CN103208903A - 一种泵用直线电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种泵用直线电机，其采用动铁式对称结构，两组线圈作为定子对称分布在永磁体动子的两侧。电机的定子线圈接入三相交流电，产生特定的行波磁场，动子在行波磁场的作用下，产生相对于定子的轴向推力，在特定的行波磁场下，两个定子与动子产生的推力方向一致，动子直接将能量作用于柱塞杆上使其沿导轨往复运动。本发明实现了直线电机大推力输出，并提高了电机的有效推力和工作效率，适用于驱动中高压大流量的柱塞泵。

Description

一种泵用直线电机

技术领域

本发明涉及一种电机，特别是一种泵用直线电机，属于电机控制领域。

背景技术

为了实现往复泵恒流量、无压力波动的要求，目前新开发出的几种往复泵有效地改善了传统往复泵结构的一些缺点：凸轮机构往复泵、液压驱动往复泵。但凸轮机构恒流量往复柱塞运动存在柔性冲击，加速度有突变，动力端凸轮机构存在高复易磨损，可靠性有待进一步提高，所以目前已凸轮机构为动力端的恒流量往复泵还只限于应用在中低压、小流量及功率不大的应用场合。液压驱动往复泵流量大、压力小，但控制系统要求高，在恶劣环境下的可靠性需进一步提高。

若往复泵动力端采用直线电机直接驱动做往复运动的柱塞杆，可从理论上基本消除往复泵输出流量和压力的脉动性，往复泵的结构也将大大简化，中间环节少，传动效率高。但传统直线电机在驱动中高压大流量的往复泵时推力往往达不到实际要求。

根据现有技术，为了提高电机输出推力，线圈组装入铁芯以提高磁场强度。但是，对于单边有铁芯直线电机，定子与动子之间会产生很大的吸力，该吸力是电机连续推力的5～10倍。为确保电机平稳工作，需要克服该吸力并保证直线电机动子与定子之间的磁隙。这对线圈安装板、导轨和滑块的结构强度提出了很高的要求，从而导致直线电机运动部分体积重量较大，致使运动部件消耗的惯性力很大。根据现有技术，单边直线电机满足不了重载、高加速场合的需求。

CN101009454A、CN101741214A公开了两种双边平板型直线电机，两种直线电机都采用的是动圈式结构，永磁体励磁部件为定子。双边直线电机有效克服了单边电机的定子与动子吸力大引起的一系列问题。但是，初级线圈作为动子往复运动，不利于线圈的散热。并且，线圈的电源端子要接入三相交流电，长电缆和拖链不可避免，拖链占据了一定横向空间，影响了直线电机放置空间的紧凑性。至关重要的是，重载、高加速应用场合，对直线电机的运动部件体积重量要求极高。上述两种直线电机的动子是初级线圈，其运动部件仍然消耗了很大的惯性力，直线电机输出的有效推力有限。

发明内容

为了满足泵所需大推力的应用需求，减小直线电机运动部件的惯性力消耗，提高直线电机输出的有效推力，本发明提出了一种泵用直线电机，该电机采用动铁式结构，初级线圈作为定子，两组定子线圈组合驱动永磁体动子往复运动，实现直线电机对泵的大推力输出。

本发明的技术方案如下：

一种泵用直线电机，包括定子和动子，所述直线电机采用动铁式对称结构，即两个初级线圈作为定子，永磁铁磁轭组作为动子，两个初级线圈对称布置于动子的两侧；初级线圈的电源端子接入UVW三相交流电，产生行波磁场，动子在两个行波磁场的组合作用下，产生相对于定子的推力；其中，所述两个初级线圈分别安装于动子两侧的定子安装板上，在所述两个初级线圈的上、下端还分别设置有滑块，所述滑块对称设置在动子两侧，且均固定安装在两侧的定子安装板上；两侧的所述定子安装板由底板固接，所述底板上安装有光栅读数尺，所述动子上安装有与光栅读数尺配合的光栅读数头，所述光栅读数尺与所述光栅读数头构成位置反馈装置；所述动子两侧上、下端还分别设置有与所述滑块配合的导轨；所述动子顶部设置有柱塞座和柱塞杆，所述柱塞座带动柱塞杆沿导轨方向直线运动。

所述的一种泵用直线电机，所述动子有铁芯，其与两侧初级线圈形成磁隙的两个作用面均贴有永磁体磁轭。

所述的一种泵用直线电机，所述动子与两侧初级线圈的磁隙，由两侧导轨、滑块、定子安装板及底板的相对位置决定。

所述的一种泵用直线电机，所述定子安装板呈“L”型，且定子安装板外侧设置有肋。

有益效果：

本发明的泵用直线电机，采用动铁式结构，永磁体动子、滑块、柱塞杆构成了直线电机运动部分，经优化的运动部分，有效减少了惯性力消耗，降低了直线电机的惯性力消耗。

直线电机直接带动柱塞杆运动，动子部分的能量直接作用于柱塞杆上，中间无活动的传动机构，因此容易获得高的速度和加速度，结构紧凑，机械传动误差小，传动效率高，提供了较传统传递方式高得多的性能。

