CN113794325A - 一种具有力感知功能的超精密磨削驱动平台及其控制方法 - Google Patents
一种具有力感知功能的超精密磨削驱动平台及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113794325A CN113794325A CN202111220712.0A CN202111220712A CN113794325A CN 113794325 A CN113794325 A CN 113794325A CN 202111220712 A CN202111220712 A CN 202111220712A CN 113794325 A CN113794325 A CN 113794325A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coil
- rotor
- rod
- hole
- stator
- 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.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 claims abstract description 20
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 claims abstract description 17
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims abstract 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 17
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 7
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 claims description 4
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 claims description 4
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 claims description 4
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 229910001651 emery Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
- B24D5/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor
- B24D5/02—Wheels in one piece
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
- F16C3/02—Shafts; Axles
- F16C3/03—Shafts; Axles telescopic
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/16—Stator cores with slots for windings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
- H02K1/278—Surface mounted magnets; Inset magnets
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
- H02K11/26—Devices for sensing voltage, or actuated thereby, e.g. overvoltage protection devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
- H02K11/27—Devices for sensing current, or actuated thereby
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
- H02K13/003—Structural associations of slip-rings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
- H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
- H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
- H02K9/06—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
- H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/06—Drive circuits; Control arrangements or methods
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Abstract
本发明公开一种具有力感知功能的超精密磨削驱动平台及其控制方法，属于精密加工技术领域。包括输出杆、六角螺母、砂轮、预紧垫片、支撑架、滚动轴承、通电滑环、散热风扇、预紧螺母、定子端盖、定子、沉头螺母、转子端盖、工字型线圈骨架、弧形永磁体、转子外壳、隔磁筒、磁轭筒、碟簧片、导磁环、通电螺线管线圈骨架、霍尔传感器、螺线管线圈、散热水套、超磁致伸缩棒、垫片、底座、调整棒，定子内部均匀布置6个工字形凸条绕制线圈绕组。调节线圈绕组内的通电电流大小和通电时间间隔，控制转子转动速度，调节通入通电螺线管线圈电流大小，控制内部超磁致伸缩棒的磁致伸缩的形变，实现精密的直线位移，能够同时实现转动和直动的精密磨削加工。
Description
技术领域
本发明属于精密加工技术领域，具体涉及一种具有力感知功能的超精密磨削驱动平台及其控制方法。
背景技术
超精密加工技术是现代制造业最主要的发展方向之一，并且已经成为在国际竞争中取得成功的关键技术，但中国制造业总体还是落后的，其落后就在于精密制造加工的落后，超精密加工技术是现代高科技产业和科学技术的发展基础，是现代制造科学的发展方向，现代科学技术的发展以试验为基础，所需试验仪器和设备几乎无一不需要超精密加工技术的支撑，目前对于提高磨削驱动平台的精密度，一般采用在现有装备的基础上直接增加直线驱动器或旋转电机的办法，这无疑使得精密加工装备的体积和质量都有所增加，使其加工性能有所降低，并且造成了不小的资源浪费。
因此，发明一种驱动与磨削一体化的驱动平台装备，用于超精密磨削来提高其超精密加工装备的性能，对于我国的先进制造业发展具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有力感知功能的超精密磨削驱动平台及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有力感知功能的超精密磨削驱动平台，包括输出杆、六角螺母、砂轮、预紧垫片、支撑架、滚动轴承、通电滑环、散热风扇、预紧螺母、定子端盖、定子、沉头螺母、转子端盖、工字型线圈骨架、弧形永磁体、转子外壳、隔磁筒、磁轭筒、碟簧片、导磁环、通电螺线管线圈骨架、霍尔传感器、螺线管线圈、散热水套、超磁致伸缩棒、垫片、底座、调整棒，其特征在于：所述输出杆呈阶梯棒状结构，在其顶端均匀布置了螺纹结构，通过六角螺帽将砂轮与预紧垫片固定到输出杆上，并保持其同轴，通过杆上的键轴用于锁定砂轮和预紧垫片达到同步转速的目的，输出杆的末端与垫片相接，杆的末端分布两个通孔，可用于引出螺线管内线圈。定子端盖呈圆盘型结构，端盖外围均匀布置6个通孔，通过六角螺钉固定到定子上，圆盘内侧布置有两个通孔，用于引出内部螺线管线圈，圆盘中心带有通孔，其保持与输出杆同心同轴，用于放置滚动轴承，轴承外侧由支撑架固定，支撑架中心带有通孔，用于引出输出杆，两个支角末端带有螺纹孔和螺纹孔，通过螺钉分别于与底座上螺纹孔和螺纹孔相固定，底座中心带有通孔，用于引出调整棒，并且保持同心同轴，底座带有中心圆弧梯台，用于放置定子，所述定子外围圆周两侧均开有螺纹孔，可通过螺钉与两侧端盖相固定，其内部圆周均匀分布6个工字型线圈骨架，分别绕制线圈绕组，线圈绕组通过定子穿线孔引出，所述定子内部前段分别布置有通电滑环和散热风扇，其保持与输出杆高度的同心同轴。
