一種直線電動(dòng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電機(jī)構(gòu)造的技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及一種直線電動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在傳統(tǒng)的機(jī)械電氣系統(tǒng)中，需要直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般是用旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)通過曲柄連桿、 齒輪齒條、絲桿等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)獲得，但是采用這些傳動(dòng)形式往往會(huì)帶來結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量重、體 積大、嚙合精度差、能量損耗大且工作不可靠等缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的"旋轉(zhuǎn)電機(jī)+滾珠絲杠"的傳 動(dòng)形式所能達(dá)到的最高進(jìn)給速度為30m/min，加速度僅為3m/s2。
[0003] 如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子1、定子2。在一臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，相 同的電磁效應(yīng)產(chǎn)生的是轉(zhuǎn)矩。
[0004] 直線電動(dòng)機(jī)是近年來發(fā)展起來的新型電動(dòng)機(jī)之一，是一種不需要中間轉(zhuǎn)換裝置而 能直接作直線運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)械。目前，直線電動(dòng)機(jī)在交通運(yùn)輸、機(jī)械工業(yè)和儀器儀表中得到 了越來越廣泛的運(yùn)用。例如，在數(shù)控機(jī)床中采用直線電動(dòng)機(jī)構(gòu)成進(jìn)給伺服系統(tǒng)，不僅簡(jiǎn)化了 機(jī)床結(jié)構(gòu)，而且還提高了進(jìn)給精度。
[0005] 但是，現(xiàn)有技術(shù)中的直線電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換方式并不理想，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率不 高，因?yàn)槠湟捎锰厥獾拇艌?chǎng)運(yùn)動(dòng)方式，難以推廣運(yùn)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種直線電動(dòng)機(jī)，其目的是更好地將電能直接轉(zhuǎn)變成直線運(yùn)動(dòng)的動(dòng) 能。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
[0008] 本發(fā)明的直線電動(dòng)機(jī)，包括定子、動(dòng)子，三相繞組設(shè)置在定子的嵌線槽中，所述的 嵌線槽設(shè)置在定子的一個(gè)平面上，所述的三相繞組布置在嵌線槽中的同一個(gè)平面上；所述 的動(dòng)子為平行于三相繞組的平板，且與定子設(shè)置嵌線槽的表面之間有一個(gè)磁隙。
[0009] 所述的動(dòng)子上設(shè)有多條互相平行的導(dǎo)電條，所述的導(dǎo)電條平行于所述的嵌線槽。
[0010] 若所述的三相繞組分別為A-X繞組、B-Y繞組和C一Z繞組，其相位依次相差 120°，所述的嵌線槽依次為：X-C一Y-A-Z-B，且互相平行。
[0011] 本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要中間轉(zhuǎn)換傳動(dòng)機(jī)構(gòu)就可直接產(chǎn)生直 線運(yùn)動(dòng)，使系統(tǒng)得到了簡(jiǎn)化，提高了可靠性，易于維護(hù)；由于沒有離心力的影響，其直線速度 不受限制，因此具有高的直線移動(dòng)速度；具有較高的精度，如直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距精度可 以達(dá)到Iym;推力大，反應(yīng)速度快，加速性能好；適應(yīng)性強(qiáng)，初級(jí)鐵芯密封后可工作于惡劣 環(huán)境。
【附圖說明】
[0012] 附圖所示內(nèi)容及圖中的標(biāo)記如下：
[0013]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖中標(biāo)記為：
[0016] 圖1中：1、轉(zhuǎn)子，2、定子；
[0017] 圖2中：1、動(dòng)子，2、定子。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面對(duì)照附圖，通過對(duì)實(shí)施例的描述，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的 說明，以幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理 解。
[0019] 如圖2所示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，為一種直線電動(dòng)機(jī)，包括定子2、動(dòng)子1，三相繞組設(shè)置 在定子2的嵌線槽中。
