磁阻步进式直线电机制造技术

本发明专利技术磁阻步进式直线电机。由线圈，含有铁芯的导轨，控制电路所组成，需要解决的主要技术问题在于电机的线圈采用单绕组或多绕组结构，导轨内部的铁芯是不连续的或不完全连续的，线圈和导轨可做相对直线运动，线圈供电方式是间歇式的，电机运动方式是步进的，可直接带负荷直线运动，简化了传动装置。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是在专利技术“直线电机”(申请号92104229.9)基本原理和结构的基础上，作了进一步实质性改进和完善，并赋予了新的功能。该磁阻步进式直线电机所实现的直线运动，与现有旋转电机经变速传动机构及感应式直线电机所实现的直线运动相比，工作原理和结构不同，有着结构简单，加工制作容易，控制灵活、简便、易调速等特点，与专利技术“直线电机”相比，还有下列特点1、增加了消除电火花装置。该装置是在负载线圈和电源之间，串接了一无触点电子开关，消除了原专利技术“直线电机”主电路触点断开时产生的电火花，使电机使用寿命大大提高。2、原专利技术“直线电机”的供电线路和传感电路是制作在作为导轨的管子外壁上，这固然有其先进性，但由于制作工艺和使用场合的限制，有时需要把控制电路和导轨分开来布置，本专利技术针对不同情况采用一块专用印刷电路板单独控制和供电及电缆供电两种方式，传感电路的布置方式与原专利技术“直线电机”也不相同。在传感触点接通和断开电源的时刻，线圈与铁芯的相对位置，也根据电机性能和用途的不同，作了相应改变，使得电机工作效率提高，并为加设电子开关及控制电机做步进式垂直直线运动创造了条件。根据该直线电机的基本工作原理和结构，位置传感电路也可采用磁耦合元件或光电耦合元件，布置在传感板上，故可省却滑动触点，改由电缆供电，提高使用安全性，为叙述方便起见，仅以有滑动触点的位置传感电路加以说明。其它传感方式不再复述。3、原专利技术“直线电机”的线圈是一只单绕组线圈，电源利用率较低，并使电机运行性能受到限制，本专利技术除对专利技术“直线电机”单绕组线圈结构进行改进外(例如增加了磁轭)又采用了多绕组线圈结构，通过改变和调整每个绕组的通、断电顺序及在通、断电时，绕组与铁芯的相对位置，使每个绕组在一定时间内，按一定规律轮流工作或同时工作，增加了控制的灵活性和多样性。本专利技术分为(一)、有位置传感电路及电子开关的单绕组线圈磁阻步进式直线电机。(二)、有位置传感电路及电子开关的双绕组线圈磁阻步进式直线电机。(三)、有位置传感电路及电子开关，具有延时通电功能的三绕组线圈磁阻步进式直线电机。(四)、数字电路控制的三绕组线圈磁阻步进式直线电机。(五)、有位置传感电路及电子开关，具有延时通电功能的四绕组线圈磁阻步进式直线电机。(六)、数字电路控制的四绕组线圈磁阻步进式直线电机。因是在一个总的专利技术构思下的几项专利技术，故作为一件申请提出(一)有位置传感电路及电子开关的单绕组线圈磁阻步进式直线电机。电机原理结构如附图说明图1所示、图1中，1为电源主触点，2为传感触点，3为控制电路板，4为线圈，5为导轨，6为铁芯，7为电子开关组件1，图2为控制电路布置图。控制电路制作在一块敷铜板上，图中黑线为刻蚀部分。图3是电机原理接线图，图中K为换向开关，R为限流电阻，SCR为单向可控硅，L为线圈绕组，D为续流二极管。电机由线圈、内部装有铁芯的导轨和控制电路三大部分组成。导轨是一根管子，管子截面形状不限，在管子内部，间隔排列着等长的铁芯，铁芯和导轨固定。控制电路板布置在导轨的上方或侧方，与导轨平行，线圈套在导轨上，通过主触点、传感触点在印刷电路板上滑动，控制线圈绕组的通，断电时刻，及在通、断电时，线圈与铁芯的相对位置，从而控制线圈和导轨作相对直线运动(为叙述方便起见，假设导轨固定不动)在线圈上装有无触点电子开关，根据线圈的供电类型可选择单、双向可控硅或其它电子元件。现结合图1、图3对电机运行状况予以说明。在起始位置，图1中传感触点所在t0位置，当把换向开关K搬向K1位置，电源经电阻R、K、传感触点触发可控硅SCR(见图3)SCR导通，电源经主触点向线圈绕组L供电，绕组得电产生电磁力，根据电磁理论，电磁力将吸引铁芯向左运动，由于铁芯和导轨固定，根据作用反作用定律，线圈向右运动。当传感触点运行至t1位置，传感触点断电，SCR关断，绕组L断电，线圈靠惯性继续向右运动。