CN101860173A - 用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机 - Google Patents

用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机 Download PDF

Info

Publication number
CN101860173A
CN101860173A CN 201010127023 CN201010127023A CN101860173A CN 101860173 A CN101860173 A CN 101860173A CN 201010127023 CN201010127023 CN 201010127023 CN 201010127023 A CN201010127023 A CN 201010127023A CN 101860173 A CN101860173 A CN 101860173A
Authority
CN
China
Prior art keywords
permanent magnet
magnetic suspension
synchronous motor
numerical control
feeding platform
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 201010127023
Other languages
English (en)
Other versions
CN101860173B (zh
Inventor
蓝益鹏
蓝宏宣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang University of Technology
Original Assignee
Shenyang University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenyang University of Technology filed Critical Shenyang University of Technology
Priority to CN2010101270230A priority Critical patent/CN101860173B/zh
Publication of CN101860173A publication Critical patent/CN101860173A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101860173B publication Critical patent/CN101860173B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明提供一种用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机，包括定子铁心和使用时围绕定子铁心运动的动子铁心，其特征在于：在所述动子铁心内设置有两套电气上相互独立的绕组，其中一套为用于产生电磁推力的推力绕组，另一套为用于调节磁悬浮力的悬浮绕组，所述悬浮绕组设置在推力绕组与定子铁心之间；在所述定子铁心上朝向动子铁心一面设置有永磁体。该发明采用的直接磁悬浮永磁直线同步电动机，在实现直接驱动的同时能够从根本上消除摩擦实现无摩擦进给，对进一步提高数控机床的加工精度具有重要意义。

