一種無軸承直線電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機(jī)，具體是一種精密的無軸承直線電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]涉及微電子制造等的數(shù)控領(lǐng)域，對(duì)加工設(shè)備運(yùn)控的控制精度和作業(yè)潔凈程度的要求很高。普通直線電機(jī)所用機(jī)械直線軸承帶來的磨損以及潤(rùn)滑油污染等不利影響；同時(shí)傳統(tǒng)線性滑軌具有摩擦，容易造成摩擦損耗，不易達(dá)到精密定位的要求，因此系統(tǒng)反應(yīng)慢、效率低，限制了直線電機(jī)在數(shù)控領(lǐng)域的應(yīng)用。有鑒于此，本發(fā)明所述的沒有機(jī)械軸承以及線性滑軌的直線電機(jī)，可以做到在潔凈環(huán)境下高速精密控制。
[0003]采用混合磁軸承支承的無軸承直線電機(jī)，無軸承電機(jī)的動(dòng)子重量可由混合磁軸承中的永久磁鐵，提供足夠的磁力來抵消。而當(dāng)動(dòng)子發(fā)生振動(dòng)時(shí)，則通過控制混合磁軸承中的線圈電流，以改變永久磁鐵磁通量大小來達(dá)到控制目的。中國(guó)專利號(hào)是ZL200820119378.3的發(fā)明專利說明書公開一種主動(dòng)磁浮支承圓筒型直線電機(jī)，是一種采用混合磁軸承結(jié)構(gòu)的直線電機(jī)。相比本發(fā)明采用混合磁軸承的非接觸吸力式無軸承直線電機(jī)而言，增加了控制難度以及成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種可實(shí)現(xiàn)磁懸浮的直線運(yùn)動(dòng)、能有效提高系統(tǒng)在無污染的環(huán)境下的控制精度的無軸承直線電機(jī)，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0006]一種無軸承直線電機(jī)，包括定子、動(dòng)子、動(dòng)子鐵芯、永磁體和位移傳感器，所述位移傳感器均勻設(shè)置在動(dòng)子下端四個(gè)角位置，所述定子設(shè)置在動(dòng)子中心，所述動(dòng)子內(nèi)部下端對(duì)稱安裝有位于定子下方的混合磁軸承，所述混合軸承內(nèi)設(shè)有控制線圈，所述控制線圈內(nèi)設(shè)有永久磁鐵，所述永磁體固定在定子頂端，所述定子頂端還安裝有位于永磁體兩側(cè)的線性光柵尺，所述定子下端對(duì)稱安裝有正對(duì)永久磁鐵的傳感器靶板，所述動(dòng)子內(nèi)部頂端固定安裝有正對(duì)永磁體的動(dòng)子鐵芯。
[0007]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述永磁體設(shè)置有多個(gè)，且永磁體的N?S極在定子頂端相互交替設(shè)置。
[0008]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述定子采用長(zhǎng)定子結(jié)構(gòu)，所述動(dòng)子采用短動(dòng)子結(jié)構(gòu)。
[0009]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述定子與混合磁軸承之間的標(biāo)稱氣隙為0.5mm，定子與混合磁軸承之間的最大氣隙為標(biāo)成氣隙的兩倍，定子與動(dòng)子之間的標(biāo)稱氣隙為0.6_。
[0010]作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案:所述混合磁軸承之間的距離為89?91mm。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0012](I)省去了線性滑軌和直線軸承，但同樣可以達(dá)到線性傳動(dòng)引導(dǎo)；
[0013](2)相比于傳統(tǒng)的依靠推力繞組和懸浮繞組支撐動(dòng)子的設(shè)計(jì)方法具有成本較低，可操作性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)；
[0014](3)本發(fā)明電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，使動(dòng)子部分既能起到懸浮又能起到直線運(yùn)動(dòng)的作用。
【附圖說明】
[0015]圖1為無軸承直線電機(jī)的正面示意圖。
[0016]圖2為無軸承直線電機(jī)的側(cè)視示意圖。
[0017]圖中:1_定子；2_動(dòng)子；3_動(dòng)子鐵芯；4_永磁體；5_傳感器革El板；6_位移傳感器；7-線性光棚尺；8_永久磁鐵；9_控制線圈。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0019]請(qǐng)參閱圖1?2，本發(fā)明實(shí)施例中，一種無軸承直線電機(jī)，包括定子1、動(dòng)子2、動(dòng)子鐵芯3、永磁體4和位移傳感器6，位移傳感器6均勻設(shè)置在動(dòng)子2下端四個(gè)角位置，定子I設(shè)置在動(dòng)子2中心，定子I采用長(zhǎng)定子結(jié)構(gòu)，動(dòng)子2采用短動(dòng)子結(jié)構(gòu)，以提高動(dòng)子2的直線運(yùn)動(dòng)加速度，動(dòng)子2與定子I不可以太接近，否則有相互吸在一起的危險(xiǎn)；動(dòng)子2內(nèi)部下端對(duì)稱安裝有位于定子I下方的混合磁軸承，混合磁軸承之間的距離為90mm，混合軸承用于平衡動(dòng)子2在直線運(yùn)動(dòng)時(shí)傾側(cè)運(yùn)動(dòng)；混合軸承內(nèi)設(shè)有控制線圈9，控制線圈9內(nèi)設(shè)有永久磁鐵8，多個(gè)永磁體4固定在定子I頂端，且永磁體4的N?S極在定子I頂端相互交替設(shè)置，動(dòng)子2運(yùn)行時(shí)沿著定子I上面的永磁體4移動(dòng)；定子I頂端還安裝有位于永磁體4兩側(cè)的線性光柵尺7，定子I下端對(duì)稱安裝有正對(duì)永久磁鐵8的傳感器靶板5，動(dòng)子2內(nèi)部頂端固定安裝有正對(duì)永磁體4的動(dòng)子鐵芯3。
