CN108527910A - 一种定子永磁直线电机驱动压力机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种定子永磁直线电机驱动压力机，包括冲头、电机次级铁心、电机初级、机身侧板、基座、平衡气缸等；冲头和机身侧板的四个侧面之间对称设置有四个相同的定子永磁直线电机；每个定子永磁直线电机包括电机初级和电机次级铁心，电机次级铁心直接设置在冲头的侧面上；每个电机次级铁心外侧均设置有电机初级；电机初级包括多齿式初级铁心、永磁体、电枢绕组和初级底板组成；多齿式初级铁心沿垂直方向排列在初级底板上，永磁体间隔放置在各个多齿式初级铁心两侧；三相电枢绕组以A‑Z‑B‑X‑C‑Y的相序依次缠绕在多齿式初级铁心槽内。本发明压力机整体结构简单紧凑，多电机驱动的冲压力大，可控性强，满足高速高效、精密可靠的压力机发展需求。

Description

一种定子永磁直线电机驱动压力机

技术领域

本发明属于机械压力机领域，特别涉及一种定子永磁直线电机驱动压力机。

背景技术

依据制造业的发展趋势，迫切需要机械压力机朝着高速高效精密可控的方向发展。直线电动机能够直接输出电磁推力实现直线运动，大大简化设备结构；通过伺服驱动器能实现全行程的力、速度和位置的精确控制；同时传动摩擦力只存在于线性导向部件上，摩擦系数较小。目前在各类数控加工机床的进给系统中已得到广泛应用，利用直线电动机直接驱动压力机具有极大的发展潜力。

由于采用零传动方式，压力机的冲压力需要由直线电动机输出电磁推力实现。在传统直线电动机类型中，直线感应电动机运行效率低、输出推力小；永磁直线同步电机输出推力较大，但该电机造价昂贵，且设备连续工作的温升效应对电机输出性能影响严重，永磁体容易过热退磁；开关磁阻直线电机结构鲁棒性强，但输出推力脉动大，控制精度低。因此，实现高速压力机冲头的直线驱动，需要设计新型拓扑结构直线电动机，满足高速压力机在冲压力、冲压速度、定位精度等驱动要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种定子永磁直线电机驱动压力机，以解决传统直线电动机在驱动压力机上的技术问题。本发明定子永磁直线电机驱动压力机，使压力机结构紧凑，鲁棒性强。在增大电机电磁负荷密度，提高压力机冲压力的同时，降低直线压力机的整体造价。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种定子永磁直线电机驱动压力机，包括冲头、电机次级铁心、电机初级、机身侧板、顶板、基座、平衡气缸等；冲头为方体结构，机身侧板包围在冲头外周；在冲头和机身侧板的四个侧面之间设置有四个相同的定子永磁直线电机，每个侧面设置一个；每个定子永磁直线电机包括电机初级和电机次级铁心，电机次级铁心直接设置在冲头的侧面上；每个电机次级铁心外侧均设置有电机初级，四个电机初级分别对称设置在机身侧板上；电机初级包括多齿式初级铁心、永磁体、电枢绕组和初级底板组成；多齿式初级铁心沿垂直方向排列在初级底板上，永磁体间隔放置在各个多齿式初级铁心两侧；以内部六个永磁体为中心，三相电枢绕组以A-Z-B-X-C-Y的相序依次缠绕在多齿式初级铁心槽内。

进一步的，永磁体沿垂直方向充磁，相邻永磁体充磁方向相反。

进一步的，上下外侧的两个永磁体的厚度大于中间的永磁体的厚度。

进一步的，冲头前后两侧各设置有两对上下滑块，每对滑块对应安装在一根导轨上，导轨通过导轨支架固定在机身侧板上。

进一步的，一个导轨支架与冲头之间设置有光栅尺传感器。

进一步的，冲头中心轴线处连接有平衡气缸，所述平衡气缸安装在顶板上；顶板固定在机身侧板顶部，机身侧板底部固定在基座上。

进一步的，机身侧板四周分别设置四组风机。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明一种定子永磁直线电机驱动压力机，采用四面对称的直线电机直接驱动，整体结构紧凑，直线电机提供冲压力大。压力机冲头由凸极式电机次级铁心驱动，冲头结构简单，鲁棒性强，惯量低，动态响应迅速。电机电枢绕组和永磁体均设置在压力机机身上，大大降低材料用量和造价，同时易于进行散热冷却，提高电机功率密度。

附图说明

图1是本发明一种定子永磁直线电机驱动压力机的中心截面整体剖示图；

图2是本发明一种定子永磁直线电机驱动压力机的俯向剖示图；

图3是本发明的定子永磁直线电机拓扑结构示意图；

图4是本发明的定子永磁直线电机初级结构示意图；

图5是图1中定子永磁直线电机驱动压力机的冲头三维结构示意图；

图6是本发明一种定子永磁直线电机驱动压力机的三维整体外观图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种定子永磁直线电机驱动压力机的组成结构作具体介绍：

