CN107154715A - 永磁直线电机多轴定位装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种永磁直线电机多轴定位装置，包括力矩电机、具有相互垂直运动方向且相互连接的X轴基体、Y轴基体，其特征是所述的Y轴基体设有Y轴运动面，在Y轴运动面沿其运动方向的轴线上设有一个电机动子，在电机动子的两边分别设有与所述的电机动子配合的电机定子；X轴基体、Y轴基体外部设有防尘机构。通过将两个动子合并为一个单一动子，进一步减少负载位置移动时对控制系统的扰动，从而大大提高了动态工作精度；减少了电机并联驱动不一致而引起的推力输出不等的影响；增加了运动平台自身的散热功能，有助于降低工作台发热对机床工作寿命及人身安全的影响。

Description

永磁直线电机多轴定位装置
技术领域
本发明涉及直线电机技术，特别是一种永磁直线电机多轴定位装置。
背景技术
直线电机是近年发展起来的一种新型直接驱动技术，由于直线电机具有零传动链、无接触、无反向间隙、高刚度、响应快速等突出优势，直线电机正逐步取代伺服电机与滚珠丝杠等间接伺服机构，成为高速、精密高端装备的核心功能部件。现有的直线电机结构基本相同，直线运动平台大多采用单电机驱动。如专利公告号为CN103078568B，一种并联运动解耦伺服控制平台，包括基座、第一和第二直线电机、运动平台，运动平台安装在第一和第二直线电机之间，运动平台的第一和第二侧边分别与第一和第二电机动子相连且分别在第一和第二电机动子的驱动下沿第一和第二水平方向移动。又如专利公开号为CN105448798A，设计的一种双驱式XY运动平台，包括底座和工业控制机，在Y向右导轨的外侧设置有Y向右直线电机定子，在Y向左导轨的外侧设置有Y向左直线电机定子，在Y向左直线电机动子与Y向右直线电机动子之间设置有龙门架，在龙门架的顶梁上设置有X向导轨，在X向导轨一侧的龙门架上设置有X向直线电机定子，在X向导轨上设置有X向滑块，X向滑块与X向直线电机动子连接在一起，工业控制机分别与Y向右直线电机、Y向左直线电机和X向直线电机电连接。当前大跨度多轴定位平台要么是单电机单边驱动，要么是双电机独立驱动或并联驱动，前者随负载移动，导轨承载将激烈变动，影响定位精度；后者虽然克服了这一缺点，但需要独立的两套反馈和控制系统，以及专用控制器以确保准确的位置跟随，并联驱动虽然可共用同一反馈和控制，但要求电机的参数一致和相位高度一致。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种结构合理、平衡性好、性价比高的永磁直线电机多轴定位装置。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种永磁直线电机多轴定位装置，包括力矩电机、具有相互垂直运动方向且相互连接的X轴基体、Y轴基体，其特征是所述的Y轴基体设有Y轴运动面，在Y轴运动面沿其运动方向的轴线上设有一个电机动子，在电机动子的两边分别设有与所述的电机动子配合的电机定子；X轴基体、Y轴基体外部设有防尘机构。
在多轴定位装置的平面系中，单直线电机位置移动时对控制系统会产生扰动现象，从而影响到整个平台的运动精度，而双直线电机并联避免不了相位不一致，引起推力输出不相等，对平台的动态特性、寿命会造成不同程度的影响，本技术方案将两个动子合并为一个单一动子来避免这些现象的发生。同时在防尘罩内部设置防尘机构，进一步提高外部环境、加工废料、粉尘对平台内部的影响，从而提高平台本身的运动寿命。
作为优选，所述的X轴基体包括平台基座，平台基座沿其运动方向的轴线上设有X力矩电机动子，X力矩电机动子的两边分别设有与所述的X力矩电机动子配合的X电机定子。通过具有“一动两定”同样性质的独立力矩电机、且相对垂直方向运动的X\Y轴获得多轴定位目的。
作为优选，所述的X轴基体包括平台基座，Y轴基体包括Y基座，Y基座与平台基座垂直布置；Y轴基体中间部位通过Y轴运动面安装力矩电机；所述的力矩电机包括位于Y轴运动方向中心线上的电机动子，在电机动子的两边对称布置电机定子。
作为优选，所述的平台基座上除了与Y基座配合面外，其余上表面部位均设有防尘罩。避免外部粉尘对平台内的影响，保证平台自身精度和使用寿命。
作为优选，所述的Y基座除了安装Y轴运动面之外的其它上表面部分均设有防尘罩。
作为优选，所述的防尘机构包括防尘罩，防尘罩内部设有防尘刷。进一步加强对运动平台内部动态部件之间的保护。
作为优选，所述的X轴基体或Y轴基体内设有冷却气道。保证平台运动过程中，电机运动所产生的高温能有效地释放，以降低工作台表面的温度，提高工作效率和作业安全性。
作为优选，所述的X轴基体包括平台基座，Y轴基体包括Y基座，平台基座、Y基座端部设有若干个均等、平行布置的冷却接头。通过往复多通道的冷却气道布置，获得最佳冷却效果。