所述定子外壳内部转子结构包括沉头螺母、转子端盖、工字型线圈骨架、弧形永磁体、转子外壳、隔磁筒、磁轭筒、碟簧片、导磁环、通电螺线管线圈骨架、霍尔传感器、螺线管线圈、散热水套、超磁致伸缩棒、垫片、底座、调整棒，所述转子端盖呈圆盘型结构，外侧均匀布置6个沉头孔，通过沉头螺钉固定到转子外壳上，中心位置布置一个圆形通孔带有螺纹结构与调整棒上的螺纹固定，与输出杆同心同轴，另外设置一个转子穿线孔引出螺线管线圈，所述转子外壳包括6个凸条，外壳12个螺纹孔，键槽和一个通孔，12个螺纹孔通过沉头螺钉与两个转子端盖相连接，在每两凸条之间插入弧形永磁体，所述隔磁筒安装在转子外壳的通孔中，隔磁筒的外表面与转子外壳的内表面紧密贴合，隔磁筒的键轴插入到转子外壳的键槽内保持同轴，隔磁筒的两端均与转子端盖相接，所述磁轭筒呈圆筒状，外表面设置有键轴与隔磁筒内表面键槽紧密贴合，安装在隔磁筒的通孔内，所述线圈骨架安装于磁轭筒通孔内部，并保持同轴，两边设置有键轴与磁轭筒键槽贴合固定，线圈骨架布置有凹槽与磁轭筒的凹槽贴合构成了内部螺线管线圈的穿线孔，磁轭筒末端布置有通孔，用于引出调整棒，调整棒前端与垫片相连，后一段上带有螺纹结构与转子端盖上的螺纹孔相配合，线圈骨架一端与转子后端盖相连，另一端与导磁环相接，所述螺线管线圈绕制在线圈骨架上，所述垫片有两个，分别置于超磁致伸缩棒的两端，所述超磁致伸缩棒由稀土超磁致伸缩材料制成，具有磁致伸缩正效应，安装在线圈骨架中心通孔内，并保持同轴，所述导磁环一面贴近线圈骨架，另一面贴近碟簧片上，所述碟簧片安装于导磁环和转子前端盖之间。
一种具有力感知功能的超精密磨削驱动机构及其控制方法，包括以下步骤：
S1：将定子内工字型线圈骨架和上线圈绕组同时通入电流，并设置线圈骨架上线圈绕组的电流为I1和线圈骨架上线圈绕组上电流为I4，并且两者电流大小相等，方向相反，即I1＝-I4；
S2：经过时间T1后，将线圈骨架和上的线圈绕组内同时通入电流，其中线圈骨架通入线圈的电流为I2和线圈骨架通入线圈的电流为I5，并保持两者电流相等，方向相反，即I1＝I2＝-I4＝-I5；
S3：经过时间T2后，将线圈骨架和上线圈绕组内同时通入电流，其中线圈骨架上线圈绕组通入电流为I3和线圈骨架上线圈绕组上通入电流为I6，保持两者电流大小相等，方向相反，即I3＝I2＝I1＝-I4＝-I5＝-I6；
S4：重复执行以上步骤，实现磨削机构内部转子的高速转动，从而，从而保持输出杆的高速转动，从而带动磨削砂轮机构的高速转动，通过调节T1和T2的大小，可以实现调速的目的。
S5：在转子内部的螺线管线圈中通入电流IZ，使螺线管线圈形成通电螺线管，在其内部激发出沿轴向的磁场H；
S6：通过调节电流IZ值的大小，控制所产生磁场H的大小，可调节超磁致伸缩棒的伸长量，实现输出杆的直线位移，带动砂轮磨削机构的精确直线位移控制。
S7：在内部转子螺线管线圈所激发的磁场处的某一点放置一个霍尔传感器，通过各构件的转子穿线孔引出，可以实时测量机构内的电压与电流变化，通过相应的转化变换，可用来测量其压力和转速的大小，实现力和转动速度的精确感知功能
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明基于旋转磁场原理提出一种高速转动的磨削驱动方案，基于稀土超磁致伸缩材料的正磁致伸缩效应提出一种基于超精密直动功能的磨削驱动方案，并且将高速转动效果和直动效果合二为一，实现了两者的同轴集成一体化，具有结构集成度高，直动精度高，响应速度的优点。
附图说明
图1为本发明的整体剖视结构示意图；
图2为本发明输出杆的结构示意图；
图3为本发明砂轮的结构示意图；
图4为本发明支撑架的结构示意图；
图5为本发明滚动轴承的结构示意图；
图6为本发明通电滑环内部的结构示意图；
图7为本发明散热风扇的结构示意图；
图8为本发明定子端盖的结构示意图；
图9为本发明定子外壳的结构示意图；
图10为本发明转子端盖的结构示意图；
图11为本发明弧形永磁体的结构示意图；
图12为本发明转子外壳的结构示意图；
图13为本发明隔磁筒的结构示意图；
图14为本发明磁轭筒的结构示意图；
图15为本发明碟簧片的结构示意图；
图16为本发明导磁环的结构示意图；
图17为本发明螺线管骨架及其线圈的结构示意图；
图18为本发明霍尔传感器的结构示意图；
图19为本发明超磁致伸缩棒的结构示意图；
图20为本发明垫片的结构示意图；
图21为本发明底座的结构示意图；
图22为本发明调整棒的结构示意图；
图23位本发明转子所受力矩示意图。
图中：1-输出杆；2-六角螺母；3-砂轮；4-砂轮垫片；5-支撑架；6-滚动轴承；7-通电滑环；8-散热风扇；9-预紧螺钉；10-定子端盖；11-定子外壳；12-沉头螺钉；13-转子端盖；14-工字型线圈骨架；15-弧形永磁体；16-转子外壳；17-隔磁筒；18-磁轭筒；19-碟簧片；20-导磁环；21-螺线管线圈骨架；22-霍尔传感器；23-螺线管线圈；24-散热水套；25-超磁致伸缩棒；26-垫片；27-底座；28-调整棒；101-螺纹轴A；102-键轴A；103-穿线孔A；501-螺纹孔A；502-螺纹孔B；503-通孔A；1001-螺纹孔C；1002-通孔B；1003-穿线孔B；1101-穿线孔C；1102-螺纹孔D；1301-通孔C；1302-螺纹孔E；1303-穿线孔D；1601-键轴B；1602-螺纹孔F；1603-键槽A；1604-通孔D；1701-键轴C；1702-通孔E；1703-键槽B；1801-键轴D；1802-键槽C；1803-通孔F；1804-键槽D；1805-通孔G；2101-键槽E；2102-通孔H；2103-键轴E；2701-螺纹孔G；2702-螺纹孔H；2703-接触台；2704-通孔I；2801-调整棒前端面；2802-螺纹轴B。