[0020] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題并克服其缺陷，實(shí)現(xiàn)更好地將電能直接轉(zhuǎn)變成直線 運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能的發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
[0021] 如圖2所示，本發(fā)明的直線電動(dòng)機(jī)，所述的嵌線槽設(shè)置在定子2的一個(gè)平面上，所 述的三相繞組布置在嵌線槽中的同一個(gè)平面上；所述的動(dòng)子1為平行于三相繞組的平板， 且與定子2設(shè)置嵌線槽的表面之間有一個(gè)磁隙。
[0022] 本發(fā)明的直線電動(dòng)機(jī)，可看做由旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)演變而來。類似于一臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)解剖 攤開來進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。如圖1、圖2所示，將現(xiàn)有技術(shù)中的三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（圖1)沿著軸向 剖開并把轉(zhuǎn)子與定子拉平，就得到了三相交流直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（圖2)。直線電動(dòng)機(jī)的初級(jí) (定子2)和次級(jí)（動(dòng)子1)分別對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子。
[0023] 同樣，將初級(jí)制成動(dòng)子、將次級(jí)制成定子，其效果完全相同。實(shí)際上，繞組制造在動(dòng) 子上，用途更為廣泛。
[0024] 為了提高生產(chǎn)效率和改善零件的加工質(zhì)量而發(fā)展的高速和超高速加工現(xiàn)已成為 機(jī)床發(fā)展的一個(gè)重大趨勢(shì)，一個(gè)反應(yīng)靈敏、高速、輕便的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，速度要提高到40~50m/ min以上。
[0025] 在直線電機(jī)中，產(chǎn)生的是直接推動(dòng)力。在許多應(yīng)用中，相比較傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 而言，直線電機(jī)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。比如，直線電機(jī)不需要通過像齒輪、滾珠絲杠，或皮帶傳動(dòng) 等中間傳動(dòng)機(jī)械構(gòu)件將電機(jī)連接到負(fù)載上。負(fù)載直接連接到直線電機(jī)上。因此，就沒有來 自運(yùn)動(dòng)部件的間隙和彈性。因此，伺服控制的動(dòng)力表現(xiàn)得以提高，更高水平的精度也得以實(shí) 現(xiàn)。
[0026] 直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)，其速度是傳統(tǒng)傳動(dòng)方式的30倍，加速度是傳統(tǒng)傳動(dòng)方式的 10倍，最大可達(dá)l〇g;剛度提高了 7倍。
[0027] 所述的動(dòng)子1上設(shè)有多條互相平行的導(dǎo)電條，所述的導(dǎo)電條平行于所述的嵌線 槽。
[0028] 若所述的三相繞組分別為A-X繞組、B-Y繞組和C一Z繞組，其相位依次相差 120°，所述的嵌線槽依次為：X-C一Y-A-Z-B，且互相平行。
[0029] 若給直線電動(dòng)機(jī)的初級(jí)繞組通三相對(duì)稱正弦交流電，則同樣會(huì)產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)，由 圖2可見，該氣隙磁場(chǎng)沿著展開的直線方向呈正弦分布，并按通電的A、B、C相序以VO的速 度沿直線移動(dòng)，稱為行波磁場(chǎng)。次級(jí)可看成像鼠籠式轉(zhuǎn)子那樣由無數(shù)導(dǎo)條組成，則在行波磁 場(chǎng)的切割下產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流與行波磁場(chǎng)相互作用即產(chǎn)生軸向推力。若初級(jí)固定，則以 速度V作直線運(yùn)動(dòng)。
[0030] 由旋轉(zhuǎn)交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速推導(dǎo)得直線交流電動(dòng)機(jī)的同步速度為：
[0031] 式中：
[0032] V0= 2fI
[0033] f--電源頻率；
[0034] T--極距。
[0035] 與普通三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)一樣，直線交流異步電動(dòng)機(jī)同樣具有轉(zhuǎn)差率，且有：
[0037] 易知s的變化范圍為0~1之間。
[0038] 本發(fā)明直線電動(dòng)機(jī)具有以下特點(diǎn)：
[0039] 1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要中間轉(zhuǎn)換傳動(dòng)機(jī)構(gòu)就可直接產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)，使系統(tǒng)得到了簡(jiǎn) 化，提高了可靠性，易于維護(hù)；
[0040] 2、由于沒有離心力的影響，其直線速度不受限制，因此具有高的直線移動(dòng)速度；