Description

用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机
技术领域
本发明涉及一种用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机，特别是涉及一种用于数控机床的无摩擦、直接进给伺服系统的磁悬浮永磁直线同步电动机，属于电动机技术领域。
背景技术
数控机床加工中的摩擦阻力，特别是在低速时的非线性摩擦不可避免地影响伺服系统的精度，导致进给系统产生爬行以及造成反向死区。摩擦是引起数控机床热变形的原因之一，是影响加工精度的重要因素。此外，摩擦也是引起磨损、产生噪音的因素，需要良好的润滑来提高机床寿命。因此，如何有效的减小或消除摩擦成为制约数控机床伺服系统性能的技术瓶颈。现有的磁悬浮进给系统没有利用永磁直线电动机的法向磁拉力来消除摩擦，而是采用另外单独的永磁直线电动机作为驱动元件，附加电磁铁进行悬浮，需要多点支撑悬浮，装置复杂，特别是在机床本体设计时就需要考虑悬浮问题，影响运行稳定性和可靠性，限制了磁悬浮进给系统的使用和推广。
发明内容：
发明目的：本发明提供一种用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机，其目的是解决以往利用附加电磁铁多点支撑悬浮的方法解决摩擦问题时效果不好、结构复杂、稳定性和可靠性差的技术问题。
技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机，包括定子铁心和使用时沿着定子铁心移动的动子铁心，其特征在于：在所述动子铁心内设置有两套电气上相互独立的绕组，其中一套为用于产生电磁推力的推力绕组，另一套为用于调节磁悬浮力的悬浮绕组，所述悬浮绕组设置在推力绕组与定子铁心之间；在所述定子铁心上朝向动子铁心一面设置有永磁体。
所述悬浮绕组与推力绕组为具有相同相数、相同连接方式和相同极对数的交流绕组；所述推力绕组与产生推力的逆变器相连，所述悬浮绕组与产生磁悬浮的逆变器相连。
所述定子铁心设置在不导磁的电动机底座上。
推力绕组的电流采用id＝0的控制方式，提供电磁推力，悬浮绕组的电流采用iq＝0的控制方式，提供可调节的磁悬浮力，悬浮绕组电流的増磁或去磁作用由悬浮高度决定，在磁悬浮力作用下动子铁心直接自动悬浮。
所述永磁体为钕铁硼、铁氧体和稀土钴。
优点及效果：本发明提供一种用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机，包括定子铁心和使用时沿着定子铁心移动的动子铁心，在所述动子铁心内设置有两套电气上相互独立的绕组，其中一套为用于产生电磁推力的推力绕组，另一套为用于调节磁悬浮力的悬浮绕组，所述悬浮绕组设置在推力绕组与定子铁心之间；在所述定子铁心上朝向动子铁心一面设置有永磁体。
另外，该发明还具有以下特征：推力绕组与悬浮绕组是具有相同相数、相同连接方式和相同极对数的交流绕组；推力绕组电流采用id＝0的控制方式提供电磁推力，悬浮绕组电流采用iq＝0的控制方式，提供可调节的磁悬浮力，悬浮绕组电流的増磁或去磁作用由悬浮高度决定；所使用的永磁材料为钕铁硼、铁氧体和稀土钴；所使用永磁材料的工作温度满足运行时对热稳定性的要求，以防止不可逆失磁。在电机设计时，永磁体的最大去磁工作点应该在所用永磁材料最大工作温度和最大去磁磁势时退磁曲线拐点以上，并留有一定余量，当然，对于对铁氧体永磁材料为最低工作温度和最大去磁磁势时退磁曲线拐点以上，并留有一定余量。
本发明具有以下优点：
1、该电动机的动子上有一套绕组专门用于对气隙磁场进行调节，从而改变磁拉力的大小使动子直接自动悬浮。
2、与以往的应用电励磁直线同步电动机的进给平台比较，由永磁体提供与动子铁心之间的主要的磁拉力，充分利用了永磁直线电动机的法向力，效率高节约能量。
3、与以往的应用纯永磁直线同步电动机的进给平台比较，克服了气隙磁场难以调节的缺点。
4、与以往的应用永磁和电励磁混合励磁直线同步电动机的进给平台比较，所发明的电动机具有磁路结构简单，气隙磁场调节容易的特点。
该发明在使用的时候将进给平台直接设置在动子铁心上，且在该电动机的动子铁心上有两套电气上相互独立的绕组，一套绕组是用于产生电磁推力的推力绕组，另一套绕组是用于调节磁悬浮力的悬浮绕组，专门用于对气隙磁场进行调节，从而改变磁拉力的大小，使永磁直线电动机靠自身产生的磁悬浮力来运行，这样一来就不需要再附加电磁铁，能够克服以往的进给平台电磁铁多点支撑悬浮，装置复杂，影响运行稳定性和可靠性的技术问题。
该发明采用直接磁悬浮永磁直线同步电动机，在实现直接驱动的同时能够从根本上消除摩擦实现无摩擦进给，不用像以往那样单独增设电动机和电磁铁进行无摩擦处理，对进一步提高数控机床的加工精度具有重要意义。
附图说明：
图1为本发明的用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机局部结构示意图；
图2为本发明的用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机定子结构示意图；
图3为本发明的用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机与数控进给平台连接时的结构示意图；
图中：1、悬浮绕组；2、推力绕组；3、动子铁心；4、永磁体；5、定子铁心；6、辅助导轨；7、电动机底座；8、进给平台；9、平台基座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
如图1和2所示，本发明提供一种用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机，包括定子铁心5和使用时沿着定子铁心5移动的动子铁心3，定子铁心5设置在不导磁的电动机底座7上。在所述定子铁心5上朝向动子铁心3一面设置永磁体4。
在所述动子铁心3内设置有两套电气上相互独立的绕组，其中一套为用于产生电磁推力的推力绕组2，另一套为用于调节磁悬浮力的悬浮绕组1；推力绕组2在使用的时候可以使得动子铁心3相对于定子铁心5移动，悬浮绕组1可以使得动子铁心3在定子铁心5下悬浮，从而使得动子铁心3相对于定子铁心5悬浮移动；如图1所示，所述推力绕组2和悬浮绕组1的布线方向与动子铁心3沿着定子铁心5运动的方向垂直。
如图3所示，该发明在使用的时候不导磁的电动机底座7固定在平台基座9下方，在使用的时候动子铁心3与进给平台8固定相连，这样一来就不用象以往那样通过电磁铁多点支撑，从而使得整个装置的稳定性和可靠性大大提高。而在使用的时候推力绕组2用于产生电磁推力，实现直接磁悬浮永磁直线同步电动机直接带动进给平台的运动，而悬浮绕组1是用于调节磁悬浮力使进给平台在动子铁心3的带动下自动悬浮，从而大大减小摩擦，提高工作效率。在所述平台基座9上设置有辅助导轨6，动子铁心3在使用的时候同进给平台8一起沿着辅助导轨6移动，当该直接磁悬浮永磁直线同步电动机不工作时，停在辅助导轨6上。在具体实施的时候，因进给平台8和电动机的动子铁心3固定相连，因此，进给平台8和该直接磁悬浮永磁直线同步电动机的动子铁心3共用一套辅助导轨6，而不用在直接磁悬浮永磁直线同步电动机上另设一套辅助导轨，节省了材料、制造工序和成本。
所述悬浮绕组1与推力绕组2为具有相同相数、相同连接方式和相同极对数的交流绕组；所述推力绕组2与产生推力的逆变器相连，在推力绕组中通入三相对称正弦电流后，对推力绕组电流采用id＝0的控制方式，在气隙中产生行波磁场，与在定子铁心5上的永磁体4的励磁磁场相互作用产生电磁推力从而实现动子铁心3带动进给平台8的运动；所述悬浮绕组1与产生磁悬浮电流的逆变器相连，悬浮绕组采用iq＝0的控制方式，通过改变电流的大小实现増磁和去磁作用从而对气隙磁场进行调节，改变磁拉力的大小。増磁和去磁状态由悬浮高度决定。所述悬浮绕组1设置在推力绕组2与定子铁心5之间。
所述永磁体为钕铁硼、铁氧体和稀土钴。所使用永磁材料的工作温度满足运行时对热稳定性的要求，以防止不可逆失磁。在电机设计时，永磁体的最大去磁工作点应该在所用永磁材料最大工作温度和最大去磁磁势时退磁曲线拐点以上，并留有一定余量，而对于铁氧体永磁材料的最大去磁工作点应该在最低工作温度和最大去磁磁势时退磁曲线拐点以上，并留有一定余量。
该发明采用的直接磁悬浮永磁直线同步电动机，在实现直接驱动的同时能够从根本上消除摩擦实现无摩擦进给，对进一步提高数控机床的加工精度具有重要意义。