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-22，本发明提供一种技术方案：一种具有力感知功能的超精密磨削驱动平台，包括输出杆1:、六角螺母2、砂轮3、预紧垫片4、支撑架5、滚动轴承6、通电滑环7、散热风扇8、预紧螺母9、定子端盖10、定子11、沉头螺母12、转子端盖13、工字型线圈骨架14、弧形永磁体15、转子外壳16、隔磁筒17、磁轭筒18、碟簧片19、导磁环20、通电螺线管线圈骨架21、霍尔传感器22、螺线管线圈23、散热水套24、超磁致伸缩棒25、垫片26、底座27、调整棒28，其特征在于：所述输出杆1呈阶梯棒状结构，在其顶端均匀布置了螺纹101，通过六角螺帽2将砂轮3与预紧垫片4固定到输出杆1上，并保持其同轴，通过杆上的键轴102用于锁定砂轮3和预紧垫片4达到同步转速的目的，输出杆1的末端与垫片26相接，杆的末端分布两个通孔103，可用于引出螺线管内线圈23，定子端盖10呈圆盘型结构，端盖外围均匀布置6个通孔1001，通过六角螺钉9固定到定子11上，圆盘内侧布置有两个通孔1002，用于引出内部螺线管线圈23，圆盘中心带有通孔1002，其保持与输出杆1同心同轴，用于放置滚动轴承6，轴承6外侧由支撑架5固定，支撑架5中心带有通孔503，用于引出输出杆1，两个支角末端带有螺纹孔501和螺纹孔502，通过螺钉分别于与底座27上螺纹孔2701和螺纹孔2702相固定，底座27中心带有通孔2704，用于引出调整棒28，并且保持同心同轴，底座27带有中心圆弧梯台2703，用于放置定子11，所述定子11外围圆周两侧均开有螺纹孔1102，可通过螺钉与两侧端盖10相固定，其内部圆周均匀分布6个工字型线圈骨架1103，分别绕制线圈绕组，线圈绕组通过定子穿线孔1101引出，所述定子11内部前段分别布置有通电滑环7和散热风扇8，其保持与输出杆1高度的同心同轴。
所述定子外壳内部转子结构包括沉头螺母12、转子端盖13、工字型线圈骨架14、弧形永磁体15、转子外壳16、隔磁筒17、磁轭筒18、碟簧片19、导磁环20、通电螺线管线圈骨架21、霍尔传感器22、螺线管线圈23、散热水套24、超磁致伸缩棒25、垫片26、底座27、调整棒28，所述转子端盖13呈圆盘型结构，外侧均匀布置6个沉头孔1302，通过沉头螺钉12固定到转子外壳16上，中心位置布置一个圆形通孔1301带有螺纹结构与调整棒28上的螺纹2802固定，与输出杆同心同轴，另外设置一个转子穿线孔1303引出螺线管线圈23，所述转子外壳16包括6个凸条1601，外壳12个螺纹孔1602，键槽1603和一个通孔1604，12个螺纹孔1602通过沉头螺钉12与两个转子端盖13相连接，在每两凸条1601之间插入弧形永磁体15，所述隔磁筒17安装在转子外壳16的通孔1604中，隔磁筒17的外表面与转子外壳16的内表面紧密贴合，隔磁筒17的键轴1701插入到转子外壳16的键槽1603内保持同轴，隔磁筒17的两端均与转子端盖(13)相接，所述磁轭筒18呈圆筒状，外表面设置有键轴1801与隔磁筒17内表面键槽1703紧密贴合，安装在隔磁筒17的通孔1702内，所述线圈骨架21安装于磁轭筒18通孔1805内部，并保持同轴，两边设置有键轴2103与磁轭筒18键槽1804贴合固定，线圈骨架21的布置有凹槽2101与磁轭筒18的凹槽1802贴合构成了内部螺线管线圈的穿线孔，磁轭筒18末端布置有通孔，用于引出调整棒28，调整棒前端2801与垫片相连，后一段上带有螺纹结构2802与转子端盖13上的螺纹孔1301相配合，线圈骨架21一端与转子后端盖13相连，另一端与导磁环20相接，所述螺线管线圈23绕制在线圈骨架21上，所述碟簧片19一端与转子端盖13相接，另一端与导磁环20相接。所述垫片26有两个，分别置于超磁致伸缩棒的两端，所述超磁致伸缩棒25由稀土超磁致伸缩材料制成，具有磁致伸缩正效应，安装在线圈骨架21中心通孔2102内，并保持同轴，所述导磁环20一面贴近线圈骨架，另一面贴近碟簧片19上，所述碟簧片安装于导磁环20和转子前端盖13之间。
实施过程：
转动部分操作步骤：
(1)为方便描述，将6个线圈绕组4按照顺时针顺序分别命名为1103、1104、1105、1106、1107和1108，首先，将定子11内工字型线圈骨架1103和1106上线圈绕组同时通入电流，并设置线圈骨架1103上线圈绕组的电流为I1和线圈骨架1106上线圈绕组上电流为I4，并且两者电流大小相等，方向相反，即I1＝-I4；
