CN101638963B - 一种管状同步直线电机单开拉门 - Google Patents
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Abstract
一种管状同步直线电机单开拉门，它涉及一种管状同步直线电机单开拉门。它是由直线电机的初级(1)、直线电机的次级(2)、方铝型材(3)、直线导轨的滑块(4)、直线导轨的导轨(5)、安装架(6)、安装架(7)、光栅尺的标尺(8)、光栅尺的读数头(9)、门板(10)、安装架(11)和T型导轨(12)组成；结构简单，门板直接吊挂，无需任何转换装置和门板挂架，简化了门系统的机械结构和传动方式，革新了传统的门板承载和滚动方式，运行平滑稳定，低噪音，安装维护便利，可靠性好。
Description
技术领域：
本发明涉及一种管状同步直线电机单开拉门，尤其是一种铁路客车、地铁车辆等设备上使用的单开拉门。
背景技术：
单开拉门是一种频繁往复运动的设备，要求运行平滑稳定，低噪音，维护简单，可靠性高，安全性好。现有铁路客车、地铁车辆等设备上使用的单开拉门，均采用旋转电机配装减速箱，经过同步带或丝杠等机械转换传动的方式，将旋转运动转换为直线运动，门板通过滚轮在导轨槽内吊挂并在同步带或丝杠的带动下滚动，以实现门的开门和关门动作，其存在结构复杂，转换效率低，噪音大，维修困难，使用寿命短等缺点。
发明内容：
本发明的目的是提供一种管状同步直线电机单开拉门，它提供了一种直线电机模块直接吊挂门板，并由直线电机产生横向推力，从而驱动门开/关动作，因而使该门简化了结构，节省了安装和调试工作量，同时具备传递效率高，平滑稳定，低噪音等优点。为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：它是由直线电机的初级1、直线电机的次级2、方铝型材3、直线导轨的滑块4、直线导轨的导轨5、安装架6、安装架7、光栅尺的标尺8、光栅尺的读数头9、门板10、安装架11和T型导轨12组成；直线电机的次级2通过安装架6和7固定与方铝型材3的两端上，直线电机的初级1上部固定于直线导轨的滑块4上，直线导轨的导轨5固定在方铝型材3的下部上，光栅尺的标尺8固定在方铝型材3的侧面上，光栅尺的读数头9固定在直线导轨的滑块4的侧面上；门板10通过安装架11固定于直线电机的初级1上，门板下部插在T型导轨12上。直线电机的次级2通电后，直线电机的次级2和直线电机的初级1之间产生横向电磁推力，直线电机初级1将做横向运动，从而直接带动门板10做左右往复运动，实现开门和关门。
所述的门板10的上部通过直线电机的初级2与直线导轨4、5相连，直线导轨在前后左右各方向都能承受负荷，门板10下部开有通长凹槽，T型导轨12倒立安装，其垂直部分正好插在门板凹槽内，避免了门板的前后晃动所产生的扭力。
管装同步直线电机单开拉门安装结构是：一根方铝型材作为本体，管状直线电机的次级通过两个金属支架在两端固定于方铝型材上，直线电机的初级套在次级杆上，初级和次级间相互滑动；在直线电机和方铝型材中间装有一根直线导轨，直线导轨的滑块与直线电机的初级刚性连接，直线导轨的导轨与方铝型材刚性连接，从而使直线电机的初级与直线导轨的固定杆间相互滚动；门板与直线电机的初级刚性连接，从而使的门板与直线电机次级光杠和直线导轨的导轨间可以相互运动；当直线电机初级和次级之间产生电磁力的时候，就可以带动门板做直线运动了。
门控器包括与直线电机相连的由直流电源逆变输出的驱动模块电路，用于位置和速度反馈的光栅尺输入CPU控制芯片，外围开关量信号经光电隔离输入CPU，直线电机供电线路采用12位电流采样电路输入到CPU，32位控制芯片CPU根据各输入反馈信号，及门运动曲线，计算PID调节参数，输出PWM调制信号驱动直线电机带动门板运行。
