CN113830565A - 一种环形磁浮传送带 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种环形磁浮传送带，包括直线电机、定位测速系统、调度系统和驱动控制系统；直线电机包括固定底座、呈环形且固定设置在固定底座上的定子机构、设置在定子机构上的动子机构以及设置在固定底座上的轨道组；轨道组呈环形布置；轨道组与定子机构并排布置；当动子机构通电时，动子机构相对定子机构沿轨道成环形运动；定位测速系统包括沿轨道组均布设置的磁敏式传感器以及设置在动子机构上的磁栅尺；磁栅尺设置在动子机构对应磁敏式传感器的一侧端面上；定位测速系统用于感应动子机构的位置信息；调度系统用于根据定位测速系统感应到的动子机构的位置信息对驱动控制系统发出指令；驱动控制系统用于根据指令对直线电机的线圈电流进行控制。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种环形磁浮传送带。
背景技术
针对国内广泛使用的机械式传送带存在效率不高、系统复杂、配置周期长、后续维护量大等不足等问题，开发自主知识产权的磁浮传送带产品。
磁浮传送带是为解决现有机械式传送方式的通用性差、占地面积大、设备利用率低、机械磨损严重、维修成本高等问题而开发的产品。直线电动机是一种将电能直接转换成直线运动机械能的电力传动装置。它可以省去大量中间传动机构，加快系统反映速度，提高系统度，所以得到广泛的应用。直线电动机由定子演变而来的一侧称为初级，由转子演变而来的一侧称为次级。在实际应用时，将初级和次级制造成不同的长度，以保证在所需行程范围内初级与次级之间的耦合保持不变。直线电机可以是短初级长次级，也可以是长初级短次级。考虑到制造成本、运行费用，目前一般均采用短初级长次级。直线电动机的工作原理与旋转电动机相似。以直线感应电动机为例：当初级绕组通入交流电源时，便在气隙中产生行波磁场，次级在行波磁场切割下，将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场相作用就产生电磁推力。如果初级固定，则次级在推力作用下做直线运动；反之，则初级做直线运动。直线电机的驱动控制技术一个直线电机应用系统不仅要有性能良好的直线电机，还必须具有能在安全可靠的条件下实现技术与经济要求的控制系统。随着自动控制技术与微计算机技术的发展，直线电机的控制方法越来越多。
在工业运用中，直线电机可用于传送工件物料，将直线电机的导轨设置成封闭的环状，动子可在环形导轨上运动，现有技术中，通过对绕组加设负载即可驱动动子运动，但是无法获取动子即时的位置信息和运动信息。
发明内容
本发明目的是，针对上上述问题，提出一种环形磁浮传送带。
本发明提出一种环形磁浮传送带，包括直线电机、定位测速系统、调度系统以及驱动控制系统。
所述直线电机包括固定底座、呈环形且固定设置在所述固定底座上的定子机构、设置在所述定子机构上的动子机构以及设置在所述固定底座上的轨道组；所述轨道组呈环形布置；所述轨道组与所述定子机构并排布置；所述轨道组包括设置在所述定子机构上方的第一轨道和设置在所述定子机构下方的第二轨道；当所述动子机构通电时，所述动子机构相对所述定子机构沿所述轨道成环形运动；
所述定位测速系统包括沿所述轨道组均布设置的磁敏式传感器以及设置在所述动子机构上的磁栅尺；所述磁栅尺设置在所述动子机构对应所述磁敏式传感器的一侧端面上；
所述定位测速系统用于感应所述动子机构的位置信息；
所述调度系统用于根据所述定位测速系统的感应到的所述动子机构的位置信息对所述驱动控制系统发出指令；
所述驱动控制系统用于根据所述指令对所述直线电机的线圈电流进行控制。
