CN101973218A - 差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨 - Google Patents
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Abstract
差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨，属于电机技术领域。它解决了现有磁悬浮直线导轨由于电励磁的安匝数大造成其体积和重量大的问题。本发明的一种技术方案为两个初级单元呈对称设置于次级的上下两侧；门字形初级铁心的开口侧与次级相对，门字形初级铁心的两个竖直段上分别缠绕一个控制线圈，长条形永磁体夹固于门字形初级铁心的各个分段之间，并且所述长条形永磁体与分段铁心的相衔接端面与对应分段铁心的端面形状相同，所有控制线圈串联，所述次级包括导磁轭；本发明的另一个技术方案中导磁轭为一体式结构或者两段式结构，长条形永磁体设置于一体式结构的导磁轭的表面上或嵌入两段式结构的导磁轭的分段之间。本发明适用于磁悬浮直线导轨中。
Description
技术领域
本发明涉及一种差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨，属于电机技术领域。
背景技术
目前，直线运动体的支承方式主要有直线滑动轴承、直线滚动轴承、直线导轨以及直线气浮导轨，其中直线滑动轴承和直线滚动轴承只适合短行程运动体的支承；直线导轨又称直线导轨副、滑轨、线性运动导轨、线性滑轨或直线滚动导轨，它具有定位精度高、承载能力强、磨损小、适应高速运动、行程不受限制以及组装容易并具互换性等优点，已成为各种机床、数控加工中心、精密电子机械中不可缺少的重要功能部件；直线气浮导轨具有高速度、高精度、无摩擦力、无磨损、无噪音以及不需要润滑油等优点。但是，直线导轨和直线气浮导轨不能在真空、超净环境中应用。
磁悬浮直线导轨是靠磁场力支承载荷或悬浮平台的一种新型导轨，其定子、动子之间不存在机械接触，动子可以达到很高的运行速度和支承精度。与传统的机床导轨相比，磁悬浮直线导轨具有无摩擦、无磨损、无需润滑、能耗低、噪声小、寿命长、无油污染、维护简单和工作温度范围大等优点，特别适用于高速、真空、超净等特殊环境。同时，由于相对运动表面间没有接触，因而彻底消除了爬行现象，没有因磨损和接触疲劳所产生的精度下降和寿命问题，又由于电子元件的可靠性优于机械零件，使得其可靠性高于传统的导轨；磁悬浮支承方式采用主动控制，可提高机床的信息处理能力，如工况检测、预报和故障诊断。
现有磁悬浮直线导轨由于电励磁的安匝数大，造成其体积和重量大，同时会增高其损耗和温升，这直接影响到磁悬浮直线导轨的动态响应速度和控制精度。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有磁悬浮直线导轨由于电励磁的安匝数大造成其体积和重量大的问题，提供一种差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨。
本发明第一种技术方案所述的差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨，它由初级和次级组成，所述初级由两个初级单元组成，两个初级单元呈对称设置于次级的上下两侧；
所述初级单元由门字形初级铁心、两个控制线圈和长条形永磁体组成，
门字形初级铁心的开口侧与次级相对，门字形初级铁心的两个竖直段上分别缠绕一个控制线圈，
门字形初级铁心为对称分段式结构，长条形永磁体夹固于门字形初级铁心的各个分段之间，并且所述长条形永磁体与分段铁心的相衔接端面与对应分段铁心的端面形状相同；所述长条形永磁体在两个门字形初级铁心中形成的磁力线方向相同；
所述初级的所有控制线圈串联连接；
所述次级包括导磁轭。
本发明第二种技术方案所述的差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨，它由初级和次级组成，所述初级由两个初级单元组成，两个初级单元呈对称设置于次级的上下两侧；
所述初级单元由门字形初级铁心和两个控制线圈组成，
门字形初级铁心的开口侧与次级相对，门字形初级铁心的两个竖直段上分别缠绕一个控制线圈，
所述初级的所有控制线圈串联连接；
次级由导磁轭和长条形永磁体组成，所述导磁轭为一体式结构或者两段式结构，长条形永磁体设置于一体式结构的导磁轭的表面上或嵌入两段式结构的导磁轭的分段之间，所述长条形永磁体在导磁轭中形成的磁力线方向相同。
本发明的优点是：
本发明提出一种差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨，它通过将高性能的永磁体利用于磁悬浮直线导轨中，在直线导轨的磁路中产生直流磁通偏置，来有效地减少电励磁的安匝数，进而减小直线导轨的体积及重量，同时降低直线导轨的损耗和温升，提高了直线导轨的动态响应速度和控制精度。
本发明可实现次级相对两侧气隙磁场的差动控制，控制特性好、体积小、重量轻；所需要的功率放大器的数量少、损耗及温升低，并且控制简单、成本低，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施方式二所述差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨的结构示意图；
图2为图1的左视图；
图3为本发明实施方式三所述差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨的结构示意图；
图4为图3的左视图；
图5为本发明实施方式七所述差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨的结构示意图；
