[發明專利]一種磁懸浮永磁直線電機

有效

• 申請號: 201410176499.1
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103929041A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 孫曉東;陳龍;江浩斌;楊澤斌;陳建鋒;李可
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02K41/02
• 分類號: H02K41/02;H02N15/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明屬于電機制造技術領域，涉及一種永磁型磁懸浮直線電機，適用于數控機床等高效率、高可靠的精密直線驅動領域。?

背景技術

隨著現代制造技術朝著精密化、高速化、模塊化方向發展進程的加快，對加工設備本身性能的要求越來越高，并且對生產制作環境的要求同樣也越來越嚴格。因此，高速高精的直線驅動技術的研究和發展成為了數控機床等現代精密制造技術問題的關鍵。?

傳統的數控機床直線定位運動主要采用旋轉電機驅動并配以精密滾珠絲杠傳動，由于從旋轉電機到工作臺之間存在軸承、螺母、絲杠、聯軸節等眾多中間環節，大大增加了機構的慣性質量，影響響應頻率，并且這些中間環節帶來的摩擦阻力也是制約數控機床等加工精度的重要因素之一。為了克服旋轉電機驅動帶來的不足，數控機床采用了直線電機直接驅動的方式，由于直線電機直接驅動技術取消了上述所有中間傳動聯結環節，實現了機構的直接驅動，具有傳統旋轉電機驅動無法比擬的優點，然而機構之間的摩擦阻力仍然存在。為了克服摩擦阻力帶來的不利影響，磁懸浮技術被應用于直線驅動系統，目前主要利用電磁鐵來實現直線電機的無機械接觸，來消除摩擦阻力，但是一般需要多個懸浮支承點，導致裝置比較復雜，嚴重時會導致數控機床等設備的發熱變形，從而嚴重影響加工精度。?

發明內容

本發明的目的是為了克服上述現有技術的不足，提出一種同時具備直線驅動和懸浮支承功能的磁懸浮永磁直線電機。?

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：包括動子和定子，定子位于動子的內部正中間且兩者之間具有氣隙，動子由動子鐵芯、電樞齒和電樞繞組組成，動子鐵芯為方筒形，動子的上、下內壁上各固定連接6個相同的電樞齒，上、下內壁上的6個電樞齒各分為2組，每組3個電樞齒，每組電樞齒上繞有相同的電樞繞組，構成四組三相電樞繞組；定子由定子鐵芯和永磁體組成，定子鐵芯為方筒形，在定子鐵芯的上、下外壁表面上各固定貼有極性相異且間隔均勻地交錯排列的永磁體，定子鐵芯的上下外壁表面上的永磁體上下對稱，上下對稱的兩個永磁體極性相同。?

?本發明的有益效果是：?

1、本發明定子和動子均為方筒形結構，動子鐵芯為凸極多齒結構，永磁體采用表面貼裝式結構，電機結構簡單，有利于電機的制造和安裝。

2、本發明不需要任何支承軸承即可實現動子與定子之間無機械接觸，無摩擦磨損，無需潤滑，具有高速高精、壽命長等特點。?

3、本發明四組三相繞組不但可以實現電機直線驅動控制，還可以實現電機的垂向懸浮支承，以及電機動子和定子之間的俯仰控制。?

附圖說明

圖1是本發明磁懸浮直線永磁電機的結構簡圖。?

圖2是本發明磁懸浮直線永磁電機的結構簡圖的左視圖。?

圖中標號及名稱為：1.?動子；11.?動子鐵芯；12.?電樞齒；13.?電樞繞組；2.?定子；21.?定子鐵芯；22.?永磁體；3.?電渦流位移傳感器。?

具體實施方式

如圖1所示，本發明包括動子1和定子2，定子2位于動子1的內部正中間，定子2的軸向左右長度大于動子1的軸向左右長度，定子2的軸向左右兩端伸出動子1之外。定子2和動子1之間具有氣隙。?

動子1由動子鐵芯11、電樞齒12和電樞繞組13組成，做直線運動。再參見圖2，動子鐵芯11為方筒形，由電工硅鋼片疊壓而成。在動子1的上內壁上固定連接6個相同的電樞齒12，下內壁上也固定連接6個相同的電樞齒12，一共12個。將動子1的上內壁上的6個電樞齒12分為2組，每組3個電樞齒，動子1的下內壁上的6個電樞齒12也分為2組，每組也3個電樞齒，即將12個電樞齒12分為四組。?

每組電樞齒12上繞有相同的電樞繞組13，電樞繞組13采用集中繞組，四組電樞繞組采用獨立供電方式，從而構成四組三相電樞繞組，即圖1中的電樞繞組13a、13b、13c和13d，電樞繞組13a、13b位于動子1的上內壁上，電樞繞組13c、13d位于動子1的下內壁上。該電樞繞組13a、13b、13c、13d采用獨立供電方式，如電樞繞組13a的繞組A1、B1、C1為第一組，電樞繞組13b的繞組A2、B2、C2為第二組，以此類推，形成本發明的四組供電區域。四組電樞繞組13中電流具有相同的相位，用于實現電機的直線驅動。當電機發生垂向偏移時或發生俯仰運動時，同時調節相應的電樞繞組即可實現驅動控制，當電機發生垂向偏移時，需要同時調節電樞繞組13a和13b（或電樞繞組13c和13d）中電流的幅值；當電機發生俯仰運動時，需要同時調節電樞繞組13a和13d（或電樞繞組13b和13c）中電流的幅值。?