一种动铁式直线电机多盘式线圈切换装置及方法制造方法及图纸

一种动铁式直线电机多盘式线圈切换装置及方法，所述切换装置含有布置在一根转轴上的多相圆盘组，每一相圆盘组包含线圈圆盘和驱动器圆盘，线圈圆盘上布置有线圈电极，驱动器圆盘上布置有驱动器电极，每一相线圈通过导线与该相线圈电极相连，每一相驱动器通过导线与该相驱动器电极相连，线圈圆盘和驱动器圆盘随着磁钢阵列的运动而绕着转轴相对转动，实现线圈电极与驱动器电极的接触与分离，从而实现驱动器对线圈阵列中不同相线圈的供电。本发明专利技术降低能耗和电机发热，减少驱动器数量，能够实现在动铁式直线电机行程较大，参与切换的线圈数量较多的场合中线圈的有效切换。

Moving iron type linear motor multi disc coil switching device and method

A moving magnet type linear motor coil disc device and method for switching, the switching device is arranged in a rotating shaft with multi phase disc group, each group contains a disc and disc phase coil drive disc coil are arranged on a disk drive coil electrode are arranged on a disk drive electrode, each phase coil connected with the phase coil electrode through wires, each phase drive connected by wires and the phase drive electrode, coil disk and disk drive with magnet array motion and relative rotation around the rotating shaft, the coil electrode and the drive electrode contact and separation, so as to realize the drive of different phase coil coil array in power supply. The invention reduces the energy consumption and the heating of the motor and reduces the number of the drive, and can realize the effective switching of the coil in the situation that the movable iron linear motor has a larger stroke and a relatively large number of coils which participate in switching.