(2)经过时间T1后，将线圈骨架1104和1107上的线圈绕组内同时通入电流，其中线圈骨架1104通入线圈的电流为I2和线圈骨架1107通入线圈的电流为I5，并保持两者电流相等，方向相反，即I1＝I2＝-I4＝-I5；
(3)经过时间T2后，将线圈骨架1105和1108上线圈绕组内同时通入电流，其中线圈骨架1105上线圈绕组通入电流为I3和线圈骨架1108上线圈绕组上通入电流为I6，保持两者电流大小相等，方向相反，即I3＝I2＝I1＝-I4＝-I5＝-I6；
(4)最后，反复执行上诉步骤重复执行以上步骤，实现磨削机构内部转子的高速转动，从而，从而保持输出杆1的高速转动，从而带动磨削砂轮机构的高速转动，通过调节T1和T2的大小，可以实现调速的目的。
工作原理：
定子11内工字型线圈骨架1103-1108上的线圈绕组内通入三相电流，会在定子11绕组中形成旋转磁场，由于在转子外壳16上安装了六片弧形永磁体15，永磁体的磁极是固定的，根据磁极的同性相吸，异性相斥的原理，即转子会受到一个转动力矩，力矩大小为F与转子直径D的乘积，F为转子受到旋转磁场的吸引力大小；在定子11中产生的旋转磁场会带动内部转子进行旋转，最终达到转子的旋转速度与定子中产生的旋转磁极的转速相等，由于线圈绕组的通电时间有一定的时间间隔，能保证转子以一定的转速持续转动下去，且通过调节通电的时间间隔改变转子的转动速度，实现磨削机构的高速转动与调速作用。
直动部分操作步骤和工作原理：
在转子内部的螺线管线圈23中通入电流IZ，使螺线管线圈23形成通电螺线管，在其内部激发出沿轴向的磁场H，由于超磁致伸缩棒25的正磁致伸缩效应，在磁场强度H的作用下，超磁致伸缩棒25会发生伸长变形，推动输出杆1压缩碟簧片19，使输出杆1产生输出位移，形成直线运动，通过调节电流IZ值的大小，控制所产生磁场H的大小，可调节超磁致伸缩棒25的伸长量，实现输出杆1的直线位移，带动砂轮磨削机构的精确直线位移控制。
力感知原理：
在内部转子螺线管线圈23所激发的磁场处的某一点放置一个霍尔传感器22，通过各构件的转子穿线孔引出，可以实时测量机构内的电压与电流变化，通过相应的转化变换，可用来测量其压力和转速的大小，实现力和转动速度的精确感知功能。
尽管已经给出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种具有力感知功能的超精密磨削驱动平台，包括输出杆(1)、六角螺母(2)、砂轮(3)、预紧垫片(4)、支撑架(5)、滚动轴承(6)、通电滑环(7)、散热风扇(8)、预紧螺母(9)、定子端盖(10)、定子(11)、沉头螺母(12)、转子端盖(13)、工字型线圈骨架(14)、弧形永磁体(15)、转子外壳(16)、隔磁筒(17)、磁轭筒(18)、碟簧片(19)、导磁环(20)、通电螺线管线圈骨架(21)、霍尔传感器(22)、螺线管线圈(23)、散热水套(24)、超磁致伸缩棒(25)、垫片(26)、底座(27)、调整棒(28)，其特征在于：所述输出杆(1)呈阶梯棒状结构，在其顶端均匀布置了螺纹(101)，通过六角螺帽(2)将砂轮(3)与预紧垫片(4)固定到输出杆(1)上，并保持其同轴，通过杆上的键轴(102)用于锁定砂轮(3)和预紧垫片(4)达到同步转速的目的，输出杆(1)的末端与垫片(26)相接，杆的末端分布两个通孔(103)，可用于引出螺线管内线圈(23)，所述定子端盖(10)呈圆盘型结构，端盖外围均匀布置6个通孔(1001)，通过六角螺钉(9)固定到定子(11)上，圆盘内侧布置有两个通孔(1002)，用于引出内部螺线管线圈(23)，圆盘中心带有通孔(1002)，其保持与输出杆(1)同心同轴，用于放置滚动轴承(6)，轴承(6)外侧由支撑架(5)固定，支撑架(5)中心带有通孔(503)，用于引出输出杆(1)，两个支角末端带有螺纹孔(501)和螺纹孔(502)，通过螺钉分别于与底座(27)上螺纹孔(2701)和螺纹孔(2702)相固定，底座(27)中心带有通孔(2704)，用于引出调整棒(28)，并且保持同心同轴，底座(27)带有中心圆弧梯台(2703)，用于放置定子(11)，所述定子(11)外围圆周两侧均开有螺纹孔(1102)，可通过螺钉与两侧端盖(10)相固定，其内部圆周均匀分布6个工字型线圈骨架(1103)，分别绕制线圈绕组，线圈绕组通过定子穿线孔(1101)引出，所述定子(11)内部前段分别布置有通电滑环(7)和散热风扇(8)，其保持与输出杆(1)高度的同心同轴。
