数控机床用永磁式直线电机制造技术

本实用新型专利技术有关一种数控机床用永磁式直线电机，具有机床工作台，电机底座；设置于电机底座上的软铁底板；设置于软铁底板上的次级磁材料；与次级磁材料相对设置于工作台下方的初级磁材料，两个磁材料中间形成气隙；初级与次级磁材料之间靠直线滚动导轨相连；进行定位用的位置检测装置及电机控制系统。本实用新型专利技术结构简单、运动速度范围宽、运动平稳而且精度较高，能够提供高质量的数控机床所需要的直线运动。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术有关一种直线电机，尤其是一种用于数控机床的永磁式直线电机。技术背景机械运动具有两种基本形式直线运动及旋转运动。由于电动机的广泛应用，快速而稳定的旋转运动容易得到，而在实际应用中的直线运动的需求也很强烈，为了得到高质量的直线运动。通常做法是由伺服电机通过滚珠丝杠副传动，将旋转运动转换成直线运动。如中国专利第01268034.9号揭示了一种现有的滚珠丝杠副，其即是用来将电机的旋转运动转化为需要的直线运动，此种传动方式的结构稳定可靠，传动精度较高。然而，其存在如下几个问题首先，结构太过复杂，就使得制造成本较高，且磨擦环节多，精度保持寿命较短，从而机器的整体寿命不高；其次，通过滚珠丝杠副的运动速度较低，现有高精度的滚珠丝杠副的最高线速度为60米/分钟，这不能适应当今高速加工的要求；再次，运动平衡性较低，特别是在高速运行的时候，稳定性极低且噪声较大，容易发热；最后，其精度及重复定位精度不易保证。为了解决上述问题，现在多采用永磁式直线电机来直接产生数控机床用的直线运动。如果中国专利申请第96246158.X号所示，其直流永磁式直线电机由直线电机和控制电路组成，其中直线电机由主轴、壳体、线圈、大动铁心、小动铁心、铜套等部件组成，主轴为不锈钢，小动铁心由A#-钢环与钕铁硼磁环组合构成，大动铁心由三片环体组成，其中二片为镶装永磁体和装配缓冲弹簧的大铁心，另一片为中间钢环，将上述组件顺序装入壳体，配合控制电路制成直流永磁式直线电机。该直线电机结构紧凑，体积小，可以直接应用于需要往复直线运动的机械设备之中。然而，结构仍然较为复杂，具有较多的磨擦力，运动不够平稳。因此，需要制造一种结构简单，运动速度范围较宽，运动平衡且制造精度及重复定位精度均较高的永磁式直线电机。
技术实现思路
本技术即是为了提供一种数控机床用记磁式直线电机，其通过行波磁场的作用，不需要中间环节，直接产生直线运动，从而为数控机床提供稳定，高质量的直线运动。为了实现上述目的，本技术的数控机床用永磁式直线电机包括机床工作台，其设置于直线电机的上方；电机底座；设置于电机底座上的软铁底板；设置于软铁底板上的次级磁材料；与次级磁材料相对设置于工作台下方的初级磁材料，两个磁材料中间形成气隙；初级与次级磁材料之间靠直线线滚动导轨相连；进行定位用的位置检测装置及电机控制系统。本技术的数控机床用永磁式直线电机还包括有一个冷却系统，设置于工作台与初级磁材料之间。上述的初级磁材料由硅钢铁芯及交流线圈组成，而次级磁材料是永磁铁，其由多块永磁铁拼接而成，并粘贴于软铁底板上。上述次级磁材料长于初级磁材料。本技术的位置检测装置可以为光栅尺或磁尺构成的闭环系统。电机控制系统包括工控机与数字信号处理器，可以形成上下位机的分层控制。由于本技术结构简单，以一个运动部件实现直线运动，只有在直线导轨处有磨擦力，同时维护简单，使用寿命长，精度保持时间长。由于除了初次级磁材料间的直线导轨，没有其它的机械部件，所以运动平衡。由于直接获得直线运动，没有中间环节，因而制造精度及重复定位精度高，可达到亚微米级，比一般伺服电机及滚珠丝杠副传动的精度和重复定位精度提高7-10倍。同时，本机运动速度范围宽，适合高速切削。以下结合附图及实施例对本技术作进一步描述。附图说明图1为本技术数控机床用永磁式直线电机结构示意图。其中1为电机底座，2为软铁底板，3为次级永久磁铁，4为工作台，5为冷却水系统，6为初级铁芯和交流线圈，7为直线滚动导轨，8为光栅尺，9为气隙。较佳实施例请参阅图1所示，本技术数控机床用永磁式直线电机包括电机底座1、设置于电机底座1上的软铁底板2，软铁底板2上具有一个由多块永磁铁并列形成的次级磁材料3，上述永磁铁粘贴于软铁底板2上。