CN205465198U - 直接磁悬浮直线同步电动机磁悬浮龙门立柱 - Google Patents
直接磁悬浮直线同步电动机磁悬浮龙门立柱 Download PDFInfo
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Abstract
一种直接磁悬浮直线同步电动机磁悬浮龙门立柱，其特征在于：所述磁悬浮龙门立柱包括龙门立柱、直接磁悬浮直线同步电动机和导向电磁铁,所述直接磁悬浮直线同步电动机主要包括定子铁心和使用时与定子铁心做相对移动的动子铁心；该实用新型采用直接磁悬浮直线同步电动机的法向磁拉力使龙门立柱悬浮以消除摩擦，使龙门立柱在直接驱动的同时能够从根本上消除摩擦实现无摩擦移动，并且不用单独另设悬浮电磁铁，对进一步提高龙门移动式镗铣床的加工精度具有重要意义。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种磁悬浮龙门立柱，特别是涉及一种用于龙门移动式镗铣床的磁悬浮龙门立柱，属于数控技术领域。
背景技术
龙门移动式镗铣床的龙门立柱在加工过程中频繁的往复移动会产生摩擦阻力，特别是在低速时的非线性摩擦不可避免地影响驱动系统的精度，增加了驱动系统的功率损耗，降低了效率，提高了维护费用，甚至可能导致驱动系统产生爬行以及造成反向死区。摩擦是引起数控机床热变形的原因之一，是影响加工精度的重要因素。摩擦也是引起磨损、产生噪音的因素，需要良好的润滑来提高机床寿命。因此，如何有效的减小或消除摩擦已成为制约龙门移动式镗铣床龙门移动性能的技术瓶颈。
现有的龙门移动式镗铣床的磁悬浮龙门立柱，利用永磁直线电动机或者其它类型的直线电动机作为驱动元件，附加电磁铁多点支撑进行悬浮，装置复杂，缺乏立柱直接自动悬浮和直接驱动的能力，在龙门移动式镗铣床本体设计时不得不考虑悬浮和驱动的问题，特别是立柱在移动过程中没有自动导向功能，容易产生扭曲现象，限制了磁悬浮龙门立柱的使用和推广，影响磁悬浮龙门立柱运行的稳定性和可靠性。
发明内容
实用新型目的：
本实用新型提供一种直接磁悬浮直线同步电动机磁悬浮龙门立柱，其目的是解决以往的磁悬浮龙门立柱依靠直线电动机驱动、电磁铁多点支撑悬浮，结构复杂、稳定性和可靠性差，特别是无法很好的解决龙门立柱的直接驱动与直接磁悬浮的技术问题。
技术方案：
一种直接磁悬浮直线同步电动机磁悬浮龙门立柱，其特征在于：所述磁悬浮龙门立柱包括龙门立柱、直接磁悬浮直线同步电动机和导向电磁铁,所述直接磁悬浮直线同步电动机主要包括定子铁心和使用时与定子铁心做相对移动的动子铁心；所述磁悬浮龙门立柱安装在动子铁心上；在所述动子铁心内设置有能使动子铁心在定子铁心下运动的电枢绕组，在所述定子铁心内设置有能使动子铁心相对于定子铁心悬浮的励磁绕组；在所述磁悬浮龙门立柱与动子铁心连接的平面上设置有电涡流传感器；在所述基座上设置有辅助导轨和长光栅传感器；在所述动子铁心两侧安装有具有导向功能的电磁铁；所述励磁绕组和电涡流传感器连接至磁悬浮控制系统；所述推力绕组和长光栅传感器连接至运动控制系统。
龙门立柱的磁悬浮和水平运动是由直接磁悬浮直线同步电动机同时来完成的。
直接磁悬浮直线同步电动机的磁极采用直流励磁，通过磁悬浮控制系统实现磁场的直接调节。
所述定子铁心设置在基座下部，在基座上部还设置有辅助导轨；当龙门立柱不工作时，停在基座上的辅助导轨上，所述动子铁心工作时就是沿着辅助导轨移动；导轨既是龙门立柱的辅助导轨，同时也是直接磁悬浮直线同步电动机的辅助导轨。
优点及效果
