一种光栅尺的磁悬浮驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种光栅尺的磁悬浮驱动装置，包括定子部分和动子部分；所述动子部分设置在所述定子部分的内部；所述定子部分用于提供磁场；所述动子部分用于在所述磁场内悬浮并运动。本发明专利技术通过动子部分在定子部分内悬浮并运动，实现光栅尺的驱动，提高了光栅尺在测量过程中运动的精度，并降低能源消耗。并降低能源消耗。并降低能源消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种光栅尺的磁悬浮驱动装置


[0001]本专利技术涉及空间测量
，特别是涉及一种光栅尺的磁悬浮驱动装置。

技术介绍

[0002]随着工业不断进步，自由曲面零件的质量要求也在提高。三坐标测量机是用于空间测量的计量仪器，可测量自由曲面零件，主要包括：含光栅尺的X、Y、Z三轴、测头系统、电气控制系统和数据处理软件。X、Y、Z三轴包括伺服电机、直线机构和光栅尺三部分。光栅尺本身的测量精度高，但伺服电机和直线机构组成的驱动装置降低了整个位移测量系统的精度。此外，伺服电机和直线机构质量大，造成转动惯量大，因此需要大功率伺服电机驱动系统。系统中存在不必要的能源消耗。
[0003]与旋转电机比较，永磁同步直线电机是线性直接驱动方式，不通过中间的传动装置，惯性重量轻，反应速度好。永磁同步直线电机的三相绕组通电时，电机气隙中产生和三相电流相对应的行波磁场，按照三相正序的顺序进行直线运动，由行波磁场和永磁体生成的励磁磁场所构成的电磁推力推动永磁同步直线电机的动子在导轨上进行直线往复运动，其运动方向与励磁磁场的方向相反。但永磁同步直线电机的工作磁场和工作电流并不恒定，由此造成推力波动严重。因此，其动子的运动精度需要复杂的控制算法来完成，结构也比较复杂。
[0004]基于上述分析，可见光栅尺本身的测量精度高，但伺服电机和直线机构组成的驱动装置降低了整个位移测量系统的精度。此外，伺服电机和直线机构质量大，造成转动惯量大，因此需要大功率伺服电机驱动系统。系统中存在不必要的能源消耗。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种光栅尺的磁悬浮驱动装置，以提高光栅尺在测量过程中运动的精度，并降低能源消耗。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种光栅尺的磁悬浮驱动装置，包括定子部分和动子部分；
[0008]所述动子部分设置在所述定子部分的内部；
[0009]所述定子部分用于提供磁场；
[0010]所述动子部分用于在所述磁场内悬浮并运动。
[0011]可选的，所述动子部分包括：第一T型导磁体、第二T型导磁体、第一U型导磁体、第二U型导磁体、四个永磁体和多个隔磁柱；
[0012]四个所述永磁体分别设置在所述第一U型导磁体的两个侧臂的端部和所述第二U型导磁体的两个侧臂的端部；
[0013]所述第一T型导磁体的竖臂与所述第一U型导磁体的两个侧臂平行设置，所述第一T型导磁体的横臂与所述第一U型导磁体的横臂平行设置，所述第一T型导磁体的竖臂位于所述第一U型导磁体的两个侧臂之间；所述第一T型导磁体、所述第一U型导磁体和位于所述
第一U型导磁体的侧臂的顶端的两个永磁体组成上层定子轭铁；
[0014]所述第二T型导磁体的竖臂与所述第二U型导磁体的两个侧臂平行设置，所述第二T型导磁体的横臂与所述第二U型导磁体的横臂平行设置，所述第二T型导磁体的竖臂位于所述第二U型导磁体的两个侧臂之间；所述第二T型导磁体、所述第二U型导磁体和位于所述第二U型导磁体的侧臂的顶端的两个永磁体组成下层定子轭铁；
[0015]所述上层定子轭铁和所述下层定子轭铁平行设置，且所述上层定子轭铁和所述下层定子轭铁通过多个所述隔磁柱支撑；
[0016]所述定子部分位于所述上层定子轭铁和所述下层定子轭铁之间；
[0017]四个所述永磁体用于发出四路基础磁通，四路所述基础磁通分别在四个基础悬浮磁路中导通。
[0018]可选的，所述第一U型导磁体的两个侧臂的靠近第一U型导磁体的横臂的一端和所述第二U型导磁体的两个侧臂的靠近第二U型导磁体的横臂的一端均缠绕有悬浮控制线圈，四个所述悬浮控制线圈用于发出四个控制磁通，四个所述控制磁通沿四个独立的控制悬浮磁路导通，通过四个所述控制磁通的独立控制对气隙磁通量进行调节。
