一種動鐵式直線電機單盤式線圈切換裝置及方法
【專利摘要】一種動鐵式直線電機單盤式線圈切換裝置及方法，所述切換裝置含有線圈圓盤和驅(qū)動器圓盤，線圈圓盤上布置有線圈電極，驅(qū)動器圓盤上布置有驅(qū)動器電極。線圈陣列中的線圈通過導(dǎo)線與線圈電極相連，驅(qū)動器通過導(dǎo)線與驅(qū)動器電極相連。線圈圓盤和驅(qū)動器圓盤隨著磁鋼陣列的運動而繞著轉(zhuǎn)軸相對轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)線圈電極與驅(qū)動器電極的接觸與分離，從而實現(xiàn)驅(qū)動器對線圈陣列中不同線圈的供電。本發(fā)明實現(xiàn)了動鐵式直線電機線圈的每一相單獨切換，降低了發(fā)熱并減少了驅(qū)動器數(shù)量，結(jié)構(gòu)簡單，不需要復(fù)雜的控制，解決了漏電流和電子切換時間延遲等問題。
【專利說明】一種動鐵式直線電機單盤式線圈切換裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種改變驅(qū)動器所供電線圈的切換裝置，尤其涉及采用機械式的圓盤結(jié)構(gòu)實現(xiàn)動鐵式直線電機線圈陣列的線圈切換。
【背景技術(shù)】
[0002]直線電機中含有線圈陣列和磁鋼陣列，磁鋼陣列形成的磁場和線圈陣列中線圈中的電流之間有洛倫茲力作用，驅(qū)動運動部分的運動，實現(xiàn)直線運動，根據(jù)運動部分的不同分為動圈式和動鐵式。動圈式直線電 機以磁鋼陣列作為定子，線圈陣列作為動子。動鐵式直線電機以磁鋼陣列作為動子，線圈陣列作為定子。由于動鐵式直線電機的動子是磁鋼陣列，不需要有線纜連接，不會對動子造成運動干擾，適用于超精密微動臺等高速高精度場合。
[0003]在動鐵式直線電機中，如果所有線圈均通電，不在磁鋼覆蓋下的線圈也要通入電流，浪費能源且增大電機的發(fā)熱。如果每個線圈分別用一個驅(qū)動器供電，可以實現(xiàn)只給磁鋼覆蓋下的線圈供電，但這樣會使驅(qū)動器數(shù)量較多，會提升成本。所以，需要采用線圈切換方法，使用較少的驅(qū)動器，不斷切換驅(qū)動器所供電的線圈，保證每時刻只有磁鋼覆蓋下的線圈和驅(qū)動器相連，這樣既降低了發(fā)熱又減少了驅(qū)動器數(shù)量。專利200910243477.1提出一種動鐵式直線電機線圈陣列功率驅(qū)動分配方法，通過對驅(qū)動器進行分配，減少驅(qū)動器數(shù)目。該種方案提出了用線圈陣列功率驅(qū)動分配方法來減少驅(qū)動器數(shù)量，并要求零電流切換，但其未提出具體的切換裝置和方法來實現(xiàn)線圈的切換。
[0004]目前，多采用電子開關(guān)產(chǎn)品實現(xiàn)電流的切換，即設(shè)計專門的邏輯電路控制各個線圈的切換，例如矩陣開關(guān)等，這種方法控制較為復(fù)雜，并且存在漏電流和電子切換時間延遲等問題，影響電機運動精度。