为了解决以往龙门移动式镗铣床龙门立柱多点电磁铁磁悬浮存在的问题，本实用新型将龙门立柱的移动和磁悬浮由同一台直接磁悬浮直线同步电动机同时来实现，也就是说将直接磁悬浮直线同步电动机与龙门立柱结合起来，将龙门立柱直接安装在直接磁悬浮直线同步电动机的动子上，龙门立柱的移动是由直接磁悬浮直线同步电动机的电磁推力来实现的，通过调节推力绕组的电流来改变电磁推力；磁悬浮力是定子铁心内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，通过调节可控励磁电流来调节磁悬浮力。动子铁心两侧设有自动导向的导向电磁铁，避免了在龙门立柱移动时，两侧不同步时产生的扭曲问题。该实用新型是靠直接磁悬浮直线同步电动机来直接自动悬浮龙门立柱，能够克服以往龙门立柱电磁铁多点支撑悬浮、装置复杂、影响运行稳定性和可靠性的技术问题。
本实用新型具体优点如下：
1、龙门立柱的磁悬浮和水平运动是由直接磁悬浮直线同步电动机同时来完成的，无需电磁铁多点支撑悬浮，龙门立柱结构简单、可靠性高，实现了龙门立柱的直接磁悬浮和直接驱动。
2、直接磁悬浮直线同步电动机磁悬浮龙门立柱，动子铁心两侧安装具有导向功能的电磁铁用来自动导向，防止龙门立柱两侧不同步造成的扭曲。
3、直接磁悬浮直线同步电动机磁悬浮龙门立柱，电动机的磁极采用直流励磁，通过磁悬浮控制系统实现磁场的直接调节，励磁电流的大小由悬浮高度决定。
4、直接磁悬浮直线同步电动机的电磁推力可通过电枢电流进行调节。
5、该实用新型的磁悬浮龙门立柱为磁悬浮状态的无摩擦运动，与导轨之间不存在摩擦阻力，提高了龙门立柱移动的精度和响应速度，消除了爬行、反向死区、热变形、磨损以及噪音还能免润滑，提高了龙门移动式镗铣床的寿命。
附图说明
图 1为本实用新型的直接磁悬浮直线同步电动机磁悬浮龙门立柱结构示意图：
图 2为本实用新型的导向电磁铁自动导向的剖面图：
图中标号说明如下：
1、磁悬浮龙门立柱；2、动子铁心；3、电枢绕组；4、定子铁心；5、励磁绕组；6、辅助导轨；7、电涡流传感器；8、长光栅传感器；9、运动控制系统；10、磁悬浮控制系统；11、基座；12、导向电磁铁；13、工作台。
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直接磁悬浮直线同步电动机磁悬浮龙门立柱，所述磁悬浮龙门立柱包括龙门立柱1、直接磁悬浮直线同步电动机和导向电磁铁,所述直接磁悬浮直线同步电动机主要包括定子铁心4和使用时与定子铁心4做相对移动的动子铁心2；所述磁悬浮龙门立柱1安装在动子铁心2上；在所述动子铁心2内设置有能使动子铁心2在定子铁心4下运动的电枢绕组3，电枢绕组3可以使得动子铁心2与定子铁心4之间产生相对移动；在所述定子铁心4内设置有能使动子铁心2相对于定子铁心4悬浮的励磁绕组5；励磁绕组5可以使得动子铁心2在定子铁心4下悬浮。电枢绕组3和励磁绕组5的布线方向与动子铁心2沿定子铁心4的移动方向垂直。在所述磁悬浮龙门立柱1与动子铁心2连接的平面上设置有电涡流传感器7；在所述基座11上设置有辅助导轨6和长光栅传感器8；在所述动子铁心2两侧安装有具有导向功能的电磁铁12；所述励磁绕组5和电涡流传感器7连接至磁悬浮控制系统10；所述推力绕组3和长光栅传感器8连接至运动控制系统9。
龙门立柱的磁悬浮和水平运动是由直接磁悬浮直线同步电动机同时来完成的，无需电磁铁多点支撑悬浮，龙门立柱结构简单、可靠性高，实现了龙门立柱的直接磁悬浮和直接驱动。
在所述动子铁心2两侧安装具有导向功能的电磁铁12用来自动导向，防止龙门立柱两侧不同步造成的扭曲。解决了自动导向的问题。
直接磁悬浮直线同步电动机的磁极采用直流励磁，通过磁悬浮控制系统10实现磁场的直接调节。
龙门立柱为磁悬浮状态的无摩擦运动，与导轨之间不存在摩擦，提高了龙门立柱移动的精度和响应速度，消除了爬行、反向死区、热变形、磨损以及噪音，免润滑，提高了龙门移动式镗铣床的寿命。
所述直接磁悬浮直线同步电动机的磁场可根据悬浮高度自动调节。所述直接磁悬浮直线同步电动机的电磁推力可通过电枢电流进行调节。