(如线圈不断电，根据最小磁阻理论，线圈会吸住铁芯不动，这时磁阻最小)，传感触点运行至t2位置，绕组再次通电使线圈继续向右运动，到达t3位置，绕组再次断电，线圈靠惯性继续向右运动。以此类推，直至传感触点到达t6位置，线圈受限位作用而停止。在停止位置，当把换向开关搬向K2位置，传感触点通电触发SCR导通，绕组通电使线圈向左运动，在运行过程中，传感触点在t6、t8、t10、位置通电，在t7、t9、t11、位置断电，在t11位置断电后，线圈靠惯性继续向左运动，到达左端受限位作用而停止。这时传感触点处于t0位置。改变电源电压可以改变电机运行速度。在图1中，设线圈高度为h，铁芯长度为l，间隔距离为d，则有h＝l＝d。本专利技术由于采用了无触点电子开关，则主电路两只触点(或碳刷)始终和供电线路相接触，因而没有火花产生，传感触点在运行过程中时断、时续，但由于电阻降压、限流，流经传感触点的电流极小，属弱电控制，故火花极小，对线路不造成危害，可略忽不计，这就克服了绕组主触点因没有电子开关而产生火花，使线路烧蚀严重，直至不能正常工作之不足。该直线电机控制电路的布置较原专利技术“直线电机”作了改进，见图2，图中黑线为刻蚀部分，线板腐蚀量小，触点基本上是在同一平面内运动，运行比较平稳，延长了线路板使用寿命，这样的布置方式，也为电机采用多绕组线圈结构及其它控制方式创造了条件。电机在通、断电时，线圈与铁芯的相对位置，也根据不同情况，在一定范围内作了改进，见图4，图4中实线表示绕组通电时所在位置，虚线表示断电时所在位置。通电时，铁芯伸入线圈长度δ1约为线圈高度的1/10～1/5，断电时，铁芯伸入线圈长度δ2约为线圈高度的1/2～4/5，这样安排，即能保证线圈绕组通电时有较大的起动力，又能保证线圈在断电时，有较大的惯性力。实现该专利技术的最好方式，在于合理设计线圈和铁芯结构及在通、断电时的相对位置，使线圈通电时，初始吸力大，断电时，惯性力较大，为提高效率，线圈可做成装甲螺管式，见图6，图6中、8是装甲(磁轭)，9是线圈骨架，10为绕组，11为碳刷，12为碳刷架。铁芯可做成图5形状，图5(a)为两端具有极靴的铁芯，在于提高线圈运行速度，图5(b)是中空的铁芯，有利于通风散热，图5(c)是分段连续式铁芯，有利于加工制造和安装定位。磁轭和铁芯材料可根据绕组供电类型是直流或交流选用工业软铁或电工钢叠片，导轨管壁要尽量薄，骨架采用尼龙钢且壁尽量薄，为减少摩权阻力，可考虑在线圈两端加滑动轴承，线路板的敷铜板要加厚或定做，并尽量使敷铜面朝下，可防止触点摩擦产生的导电粉末滞留于刻线之中而造成短路，增加了使用的安全性。为安全起见，可用磁耦合元件(例如干簧管)光电耦合元件(例如光电二极管、三极管等)作为位置传感元件，代替传感触点，控制线圈的通，断电时刻及在通断电时，线圈与铁芯的相对位置，控制线圈运动，其运动方式完全相同，但却省却了所有滑动触点，改由电缆供电，但要考虑电缆的架设和运动方式。线圈固定时，电缆也固定不动。(二)有位置传感电路及电子开关的磁阻步进式双绕组线圈直线电机。该直线电机的单个绕组，导轨，及铁芯结构、尺寸和上述单绕组线圈直线电机完全相同，不同的是增加了一个单绕组线圈及与之配套的电子开关和传感触点，线圈可做成整体式的或两个线圈间隔一定距离分开布置，控制电路的方式也作了相应改变。图7为电本文档来自技高网...

【技术保护点】
磁阻步进式直线电机（一）有位置传感电路及电子开关的单绕组线圈磁阻步进式直线电机（二）有位置传感电路及电子开关的双绕组线圈磁阻步进式直线电机（三）有位置传感电路及电子开关，具有延时通电功能的三绕组线圈磁阻步进式直线电机（四）数字电路控制的磁阻步进式直线电机（五）有位置传感电路及电子开关，具有延时通电功能的四绕组线圈磁阻步进式直线电机（六）数字电路控制的四绕组线圈磁阻步进式直线电机。该直线电机由线圈，内部含有不连续铁芯的导轨（管子）和控制电路（包括位置传感电路）组成，线圈套在导轨上，通过控制电路供电、线圈和导轨可沿轴向做相对直线运动。其特征是：该直线电机的线圈为装有磁轭的单绕组线圈及其组合，线圈和铁芯的结构尺寸ｈ，１与铁芯间的间隔距离ｄ有着对应关系，控制电路控制线圈绕组的通、断电时间、顺序、频率、及通、断电时，线圈与铁芯的相对位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：段汝熙，
申请(专利权)人：段汝熙，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]