CN205271430U - 立式加工中心可控励磁直线同步电动机磁悬浮运动平台 - Google Patents

Abstract

一种立式加工中心可控励磁直线同步电动机磁悬浮运动平台,其特征在于：所述的磁悬浮运动平台包括运动平台、基座、可控励磁直线同步电动机、悬浮控制系统和运动控制系统；磁悬浮力是定子上的励磁磁极和直线同步电动机的动子铁心之间产生的单边磁拉力，通过调节励磁电流来调节磁悬浮力，运动平台依靠两台电动机自身产生的磁悬浮力来运行，具有直接自动悬浮的能力。

Description

立式加工中心可控励磁直线同步电动机磁悬浮运动平台

技术领域

本实用新型涉及一种运动平台，特别是涉及一种用于立式加工中心可控励磁直线同步电动机磁悬浮运动平台，属于数控技术领域。

背景技术

摩擦是影响立式加工中心加工精度的重要的因素，也是引起磨损、产生噪音的因素，因此，减小或消除摩擦已成为制约立式加工中心直线运动平台性能的技术瓶颈。传统的立式加工中心直线运动平台多采用伺服电动机驱动，精密滚珠丝杠传动和滑动导轨支撑，在高速加工时存在严重的机械摩擦，容易产生弹性变形、粉尘等，严重影响加工中心的精度和机床的寿命。因此，迫切需要实用新型一种新型磁悬浮运动平台。

发明内容

实用新型目的：

本实用新型提供一种立式加工中心可控励磁直线同步电动机磁悬浮运动平台，其目的是解决现有的立式加工中心运动平台在加工过程中存在的摩擦问题。

技术方案：

一种立式加工中心可控励磁直线同步电动机磁悬浮运动平台,其特征在于：所述的磁悬浮运动平台包括运动平台、基座、可控励磁直线同步电动机、悬浮控制系统和运动控制系统；可控励磁直线同步电动机包括定子铁心和使用时与定子铁心作相对运动的动子铁心；在定子铁心内设置有励磁绕组；在动子铁心内设置有电枢绕组；在运动平台的四个角的下面设置有四个自动调平电磁铁在基座上设置有辅助导轨和长光栅传感器；运动平台通过辅助导轨与基座相连，使用时运动平台相对于基座悬浮；定子铁心安装在基座的下面，动子铁心与定子铁心对应，定子铁心与运动平台连接；悬浮控制系统和运动控制系统分别控制运动平台的悬浮和进给。

基座设置在下层运动平台上，下层运动平台通过下层辅助导轨与下层基座相连，在下层基座上设置有下层辅助导轨和下层长光栅传感器，使用时下层运动平台相对于下层基座悬浮；下层辅助导轨与辅助导轨长度方向垂直，下层定子铁心安装在下层基座的下面，下层动子铁心与下层定子铁心对应，下层定子铁心与下层运动平台连接；下层悬浮控制系统和下层运动控制系统分别控制下层运动平台的悬浮和进给。

下层运动平台四个角下也设置有四个自动调平电磁铁，当运动平台或下层运动平台水平运行的时候自动调平电磁铁不起作用，其励磁电流为零；只有当运动平台出现倾斜时，自动调平电磁铁中才有励磁电流，起到使平台水平的作用，而用电磁铁进行悬浮的运动平台或下层运动平台，电磁铁中始终通有励磁电流。

通过调整直线电动机的励磁电流，用以改变磁悬浮力，从而控制运动平台垂直方向的磁悬浮高度，实现运动平台的直接磁悬浮。

驱动磁悬浮运动平台的可控励磁直线同步电动机的磁极既是励磁磁极，同时也是悬浮磁极，通过调节励磁电流实现磁场的直接调节。

磁悬浮运动平台是由平行安装在基座下面的两个相同的可控励磁直线同步电动机共同驱动，通过调节直线电动机的电枢电流，用以改变电磁推力，实现直接驱动。

下层磁悬浮运动平台是由平行安装在下层基座下面的两个相同的可控励磁直线同步电动机共同驱动，通过调节直线电动机的电枢电流，用以改变电磁推力，实现直接驱动。

在所述运动平台上设置有电涡流传感器。

优点及效果

本实用新型是一种立式加工中心可控励磁直线同步电动机磁悬浮运动平台，具体优点效果如下:

1、磁悬浮运动平台的水平运动和磁悬浮是由两台可控励磁直线同步电动机共同完成的，通过调节励磁电流来调节悬浮力，通过调节电枢电流来调节电磁推力。平台结构简单、可靠性高，省去了滚珠丝杠传动链，实现了直接驱动。

2、每个自动调平磁悬浮运动平台四个角的下面设置有四个自动调平电磁铁，当运动平台水平运行时，自动调平磁铁不起作用，其励磁电流为零。只有当运动平台出现倾斜时，自动调平电磁铁中才有励磁电流，起到使平台水平的作用，此种工作方式既节约电能，同时又能保证运动平台水平运行。而用电磁铁进行悬浮的运动平台，为了维持平台的悬浮，电磁铁中始终通有较大的励磁电流。