Claims (5)

1.一种用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机，包括定子铁心(5)和使用时沿着定子铁心(5)移动的动子铁心(3)，其特征在于：在所述动子铁心(3)内设置有两套电气上相互独立的绕组，其中一套为用于产生电磁推力的推力绕组(2)，另一套为用于调节磁悬浮力的悬浮绕组(1)，所述悬浮绕组(1)设置在推力绕组(2)与定子铁心(5)之间；在所述定子铁心(5)上朝向动子铁心(3)一面设置有永磁体(4)。
2.根据权利要求1所述的用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机，其特征在于：所述悬浮绕组(1)与推力绕组(2)为具有相同相数、相同连接方式和相同极对数的交流绕组；所述推力绕组(2)与产生推力的逆变器相连，所述悬浮绕组(1)与产生磁悬浮的逆变器相连。
3.根据权利要求1或2所述的用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机，其特征在于：所述定子铁心(5)设置在不导磁的电动机底座(7)上。
4.根据权利要求3所述的用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机，其特征在于：推力绕组(2)的电流采用id＝0的控制方式，提供电磁推力，悬浮绕组(1)的电流采用iq＝0的控制方式，提供可调节的磁悬浮力，悬浮绕组电流的增磁或去磁作用由悬浮高度决定，在磁悬浮力作用下动子铁心直接自动悬浮。
5.根据权利要求4所述的用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机，其特征在于：所述永磁体(4)为钕铁硼、铁氧体和稀土钴。
CN2010101270230A 2010-03-18 2010-03-18 用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机 Expired - Fee Related CN101860173B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101270230A CN101860173B (zh) 2010-03-18 2010-03-18 用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101270230A CN101860173B (zh) 2010-03-18 2010-03-18 用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101860173A true CN101860173A (zh) 2010-10-13
CN101860173B CN101860173B (zh) 2012-05-30

