[发明专利]一种∪型直线伺服电机

说明书

技术领域

本发明涉及直线电机领域，具体是指一种U型直线伺服电机，主要应用于永磁直线电机制造及其伺服控制。

背景技术

随着精密制造技术和数控技术的发展，高速、高效、高精度成为当前数控机床的发展方向，U型直线伺服电机由于其大行程、高精度、高加速度和大推力等特点，在高精密加工中占有独特的地位。传统的永磁同步直线电机的磁钢分布中磁钢只有一排，存在开路磁场引起的边端效应，设计不当，会产生较大边端力；同时其极距相对较小，每极每相槽数q不可能很大，否则在一极距上的总槽数较多，制造困难。若q取较小整数，就不能充分利用分布绕组来削弱磁场的谐波分量，产生较大齿槽力；此外还存在较大的法向吸力，从而产生额外摩擦阻力，降低了电机运行的平稳性，严重影响了该类直线电机的控制性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种结构合理、动子结构刚性好、高频稳定性好、整机散热性能好、单位功率密度高、可有效消弱电机齿槽磁阻、提高整机运行过程推力的稳定性的U型直线伺服电机。

本发明---一种U型直线伺服电机，包括定子、动子、安装台面、线圈绕组，所述定子包括磁钢、U型底座，所述动子中嵌装有线圈绕组，上端连接在与直线导轨固连的安装台面上，另一端卡装在磁钢之间并与磁钢之间形成气隙，其特征在于：所述磁钢由一个N极与一个S极的单体磁极组成一组，多组磁钢沿动子轴线对称平行排列在U型底座U型空腔的两侧，且两两相邻位置处磁钢的磁极极性相反。

本发明中，在所述动子绕组中间设有铝板。

本发明中，所述动子中嵌装的线圈绕组为重叠绕组，相邻单层绕组之间相互错位平行排列。

本发明中，所述动子截面为工字型结构。

本发明由于采用上述结构，一方面，从直线电机定子结构优化出发，将磁钢分为多组对称排列在U型底座U型空腔的两侧，且两两相邻位置处磁钢的磁极极性相反，起到谐波加强的作用，从而在一定程度上可以有效消弱端部效应和磁阻效应对直线电机性能的影响；另一个措施就是在动子绕组中间设有铝板，铝板作为一种导电但非导磁的材料，对U型空间的磁场不会有任何影响却可以在磁场中产生一定的阻尼作用，从而减轻直线电机在运行过程中的推力波动，提升电机运行时推力的稳定性；保证电机运行过程直线电机的高速稳定，达到高速、高加速度、高精度和高动态特性，其中最大速度可达200m/min；最大加速度可达8g；定位精度可达0.5μm；重复精度可达0.1μm。另一方面，从动子结构优化出发，在动子绕组上设置铝板，可有效提高动子的高频稳定性并有利于散热；将动子截面形状设计成工字型，取代传统的T型动子，增加动子的结构刚性，并增加了动子散热的表面积；动子内的相邻绕组采用错位平行排列，取代了传统的并排排列，有效的增加了直线电机的单位功率密度并改善了运行过程中推力的稳定性。综上所述，本发明结构简单、动子结构刚性好、高频稳定性好、整机散热性能好、单位功率密度高、可有效消弱电机齿槽磁阻、提高整机运行过程推力的稳定性，解决了长期以来困扰直线电机控制技术发展的难题，可实现工业化生产，有效的拓展了该类直线电机的应用领域。

附图说明

附图1为本发明结构示意图。

附图2为本发明中磁钢排列结构示意图。

附图3为本发明中重叠线圈绕组的主视图。

附图4为附图3的A-A剖视图。

图中：1---安装台面，2---U型底座，4---三层绕组，5---二层绕组，6---一层绕组，7---磁钢，8---铝板，9---动子。

具体实施方式

参见附图1、2、3、4，，本发明包括定子、动子9、安装台面1、线圈绕组4、5、6，所述定子包括磁钢7、U型底座2，所述动子9中嵌装有线圈绕组4、5、6，上端连接在与直线导轨固连的安装台面1上，另一端卡装在磁钢7之间并与磁钢7之间形成气隙3，其特征在于：所述磁钢7由一个N极与一个S极的单体磁极组成一组，多组磁钢7沿动子9轴线对称平行排列在U型底座2U型空腔的两侧，且两两相邻位置处磁钢7的磁极极性相反。

本发明中，在所述动子9绕组中间设有铝板8。

本发明中，所述动子9中嵌装的线圈绕组为重叠绕组4、5、6，相邻单层绕组之间相互错位平行排列。

本发明中，所述动子9截面为工字型结构。