[0019]可选的，通过四个所述控制磁通的独立控制对气隙磁通量进行调节的方式为：当气隙磁通量小于磁通量设定值时，增大悬浮控制线圈的电流，使气隙磁通量增加，当气隙磁通量大于磁通量设定值时，减小悬浮控制线圈的电流，使气隙磁通量减小
[0020]可选的，所述动子部分包括动子铁芯和缠绕在所述动子铁芯上的水平控制线圈；
[0021]所述动子铁芯位于所述上层定子轭铁和所述下层定子轭铁之间，且与所述第一T型导磁体的横臂、所述第二T型导磁体的横臂、所述第一U型导磁体的横臂或所述第二U型导磁体的横臂平行；
[0022]所述动子铁芯的长度大于所述第一T型导磁体的横臂、所述第二T型导磁体的横臂、所述第一U型导磁体的横臂或所述第二U型导磁体的横臂的长度；
[0023]所述水平控制线圈用于在所述基础悬浮磁路和所述控制悬浮磁路的作用下带动所述动子铁芯水平运动；所述水平运动包括X轴方向和Y轴方向的运动，所述X轴方向为平行于所述第一T型导磁体的横臂或所述第二T型导磁体的横臂的方向，所述Y轴方向为平行于所述第一T型导磁体的竖臂或所述第二T型导磁体的竖臂的方向。
[0024]可选的，所述动子铁芯上还缠绕有限位控制线圈，限位控制线圈用于消除动子铁芯在X轴的位置偏差，所述X轴为平行于所述第一T型导磁体的横臂或所述第二T型导磁体的横臂的方向。
[0025]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0026]本专利技术公开一种光栅尺的磁悬浮驱动装置，包括定子部分和动子部分；所述动子部分设置在所述定子部分的内部；所述定子部分用于提供磁场；所述动子部分用于在所述磁场内悬浮并运动。本专利技术通过动子部分在定子部分内悬浮并运动，实现光栅尺的驱动，提高了光栅尺在测量过程中运动的精度，并降低能源消耗。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施
例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术实施例提供的一种光栅尺的磁悬浮驱动装置的结构示意图；
[0029]图2为本专利技术实施例提供的基础悬浮磁路与控制悬浮磁路叠加示意图的工作原理图；
[0030]图3为本专利技术实施例提供的水平控制线圈的工作原理的工作原理图；
[0031]图4为本专利技术实施例提供的动子铁芯所受驱动力及受力方向的示意图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]本专利技术的目的是提供一种光栅尺的磁悬浮驱动装置，以提高光栅尺在测量过程中运动的精度，并降低能源消耗。
[0034]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光栅尺的磁悬浮驱动装置，其特征在于，包括定子部分和动子部分；所述动子部分设置在所述定子部分的内部；所述定子部分用于提供磁场；所述动子部分用于在所述磁场内悬浮并运动。2.根据权利要求1所述的光栅尺的磁悬浮驱动装置，其特征在于，所述动子部分包括：第一T型导磁体、第二T型导磁体、第一U型导磁体、第二U型导磁体、四个永磁体和多个隔磁柱；四个所述永磁体分别设置在所述第一U型导磁体的两个侧臂的端部和所述第二U型导磁体的两个侧臂的端部；所述第一T型导磁体的竖臂与所述第一U型导磁体的两个侧臂平行设置，所述第一T型导磁体的横臂与所述第一U型导磁体的横臂平行设置，所述第一T型导磁体的竖臂位于所述第一U型导磁体的两个侧臂之间；所述第一T型导磁体、所述第一U型导磁体和位于所述第一U型导磁体的侧臂的顶端的两个永磁体组成上层定子轭铁；所述第二T型导磁体的竖臂与所述第二U型导磁体的两个侧臂平行设置，所述第二T型导磁体的横臂与所述第二U型导磁体的横臂平行设置，所述第二T型导磁体的竖臂位于所述第二U型导磁体的两个侧臂之间；所述第二T型导磁体、所述第二U型导磁体和位于所述第二U型导磁体的侧臂的顶端的两个永磁体组成下层定子轭铁；所述上层定子轭铁和所述下层定子轭铁平行设置，且所述上层定子轭铁和所述下层定子轭铁通过多个所述隔磁柱支撑；所述定子部分位于所述上层定子轭铁和所述下层定子轭铁之间；四个所述永磁体用于发出四路基础磁通，四路所述基础磁通分别在四个基础悬浮磁路中导通。3.根据权利要求2所述的光栅尺的磁悬浮驱动装置，其特征在于，所述第一U型导磁体的两个侧臂的靠近第一U型导磁体的横臂的一端和所述第二U型导磁体的两个侧臂的靠...

【专利技术属性】
技术研发人员：周振雄，孙继元，苑广军，
申请(专利权)人：北华大学，
类型：发明
国别省市：