【技术实现步骤摘要】
一种动铁式直线电机多盘式线圈切换装置及方法
本专利技术涉及一种改变驱动器所供电线圈的切换装置，尤其涉及采用多个圆盘结构实现动铁式直线电机线圈阵列的线圈切换。
技术介绍
直线电机中含有线圈阵列和磁钢阵列，磁钢阵列形成的磁场和线圈阵列中线圈中的电流之间有洛伦兹力作用，驱动运动部分的运动，实现直线运动，根据运动部分的不同分为动圈式和动铁式。动圈式直线电机以磁钢阵列作为定子，线圈阵列作为动子。动铁式直线电机以磁钢阵列作为动子，线圈阵列作为定子。由于动铁式直线电机的动子是磁钢阵列，不需要有线缆连接，不会对动子造成运动干扰，适用于超精密微动台等高速高精度场合。在动铁式直线电机中，如果所有线圈均通电，不在磁钢覆盖下的线圈也要通入电流，浪费能源且增大电机的发热。如果每个线圈分别用一个驱动器供电，可以实现只给磁钢覆盖下的线圈供电，但这样会使驱动器数量较多，会提升成本。所以，需要采用线圈切换方法，使用较少的驱动器，不断切换驱动器所供电的线圈，保证每时刻只有磁钢覆盖下的线圈和驱动器相连，这样既降低了发热又减少了驱动器数量。专利200910243477.1提出一种动铁式直线电机线圈阵列功率驱动分配方法，通过对驱动器进行分配，减少驱动器数目。该种方案提出了用线圈阵列功率驱动分配方法来减少驱动器数量，并要求零电流切换，但其未提出具体的切换装置和方法来实现线圈的切换。另外，在动铁式直线电机行程较大，参与切换的线圈数量较多的场合中，线圈的切换会更加复杂。目前，多采用电子开关产品实现电流的切换，即设计专门的逻辑电路控制各个线圈的切换，例如矩阵开关等，这种方法控制较为复杂，并且存在漏电流和电子切换时间延迟等问题，影响电机运动精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供动铁式直线电机多盘式线圈切换装置及方法,降低能耗和电机发热，减少驱动器数量。实现在动铁式直线电机行程较大，参与切换的线圈数量较多的场合中线圈的有效切换。本专利技术的技术方案如下：一种动铁式直线电机多盘式线圈切换装置，所述动铁式直线电机含有由线圈组成的线圈阵列和磁钢组成的磁钢阵列，线圈阵列中的线圈分为n相，n为大于等于2的正整数，每相有m个线圈，m为大于等于2的正整数，其特征在于：所述多盘式线圈切换装置包含布置在同一根转轴上的n个圆盘组，每个圆盘组实现一相线圈的切换，每相圆盘组含有一个线圈圆盘和一个驱动器圆盘；每相线圈圆盘上布置有该相的线圈电极，该相的线圈电极的数量等于线圈阵列中该相线圈数量的2倍，相邻的两个线圈电极的中心线的夹角均为相邻两个线圈电极之间保持绝缘；每相驱动器圆盘上布置有该相的驱动器电极，该相的驱动器电极的数量等于该相同时被磁钢阵列覆盖的线圈数量的2倍，两个相邻驱动器电极的中心线的夹角均为α，并且两者保持绝缘；每相圆盘组中的驱动器圆盘和线圈圆盘轴向的相对位置固定,并随着磁钢阵列的运动绕着转轴相对转动,驱动器圆盘圆周上的驱动器电极和线圈圆盘圆周上的线圈电极相接触并在圆周方向相对滑动；相邻两相圆盘组之间轴向安装距离相同或不同，相邻两相圆盘组中的线圈圆盘在圆周方向依次相差一个角度安装，各相线圈圆盘在转动过程中相对位置保持不变；相邻两相圆盘组中的驱动器圆盘在圆周方向对齐安装，各相驱动器圆盘在转动过程中相对位置保持不变；每一相驱动器圆盘圆周上关于圆心相对称的两个驱动器电极通过导线分别与对应的该相驱动器的两端相连，每一相驱动器的数量和该相同时被磁钢阵列覆盖的线圈数量相等，每一相线圈圆盘圆周上关于圆心相对称的两个线圈电极通过导线分别与线圈阵列中对应的该相线圈的两端相连。一种动铁式直线电机多盘式线圈切换装置，所述动铁式直线电机含有由线圈组成的线圈阵列和磁钢组成的磁钢阵列，线圈阵列中的线圈分为n相，n为大于等于2的正整数，每相有m个线圈，m为大于等于2的正整数，其特征在于：所述多盘式线圈切换装置包含布置在同一根转轴上的n个圆盘组，每个圆盘组实现一相线圈的切换，每相圆盘组含有一个线圈圆盘和一个驱动器圆盘；每相线圈圆盘上布置有该相的线圈电极，该相的线圈电极的数量等于线圈阵列中该相线圈数量的2倍，相邻的两个线圈电极的中心线的夹角均为相邻两个线圈电极之间保持绝缘；每相驱动器圆盘上布置有该相的驱动器电极，该相的驱动器电极的数量等于该相同时被磁钢阵列覆盖的线圈数量的2倍，两个相邻驱动器电极的中心线的夹角均为α，并且两者保持绝缘；每相圆盘组中的驱动器圆盘和线圈圆盘轴向的相对位置固定,并随着磁钢阵列的运动绕着转轴相对转动,驱动器圆盘圆周上的驱动器电极和线圈圆盘圆周上的线圈电极相接触并在圆周方向相对滑动；相邻两相圆盘组之间轴向安装距离相同或不同，相邻两相圆盘组中的驱动器圆盘在圆周方向依次相差一个角度安装，各相驱动器圆盘在转动过程中相对位置保持不变；相邻两相圆盘组中的线圈圆盘在圆周方向对齐安装，各相线圈圆盘在转动过程中相对位置保持不变；每一相驱动器圆盘圆周上关于圆心相对称的两个驱动器电极通过导线分别与对应的该相驱动器的两端相连，每一相驱动器的数量和该相同时被磁钢阵列覆盖的线圈数量相等，每一相线圈圆盘圆周上关于圆心相对称的两个线圈电极通过导线分别与线圈阵列中对应的该相线圈的两端相连。采用上述装置的一种动铁式直线电机多盘式线圈切换方法，其特征在于该方法包括如下步骤：1)每一相的驱动器电极和该相的线圈电极分别接触导通，这些驱动器电极所连接的驱动器分别向这些线圈电极所连接的线圈供电；2)在磁钢阵列运动L距离的过程中，根据动铁式直线电机磁钢阵列反馈的速度信号v，线圈圆盘和驱动器圆盘以角速度相对转动角度，此时某一相驱动器中的电流正好为零，这一相中的每对驱动器电极分别与原来的线圈电极分离并与相邻的一对线圈电极接触，其余相的驱动器电极仍然和原来的线圈电极接触导通，所对应的驱动器仍然向原来的线圈供电，这个过程即完成了这一相的驱动器所供电的线圈的切换；3)重复步骤1)和2)，依次实现线圈阵列中不同相中的线圈的切换。本专利技术与现有技术方案相比，具有以下优点及突出性的技术效果：实现了动铁式直线电机的线圈切换，降低能耗和电机发热，减少驱动器数量。采用机械式的圆盘结构，结构简单，简化了控制，使线圈切换易于实现，解决了漏电流和电子切换时间延迟等问题。在电机行程较大，参与切换的线圈数量较多的场合中，需要的线圈电极和驱动器电极数量较多，把不同相的驱动器电极和线圈电极分别布置在不同的驱动器圆盘和线圈圆盘上，每个驱动器电极和线圈电极所占的角度就不至于过小，方便制造和装配。附图说明图1是动铁式直线电机示意图图2是本专利技术提供的动铁式直线电机多盘式线圈切换装置实施例示意图图3是实施例中切换装置的安装位置示意图图4是实施例中线圈切换过程示意图图中：1-驱动器圆盘，2-驱动器电极，3-线圈圆盘，4-线圈电极，5-转轴，6-驱动器，7-线圈，8-磁钢阵列，9-线圈阵列，10-导线，11-圆盘组。具体实施方式下面结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。图1是动铁式直线电机示意图，包含磁钢阵列8和线圈阵列9。其中线圈阵列9作为电机的定子，磁钢阵列8作为电机的动子。线圈阵列中的线圈7分为n相，每相有m个线圈，本实施例中取n＝3，m＝6，即动铁式直线电机的线圈阵列为3相，分别编号为A,B,C，每相有6个线圈，线圈阵列9中的线圈依次编号为A’1,B’1,C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动铁式直线电机多盘式线圈切换装置，所述动铁式直线电机含有由线圈(7)组成的线圈阵列(9)和磁钢组成的磁钢阵列(8)，线圈阵列中的线圈分为n相，n为大于等于2的正整数，每相有m个线圈，m为大于等于2的正整数，其特征在于：所述多盘式线圈切换装置包含布置在同一根转轴(5)上的n个圆盘组(11)，每个圆盘组实现一相线圈的切换，每相圆盘组含有一个线圈圆盘(3)和一个驱动器圆盘(1)；每相线圈圆盘上布置有该相的线圈电极(4)，该相的线圈电极的数量等于线圈阵列中该相线圈数量的2倍，相邻的两个线圈电极的中心线的夹角均为