优选的，所述动子机构包括动子平台、设置在所述动子平台一端的安装板、设置在所述动子平台上的永磁组、设置在所述安装板上的滑块、设置在所述滑块上的导向轮、设置在所述动子平台另一端的浮动支撑轮座、设置在所述浮动支撑轮座上的支撑轮；所述支撑轮相对所述动子平台活动设置；所述安装板与所述动子平台垂直设置。优选的，所述调度系统包括CPLD定位模块、485通讯模块、CAN通讯模块以及PLC模块；所述CPLD定位模块用于处理来自磁敏式传感器检测到所述磁栅尺发出的脉冲信号，进而组合成所述动子机构的位置信息；所述CPLD定位模块将所述位置信息通过所述485通讯模块实时传送至PLC模块。
优选的，所述PLC模块根据外部指令以及所述动子机构的位置信息形成控制指令，所述CAN通讯模块用于将所述控制指令有序的发送至所述驱动控制系统。
优选的，还包括设置在所述底座上方的触摸屏，所述触摸屏用于接收外部指令。
优选的，相邻所述磁敏式传感器之间的间隙小于所述磁栅尺的长度。
优选的，所述动子机构的数量为3个，3个所述动子机构分别设置在所述轨道的三个位置。
优选的，所述定子机构包括1/4圆弧段初级铁芯和直线段初级铁芯各四段环形固定在所述固定底座上，所述1/4圆弧段初级铁芯和直线段初级铁芯用于牵引不同的动子机构；所述1/4圆弧段初级铁芯和直线段初级铁芯的绕线组端部依次首尾连接。
优选的，所述驱动控制系统包括电机驱动器。
本发明的一种环形磁浮传送带的有益效果：
本发明的一种环形磁浮传送带设置直线电机、定位测速系统、调度系统以及驱动控制系统；所述直线电机采用永磁直线同步牵引技术，使得三个动子在环形轨道上运行，实现定点停止和三个动子机构的协调运动。本发明的一种环形磁浮传送带采用模块化设计，可根据用户的需求，快速完成个性化定制；运行速度、工位可在线配置和任意调节，并且能实现多模组协调运动；具有定位精度高、维护简单、维护费用低、占地面积小、灵活、高效等特点。
附图说明
图1是本发明中环形磁浮传送带的机构示意图；
图2是本发明中环形磁浮传送带的的部分结构示意图；
图3为本发明中动子机构的结构示意图；
图4为本实施例中控制系统的控制原理图；
图5为本实施例中调度系统的控制原理图；
图6为本实施例中磁敏式传感器的布置图；
其中，10-直线电机，11-固定底座，12-定子机构，121-1/4圆弧段初级铁芯，122-直线段初级铁芯，13-动子机构，130-动子机构，131-动子平台，132-安装板，133-永磁组，134-滑块，135-导向轮，136-浮动支撑轮座，14-轨道组，141-第一轨道，142-第二轨道，20-定位测速系统，21-磁敏式传感器，22-磁栅尺，30-调度系统，40-驱动控制系统。
具体实施方式
本发明提出一种环形磁浮传送带，参考图1至图6，该环形磁浮传送带包括直线电机10、定位测速系统20、调度系统30以及驱动控制系统40。
所述直线电机10包括固定底座11、呈环形且固定设置在所述固定底座11上的定子机构12、设置在所述定子机构12上的动子机构13以及设置在所述固定底座11上的轨道组14；所述轨道组14呈环形布置；所述轨道组14与所述定子机构12并排布置；所述轨道组14包括设置在所述定子机构12上方的第一轨道141和设置在所述定子机构12下方的第二轨道142；当所述动子机构13通电时，所述动子机构13相对所述定子机构12沿所述轨道成环形运动；
所述定位测速系统20包括沿所述轨道组14均布设置的磁敏式传感器21以及设置在所述动子机构13上的磁栅尺22；所述磁栅尺22设置在所述动子机构13对应所述磁敏式传感器21的一侧端面上；在本实施例中，所述轨道组14上铺设有不少于24个磁敏式传感器21。
所述定位测速系统20用于感应所述动子机构13的位置信息；
所述调度系统30用于根据所述定位测速系统20的感应到的所述动子机构13的位置信息对所述驱动控制系统40发出指令；
所述驱动控制系统40用于根据所述指令对所述直线电机10的线圈电流进行控制。
进一步地，参考图3，所述动子机构包括动子平台131、设置在所述动子平台131一端的安装板132、设置在所述动子平台131上的永磁组133、设置在所述安装板132上的滑块134、设置在所述滑块134上的导向轮135、设置在所述动子平台131另一端的浮动支撑轮座136、设置在所述浮动支撑轮座136上的支撑轮；所述支撑轮相对所述动子平台131活动设置；所述安装板132与所述动子平台131垂直设置。