图6为图5的左视图；
图7为本发明实施方式九所述差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨的结构示意图；
图8为图7的左视图；
图9为本发明实施方式五所述差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨的结构示意图；
图10为图9的左视图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1至4说明本实施方式，本实施方式所述的差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨，它由初级和次级组成，所述初级由两个初级单元11组成，两个初级单元11呈对称设置于次级的上下两侧；
所述初级单元11由门字形初级铁心13、两个控制线圈14和长条形永磁体15组成，
门字形初级铁心13的开口侧与次级相对，门字形初级铁心13的两个竖直段上分别缠绕一个控制线圈14，
门字形初级铁心13为对称分段式结构，长条形永磁体15夹固于门字形初级铁心13的各个分段之间，并且所述长条形永磁体15与分段铁心的相衔接端面与对应分段铁心的端面形状相同；所述长条形永磁体15在两个门字形初级铁心13中形成的磁力线方向相同；
所述初级的所有控制线圈14串联连接；
所述次级包括导磁轭12。
本实施方式中次级还包括支撑轨，支撑轨可采用结构强度高的材料制成，导磁轭12可采用高导磁金属材料制成，将支撑轨作为导磁轭12的支撑，将二者结合在一起，可同时起到支撑和提供磁路的作用。
支撑轨和导磁轭12可以采用相同的金属高导磁材料制成。
具体实施方式二：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的进一步说明，所述门字形初级铁心13为两段式结构，每段铁心为L形，长条形永磁体15夹固于两段L形铁心之间，长条形永磁体15沿水平方向平行充磁。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
具体实施方式三：下面结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的进一步说明，：所述门字形初级铁心13为三段式结构，每个缠绕控制线圈14的竖直段由两段组成，该两段铁心之间夹固有一个长条形永磁体15，并且该长条形永磁体15所处位置与所缠绕控制线圈14的中段相对应；
每块长条形永磁体15均沿垂直方向平行充磁，并且位于同一个门字形初级铁心13上的两块长条形永磁体15的充磁方向相反。其它组成及连接关系与实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式为对实施方式一、二或三的进一步说明，所述长条形永磁体15采用稀土永磁体材料；所述导磁轭12采用合金钢、硅钢片或SMC材料。其它组成及连接关系与实施方式一、二或三相同。
本实施方式中导磁轭12由磁性材料制成。
长条形永磁体15采用稀土永磁体材料，可利用稀土永磁体材料的高性能进一步减少电励磁的安匝数。
具体实施方式五：下面结合图9和图10说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一、二或三的进一步说明，所述导磁轭12采用三层式结构，其上下两层之间为非磁性金属材料的隔磁板层。其它组成及连接关系与实施方式一、二或三相同。
具体实施方式六：下面结合图5至图8说明本实施方式，本实施方式所述的差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨，它由初级和次级组成，所述初级由两个初级单元21组成，两个初级单元21呈对称设置于次级的上下两侧；
所述初级单元21由门字形初级铁心23和两个控制线圈24组成，
门字形初级铁心23的开口侧与次级相对，门字形初级铁心23的两个竖直段上分别缠绕一个控制线圈24，
所述初级的所有控制线圈24串联连接；
次级由导磁轭22和长条形永磁体25组成，所述导磁轭22为一体式结构或者两段式结构，长条形永磁体25设置于一体式结构的导磁轭22的表面上或嵌入两段式结构的导磁轭22的分段之间，所述长条形永磁体25在导磁轭22中形成的磁力线方向相同。
本实施方式中次级还包括支撑轨，支撑轨可采用结构强度高的材料制成，导磁轭22可采用高导磁金属材料制成，将支撑轨作为导磁轭22的支撑，将二者结合在一起，可同时起到支撑和提供磁路的作用。
支撑轨和导磁轭22可以采用相同的金属高导磁材料制成。
具体实施方式七：下面结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式为对实施方式六的进一步说明，所述导磁轭22为一体式结构，每个门字形初级铁心23的两个竖直段端面与导磁轭22表面的相对应位置处分别设置一块长条形永磁体25，并且所述长条形永磁体5与门字形初级铁心23竖直段端面的相对端面与该竖直段端面的形状相同；每块长条形永磁体25沿垂直方向平行充磁，位于导磁轭22表面上同一侧的两块长条形永磁体25的充磁方向相反，分别位于导磁轭22两侧表面上同一位置的两块长条形永磁体25的充磁方向相反。其它组成及连接关系与实施方式六相同。
具体实施方式八：本实施方式为对实施方式七的进一步说明，：所述导磁轭22采用三层式结构，其上下两层之间为非磁性金属材料的隔磁板层。其它组成及连接关系与实施方式七相同。
具体实施方式九：下面结合图7和图8说明本实施方式，本实施方式为对实施方式六的进一步说明，所述导磁轭22为两段式结构，导磁轭22沿运动方向均分为两段，长条形永磁体25夹固于所述两段导磁轭22之间，并且所述长条形永磁体25与分段导磁轭22的相衔接端面与对应分段导磁轭22的端面形状相同；长条形永磁体25沿水平方向平行充磁。其它组成及连接关系与实施方式六相同。