所以，一種實現(xiàn)線圈切換的裝置和方法亟待提出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供動鐵式直線電機單盤式線圈切換裝置及方法，實現(xiàn)降低能耗和電機發(fā)熱，減少驅(qū)動器數(shù)量，簡化控制，使線圈切換易于實現(xiàn)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]—種動鐵式直線電機單盤式線圈切換裝置，所述動鐵式直線電機含有由線圈組成的線圈陣列和磁鋼組成的磁鋼陣列，線圈陣列中的線圈分為η相，η為大于等于2的正整數(shù)，每相有m個線圈，m為大于等于2的正整數(shù)，其特征在于:所述單盤式線圈切換裝置含有驅(qū)動器圓盤、線圈圓盤和轉(zhuǎn)軸；所述驅(qū)動器圓盤上布置有η相驅(qū)動器電極，每一相驅(qū)動器電極的數(shù)量等于該相同時被磁鋼陣列覆蓋的線圈數(shù)量的2倍，相鄰兩相中的第一個驅(qū)動器電極
的中心線的夾角Θ均為
【權(quán)利要求】
1.一種動鐵式直線電機單盤式線圈切換裝置，所述動鐵式直線電機含有由線圈(7)組成的線圈陣列(9)和磁鋼組成的磁鋼陣列(8)，線圈陣列中的線圈分為η相，η為大于等于2的正整數(shù)，每相有m個線圈，m為大于等于2的正整數(shù)，其特征在于:所述單盤式線圈切換裝置含有驅(qū)動器圓盤(I)、線圈圓盤(3)和轉(zhuǎn)軸(5);所述驅(qū)動器圓盤上布置有η相驅(qū)動器電極(2)，每一相驅(qū)動器電極的數(shù)量等于該相同時被磁鋼陣列覆蓋的線圈數(shù)量的2倍，相鄰兩 相中的第一個驅(qū)動器電極的中心線的夾角Θ均為
2.一種動鐵式直線電機單盤式線圈切換裝置，所述動鐵式直線電機含有由線圈(7)組成的線圈陣列(9)和磁鋼組成的磁鋼陣列(8)，線圈陣列中的線圈分為η相，η為大于等于2的正整數(shù)，每相有m個線圈，m為大于等于2的正整數(shù)，其特征在于:所述單盤式線圈切換裝置含有驅(qū)動器圓盤(I)、線圈圓盤(3)和轉(zhuǎn)軸(5);所述驅(qū)動器圓盤上布置有η相驅(qū)動器電極(2)，每一相驅(qū)動器電極的數(shù)量等于該相同時被磁鋼陣列覆蓋的線圈數(shù)量的2倍，相鄰


兩相中的第一個驅(qū)動器電極的中心線的夾角θ均為
3.采用如權(quán)利要求1或2所述裝置的一種動鐵式直線電機單盤式線圈切換方法，其特征在于該方法包括如下步驟: I)每一相的驅(qū)動器電極和該相的線圈電極分別接觸導(dǎo)通，這些驅(qū)動器電極所連接的驅(qū)動器分別向這些線圈電極所連接的線圈供電；2)在磁鋼陣列運動L距離的過程中，根據(jù)動鐵式直線電機磁鋼陣列反饋的速度信號V，線圈圓盤和驅(qū)動器圓盤以角速度》= $4目對轉(zhuǎn)動*角度，此時某一相驅(qū)動器中的電流正好為零，這一相中的每對驅(qū)動器電極分別與原來的線圈電極分離并與相鄰的一對線圈電極接觸，其余相的驅(qū)動器電極仍然和原來的線圈電極接觸導(dǎo)通，所對應(yīng)的驅(qū)動器仍然向原來的線圈供電，這個過程即完成了這一相的驅(qū)動器所供電的線圈的切換； 3)重復(fù)步驟I)和2)，依次實現(xiàn)線圈陣列中不同相中的線圈的切換。
【文檔編號】H02K41/02GK103973074SQ201410222779
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】朱煜, 張鳴, 陳安林, 支凡, 成榮, 楊開明, 蔡田, 張利, 秦慧超, 趙彥坡, 胡清平, 田麗, 葉偉楠, 張金, 尹文生, 穆海華, 胡金春, 劉召 申請人:清華大學(xué), 北京華卓精科科技有限公司