Family

ID=42945880

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010101270230A Expired - Fee Related CN101860173B (zh) 2010-03-18 2010-03-18 用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101860173B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102307031A (zh) * 2011-09-08 2012-01-04 中南大学 一种永磁电磁相结合的磁悬浮直线运动平台
CN102710181A (zh) * 2012-06-14 2012-10-03 天津大学 一种电磁驱动式磁悬浮旋转平台
CN105332891A (zh) * 2015-11-19 2016-02-17 沈阳工业大学 直驱式直接磁悬浮直线压缩机
CN114531002A (zh) * 2022-02-21 2022-05-24 南京航空航天大学 一种初级错齿磁悬浮永磁直线同步电机

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101024270A (zh) * 2006-12-12 2007-08-29 大连交通大学 数控机床磁浮直线进给系统
CN101291099A (zh) * 2007-04-18 2008-10-22 上海磁浮交通工程技术研究中心 永磁Halbach直线电机
CN201667604U (zh) * 2010-03-18 2010-12-08 沈阳工业大学 用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101024270A (zh) * 2006-12-12 2007-08-29 大连交通大学 数控机床磁浮直线进给系统
CN101291099A (zh) * 2007-04-18 2008-10-22 上海磁浮交通工程技术研究中心 永磁Halbach直线电机
CN201667604U (zh) * 2010-03-18 2010-12-08 沈阳工业大学 用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102307031A (zh) * 2011-09-08 2012-01-04 中南大学 一种永磁电磁相结合的磁悬浮直线运动平台
CN102710181A (zh) * 2012-06-14 2012-10-03 天津大学 一种电磁驱动式磁悬浮旋转平台
CN102710181B (zh) * 2012-06-14 2015-12-02 天津大学 一种电磁驱动式磁悬浮旋转平台
CN105332891A (zh) * 2015-11-19 2016-02-17 沈阳工业大学 直驱式直接磁悬浮直线压缩机
CN105332891B (zh) * 2015-11-19 2018-01-16 沈阳工业大学 直驱式直接磁悬浮直线压缩机
CN114531002A (zh) * 2022-02-21 2022-05-24 南京航空航天大学 一种初级错齿磁悬浮永磁直线同步电机
CN114531002B (zh) * 2022-02-21 2023-03-10 南京航空航天大学 一种初级错齿磁悬浮永磁直线同步电机

Also Published As

Publication number Publication date
CN101860173B (zh) 2012-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102185451A (zh) 分段转子式混合励磁磁通切换电机及调磁方法
CN204794640U (zh) 一种直线电机
CN103825418A (zh) 单绕组无轴承磁通切换永磁电机
CN101850523B (zh) 数控机床直线同步电动机磁悬浮进给平台
CN108649769A (zh) 一种基于双层绕组结构的无铁芯永磁同步直线电机
CN1885692A (zh) 内置式永磁直线电机
CN101860173B (zh) 用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机
CN102891585B (zh) 一种单边型动磁直线电机
CN201667604U (zh) 用于数控进给平台的直接磁悬浮永磁直线同步电动机
CN101594040A (zh) 使用Halbach永磁体的混合励磁式直线同步电机
CN203014718U (zh) 一种磁通切换型磁悬浮永磁直线同步电机
CN101478272A (zh) 直线感应斥浮电动机
CN103618429A (zh) 一种永磁直线电机及由其构成的电机模组
CN103023269A (zh) 一种单磁极磁通反向永磁直线电机
CN102882348B (zh) 单侧定子不等动子齿宽离散导磁块型直线开关磁阻电动机
CN201881156U (zh) 双直线同步电动机驱动的精密重型机床磁悬浮运动平台
CN102931804B (zh) 双侧定子无轭部离散导磁块型直线开关磁阻电动机
CN2930081Y (zh) 内置式永磁直线电机
CN203071787U (zh) 一种单磁极磁通反向永磁直线电机
CN201664856U (zh) 数控机床直线同步电动机磁悬浮进给平台
CN107493004A (zh) 一种模块化圆筒型永磁同步直线电机
CN201956874U (zh) 一种永磁直驱式直线电机
CN108574393B (zh) 一种双定子双凸极永磁直线电机
CN107134866A (zh) 双绕组无轴承磁通切换永磁电机
CN201985741U (zh) 双边磁通切换永磁直线电动机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120530

Termination date: 20140318