[發(fā)明專利]一種∪型直線伺服電機(jī)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810032176.X
• 申請日: 2008-08-28
• 公開（公告）號: CN101345467A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 諶國權(quán);蘇煥宇;譚銘志;楊堅(jiān)
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙一派數(shù)控機(jī)床有限公司
• 主分類號: H02K41/02
• 分類號: H02K41/02;H02K41/03
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所
• 代理人: 顏勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直線電機(jī)領(lǐng)域，具體是指一種U型直線伺服電機(jī)，主要應(yīng)用于永磁直線電機(jī)制造及其伺服控制。

背景技術(shù)

隨著精密制造技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，高速、高效、高精度成為當(dāng)前數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向，U型直線伺服電機(jī)由于其大行程、高精度、高加速度和大推力等特點(diǎn)，在高精密加工中占有獨(dú)特的地位。傳統(tǒng)的永磁同步直線電機(jī)的磁鋼分布中磁鋼只有一排，存在開路磁場引起的邊端效應(yīng)，設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生較大邊端力；同時(shí)其極距相對較小，每極每相槽數(shù)q不可能很大，否則在一極距上的總槽數(shù)較多，制造困難。若q取較小整數(shù)，就不能充分利用分布繞組來削弱磁場的諧波分量，產(chǎn)生較大齒槽力；此外還存在較大的法向吸力，從而產(chǎn)生額外摩擦阻力，降低了電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性，嚴(yán)重影響了該類直線電機(jī)的控制性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種結(jié)構(gòu)合理、動(dòng)子結(jié)構(gòu)剛性好、高頻穩(wěn)定性好、整機(jī)散熱性能好、單位功率密度高、可有效消弱電機(jī)齒槽磁阻、提高整機(jī)運(yùn)行過程推力的穩(wěn)定性的U型直線伺服電機(jī)。

本發(fā)明---一種U型直線伺服電機(jī)，包括定子、動(dòng)子、安裝臺面、線圈繞組，所述定子包括磁鋼、U型底座，所述動(dòng)子中嵌裝有線圈繞組，上端連接在與直線導(dǎo)軌固連的安裝臺面上，另一端卡裝在磁鋼之間并與磁鋼之間形成氣隙，其特征在于：所述磁鋼由一個(gè)N極與一個(gè)S極的單體磁極組成一組，多組磁鋼沿動(dòng)子軸線對稱平行排列在U型底座U型空腔的兩側(cè)，且兩兩相鄰位置處磁鋼的磁極極性相反。

本發(fā)明中，在所述動(dòng)子繞組中間設(shè)有鋁板。

本發(fā)明中，所述動(dòng)子中嵌裝的線圈繞組為重疊繞組，相鄰單層繞組之間相互錯(cuò)位平行排列。

本發(fā)明中，所述動(dòng)子截面為工字型結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明由于采用上述結(jié)構(gòu)，一方面，從直線電機(jī)定子結(jié)構(gòu)優(yōu)化出發(fā)，將磁鋼分為多組對稱排列在U型底座U型空腔的兩側(cè)，且兩兩相鄰位置處磁鋼的磁極極性相反，起到諧波加強(qiáng)的作用，從而在一定程度上可以有效消弱端部效應(yīng)和磁阻效應(yīng)對直線電機(jī)性能的影響；另一個(gè)措施就是在動(dòng)子繞組中間設(shè)有鋁板，鋁板作為一種導(dǎo)電但非導(dǎo)磁的材料，對U型空間的磁場不會(huì)有任何影響卻可以在磁場中產(chǎn)生一定的阻尼作用，從而減輕直線電機(jī)在運(yùn)行過程中的推力波動(dòng)，提升電機(jī)運(yùn)行時(shí)推力的穩(wěn)定性；保證電機(jī)運(yùn)行過程直線電機(jī)的高速穩(wěn)定，達(dá)到高速、高加速度、高精度和高動(dòng)態(tài)特性，其中最大速度可達(dá)200m/min；最大加速度可達(dá)8g；定位精度可達(dá)0.5μm；重復(fù)精度可達(dá)0.1μm。另一方面，從動(dòng)子結(jié)構(gòu)優(yōu)化出發(fā)，在動(dòng)子繞組上設(shè)置鋁板，可有效提高動(dòng)子的高頻穩(wěn)定性并有利于散熱；將動(dòng)子截面形狀設(shè)計(jì)成工字型，取代傳統(tǒng)的T型動(dòng)子，增加動(dòng)子的結(jié)構(gòu)剛性，并增加了動(dòng)子散熱的表面積；動(dòng)子內(nèi)的相鄰繞組采用錯(cuò)位平行排列，取代了傳統(tǒng)的并排排列，有效的增加了直線電機(jī)的單位功率密度并改善了運(yùn)行過程中推力的穩(wěn)定性。綜上所述，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)子結(jié)構(gòu)剛性好、高頻穩(wěn)定性好、整機(jī)散熱性能好、單位功率密度高、可有效消弱電機(jī)齒槽磁阻、提高整機(jī)運(yùn)行過程推力的穩(wěn)定性，解決了長期以來困擾直線電機(jī)控制技術(shù)發(fā)展的難題，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，有效的拓展了該類直線電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2為本發(fā)明中磁鋼排列結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖3為本發(fā)明中重疊線圈繞組的主視圖。

附圖4為附圖3的A-A剖視圖。

圖中：1---安裝臺面，2---U型底座，4---三層繞組，5---二層繞組，6---一層繞組，7---磁鋼，8---鋁板，9---動(dòng)子。

具體實(shí)施方式

參見附圖1、2、3、4，，本發(fā)明包括定子、動(dòng)子9、安裝臺面1、線圈繞組4、5、6，所述定子包括磁鋼7、U型底座2，所述動(dòng)子9中嵌裝有線圈繞組4、5、6，上端連接在與直線導(dǎo)軌固連的安裝臺面1上，另一端卡裝在磁鋼7之間并與磁鋼7之間形成氣隙3，其特征在于：所述磁鋼7由一個(gè)N極與一個(gè)S極的單體磁極組成一組，多組磁鋼7沿動(dòng)子9軸線對稱平行排列在U型底座2U型空腔的兩側(cè)，且兩兩相鄰位置處磁鋼7的磁極極性相反。

本發(fā)明中，在所述動(dòng)子9繞組中間設(shè)有鋁板8。

本發(fā)明中，所述動(dòng)子9中嵌裝的線圈繞組為重疊繞組4、5、6，相鄰單層繞組之間相互錯(cuò)位平行排列。

本發(fā)明中，所述動(dòng)子9截面為工字型結(jié)構(gòu)。