3、立式加工中心可控励磁直线同步电动机磁悬浮运动平台，通过调整两个直线电动机的励磁电流，用以改变磁悬浮力，从而控制运动平台垂直方向的磁悬浮高度，实现运动平台的直接磁悬浮。

4、立式加工中心可控励磁直线同步电动机磁悬浮运动平台，驱动磁悬浮运动平台的可控励磁直线同步电动机的磁极既是励磁磁极，同时也是悬浮磁极，通过调节励磁电流实现磁场的直接调节。与永磁直线同步电动机与电磁铁多点支撑磁悬浮平台相比较，克服了气息磁场难以调节的缺点。

5、与永磁直线同步电动机与电磁铁多点支撑磁悬浮运动平台相比较，多点支撑电磁铁不仅要悬浮起运动平台及其负载，而且要克服永磁直线同步电动机中永磁体与定子铁心之间的很大的单边磁拉力，因此，电磁铁容量很大，既需要很大的励磁电流，又需要很多的铁心冲片，使得悬浮电磁铁体积很大，需要消耗更多的电能。

6、直线运动平台安装在可控励磁直线同步电动机的动子上，直线运动平台的导轨同时也是直线同步电动机辅助导轨。

7、该实用新型的立式加工中心可控励磁直线同步电动机磁悬浮运动平台，采用可控励磁直线同步电动机驱动，具有无摩擦直接进给的特点，提高了运动平台的精度和响应速度，消除了爬行以及反向死区、热变形、磨损、噪音以及免润滑，提高了机床的寿命。

附图说明

图1：立式加工中心可控励磁直线同步电动机磁悬浮运动平台结构示意图；

图2：磁悬浮运动平台上平台左视图；

图3：磁悬浮运动平台上平台主视图；

图中标号说明如下：

1.定子铁心；2.运动平台；3.基座；4.辅助导轨；5.长光栅传感器；6.励磁绕组；7.电枢绕组；8.电涡流传感器；9.调平电磁铁；10.悬浮控制系统；11.运动控制系统；12.动子铁心。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

如图所示，本实用新型提出了一种立式加工中心可控励磁直线同步电动机磁悬浮运动平台,所述的磁悬浮运动平台包括运动平台2、基座3、可控励磁直线同步电动机、悬浮控制系统10和运动控制系统11；可控励磁直线同步电动机包括定子铁心1和使用时与定子铁心1作相对运动的动子铁心12；在定子铁心1内设置有励磁绕组6；在动子铁心12内设置有电枢绕组7；在基座上设置有辅助导轨4和长光栅传感器5；运动平台2通过辅助导轨4与基座3相连，使用时运动平台2相对于基座3悬浮；定子铁心1安装在基座3的下面，动子铁心12与定子铁心1对应，定子铁心1与运动平台2连接；悬浮控制系统10和运动控制系统11分别控制运动平台的悬浮和进给。励磁绕组6可以使动子铁心12相对于定子铁心1做悬浮运动；在所述的动子铁心12内设置有电枢绕组7，电枢绕组7可以使动子铁心12相对于定子铁心1做直线运动。

悬浮和进给机构分为上下两层，上下两层结构基本相同，也就是说基座3设置在下层运动平台上，下层运动平台通过下层辅助导轨与下层基座相连，在下层基座上设置有下层辅助导轨和下层长光栅传感器，使用时下层运动平台相对于下层基座悬浮；下层辅助导轨与辅助导轨4长度方向垂直，下层定子铁心安装在下层基座的下面，下层动子铁心与下层定子铁心对应，下层定子铁心与下层运动平台连接；下层悬浮控制系统和下层运动控制系统分别控制下层运动平台的悬浮和进给。

运动平台和下层运动平台四个角下有四个自动调平电磁铁，随运动平台一起运动。当运动平台或下层运动平台水平运行的时候自动调平电磁铁不起作用，其励磁电流为零；只有当运动平台出现倾斜时，自动调平电磁铁中才有励磁电流，起到使平台水平的作用，而用电磁铁进行悬浮的运动平台或下层运动平台，电磁铁中始终通有励磁电流。

通过调整直线电动机的励磁电流，用以改变磁悬浮力，从而控制运动平台垂直方向的磁悬浮高度，实现运动平台的直接磁悬浮。通过调节两个直线电动机的电枢电流，来改变电磁推力，自动调平磁悬浮运动平台垂直方向的悬浮和水平方向的进给分别由悬浮控制系统和运动控制系统控制，从而控制运动平台的磁悬浮运行。

驱动磁悬浮运动平台的可控励磁直线同步电动机的磁极既是励磁磁极，同时也是悬浮磁极，通过调节励磁电流实现磁场的直接调节。

磁悬浮运动平台是由平行安装在基座下面的两个相同的可控励磁直线同步电动机共同驱动，以产生更大的推力保证运动平台的水平运动和垂直方向的悬浮。通过调节直线电动机的电枢电流，用以改变电磁推力，实现直接驱动。