2.根据权利要求1所述的一种具有力感知功能的超精密磨削驱动平台，其特征在于：所述定子外壳内部转子结构包括沉头螺母(12)、转子端盖(13)、工字型线圈骨架(14)、弧形永磁体(15)、转子外壳(16)、隔磁筒(17)、磁轭筒(18)、碟簧片(19)、导磁环(20)、通电螺线管线圈骨架(21)、霍尔传感器(22)、螺线管线圈(23)、散热水套(24)、超磁致伸缩棒(25)、垫片(26)、底座(27)、调整棒(28)，所述转子端盖(13)呈圆盘型结构，外侧均匀布置6个沉头孔(1302)，通过沉头螺钉(12)固定到转子外壳(16)上，中心位置布置一个圆形通孔(1301)带有螺纹结构与调整棒(28)上的螺纹(2802)固定，与输出杆同心同轴，另外设置一个转子穿线孔(1303)引出螺线管线圈(23)，所述转子外壳(16)包括6个凸条(1601)，外壳12个螺纹孔(1602)，键槽(1603)和一个通孔(1604)，12个螺纹孔(1602)通过沉头螺钉(12)与两个转子端盖(13)相连接，在每两凸条(1601)之间插入弧形永磁体(15)，所述隔磁筒(17)安装在转子外壳(16)的通孔(1604)中，隔磁筒(17)的外表面与转子外壳(16)的内表面紧密贴合，隔磁筒(17)的键轴(1701)插入到转子外壳(16)的键槽(1603)内保持同轴，隔磁筒(17)的两端均与转子端盖(13)相接，所述磁轭筒(18)呈圆筒状，外表面设置有键轴(1801)与隔磁筒(17)内表面键槽(1703)紧密贴合，安装在隔磁筒(17)的通孔(1702)内，所述线圈骨架(21)安装于磁轭筒(18)通孔(1805)内部，并保持同轴，两边设置有键轴(2103)与磁轭筒(18)键槽(1804)贴合固定，线圈骨架(21)的布置有凹槽(2101)与磁轭筒(18)的凹槽(1802)贴合构成了内部螺线管线圈的穿线孔，磁轭筒(18)末端布置有通孔，用于引出调整棒(28)，调整棒前端(2801)与垫片相连，后一段上带有螺纹结构(2802)与转子端盖(13)上的螺纹孔(1301)相配合，线圈骨架(21)一端与转子后端盖(13)相连，另一端与导磁环(20)相接，所述螺线管线圈(23)绕制在线圈骨架(21)上，所述碟簧片(19)一端与转子端盖(13)相接，另一端与导磁环(20)相接，所述垫片(26)有两个，分别置于超磁致伸缩棒的两端，所述超磁致伸缩棒(25)由稀土超磁致伸缩材料制成，具有磁致伸缩正效应，安装在线圈骨架(21)中心通孔(2102)内，并保持同轴，所述导磁环(20)一面贴近线圈骨架，另一面贴近碟簧片(19)上，所述碟簧片安装于导磁环(20)和转子前端盖(13)之间。
3.一种具有力感知功能的超精密磨削驱动平台的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：将定子(11)内工字型线圈骨架(1103)和(1106)上线圈绕组同时通入电流，并设置线圈骨架(1103)上线圈绕组的电流为I1和线圈骨架(1106)上线圈绕组上电流为I4，并且两者电流大小相等，方向相反，即I1＝-I4；
S2：经过时间T1后，将线圈骨架(1104)和(1107)上的线圈绕组内同时通入电流，其中线圈骨架(1104)通入线圈的电流为I2和线圈骨架(1107)通入线圈的电流为I5，并保持两者电流相等，方向相反，即I1＝I2＝-I4＝-I5；
S3：经过时间T2后，将线圈骨架(1105)和(1108)上线圈绕组内同时通入电流，其中线圈骨架(1105)上线圈绕组通入电流为I3和线圈骨架(1108)上线圈绕组上通入电流为I6，保持两者电流大小相等，方向相反，即I3＝I2＝I1＝-I4＝-I5＝-I6；
S4：重复执行以上步骤，实现磨削机构内部转子的高速转动，从而，从而保持输出杆(1)的高速转动，从而带动磨削砂轮机构的高速转动，通过调节T1和T2的大小，可以实现调速的目的；
S5：在转子内部的螺线管线圈(23)中通入电流IZ，使螺线管线圈形成通电螺线管，在其内部激发出沿轴向的磁场H；
S6：通过调节电流Iz值的大小，控制所产生磁场H的大小，可调节超磁致伸缩棒(25)的伸长量，实现输出杆(1)的直线位移，带动砂轮磨削机构的精确直线位移控制；
S7：在内部转子螺线管线圈(23)所激发的磁场处的某一点放置一个霍尔传感器(22)，通过各构件的转子穿线孔引出，可以实时测量机构内的电压与电流变化，通过相应的转化变换，可用来测量其压力和转速的大小，实现力和转动速度的精确感知功能。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111220712.0A CN113794325A (zh) | 2021-10-20 | 2021-10-20 | 一种具有力感知功能的超精密磨削驱动平台及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111220712.0A CN113794325A (zh) | 2021-10-20 | 2021-10-20 | 一种具有力感知功能的超精密磨削驱动平台及其控制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113794325A true CN113794325A (zh) | 2021-12-14 |
