直线轴马达制造技术

本发明专利技术涉及直线轴马达。本发明专利技术涉及一种包括滑块（10）和管状磁轴（30）的直线轴马达（1），其中，滑块（10）包括具有矩形横截面的长方形长方体形状的马达壳体（101），马达壳体具有纵向中心孔（180）。根据本发明专利技术，马达壳体（101）包括作为集成的流体冷却回路的一部分的至少两个纵向冷却孔（161、162、163、164、165、166、167、168）。根据本发明专利技术，至少两个纵向冷却孔（161‑168）在中心孔（180）的左侧和右侧对称分布，其中，纵向冷却孔（161‑168）中的任一者的中心轴线（15）在中心孔（180）的最高部分（20）之下和在中心孔（180）的最低部分（25）之上。

【技术实现步骤摘要】
直线轴马达
本专利技术大体上涉及直线轴马达（linearshaftmotor），且更具体地涉及用于与高精度机床一起使用的液体冷却的直线轴马达。
技术介绍
直线马达（LM）多年以来一直与机床一起使用，尤其是与铣床一起使用，其中，与其中旋转运动通过滚珠丝杠被转换成直线运动的常规系统相比，所实现的高的加速度和高的速度，以及不需要维护的事实对于过程是极大的优点。从30多年以来，LM也被提出与电火花加工机（EDM）一起使用（cp.JP63002626A）。自1999年，在与铣床一起引入之后仅仅几年，Sodick的电火花加工机就已经配备了直线马达驱动系统。扁平型直线马达的主要问题以及其未替代常规系统的原因之一是在主要部分的铁芯与永磁体（次级）之间的强磁吸引力，其必须通过机器结构的适当设计来吸收。这个力能够通过马达本身的对称构造，就像U型通道型直线马达一样，或者通过机器内马达的对称配置来消除。更最近，另一种众所周知类型的直线马达已被引入作为机床的致动器：直线轴马达（以下称LSM）。与其他类型的直线马达相比，LSM具有许多优点，这些优点使其成为用于某些机器中的轴向致动的非常有吸引力的解决方案。尤其，对称的构造本质上导致了平衡的力。因此，机器的结构部件基本上在期望的轴向方向（推力方向）上被加载，如传统的滚珠丝杠传动装置一样，并且结构部件不需要像扁平型LM那样坚硬。轴主要由一排产生强磁场的永磁体组成。利用轴的筒形构造，磁体的整个筒形表面区域能够用于产生推力。GMC有限责任公司的专利US6,040,642中示出了轴的可能设计。无铁芯LSM提供了非常平滑的速率和位置控制，并且非常节能。LSM是预装的，所以安装在机器上比较容易。而且，直线轴马达的紧凑的对称构造有利于其与机床集成，马达被安装成与相应的机器部件紧密相关，从而在力传递方面实现了优异的刚度。然而，由于LSM直接链接到相应的机器部件，所以在机器结构的芯处，马达推进器中产生的热量必须尽可能地疏散，以避免机器结构的伸长和变形及因此造成的精度损失。由于铜绕组中的欧姆损耗引起的加热功率与I2×R成正比。在正常操作中，在这里考虑的范围内由每个LSM连续产生的热量为约几百瓦。需要指出的是，正常的操作是准永久条件。通常，CNC机床包括至少三个轴线马达，而电火花线切割机通常包括两个水平轴线对，以及采用旋转致动的第五垂直轴线。不言而喻，必须避免或至少限制在机器结构的芯处的热引入。随着对机床的精度要求越来越具挑战性，热引入必须从源头上被拦截。三菱（日本公司）的专利文献WO2010049969涉及一种配备有液体冷却系统的直线轴马达，该液体冷却系统包括在马达外壳和机体之间的冷却板（马达线圈保持件14）和两个侧向冷却板。然而，这种冷却理念不能有效地保护机体，因为不能避免热量传递到附接表面。此外，将这种板插入马达主体周围并且特别是在马达主体上方增加了滑块的尺寸，以及在机床内所需的体积。在2012年，三菱公司推出了新系列的WEDM（MV系列），其使用直线轴马达。这里散热问题已经基本上通过在LSM周围配置一些冷却板被解决。当然，带冷却板的LSM的高度显著增加。尼康的专利文件US6,323,567涉及一种用于冷却轴型直线马达的线圈阵列的循环系统，通过该循环系统，马达的外表面在操作期间被维持在设定的温度。