在本发明的另一实施例中，所述环形布置结构直线电机10工作时，所述定子机构12固定设置在所述固定底座11上，动子机构13通电时，所述动子机构13相对于所述定子机构12产生电磁推力，从而驱动所述动子机构13沿所述轨道组14呈环形往复运动；在所述导向轮135和所述支撑轮的导向作用下，使得所述动子机构13的运动更加平稳，保证了所述动子机构13的环形往复运动，有效的解决了直线电机10动子机构13运动精度差和准确度差的问题。
进一步地，参考图4，所述调度系统30包括CPLD定位模块、485通讯模块、CAN通讯模块以及PLC模块；所述CPLD定位模块用于处理来自磁敏式传感器21检测到所述磁栅尺22发出的脉冲信号，进而组合成所述动子机构13的位置信息；所述CPLD定位模块将所述位置信息通过所述485通讯模块实时传送至PLC模块。
进一步地，所述PLC模块根据外部指令以及所述动子机构13的位置信息形成控制指令，所述CAN通讯模块用于将所述控制指令有序的发送至所述驱动控制系统40。
在本实施例中，还包括设置在所述底座上方的触摸屏，所述触摸屏用于接收外部指令。
在本实施例中，相邻所述磁敏式传感器21之间的间隙小于所述磁栅尺22的长度。在本实施例中，具体的，采用磁敏式传感器21检测动子机构13所处位置，在动子机构13上装有磁栅尺22，沿着所述动子机构13的运行方向，在轨道组14上装有多个磁敏式传感器21。磁敏式传感器21的布置见图6，如图中的A、B、C、D。相邻两个磁敏式传感器21之间的距离小于动子机构13上磁栅尺22的长度，以确保无论动子机构13在轨道上的任何地方，都会有磁敏式传感器21检测到动子的位置。当动子机构经过磁敏式传感器时，传感器产生脉冲信号，利用该脉冲信号，可以形成动子机构的位置信息和速度信息。
所述定位测速系统20的原理：参考图6，以动子机构13的初始位置在传感器A的左边，向右运动为例。当动子机构13处于传感器A上方运动时，传感器A会输出脉冲信号，这里定义传感器A检测到第一个脉冲时，动子机构13的位置为0。传感器A将检测到脉冲传送给CPLD定位模块，脉冲信号的频率随着动子机构13运动速度的增加而增加，每一个脉冲对应的动子机构13运动路程固定，记做a。CPLD定位模块对脉冲进行计数，每向右移动一个脉冲，脉冲数量加1，每向左移动一个脉冲，脉冲数量减1，在某一段时间内脉冲的数量记做N，由此可以计算出动子机构13运动的路程：a*N。动子机构13完成该运动路程的时间，可以利用CPLD定位模块的计数器得到，记做T，由此可以计算出动子机构13的运动速度：a*N/T。
各个磁敏式传感器21传感器输出信号的组合原理：以动子机构13向右移动为例，当动子机构13上在A传感器上运动时，CPLD定位模块根据A传感器的输出信号，计算动子机构13的位置和速度，送到输出端口。当动子机构13向右方向运动时，动子机构13运动到B传感器上方，此时B传感器将会产生脉冲信号，一旦B传感器检测到脉冲信号，则CPLD定位模块根据B传感器信号运算动子机构13的位置和速度，并送到输出端口。同样，如果继续向右运动，一旦C传感器检测到脉冲信号，则CPLD定位模块根据C传感器信号运算动子机构13的位置和速度，并送到输出端口。以此类推，可以计算出动子机构13在整个轨道上的具体位置以及动子机构13的运动速度。
在本实施例中，参考图2，所述动子机构13的数量为3个，3个所述动子机构13分别设置在所述轨道的三个位置。在本实施例中，可同时驱动三个所述动子机构13在环形设置的轨道组14上运行，采用永磁体的同步牵引技术，使得三个所述动子机构13实现协调运动。在本实施例中，所述定子机构12包括1/4圆弧段初级铁芯121和直线段初级铁芯122各四段环形固定在所述固定底座11上，所述1/4圆弧段初级铁芯121和直线段初级铁芯122用于牵引不同的动子机构13；所述1/4圆弧段初级铁芯121和直线段初级铁芯122的绕线组端部依次首尾连接。在本发明的另一实施例中，所述1/4圆弧段初级铁芯121和所述直线段初级铁芯122的初级铁芯分别设置有36个槽和37个齿的硅钢叠片叠层而成，所述初级铁芯的厚度为100mm。铁芯既是绕组线圈的安装和支撑结构，也是电机的磁路的组成部分。