自电机底座1上向上延伸出金属导轨7，其位于次级磁材料3的两侧，其上承托着电机工作台4。每一侧的金属导轨7均具有两对设置的两根，且在上的一根与在下的一根间可相对运动。工作台4下方具有一个为了防止发热的水冷却系统5，而水冷却系统5下方设置有一个由初级铁芯和交流线圈组成的初级磁材料6，该初级磁材料6与上述次级磁材料3相对设置，且长度比次级磁材料3小。在上述两个磁材料3、6之间形成有具有一定宽度的气隙9。在工作台之一侧具有一个光栅尺8，可以提供准确的位置检测。本技术数控机床用永磁式直线电机具有一个控制系统，由工控机及数字信号处理器等组成，能够形成上、下位机的分层控制。在电机底板上形成有固定孔，可以将直线电机固定于机床或其它装置上。在使用中，将上述初级磁材料6中通入三相正弦电流后，在初级磁材料6与次级磁材料3之间形成的气隙9就会产生磁场，由于这个磁场是平移的，而不是旋转的，称为行波磁场，在行波磁场与次级磁材料3的作用下，产生电磁推力，从而使次级产生直线运动。由于本技术结构简单，以一个运动部件实现直线运动，只有在直线导轨处有磨擦力，同时维护简单，使用寿命长，精度保持时间长。由于除了初次级磁材料间的直线导轨，没有其它的机械部件，所以运动平衡。由于直接获得直线运动，没有中间环节，因而制造精度及重复定位精度高，可达到亚微米级，比一般伺服电机及滚珠丝杠副传动的精度和重复定位精度提高7-10倍。同时，本机运动速度范围宽，适合高速切削。权利要求1.一种数控机床用永磁式直线电机包括机床工作台，其设置于直线电机的上方；电机底座；设置于电机底座上的软铁底板；设置于软铁底板上的次级磁材料；与次级磁材料相对设置于工作台下方的初级磁材料，两个磁材料中间形成气隙；初级与次级磁材料之间靠直线滚动导轨相连；进行定位用的位置检测装置及电机控制系统。2.如权利要求1所述的数控机床用永磁式直线电机，其特征在于还包括有一个为了防止发热而设置于工作台与初级磁材料之间的冷却系统。3.如权利要求1所述的数控机床用永磁式直线电机，其特征在于上述的初级磁材料由硅钢铁芯及交流线圈组成，而次级磁材料是永磁铁。4.如权利要求3所述的数控机床用永磁式直线电机，其特征在于上述次级磁材料长于初级磁材料。5.如权利要求4所述的数控机床用永磁式直线电机，其特征在于上述次级磁材料是由多块永磁铁拼接而成，并粘贴于软铁底板上。6.如权利要求1所述的数控机床用永磁式直线电机，其特征在于上述位置检测装置可以为光栅尺或磁尺构成的闭环系统。7.如权利要求1所述的数控机床用永磁式直线电机，其特征在于上述电机控制系统包括工控机与数字信号处理器，可以形成上下位机的分层控制。8.如权利要求1所述的数控机床用永磁式直线电机，其特征在于上述电机底座上有固定孔可以固定在机床上或其他装置上。9.如权利要求1所述的数控机床用永磁式直线电机，其特征在于上述直线滚动导轨由两根组成，用以保证运动的平衡性，直线度及气隙的均匀，两根导轨间可相对移动。专利摘要本技术有关一种数控机床用永磁式直线电机，具有机床工作台，电机底座；设置于电机底座上的软铁底板；设置于软铁底板上的次级磁材料；与次级磁材料相对设置于工作台下方的初级磁材料，两个磁材料中间形成气隙；初级与次级磁材料之间靠直线滚动导轨相连；进行定位用的位置检测装置及电机控制系统。本技术结构简单、运动速度范围宽、运动平稳而且精度较高，能够提供高质量的数控机床所需要的直线运动。文本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数控机床用永磁式直线电机包括：机床工作台，其设置于直线电机的上方；电机底座；设置于电机底座上的软铁底板；设置于软铁底板上的次级磁材料；与次级磁材料相对设置于工作台下方的初级磁材料，两个磁材料中间形成气隙；初级与次级磁材料之间靠直线滚动导轨相连；进行定位用的位置检测装置及电机控制系统。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周建伟，张国梁，
申请(专利权)人：周建伟，张国梁，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]