[發明專利]一種筒型定子永磁直線電機驅動高速壓力機

有效

• 申請號: 201610385415.4
• 申請日: 2016-06-03
• 公開（公告）號: CN106003781B
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 梁錦濤;明正峰;張超;陳娟;田博;賀迪
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: B30B1/00
• 分類號: B30B1/00;B30B15/00;B30B15/34
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責任公司61108
• 代理人: 張恒陽

技術領域

本發明屬于高速壓力機領域，特別涉及一種筒型定子永磁直線電機驅動高速壓力機。

背景技術

高速壓力機的滑塊行程次數一般在200次/分鐘以上，滑塊行程次數越高，要求驅動傳動系統可調速范圍越大。目前高速壓力機傳動機構大多為各種不同形式的多連桿機構，其能在降低滑塊工作行程速度的同時，提高了滑塊空行程時的速度，從而達到了提高生產效率的目的。但多連桿高速壓力機對振動噪聲、摩擦系數、機身剛度、下死點動態精度和制動性能等方面提出非常高的要求。尤其是需要設計合理的動平衡機構平衡曲柄連桿滑塊機構工作時產生的不平衡慣性力。

取消一切中間傳動機構，由直線電機直接驅動沖頭往復運動，無需額外設置動平衡機構，大大簡化高速壓力機傳動系統。直線電機線速度可達到5m/s，普遍滿足高速壓力機行程次數要求。直線電機驅動能實現沖頭全行程的壓力、速度和位置的精確控制，同時傳動摩擦力只存在于線性導向部件上，摩擦系數較小。但由于采用零傳動方式，壓力機沖壓力需要完全由直線電機輸出電磁推力實現。在傳統直線電機類型中，直感應電機運行效率低、輸出推力小；永磁直線同步電機輸出推力較大，但電機推力密度低，造價昂貴，且壓力機連續工作的溫升效應對電機輸出性能影響嚴重，永磁體容易過熱退磁；開關磁阻直線電機結構魯棒性強，但輸出推力脈動大，控制精度低。

發明內容

針對上述情況，為克服現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種能避免了壓力機連續沖擊載荷對永磁體造成結構損壞；同時壓力機沖頭慣量輕，加減速、啟停換向等動態響應快；提高電機推力和壓力機沖壓力；大大減小其用量，降低電機制造成本筒型定子永磁直線電機驅動高速壓力機。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：一種筒型定子永磁直線電機驅動高速壓力機，其特征是：至少包括定子永磁直線電機、箱體、觸摸屏控制器、光柵位移傳感器組件、上模、下模、開關按鈕面板、直線電機驅動器；箱體包括上殼體和下殼體；定子永磁直線電機固定在箱體的上殼體頂部，使定子永磁直線電機的電機軸桿垂直向下，電機軸桿固定上模；箱體的下殼體上部固定下模；驅動定子永磁直線電機帶動上模上下往復移動與下模合模和開模；完成對沖壓件沖壓工藝；所述觸摸屏控制器用于人機交互控制指令發送和壓力機狀態數據監控；所述光柵位移傳感器組件用于測量反饋所述上模的位置信號；所述直線電機驅動器用于所述定子永磁直線電機的驅動控制，所述開關按鈕面板用于所述觸摸屏控制器和直線電機驅動器的電源開關控制。

所述筒型定子永磁直線電機包括沖頭主軸、動子小齒環、動子大齒環、定子鐵心模塊、永磁體、電樞繞組；所述沖頭主軸沿軸向設置在電機機座中心，所述動子小齒環和動子大齒環沿軸向依次間隔嵌套在所述沖頭主軸外圓面上，組成該直線電機次級動子；所述次級動子軸向兩側設置有次級滑套，用于次級動子的沿軸定向往復運動；所述沖頭主軸一端設置鎖緊螺母，用于次級動子的鎖緊固定；所述沖頭主軸的另一端為沖頭連接端，用于與所述上模連接。

所述電樞繞組沿周向繞制成正多邊形狀，各邊分別嵌套在各個定子鐵心模塊的外側大槽內；所述動子小齒環和動子大齒環為正多邊形狀；所述正多邊形動子大齒環外側周向等間隔設置多個相同的定子鐵心模塊，所述各個定子鐵心模塊沿周向設置在所述電機機座內圓周向各凹槽上。

所述永磁體為間隔沿軸向分布的方塊狀，每個方塊狀永磁體分別設置在沿沖頭主軸周向和軸向分布的定子鐵心模塊的中間槽內；中間槽與永磁體對應間隔沿軸分布；永磁體沿軸向充磁，軸向相鄰兩個永磁體充磁方向相反；所述永磁體軸向兩側相鄰的兩個電樞繞組的繞線方向相反，并串聯連接成對，沿軸向依次設置為A，B，C三相繞組。

所述筒型定子永磁直線電機固定在所述上蓋板和電機安裝板之間；所述觸摸屏控制器設置在箱體的前面板上；所述光柵位移傳感器組件設置在箱體中間支撐板上；所述下模設置在箱體模架安裝板上；所述開關按鈕面板設置在箱體模架安裝板和下底板之間；所述直線電機驅動器設置在箱體中間支撐板和后蓋板之間。

所述沖頭主軸通過所述沖頭連接端與所述上模連接，由此使所述筒型定子永磁直線電機次級動子的電磁推力驅動所述上模實現往復沖壓；所述光柵位移傳感器組件包括光柵尺支架和光柵讀數頭，所述光柵讀數頭設置在光柵尺支架上；所述上模與光柵讀數頭連接，反饋所述上模的位置信息到所述直線電機驅動器，實現所述筒型定子永磁直線電機的位置閉環控制。