在本实施例中，所述驱动控制系统40包括电机驱动器。
在本实施例中，还包括电气配电柜，所述电气配电柜用于供电。
本发明的一种环形磁浮传送带的有益效果：
本发明的一种环形磁浮传送带设置直线电机10、定位测速系统20、调度系统30以及驱动控制系统40；所述直线电机10采用永磁直线同步牵引技术，使得三个动子机构在环形轨道上运行，实现定点停止和三个动子机构的协调运动。本发明的一种环形磁浮传送带采用模块化设计，可根据用户的需求，快速完成个性化定制；运行速度、工位可在线配置和任意调节，并且能实现多模组协调运动；具有定位精度高、维护简单、维护费用低、占地面积小、灵活、高效等特点。
在以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种环形磁浮传送带，其特征在于，包括直线电机、定位测速系统、调度系统以及驱动控制系统；
所述直线电机包括固定底座、呈环形且固定设置在所述固定底座上的定子机构、设置在所述定子机构上的动子机构以及设置在所述固定底座上的轨道组；所述轨道组呈环形布置；所述轨道组与所述定子机构并排布置；所述轨道组包括设置在所述定子机构上方的第一轨道和设置在所述定子机构下方的第二轨道；当所述动子机构通电时，所述动子机构相对所述定子机构沿所述轨道成环形运动；
所述定位测速系统包括沿所述轨道组均布设置的磁敏式传感器以及设置在所述动子机构上的磁栅尺；所述磁栅尺设置在所述动子机构对应所述磁敏式传感器的一侧端面上；
所述定位测速系统用于感应所述动子机构的位置信息；
所述调度系统用于根据所述定位测速系统的感应到的所述动子机构的位置信息对所述驱动控制系统发出指令；
所述驱动控制系统用于根据所述指令对所述直线电机的线圈电流进行控制。
2.根据权利要求1所述的环形磁浮传送带，其特征在于，所述动子机构包括动子平台、设置在所述动子平台一端的安装板、设置在所述动子平台上的永磁组、设置在所述安装板上的滑块、设置在所述滑块上的导向轮、设置在所述动子平台另一端的浮动支撑轮座、设置在所述浮动支撑轮座上的支撑轮；所述支撑轮相对所述动子平台活动设置；所述安装板与所述动子平台垂直设置。
3.根据权利要求1所述的环形磁浮传送带，其特征在于，所述调度系统包括CPLD定位模块、485通讯模块、CAN通讯模块以及PLC模块；所述CPLD定位模块用于处理来自磁敏式传感器检测到所述磁栅尺发出的脉冲信号，进而组合成所述动子机构的位置信息；所述CPLD定位模块将所述位置信息通过所述485通讯模块实时传送至PLC模块。
4.根据权利要求3所述的环形磁浮传送带，其特征在于，所述PLC模块根据外部指令以及所述动子机构的位置信息形成控制指令，所述CAN通讯模块用于将所述控制指令有序的发送至所述驱动控制系统。
5.根据权利要求1所述的环形磁浮传送带，其特征在于，还包括设置在所述底座上方的触摸屏，所述触摸屏用于接收外部指令。
6.根据权利要求1所述的环形磁浮传送带，其特征在于，相邻所述磁敏式传感器之间的间隙小于所述磁栅尺的长度。
7.根据权利要求1所述的环形磁浮传送带，其特征在于，所述动子机构的数量为3个，3个所述动子机构分别设置在所述轨道的三个位置。
8.根据权利要求1所述的环形磁浮传送带，其特征在于，所述定子机构包括1/4圆弧段初级铁芯和直线段初级铁芯各四段环形固定在所述固定底座上，所述1/4圆弧段初级铁芯和直线段初级铁芯用于牵引不同的动子机构；所述1/4圆弧段初级铁芯和直线段初级铁芯的绕线组端部依次首尾连接。
9.根据权利要求1所述的环形磁浮传送带，其特征在于，所述驱动控制系统包括电机驱动器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211224 |