门控驱动系统工作原理：该门有管状直线电机驱动，直线电机的初级1由永磁铁和铁管组成，套装在直线电机的次级2上，为运动部件；次级2内核为一根铁棒，外围缠绕线包，为三相绕组星形连接，最外层覆盖不锈钢铁管，是固定不动的，三相绕组U、V、W连接到门控器的电机输出端。外部直流供电电源接如门控器，首先升压到300V，然后在CPU的PWM调制下产生三相交流正弦波电源，供给功率驱动模块；当CPU控制芯片接收到开关量输入输出模块的“开门”或“关门”信号后，控制功率驱动模块输出电源驱动直线电机运动，期间CPU控制芯片实时采集直线电机电流值，并通过光栅尺采集位置和速度反馈信号，经处理计算出PID调节参数，控制输出调制PWM信号到功率驱动模块，从而调节直线电机的推力和速度，即完成速度环和电流环的双重闭环控制；在门关闭过程中，CPU根据直线电机电流突变和光栅尺信号速率，判断门是否碰到障碍物，判断的标准为150N的阻力，若是则产生防夹功能，直线电机反向运行，从而使门打开。当门开到位或关到位后，CPU控制芯片控制直线电机处于制动状态，即微电流保持，若门被外力移动(检测最小距离5um)，自动加大锁紧力。
最后，门控器可与上位机(如笔记本电脑)通过RS232或CANbus通信，下栽调试程序，实是监控门运动状态，调整门运行参数，如速度、加速度、减速度、行程距离、电流保护等等。
本发明具有以下有益效果：结构简单，门板直接吊挂，无需任何转换装置和门板挂架，简化了门系统的机械结构和传动方式，革新了传统的门板承载和滚动方式，运行平滑稳定，低噪音，安装维护便利，可靠性好。
附图说明：
图1是管状同步直线电机单开拉门；
图2是直线电机模块；
图3是直线电机模块的侧视图；
图4是本发明的工艺流程图。
具体实施方式：
本具体实施方式采用以下技术方案：它是由直线电机的初级1、直线电机的次级2、方铝型材3、直线导轨的滑块4、直线导轨的导轨5、安装架6、安装架7、光栅尺的标尺8、光栅尺的读数头9、门板10、安装架11和T型导轨12组成；直线电机的次级2通过安装架6和7固定与方铝型材3的两端上，直线电机的初级1上部固定于直线导轨的滑块4上，直线导轨的导轨5固定在方铝型材3的下部上，光栅尺的标尺8固定在方铝型材3的侧面上，光栅尺的读数头9固定在直线导轨的滑块4的侧面上；门板10通过安装架11固定于直线电机的初级1上，门板下部插在T型导轨12上。直线电机的次级2通电后，直线电机的次级2和直线电机的初级1之间产生横向电磁推力，直线电机初级1将做横向运动，从而直接带动门板10做左右往复运动，实现开门和关门；门板10的上部通过直线电机的初级2与直线导轨4、5相连，直线导轨在前后左右各方向都能承受负荷，门板10下部开有通长凹槽，T型导轨12倒立安装，其垂直部分正好插在门板凹槽内，避免了门板的前后晃动所产生的扭力；结构简单，门板直接吊挂，无需任何转换装置和门板挂架，简化了门系统的机械结构和传动方式，革新了传统的门板承载和滚动方式，运行平滑稳定，低噪音，安装维护便利，可靠性好。
管装同步直线电机单开拉门安装结构是：一根方铝型材作为本体，管状直线电机的次级通过两个金属支架在两端固定于方铝型材上，直线电机的初级套在次级杆上，初级和次级间相互滑动；在直线电机和方铝型材中间装有一根直线导轨，直线导轨的滑块与直线电机的初级刚性连接，直线导轨的导轨与方铝型材刚性连接，从而使直线电机的初级与直线导轨的固定杆间相互滚动；门板与直线电机的初级刚性连接，从而使的门板与直线电机次级光杠和直线导轨的导轨间可以相互运动；当直线电机初级和次级之间产生电磁力的时候，就可以带动门板做直线运动了。
