(xiàn)ー些小型機(jī)床或電動(dòng)工具的高精度直線(xiàn)進(jìn)給功能。


圖I為本發(fā)明轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意 圖2為電機(jī)定子沖片 圖3為電機(jī)轉(zhuǎn)子截面 圖4為電機(jī)轉(zhuǎn)子軛結(jié)構(gòu)示意 圖5為霍爾埋放齒內(nèi)意圖；
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步的詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例。如圖f圖5所示，本實(shí)施例所涉及的一種轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)，包括轉(zhuǎn)子I和定子2，所述轉(zhuǎn)子I和定子2之間設(shè)有氣隙11 ;所述轉(zhuǎn)子I呈圓筒形，轉(zhuǎn)子I由轉(zhuǎn)子磁鋼8和轉(zhuǎn)子軛9組成，轉(zhuǎn)子磁鋼8設(shè)置在轉(zhuǎn)子軛9的外部；所述定子2由定子沖片3和機(jī)殼10組成；本發(fā)明還包括滾珠絲杠4、絲杠螺母5、和支撐軸承6，所述滾珠絲杠4與機(jī)殼10之間分別設(shè)有支撐軸承6，絲杠螺母5固定在轉(zhuǎn)子軛9內(nèi)，滾珠絲杠4與絲杠螺母5螺紋連接，支撐軸承6的內(nèi)圈與滾珠絲杠外圈螺母5緊配合連接。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，支撐軸承內(nèi)圈同時(shí)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)滾珠絲杠內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)和軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。圖5中為節(jié)約軸向空間將霍爾埋入定子齒內(nèi)。所述轉(zhuǎn)子I的轉(zhuǎn)子磁鋼8為釹鐵棚材料，采用表貼式粘結(jié)在轉(zhuǎn)子軛9的表面上。所述轉(zhuǎn)子I的內(nèi)表面為粗糙結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子I的內(nèi)表面與絲杠螺母5相連接。所述轉(zhuǎn)子軛9為環(huán)形硅鋼片疊成的鉄心。所述轉(zhuǎn)子I與定子2之間的氣隙11均勻分布。所述氣隙11的長(zhǎng)度為O. 3^0. 5mm。所述定子2由鋼板焊接而成，定子槽為梯形槽，槽內(nèi)為電樞繞組。所述繞組為雙層分?jǐn)?shù)槽集中繞組。還包括定子霍爾元件13，所述定子霍爾元件13埋放在定子齒14內(nèi)。所述ー對(duì)支撐軸承6，目的是可以承受較大軸向力。滾珠絲杠4做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度由轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和絲杠導(dǎo)程決定，若轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為N，導(dǎo)程為I，一般滾珠絲杠中的導(dǎo)程即為螺距P，則絲杠的運(yùn)動(dòng)的速度V為
V = px N
對(duì)于額定功率為Pn的電機(jī)轉(zhuǎn)速為
上式中的τ為電機(jī)額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)矩，電機(jī)在勻速運(yùn)行狀態(tài)下轉(zhuǎn)矩可由下式計(jì)算
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定子，所述轉(zhuǎn)子和定子之間設(shè)有氣隙；所述轉(zhuǎn)子呈圓筒形，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子磁鋼和轉(zhuǎn)子軛組成，轉(zhuǎn)子磁鋼設(shè)置在轉(zhuǎn)子軛的外部；所述定子由定子沖片和機(jī)殼組成；其特征在于，還包括滾珠絲杠、絲杠螺母、一對(duì)支撐軸承，所述滾珠絲杠與機(jī)殼之間分別設(shè)有支撐軸承，絲杠螺母固定在轉(zhuǎn)子軛內(nèi)，滾珠絲杠與絲杠螺母螺紋連接，一對(duì)支撐軸承內(nèi)圈與滾珠絲杠外圈緊配合連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子磁鋼為釹鐵棚材料，采用表貼式粘結(jié)在轉(zhuǎn)子軛的表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面為粗糙結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面與絲杠螺母相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子軛為環(huán)形硅鋼片疊成的鐵心。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子與定子之間的氣隙均勻分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述氣隙的長(zhǎng)度為O. 3^0. 5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述定子由鋼板焊接而成，定子槽為梯形槽，槽內(nèi)為電樞繞組。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述繞組為雙層分?jǐn)?shù)槽集中繞組。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)，其特征在于，還包括定子霍爾元件，所述定子霍爾元件埋放在定子齒內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述軸承內(nèi)圈與絲杠外圈為基孔制連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)子絲杠結(jié)構(gòu)的永磁無(wú)刷直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)，屬于直流直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子磁鋼和轉(zhuǎn)子軛組成，轉(zhuǎn)子磁鋼設(shè)置在轉(zhuǎn)子軛的外部；所述定子由定子沖片和機(jī)殼組成；本發(fā)明還包括滾珠絲杠、絲杠螺母、支撐軸承，所述滾珠絲杠與機(jī)殼之間分別設(shè)有一對(duì)支撐軸承，絲杠螺母固定在轉(zhuǎn)子軛內(nèi)，滾珠絲杠與絲杠螺母螺紋連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、氣隙均勻、散熱效果好，啟動(dòng)運(yùn)行停止快速靈敏自如，特別適用于自動(dòng)鉆孔機(jī)、電動(dòng)式螺絲刀等小型機(jī)床或電動(dòng)工具的高精度直線(xiàn)進(jìn)給功能場(chǎng)合。
文檔編號(hào)H02K1/16GK102820730SQ20121034838
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者尚靜, 王劍飛, 江善林, 王冰弟 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)