【技术特征摘要】
1.一种动铁式直线电机多盘式线圈切换装置，所述动铁式直线电机含有由线圈(7)组成的线圈阵列(9)和磁钢组成的磁钢阵列(8)，线圈阵列中的线圈分为n相，n为大于等于2的正整数，每相有m个线圈，m为大于等于2的正整数，其特征在于：所述多盘式线圈切换装置包含布置在同一根转轴(5)上的n个圆盘组(11)，每个圆盘组实现一相线圈的切换，每相圆盘组含有一个线圈圆盘(3)和一个驱动器圆盘(1)；每相线圈圆盘上布置有该相的线圈电极(4)，该相的线圈电极的数量等于线圈阵列中该相线圈数量的2倍，相邻的两个线圈电极的中心线的夹角均为相邻两个线圈电极之间保持绝缘；每相驱动器圆盘上布置有该相的驱动器电极(2)，该相的驱动器电极的数量等于该相同时被磁钢阵列覆盖的线圈数量的2倍，两个相邻驱动器电极的中心线的夹角均为α，并且两者保持绝缘；每相圆盘组中的驱动器圆盘和线圈圆盘轴向的相对位置固定,并随着磁钢阵列的运动绕着转轴相对转动,驱动器圆盘圆周上的驱动器电极和线圈圆盘圆周上的线圈电极相接触并在圆周方向相对滑动；相邻两相圆盘组之间轴向安装距离相同或不同，相邻两相圆盘组中的线圈圆盘在圆周方向依次相差一个角度安装，各相线圈圆盘在转动过程中相对位置保持不变；相邻两相圆盘组中的驱动器圆盘在圆周方向对齐安装，各相驱动器圆盘在转动过程中相对位置保持不变；每一相驱动器圆盘圆周上关于圆心相对称的两个驱动器电极通过导线(10)分别与对应的该相驱动器(6)的两端相连，每一相驱动器的数量和该相同时被磁钢阵列覆盖的线圈数量相等，每一相线圈圆盘圆周上关于圆心相对称的两个线圈电极通过导线分别与线圈阵列中对应的该相线圈(7)的两端相连。2.一种动铁式直线电机多盘式线圈切换装置，所述动铁式直线电机含有由线圈(7)组成的线圈阵列(9)和磁钢组成的磁钢阵列(8)，线圈阵列中的线圈分为n相，n为大于等于2的正整数，每相有m个线圈，m为大于等于2的正整数，其特征在于：所述多盘式线圈切换装置包含布置在同一根转轴(5)上的n个圆盘组(11)，每个圆盘组实现一相线圈的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鸣，朱煜，陈安林，支凡，杨开明，成荣，刘召，蔡田，张利，秦慧超，赵彦坡，胡清平，田丽，叶伟楠，张金，尹文生，穆海华，
申请(专利权)人：清华大学，北京华卓精科科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11