[發明專利]極距可變直線渦流制動器及其控制方法

在審

• 申請號: 201310156931.6
• 申請日: 2013-04-28
• 公開（公告）號: CN103219863A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 寇寶泉;金銀錫;楊俊;白相林
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02K49/04
• 分類號: H02K49/04;H02P15/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及直線渦流制動器及其控制技術領域，屬于電機領域。

背景技術

在現代加工工業領域，諸如激光切割、高速磨床、精密車床、加工中心等很多場合都需要高速度高精度的直線運動，而傳統的方法只能借助于旋轉電動機和滾珠絲桿等中間環節來獲得直線運動，這就不可避免地存在慣性大、摩擦大、有反向間隙等缺點。近年來，隨著直線電機技術的進步，越來越多的場合開始直接應用它來獲得直線運動。由于采用直接驅動技術，直線電機具有速度快、加速度高、定位精度高、行程長和動態響應快等優點，而這恰恰滿足了高速精密加工技術的要求。

但是，針對系統需求研制開發或購買的直線電機性能以及特性是否滿足要求，如何對直線電機系統性能做出正確、客觀的評價，都需要有成熟的直線電機系統測試設備來完成。

已有的直線電機推力加載測試裝置如圖16所示，該裝置由系統平臺、直線電機的動子、直線電機的定子、滑輪、傳動繩以及砝碼組成。通過滑輪和傳動繩，把砝碼的自身重量加到直線電機的動子上，形成單方向的拉力加載到直線電機上。不斷增加砝碼的重量，當直線電機開始勻速運動時，直線電機的制動力等于砝碼的重量，既而獲得直線電機的最大靜態力。但是，該加載測試裝置存在如下缺點：（1）測試加載推力時，只能進行單方向、單程測量，不適合短行程直線電機測試；（2）加載力不能連續變化，只能通過添加或減少砝碼來改變負載；（3）系統采用傳動繩，加載時產生形變，運動時會產生較大的推力擾動，從而影響加載精度；（4）只能靜態加載，無法進行動態加載測試。

發明內容

針對目前各種直線電機加載測試裝置存在的主要問題，本發明提出一種適用于直線電機特性測試系統加載用的極距可變直線渦流制動器及其控制方法。

本發明所述的極距可變直線渦流制動器，它包括初級和次級，所述初級和次級之間為氣隙；其特征在于，初級包括初級固定板、初級鐵心和勵磁繞組；初級鐵心固定在初級固定板上；初級鐵心面向氣隙側的表面為齒槽結構，所述偶數個電樞齒沿初級和次級的相對運動方向排列，每個電樞齒上均纏繞有一個線圈；位于第（4n-3）個電樞齒和第（4n-2）個電樞齒上的線圈依次反向串聯構成第一勵磁繞組；第（4n-1）個電樞齒和第（4n）個電樞齒上的線圈依次反向串聯構成第二勵磁繞組，n為正整數；次級包括反應板和導磁軛板，反應板由低電阻率材料構成，反應板貼在導磁軛板的面向初級的氣隙側。

本發明所述的極距可變直線渦流制動器，還可以在電樞鐵心的第（4n-3）個電樞齒和第（4n-2）個電樞齒之間的軛部內嵌放有永磁體，該永磁體的充磁方向平行于初級和次級的相對運動方向。

本發明所述的極距可變直線渦流制動器，還可以在電樞鐵心的第（4n-3）個電樞齒和第（4n-2）個電樞齒的氣隙面上分別固定有一塊平板形永磁體，該永磁體的充磁方向垂直于初級和次級的相對運動方向、且相鄰兩塊永磁體的充磁方向相反。

本發明所述的極距可變直線渦流制動器，還可以在電樞鐵心的第（4n-3）個電樞齒或第（4n-2）個電樞齒的氣隙面上固定有一塊平板形永磁體，該永磁體的充磁方向垂直于初級和次級的相對運動方向、且所有永磁體的充磁方向相同。

本發明所述的極距可變直線渦流制動器，還可以在電樞鐵心的第（4n-3）個電樞齒與第（4n-2）個電樞齒之間的槽口處嵌放有一塊平板形永磁體，該永磁體的充磁方向平行于初級和次級的相對運動方向、且所有永磁體的充磁方向相同。

本發明所述的極距可變直線渦流制動器還可以為雙初級結構，兩個初級鏡像布置在次級的兩側。

本發明所述的極距可變直線渦流制動器還可以為雙初級、雙次級結構，兩個初級背靠背布置，兩個次級鏡像布置在雙初級的兩側。

本發明所述的極距可變直線渦流制動器中的次級可以采用液體冷卻結構，在次級導磁軛板上或次級反應板上沿運動方向開有相互平行的冷卻液通道。

上述極距可變直線渦流制動器的極距可變控制方法是通過控制第一勵磁繞組與第二勵磁繞組的連接狀態實現控制所述極距可變直線渦流制動器工作在短極距狀態或長極距狀態，具體方法為：

當需要工作在短極距狀態時，控制第一勵磁繞組1與第二勵磁繞組2處于正向串聯連接狀態；

當需要工作在長極距工作狀態時，控制第一勵磁繞組1與第二勵磁繞組2處于反向串聯連接狀態。

上述控制第一勵磁繞組與第二勵磁繞組的連接狀態的方法是采用電子開關或機械開關實現。

本發明的主要優點：