[0041] 3、具有較高的定位精度，如直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距精度可以達(dá)到Iym;直線驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)取消了由于絲杠等機(jī)械機(jī)構(gòu)引起的傳動(dòng)誤差，減少了插補(bǔ)時(shí)因傳動(dòng)系統(tǒng)滯后帶來跟蹤 誤差。通過直線位置檢測(cè)反饋控制，即可大大提高定位精度。同時(shí)克服傳動(dòng)環(huán)節(jié)的彈性變 形、摩擦磨損和反向間隙造成的運(yùn)動(dòng)滯后現(xiàn)象，提高了其傳動(dòng)剛度；
[0042] 4、推力大，反應(yīng)速度快，加速性能好；
[0043] 5、適應(yīng)性強(qiáng)，初級(jí)鐵芯密封后可工作于惡劣環(huán)境；
[0044] 6、高速響應(yīng)：由于系統(tǒng)中取消了一些響應(yīng)時(shí)間常數(shù)較大的如絲杠等機(jī)械傳動(dòng)件， 使整個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能大大提高，反應(yīng)異常靈敏快捷；直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的工 作臺(tái)無反向工作死區(qū)；由于電機(jī)慣量小，所以由其構(gòu)成的直線伺服系統(tǒng)可以達(dá)到較高的頻 率響應(yīng)；
[0045] 本發(fā)明直線電機(jī)由于沒有機(jī)械傳動(dòng)組件，使之成為低慣性及低噪音的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 運(yùn)行中安靜、噪音低：是由于取消了傳動(dòng)絲杠等部件的機(jī)械摩擦，且導(dǎo)軌又可采用滾動(dòng)導(dǎo)軌 或磁墊懸浮導(dǎo)軌（無機(jī)械接觸），其運(yùn)動(dòng)時(shí)噪音將大大降低。
[0046] 另外，機(jī)械磨損只在導(dǎo)向系統(tǒng)中出現(xiàn)。因此，本發(fā)明直線電機(jī)具有比傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)更好的可靠性及更低的摩擦損耗，其效率更高。由于無中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，消除了機(jī)械摩擦 時(shí)的能量損耗。
[0047] 所以，本發(fā)明的直線電機(jī)的速度更快、加減速過程短、行程長(zhǎng)度不受限制：在導(dǎo)軌 上通過串聯(lián)直線電機(jī)，就可以無限延長(zhǎng)其行程長(zhǎng)度。
[0048] 本發(fā)明還可以應(yīng)用在其它自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域及設(shè)備中。
[0049] 上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式 的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改 進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種直線電動(dòng)機(jī)，包括定子（2)、動(dòng)子（I)，三相繞組設(shè)置在定子（2)的嵌線槽中，其 特征在于：所述的嵌線槽設(shè)置在定子（2)的一個(gè)平面上，所述的三相繞組布置在嵌線槽中 的同一個(gè)平面上；所述的動(dòng)子（1)為平行于三相繞組的平板，且與定子（2)設(shè)置嵌線槽的表 面之間有一個(gè)磁隙。2. 按照權(quán)利要求1所述的直線電動(dòng)機(jī)，其特征在于：所述的動(dòng)子（1)上設(shè)有多條互相 平行的導(dǎo)電條，所述的導(dǎo)電條平行于所述的嵌線槽。3. 按照權(quán)利要求1所述的直線電動(dòng)機(jī)，其特征在于：若所述的三相繞組分別為A-X繞 組、B-Y繞組和C一Z繞組，其相位依次相差120°，所述的嵌線槽依次為：X - C 一 Y - A - Z - B，且互相平行。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種直線電動(dòng)機(jī)，包括定子(2)、動(dòng)子(1)，三相繞組設(shè)置在定子(2)的嵌線槽中，嵌線槽設(shè)置在定子(2)的一個(gè)平面上，三相繞組布置在嵌線槽中的同一個(gè)平面上；動(dòng)子(1)為平行于三相繞組的平板，且與定子(2)設(shè)置嵌線槽的表面之間有一個(gè)磁隙。采用上述技術(shù)方案，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要中間轉(zhuǎn)換傳動(dòng)機(jī)構(gòu)就可直接產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)，使系統(tǒng)得到了簡(jiǎn)化，提高了可靠性，易于維護(hù)；由于沒有離心力的影響，其直線速度不受限制，因此具有高的直線移動(dòng)速度；具有較高的精度，如直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距精度可以達(dá)到1μm；推力大，反應(yīng)速度快，加速性能好；適應(yīng)性強(qiáng)，初級(jí)鐵芯密封后可工作于惡劣環(huán)境。
【IPC分類】H02K41/02
【公開號(hào)】CN104967274
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510388418
【發(fā)明人】江濤, 沙文瀚
【申請(qǐng)人】奇瑞汽車股份有限公司
【公開日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年6月30日