具体实施方式十：本实施方式为对实施方式六、七或九的进一步说明，所述长条形永磁体25采用稀土永磁体材料；所述导磁轭22采用合金钢、硅钢片或SMC材料。其它组成及连接关系与实施方式六、七或九相同。
本实施方式中导磁轭22由磁性材料制成。
长条形永磁体25采用稀土永磁体材料，可利用稀土永磁体材料的高性能进一步减少电励磁的安匝数。
Claims (10)
1.一种差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨，其特征在于：它由初级和次级组成，所述初级由两个初级单元(11)组成，两个初级单元(11)呈对称设置于次级的上下两侧；
所述初级单元(11)由门字形初级铁心(13)、两个控制线圈(14)和长条形永磁体(15)组成，
门字形初级铁心(13)的开口侧与次级相对，门字形初级铁心(13)的两个竖直段上分别缠绕一个控制线圈(14)，
门字形初级铁心(13)为对称分段式结构，长条形永磁体(15)夹固于门字形初级铁心(13)的各个分段之间，并且所述长条形永磁体(15)与分段铁心的相衔接端面与对应分段铁心的端面形状相同；所述长条形永磁体(15)在两个门字形初级铁心(13)中形成的磁力线方向相同；
所述初级的所有控制线圈(14)串联连接；
所述次级包括导磁轭(12)。
2.根据权利要求1所述的差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨，其特征在于：所述门字形初级铁心(13)为两段式结构，每段铁心为L形，长条形永磁体(15)夹固于两段L形铁心之间，长条形永磁体(15)沿水平方向平行充磁。
3.根据权利要求1所述的差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨，其特征在于：所述门字形初级铁心(13)为三段式结构，每个缠绕控制线圈(14)的竖直段由两段组成，该两段铁心之间夹固有一个长条形永磁体(15)，并且该长条形永磁体(15)所处位置与所缠绕控制线圈(14)的中段相对应；
每块长条形永磁体(15)均沿垂直方向平行充磁，并且位于同一个门字形初级铁心(13)上的两块长条形永磁体(15)的充磁方向相反。
4.根据权利要求1、2或3所述的差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨，其特征在于：所述长条形永磁体(15)采用稀土永磁体材料；所述导磁轭(12)采用合金钢、硅钢片或SMC材料。
5.根据权利要求1、2或3所述的差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨，其特征在于：所述导磁轭(12)采用三层式结构，其上下两层之间为非磁性金属材料的隔磁板层。
6.一种差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨，其特征在于：它由初级和次级组成，所述初级由两个初级单元(21)组成，两个初级单元(21)呈对称设置于次级的上下两侧；
所述初级单元(21)由门字形初级铁心(23)和两个控制线圈(24)组成，
门字形初级铁心(23)的开口侧与次级相对，门字形初级铁心(23)的两个竖直段上分别缠绕一个控制线圈(24)，
所述初级的所有控制线圈(24)串联连接；
次级由导磁轭(22)和长条形永磁体(25)组成，所述导磁轭(22)为一体式结构或者两段式结构，长条形永磁体(25)设置于一体式结构的导磁轭(22)的表面上或嵌入两段式结构的导磁轭(22)的分段之间，所述长条形永磁体(25)在导磁轭(22)中形成的磁力线方向相同。
7.根据权利要求6所述的差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨，其特征在于：所述导磁轭(22)为一体式结构，每个门字形初级铁心(23)的两个竖直段端面与导磁轭(22)表面的相对应位置处分别设置一块长条形永磁体(25)，并且所述长条形永磁体(5)与门字形初级铁心(23)竖直段端面的相对端面与该竖直段端面的形状相同；每块长条形永磁体(25)沿垂直方向平行充磁，位于导磁轭(22)表面上同一侧的两块长条形永磁体(25)的充磁方向相反，分别位于导磁轭(22)两侧表面上同一位置的两块长条形永磁体(25)的充磁方向相反。
8.根据权利要求7所述的差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨，其特征在于：所述导磁轭(22)采用三层式结构，其上下两层之间为非磁性金属材料的隔磁板层。
9.根据权利要求6所述的差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨，其特征在于：所述导磁轭(22)为两段式结构，导磁轭(22)沿运动方向均分为两段，长条形永磁体(25)夹固于所述两段导磁轭(22)之间，并且所述长条形永磁体(25)与分段导磁轭(22)的相衔接端面与对应分段导磁轭(22)的端面形状相同；长条形永磁体(25)沿水平方向平行充磁。
10.根据权利要求6、7或9所述的差动式串联磁路结构磁悬浮直线导轨，其特征在于：所述长条形永磁体(25)采用稀土永磁体材料；所述导磁轭(22)采用合金钢、硅钢片或SMC材料。
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| PB01 | Publication | ||
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