[0020]動(dòng)子2工作時(shí)，動(dòng)子2重量可由動(dòng)子2下面的混合磁軸承中的永久磁鐵8提供足夠的磁力抵消，產(chǎn)生懸浮狀態(tài)，而當(dāng)動(dòng)子2發(fā)生振動(dòng)時(shí)，則通過控制混合磁軸承中的控制線圈9電流，以改變永久磁鐵8磁通量大小從而達(dá)到控制目的；在電機(jī)中通入三相電流后會(huì)在定子I和動(dòng)子2上半部分中的氣隙產(chǎn)生在直線方向呈正弦分布的行波磁場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)推動(dòng)動(dòng)子2做直線運(yùn)動(dòng)，并通過線性光柵尺7感應(yīng)直線位移信號(hào)。
[0021]對(duì)動(dòng)子鐵芯3采用id= O的控制方式，與在定子I上的永磁體4的勵(lì)磁磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁推力從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)子鐵心3的直線運(yùn)動(dòng)。
[0022]混合磁軸承是保證動(dòng)子2在運(yùn)行時(shí)處于懸浮狀態(tài)，它根據(jù)位移傳感器6將位移信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并將該數(shù)值信號(hào)和參考信號(hào)的差值反饋到控制系統(tǒng)，從而改變輸出力的大小。
[0023]定子I與混合磁軸承之間的標(biāo)稱氣隙為0.5mm，定子I與混合磁軸承之間的最大氣隙為標(biāo)成氣隙的兩倍，定子I與動(dòng)子2之間的標(biāo)稱氣隙為0.6mm。
[0024]增加定子I長(zhǎng)度以及定子I正面和背面的永磁體陣列4即可加長(zhǎng)行程，而不必對(duì)動(dòng)子2部分改進(jìn)；動(dòng)子2和定子I之間的磁浮力和直線驅(qū)動(dòng)力相互垂直，相互間沒有耦合影響，因此可以達(dá)到快速啟停，系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)精度高。
[0025]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無軸承直線電機(jī)，包括定子、動(dòng)子、動(dòng)子鐵芯、永磁體和位移傳感器，其特征在于，所述位移傳感器均勻設(shè)置在動(dòng)子下端四個(gè)角位置，所述定子設(shè)置在動(dòng)子中心，所述動(dòng)子內(nèi)部下端對(duì)稱安裝有位于定子下方的混合磁軸承，所述混合軸承內(nèi)設(shè)有控制線圈，所述控制線圈內(nèi)設(shè)有永久磁鐵，所述永磁體固定在定子頂端，所述定子頂端還安裝有位于永磁體兩側(cè)的線性光柵尺，所述定子下端對(duì)稱安裝有正對(duì)永久磁鐵的傳感器靶板，所述動(dòng)子內(nèi)部頂端固定安裝有正對(duì)永磁體的動(dòng)子鐵芯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無軸承直線電機(jī)，其特征在于，所述永磁體設(shè)置有多個(gè)，且永磁體的N?S極在定子頂端相互交替設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無軸承直線電機(jī)，其特征在于，所述定子采用長(zhǎng)定子結(jié)構(gòu)，所述動(dòng)子采用短動(dòng)子結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無軸承直線電機(jī)，其特征在于，所述定子與混合磁軸承之間的標(biāo)稱氣隙為0.5mm，定子與混合磁軸承之間的最大氣隙為標(biāo)成氣隙的兩倍，定子與動(dòng)子之間的標(biāo)稱氣隙為0.6mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無軸承直線電機(jī)，其特征在于，所述混合磁軸承之間的距離為 89 ?91mm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無軸承直線電機(jī)，包括定子、動(dòng)子、動(dòng)子鐵芯、永磁體和位移傳感器，位移傳感器均勻設(shè)置在動(dòng)子下端四個(gè)角位置，定子設(shè)置在動(dòng)子中心，動(dòng)子內(nèi)部下端對(duì)稱安裝有位于定子下方的混合磁軸承，混合軸承內(nèi)設(shè)有控制線圈，控制線圈內(nèi)設(shè)有永久磁鐵，永磁體固定在定子頂端，定子頂端還安裝有位于永磁體兩側(cè)的線性光柵尺，定子下端對(duì)稱安裝有正對(duì)永久磁鐵的傳感器靶板，動(dòng)子內(nèi)部頂端固定安裝有正對(duì)永磁體的動(dòng)子鐵芯。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，成本低，可操作性較強(qiáng)，具有很好的線性傳動(dòng)引導(dǎo)，既能起到懸浮又能起到直線運(yùn)動(dòng)的作用。
【IPC分類】H02K41-03
【公開號(hào)】CN104682658
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510114996
【發(fā)明人】楊益飛, 駱敏舟
【申請(qǐng)人】常州先進(jìn)制造技術(shù)研究所
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年3月16日