由于线圈固定，接入三相交流电的电缆和与水冷机相连的管路布置更加简便。一方面利于线圈的散热；另一方面，减少了长电缆和拖链消耗的惯性力以及占用的体积，使整机结构更紧凑。

两组含铁芯线圈组合驱动永磁体动子，大大提高了直线电机的连续推力。

本发明有效提高了直线电机的连续推力和工作效率，适用于驱动中高压大流量柱塞泵。

附图说明

图1为本发明的一种泵用直线电机左视图；

图2为本发明的一种泵用直线电机隐藏底板及光栅尺后下视图；

图3为本发明的一种泵用直线电机俯视图；

图中：1：动子；2、12：线圈；3、11、15、16：滑块；4、14、17、18：导轨；5、13：定子安装板；6.柱塞杆；7：柱塞座；8：底板；9：光栅读数头；10.光栅读数尺。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明的一种泵用直线电机，其具体实施方式如下：

包括定子和动子1，直线电机采用动铁式对称结构，即两个初级线圈2、12作为定子，永磁铁磁轭组作为动子1，两个初级线圈2、12对称布置于动子1的两侧；初级线圈2、12的电源端子接入UVW三相交流电，产生行波磁场，动子1在两个行波磁场的组合作用下，产生相对于定子的推力；其中，两个初级线圈2、12分别安装于动子1两侧的定子安装板5、13上，在两个初级线圈2、12的上、下端还分别设置有滑块3、11、15、16，滑块3、11、15、16对称设置在动子1两侧，且均固定安装在两侧的定子安装板5、13上；两侧的定子安装板5、13由底板8固接，底板8上安装有光栅读数尺10，动子1上安装有与光栅读数尺10配合的光栅读数头9，光栅读数尺10与所述光栅读数头9构成位置反馈装置，动子1上安装的光栅读数头9配合底板8上安装的光栅尺10所得到的位置信号用于电机的伺服控制。动子1两侧上、下端还分别设置有与所述滑块3、11、15、16配合的导轨4、14、17、18；动子1顶部设置有柱塞座7和柱塞杆6，柱塞座7带动柱塞杆6沿导轨方向直线运动。其中，动子1有铁芯，其与两侧初级线圈2、12形成磁隙的两个作用面均贴有永磁体磁轭；动子1与两侧初级线圈2、12的磁隙，由两侧导轨4、14、17、18、滑块3、11、15、16、定子安装板5、13及底板8的相对位置决定；定子安装板5、13呈“L”型，且定子安装板5、13外侧设置有肋。

具体工作运行时，控制器根据设置的运动规划及光栅尺标尺10和光栅尺读书头9构成的位置反馈装置反馈的信号，发出相应指令信号到驱动器，驱动器将控制信号放大，输出功率电流到直线电机的线圈2、12。线圈2、12的绕组以特定方式布置，在三相交流电的作用下定子线圈产生特定的行波磁场，直线电机动子1在该行波磁场中，产生相对于定子线圈的轴向推力。线圈2、12分别与动子1产生的推力方向一致，实现直线电机连续大推力输出。动子1与柱塞座7连接并和导轨4、14、17、18连接，动子1在线圈2、12的组合驱动下，带动柱塞座7和柱塞杆6沿着导轨方向往复运动。

Claims (4)

1.一种泵用直线电机，包括定子和动子（1），其特征在于：所述直线电机采用动铁式对称结构，即两个初级线圈（2、12）作为定子，永磁铁磁轭组作为动子（1），两个初级线圈（2、12）对称布置于动子（1）的两侧；初级线圈（2、12）的电源端子接入UVW三相交流电，产生行波磁场，动子（1）在两个行波磁场的组合作用下，产生相对于定子的推力；其中，所述两个初级线圈（2、12）分别安装于动子（1）两侧的定子安装板（5、13）上，在所述两个初级线圈（2、12）的上、下端还分别设置有滑块（3、11、15、16），所述滑块（3、11、15、16）对称设置在动子（1）两侧，且均固定安装在两侧的定子安装板（5、13）上；两侧的所述定子安装板（5、13）由底板（8）固接，所述底板（8）上安装有光栅读数尺（10），所述动子（1）上安装有与光栅读数尺（10）配合的光栅读数头（9），所述光栅读数尺（10）与所述光栅读数头（9）构成位置反馈装置；所述动子（1）两侧上、下端还分别设置有与所述滑块（3、11、15、16）配合的导轨（4、14、17、18）；所述动子（1）顶部设置有柱塞座（7）和柱塞杆（6），所述柱塞座（7）带动柱塞杆（6）沿导轨方向直线运动。

2.根据权利要求1所述的一种泵用直线电机，其特征在于：所述动子（1）有铁芯，其与两侧初级线圈（2、12）形成磁隙的两个作用面均贴有永磁体磁轭。

3.根据权利要求1所述的一种泵用直线电机，其特征在于：所述动子（1）与两侧初级线圈（2、12）的磁隙，由两侧导轨（4、14、17、18）、滑块（3、11、15、16）、定子安装板（5、13）及底板（8）的相对位置决定。

4.根据权利要求1所述的一种泵用直线电机，其特征在于：所述定子安装板（5、13）呈“L”型，且定子安装板（5、13）外侧设置有肋。

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