门控器包括与直线电机相连的由直流电源逆变输出的驱动模块电路，用于位置和速度反馈的光栅尺输入CPU控制芯片，外围开关量信号经光电隔离输入CPU，直线电机供电线路采用12位电流采样电路输入到CPU，32位控制芯片CPU根据各输入反馈信号，及门运动曲线，计算PID调节参数，输出PWM调制信号驱动直线电机带动门板运行。
门控驱动系统工作原理参看图4：该门有管状直线电机驱动，直线电机的初级1由永磁铁和铁管组成，套装在直线电机的次级2上，为运动部件；次级2内核为一根铁棒，外围缠绕线包，为三相绕组星形连接，最外层覆盖不锈钢铁管，是固定不动的，三相绕组U、V、W连接到门控器的电机输出端。外部直流供电电源接如门控器，首先升压到300V，然后在CPU的PWM调制下产生三相交流正弦波电源，供给功率驱动模块；当CPU控制芯片接收到开关量输入输出模块的“开门”或“关门”信号后，控制功率驱动模块输出电源驱动直线电机运动，期间CPU控制芯片实时采集直线电机电流值，并通过光栅尺采集位置和速度反馈信号，经处理计算出PID调节参数，控制输出调制PWM信号到功率驱动模块，从而调节直线电机的推力和速度，即完成速度环和电流环的双重闭环控制；在门关闭过程中，CPU根据直线电机电流突变和光栅尺信号速率，判断门是否碰到障碍物，判断的标准为150N的阻力，若是则产生防夹功能，直线电机反向运行，从而使门打开。当门开到位或关到位后，CPU控制芯片控制直线电机处于制动状态，即微电流保持，若门被外力移动(检测最小距离5um)，自动加大锁紧力；最后，门控器可与上位机(如笔记本电脑)通过RS232或CANbus通信，下栽调试程序，实是监控门运动状态，调整门运行参数，如速度、加速度、减速度、行程距离、电流保护等等。
Claims (4)
1.一种管状同步直线电机单开拉门，其特征在于它是由直线电机的初级(1)、直线电机的次级(2)、方铝型材(3)、直线导轨的滑块(4)、直线导轨的导轨(5)、第一安装架(6)、第二安装架(7)、光栅尺的标尺(8)、光栅尺的读数头(9)、门板(10)、安装架(11)和T型导轨(12)组成；直线电机的次级(2)通过第一安装架(6)和第二安装架(7)固定于方铝型材(3)的两端上，直线电机的初级(1)上部固定于直线导轨的滑块(4)上，直线导轨的导轨(5)固定在方铝型材(3)的下部上，光栅尺的标尺(8)固定在方铝型材(3)的侧面上，光栅尺的读数头(9)固定在直线导轨的滑块(4)的侧面上；门板(10)通过安装架(11)固定于直线电机的初级(1)上，门板下部插在T型导轨(12)上；直线电机的次级(2)通电后，直线电机的次级(2)和直线电机的初级(1)之间产生横向电磁推力，直线电机初级(1)将做横向运动，从而直接带动门板(10)做左右往复运动，实现开门和关门；门板(10)的上部通过直线电机的初级(2)与直线导轨的滑块(4)和直线导轨的导轨(5)相连，直线导轨在前后左右各方向都能承受负荷，门板(10)下部开有通长凹槽，T型导轨(12)倒立安装，其垂直部分正好插在门板凹槽内。
2.根据权利要求1所述的一种管状同步直线电机单开拉门，其特征在于所述的直线导轨的滑块(4)平贴安装于方铝型材(3)下部的沟槽上，滑块与导轨间为钢珠滚动结构，可承受上下左右各方向的负荷，具备自动调心功能。
3.根据权利要求1所述的一种管状同步直线电机单开拉门，其 特征在于所述的光栅尺的标尺(8)它平贴安装于方铝型材3侧面的沟槽上。
4.根据权利要求1所述的一种管状同步直线电机单开拉门，其特征在于所述直线电机，门开/关到位后，直线电机工作于制动状态，门即处于锁紧保持状态。
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