Family
ID=79185112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111220712.0A Pending CN113794325A (zh) | 2021-10-20 | 2021-10-20 | 一种具有力感知功能的超精密磨削驱动平台及其控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113794325A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114244182A (zh) * | 2021-12-25 | 2022-03-25 | 西安交通大学 | 含力与位移双传感的直线式压电作动器及其作动方法 |
-
2021
- 2021-10-20 CN CN202111220712.0A patent/CN113794325A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114244182A (zh) * | 2021-12-25 | 2022-03-25 | 西安交通大学 | 含力与位移双传感的直线式压电作动器及其作动方法 |
| CN114244182B (zh) * | 2021-12-25 | 2023-10-24 | 西安交通大学 | 含力与位移双传感的直线式压电作动器及其作动方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3454459B1 (en) | Efficient laminated coreless generator and manufacturing method therefor | |
| CN102801264A (zh) | 永磁叠层电机 | |
| US10892654B2 (en) | Axial magnetic field motor with grain-oriented silicon steel sheets | |
| CN113794325A (zh) | 一种具有力感知功能的超精密磨削驱动平台及其控制方法 | |
| CN102064647A (zh) | 一种用于光电跟踪设备多定子弧线电机 | |
| CN105634230A (zh) | 永磁与电磁混合励磁恒压轴向发电机 | |
| CN216530956U (zh) | 一种具有力感知功能的超精密磨削驱动平台 | |
| US10084366B2 (en) | Apparatus and method for in-situ charging of superconductors | |
| CN104600936A (zh) | 一种新型永磁同步伺服电机 | |
| CN203416148U (zh) | 一种磁滞制动器 | |
| CN101425732A (zh) | 双极型盘式永磁同步电机 | |
| CN109921597B (zh) | 低惯量轴向分相混合式步进电动机 | |
| CN202840876U (zh) | 永磁叠层电机 | |
| CN209462237U (zh) | 一种适用于控制棒驱动机构的耐高温永磁同步屏蔽电机 | |
| CN102739000A (zh) | 偏心滚动转子变磁阻电机 | |
| CN2879508Y (zh) | 电动车用机电一体化电机 | |
| CN209627188U (zh) | 一种轴向分相混合式步进电动机 | |
| CN208078822U (zh) | 一种永磁同步电动机调速控制装置 | |
| CN212543474U (zh) | 一种筒式单气隙内转子电机 | |
| CN201048335Y (zh) | 双转子联动式平面感应节能电动机 | |
| CN206302312U (zh) | 一种无齿槽磁阻内转子电动机 | |
| CN218449643U (zh) | 一种盘式电机 | |
| CN110165803A (zh) | 一种同时具有转动和直动的二自由度驱动器及其控制方法 | |
| CN108847762A (zh) | 一种减小转矩波动的双层电机 | |
| CN110350735B (zh) | 一种电机绕组组装机构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |