[發(fā)明專利]一種動(dòng)鐵式直線電機(jī)多盤式線圈切換裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410222778.7
• 申請(qǐng)日: 2014-05-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103956880A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張鳴;朱煜;陳安林;支凡;楊開(kāi)明;成榮;劉召;蔡田;張利;秦慧超;趙彥坡;胡清平;田麗;葉偉楠;張金;尹文生;穆海華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);北京華卓精科科技有限公司
• 主分類號(hào): H02K41/03
• 分類號(hào): H02K41/03
• 代理公司: 北京鴻元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種改變驅(qū)動(dòng)器所供電線圈的切換裝置，尤其涉及采用多個(gè)圓盤結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)動(dòng)鐵式直線電機(jī)線圈陣列的線圈切換。

背景技術(shù)

直線電機(jī)中含有線圈陣列和磁鋼陣列，磁鋼陣列形成的磁場(chǎng)和線圈陣列中線圈中的電流之間有洛倫茲力作用，驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)部分的不同分為動(dòng)圈式和動(dòng)鐵式。動(dòng)圈式直線電機(jī)以磁鋼陣列作為定子，線圈陣列作為動(dòng)子。動(dòng)鐵式直線電機(jī)以磁鋼陣列作為動(dòng)子，線圈陣列作為定子。由于動(dòng)鐵式直線電機(jī)的動(dòng)子是磁鋼陣列，不需要有線纜連接，不會(huì)對(duì)動(dòng)子造成運(yùn)動(dòng)干擾，適用于超精密微動(dòng)臺(tái)等高速高精度場(chǎng)合。

在動(dòng)鐵式直線電機(jī)中，如果所有線圈均通電，不在磁鋼覆蓋下的線圈也要通入電流，浪費(fèi)能源且增大電機(jī)的發(fā)熱。如果每個(gè)線圈分別用一個(gè)驅(qū)動(dòng)器供電，可以實(shí)現(xiàn)只給磁鋼覆蓋下的線圈供電，但這樣會(huì)使驅(qū)動(dòng)器數(shù)量較多，會(huì)提升成本。所以，需要采用線圈切換方法，使用較少的驅(qū)動(dòng)器，不斷切換驅(qū)動(dòng)器所供電的線圈，保證每時(shí)刻只有磁鋼覆蓋下的線圈和驅(qū)動(dòng)器相連，這樣既降低了發(fā)熱又減少了驅(qū)動(dòng)器數(shù)量。專利200910243477.1提出一種動(dòng)鐵式直線電機(jī)線圈陣列功率驅(qū)動(dòng)分配方法，通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行分配，減少驅(qū)動(dòng)器數(shù)目。該種方案提出了用線圈陣列功率驅(qū)動(dòng)分配方法來(lái)減少驅(qū)動(dòng)器數(shù)量，并要求零電流切換，但其未提出具體的切換裝置和方法來(lái)實(shí)現(xiàn)線圈的切換。另外，在動(dòng)鐵式直線電機(jī)行程較大，參與切換的線圈數(shù)量較多的場(chǎng)合中，線圈的切換會(huì)更加復(fù)雜。

目前，多采用電子開(kāi)關(guān)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)電流的切換，即設(shè)計(jì)專門的邏輯電路控制各個(gè)線圈的切換，例如矩陣開(kāi)關(guān)等，這種方法控制較為復(fù)雜，并且存在漏電流和電子切換時(shí)間延遲等問(wèn)題，影響電機(jī)運(yùn)動(dòng)精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供動(dòng)鐵式直線電機(jī)多盤式線圈切換裝置及方法,降低能耗和電機(jī)發(fā)熱，減少驅(qū)動(dòng)器數(shù)量。實(shí)現(xiàn)在動(dòng)鐵式直線電機(jī)行程較大，參與切換的線圈數(shù)量較多的場(chǎng)合中線圈的有效切換。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種動(dòng)鐵式直線電機(jī)多盤式線圈切換裝置，所述動(dòng)鐵式直線電機(jī)含有由線圈組成的線圈陣列和磁鋼組成的磁鋼陣列，線圈陣列中的線圈分為n相，n為大于等于2的正整數(shù)，每相有m個(gè)線圈，m為大于等于2的正整數(shù)，其特征在于：所述多盤式線圈切換裝置包含布置在同一根轉(zhuǎn)軸上的n個(gè)圓盤組，每個(gè)圓盤組實(shí)現(xiàn)一相線圈的切換，每相圓盤組含有一個(gè)線圈圓盤和一個(gè)驅(qū)動(dòng)器圓盤；每相線圈圓盤上布置有該相的線圈電極，該相的線圈電極的數(shù)量等于線圈陣列中該相線圈數(shù)量的2倍，相鄰的兩個(gè)線圈電極的中心線的夾角均為相鄰兩個(gè)線圈電極之間保持絕緣；每相驅(qū)動(dòng)器圓盤上布置有該相的驅(qū)動(dòng)器電極，該相的驅(qū)動(dòng)器電極的數(shù)量等于該相同時(shí)被磁鋼陣列覆蓋的線圈數(shù)量的2倍，兩個(gè)相鄰驅(qū)動(dòng)器電極的中心線的夾角均為α，并且兩者保持絕緣；每相圓盤組中的驅(qū)動(dòng)器圓盤和線圈圓盤軸向的相對(duì)位置固定,并隨著磁鋼陣列的運(yùn)動(dòng)繞著轉(zhuǎn)軸相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)器圓盤圓周上的驅(qū)動(dòng)器電極和線圈圓盤圓周上的線圈電極相接觸并在圓周方向相對(duì)滑動(dòng)；相鄰兩相圓盤組之間軸向安裝距離相同或不同，相鄰兩相圓盤組中的線圈圓盤在圓周方向依次相差一個(gè)角度安裝，各相線圈圓盤在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中相對(duì)位置保持不變；相鄰兩相圓盤組中的驅(qū)動(dòng)器圓盤在圓周方向?qū)R安裝，各相驅(qū)動(dòng)器圓盤在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中相對(duì)位置保持不變；每一相驅(qū)動(dòng)器圓盤圓周上關(guān)于圓心相對(duì)稱的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器電極通過(guò)導(dǎo)線分別與對(duì)應(yīng)的該相驅(qū)動(dòng)器的兩端相連，每一相驅(qū)動(dòng)器的數(shù)量和該相同時(shí)被磁鋼陣列覆蓋的線圈數(shù)量相等，每一相線圈圓盤圓周上關(guān)于圓心相對(duì)稱的兩個(gè)線圈電極通過(guò)導(dǎo)線分別與線圈陣列中對(duì)應(yīng)的該相線圈的兩端相連。