本发明的有益效果是：通过将两个动子合并为一个单一动子，进一步减少负载位置移动时对控制系统的扰动，从而大大提高了动态工作精度；减少了电机并联驱动不一致而引起的推力输出不等的影响；增加了运动平台自身的散热功能，有助于降低工作台发热对机床工作寿命及人身安全的影响。
附图说明
图1是本发明的一种十字直线运动平台整机结构示意图。
图2是本发明的一动两定布置结构示意图。
图3是本发明的一种防尘机构部位结构示意图。
图4是本发明的一种冷却气道布置结构示意图。
图5是本发明的一种双动子的绕组（线圈）接线示意图。
图中：1. 平台基座，2. Y座拖链，3. 防尘罩，31. 防尘刷，4. Y轴运动面，5. 力矩电机，51. 电机动子，52. 电机定子，6. Y基座，7. X座拖链，8. 滑轨，9. 冷却接头，10、线圈。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
本实施例一种永磁直线电机多轴定位装置，如图1所示，应用于十字直线运动平台整机中，包括力矩电机5，具有相互垂直运动方向且相互连接的X轴基体和Y轴基体。其中，Y轴基体设有Y轴运动面4，在Y轴运动面沿其运动方向的轴线上设有一个电机动子51，在电机动子51的两边分别设有与所述的电机动子51配合的电机定子52，如图2所示。同样，X轴基体包括平台基座1，平台基座1沿其运动方向的轴线上设有一个X力矩电机动子，在X力矩电机动子的两边分别配置与所述的X力矩电机动子配合的X电机定子。
进一步，X轴基体包括平台基座1，Y轴基体包括Y基座6，Y基座6与平台基座1垂直布置；Y轴基体6中间部位通过Y轴运动面4安装力矩电机5；力矩电机5设单个电机动子51，单个电机动子51位于沿Y轴运动方向的中心线上，在电机动子51的两边对称布置电机定子52。
X轴基体、Y轴基体外部设有防尘机构，具体地说，在平台基座1上除了与Y基座6配合面外，其余上表面部位均设有防尘罩，防尘罩内部设有防尘刷31，防尘刷31与固定在平台基座1上的滑轨8平行布置，防尘罩3利用滑轨8固定。而在Y基座6除了安装Y轴运动面4之外的其它上表面部分也都设置防尘罩3，且防尘罩3内部设有防尘刷31，如图3所示。
在X轴基体、Y轴基体内都设有冷却气道，X轴基体的冷却气道布置在平台基座1中，Y轴基体的冷却气道设置在Y基座6中。冷却气道为多条平行布置的管孔结构，并在输入、输出部位进行汇总合流，平台基座1、Y基座6端部均设有6个均等排列的冷却接头9，如图4所示。
图5是双动子的绕组线圈10接线示意图，包括A、B、C三相接线方式，箭头方向即为电流方向，实现相位一致。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明的简单变换后的结构、方法等均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种永磁直线电机多轴定位装置，包括力矩电机（5）、具有相互垂直运动方向且相互连接的X轴基体、Y轴基体，其特征是所述的Y轴基体设有Y轴运动面（4），在Y轴运动面沿其运动方向的轴线上设有一个电机动子（51），在电机动子的两边分别设有与所述的电机动子配合的电机定子（52）；X轴基体、Y轴基体外部设有防尘机构。
2.根据权利要求1所述的一种永磁直线电机多轴定位装置，其特征是所述的X轴基体包括平台基座（1），平台基座沿其运动方向的轴线上设有X力矩电机动子，X力矩电机动子的两边分别设有与所述的X力矩电机动子配合的X电机定子。
3.根据权利要求1或2所述的一种永磁直线电机多轴定位装置，其特征在于所述的X轴基体包括平台基座（1），Y轴基体包括Y基座（6），Y基座与平台基座垂直布置；Y轴基体中间部位通过Y轴运动面（4）安装力矩电机（5）；所述的力矩电机包括位于Y轴运动方向中心线上的电机动子（51），在电机动子的两边对称布置电机定子（52）。
4.根据权利要求3所述的一种永磁直线电机多轴定位装置，其特征是所述的平台基座（1）上除了与Y基座（6）配合面外，其余上表面部位均设有防尘罩。
5.根据权利要求3所述的一种永磁直线电机多轴定位装置，其特征在于所述的Y基座（6）除了安装Y轴运动面（4）之外的其它上表面部分均设有防尘罩（3）。
6.根据权利要求1或2所述的一种永磁直线电机多轴定位装置，其特征是所述的防尘机构包括防尘罩（3），防尘罩内部设有防尘刷（31）。
7.根据权利要求1或2所述的一种永磁直线电机多轴定位装置，其特征是所述的X轴基体或Y轴基体内设有冷却气道。
8.根据权利要求7所述的一种永磁直线电机多轴定位装置，其特征是所述的X轴基体包括平台基座（1），Y轴基体包括Y基座（6），平台基座、Y基座端部设有若干个均等排列的冷却接头（9）。
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