如图1所示， 所述定子铁心4设置在基座11下部，在基座11上部还设置有辅助导轨6。当龙门立柱1不工作时，停在基座11上的辅助导轨6上，所述动子铁心2工作时就是沿着辅助导轨6移动。导轨6既是龙门立柱1的辅助导轨，同时也是直接磁悬浮直线同步电动机的辅助导轨。
如图2所示，所述动子铁心2两侧装有导向电磁铁12，当磁悬浮龙门立柱运动时，导向电磁铁12产生自动导向的电磁力。
综上所述，该实用新型的直接磁悬浮直线同步电动机磁悬浮龙门立柱，由直接磁悬浮直线同步电动机来实现龙门立柱的驱动与磁悬浮，实现直接悬浮和直接驱动。磁悬浮龙门立柱与直接磁悬浮直线同步电动机的动子固定相连，龙门立柱的移动是由直接磁悬浮直线同步电动机的切向电磁推力来实现的，通过调节电枢绕组的电流来改变电磁推力；磁悬浮力是定子铁心上的励磁磁极和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；导向电磁铁安装在动子两侧，与基座之间产生电磁力，通过控制的电流大小来自动导向。
该实用新型采用直接磁悬浮直线同步电动机的法向磁拉力使龙门立柱悬浮以消除摩擦，使龙门立柱在直接驱动的同时能够从根本上消除摩擦实现无摩擦移动，并且不用单独另设悬浮电磁铁，对进一步提高龙门移动式镗铣床的加工精度具有重要意义。
Claims (4)
1.一种直接磁悬浮直线同步电动机磁悬浮龙门立柱，其特征在于：磁悬浮龙门立柱包括龙门立柱(1)、直接磁悬浮直线同步电动机和导向电磁铁,直接磁悬浮直线同步电动机主要包括定子铁心(4)和使用时与定子铁心(4)做相对移动的动子铁心(2)；磁悬浮龙门立柱(1)安装在动子铁心(2)上；在动子铁心(2)内设置有能使动子铁心(2)在定子铁心(4)下运动的电枢绕组(3)，在定子铁心(4)内设置有能使动子铁心(2)相对于定子铁心(4)悬浮的励磁绕组(5)；在磁悬浮龙门立柱(1)与动子铁心(2)连接的平面上设置有电涡流传感器(7)；在基座(11)上设置有辅助导轨(6)和长光栅传感器(8)；在动子铁心(2)两侧安装有具有导向功能的电磁铁(12)；励磁绕组(5)和电涡流传感器(7)连接至磁悬浮控制系统(10)；推力绕组(3)和长光栅传感器(8)连接至运动控制系统(9)。
2.根据权利要求1所述的直接磁悬浮直线同步电动机磁悬浮龙门立柱，其特征在于：龙门立柱的磁悬浮和水平运动是由直接磁悬浮直线同步电动机同时来完成的。
3.根据权利要求1所述的直接磁悬浮直线同步电动机磁悬浮龙门立柱，其特征在于：直接磁悬浮直线同步电动机的磁极采用直流励磁，通过磁悬浮控制系统(10)实现磁场的直接调节。
4.根据权利要求1所述的直接磁悬浮直线同步电动机磁悬浮龙门立柱，其特征在于：定子铁心（4）设置在基座（11）下部，在基座(11)上部还设置有辅助导轨（6）；当龙门立柱（1）不工作时，停在基座（11）上的辅助导轨（6）上，动子铁心（2）工作时就是沿着辅助导轨（6）移动；导轨（6）既是龙门立柱（1）的辅助导轨，同时也是直接磁悬浮直线同步电动机的辅助导轨。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105458735A (zh) * | 2016-01-06 | 2016-04-06 | 沈阳工业大学 | 直接磁悬浮直线同步电动机磁悬浮龙门立柱 |
| CN106271684A (zh) * | 2016-09-14 | 2017-01-04 | 燕山大学 | 一种磁液双悬浮支承导轨系统 |
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2016
- 2016-01-06 CN CN201620003607.XU patent/CN205465198U/zh not_active Expired - Fee Related
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