[發(fā)明專利]用于數(shù)控進(jìn)給平臺(tái)的直接磁懸浮永磁直線同步電動(dòng)機(jī)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010127023.0
• 申請(qǐng)日: 2010-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN101860173A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 藍(lán)益鵬;藍(lán)宏宣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K41/03
• 分類號(hào): H02K41/03
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務(wù)所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于數(shù)控進(jìn)給平臺(tái)的直接磁懸浮永磁直線同步電動(dòng)機(jī)，特別是涉及一種用于數(shù)控機(jī)床的無摩擦、直接進(jìn)給伺服系統(tǒng)的磁懸浮永磁直線同步電動(dòng)機(jī)，屬于電動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

數(shù)控機(jī)床加工中的摩擦阻力，特別是在低速時(shí)的非線性摩擦不可避免地影響伺服系統(tǒng)的精度，導(dǎo)致進(jìn)給系統(tǒng)產(chǎn)生爬行以及造成反向死區(qū)。摩擦是引起數(shù)控機(jī)床熱變形的原因之一，是影響加工精度的重要因素。此外，摩擦也是引起磨損、產(chǎn)生噪音的因素，需要良好的潤滑來提高機(jī)床壽命。因此，如何有效的減小或消除摩擦成為制約數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)性能的技術(shù)瓶頸。現(xiàn)有的磁懸浮進(jìn)給系統(tǒng)沒有利用永磁直線電動(dòng)機(jī)的法向磁拉力來消除摩擦，而是采用另外單獨(dú)的永磁直線電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件，附加電磁鐵進(jìn)行懸浮，需要多點(diǎn)支撐懸浮，裝置復(fù)雜，特別是在機(jī)床本體設(shè)計(jì)時(shí)就需要考慮懸浮問題，影響運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性，限制了磁懸浮進(jìn)給系統(tǒng)的使用和推廣。

發(fā)明內(nèi)容：

發(fā)明目的：本發(fā)明提供一種用于數(shù)控進(jìn)給平臺(tái)的直接磁懸浮永磁直線同步電動(dòng)機(jī)，其目的是解決以往利用附加電磁鐵多點(diǎn)支撐懸浮的方法解決摩擦問題時(shí)效果不好、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定性和可靠性差的技術(shù)問題。

技術(shù)方案：本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種用于數(shù)控進(jìn)給平臺(tái)的直接磁懸浮永磁直線同步電動(dòng)機(jī)，包括定子鐵心和使用時(shí)沿著定子鐵心移動(dòng)的動(dòng)子鐵心，其特征在于：在所述動(dòng)子鐵心內(nèi)設(shè)置有兩套電氣上相互獨(dú)立的繞組，其中一套為用于產(chǎn)生電磁推力的推力繞組，另一套為用于調(diào)節(jié)磁懸浮力的懸浮繞組，所述懸浮繞組設(shè)置在推力繞組與定子鐵心之間；在所述定子鐵心上朝向動(dòng)子鐵心一面設(shè)置有永磁體。

所述懸浮繞組與推力繞組為具有相同相數(shù)、相同連接方式和相同極對(duì)數(shù)的交流繞組；所述推力繞組與產(chǎn)生推力的逆變器相連，所述懸浮繞組與產(chǎn)生磁懸浮的逆變器相連。

所述定子鐵心設(shè)置在不導(dǎo)磁的電動(dòng)機(jī)底座上。

推力繞組的電流采用i_d＝0的控制方式，提供電磁推力，懸浮繞組的電流采用i_q＝0的控制方式，提供可調(diào)節(jié)的磁懸浮力，懸浮繞組電流的増磁或去磁作用由懸浮高度決定，在磁懸浮力作用下動(dòng)子鐵心直接自動(dòng)懸浮。

所述永磁體為釹鐵硼、鐵氧體和稀土鈷。

優(yōu)點(diǎn)及效果：本發(fā)明提供一種用于數(shù)控進(jìn)給平臺(tái)的直接磁懸浮永磁直線同步電動(dòng)機(jī)，包括定子鐵心和使用時(shí)沿著定子鐵心移動(dòng)的動(dòng)子鐵心，在所述動(dòng)子鐵心內(nèi)設(shè)置有兩套電氣上相互獨(dú)立的繞組，其中一套為用于產(chǎn)生電磁推力的推力繞組，另一套為用于調(diào)節(jié)磁懸浮力的懸浮繞組，所述懸浮繞組設(shè)置在推力繞組與定子鐵心之間；在所述定子鐵心上朝向動(dòng)子鐵心一面設(shè)置有永磁體。

另外，該發(fā)明還具有以下特征：推力繞組與懸浮繞組是具有相同相數(shù)、相同連接方式和相同極對(duì)數(shù)的交流繞組；推力繞組電流采用i_d＝0的控制方式提供電磁推力，懸浮繞組電流采用i_q＝0的控制方式，提供可調(diào)節(jié)的磁懸浮力，懸浮繞組電流的増磁或去磁作用由懸浮高度決定；所使用的永磁材料為釹鐵硼、鐵氧體和稀土鈷；所使用永磁材料的工作溫度滿足運(yùn)行時(shí)對(duì)熱穩(wěn)定性的要求，以防止不可逆失磁。在電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，永磁體的最大去磁工作點(diǎn)應(yīng)該在所用永磁材料最大工作溫度和最大去磁磁勢(shì)時(shí)退磁曲線拐點(diǎn)以上，并留有一定余量，當(dāng)然，對(duì)于對(duì)鐵氧體永磁材料為最低工作溫度和最大去磁磁勢(shì)時(shí)退磁曲線拐點(diǎn)以上，并留有一定余量。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、該電動(dòng)機(jī)的動(dòng)子上有一套繞組專門用于對(duì)氣隙磁場(chǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而改變磁拉力的大小使動(dòng)子直接自動(dòng)懸浮。

2、與以往的應(yīng)用電勵(lì)磁直線同步電動(dòng)機(jī)的進(jìn)給平臺(tái)比較，由永磁體提供與動(dòng)子鐵心之間的主要的磁拉力，充分利用了永磁直線電動(dòng)機(jī)的法向力，效率高節(jié)約能量。

3、與以往的應(yīng)用純永磁直線同步電動(dòng)機(jī)的進(jìn)給平臺(tái)比較，克服了氣隙磁場(chǎng)難以調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)。

4、與以往的應(yīng)用永磁和電勵(lì)磁混合勵(lì)磁直線同步電動(dòng)機(jī)的進(jìn)給平臺(tái)比較，所發(fā)明的電動(dòng)機(jī)具有磁路結(jié)構(gòu)簡單，氣隙磁場(chǎng)調(diào)節(jié)容易的特點(diǎn)。

該發(fā)明在使用的時(shí)候?qū)⑦M(jìn)給平臺(tái)直接設(shè)置在動(dòng)子鐵心上，且在該電動(dòng)機(jī)的動(dòng)子鐵心上有兩套電氣上相互獨(dú)立的繞組，一套繞組是用于產(chǎn)生電磁推力的推力繞組，另一套繞組是用于調(diào)節(jié)磁懸浮力的懸浮繞組，專門用于對(duì)氣隙磁場(chǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而改變磁拉力的大小，使永磁直線電動(dòng)機(jī)靠自身產(chǎn)生的磁懸浮力來運(yùn)行，這樣一來就不需要再附加電磁鐵，能夠克服以往的進(jìn)給平臺(tái)電磁鐵多點(diǎn)支撐懸浮，裝置復(fù)雜，影響運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性的技術(shù)問題。