线圈壳体用于支撑线圈组件并提供流体通路来冷却线圈组件。流体通路分布在线圈周围。线圈壳体在每个端部处包括端部部分，在这些端部部分的顶部上具有流体入口/出口。尼康的轴型直线马达的整体尺寸显著增加，以便将冷却回路安装在线圈壳体中。Anca的专利文献WO2016025975涉及一种直线马达，其包括具有筒形主体的施动器（mover），在所述筒形主体内具有线圈。滑块在一端具有凸缘，通过该凸缘，直线马达牢固且容易地固定在相应的机器部件中。在筒形主体和施动器壳体之间形成充分冷却剂空间。这样的设计在移动的部件之间需要相当大的空间。上面提到的冷却回路是有效的，然而有一个重要的限制，即马达的横截面在所有方向上显著增加。事实上，冷却回路最通常存在于围绕热源放置的护套中。马达的尺寸增加，在某些情况下，这表示不可接受的机器设计限制。图1所示的Excetek的技术TWM505992U公开了一种使用直线轴马达的WEDM。这里的主题是机械工程的良好规则的实施。这里，LSM的滑块通过其顶表面固定地安装在机器的结构部件上。这里可以看到的一件事是，滑块的高度与其在机器部件之间的集成有关。因此，需要一种用于高精度应用的优化的LSM，其具有更小的尺寸，且特别是更小的高度，但是具有优异的性能和有效的冷却。考虑到使用LSM的机床的最佳精度，为了充分利用LSM的优点，有必要提供整体优化的设计。
技术实现思路
本专利技术的第一方面涉及一种具有滑块的直线轴马达，该滑块具有被设计成实现最小的滑块结构高度的集成的流体冷却。尤其，根据本专利技术的直线轴马达包括管状磁轴和滑块，该滑块包括长方形的，大体长方体形状的整体式马达壳体，其具有矩形横截面和低的结构高度Hh，即，低的轮廓横截面。滑块还包括集成的流体冷却回路。马达壳体具有纵向中心孔，包括三相绕组的一排线圈位于纵向中心孔中。马达壳体包括至少两个纵向冷却孔，这些纵向冷却孔是集成的流体冷却回路的一部分。纵向冷却孔在中心孔的左侧和右侧对称分布，并与其平行，并且任一纵向冷却孔的中心轴线位于中心孔的最高部分之下和在中心孔的最低部分之上，或二者。尤其，纵向冷却孔并不位于中心孔的轴线的正上方或正下方，也不位于该位置附近。以这种方式，长方体形状的马达壳体的结构高度（Hh）基本上由线圈的尺寸决定，而不是由纵向冷却孔的位置决定。由此实现了马达壳体的最小结构高度，并因此实现了整个滑块的最小结构高度。本专利技术的第二方面涉及一种直线轴马达，其具有滑块，该滑块具有集成的流体冷却回路，该滑块包括：包括至少两个纵向冷却孔的马达壳体，以及包括多个互连孔的两个凸缘，马达壳体的纵向冷却孔通过所述多个互连孔相互连接。以这种方式，马达壳体的整个长度被用于热传递，并且马达壳体处的机加工操作的数目减少。本专利技术的第三方面涉及直线轴马达的滑块，其在长方体形状的马达壳体的上表面或下表面处安装到机床的结构部件。马达壳体包括在中心孔的轴线的正上方或正下方在上表面和/或下表面处的长方形的凹入通道。还可以包括安装在所述马达壳体和结构部件之间的绝缘垫。以这种方式，至少在包括线圈的中心孔的轴线的正上方或正下方的区域中，大大减小了从滑块到机器的结构部件的热量传递。本专利技术的第四方面涉及一种具有磁轴的直线轴马达，该磁轴具有高度减小的横截面，通过其减小了滑块结构高度,常规磁轴具有圆形横截面。所述改型的磁轴具有对称横截面，并且可以具有椭圆形横截面、或者带有两个扁平部分的圆形横截面，或者由直线连接的两个半圆形成的横截面。缠绕线圈以便在保持气隙的同时获得基本上相同的横截面。以这种方式，滑块结构高度Hh被减小，同时保持LSM的优点。在进一步的描述中解释其他方面、有利特性和实施例。附图说明现在将通过示例并参照附图来描述本专利技术及其某些实施例。