下层磁悬浮运动平台是由平行安装在下层基座下面的两个相同的可控励磁直线同步电动机共同驱动，通过调节直线电动机的电枢电流，用以改变电磁推力，实现直接驱动。

自动调平磁悬浮运动平台是靠两台可控励磁直线同步电动机自身产生的磁悬浮力来悬浮，具有直接悬浮的能力。

在所述运动平台2上设置有电涡流传感器8。

本实用新型中当在电枢绕组7中通入三相对称正弦电流后，在气隙中产生行波磁场。该行波磁场与励磁绕组6产生的励磁磁场相互作用产生电磁推力。

当运动平台以及平台上负载的总重量与磁拉力的大小相等时平台处于悬浮状态，平台悬浮高度是由悬浮控制系统10来控制的。

综上所述，该实用新型的自动调平磁悬浮运动平台水平方向运动和垂直方向的悬浮，由两台平行安装的相同的可控励磁直线同步电动机同步驱动，运动平台直接安装在可控励磁直线同步电动机的动子上，平台的运动是由直线同步电动机的切向电推力来实现的。通过调节电枢绕组的电流来改变电磁推力；磁悬浮力是定子上的励磁磁极和直线同步电动机的动子铁心之间产生的单边磁拉力，通过调节励磁电流来调节磁悬浮力，运动平台依靠两台电动机自身产生的磁悬浮力来运行，具有直接自动悬浮的能力。

Claims (8)

1.一种立式加工中心可控励磁直线同步电动机磁悬浮运动平台,其特征在于：所述的磁悬浮运动平台包括运动平台（2）、基座（3）、可控励磁直线同步电动机、悬浮控制系统（10）和运动控制系统（11）；可控励磁直线同步电动机包括定子铁心（1）和使用时与定子铁心（1）作相对运动的动子铁心（12）；在定子铁心（1）内设置有励磁绕组（6）；在动子铁心（12）内设置有电枢绕组（7）；在运动平台的四个角的下面设置有四个自动调平电磁铁（9）在基座上设置有辅助导轨（4）和长光栅传感器（5）；运动平台（2）通过辅助导轨（4）与基座（3）相连，使用时运动平台（2）相对于基座（3）悬浮；定子铁心（1）安装在基座（3）的下面，动子铁心（12）与定子铁心（1）对应，定子铁心（1）与运动平台（2）连接；悬浮控制系统（10）和运动控制系统（11）分别控制运动平台的悬浮和进给。

2.根据权利要求1所述的立式加工中心可控励磁直线同步电动机磁悬浮运动平台,其特征在于：基座（3）设置在下层运动平台上，下层运动平台通过下层辅助导轨与下层基座相连，在下层基座上设置有下层辅助导轨和下层长光栅传感器，使用时下层运动平台相对于下层基座悬浮；下层辅助导轨与辅助导轨（4）长度方向垂直，下层定子铁心安装在下层基座的下面，下层动子铁心与下层定子铁心对应，下层定子铁心与下层运动平台连接；下层悬浮控制系统和下层运动控制系统分别控制下层运动平台的悬浮和进给。

3.根据权利要求2所述的立式加工中心可控励磁直线同步电动机磁悬浮运动平台,其特征在于：下层运动平台四个角下也设置有四个自动调平电磁铁，当运动平台或下层运动平台水平运行的时候自动调平电磁铁不起作用，其励磁电流为零；只有当运动平台出现倾斜时，自动调平电磁铁中才有励磁电流，起到使平台水平的作用，而用电磁铁进行悬浮的运动平台或下层运动平台，电磁铁中始终通有励磁电流。

4.根据权利要求1所述的立式加工中心可控励磁直线同步电动机磁悬浮运动平台,其特征在于：通过调整直线电动机的励磁电流，用以改变磁悬浮力，从而控制运动平台垂直方向的磁悬浮高度，实现运动平台的直接磁悬浮。

5.根据权利要求1所述的立式加工中心可控励磁直线同步电动机磁悬浮运动平台，其特征在于：驱动磁悬浮运动平台的可控励磁直线同步电动机的磁极既是励磁磁极，同时也是悬浮磁极，通过调节励磁电流实现磁场的直接调节。

6.根据权利要求1所述的立式加工中心可控励磁直线同步电动机磁悬浮运动平台，其特征在于：磁悬浮运动平台是由平行安装在基座下面的两个相同的可控励磁直线同步电动机共同驱动，通过调节直线电动机的电枢电流，用以改变电磁推力，实现直接驱动。

7.根据权利要求2所述的立式加工中心可控励磁直线同步电动机磁悬浮运动平台，其特征在于：下层磁悬浮运动平台是由平行安装在下层基座下面的两个相同的可控励磁直线同步电动机共同驱动，通过调节直线电动机的电枢电流，用以改变电磁推力，实现直接驱动。

8.根据权利要求1所述的立式加工中心可控励磁直线同步电动机磁悬浮运动平台，其特征在于：在所述运动平台（2）上设置有电涡流传感器（8）。