请参阅图1和图2所示，本发明提供一种定子永磁直线电机驱动压力机，其组成部件包括冲头1、电机次级铁心2、电机初级3、机身侧板4、顶板5、基座6、平衡气缸7、导轨8、导轨支架9、滑块10、风机11和光栅尺传感器12。

该压力机为闭式结构，冲头1为方体结构，机身侧板4包围在冲头1外周。在冲头1和机身侧板4的四个侧面之间设置有四个相同的定子永磁直线电机，每个侧面设置一个。每个定子永磁直线电机由电机初级3和电机次级铁心2两部分组成，电机次级铁心2直接设置在冲头1的四个侧面上，由电机初级3和电机次级铁心2之间产生的电磁推力驱动冲头1实现压力机冲压工艺。这种四面对称直线驱动能使压力机整体结构紧凑，多电机同时作用产生的冲压力大，同时能平衡电机初级3和电机次级铁心2之间的横向吸力，降低冲头1滑动摩擦力。

结合图3和图4所示，本发明提出的定子永磁直线电机为双凸极的长次级短初级结构。电机次级铁心2为凸极式结构，由硅钢片叠压而成。间隔一定气隙所示电机初级3设置在电机次级铁心2外侧。电机初级3由多齿式初级铁心31、永磁体32、电枢绕组33和初级底板34组成。多齿式初级铁心31为独立模块结构，由硅钢片叠压而成，沿垂直方向排列在初级底板34上。永磁体32间隔放置在各个多齿式初级铁心31两侧。永磁体32沿垂直方向充磁，相邻永磁体32充磁方向相反。上下外侧的两个永磁体32的厚度大于其余中间的永磁体32。电枢绕组33为集中绕组结构，以内部六个永磁体32为中心，三相电枢绕组33以A-Z-B-X-C-Y的相序依次缠绕在多齿式初级铁心31槽内。多齿式铁心结构能有效降低该双凸极电机的齿槽效应，通过调节上下外侧的两个永磁体32厚度可调节电机端部磁场削弱边端效应，由此使电机输出电磁推力波动小，驱动平稳。

结合图2和图5所示，冲头1前后两侧设置有两对上下滑块10，每对滑块10安装在对应的一根导轨8上，导轨8通过导轨支架9固定在机身侧板4上。随冲头1垂直运动，滑块10在导轨8上滑动，对冲头1运动进行导向。其中一个导轨支架9与冲头1之间设置有光栅尺传感器12，用于测量冲头1的运动位置。

结合图1、图2和图6所示，冲头1中心轴线处连接有平衡气缸7，平衡气缸7通过活塞杆输出气压力平衡冲头1的自重，使冲头1的动态可控性高。平衡气缸7的缸体安装在顶板5上。顶板5固定在机身侧板4上方，机身侧板4固定在基座6上。

参阅图6所示，机身侧板4外周分别设置四组风机11，用于对电机初级3进行散热，提高电机电磁功率密度，同时能避免永磁体32温度过高造成不可逆退磁和电枢绕组33过热烧毁。

以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵。

Claims (5)

1.一种定子永磁直线电机驱动压力机，其特征在于：包括冲头(1)、电机次级铁心(2)、电机初级(3)和机身侧板(4)；

冲头(1)为方体结构，机身侧板(4)包围在冲头(1)外周；在冲头(1)和机身侧板(4)的四个侧面之间设置有四个相同的定子永磁直线电机，每个侧面设置一个；

每个定子永磁直线电机包括电机初级(3)和电机次级铁心(2)，电机次级铁心(2)直接设置在冲头(1)的侧面上；每个电机次级铁心(2)外侧均设置有电机初级(3)，四个电机初级(3)分别对称设置在机身侧板(4)上；

电机初级(3)包括多齿式初级铁心(31)、永磁体(32)、电枢绕组(33)和初级底板(34)组成；多齿式初级铁心(31)沿垂直方向排列在初级底板(34)上，永磁体(32)间隔放置在各个多齿式初级铁心(31)两侧；以内部六个永磁体(32)为中心，三相电枢绕组(33)以A-Z-B-X-C-Y的相序依次缠绕在多齿式初级铁心(31)槽内。

2.根据权利要求1所述的一种定子永磁直线电机驱动压力机，其特征在于：永磁体(32)沿垂直方向充磁，相邻永磁体(32)充磁方向相反；上下外侧的两个永磁体(32)的厚度大于中间的永磁体的厚度。

3.根据权利要求1所述的一种定子永磁直线电机驱动压力机，其特征在于：冲头(1)前后两侧各设置有两对上下滑块(10)，每对滑块(10)对应安装在一根导轨(8)上，导轨(8)通过导轨支架(9)固定在机身侧板(4)上；一个导轨支架(9)与冲头(1)之间设置有光栅尺传感器(12)。

4.根据权利要求1所述的一种定子永磁直线电机驱动压力机，其特征在于：冲头(1)中心轴线处连接有平衡气缸(7)，所述平衡气缸(7)安装在顶板(5)上；顶板(5)固定在机身侧板(4)顶部；机身侧板(4)底部固定在基座(6)上。

5.根据权利要求1所述的一种定子永磁直线电机驱动压力机，其特征在于：机身侧板(4)四周分别设置四组风机(11)。