各图示出下述：图1根据TWM505992U带有LSM的WEDM；图2LSM的主要部件；图3根据本专利技术的LSM的滑块；图4马达壳体；图5和图6马达壳体的横截面；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括滑块（10）和管状磁轴（30）的直线轴马达（1），其中，所述滑块（10）包括具有矩形横截面的长方形长方体形状的马达壳体（101），其中较宽的表面形成所述马达壳体（101）的底表面（106）和顶表面（105）并且较窄的表面形成所述马达壳体（101）的侧表面，其中，所述滑块（10）还包括集成的流体冷却回路，并且其中，所述马达壳体（101）包括一排线圈位于其中的纵向中心孔（180），所述直线轴马达的特征在于，所述马达壳体（101）包括作为所述集成的流体冷却回路的一部分的至少两个纵向冷却孔（161、162、163、164、165、166、167、168），所述至少两个纵向冷却孔（161‑168）在所述中心孔（180）的左侧和右侧对称分布并且与其平行，所述至少两个纵向冷却孔（161‑168）进一步分布在所述马达壳体（101）内，使得所述纵向冷却孔（161‑168）中的任一者的中心轴线（15）位于所述中心孔（180）的最高部分（20）之下和在所述中心孔（180）的最低部分（25）之上。

【技术特征摘要】
2016.11.11 EP 16198315.01.一种包括滑块（10）和管状磁轴（30）的直线轴马达（1），其中，所述滑块（10）包括具有矩形横截面的长方形长方体形状的马达壳体（101），其中较宽的表面形成所述马达壳体（101）的底表面（106）和顶表面（105）并且较窄的表面形成所述马达壳体（101）的侧表面，其中，所述滑块（10）还包括集成的流体冷却回路，并且其中，所述马达壳体（101）包括一排线圈位于其中的纵向中心孔（180），所述直线轴马达的特征在于，所述马达壳体（101）包括作为所述集成的流体冷却回路的一部分的至少两个纵向冷却孔（161、162、163、164、165、166、167、168），所述至少两个纵向冷却孔（161-168）在所述中心孔（180）的左侧和右侧对称分布并且与其平行，所述至少两个纵向冷却孔（161-168）进一步分布在所述马达壳体（101）内，使得所述纵向冷却孔（161-168）中的任一者的中心轴线（15）位于所述中心孔（180）的最高部分（20）之下和在所述中心孔（180）的最低部分（25）之上。2.根据权利要求1所述的直线轴马达（1），其特征在于，所述滑块（10）包括在所述马达壳体（101）的一端处的第一凸缘（202）和在所述马达壳体的另一端处的第二凸缘（203），其中，所述凸缘（202、203）中的至少一个包括所述集成的流体冷却回路的一部分。3.根据权利要求2所述的直线轴马达（1），其特征在于，所述凸缘（202、203）中的所述至少一个中的一个包括至少一个互连孔（264、268），所述至少一个互连孔优选地相对于所述马达壳体（101）的所述至少两个纵向冷却孔（161-168）横向布置。4.根据前述权利要求中的一项所述的直线轴马达（1），其特征在于，所述马达壳体（101）包括连接所述至少两个纵向冷却孔（161-168）的至少一个互连孔（171、172、173、174、175），其中，所述至少一个互连孔（171、172、174、175）优选地相对于所述马达壳体（101）的所述至少两个纵向冷却孔（161-168）横向布置。5.根据前述权利要求中的一项所述的直线轴马达（1），其特征在于，所述马达壳体（101）的纵向冷却孔（161-168）、所述马达壳体（101）的所述互连孔（171、172、173、174、175）和所述至少一个凸缘（202）的所述至少一个互连孔（262、263、264、268、267、266）形成所述集成的流体冷却回路的连续通路。6.根据前述权利要求中的一项所述的直线轴马达（1），其特征在于，所述集成的流体冷却回路包括至少一个入口配件（5...

【专利技术属性】
技术研发人员：M塔博雷里，
申请(专利权)人：阿杰·查米莱斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH